JP2009086261A - 光変調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な制御によって変調特性を向上させること。
【解決手段】光分岐部１３０は、入力光を分岐する。位相調節部１５０は、光分岐部１３０により分岐された各光を通過させ、通過させる各光の位相差を、入力される位相制御信号に応じて変化させる。変調部１６０は、光分岐部１３０により分岐された各光をそれぞれ位相変調する。光結合部１８０は、位相調節部１５０および変調部１６０を通過した各光を結合して出力する。折り返し部１７０は、位相調節部１５０を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返し、位相調節部１５０を再度通過させる。制御部１９２は、位相調節部１５０を再度通過した各光の位相差をπに制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、光を変調する光変調装置に関する。

従来、１シンボルに２ビットの情報を与える４相位相変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や、４相差分位相変調（ＤＱＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＱＰＳＫ）を行う多値位相変調装置が用いられている（たとえば、下記特許文献１参照。）。ＱＰＳＫおよびＤＱＰＳＫは、同ビットレートで他の変調方式と比較したときに、変調時のスペクトル広がりが小さく高い波長分散耐力を有するため、特に高速、長距離の光伝送に有用である。

図１８は、従来の光変調装置の構成を示す図である。図１８に示す従来の光変調装置１８００は、入力光に対してＱＰＳＫ方式またはＤＱＰＳＫ方式の変調を行う光変調装置である。入力光は、光分岐部１８１０によって分岐されてそれぞれ変調器１８２０ａおよび変調器１８２０ｂへ出力される。変調器１８２０ａおよび変調器１８２０ｂは、光分岐部１８１０から出力された光に対してそれぞれ２相（０およびπ）の位相変調を行う。

変調器１８２０ａは、変調した光を位相調整器１８３０へ出力する。変調器１８２０ｂは、変調した光を光結合部１８４０へ出力する。位相調整器１８３０は、制御部１８７０から入力される位相制御信号（バイアス）に応じて、変調器１８２０ａから出力された光の位相を変化させる。また、位相調整器１８３０の移相量は、初期の状態ではπ／２またはほぼπ／２である。

位相調整器１８３０は、位相を変化させた光を光結合部１８４０へ出力する。光結合部１８４０は、位相調整器１８３０から出力された光と、変調器１８２０ｂから出力された光とを結合して外部へ出力する。光分岐部１８５０は、光結合部１８４０から出力された光の一部の成分を分岐してＰＤ１８６０（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）へ出力する。

ＰＤ１８６０は、光分岐部１８５０から出力された光を受光し、受光した光の強度に応じた電気信号を制御部１８７０へ出力する。制御部１８７０は、ＰＤ１８６０から出力された電気信号の強度をモニタしながら位相調節器１８３０へ入力する位相制御信号を調節することで、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差をπ／２に近づけるよう制御する。

図１９は、各光の位相差がπ／２である場合の位相配置を示す図である。符号１９１０ａは、位相調節器１８３０から光結合部１８４０へ出力された光の位相配置を示している。位相調節器１８３０は、変調器１８２０ａによって２相（０およびπ）の位相変調がなされた光の位相をπ／２変化させるため、位相調節器１８３０から光結合部１８４０へ出力された光の位相配置はπ／２および３π／２になる。

符号１９１０ｂは、変調器１８２０ｂから光結合部１８４０へ出力された光の位相配置を示している。変調器１８２０ｂは、光分岐部１８１０から出力された光に対して２相（０およびπ）の位相変調を行うため、変調器１８２０ｂから光結合部１８４０へ出力された光の位相配置は０およびπになる。

符号１９２０は、光結合部１８４０によって結合された光の位相配置を示している。符号１９１０ａおよび符号１９１０ｂに示すように、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差がπ／２であるときは、光結合部１８４０によって結合された光の位相配置はπ／４、３π／４、５π／４および７π／４になる。

図２０は、各光の位相差がπ／２からずれた場合の位相配置を示す図である。図２０は、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差がπ／２からΔだけずれた場合の位相配置を示している。符号２０１０ａは、位相調節器１８３０から光結合部１８４０へ出力された光の位相配置を示している。符号２０１０ｂは、変調器１８２０ｂから光結合部１８４０へ出力された光の位相配置を示している。符号２０２０は、光結合部１８４０によって結合された光の位相配置を示している。

変調器１８２０ａおよび変調器１８２０ｂを構成する電極の経時変化などによって、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差がπ／２からずれた場合は、光結合部１８４０によって結合された光の位相配置はπ／４、３π／４、５π／４および７π／４にならず光信号の変調特性が劣化する。これに対して、上述した制御部１８７０により、光結合部１８４０によって結合される各光の位相制御を行って各光の位相ずれを補償する。

特開２００７−４３６３８号公報

しかしながら、上述した従来技術では、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差をπ／２に制御することは困難であるという問題がある。このため、変調器１８２０ａおよび変調器１８２０ｂを構成する電極の経時変化などによる位相ずれを補償することができず、光結合部１８４０から外部へ出力される光信号の変調特性が劣化する（図２０の符号２０２０参照）という問題がある。以下、この問題について詳細に説明する。

図２１は、各光の位相差とＰＤ出力強度との関係を示すグラフである。図２１において、関係２１１０は、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差に対する、ＰＤ１８６０から制御部１８７０へ出力される電気信号の強度（ＰＤ出力強度）の関係を示している。縦軸のＭＡＸは、ＰＤ出力強度の最大値を示している。ｍｉｎは、ＰＤ出力強度の最小値を示している。ＭＥＤは、最大値ＭＡＸと最小値ｍｉｎの中央値を示している。

関係２１１０に示すように、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差がπ／２となるときにＰＤ１８６０から出力される電気信号の強度は、中央値ＭＥＤ（符号２１１１）である。制御部１８７０は、光結合部１８４０によって結合される各光の位相差をπ／２に制御するために、ＰＤ出力強度をモニタしながら、ＰＤ出力強度が中央値ＭＥＤになるように位相制御を行う必要があり、このような位相制御は困難である。

たとえば、制御部１８７０は、ＰＤ出力強度の中央値ＭＥＤの値を算出するために、位相調整器１８３０へ入力する位相制御電流を変化させることでＰＤ出力強度の最小値ｍｉｎおよび最大値ＭＡＸの値の情報を取得し、取得した情報に基づいて中央値ＭＥＤの値を算出する。また、ＰＤ出力強度の最大値ＭＡＸは入力光の強度に応じて変化する。このため、制御部１８７０は、入力光の強度毎に中央値ＭＥＤを算出する必要がある。

開示の光変調装置は、上述した問題点を解消するものであり、簡単な制御によって変調特性を向上させることを目的とする。

光変調装置が、入力光を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段により分岐された各光を通過させ、通過させる各光の位相差を、入力される位相制御信号に応じて変化させる位相調節手段と、前記光分岐手段により分岐された各光をそれぞれ位相変調する変調手段と、前記位相調節手段と前記変調手段とを通過した各光を結合して出力する光結合手段と、前記位相調節手段を通過して前記光結合手段へ出力される各光の一部の成分をそれぞれ折り返し、前記位相調節手段を再度通過させる折り返し手段と、前記位相調節手段を再度通過した各光を結合する第２光結合手段と、を備える。

上記構成によれば、折り返し手段によって折り返して位相調節手段を再度通過させた各光の位相差をπに近づけるよう制御することで、光結合手段によって結合される各光の位相差をπ／２に制御することができる。これにより、位相調節手段を再度通過させた各光を結合した光の強度が最小になるように位相調節信号を調節する簡単な位相制御によって、光結合手段によって結合される各光の位相差をπ／２に制御することができる。

