JP2009260822A - 光送信装置および光送信装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号の変調精度を向上させること。
【解決手段】ＬＮ変調器１２０は、アーム間の光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部を備えている。分岐部１２５、受光部１４１Ａおよび受光部１４１Ｂは、変調部により生成された正相信号と逆相信号を取得する。減算回路１５０は、分岐部１２５、受光部１４１Ａおよび受光部１４１Ｂにより取得された正相信号と逆相信号を減算する。パワーメータ１６１は、減算回路１５０により減算された差分信号のパワーを検知する。制御部１６３は、パワーメータ１６１により検知された信号成分強度に応じて、位相シフト部１２３へ出力する制御信号を変化させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光を変調する光送信装置および光送信装置の制御方法に関する。

光伝送システムの大容量化と長距離化に向けて、光信号を伝送するための各種変調方式の採用検討が行われている。各種変調方式としては、これまでに製品適用されているＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）変調方式やＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）変調方式に加えて、ＣＳＲＺ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ ＲＺ）変調方式、光デュオバイナリ変調方式や、差動位相変調（ＤＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式、ＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｄｅ Ｂａｎｄ）変調方式、差動四位相変調（ＤＱＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ＰＳＫ）方式といった位相変調方式を用いた光伝送システムの研究開発がなされている。

これらを用いた光伝送システムの送信部では、光伝送信号の安定化のために、変調器などの構成部品に対する安定化技術が必須になる。このような技術として、たとえば、ＮＲＺ変調方式でのＬＮ変調器のドリフトによる伝送信号の劣化を防ぐための、自動バイアス制御（ＡＢＣ：Ａｕｔｏ Ｂｉａｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路があげられる。

ＳＳＢ変調方式やＤＱＰＳＫ方式などの多値位相変調方式では、ＮＲＺ変調方式などにはなかった位相シフト制御を行う必要がある。具体的には、変調部のＩアームとＱアームの各光の相対的な位相をシフトさせて、各光の位相差をｎπ／２（ｎは任意の奇数）に調整する必要がある（たとえば、下記特許文献１参照。）。たとえば、位相シフト部へ供給する制御信号へ低周波信号を重畳し、光送信装置の出力光の低周波成分に基づいて同期検波を行う。

特開２００７−８２０９４号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ＬＤ出力パワー、変調器損失、モニタ用フォトディテクタの受光感度など構成部品の特性によってはモニタ信号の感度が低く、制御安定性の低下が問題になる。

また、光変調器へ変調のためのデータ信号を入力するドライバによっては、データ信号の立ち上がりおよび立ち下がりの特性にばらつきがある。データ信号の立ち上がりおよび立ち下がりが急峻でないと、アーム間の位相差のずれに対するモニタ信号感度の低下により、制御精度が低下するという問題がある。

開示の光送信装置および光送信装置の制御方法は、上述した問題点を解消するものであり、制御安定性の向上を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光送信装置は、入力光を分岐し、分岐された各アームの光信号に対して独立した位相変調を行う変調部と、各アームの光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部と、位相差を有する変調光を結合する結合部と、前記結合部からの正相信号と逆相信号を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された正相信号と逆相信号との差分を求める減算手段と、前記減算手段により減算された差分信号のパワーを検知する検知手段と、前記検知手段により検知された信号成分強度に応じて前記制御信号を変化させる制御手段と、を備えることを要件とする。

上記構成によれば、取得した正相信号と逆相信号の差分を求める差分信号の変化を、その差分信号に含まれる低周波重畳信号の変化を監視することで、アーム間の位相差ずれに対するモニタ信号変化を急峻にし、アーム間の位相差のずれを高感度で検出することができる。

開示の光送信装置および光送信装置の制御方法によれば、入力された光信号に対して独立して位相変調された各光信号の位相差を所定の値に維持す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送信装置および光送信装置の制御方法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にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光送信装置１００は、光源１１０と、ＬＮ変調器１２０と、ドライバ１３０Ｉと、ドライバ１３０Ｑと、受光部１４１Ａと、受光部１４１Ｂと、ＤＣカット部１４２Ａと、ＤＣカット部１４２Ｂと、減算回路１５０と、パワーメータ１６１と、発振回路１６２と、制御部１６３と、加算回路１６４と、を備えている。

光源１１０は、連続光を生成してＬＮ変調器１２０へ出力する。光源１１０は、ここでは、レーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）である。ＬＮ変調器１２０は、各アームの各光信号に対して、供給される制御信号（バイアス）に応じた位相差を与える位相調整部を備え、ＤＱＰＳＫ方式の変調を行う変調器である。

ＬＮ変調器１２０は、分岐部１２１と、位相変調部１２２Ｉと、位相変調部１２２Ｑと、位相シフト部１２３と、結合部１２４と、分岐部１２５と、を備えている。ＬＮ変調器１２０は、電界光学効果を有するＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃）基板に光導波路を設け、光導波路に沿ってＬＮ基板の表面に電極を配置したＤＱＰＳＫ方式の変調器である。

分岐部１２１は、光源１１０から出力された連続光を分岐し、分岐した各光を位相変調部１２２Ｉおよび位相変調部１２２Ｑへ出力する光導波路である。以下の説明において、分岐部１２１によって分岐された一対の光の経路を、それぞれＩアームおよびＱアームと称する。Ｉアームには、位相変調部１２２Ｉおよび位相シフト部１２３が設けられている。Ｑアームには位相変調部１２２Ｑが設けられている。

位相変調部１２２Ｉは、分岐部１２１から出力された連続光を、ドライバ１３０Ｉから供給されるＤａｔａＩに応じて位相変調するマッハツェンダ型の変調器である。具体的には、位相変調部１２２Ｉは、各アームを通過する各連続光に対して、ドライバ１３０Ｉから出力される正転信号および反転信号に応じてそれぞれ位相変調する。位相変調部１２２Ｉは、位相変調した信号を位相シフト部１２３へ出力する。

位相変調部１２２Ｑは、分岐部１２１から出力された連続光を、ドライバ１３０Ｑから供給されるＤａｔａＱに応じて位相変調するマッハツェンダ型の変調器である。具体的には、位相変調部１２２Ｑは、各アームを通過する各連続光を、ドライバ１３０Ｑから出力される正転信号および反転信号に応じてそれぞれ位相変調する。位相変調部１２２Ｑは、位相変調した信号を結合部１２４へ出力する。

位相シフト部１２３は、位相変調部１２２Ｉと１２２Ｑを伝搬する光にｎπ／２（ｎは、任意の奇数）の相対的な位相差を付与するためのものであり、加算回路１６４から出力される制御信号に応じて位相量は変化する。位相シフト部１２３は、たとえば、ＬＮ変調器１２０のＬＮ基板に設けられた光導波路と、この光導波路に沿ってＬＮ基板に配置され、加算回路１６４から出力される制御信号が入力される電極を有する。

