JP2010062654A - 光送信装置及び光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模を削減することができるとともに高い柔軟性を有する光伝送システムを実現することができる光送信装置、及び当該装置を備えており柔軟な対応が可能な光伝送システムを提供する。
【解決手段】光伝送システム１は、送信データＤに基づいた位相変調光信号ＰＬを出力する光送信装置１０と、位相変調光信号ＰＬを受信して送信データＤを復調する光受光装置２０とを備える。光送信装置１０は、送信データＤに基づいた位相変調を垂直偏光の分岐光Ｌ１１に対して行う位相変調部１３と、クロック信号ＣＫに基づいた強度変調を水平偏光の分岐光Ｌ１２に対して行うクロック変調部１４とを備えており、位相変調部１３で位相変調された分岐光とクロック変調部１４で強度変調された分岐光とを合波して位相変調光信号ＰＬとして出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相変調光信号を送信する光送信装置及び当該装置を用いて情報の伝送を行う光伝送システムに関する。

近年、光伝送システムの大容量化及び長距離化を実現するための研究開発が盛んに行われている。特に、光伝送システムの最大伝送速度を１０Ｇｂｐｓ（bit per second）から４０Ｇｂｐｓに引き上げるべく、ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying：差動位相偏移変調）やＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying：差動４相位相偏移変調）等の差動位相変調方式を用いて変調された光信号の送受信を行う光伝送システムの実用化が期待されている。

かかる光伝送システムは、基本的に、送信すべきデータ（送信データ）に基づいて差動位相変調したパルス状の光信号を送信する光送信装置と、光送信装置から光ファイバを介して送信される光信号を受光して送信データを復調する光受信装置とを備える構成であり、必要に応じて光送信装置と光受信装置との間に中継装置や増幅装置等が設けられる。これら光送信装置及び光受信装置等は、使用する差動位相変調方式の種類に応じて適した構成とされる。

例えば、ＤＱＰＳＫ方式により位相変調された光信号の送受信を行う光伝送システムには、連続光を射出する光源、送信データを差動信号に符号化するプリコーダ、プリコーダで符号化されたデータに基づいて光源からの連続光にＤＱＰＳＫ方式の差動位相変調を施す差動位相変調部、及び差動位相変調部で変調された光信号をパルス化するパルス化部を備える光送信装置が設けられている。また、同光伝送システムには、光送信装置からの光信号を二分岐する分岐部、分岐部で分岐された一方の分岐光を１シンボル時間（送信データの１ビット分の時間）だけ遅延させる遅延部、及び遅延部で遅延した分岐光と分岐部で分岐された他方の分岐光とを干渉させる干渉部からなる遅延干渉部と、干渉部で干渉された干渉光を受光して送信データを復調する受光部とを備える光受信装置が設けられている。

尚、ＤＱＰＳＫ方式又はＰＳＫ方式等により変調された光信号の送受信を行う従来の光伝送システムの詳細については、例えば以下の非特許文献１，２を参照されたい。
R.A.Griffin et al.，"Optical Differential Quadrature Phase-ShiftKey(oDQPSK) for High Capacity Optical Transmission"，OFC2002，Paper WX6，2002． M. Nakamura et al.，"Pilot-carrier based linewidth-tolerant 8PSK self-homodyne using only one modulator"，in Proc. European Conference on Optical Communication (ECOC2007)， Berlin，Germany，paper 8.3.6 (2007)．

ところで、上述した差動位相変調された光信号の送受信を行う光伝送システムにおいては、送信データを差動信号に符号化するプリコーダが光送信装置で必須になり、上述した分岐部、遅延部、及び干渉部からなる遅延干渉部が光受信装置で必須になる。このため、光送信装置側においては送信データの処理を行う処理回路の規模が大きくなって消費電力が増大し、また、光受信装置側においては遅延干渉部を含む受光部の規模が大きくなるという問題があった。