開示の光変調装置によれば、簡単な制御によって変調特性を向上させることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光変調装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光変調装置の構成を示す図である。実施の形態１にかかる光変調装置１００は、ＱＰＳＫ方式またはＤＱＰＳＫ方式の光変調装置である。図１に示すように、光変調装置１００は、光サーキュレータ１１０と、光分岐部１３０と、平行導波路１４０ａ，１４０ｂと、位相調整部１５０と、変調部１６０と、折り返し部１７０と、光結合部１８０と、ＰＤ１９１と、制御部１９２と、を備えている。

光サーキュレータ１１０は、光変調装置１００の外部からの入力光を光分岐部１３０へ出力するとともに、光分岐部１３０から出力された光をＰＤ１９１へ出力する（取り出し手段）。基板１２０は、ＬｉＮｂＯ₃などの電気光学効果を有する基板である。基板１２０上には、光分岐部１３０と、平行導波路１４０ａ，１４０ｂと、移相部１５０と、変調部１６０と、折り返し部１７０と、光結合部１８０と、が設けられている。

光分岐部１３０は、光サーキュレータ１１０から出力された入力光を分岐する。光分岐部１３０は、分岐した各光をそれぞれ平行導波路１４０ａおよび平行導波路１４０ｂへ出力する。また、光分岐部１３０は、折り返されて位相調節部１５０を再度通過した各光を結合する第２光結合手段としての機能も有する。光分岐部１３０は、折り返されて位相調整部１５０を再度通過した各光を結合して光サーキュレータ１１０へ出力する。

位相調節部１５０は、光分岐部１３０によって分岐され、平行導波路１４０ａおよび平行導波路１４０ｂへ出力された各光を通過させ、通過させる各光の位相差を、入力される位相制御信号に応じて変化させる。ここでは、位相調節部１５０は、平行導波路１４０ａに設けられた位相調節器１５１および平行導波路１４０ｂによって構成されている。光分岐部１３０から平行導波路１４０ａへ出力された光は位相調整器１５１を通過する。位相調節器１５１は、制御部１９２によって入力される位相制御信号に応じて、通過する光の位相を変化させる。

位相調節器１５１の移相量は、初期の状態ではπ／２またはほぼπ／２である。一方、平行導波路１４０ｂを通過する光の位相は変化しない。これにより、位相調節部１５０を通過した各光の位相差がπ／２変化する。また、位相調節部１５０を再度通過した各光の位相差はさらにπ／２変化する。位相調節器１５１は、位相を変化させた光を変調部１６０の変調器１６０ａへ出力する。平行導波路１４０ｂを通過した光は、変調部１６０の変調器１６０ｂへ出力される。

変調部１６０は、位相調節部１５０から出力された各光をそれぞれ位相変調する。具体的には、変調部１６０は、変調器１６０ａおよび変調制御部１６６ａと、変調器１６０ｂおよび変調制御部１６６ｂと、から構成されている。変調器１６０ａおよび変調制御部１６６ａは、平行導波路１４０ａを通過して位相調節器１５１から出力された光に対して２相（０およびπ）の位相変調を行う。変調器１６０ｂおよび変調制御部１６６ｂは、平行導波路１４０ｂを通過して出力された光に対して２相（０およびπ）の位相変調を行う。

変調器１６０ａは、基板１２０に形成され、光分岐部１６１ａと、平行導波路１６２ａ，１６２ｂと、光結合部１６３と、信号電極１６４ａ，１６４ｂと、接地電極１６５と、から構成されている。光分岐部１６１ａは、平行導波路１４０ａを通過して位相調節器１５１から出力された光を分岐する。光分岐部１６１ａは、分岐した各光をそれぞれ平行導波路１６２ａおよび平行導波路１６２ｂへ出力する。

平行導波路１６２ａおよび平行導波路１６２ｂは、光分岐部１６１ａから出力された各光をそれぞれ通過させて光結合部１６３へ出力する。光結合部１６３は、平行導波路１６２ａおよび平行導波路１６２ｂから出力された各光を結合して光結合部１８０へ出力する。信号電極１６４ａは、平行導波路１６２ａに沿って設けられている。信号電極１６４ｂは、平行導波路１６２ｂに沿って設けられている。

接地電極１６５は、信号電極１６４ａおよび信号電極１６４ｂと所定の間隔を有して設けられている。なお、実際には、光分岐部１６１ａ、平行導波路１６２ａ，１６２ｂおよび光結合部１６３などの光導波路は、基板１２０内部の表面付近に形成されており、その上に信号電極１６４ａ、信号電極１６４ｂおよび接地電極１６５が形成されるため不可視であるが、説明の便宜上これらの光導波路を可視化して図示している（以下同様）。

変調制御部１６６ａは、信号電極１６４ａおよび信号電極１６４ｂに対して互いに反転した変調制御信号をそれぞれ入力する。ここで、変調制御信号は、たとえばデータ信号に基づく「０」および「１」の情報を示す信号である。変調制御信号の情報の生成方式によって、変調器１６０ａによる変調をＱＰＳＫ方式またはＤＱＰＳＫ方式に変更することができる。ここでは、変調器１６０ａによる変調をＱＰＳＫ方式にするものとする。

これにより、平行導波路１６２ａおよび平行導波路１６２ｂを通過する各光の位相が変化し、光結合部１６３から出力される光が２相で位相変調される。また、変調器１６０ａへ入力された光は位相調整器１５１によって位相がπ／２変化しているため、光結合部１６３から出力される光は、変調制御部１６６ａから入力される変調制御信号に応じて２相（π／２および３π／２）の位相変調信号になる。

変調器１６０ｂの詳細な構成については、変調器１６０ａの構成と同様であるため説明を省略する。変調器１６０ｂは、光分岐部１３０から平行導波路１４０ｂを通過して出力された光を、変調制御部１６６ｂから入力される変調制御信号に応じて２相で位相変調する。変調器１６０ｂへ入力された光は位相が変化していないため、変調器１６０ｂから出力される光は２相（０およびπ）の位相変調信号になる。

変調器１６０ａおよび変調器１６０ｂは、変調した各光を光結合部１８０へ出力する。なお、変調器１６０ａを構成する信号電極１６４ａ、信号電極１６４ｂおよび接地電極１６５と、変調器１６０ｂを構成する信号電極および接地電極（符号不図示）と、は温度変化などで経時変化する。このため、変調器１６０ａおよび変調器１６０ｂを通過して光分岐部１３０によって結合される各光の位相差が、π／２から経時的にずれる。

折り返し部１７０は、位相調節部１５０および変調部１６０を通過して光結合部１８０へ出力される各光の一部の成分をそれぞれ折り返し、位相調整部１５０を再度通過させる折り返し手段である。折り返し部１７０は、光分離部１７１ａおよび光分離部１７１ｂと、ミラー１７２ａおよびミラー１７２ｂと、によって構成されている。

光分離部１７１ａは、変調器１６０ａから光結合部１８０へ出力される光の一部の成分を分離する。光分離部１７１ａは、分離した光をミラー１７２ａへ出力する。光分離部１７１ｂは、変調器１６０ｂから光結合部１８０へ出力される光の一部の成分を分離する。光分離部１７１ｂは、分離した光をミラー１７２ｂへ出力する。

光分離部１７１ａおよび光分離部１７１ｂは、それぞれ光分岐導波路によって構成されている。光分離部１７１ａおよび光分離部１７１ｂの分岐比は、通過して光結合部１８０へ出力される成分が、ミラー１７２ａおよびミラー１７２ｂへ出力される成分の比率よりも大きくなるように設定するとよい。たとえば、光結合部１８０へ出力される成分とミラー１７２ａおよびミラー１７２ｂへ出力される成分との比率を９：１に設定する。