上記の位相シフト部１２３によってｎπ／２（ｎは、任意の奇数）の位相差が付与された各光は、たとえば、マルチモード干渉（Ｍｕｌｔｉ Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＭＭＩ）を利用した結合部１２４に入力される。

結合部１２４は、ここでは、各アームに対応した入力ポートを有し、各入力ポートに与えられる光信号を結合してＤＱＰＳＫ信号光を生成した後、干渉した光の正相信号および逆相信号を出力する各出力ポートを有する。正相信号は、結合部１２４から出力される各光信号のうちの、外部へ出力する信号であるとする。逆相信号は、結合部１２４から出力される各光信号のうちの、正相信号とは異なる信号であるとする。

結合部１２４は、正相信号を分岐部１２５へ出力する。また、結合部１２４は、逆相信号を受光部１４１Ｂへ出力する。分岐部１２５は、結合部１２４から出力された正相信号を分岐する光導波路である。分岐部１２５は、分岐した各正相信号を、光送信装置１００の外部および受光部１４１Ａへそれぞれ出力する。

ドライバ１３０Ｉは、位相変調部１２２Ｉの一方のアームへＤａｔａＩの正転信号を出力するとともに、他方のアームへＤａｔａＩの反転信号を出力する。ドライバ１３０Ｑは、位相変調部１２２Ｑの一方のアームへＤａｔａＱの正転信号を出力するとともに、他方のアームへＤａｔａＱの反転信号を出力する。ＤａｔａＩおよびＤａｔａＱのそれぞれは、光送信装置１００の外部から入力される２値のデータである。

受光部１４１Ａは、分岐部１２５から出力された正相信号を受光する。受光部１４１Ａは、受光した正相信号を電気信号に変換してＤＣカット部１４２Ａへ出力する。受光部１４１Ｂは、結合部１２４から出力された逆相信号を受光する。受光部１４１Ｂは、受光した逆相信号を電気信号に変換してＤＣカット部１４２Ｂへ出力する。受光部１４１Ａと受光部１４１Ｂのそれぞれは、たとえばフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。

ＤＣカット部１４２Ａは、受光部１４１Ａから出力された正相信号のＤＣ成分を除去して減算回路１５０へ出力する。ＤＣカット部１４２Ｂは、受光部１４１Ｂから出力された逆相信号のＤＣ成分を除去して減算回路１５０へ出力する。ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂのそれぞれは、たとえばコンデンサである。

減算回路１５０は、ＤＣカット部１４２Ａから出力された正相信号と、ＤＣカット部１４２Ｂから出力された逆相信号との差分を算出する。減算回路１５０は、算出結果の差分信号をパワーメータ１６１へ出力する。パワーメータ１６１（たとえば、パワーディテクタ）は、減算回路１５０から出力された差分信号のパワーを示す信号を制御部１６３へ出力する。

発振回路１６２は、低周波数の低周波信号を発振する。発振回路１６２が発振する低周波信号は、たとえば位相変調部１２２Ｉにおける変調周波数（たとえば２０ＧＨｚ）に対して十分に低い周波数ｆ０（たとえば数ｋＨｚ）のクロック信号である。発振回路１６２は、発振した低周波信号を制御部１６３および加算回路１６４のそれぞれへ出力する。

制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号と、発振回路１６２から出力された低周波信号と、に基づいて同期検波を行う。具体的には、制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号と、発振回路１６２から出力された低周波信号と、を比較して、ＬＮ変調器１２０の位相シフト部１２３の移相量を最適点になるよう制御する。

制御部１６３は、同期検波により検出したパワーメータ出力信号中の低周波信号成分変化に基づき制御信号を加算回路１６４へ出力する。具体的には、制御部１６３は、ＩアームとＱアームの位相差がπ／２となるように、加算回路１６４へ出力する制御信号を制御する。加算回路１６４は、制御部１６３から出力された制御信号に、発振回路１６２から出力された低周波信号を加算（重畳）して位相シフト部１２３へ出力する。

なお、ここでは、ＬＮ変調器１２０のＩアームにのみ位相シフト部（位相シフト部１２３）を設ける構成について説明したが、ＩアームおよびＱアームの両方に位相シフト部を設けてもよい。この場合は、各位相シフト部へ出力する各制御信号の相対的な制御を行うことによって、各アームにおける各光の位相差を制御する。

また、ここでは、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設ける構成について説明したが、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを省いた構成も可能である。ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない場合は、受光部１４１Ａおよび受光部１４１Ｂは、正相信号および逆相信号を減算回路１５０へ出力する。

図２は、図１に示した位相シフト部に印加される制御信号電圧に対するパワーメータ出力電圧変化と、各制御信号電圧での低周波モニタ信号の変化を説明するグラフである。図２において、横軸は、制御部１６３から加算回路１６４へ出力される制御信号の電圧（Ｖ）を示している。縦軸は、パワーメータ１６１から制御部１６３へ出力される信号（パワーメータ出力）の電圧（Ｖ）を示している。実線２１０は、横軸に示す制御信号の電圧と、縦軸に示すパワーメータ１６１の出力の電圧と、の関係を示している。

実線２１０における点２１１は、制御部１６３から位相シフト部１２３へ印加される制御信号の最適点と、制御信号が最適点となっている場合のパワーメータ１６１の出力の電圧と、を示している。制御信号の最適点とは、ＬＮ変調器１２０における各アームにおける各光の位相差がｎπ／２（ｎは、任意の奇数）となる制御信号の電圧である。

実線２１０および点２１１に示すように、制御信号が最適点となっている場合は、パワーメータ１６１の出力の電圧が最小となる。波形２２１は、制御部１６３から加算回路１６４へ出力される制御信号が最適点からマイナス方向へずれている場合の、加算回路１６４から位相シフト部１２３へ出力される制御信号の波形を示している。

波形２２２は、制御部１６３から出力される制御信号が最適点となっている場合の、加算回路１６４から位相シフト部１２３へ出力される制御信号の波形を示している。波形２２３は、制御部１６３から出力される制御信号が最適点からプラス方向へずれている場合の、加算回路１６４から位相シフト部１２３へ出力される制御信号の波形を示している。

波形２２１〜２２３に示すように、加算回路１６４から位相シフト部１２３へ出力される制御信号は、発振回路１６２から出力された周波数ｆ０の低周波信号が加算されているため、周波数ｆ０で変化している。たとえば、波形２２２に示す制御信号は、点２１１に示す最適点を中心として周波数ｆ０で変化している。

波形２３１は、波形２２１に示す制御信号が位相シフト部１２３へ出力された場合の、パワーメータ１６１から制御部１６３へ出力される信号の波形を示している。波形２３２は、波形２２２に示す制御信号が位相シフト部１２３へ出力された場合の、パワーメータ１６１から制御部１６３へ出力される信号の波形を示している。