また、差動位相変調された光信号の送受信を行う光伝送システムでは、前述した通り、光受信装置に設けられる遅延干渉部における遅延時間が送信データの１ビット分の時間に固定されている。このため、光送信装置から送信されてくる光信号のビットレートが変化した場合には、光受信装置において送信データを正常に復調することはできない。光信号のビットレートの変化に対応するには、光受信装置に設けられる遅延干渉部を、遅延時間がそのビットレートに適した時間に設定された遅延干渉部に交換しなければならず、光伝送システムの柔軟性に欠けるという問題があった。

更に、差動位相変調された光信号の送受信を行う光伝送システムでは、光受信装置の光干渉部において現在の光信号と１ビット前の光信号とを干渉させている都合上、ＤＱＰＳＫ以上の多値位相変調を行うためには、光源の周波数純度を数ＭＨｚ以下にする必要がある。このような光源は高価であり光送信装置のコスト上昇に直結するため多値化への対応が困難であり、光伝送システムの柔軟性に欠けるという問題があった。

また更に、従来の光伝送システムが備える光送信装置においては差動位相変調された光信号をパルス化部でパルス化しているが、パルス部の特性に起因して光信号のスペクトル幅が広がり、或いは位相の変動が生ずることがある。光信号のスペクトル幅が広がる場合には多値化への対応が困難になって伝送システムの柔軟性に欠け、光信号の位相変動が生ずる場合には光受信装置において送信データを正常に復調することができない虞があるという問題があった、