ミラー１７２ａは、光分離部１７１ａから出力された光を反射させて折り返す。ミラー１７２ａによって反射した光は、光分離部１７１ａ、変調器１６０ａおよび位相調整器１５１を再度通過して光分岐部１３０へ出力される。ミラー１７２ｂは、光分離部１７１ｂから出力された光を反射させて折り返す。ミラー１７２ｂによって反射した光は、光分離部１７１ｂおよび変調器１６０ｂを再度通過して光分岐部１３０へ出力される。

光結合部１８０は、変調器１６０ａから出力された光と、変調器１６０ｂから出力された光と、を結合して光変調装置１００の外部へ出力する。光結合部１８０によって結合されて外部へ出力される光は、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂからそれぞれ変調器１６０ａおよび変調器１６０ｂへ入力される各変調制御信号に応じて４相（π／４、３π／４、５π／４および７π／４）の位相変調信号になる。

ＰＤ１９１および制御部１９２は、光分岐部１３０によって結合された光の強度が最小になるように位相制御信号を位相調整部１５０へ入力することで、位相調整部１５０を再度通過した各光の位相差をπに制御する制御手段を構成している。ＰＤ１９１は、光サーキュレータ１１０から出力された光を受光する。ＰＤ１９１は、受光した光の強度に応じた強度の電気信号を制御部１９２へ出力する。

制御部１９２は、ＰＤ１９１から出力された電気信号を検知し、検知した電気信号に応じた位相制御信号を位相調整器１５１へ入力する。具体的には、制御部１９２は、ＰＤ１９１から出力された電気信号の強度が最小となるように、位相調整器１５１へ入力する位相制御信号の強度を調節する。制御部１９２は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって構成される。

なお、ここでは、位相調節部１５０が位相調節器１５１および平行導波路１４０ｂによって構成されている場合について説明したが、位相調節部１５０を、位相調節器１５１と、平行導波路１４０ｂに設けられた別の位相調節器と、によって構成してもよい。この場合は、たとえば、位相調節器１５１の移相量をπ／４にし、平行導波路１４０ｂに設けられた位相調節器の移相量を−π／４にすることで、位相調節部１５０を通過する各光の位相差をπ／２変化させる。

また、基板１２０上に、光分岐部１３０と、平行導波路１４０ａ，１４０ｂと、移相部１５０と、変調部１６０と、折り返し部１７０と、光結合部１８０と、を設ける構成について説明したが、光変調装置１００の構成はこれに限らない。たとえば、基板１２０上に変調部１６０を設け、光分岐部１３０、平行導波路１４０ａ，１４０ｂ、移相部１５０、折り返し部１７０および光結合部１８０は基板１２０の外部に設ける構成としてもよい。

なお、以下に示す図面においては、光分岐部１６１ａと、平行導波路１６２ａおよび平行導波路１６２ｂと、光結合部１６３と、信号電極１６４ａおよび信号電極１６４ｂと、接地電極１６５と、の符号の図示を省略する。また、以下に示す図面においては、図１４を除いて、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂの図示を省略する。

図２は、光変調装置のミラーの部分を切断して示す拡大斜視図である。図２に示すように、光分離部１７１ａを構成する光分岐導波路によって分岐した光導波路のうちの、分離された光が出力される光導波路２１０は、基板１２０のミラー１７２ａ側の端面まで導出されている。ミラー１７２ａは、たとえば、光導波路２１０が導出された基板１２０の端面にＡｕなどの金属およびＳｉＯ₂などの誘電体を蒸着することで形成される。

ミラー１７２ｂについても同様に、光分離部１７１ｂを構成する光分岐導波路によって分岐した光導波路のうちの、分離された光が出力される光導波路を基板１２０の端面まで導出し、光導波路が導出された基板１２０の端面にＡｕなどの金属およびＳｉＯ₂などの誘電体を蒸着することで形成される。なお、ミラー１７２ａおよびミラー１７２ｂの構成方法はこれらの蒸着に限らず、たとえばミラーを基板１２０の端面に設置してもよい。

図３は、図１に示した制御部の動作の一例を示すフローチャートである。ここで、光サーキュレータ１１０から光分岐部１３０へ入力光が入力されているものとする。図３に示すように、まず、位相調節器１５１への位相制御信号の入力を開始する（ステップＳ３０１）。このときの位相制御信号の強度を初期の状態の設定強度とする。つぎに、ＰＤ１９１から出力された電気信号の強度を検知する（ステップＳ３０２）。

つぎに、検知した電気信号の強度が、あらかじめ定められたしきい値以下か否かを判断する（ステップＳ３０３）。ＰＤ１９１から出力された電気信号の強度がしきい値よりも大きい場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）は、位相調整器１５１へ入力する位相制御信号の強度を、そのときの設定強度よりも増加させる（ステップＳ３０４）。つぎに、ＰＤ１９１から出力された電気信号の強度を検知する（ステップＳ３０５）。

つぎに、ステップＳ３０２によって検知された電気信号の強度に比べて、ステップＳ３０５によって検知された電気信号の強度が減少したか否かを判断する（ステップＳ３０６）。ステップＳ３０５によって検知された電気信号の強度が減少した場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）は、ステップＳ３０４によって増加させた位相制御信号の強度を新たな設定強度として、ステップＳ３０２に戻って処理を続行する。

ステップＳ３０６において、ステップＳ３０５によって検知された電気信号の強度が減少していない場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）は、位相調整器１５１へ入力する位相制御信号の強度を設定強度よりも減少させ（ステップＳ３０７）、減少させた位相制御信号の強度を新たな設定強度として、ステップＳ３０２に戻って処理を続行する。

ステップＳ３０３において、検知した電気信号の強度がしきい値以下である場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）は、動作の終了条件を満たしているか否かを判断し（ステップＳ３０８）、終了条件を満たしていない場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）にはステップＳ３０２に戻って処理を続行する。終了条件を満たしている場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）には、一連の動作を終了する。

図４は、折り返された各光の位相差とＰＤ出力強度との関係を示すグラフである。図４において、関係４１０は、ミラー１７２ａおよびミラー１７２ｂによって折り返され、位相調整部１５０を再度通過して光分岐部１３０によって結合される各光の位相差と、ＰＤ１９１から制御部１９２へ出力される電気信号の強度（ＰＤ出力強度）と、の関係を示している。縦軸のｍｉｎは、ＰＤ出力強度の最小値を示している。

制御部１９２は、ＰＤ出力強度をモニタしながら、ＰＤ出力強度が最小値ｍｉｎになるように、位相調整器１５１へ入力する位相制御信号の強度を調節する。関係４１０に示すようにＰＤ出力強度が最小値ｍｉｎになったとき（符号４１１）は、位相調節部１５０を再度通過して光分岐部１３０によって結合される各光の位相差はπまたはほぼπになる。

位相調整部１５０を再度通過して光分岐部１３０によって結合される各光は、位相調整部１５０を２回通過するため、光結合部１８０によって結合される各光に対して位相差が２倍になる。このため、光分岐部１３０によって結合される各光の位相差がπになるときは、光結合部１８０によって結合される各光の位相差はπ／２になる。このとき、光結合部１８０から出力される光信号の変調特性が最適となる。

図５は、結合される各光の位相差とＰＤ出力強度との関係を示すグラフである。図５において、関係５１０は、光結合部１８０によって結合される各光の位相差［度］と、ＰＤ出力強度［μＷ］と、の関係を示している。関係５２０は、光結合部１８０によって結合される各光の位相差［度］と、光結合部１８０によって結合されて外部へ出力される光の最小受信感度差［ｄＢ］と、の関係を示している。

関係５１０に示すように、ＰＤ出力強度が最小値（０［μＷ］）になるときに、光結合部１８０によって結合される各光の位相差が９０［度］（π／２）になる。また、関係５２０に示すように、ＰＤ出力強度が最小値（０［μＷ］）になるときに、光結合部１８０によって結合されて外部へ出力される光の最小受信感度差が最小（０［ｄＢ］）になる。