波形２３３は、波形２２３に示す制御信号が位相シフト部１２３へ出力された場合の、パワーメータ１６１から制御部１６３へ出力される信号の波形を示している。波形２３１および波形２３３に示すように、制御信号が最適点からずれている場合は、パワーメータ１６１から出力される信号に周波数ｆ０の信号成分が含まれる。

また、波形２３１および波形２３３に示すように、制御信号が最適点からプラスとマイナスのいずれの方向にずれているかによって、パワーメータ１６１から出力される信号中の周波数ｆ０成分の位相が反転する。また、波形２３２に示すように、制御信号が最適点からずれていない場合は、波形２２２に示す周波数ｆ０で変化する制御信号が１周期するごとに点２１１を２回通過することになるため、パワーメータ１６１から出力される信号には周波数２ｆ０の信号成分が含まれる。

制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号のｆ０成分を、発振回路１６２から出力された周波数ｆ０の低周波信号と、パワーメータ１６１から出力された信号と、の同期検波によって監視する。制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号のｆ０成分の位相変化による同期検波出力信号の極性変化によって、制御信号の最適点からのずれ方向を判別することができる。

図３は、位相差が最適点の場合の各信号を示す波形図である。図３のグラフ３１０，３２０，３３０のそれぞれにおいて、横軸は時間（Ｔｉｍｅ［ｎｓ］）を示している。また、グラフ３１０，３２０のそれぞれにおいて、縦軸は信号のパワー（ａ．ｕ．）を示している。また、グラフ３３０において、縦軸は信号のパワー（ａ．ｕ．）を示している（図４および図５においても同様）。

グラフ３１０，３２０，３３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点となることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点ｎπ／２（ｎは任意の奇数）となっている場合の各信号を示している。グラフ３１０の波形３１１は、結合部１２４から受光部１４１Ａへ出力される正相信号の波形を示している。

グラフ３２０の波形３２１は、結合部１２４から受光部１４１Ｂへ出力される逆相信号の波形を示している。グラフ３３０の波形３３１は、減算回路１５０からパワーメータ１６１へ出力される差分信号の波形を示している。波形３３１は、波形３１１を波形３２１で減算した波形になる。

アーム間の位相差が最適点となっている場合は、波形３１１および波形３２１に示すように、正相信号および逆相信号の波形がほぼ同波形になる。したがって、グラフ３３０の波形３３１に示す差分信号はほぼ０で一定となる。

また、波形３１１および波形３２１に示すように、正相信号および逆相信号には同様のノイズが生じているが、正相信号を逆相信号で減算することでノイズを相殺することができる。このため、制御部１６３において、正相信号および逆相信号のいずれか一方を監視する場合と比べて、アーム間の位相差を高精度に監視することができる。

図４は、位相差が最適点から−２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。図４において、図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４のグラフ３１０，３２０，３３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点からマイナス方向へずれることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から−２０°ずれている場合の各信号を示している。

アーム間の位相差が最適点からマイナス方向にずれている場合は、波形４１１や波形４１２に示すようにビット間でパワー差が発生する。言い換えると、各ビットの波高が均一でなくなる。図３の波形３１１や３２１では各ビットのパワーはほぼ等しく揃っている。

正相信号および逆相信号間で対応する各ビットのパワーは逆方向に変化する。このため、アーム間位相差のずれに対する差分信号の変化量は、正相信号および逆相信号の変化量の約２倍になる。

図５は、位相差が最適点から＋２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。図５において、図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５のグラフ３１０，３２０，３３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点からプラス方向へずれることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から＋２０°ずれている場合の各信号を示している。

アーム間の位相差が最適点からプラス方向にずれている場合は、波形５１１や５２１に示すように、ビット間でパワー差が発生する。正相信号および逆相信号間で対応する各ビットのパワーは逆方向に変化する。このため、アーム間の位相差のずれに対する差分信号の変化量は、正相信号および逆相信号の変化量の約２倍になる。

図６は、図１に示したパワーメータの出力を示すグラフである。図６において、横軸は、アーム間位相差の最適点ｎπ／２（ｎは任意の奇数）からの位相ずれ量を示している。縦軸は、パワーメータ１６１から制御部１６３へ出力される信号（パワーメータ出力）のパワー（ａ．ｕ．）を示している。

点線６１１および点線６１２は、従来の光送信装置における、横軸に示す位相ずれ量と、縦軸に示すパワーメータ１６１の出力と、の関係を示している。実線６２１および実線６２２は、光送信装置１００における、横軸に示す位相ずれ量と、縦軸に示すパワーメータ１６１の出力の関係と、を示している。

点線６１１および実線６２１（三角印）は、ドライバ１３０Ｉおよびドライバ１３０Ｑからそれぞれ出力されたＤａｔａＩおよびＤａｔａＱの立ち上がりおよび立ち下がりの特性Ｔｒ／Ｔｆが１０ｐｓである場合を示している。点線６１２および実線６２２（＊印）は、特性Ｔｒ／Ｔｆが２０ｐｓである場合を示している。

点線６１１，６１２および実線６２１，６２２に示すように、光送信装置１００によれば、従来の光送信装置と比べて、アーム間の位相ずれ量に対してパワーメータ１６１から出力される信号変化を急峻にすることができる。このため、制御部１６３にて制御最適点検出に使用される周波数ｆ０信号の振幅（図２に示した最適点からずれた場合に発生するｆ０信号の振幅）、つまり制御部１６３での制御モニタ信号感度を２倍以上向上することができ、高精度に検出することができる。

図７は、減算回路から出力される差分信号のスペクトルを示す図である。図７の各グラフにおいて、横軸は、減算回路１５０から出力される差分信号の帯域（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［ＧＨｚ］）を示している。縦軸は、差分信号のパワー（Ｐｏｗｅｒ［ｄＢｍ］）を示している。グラフ７１０のスペクトル７１１は、アーム間の位相差が最適点となっている場合に減算回路１５０から出力される差分信号のスペクトルを示している。

グラフ７２０のスペクトル７２１は、アーム間の位相差が最適点から−２０°ずれている場合に減算回路１５０から出力される差分信号のスペクトルを示している。グラフ７３０のスペクトル７３１は、アーム間の位相差が最適点から＋２０°ずれている場合に減算回路１５０から出力される差分信号のスペクトルを示している。

スペクトル７１１，７２１，７３１に示すように、減算回路１５０から出力される差分信号は、アーム間の位相差が最適点からずれると、低い帯域を含む広帯域にわたってパワーが変化する。このため、制御部１６３における帯域を、光信号の変調速度に対して十分に低い帯域にしても、アーム間の位相差のずれを検出することができる。光信号の変調速度に対して十分に低い帯域とは、たとえば１００ＭＨｚ程度である。

図８は、図１に示した光送信装置の変形例１を示すブロック図である。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１においては、結合部１２４から出力された正相信号を、ＬＮ変調器１２０のＬＮ基板に設けた光導波路である分岐部１２５によって取り出す構成について説明したが、図８に示すように、分岐部１２５に変えて光カプラ８０１を設けてもよい。