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路規模を削減することができるとともに高い柔軟性を有する光伝送システムを実現することができる光送信装置、及び当該装置を備えており柔軟な対応が可能な光伝送システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による光送信装置は、外部から入力される送信データ（Ｄ、Ｄ１、Ｄ２）に基づいた位相変調光信号（ＰＬ）を出力する光送信装置（１０、３０）において、前記送信データに基づいた位相変調を第１偏光状態の光（Ｌ１１、Ｌ４１）に対して行う位相変調部（１３、Ｍ２）と、前記送信データのビットレートを規定するクロック信号（ＣＫ）に基づいた強度変調を前記第１偏光状態とは異なる第２偏光状態の光（Ｌ１２、Ｌ４２）に対して行う強度変調部（１４、Ｍ３）とを備えており、前記位相変調部で位相変調された前記第１偏光状態の光と前記強度変調部で強度変調された前記第２偏光状態の光とを前記位相変調光信号として出力することを特徴としている。
この発明によると、位相変調部において第１偏光状態の光が位相変調されるとともに、強度変調部において第２偏光状態の光が強度変調され、位相変調された第１偏光状態の光と強度変調された第２偏光状態の光とが合波されて位相変調光信号として出力される。
また、本発明の第１の態様による光送信装置は、連続光（Ｌ０）を射出する光源（１１）と、前記光源から射出される連続光を、前記位相変調部に入力される前記第１偏光状態の光と前記強度変調部に入力される前記第２偏光状態の光とに分岐する分岐器（１２、Ｍ１）と、前記位相変調部で位相変調された前記第１偏光状態の光と前記強度変調部で強度変調された前記第２偏光状態の光とを合波する合波器（１５、Ｍ１）とを備えることを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様による光送信装置は、外部から入力される送信データ（Ｄ１、Ｄ２）に基づいた位相変調光信号（ＰＬ）を出力する光送信装置（６０）において、前記送信データに基づいた位相変調を第１偏光状態の光に対して行う位相変調部（６２）と、前記送信データのビットレートを規定するクロック信号（ＣＫ）に基づいた強度変調を前記第１偏光状態の光に対して行う強度変調部（６４）と、前記位相変調部で位相変調された前記第１偏光状態の光及び前記強度変調部で強度変調された前記第１偏光状態の光の何れか一方の光を、前記第１偏光状態とは異なる第２偏光状態に変換して前記位相変調部及び強度変調部の何れか他方に入力させる第１変換素子（６３）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、位相変調部において位相変調された第１偏光状態の光が第１変換素子により第２偏光状態に変換された後に強度変調部に入力されて強度変調され、或いは、強度変調部において強度変調された第１偏光状態の光が第１変換素子により第２偏光状態に変換された後に位相変調部に入力されて位相変調されて、位相変調光信号として出力される。
また、本発明の第１の態様による光送信装置は、連続光（Ｌ０）を射出する光源（１１）と、前記光源から射出される連続光を、前記第１偏光状態の光と前記第２偏光状態の光とが含まれる光に変換して前記位相変調部及び強度変調部の何れか一方に入力させる第２変換素子（６１）とを備えることを特徴としている。
また、また、本発明の第１，第２の態様による光送信装置は、前記強度変調部が、前記第１偏光状態の光に対して、ＲＺ変調とキャリア抑圧ＲＺ変調との何れか一方の強度変調を行うことを特徴としている。
本発明の光伝送システムは、送信データ（Ｄ）に基づいた位相変調光信号（ＰＬ）を出力する光送信装置（１０）と、当該光送信装置から出力された位相変調光信号を受光して前記送信データを復調する光受信装置（２０）とを備える光伝送システム（１）において、前記光送信装置として、前述した何れかの光送信装置を備えており、前記光受信装置は、前記光送信装置から出力された前記位相変調光信号の偏光状態を所定の偏光状態に制御する偏光制御部（２１）と、前記偏光制御部で偏光状態が制御された前記位相変調光信号を２つの分岐光（Ｌ３１、Ｌ３２）に分岐し、当該分岐光の各々を個別に光電変換して得られる第１，第２受光信号（Ｒ１、Ｒ２）の差を求めて前記送信データを復調する受光部（２２〜２４）とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、位相変調部において第１偏光状態の光を位相変調するとともに、強度変調部において第２偏光状態の光を強度変調し、位相変調した第１偏光状態の光と強度変調した第２偏光状態の光とを合波して位相変調光信号として出力している。また、本発明によれば、位相変調部において位相変調した第１偏光状態の光を第１変換素子により第２偏光状態に変換した後に強度変調部において強度変調し、或いは、強度変調部において強度変調した第１偏光状態の光を第１変換素子により第２偏光状態に変換した後に位相変調部において位相変調して、位相変調光信号として出力している。
このため、差動位相変調された光信号の送受信を行う従来の光伝送システムが備える光送信装置で必要であった差動信号を生成するためのプリコーダと、同システムが備える光受信装置で必要であった遅延干渉部とが不要になり、回路規模を削減することができるとともに消費電力を削減することができるという効果がある。
また、本発明によれば、光受信装置に遅延干渉部を設ける必要がないため、光受信装置の構成を変えることなく送信データのビットレートを変えることが可能であり、或いは、光送信装置に周波数純度の高い高価な光源を設けることなく多値化が可能である。更には、本発明では、位相変調と強度変調とを異なる偏光状態の光に対して行っているため、位相変調光信号のスペクトル幅が広がったり送信データを光受信装置で正常に復調できないという不具合が生ずることはない。以上から、本実施形態の光伝送システムは、従来に比べて高い柔軟性を有するという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による光送信装置及び光伝送システムについて詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光送信装置及び光伝送システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光伝送システム１は、光ファイバＦによって接続される光送信装置１０と光受信装置２０とを備えており、光送信装置１０から出力されて光ファイバＦを介して伝送されるパルス状の位相変調光信号ＰＬを光受信装置２０で受信する。

光送信装置１０は、光源１１、偏光ビームスプリッタ１２（分岐器）、位相変調部１３、クロック変調部１４（強度変調部）、及び偏光カプラ１５（合波器）を備えており、外部から入力される送信データＤ及びクロック信号ＣＫに基づいたパルス状の位相変調光信号ＰＬを出力する。尚、本実施形態では、光送信装置１０は、ＰＳＫ方式（ＤＰＳＫ方式やＤＱＰＳＫ方式等の差動位相偏移変調を除く）により変調した位相変調光信号ＰＬを送信するものであるとする。