図６は、実施の形態１にかかる光変調装置の変形例を示す図である。図６において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１においては、位相調整部１５０が変調部１６０の前段に設けられる構成について説明したが、実施の形態１にかかる光変調装置１００は、図６に示すように、図１に示した光変調装置１００の構成において、位相調整部１５０が変調部１６０の後段に設けられていてもよい。

変調器１６０ａは、光分岐部１３０から平行導波路１４０ａへ出力された光を変調して位相調節器１５１へ出力する。位相調整器１５１は、変調器１６０ａから出力された光の位相を変化させる。位相調節器１５１は、位相を変化させた光を光結合部１８０へ出力する。光分離部１７１ａは、位相調節器１５１から光結合部１８０へ出力される光の一部の成分を分離する。光結合部１８０は、位相調節器１５１および変調器１６０ｂから出力された各光を結合する。

このように、実施の形態１にかかる光変調装置１００によれば、位相調節部１５０を通過して光結合部１８０へ出力される各光の一部の成分を折り返し部１７０によってそれぞれ折り返し、位相調節部１５０を再度通過させた各光の位相差をπに近づけるよう制御することで、光結合部１８０によって結合される各光の位相差を実質的にπ／２に制御することができる。

これにより、位相調節部１５０を再度通過させた各光を結合した光の強度が最小になるように位相調節信号を調節する簡単な位相制御（図３参照）によって、光結合部１８０によって結合される各光の位相差を実質的にπ／２に制御することができる。このため、実施の形態１にかかる光変調装置１００によれば、制御部１９２の簡単な制御によって、光結合部１８０から外部へ出力される光信号の変調特性を向上させることができる。

また、位相調節部１５０とともに変調部１６０を通過して光結合部１８０へ出力される各光の一部の成分をそれぞれ折り返すことで、光分岐部１３０によって結合される各光の位相差に、変調部１６０の経時変化などによる位相差のずれを反映させることができる。このため、変調部１６０の経時変化などで位相差がずれても、光分岐部１３０によって結合される各光の位相差をπに近づけるよう制御することで、光結合部１８０によって結合される各光の位相差を実質的にπ／２に制御することができ、変調特性をさらに向上させることができる。

また、位相調節部１５０を再度通過させた各光を結合する第２光結合手段を光分岐部１３０によって構成することで、新たな部材を設けることなく第２光結合手段を構成することができる。また、光分岐部１３０によって結合された光を取り出す取り出し手段を光分岐部１３０の前段に設けた光サーキュレータ１１０によって構成することで、光分岐部１３０によって結合された光を低損失で取り出すことができる。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２にかかる光変調装置の構成を示す図である。図７に示すように、実施の形態２にかかる光変調装置１００は、実施の形態１にかかる光変調装置１００の構成（図１参照）において、位相調節部１５０を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返す折り返し部１７０が、位相調節部１５０および変調部１６０の間に設けられている。

光分離部１７１ａは、位相調節器１５１から変調器１６０ａへ出力される光の一部の成分を分離する。光分離部１７１ａは、分離した光をミラー１７２ａへ出力する。光分離部１７１ｂは、光分岐部１３０から変調器１６０ｂへ出力される光の一部の成分を分離する。光分離部１７１ｂは、分離した光をミラー１７２ｂへ出力する。

ミラー１７２ａは、光分離部１７１ａから出力された光を反射させて折り返す。ミラー１７２ｂは、光分離部１７１ｂから出力された光を反射させて折り返す。ミラー１７２ａによって反射した光は、光分離部１７１ａおよび位相調節器１５１を再度通過して光分岐部１３０へ出力される。ミラー１７２ｂによって反射した光は、光分離部１７１ｂを再度通過して光分岐部１３０へ出力される。

このように、実施の形態２にかかる光変調装置１００によれば、実施の形態１にかかる光変調装置１００の効果を奏するとともに、位相調節部１５０を通過した各光を変調部１６０の前段で折り返すことで、光分岐部１３０で結合される各光の位相差が変調部１６０の位相ずれの影響を受けない。このため、光分岐部１３０によって結合される各光の位相差を実質的にπに制御することで、位相調節部１５０の移相量を精度よくπ／２に制御することができ、変調特性をさらに向上させることができる。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３にかかる光変調装置の構成を示す図である。図８において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図８に示すように、実施の形態３にかかる光変調装置１００は、実施の形態１にかかる光変調装置１００（図１参照）の折り返し部１７０に代えて、ハーフミラー８１０ａおよびハーフミラー８１０ｂを備えている。ハーフミラー８１０ａおよびハーフミラー８１０ｂは、位相調節部１５０を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返す折り返し手段を構成している。

ハーフミラー８１０ａは、変調器１６０ａから光結合部１８０へ出力される光の一部の成分を反射させて折り返す。また、ハーフミラー８１０ａは、変調器１６０ａから光結合部１８０へ出力される光の反射させない成分を通過させて光結合部１８０へ出力する。ハーフミラー８１０ａによって反射した光は、変調器１６０ａおよび位相調節器１５１を再度通過して光分岐部１３０へ出力される。

ハーフミラー８１０ｂは、変調器１６０ｂから光結合部１８０へ出力される光の一部の成分を反射させて折り返す。また、ハーフミラー８１０ｂは、変調器１６０ｂから光結合部１８０へ出力される光の反射させない成分を通過させて光結合部１８０へ出力する。ハーフミラー８１０ｂによって反射した光は、変調器１６０ｂを再度通過して光分岐部１３０へ出力される。光結合部１８０は、変調器１６０ａおよび変調器１６０ｂから出力され、ハーフミラー８１０ａおよびハーフミラー８１０ｂを通過した各光を結合する。

図９は、光変調装置のハーフミラーの部分を切断して示す拡大斜視図である。図９に示すように、実施の形態３にかかる光変調装置１００の基板１２０には、平行導波路１４０ａを横切る溝９１０がエッチングなどによって設けられている。ハーフミラー８１０ａは、溝９１０に差し込んだ状態で設けられる。ハーフミラー８１０ａは、たとえば、誘電体多層膜（Ｓｉ／ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂など）や、半導体多層膜（ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓなど）によって形成される。

また、これらの多層膜の膜厚や層数によってハーフミラー８１０ａの反射率を任意に設計することができる。ハーフミラー８１０ｂについても同様に、平行導波路１４０ｂを横切る溝を設け、設けた溝に差し込んだ状態で設けられる。なお、図７で示したミラー１７２ａは、たとえば、図９で示したハーフミラー８１０ａに代えて全反射ミラーを設けることで構成することができる。また、図７で示したミラー１７２ｂも同様に、ハーフミラー８１０ｂに代えて全反射ミラーを設けることで構成することができる。

このように、実施の形態３にかかる光変調装置１００によれば、実施の形態１にかかる光変調装置１００の効果を奏するとともに、ハーフミラー８１０ａおよびハーフミラー８１０ｂをそれぞれ平行導波路１４０ａおよび平行導波路１４０ｂ上に設けることで、光分離部（図１符号１７１ａ，１７１ｂ参照）を設けることなく、位相調整部１５０を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返す折り返し手段を構成することができる。

（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４にかかる光変調装置の構成を示す図である。図１０において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、実施の形態４にかかる光変調装置１００は、実施の形態１にかかる光変調装置１００（図１参照）の構成において、折り返し部１７０に代えて、周回導波路１０１０ａおよび周回導波路１０１０ｂを備えている。

周回導波路１０１０ａおよび周回導波路１０１０ｂは、位相調整部１５０を通過した各光をそれぞれ周回させて折り返し、位相調節部１５０を再度通過させる折り返し手段を構成している。具体的には、周回導波路１０１０ａは、光分離部１０１１ａと、光分離部１０１２ａと、折り返し導波路１０１３ａと、から構成されている。