結合部１２４は、正相信号を光カプラ８０１へ出力する。光カプラ８０１は、ＬＮ変調器１２０の外部に設けられている。光カプラ８０１は、結合部１２４から出力された正相信号を分岐する。光カプラ８０１は、分岐した各正相信号のうちの一方の正相信号を光送信装置１００の外部へ出力し、他方の正相信号を受光部１４１Ａへ出力する。

図９は、図１に示した光送信装置の変形例２を示すブロック図である。図９において、図８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９に示すように、図８に示した光カプラ８０１に変えて、光アンプ９０１および分岐部９０２を設けてもよい。結合部１２４は、正相信号を光アンプ９０１へ出力する。

光アンプ９０１は、ＬＮ変調器１２０の外部に設けられている。光アンプ９０１は、結合部１２４から出力された正相信号を増幅して分岐部９０２へ出力する。分岐部９０２は、光アンプ９０１から出力された正相信号を分岐する。分岐部９０２は、分岐した各正相信号を、光送信装置１００の外部および受光部１４１Ａへそれぞれ出力する。

たとえば、光アンプ９０１が自動強度制御（ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う光アンプであってもよい。この場合は、光アンプ内からモニタ信号を分岐して受光部１４１Ａへ出力してもよい。なお、ＬＮ変調器１２０の後段に設ける後段モジュールは光アンプ９０１に限らない。

図１０は、図１に示した減算回路の具体例を示すブロック図である。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、光送信装置１００が備えている減算回路１５０は、たとえば、オペアンプを用いた差動増幅器である。ここでは一例として、減算回路１５０は、抵抗１０１１と、抵抗１０１２と、抵抗１０１３と、抵抗１０１４と、オペアンプ１０１５とを備えている。

抵抗１０１１は、ＤＣカット部１４２Ａに一端が接続され、オペアンプ１０１５のプラスの入力端子に他端が接続されている。ＤＣカット部１４２Ａから出力された正相信号は抵抗１０１１へ入力される。抵抗１０１２は、ＤＣカット部１４２Ｂに一端が接続され、オペアンプ１０１５のマイナスの入力端子に他端が接続されている。ＤＣカット部１４２Ｂから出力された正相信号は抵抗１０１２へ入力される。

抵抗１０１３は、抵抗１０１２とオペアンプ１０１５のマイナスの入力端子の間に一端が接続され、オペアンプ１０１５の出力端子に他端が接続されている。抵抗１０１４は、抵抗１０１１とオペアンプ１０１５のプラスの入力端子の間に一端が接続され、他端が接地されている。オペアンプ１０１５の出力端子は、パワーメータ１６１に接続されている。差動信号は、オペアンプ１０１５の出力端子からパワーメータ１６１へ出力される。

このように、実施の形態１にかかる光送信装置１００によれば、正相信号および逆相信号を減算した差分信号を検知する構成をとることで、アーム間の位相差のずれに対するモニタ信号変化を急峻にすることができる。これにより、差分信号のパワー変化に対応した低周波信号成分を監視することで、制御部１６３で監視する制御モニタ信号感度を向上することができ、位相差の最適点を高精度に検出することができる。このため、制御の安定性を向上させることができる。

このとき、正相信号および逆相信号を減算した差分信号は、アーム間の位相差が最適点からずれると、低い帯域を含む広帯域にわたってパワーが変化する。このため、制御部１６３までの回路は、特に広帯域のものを用いる必要はなく、汎用の回路を用いることができる。このため、装置の低コスト化および省スペース化を図ることができる。

（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。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２にかかる光送信装置１００は、図１に示した分岐部１２５に代えて分岐部１１０２およびＲＺ変調器１１１０を備えている。

分岐部１１０２およびＲＺ変調器１１１０（第２変調部）は、ＬＮ変調器１２０のＬＮ基板に設けられている。ＲＺ変調器１１１０は、供給されるクロック信号（不図示）に基づいて、結合部１２４から出力された正相信号（ＤＱＰＳＫ）をＲＺパルス化する。

ＲＺ変調器１１１０は、ＬＮ変調器１２０のＬＮ基板に設けられたマッハツェンダ型の変調部である。分岐部１１０２は、ＲＺ変調器１１１０によってＲＺパルス化された正相信号（ＲＺ−ＤＱＰＳＫ）を分岐して、分岐した各正相信号をそれぞれ外部および受光部１４１Ａへ出力する。

図１２は、図１１に示したパワーメータの出力を示すグラフである。図１２において、図６に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。点線６１１，６１２および実線６２１，６２２に示すように、実施の形態２にかかる光送信装置１００によれば、特性Ｔｒ／Ｔｆの値によらず、アーム間の位相差の最適点ｎπ／２（ｎは任意の奇数）からの位相ずれ量に対するパワーメータ１６１の出力変化量は、ほぼ等しくなる。

従来は、特性Ｔｒ／Ｔｆが１０ｐｓである場合に、位相ずれ量の変化に対するパワーメータ１６１の出力の変化がなだらか（点線６１１参照）であった。これに対して、光送信装置１００によれば、特性Ｔｒ／Ｔｆが１０ｐｓである場合でも、特性Ｔｒ／Ｔｆが２０ｐｓである場合と同様に、位相ずれ量の変化に対するパワーメータ１６１の出力の変化を急峻（実線６２１参照）にすることができる。

このように、実施の形態２にかかる光送信装置１００によれば、実施の形態１にかかる光送信装置１００の効果を奏するとともに、ＲＺ変調器１１１０から出力された正相信号を用いることで、特性Ｔｒ／Ｔｆに依存せずに、制御部１６３において、アーム間の位相差のずれを高感度に検出することができる。このため、制御信号を高精度に最適点に調整することができ、制御安定性をさらに向上させることができる。

また、特性Ｔｒ／Ｔｆに依存せずにアーム間の位相差のずれを高感度に検出することができるため、ドライバ１３０Ｉおよびドライバ１３０Ｑに安価なドライバを用いても、アーム間の位相差のずれを高感度に検出することができ、装置の低コスト化を図ることができる。

（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。図１３において、図１または図１１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１３に示すように、実施の形態３にかかる光送信装置１００は、図１に示した分岐部１２１の前段に、図１１に示したＲＺ変調器１１１０を備えている。光源１１０は、生成した連続光をＲＺ変調器１１１０へ出力する。ＲＺ変調器１１１０は、光源１１０から出力された連続光をＲＺパルス化して分岐部１２１へ出力する。

図１４は、図１３に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分なし）を示すグラフである。図１４において、図６に示した部分と同様の部分については説明を省略する。図１４は、図１３に示したように、光送信装置１００にＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けた場合のパワーメータ１６１の出力を示している。