光源１１は、例えばレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）であり、連続光（ＣＷ光：Continuous Wave 光）Ｌ０を射出する。光源１１から射出される連続光Ｌ０は、偏光ビームスプリッタ１２で分離される２つの偏光成分を含んでいれば任意の偏光状態でよい。例えば、円偏光状態であっても良く、直線偏光状態であっても良い。但し、光源１１から射出される連続光Ｌ０が直線偏光状態である場合には、例えば連続光Ｌ０の偏光方向が偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離方位に対して４５°の角度をなすように、偏光ビームスプリッタ１２に対する光源１１の位置決めがなされる。尚、上記の「偏光分離方位」とは、偏光ビームスプリッタが入射する光を分離する２つの方位（例えば、ｐ偏光成分の方位とｓ偏光成分の方位）をいう。

偏光ビームスプリッタ１２は、光源１１から射出される連続光Ｌ０を、偏光状態が互いに異なる２つの分岐光（例えば、ｐ偏光成分の分岐光とｓ偏光成分の分岐光）Ｌ１１，Ｌ１２に分岐する。尚、本実施形態では、図１に示す通り、偏光ビームスプリッタ１２で分岐される一方の分岐光Ｌ１１（第１偏光状態の光）の偏光方向は紙面に交差する方向であり、他方の分岐光Ｌ１２（第２偏光状態の光）の偏光方向は紙面に含まれる方向であるとする。尚、以下の説明においては、図１の紙面に交差する方向の偏光を「垂直偏光」といい、図１の紙面に含まれる方向の偏光を「水平偏光」という。

位相変調部１３は、例えばＬＮ（Lithium Niobate：ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３））変調器を備えており、偏光ビームスプリッタ１２で分岐された一方の分岐光Ｌ１１に対して、送信データＤに基づいた位相変調を行う。ここで、上記のＬＮ変調器としては、例えば電気光学効果を有するニオブ酸リチウムからなる基板と、基板上に形成された直線状の光導波路と、光導波路を挟むように形成されて送信データＤが印加される電極対とを備えるものを用いることができる。

クロック変調部１４は、例えば位相変調部１３と同様にＬＮ変調器を備えており、偏光ビームスプリッタ１２で分岐された他方の分岐光Ｌ１２に対して、送信データＤのビットレートを規定するクロック信号ＣＫに基づいた強度変調（ＲＺ（Return to Zero：ゼロ復帰）変調）を行う。ここで、上記のクロック信号ＣＫは、送信データＤと同様に外部から入力され、又は送信データＤから抽出される。尚、クロック変調部１４が備えるＬＮ変調器は、位相変調部１３が備えるものと同様に基板上に光導波路及び電極対が形成された構成であるが、光導波路及び電極対の構造が位相変調部１３が備えるものとは相違する。

偏光カプラ１５は、位相変調部１３で位相変調された分岐光Ｌ２１とクロック変調部１４で強度変調された分岐光Ｌ２２とを合波して位相変調光信号ＰＬを生成する。ここで、偏光カプラ１５は、分岐光Ｌ２１，Ｌ２２を、各々の偏光状態を維持したまま合波する。このため、生成される位相変調光信号ＰＬは、偏光状態が互いに直交する成分（分岐光Ｌ２１の成分と分岐光Ｌ２２の成分）とを含んだものとなる。よって、位相変調光信号ＰＬは、強度変調された分岐光Ｌ２２を含むためにパルス状の光信号になる。

ここで、上述したクロック変調部１４は、入射する光の強度変調のみを行うのが理想であるが、実際には強度変調とともに位相変調が行われてしまう。このため、従来のように位相変調された光信号を強度変調すると、光信号のスペクトル幅が広がったり送信データＤを光受信装置２０で正常に復調できないという不具合が生ずる。かかる不具合を防止するため、本実施形態の光送信装置１０では、偏光状態が異なる分岐光Ｌ１１，Ｌ１２を位相変調部１３及びクロック変調部１４の各々で個別に変調し、位相変調部１３及びクロック変調部１４の各々で変調された分岐光Ｌ２１，Ｌ２２を偏光カプラ１５で合波している。