光分離部１０１１ａは、変調器１６０ａから光結合部１８０へ出力される光の一部の成分を分離して、分離した光を折り返し導波路１０１３ａへ出力する。光分離部１０１２ａは、変調器１６０ａから出力され、光分離部１０１１ａを通過した光の一部の成分を分離して、分離した光を折り返し導波路１０１３ａへ出力する。光分離部１０１１ａおよび光分離部１０１２ａによって分離されずに通過した光は光結合部１８０へ出力される。

光分離部１０１１ａおよび光分離部１０１２ａは、それぞれ光分岐導波路によって構成されている。光分離部１０１１ａおよび光分離部１０１２ａの分岐比は、光結合部１８０へ出力される成分が、折り返し導波路１０１３ａへ出力される成分の比率よりも大きくなるように設定するとよい。たとえば、光結合部１８０へ出力される成分と折り返し導波路１０１３ａへ出力される成分との比率を９：１に設定する。

折り返し導波路１０１３ａは、光分離部１０１１ａの一方の分岐路および光分離部１０１２ａの一方の分岐路にそれぞれ両端が接続された一本の光導波路である。折り返し導波路１０１３ａは、光分離部１０１１ａから出力された光を折り返して光分離部１０１２ａの一方の分岐路へ入力する。また、折り返し導波路１０１３ａは、光分離部１０１２ａから出力された光を折り返して光分離部１０１１ａの一方の分岐路へ入力する。

折り返し導波路１０１３ａから光分離部１０１２ａへ入力された光は、光分離部１０１１ａへ出力され、折り返し導波路１０１３ａから光分離部１０１１ａへ入力された光と光分離部１０１１ａによって結合される。光分離部１０１１ａによって結合された光は、変調器１６０ａおよび位相調節器１５１を再度通過して光分岐部１３０へ出力される。

周回導波路１０１０ｂは、光分離部１０１１ｂと、光分離部１０１２ｂと、折り返し導波路１０１３ｂと、から構成されている。これらの周回導波路１０１０ｂの各構成については、それぞれ周回導波路１０１０ａの光分離部１０１１ａ、光分離部１０１２ａおよび折り返し導波路１０１３ａと同様であるため説明を省略する。周回導波路１０１０ｂによって折り返された光は、変調器１６０ｂを再度通過して光分岐部１３０へ出力される。

図１１は、実施の形態４にかかる光変調装置の変形例を示す図である。図１１において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、実施の形態４にかかる光変調装置１００は、実施の形態１にかかる光変調装置１００（図１参照）の構成において、折り返し部１７０に代えて、周回導波路１１１０ａおよび周回導波路１１１０ｂを備えている。

周回導波路１１１０ａおよび周回導波路１１１０ｂは、位相調節部１５０を通過した各光をそれぞれ周回させて折り返し、位相調節部１５０を再度通過させる折り返し手段を構成している。具体的には、周回導波路１１１０ａは、光分離部１１１１ａと、光分岐部１１１２ａと、折り返し導波路１１１３ａと、から構成されている。

光分離部１１１１ａは、変調器１６０ａから光結合部１８０へ出力される光の一部の成分を分離して、分離した光を光分岐部１１１２ａへ出力する。光分岐部１１１２ａは、光分離部１１１１ａから出力された光を分岐して、分岐した各光をそれぞれ折り返し導波路１１１３ａの両端へ出力する。光分岐部１１１２ａの分岐比は、たとえば５：５である。

光分離部１１１１ａは、光分岐導波路によって構成されている。光分離部１１１１ａの分岐比は、光結合部１８０へ出力される成分が、光分岐部１１１２ａへ出力される成分の比率よりも大きくなるように設定する。たとえば、光結合部１８０へ出力される成分と光分岐部１１１２ａへ出力される成分との比率を９：１に設定する。

折り返し導波路１１１３ａは、光分岐部１１１２ａの２つの分岐路にそれぞれ両端が接続された一本の光導波路である。折り返し導波路１１１３ａは、光分岐部１１１２ａの一方の分岐路から出力された光を折り返して光分岐部１１１２ａの他方の分岐路へ出力するとともに、光分岐部１１１２ａの他方の分岐路から出力された光を折り返して光分岐部１１１２ａの一方の分岐路へ出力する。

折り返し導波路１１１３ａによって折り返された各光は、光分岐部１１１２ａの２つの分岐路からそれぞれ入力され、光分岐部１１１２ａによって結合される。光分離部１１１１ａによって結合された光は、光分離部１１１１ａ、変調器１６０ａおよび位相調節器１５１を再度通過して光分岐部１３０へ出力される。

周回導波路１１１０ｂは、光分離部１１１１ｂと、光分岐部１１１２ｂと、折り返し導波路１１１３ｂと、から構成されている。これらの周回導波路１１１０ｂの各構成については、それぞれ周回導波路１１１０ａの光分離部１１１１ａ、光分岐部１１１２ａおよび折り返し導波路１１１３ａと同様であるため説明を省略する。周回導波路１１１０ｂによって折り返された光は、変調器１６０ｂを再度通過して光分岐部１３０へ出力される。

このように、実施の形態４にかかる光変調装置１００によれば、実施の形態１にかかる光変調装置１００の効果を奏するとともに、周回導波路１０１０ａおよび周回導波路１０１０ｂを折り返し手段として設けることで、ミラーなどの反射部材を用いることなく、光導波路の形成のみで折り返し手段を構成することができる。光導波路の形成はパターニングなどによって行うため、折り返し手段を精度よく構成することができ、変調特性をさらに向上させることができる。

（実施の形態５）
図１２は、実施の形態５にかかる光変調装置の構成を示す図である。図１２において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、実施の形態５にかかる光変調装置１００は、実施の形態１にかかる光変調装置１００（図１参照）の構成に加えて、発振器１２１０と、ローパスフィルタ１２２０と、を備えている。制御部１９２および発振器１２１０は、低周波信号を位相制御信号に重畳して位相調節器１５１へ入力する重畳手段を構成している。

発振器１２１０は、位相制御信号の周波数よりも低い周波数ｆ０の低周波信号を発振する。発振器１２１０は、発振した低周波信号を制御部１９２へ出力する。制御部１９２は、発振器１２１０から出力された低周波信号を位相制御信号に重畳して位相調節器１５１へ入力する。または、制御部１９２が位相制御信号と低周波信号とを重畳するのではなく、制御部１９２から出力された位相制御信号と、発振器１２１０が発振した低周波信号と、を重畳回路によって重畳して位相調節器１５１へ入力する構成としてもよい。

ローパスフィルタ１２２０は、ＰＤ１９１から制御部１９２へ出力される電気信号のうちの、周波数ｆ０以下の成分を通過させて制御部１９２へ出力する。または、ローパスフィルタ１２２０に代えて、ＰＤ１９１から制御部１９２へ出力される電気信号のうちの、周波数ｆ０付近の成分を通過させるバンドパスフィルタを設ける構成としてもよい。

制御部１９２は、ＰＤ１９１から出力される電気信号に対して周波数ｆ０の同期検波を行い、同期検波の結果に応じて、位相調節器１５１へ入力する電気信号の強度を調節する。具体的には、制御部１９２は、ローパスフィルタ１２２０から出力された電気信号の強度に応じて、位相調節器１５１へ入力する電気信号の強度を調節する。

図１３は、図１２に示した制御部の動作の一例を示すフローチャートである。ここで光サーキュレータ１１０から光分岐部１３０へ入力光が入力されているものとする。図１３に示すように、まず、位相調節器１５１への位相制御信号の入力を開始する（ステップＳ１３０１）。このときの位相制御信号の強度を初期状態の設定強度とする。つぎに、位相調節器１５１へ入力する位相制御信号に低周波信号を重畳する（ステップＳ１３０２）。