この場合は、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２ＢによってＤＣ成分が除去されるため、減算回路１５０へ出力される正相信号および逆相信号はＡＣ成分となる。実線１４１０は、従来の光送信装置における、位相ずれ量と、パワーメータ１６１の出力と、の関係を示している。実線１４２０は、光送信装置１００における、横軸に示す位相ずれ量と、縦軸に示すパワーメータ１６１の出力の関係と、を示している。

実線１４１０および実線１４２０に示すように、実施の形態３にかかる光送信装置１００によれば、従来の光送信装置に比べて、パワーメータ１６１の出力の絶対値を２倍程度に増加させることができる。このため、制御部１６３において、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差のずれを高感度に検出することができる。

図１５は、図１３に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分あり）を示すグラフである。図１５において、図１４に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１５は、光送信装置１００にＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない場合のパワーメータ１６１の出力を示している。

この場合は、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２ＢによってＤＣ成分が除去されないため、減算回路１５０へ出力される正相信号および逆相信号は、ＡＣ成分とＤＣ成分を含んだ信号になる。実線１５１０は、従来の光送信装置における、横軸に示す位相ずれ量と、縦軸に示すパワーメータ１６１の出力と、の関係を示している。

実線１５２０は、光送信装置１００における、位相ずれ量と、パワーメータ１６１の出力の関係と、を示している。実線１５１０および実線１５２０に示すように、光送信装置１００によれば、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない場合は、従来に比べて、パワーメータ１６１の出力の絶対値を増加させることができる。

また、位相ずれ量の最適点（０）付近においては、位相ずれ量に対するパワーメータ１６１の出力の変化を急峻（１．５倍以上）にすることができる。このため、制御部１６３において、アーム間の位相差のずれを高感度に検出することができる。

このように、実施の形態３にかかる光送信装置１００によれば、実施の形態１にかかる光送信装置１００の効果を奏するとともに、分岐部１２１の前段にＲＺ変調器１１１０を設け、ＲＺ変調を行うことで、パワーメータ１６１の出力の絶対値を増加させることができる。このため、アーム間の位相差のずれを高感度に検出することができる。

なお、図１３に示した光送信装置１００の構成において、ＲＺ変調器１１１０から出力される正相信号をＤＣカット部１４２Ａへ出力し、ＲＺ変調器１１１０から出力される逆相信号を分岐部１２１へ出力する構成も可能である。ただし、この場合は、アーム間の位相差が正相信号に反映されないため、上記効果を得ることができない。

（実施の形態４）
図１６は、実施の形態４にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。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。実施の形態４にかかる光送信装置１００は、図１に示した減算回路１５０に代えて、乗算回路１６１１を備えている。

ＤＣカット部１４２Ａは、ＤＣ成分を除去した正相信号を乗算回路１６１１へ出力する。ＤＣカット部１４２Ｂは、ＤＣ成分を除去した逆相信号を乗算回路１６１１へ出力する。乗算回路１６１１は、ＤＣカット部１４２Ａから出力された正相信号と、ＤＣカット部１４２Ｂから出力された逆相信号と、を乗算する。

乗算回路１６１１は、乗算した乗算信号をパワーメータ１６１へ出力する。制御部１６３は、制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号と、発振回路１６２から出力された低周波信号と、に基づいて同期検波を行う。同期検波により検出したパワーメータ出力信号中の低周波信号成分変化に基づき制御信号を加算回路１６４へ出力する。

図１７は、図１６に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分なし）を示すグラフである。図１７において、図６に示した部分と同様の部分については説明を省略する。図１７は、図１６に示したように、光送信装置１００にＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けた場合のパワーメータ１６１の出力を示している。この場合は、乗算回路１６１１へ出力される正相信号および逆相信号はＡＣ成分のみになる。

実線１７１１（三角印）は、ＤａｔａＩおよびＤａｔａＱの立ち上がりおよび立ち下がりの特性Ｔｒ／Ｔｆが１０ｐｓである場合の、位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。実線１７１２（＊印）は、特性Ｔｒ／Ｔｆが２０ｐｓである場合の位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。

図１８は、図１６に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分あり）を示すグラフである。図１８において、図６に示した部分と同様の部分については説明を省略する。図１８は、光送信装置１００にＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない場合のパワーメータ１６１の出力を示している。この場合は、乗算回路１６１１へ出力される正相信号および逆相信号は、ＡＣ成分とＤＣ成分を含んだ信号になる。

実線１８１１（三角印）は、ＤａｔａＩおよびＤａｔａＱの立ち上がりおよび立ち下がりの特性Ｔｒ／Ｔｆが１０ｐｓである場合の、位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。実線１８１２（＊印）は、特性Ｔｒ／Ｔｆが２０ｐｓである場合の位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。

実線１８１１および実線１８１２に示すように、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない場合は、位相ずれ量が最適点（０）のときにパワーメータ１６１の出力は最大となる。制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号の周波数ｆ０の成分が最小となるように、加算回路１６４へ出力する制御信号を変化させる。

このように、実施の形態４にかかる光送信装置１００によれば、正相信号および逆相信号を乗算した乗算信号のパワーを検知し、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない構成にすることで、位相ずれ量が最適点（０）のときにパワーメータ１６１の出力が最大となる（図１８参照）。このとき、制御部１６３で検知する周波数ｆ０信号成分は、上記他の実施の形態と同様に位相差最適点でほぼ０になるため、制御部１６３内部の制御アルゴリズムは上記他の実施の形態と同一である。

これにより、位相ずれ量の最適点付近におけるパワーメータ１６１の出力の絶対値を増加することが可能になり、制御安定性を向上させることができる。このとき、正相信号および逆相信号を乗算した乗算信号は、アーム間の位相差が最適点からずれると、低い帯域を含む広帯域にわたってパワーが変化する。このため、制御部１６３を実現する回路は、特に広帯域のものを用いる必要はなく、汎用の回路を用いることができる。このため、装置の低コスト化および省スペース化を図ることができる。

（実施の形態５）
図１９は、実施の形態５にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。図１９において、図１１または図１６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１９に示すように、実施の形態５にかかる光送信装置１００は、図１１に示した減算回路１５０に代えて図１６に示した乗算回路１６１１を備えている。

図２０は、図１９に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分なし）を示すグラフである。図２０において、図６に示した部分と同様の部分については説明を省略する。図２０は、図１９に示したように、光送信装置１００にＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けた場合のパワーメータ１６１の出力を示している。乗算回路１６１１へ出力される正相信号および逆相信号はＡＣ成分のみになる。

実線２０１１（三角印）は、ＤａｔａＩおよびＤａｔａＱの立ち上がりおよび立ち下がりの特性Ｔｒ／Ｔｆが１０ｐｓである場合の、位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。実線２０１２（＊印）は、特性Ｔｒ／Ｔｆが２０ｐｓである場合の位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。