光受信装置２０は、偏光制御部２１、偏光ビームスプリッタ２２（受光部）、フォトダイオード（ＰＤ）２３ａ，２３ｂ（受光部）、減算器２４（受光部）、及び増幅器２５を備えており、光送信装置１０から出力されて光ファイバＦを介して送信されてくる位相変調光信号ＰＬを受光して送信データＤを復調する。偏光制御部２１は、光ファイバＦを介して入力される位相変調光信号ＰＬの偏光状態を所定の偏光状態に制御する。具体的には、位相変調光信号ＰＬに含まれる成分（分岐光Ｌ２１の成分と分岐光Ｌ２２の成分）の各々が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離方位に対して４５°の奇数倍の角度になるように位相変調光信号ＰＬの偏光状態を制御する。

偏光ビームスプリッタ２２は、偏光制御部２１で偏光状態が制御された位相変調光信号ＰＬを、２つの分岐光Ｌ３１，Ｌ３２に分岐する。ここで、上述した通り、偏光制御部２１の制御によって、位相変調光信号ＰＬに含まれる成分の各々が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離方位に対して４５°の奇数倍の角度されるため、偏光ビームスプリッタ２２で分岐される分岐光Ｌ３１，Ｌ３２の各々には、位相変調部１３で位相変調された分岐光Ｌ２１の成分及びクロック変調部１４で強度変調された分岐光Ｌ２２の成分の両成分がほぼ同じ強度で含まれる。

フォトダイオード２３ａは、偏光ビームスプリッタ２２で分岐された一方の分岐光Ｌ３１を光電変換する。同様に、フォトダイオード２３ｂは、偏光ビームスプリッタ２２で分岐された他方の分岐光Ｌ３２を光電変換する。減算器２４は、フォトダイオード２３ａから出力される受光信号Ｒ１とフォトダイオード２３ｂから出力される受光信号Ｒ２との差を示す信号を出力し、増幅器２５は減算器２４から出力される信号を増幅する。

次に、上記構成における光伝送システム１の動作について説明する。図２は、本発明の第１実施形態による光伝送システム１の動作を説明するための図である。光源１１から射出された連続光Ｌ０は、偏光ビームスプリッタ１２に入射して垂直偏光の分岐光Ｌ１１と水平偏光の分岐光Ｌ１２とに分岐される。一方の分岐光Ｌ１１は位相変調部１３に入射し、他方の分岐光Ｌ１２はクロック変調部１４に入射する。

位相変調部１３に入射した分岐光Ｌ１１は外部から入力される送信データＤに基づいて位相変調され、クロック変調部１４に入射した分岐光Ｌ１２はクロック信号ＣＫに基づいて強度変調される。いま、位相変調部１３に対して図２（ａ）に示す送信データＤが入力されたとする。つまり、値が「０」，「１」，「０」，「１」，「１」，「１」，「０」，「１」，「０」，「０」，「１」，「０」，「１」，「０」，「１」，「０」，「１」，「０」，「０」，「１」，…と順に変化するデータが入力されたとする。尚、図２（ａ）においては、送信データＤの電圧を論理が「１」のときの電圧で正規化したものを図示している。

分岐光Ｌ１１は位相変調部１３で位相変調されるため、図２（ａ）に示す送信データＤが位相変調部１３に入力されても、図２（ｂ）に示す通り、分岐光Ｌ１１のパワーは変動しない（一定である）が、分岐光Ｌ１１の周波数は、図２（ｂ）に示す通り、送信データＤの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジで変化する。具体的には、送信データＤの立ち上がりエッジにおいて周波数が低下し、立ち下がりエッジにおいて周波数が上昇する。このような位相変調された分岐光Ｌ１１が分岐光Ｌ２１として位相変調部１３から出力される。尚、分岐光Ｌ２１の偏光方向は分岐光Ｌ１１の偏光方向と同じである。