つぎに、ＰＤ１９１から出力される電気信号に対して周波数ｆ０の同期検波を行う（ステップＳ１３０３）。具体的には、ＰＤ１９１からローパスフィルタ１２２０を介して出力された電気信号の強度を検知する。つぎに、ステップＳ１３０３によって検知した電気信号の強度がしきい値以下か否かを判断する（ステップＳ１３０４）。

ステップＳ１３０４において、ＰＤ１９１から出力された電気信号の強度がしきい値よりも大きい場合（ステップＳ１３０４：Ｎｏ）は、位相調節器１５１へ入力する位相制御信号の強度を設定強度よりも増加させる（ステップＳ１３０５）。つぎに、ＰＤ１９１から出力される電気信号に対して周波数ｆ０の同期検波を行う（ステップＳ１３０６）。

つぎに、ステップＳ１３０３によって検知された電気信号に比べて、ステップＳ１３０６によってされた電気信号の強度が減少したか否かを判断する（ステップＳ１３０７）。ステップＳ１３０６によってされた電気信号の強度が減少した場合（ステップＳ１３０７：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１３０５によって増加させた位相制御信号の強度を新たな設定強度として、ステップＳ１３０２に戻って処理を続行する。

ステップＳ１３０７において、ステップＳ１３０６によってされた電気信号の強度が減少していない場合（ステップＳ１３０７：Ｎｏ）は、位相調節器１５１へ入力する位相制御信号の強度を減少させ（ステップＳ１３０８）、減少させた位相制御信号の強度を新たな設定強度として、ステップＳ１３０２に戻って処理を続行する。

ステップＳ１３０４において、検知した電気信号の強度がしきい値以下である場合（ステップＳ１３０４：Ｙｅｓ）は、動作の終了条件を満たしているか否かを判断し（ステップＳ１３０９）、終了条件を満たしていない場合（ステップＳ１３０９：Ｎｏ）にはステップＳ１３０２に戻って処理を続行する。終了条件を満たしている場合（ステップＳ１３０９：Ｙｅｓ）には、一連の動作を終了する。

図１４は、実施の形態５にかかる光変調装置の変形例を示す図である。図１４において、図１または図１２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１４に示すように、実施の形態５にかかる光変調装置１００の変形例は、実施の形態１にかかる光変調装置１００（図１参照）の構成に加えて、発振器１４１０と、ローパスフィルタ１２２０と、を備えている。

ローパスフィルタ１２２０は、上述したようにバンドパスフィルタであってもよい。変調制御部１６６ａ、変調制御部１６６ｂおよび発振器１４１０は、低周波信号を変調制御信号に重畳して変調部１６０へ入力する重畳手段を構成している。発振器１４１０は、位相制御信号および変調制御信号の周波数よりも低い周波数ｆ０の低周波信号を発振する。

発振器１４１０は、発振した低周波信号を変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂへ出力する。変調制御部１６６ａは、発振器１４１０から出力された低周波信号を変調制御信号に重畳して変調器１６０ａへ入力する。変調制御部１６６ｂは、発振器１４１０から出力された低周波信号を変調制御信号に重畳して変調器１６０ｂへ入力する。

または、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂが変調制御信号と低周波信号とを重畳するのではなく、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂから出力された各変調制御信号と、発振器１４１０が発振した低周波信号と、を重畳回路によって重畳して変調器１６０ａおよび変調器１６０ｂへそれぞれ入力する構成としてもよい。

図１５は、図１４に示した制御部および変調制御部の動作の一例を示すフローチャートである。実施の形態５にかかる光変調装置１００の変形例（図１４参照）の制御部１９２および変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂは、図３に示したステップＳ３０１〜ステップＳ３０８の動作と並行して、以下の動作を行う。ここで、光サーキュレータ１１０から光分岐部１３０へ光が入力されているものとする。

図１５に示すように、まず、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂが、変調部１６０への変調制御信号の入力を開始する（ステップＳ１５０１）。このときの、位相調整器１５１へ入力される位相制御信号の強度を初期状態の設定強度とする。つぎに、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂが、変調部１６０へ入力する変調制御信号に低周波信号を重畳する（ステップＳ１５０２）。

つぎに、制御部１９２が、ＰＤ１９１から出力される電気信号に対して周波数ｆ０の同期検波を行う（ステップＳ１５０３）。具体的には、ＰＤ１９１からローパスフィルタ１２２０を介して出力された電気信号の強度を検知する。つぎに、ステップＳ１５０３によって検知した電気信号の強度がしきい値以下か否かを判断する（ステップＳ１５０４）。

ステップＳ１５０４において、ステップＳ１５０３によって検知した電気信号の強度がしきい値よりも大きい場合（ステップＳ１５０４：Ｎｏ）は、制御部１９２が、位相調整器１５１へ入力する位相制御信号の強度を設定強度よりも増加させる（ステップＳ１５０５）。つぎに、制御部１９２が、ＰＤ１９１から出力される電気信号に対して周波数ｆ０の同期検波を行う（ステップＳ１５０６）。

つぎに、検知された電気信号に比べて、ステップＳ１５０６によって検知された電気信号の強度が減少したか否かを判断する（ステップＳ１５０７）。ステップＳ１５０６によって検知された電気信号の強度が減少した場合（ステップＳ１５０７：Ｙｅｓ）は、制御部１９２が、ステップＳ１５０５によって増加させた位相制御信号の強度を新たな設定強度として、ステップＳ１５０２に戻って処理を続行する。

ステップＳ１５０７において、ステップＳ１５０６によって検知された電気信号の強度が減少していない場合（ステップＳ１５０７：Ｎｏ）は、制御部１９２が、位相調整器１５１へ入力する位相制御信号の強度を減少させ（ステップＳ１５０８）、減少させた位相制御信号の強度を新たな設定強度として、ステップＳ１５０２に戻って処理を続行する。

ステップＳ１５０４において、検知した電気信号の強度がしきい値以下である場合（ステップＳ１５０４：Ｙｅｓ）は、動作の終了条件を満たしているか否かを判断し（ステップＳ１５０９）、終了条件を満たしていない場合（ステップＳ１５０９：Ｎｏ）にはステップＳ１５０２に戻って処理を続行する。終了条件を満たしている場合（ステップＳ１５０９：Ｙｅｓ）には、一連の動作を終了する。

たとえば、制御部１９２、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂは、１つのＣＰＵによって構成されている。この場合は、制御部１９２、変調制御部１６６ａおよび変調制御部１６６ｂは、ステップＳ１５０１〜ステップＳ１５０９の動作と、図３に示したステップＳ３０１〜ステップＳ３０８の動作と、を時分割処理によって並行して行う。

このように、実施の形態５にかかる光変調装置１００によれば、実施の形態１にかかる光変調装置１００の効果を奏するとともに、位相変調信号または変調制御信号に対して低周波信号を重畳して同期検波を行うことで、制御部１９２へ入力される電気信号から、各光の位相差のずれに関係ない雑音を除去することができる。このため、光結合部１８０によって結合される各光の位相差を精度よくπ／２に制御することができ、変調特性をさらに向上させることができる。

（実施の形態６）
図１６は、実施の形態６にかかる光変調装置の構成を示す図である。図１６において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１６に示すように、実施の形態６にかかる光変調装置１００は、実施の形態１にかかる光変調装置１００（図１参照）の構成において、光サーキュレータ１１０および光分岐部１３０に代えて、光カプラ１６１０および光アイソレータ１６２０を備えている。

光カプラ１６１０は、２つの入力部（１６１１，１６１２）と２つの出力部（１６１３，１６１４）とを有する２×２光カプラである。入力部１６１１には、外部から入力光が入力される。光カプラ１６１０は、入力部１６１１から入力された入力光を分岐して、分岐した各光をそれぞれ出力部１６１３および出力部１６１４から出力する。