図２１は、図１９に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分あり）を示すグラフである。図２１において、図６に示した部分と同様の部分については説明を省略する。図２１は、光送信装置１００にＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない場合のパワーメータ１６１の出力を示している。この場合は、乗算回路１６１１へ出力される正相信号および逆相信号は、ＡＣ成分とＤＣ成分を含んだ信号になる。

実線２１１１（三角印）は、ＤａｔａＩおよびＤａｔａＱの立ち上がりおよび立ち下がりの特性Ｔｒ／Ｔｆが１０ｐｓである場合の、位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。実線２１１２（＊印）は、特性Ｔｒ／Ｔｆが２０ｐｓである場合の位相ずれ量とパワーメータ１６１の出力の関係を示している。

実線２１１１および実線２１１２に示すように、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない場合は、位相ずれ量が最適点（０）のときにパワーメータ１６１の出力が最大となる。制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号の周波数ｆ０の成分が最小となるように、加算回路１６４へ出力する制御信号を変化させる。

このように、実施の形態５にかかる光送信装置１００によれば、ＤＣカット部１４２ＡおよびＤＣカット部１４２Ｂを設けない構成にすることで、正相信号および逆相信号を乗算した乗算信号のパワーを検知したときに、位相ずれ量が最適点（０）のときにパワーメータ１６１の出力が最大となる（図２１参照）。

このとき、制御部１６３で検知する周波数ｆ０信号成分は、上記他の実施の形態と同様に位相差最適点でほぼ０の最小振幅になるため、制御部１６３内部の制御アルゴリズムは上記他の実施の形態と同一である。これにより、位相ずれ量の最適点付近におけるパワーメータ１６１の出力の絶対値を増加することが可能になり、制御信号を高精度に最適点に調整し、制御安定性を向上させることができる。

また、正相信号および逆相信号を乗算した乗算信号は、アーム間の位相差が最適点からずれると、低い帯域を含む広帯域にわたってパワーが変化する。このため、制御部１６３を実現する回路は、特に広帯域のものを用いる必要はなく、汎用の回路を用いることができる。このため、装置の低コスト化および省スペース化を図ることができる。

（実施の形態６）
図２２は、実施の形態６にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。図２２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２２に示すように、実施の形態６にかかる光送信装置１００は、図１に示したＤＣカット部１４２Ａ、ＤＣカット部１４２Ｂ、発振回路１６２および加算回路１６４に代えて、ローパスフィルタ２２１１Ａ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）およびローパスフィルタ２２１１Ｂを備えている。

位相シフト部１２３は、位相変調部１２２Ｉと１２２Ｑ間の光の位相差を、制御部１６３から出力される制御信号に応じてシフトさせる。受光部１４１Ａは、受光した正相信号を電気信号に変換してローパスフィルタ２２１１Ａへ出力する。受光部１４１Ｂは、受光した逆相信号を電気信号に変換してローパスフィルタ２２１１Ｂへ出力する。

ローパスフィルタ２２１１Ａは、受光部１４１Ａから出力された正相信号の所定周波数以下の帯域成分を抽出して減算回路１５０へ出力する。ローパスフィルタ２２１１Ｂは、受光部１４１Ｂから出力された逆相信号の所定周波数以下の帯域成分を抽出して減算回路１５０へ出力する。減算回路１５０は、ローパスフィルタ２２１１Ａから出力された正相信号と、ローパスフィルタ２２１１Ｂから出力された逆相信号との差を算出する。

制御部１６３は、制御信号を位相シフト部１２３へ出力する。また、制御部１６３は、パワーメータ１６１から出力された信号に基づいて、位相シフト部１２３へ出力する制御信号を変化させる。このように、実施の形態６においては、制御部１６３は、同期検波を行わずに、減算回路１５０から出力された信号に基づいて制御信号を変化させる。

図２３は、位相差が最適点の場合の各信号を示す波形図である。図２３のグラフ２３１０，２３２０，２３３０のそれぞれにおいて、横軸は時間（Ｔｉｍｅ［ｕｓ］）を示している。また、グラフ２３１０，２３２０のそれぞれにおいて、縦軸は信号のパワー（ａ．ｕ．）を示している。また、グラフ２３３０において、縦軸は信号のパワー（ａ．ｕ．）を示している（図２４および図２５においても同様）。

グラフ２３１０，２３２０，２３３０の各波形は、ＬＮ変調器１２０アーム間の位相差が最適時の各信号を示している。グラフ２３１０の波形２３１１は、結合部１２４から受光部１４１Ａへ出力される正相信号の波形を示している。

グラフ２３２０の波形２３２１は、結合部１２４から受光部１４１Ｂへ出力される逆相信号の波形を示している。グラフ２３３０の波形２３３１は、減算回路１５０からパワーメータ１６１へ出力される差分信号の波形を示している。波形２３３１は、波形２３１１を波形２３２１で減算した波形になる。ここでは、波形２３１１および波形２３２１は、パワーが約４２８ａ．ｕ．で一定の波形となっている。

アーム間の位相差が最適点となっている場合は、波形２３１１および波形２３２１に示すように、正相信号および逆相信号の波形がほぼ同波形になる。したがって、グラフ２３３０の波形２３３１に示す差分信号はほぼ０で一定となる。

図２４は、位相差が最適点から−２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。図２４において、図２３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２４のグラフ２３１０，２３２０，２３３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点からマイナス方向へずれることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から−２０°ずれている場合の各信号を示している。

この場合は、波形２４１１に示すように、正相信号のパワーは、図２３の波形２３１１に示した状態から減少し、約４２３ａ．ｕ．で一定になっている。また、波形２４２１に示すように、逆相信号のパワーは、図２３の波形２３２１に示した状態から増加し、約４３３ａ．ｕ．で一定になっている。

すなわち、正相信号および逆相信号のパワーが互いに逆方向に変化する。このため、アーム間の位相差ずれに対する差分信号の変化を検出し、その値が０近辺になるように制御部１６３の出力信号を制御することで位相シフト部の位相差を最適点に設定できる。

図２５は、位相差が最適点から＋２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。図２５において、図２３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２５のグラフ２３１０，２３２０，２３３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点からプラス方向へずれることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から＋２０°ずれている場合の各信号を示している。

この場合は、波形２５１１に示すように、正相信号のパワーは、図２３の波形２３１１に示した状態から増加し、約４３３ａ．ｕ．で一定になっている。また、波形２５２１に示すように、逆相信号のパワーは、図２３の波形２３２１に示した状態から減少し、約４２３ａ．ｕ．で一定になっている。

すなわち、正相信号および逆相信号のパワーが互いに逆方向に変化する。このため、アーム間の位相差のずれに対する差分信号の変化を検出し、その値が０近辺になるように制御部１６３の出力信号を制御することで位相シフト部の位相差を最適点に設定できる。