出力部１６１３および出力部１６１４には、折り返されて位相調整部１５０を再度通過した各光が入力される。光カプラ１６１０は、位相調整部１５０を再度通過した各光を結合する。光カプラ１６１０は、結合する前の各光の位相差に応じた割合で結合した光を分岐し、分岐した各光を入力部１６１１および入力部１６１２から出力する。

たとえば、結合する前の各光の位相差がπである場合には、光カプラ１６１０によって結合された光の全ての成分が入力部１６１２からＰＤ１９１へ出力される。一方、結合する前の各光の位相差が０である場合には、光カプラ１６１０によって結合された光の全ての成分が入力部１６１１から出力される。ＰＤ１９１は、光カプラ１６１０の入力部１６１２から出力された光を受光し、受光した光の強度に応じた強度の電気信号に変換する。

この構成においては、光カプラ１６１０によって結合される前の各光の位相差がπである場合に、ＰＤ１９１へ出力される光の強度が最大となる。このため、制御部１９２は、ＰＤ１９１から出力された電気信号の強度が最大となるように、位相調整器１５１へ入力する位相制御信号を調節する。これにより、光カプラ１６１０によって結合される各光の位相差がπになり、光結合部１８０によって結合される各光の位相差がπ／２になる。

光カプラ１６１０によって結合される前の各光の位相差がπからずれている場合は、光カプラ１６１０によって結合された光の一部の成分が入力部１６１１から出力される。光アイソレータ１６２０は、光カプラ１６１０へ入力される入力光を通過させるとともに、光カプラ１６１０の入力部１６１１から出力される光を遮断する。これにより、光カプラ１６１０から出力された光が光変調装置１００の前段に漏れ出すことを回避できる。

このように、実施の形態６にかかる光変調装置１００によれば、実施の形態１にかかる光変調装置１００の効果を奏するとともに、入力光を分岐する光分岐手段と、位相調整部１５０を再度通過させた各光を結合する第２光結合手段と、第２光結合手段によって結合された光を取り出す取り出し手段と、を光カプラ１６１０によって構成することで、必要な部品数を減らすことができる。たとえば、光サーキュレータ（図１符号１１０参照）などを設ける必要がない。このため、光変調装置１００の低コスト化を図ることができる。

（実施の形態７）
図１７は、実施の形態７にかかる光変調装置の構成を示す図である。図１７において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１７に示すように、実施の形態７にかかる光変調装置１００は、実施の形態１にかかる光変調装置１００の変形例（図６参照）の構成に加えて、光分離部１７１１ａ、光分離部１７１１ｂおよび光結合部１７１２を備えている。

変調部１６０は、位相調整部１５０の前段に設けられている。光分離部１７１１ａ、光分離部１７１１ｂおよび光結合部１７１２は、変調部１６０および位相調節部１５０の間に設けられ、位相調節部１５０を再度通過した各光を結合する第２光結合手段を構成している。また、光分離部１７１１ａ、光分離部１７１１ｂおよび光結合部１７１２は、第２光結合手段によって結合された光を取り出す取り出し手段を構成している。

光分離部１７１１ａは、ミラー１７２ａによって折り返され、位相調節器１５１を再度通過した光の一部の成分を分離して、分離した光を光結合部１７１２へ出力する。光分離部１７１１ｂは、ミラー１７２ｂによって折り返され、位相調節部１５０を再度通過した光の一部の成分を分離して、分離した光を光結合部１７１２へ出力する。光結合部１７１２は、光分離部１７１１ａから出力された光と、光分離部１７１１ｂから出力された光と、を結合してＰＤ１９１へ出力する。

ここで、光結合部１８０よって結合される各光は変調部１６０を１回だけ通過している。これに対して、折り返し部１７０によって折り返されて光結合部１７１２によって結合される各光も変調部１６０を１回だけ通過している。このため、光結合部１７１２によって結合される各光の位相差に、変調部１６０の経時変化などで生じる、光結合部１８０によって結合される各光の位相差のずれを精度よく反映させることができる。

ＰＤ１９１は、光結合部１７１２から出力された光を受光し、受光した光の強度に応じた強度の電気信号を制御部１９２へ出力する。光分離部１７１１ａおよび光分離部１７１１ｂは、それぞれ光分岐導波路によって構成されている。光分離部１７１１ａおよび光分離部１７１１ｂの分岐比を調節して、位相調節部１５０を再度通過した各光のなるべく多くの成分が光結合部１７１２へ出力されるようにするとよい。

このように、実施の形態７にかかる光変調装置１００によれば、実施の形態１にかかる光変調装置１００の効果を奏するとともに、光分岐部１３０によって分岐された各光を変調部１６０および位相調節部１５０を通過した後に折り返しつつ、折り返し部１７０によって折り返された各光を、位相調節部１５０を再度通過した後、変調部１６０を再度通過する前に光結合部１７１２によって結合させる。

これにより、光結合部１７１２によって結合される各光の位相差に、変調部１６０の経時変化などで生じる、光結合部１８０によって結合される各光の位相差のずれを精度よく反映させることができる。このため、変調部１６０の経時変化などで位相差がずれても、光結合部１７１２によって結合された光に応じて位相制御信号を調節することで、光結合部１８０によって結合される各光の位相差を精度よくπ／２にすることができ、変調特性をさらに向上させることができる。

以上説明したように、この発明にかかる光変調装置によれば、簡単な制御によって変調特性を向上させることができる。

なお、上述した各実施の形態においては、光変調装置１００を、変調器１６０ａおよび変調器１６０ｂを並列に接続したマッハツェンダ型のＱＰＳＫ方式の光変調装置として構成する場合について説明したが、本発明は、２つの光をそれぞれ変調し、変調した各光にπ／２の位相差を与えて結合する光変調装置全般に適用することができる。

（付記１）入力光を分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段により分岐された各光を通過させ、通過させる各光の位相差を、入力される位相制御信号に応じて変化させる位相調節手段と、
前記光分岐手段により分岐された各光をそれぞれ位相変調する変調手段と、
前記位相調節手段と前記変調手段とを通過した各光を結合して出力する光結合手段と、
前記位相調節手段を通過して前記光結合手段へ出力される各光の一部の成分をそれぞれ折り返し、前記位相調節手段を再度通過させる折り返し手段と、
前記位相調節手段を再度通過した各光を結合する第２光結合手段と、
を備えることを特徴とする光変調装置。

（付記２）前記位相調節手段を再度通過した各光の位相差を所望の値に制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第２光結合手段により結合された光を受けたＰＤの信号に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする付記１に記載の光変調装置。

（付記３）前記光分岐手段は、前記入力光を分岐するとともに、前記再度通過した各光を結合する前記第２光結合手段であることを特徴とする付記１に記載の光変調装置。

（付記４）前記変調手段は、前記位相調節手段より後段に設けられており、
前記折り返し手段は、前記位相調節手段と前記変調手段とを通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返すことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光変調装置。

（付記５）前記変調手段は、前記位相調節手段より前段に設けられており、
前記折り返し手段は、前記位相調節手段と前記変調手段とを通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返すことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光変調装置。

（付記６）前記変調手段は、前記位相調節手段より後段に設けられており、
前記折り返し手段は、前記位相調節手段および前記変調手段の間に設けられ、前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返すことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光変調装置。

（付記７）前記変調手段は、前記位相調節手段より前段に設けられており、
前記折り返し手段は、前記変調手段および前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返し、
前記第２光結合手段は、前記変調手段と前記位相調節手段との間に設けられ、前記位相調節手段を再度通過した各光を結合することを特徴とする付記１に記載の光変調装置。

（付記８）前記折り返し手段は、
前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分をそれぞれ分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された各光を反射させて折り返す反射手段と、
から構成されることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光変調装置。

（付記９）前記折り返し手段は、前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分を反射させて折り返し、前記各光の反射させない成分を通過させる部分反射ミラーであることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光変調装置。

（付記１０）前記折り返し手段は、
前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分をそれぞれ分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された光を周回させて折り返す周回導波路と、
から構成されることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光変調装置。

（付記１１）所定周波数の信号を前記位相制御信号に重畳して前記位相調節手段へ入力する重畳手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２光結合手段により結合された光のうちの、前記所定周波数成分の強度に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする付記２に記載の光変調装置。

（付記１２）前記変調手段は、入力される変調制御信号に応じて、前記光分岐手段により分岐された各光をそれぞれ位相変調し、
所定周波数の信号を前記変調制御信号に重畳して前記変調手段へ入力する重畳手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２光結合手段により結合された光のうちの、前記周波数成分の強度に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする付記２に記載の光変調装置。

（付記１３）前記第２光結合手段により結合された光を取り出す一入力二出力カプラから構成される取り出し手段を備え、
前記制御手段は、前記取り出し手段によって取り出された光を受けたＰＤの信号に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする付記２に記載の光変調装置。

（付記１４）前記取り出し手段は、前記光分岐手段へ前記入力光を入力するとともに、前記光分岐手段により結合された光を取り出す光サーキュレータであることを特徴とする付記１３に記載の光変調装置。

（付記１５）前記光分岐手段は、２つの入力部と２つの出力部とを有し、前記２つの入力部のうちの一方から入力される前記入力光を分岐して前記２つの出力部からそれぞれ出力するとともに、前記位相調節手段を再度通過した各光を結合して前記２つの入力部のうちの他方から出力する光カプラであり、
前記制御手段は、前記光カプラの前記２つの入力部のうちの他方から出力された光の強度に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする付記２に記載の光変調装置。

（付記１６）前記入力光を通過させて前記光カプラの前記２つの入力部のうちの一方から入力するとともに、前記光カプラによって結合され、前記２つの入力部のうちの一方から出力される光を遮断する光アイソレータを備えることを特徴とする付記１５に記載の光変調装置。

（付記１７）前記変調手段は、前記光分岐手段により分岐された各光に対してそれぞれ２相の位相変調を行う２つの位相変調器であることを特徴とする付記１〜１６のいずれか一つに記載の光変調装置。

（付記１８）前記制御手段は、前記第２光結合手段により結合された光の強度が最小になるように前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする付記１〜１７のいずれか一つに記載の光変調装置。

実施の形態１にかかる光変調装置の構成を示す図である。 光変調装置のミラーの部分を切断して示す拡大斜視図である。 図１に示した制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 折り返された各光の位相差とＰＤ出力強度との関係を示すグラフである。 結合される各光の位相差とＰＤ出力強度との関係を示すグラフである。 実施の形態１にかかる光変調装置の変形例を示す図である。 実施の形態２にかかる光変調装置の構成を示す図である。 実施の形態３にかかる光変調装置の構成を示す図である。 光変調装置のハーフミラーの部分を切断して示す拡大斜視図である。 実施の形態４にかかる光変調装置の構成を示す図である。 実施の形態４にかかる光変調装置の変形例を示す図である。 実施の形態５にかかる光変調装置の構成を示す図である。 図１２に示した制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態５にかかる光変調装置の変形例を示す図である。 図１４に示した制御部および変調制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態６にかかる光変調装置の構成を示す図である。 実施の形態７にかかる光変調装置の構成を示す図である。 従来の光変調装置の構成を示す図である。 各光の位相差がπ／２である場合の位相配置を示す図である。 各光の位相差がπ／２からずれた場合の位相配置を示す図である。 各光の位相差とＰＤ出力強度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１００ 光変調装置
１１０ 光サーキュレータ
１２０ 基板
１３０ 光分岐部
１４０ａ，１４０ｂ 平行導波路
１５０ 位相調節部
１５１ 位相調節器
１６０ 変調部
１６０ａ，１６０ｂ 変調器
１６１ａ 光分岐部
１６２ａ，１６２ｂ 平行導波路
１６３ 光結合部
１６４ａ，１６４ｂ 信号電極
１６５ 接地電極
１７０ 折り返し部
１７１ａ，１７１ｂ 光分離部
１７２ａ，１７２ｂ ミラー
１８０ 光結合部
２１０ 光導波路
８１０ａ，８１０ｂ ハーフミラー
９１０ 溝
１０１０ａ，１０１０ｂ 周回導波路
１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１２ａ，１０１２ｂ 光分離部
１０１３ａ，１０１３ｂ 折り返し導波路
１１１０ａ，１１１０ｂ 周回導波路
１１１１ａ，１１１１ｂ 光分離部
１１１２ａ，１１１２ｂ 光分岐部
１１１３ａ，１１１３ｂ 折り返し導波路
１２１０，１４１０ 発振器
１２２０ ローパスフィルタ
１６１０ 光カプラ
１６１１，１６１２ 入力部
１６１３，１６１４ 出力部
１６２０ 光アイソレータ
１７１１ａ，１７１１ｂ 光分離部
１７１２ 光結合部

Claims (10)

1. 入力光を分岐する光分岐手段と、
   前記光分岐手段により分岐された各光を通過させ、通過させる各光の位相差を、入力される位相制御信号に応じて変化させる位相調節手段と、
   前記光分岐手段により分岐された各光をそれぞれ位相変調する変調手段と、
   前記位相調節手段と前記変調手段とを通過した各光を結合して出力する光結合手段と、
   前記位相調節手段を通過して前記光結合手段へ出力される各光の一部の成分をそれぞれ折り返し、前記位相調節手段を再度通過させる折り返し手段と、
   前記位相調節手段を再度通過した各光を結合する第２光結合手段と、
   を備えることを特徴とする光変調装置。
2. 前記位相調節手段を再度通過した各光の位相差を所望の値に制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記第２光結合手段により結合された光を受けたＰＤの信号に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
3. 前記光分岐手段は、前記入力光を分岐するとともに、前記再度通過した各光を結合する前記第２光結合手段であることを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
4. 前記変調手段は、前記位相調節手段より後段に設けられており、
   前記折り返し手段は、前記位相調節手段と前記変調手段とを通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光変調装置。
5. 前記変調手段は、前記位相調節手段より前段に設けられており、
   前記折り返し手段は、前記位相調節手段と前記変調手段とを通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光変調装置。
6. 前記変調手段は、前記位相調節手段より後段に設けられており、
   前記折り返し手段は、前記位相調節手段および前記変調手段の間に設けられ、前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光変調装置。
7. 前記変調手段は、前記位相調節手段より前段に設けられており、
   前記折り返し手段は、前記変調手段および前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分をそれぞれ折り返し、
   前記第２光結合手段は、前記変調手段と前記位相調節手段との間に設けられ、前記位相調節手段を再度通過した各光を結合することを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
8. 前記折り返し手段は、
   前記位相調節手段を通過した各光の一部の成分をそれぞれ分離する分離手段と、
   前記分離手段によって分離された各光を反射させて折り返す反射手段と、
   から構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光変調装置。
9. 所定周波数の信号を前記位相制御信号に重畳して前記位相調節手段へ入力する重畳手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記第２光結合手段により結合された光のうちの、前記所定周波数成分の強度に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする請求項２に記載の光変調装置。
10. 前記第２光結合手段により結合された光を取り出す一入力二出力カプラから構成される取り出し手段を備え、
    前記制御手段は、前記取り出し手段によって取り出された光を受けたＰＤの信号に応じて前記位相制御信号を前記位相調節手段へ入力することを特徴とする請求項２に記載の光変調装置。

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