図２６は、位相差が最適点の場合の各帯域での差分信号を示す波形図である。図２６のグラフ２６１０，２６２０，２６３０のそれぞれにおいて、横軸は時間（Ｔｉｍｅ［ｕｓ］）を示している。また、縦軸は、減算回路１５０から出力される差分信号のパワー（ａ．ｕ．）を示している（図２７および図２８においても同様）。

グラフ２６１０，２６２０，２６３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点となることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点（π／２）となっている場合の各信号を示している。グラフ２６１０の波形２６１１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１ｋＨｚまでの帯域の波形を示している。

グラフ２６２０の波形２６２１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１０ＭＨｚまでの帯域の波形を示している。グラフ２６３０の波形２６３１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１００ＭＨｚまでの帯域の波形を示している。波形２６１１，２６２１，２６３１に示すように、減算回路１５０から出力される差分信号の１００ＭＨｚまでの帯域は、１ｋＨｚまでの帯域および１０ＭＨｚまでの帯域に比べて差分信号の振幅が大きくなる。

図２７は、位相差が最適点から−２０°ずれた場合の各帯域の差分信号を示す波形図である。図２７において、図２６に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２７のグラフ２６１０，２６２０，２６３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点からマイナス方向へずれることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から−２０°ずれている場合の各信号を示している。

グラフ２６１０の波形２７１１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１ｋＨｚ帯域の波形を示している。グラフ２６２０の波形２７２１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１０ＭＨｚ帯域の波形を示している。グラフ２６３０の波形２７３１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１００ＭＨｚ帯域の波形を示している。

波形２７３１に示すように、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から−２０°ずれている場合は、減算回路１５０から出力される差分信号の１００ＭＨｚの帯域は、振幅が極端に大きくなる。このため、制御部１６３において、減算回路１５０から出力される差分信号の変化を監視することが困難になる。

図２８は、位相差が最適点から＋２０°ずれた場合の各帯域の差分信号を示す波形図である。図２８において、図２６に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２８のグラフ２６１０，２６２０，２６３０の各波形は、制御部１６３が出力する制御信号が最適点からプラス方向へずれることで、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から＋２０°ずれている場合の各信号を示している。

グラフ２６１０の波形２８１１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１ｋＨｚ帯域の波形を示している。グラフ２６２０の波形２８２１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１０ＭＨｚ帯域の波形を示している。グラフ２６３０の波形２８３１は、減算回路１５０から出力される差分信号のＤＣから１００ＭＨｚ帯域の波形を示している。

波形２８３１に示すように、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点から−２０°ずれている場合は、減算回路１５０から出力される差分信号の１００ＭＨｚの帯域は、振幅が極端に大きくなる。このため、制御部１６３において、減算回路１５０から出力される差分信号の変化を監視することが困難になる。

図２６〜図２８において示したように、たとえば１００ＭＨｚ以上の広帯域においては、ＬＮ変調器１２０のアーム間の位相差が最適点からずれると、減算回路１５０から出力される差分信号の振幅が極端に大きくなる。このため、ローパスフィルタ２２１１Ａおよびローパスフィルタ２２１１Ｂにおける通過帯域を、たとえば数ｋＨｚ以上で、かつ１００ＭＨｚより低い低帯域にすることが望ましい。

図２９は、図２２に示した受光部の出力を示すグラフである。図２９において、横軸は、制御部１６３から出力される制御信号の、最適点からのずれ量を示している。縦軸は、受光部１４１Ａから出力される正相信号のパワー（ａ．ｕ．）、または、受光部１４１Ｂから出力される逆相信号のパワー（ａ．ｕ．）を示している（受光部出力）。

点線２９１０は、従来の光送信装置（たとえば、特開２０００−１８０８０４号公報を参照）における、制御信号のずれ量と受光部出力の関係を示している。実線２９２０は、実施の形態６にかかる光送信装置１００における、制御信号のずれ量と受光部出力の関係を示している。点線２９１０に示すように、従来の光送信装置においては、制御信号のずれ量が変化すると、受光部出力も大きく変化する。

これに対して、実施の形態６にかかる光送信装置１００においては、制御信号のずれ量が変化しても、受光部出力の平均パワーはほとんど変化しない。このため、実施の形態６にかかる光送信装置１００においては、上述したように、ローパスフィルタ２２１１Ａおよびローパスフィルタ２２１１Ｂによって正相信号および逆相信号を抽出し、抽出した正相信号および逆相信号のＡＣ成分を用いる必要がある。

このように、実施の形態６にかかる光送信装置１００によれば、実施の形態１にかかる光送信装置１００の効果を奏するとともに、ローパスフィルタ２２１１Ａおよびローパスフィルタ２２１１Ｂによって正相信号および逆相信号の低周波成分を抽出し、抽出した各成分に基づいて制御信号を変化させることで、制御部１６３において同期検波を行わなくてもアーム間の位相差のずれを高感度に検出することができる。

このため、発振回路１６２および加算回路１６４（図１参照）などを設ける必要がなく、装置の低コスト化および省スペース化を図ることができる。また、同期検波を行わなくてもアーム間の位相差のずれを高感度に検出することができるため、制御信号に低周波信号を重畳する必要がない。このため、制御信号に低周波信号を重畳することによる変調精度の劣化を抑制し、出力される光信号の品質を向上させることができる。

以上説明したように、開示の光送信装置および光送信装置の制御方法によれば、光信号の変調精度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、光送信装置１００の変調方式として、ＤＱＰＳＫまたはＲＺ−ＤＱＰＳＫを用いる場合について説明したが、変調方式はこれらに限らない。光送信装置１００は、変調部のアーム間の位相差をｎπ／２（ｎは任意の奇数）に制御する位相シフト部を含む変調方式の全般に適用することができる。たとえば、光送信装置１００は、ＳＳＢ変調、ＱＰＳＫ、ＱＡＭなどの各種変調方式に適用することができる。上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）入力光を分岐し、分岐された各アームの光信号に対して独立した位相変調を行う変調部と、各アームの光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部と、位相差を有する変調光を結合する結合部と、
前記結合部からの正相信号と逆相信号を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された正相信号と逆相信号との差分を求める減算手段と、
前記減算手段により減算された差分信号のパワーを検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された信号成分強度に応じて前記制御信号を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする光送信装置。

（付記２）前記光信号の変調周波数より低い周波数の低周波信号を発振する発振手段と、
前記位相調整部へ入力される制御信号に対して、前記発振手段により発振された低周波信号を加算する加算手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検知手段により検知された差分信号と、前記低周波信号との同期検波に基づき前記制御信号を変化させることを特徴とする付記１に記載の光送信装置。

（付記３）前記変調部と直列に接続された第２変調部を備え、
前記取得手段は、前記変調部および前記第２変調部のうちの一方により変調された正相信号と、前記変調部および前記第２変調部のうちの他方により変調された逆相信号とを取得することを特徴とする付記１または２に記載の光送信装置。

（付記４）前記第２変調部はＲＺ変調器であり、
前記取得手段は、前記変調部により変調された逆相信号と、前記第２変調部により変調された正相信号と、を取得することを特徴とする付記３に記載の光送信装置。

（付記５）前記取得手段により取得された正相信号と逆相信号の、所定の周波数以下の帯域成分を抽出するフィルタを備え、
前記減算手段は、前記フィルタによって抽出された正相信号と逆相信号の各帯域成分を減算することを特徴とする付記１に記載の光送信装置。

（付記６）前記制御手段は、前記位相差がｎπ／２（ｎは任意の奇数）となるように前記制御信号を変化させることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光送信装置。

（付記７）前記減算手段は差動増幅器であることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の光送信装置。

（付記８）前記変調部は、位相変調を行う変調器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送信装置。

（付記９）入力光を分岐し、分岐された各アームの光信号に対して独立した位相変調を行う変調部と、各アームの光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部と、位相差を有する変調光を結合する結合部と、
前記結合部からの正相信号と逆相信号を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された正相信号と逆相信号を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された乗算信号のパワーを検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された信号成分強度に応じて前記制御信号を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする光送信装置。

（付記１０）入力光を分岐し、分岐された各アームの光信号に対して独立した位相変調を行う変調部と、各アームの光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部と、位相差を有する変調光を結合する結合部と、を備える光送信装置の制御方法において、
前記結合部により結合された正相信号と逆相信号を取得する取得工程と、
前記取得工程により取得された正相信号と逆相信号との差分を求める減算工程と、
前記減算工程により減算された差分信号のパワーを検知する検知工程と、
前記検知工程により検知された信号成分パワーに応じて前記制御信号を変化させる制御工程と、
を含むことを特徴とする光送信装置の制御方法。

実施の形態１にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図１に示した位相シフト部に印加される制御信号電圧に対するパワーメータ出力電圧変化と、各制御信号電圧での低周波モニタ信号の変化を説明するグラフである。 位相差が最適点の場合の各信号を示す波形図である。 位相差が最適点から−２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。 位相差が最適点から＋２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。 図１に示したパワーメータの出力を示すグラフである。 減算回路から出力される差分信号のスペクトルを示す図である。 図１に示した光送信装置の変形例１を示すブロック図である。 図１に示した光送信装置の変形例２を示すブロック図である。 図１に示した減算回路の具体例を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図１１に示したパワーメータの出力を示すグラフである。 実施の形態３にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図１３に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分なし）を示すグラフである。 図１３に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分あり）を示すグラフである。 実施の形態４にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図１６に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分なし）を示すグラフである。 図１６に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分あり）を示すグラフである。 実施の形態５にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図１９に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分なし）を示すグラフである。 図１９に示したパワーメータの出力（ＤＣ成分あり）を示すグラフである。 実施の形態６にかかる光送信装置の機能的構成を示すブロック図である。 位相差が最適点の場合の各信号を示す波形図である。 位相差が最適点から−２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。 位相差が最適点から＋２０°ずれた場合の各信号を示す波形図である。 位相差が最適点の場合の各帯域での差分信号を示す波形図である。 位相差が最適点から−２０°ずれた場合の各帯域の差分信号を示す波形図である。 位相差が最適点から＋２０°ずれた場合の各帯域の差分信号を示す波形図である。 図２２に示した受光部の出力を示すグラフである。

符号の説明

１００ 光送信装置
１１０ 光源
１２０ ＬＮ変調器
１２１，１２５，９０２，１１０２ 分岐部
１２２Ｉ，１２２Ｑ 位相変調部
１２４ 結合部
１４１Ａ，１４１Ｂ 受光部
１５０ 減算回路
１６２ 発振回路
１６４ 加算回路
７１１，７２１，７３１ スペクトル
８０１ 光カプラ
９０１ 光アンプ
１０１１〜１０１４ 抵抗
１０１５ オペアンプ
１１１０ ＲＺ変調器
１６１１ 乗算回路
２２１１Ａ，２２１１Ｂ ローパスフィルタ

Claims (10)

1. 入力光を分岐し、分岐された各アームの光信号に対して独立した位相変調を行う変調部と、各アームの光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部と、位相差を有する変調光を結合する結合部と、
   前記結合部からの正相信号と逆相信号を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された正相信号と逆相信号との差分を求める減算手段と、
   前記減算手段により減算された差分信号のパワーを検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された信号成分強度に応じて前記制御信号を変化させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする光送信装置。
2. 前記光信号の変調周波数より低い周波数の低周波信号を発振する発振手段と、
   前記位相調整部へ入力される制御信号に対して、前記発振手段により発振された低周波信号を加算する加算手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記検知手段により検知された差分信号と、前記低周波信号との同期検波に基づき前記制御信号を変化させることを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
3. 前記変調部と直列に接続された第２変調部を備え、
   前記取得手段は、前記変調部および前記第２変調部のうちの一方により変調された正相信号と、前記変調部および前記第２変調部のうちの他方により変調された逆相信号とを取得することを特徴とする請求項１または２に記載の光送信装置。
4. 前記第２変調部はＲＺ変調器であり、
   前記取得手段は、前記変調部により変調された逆相信号と、前記第２変調部により変調された正相信号と、を取得することを特徴とする請求項３に記載の光送信装置。
5. 前記取得手段により取得された正相信号と逆相信号の、所定の周波数以下の帯域成分を抽出するフィルタを備え、
   前記減算手段は、前記フィルタによって抽出された正相信号と逆相信号の各帯域成分を減算することを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
6. 前記制御手段は、前記位相差がｎπ／２（ｎは任意の奇数）となるように前記制御信号を変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光送信装置。
7. 前記減算手段は差動増幅器であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光送信装置。
8. 前記変調部は、位相変調を行う変調器であ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送信装置。
9. 入力光を分岐し、分岐された各アームの光信号に対して独立した位相変調を行う変調部と、各アームの光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部と、位相差を有する変調光を結合する結合部と、
   前記結合部からの正相信号と逆相信号を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された正相信号と逆相信号を乗算する乗算手段と、
   前記乗算手段により乗算された乗算信号のパワーを検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された信号成分強度に応じて前記制御信号を変化させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする光送信装置。
10. 入力光を分岐し、分岐された各アームの光信号に対して独立した位相変調を行う変調部と、各アームの光信号の位相差を制御信号に応じて変化させる位相調整部と、位相差を有する変調光を結合する結合部と、を備える光送信装置の制御方法において、
    前記結合部により結合された正相信号と逆相信号を取得する取得工程と、
    前記取得工程により取得された正相信号と逆相信号との差分を求める減算工程と、
    前記減算工程により減算された差分信号のパワーを検知する検知工程と、
    前記検知工程により検知された信号成分パワーに応じて前記制御信号を変化させる制御工程と、
    を含むことを特徴とする光送信装置の制御方法。

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