これに対し、分岐光Ｌ１２はクロック変調部１４で強度変調されるため、図２（ｃ）に示す通り、クロック信号ＣＫに基づいて正弦波状に強度変調された分岐光Ｌ１２が分岐光Ｌ２２としてクロック変調部１４から出力される。ここで、クロック信号ＣＫは、送信データＤのビットレートを規定する信号であるため、図２（ｃ）に示す分岐光Ｌ２２の１周期の長さは、送信データＤの１周期の長さと同じである。尚、分岐光Ｌ２２の偏光方向は分岐光Ｌ１２の偏光方向と同じである。

位相変調部１３から出力された分岐光Ｌ２１及びクロック変調部１４から出力された分岐光Ｌ２２はそれぞれ偏光カプラ１５に入射し、各々の偏光状態が維持されたまま合波されて位相変調光信号ＰＬとして光ファイバＦに射出される。ここで、位相変調光信号ＰＬは、パワーが一定の分岐光Ｌ２１（図２（ｂ）参照）と強度変調された分岐光Ｌ２２（図２（ｃ）とを合波したものであるため、図２（ｄ）に示す通り、パルス状の光信号になる。このように、パルス状の光信号にすることで、光送信装置１０から射出される位相変調光信号ＰＬの平均パワーを下げることができる。

光送信装置１０から射出された位相変調光信号ＰＬは、光ファイバＦを伝播した後に光受信装置２０に入射する。光受信装置２０に入射した位相変調光信号ＰＬは、まず偏光制御部２１において偏光状態が制御される。具体的には、位相変調光信号ＰＬに含まれる成分（分岐光Ｌ２１の成分と分岐光Ｌ２２の成分）の各々が偏光ビームスプリッタ２２の偏光分離方位に対して４５°の奇数倍の角度になるように位相変調光信号ＰＬの偏光状態が制御される。

偏光制御部２１で偏光状態が制御された位相変調光信号ＰＬは、偏光ビームスプリッタ２２に入射し、２つの分岐光Ｌ３１，Ｌ３２に分岐される。ここで、偏光制御部２１で偏光状態が制御されることにより、分岐光Ｌ３１，Ｌ３２の各々には、位相変調部１３で位相変調された分岐光Ｌ２１の成分及びクロック変調部１４で強度変調された分岐光Ｌ２２の成分の両成分がほぼ同じ強度で含まれる。分岐された分岐光Ｌ３１，Ｌ３２はフォトダイオード２３ａ，２３ｂに入力されて光電変換され、フォトダイオード２３ａ，２３ｂからは受光信号Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ出力される。この受光信号Ｒ１，Ｒ２は、減算器２４において減算された後に増幅器２５で増幅される。

以上の処理によって、光受信装置２０では図２（ｅ）に示す信号が得られる。この信号を参照すると、正のピーク値（「１．５」付近）と負のピーク値（「−１．５」付近）との並びが、図２（ａ）に示す送信データの値の並び（「０」，「１」，「０」，「１」，「１」，「１」，「０」，「１」，「０」，「０」，「１」，「０」，「１」，「０」，「１」，「０」，「１」，「０」，「０」，「１」，…）と同じになっているのが分かる。つまり、光受信装置２０において送信データＤが復調されたことになる。尚、図２（ｅ）においても、得られた信号の電圧を所定の電圧で正規化したものを図示している。

以上説明した通り、本実施形態では、光送信装置１０において、光源１１からの連続光Ｌ０を偏光状態の異なる２つの分岐光Ｌ１１，Ｌ１２に分岐し、一方の分岐光Ｌ１１を位相変調するとともに他方の分岐光Ｌ１２を強度変調し、位相変調された分岐光Ｌ２１と強度変調された分岐光Ｌ２２とを合波して位相変調光信号ＰＬを生成している。そして、光受信装置においては、位相変調光信号ＰＬの偏光状態を偏光制御部２１で制御してから２つの分岐光Ｌ３１，Ｌ３２に分岐し、各々の分岐光Ｌ３１，Ｌ３２をフォトダイオード２３ａ，２３ｂで受光して得られる受光信号Ｒ１，Ｒ２を減算して送信データを復調している。

このため、差動位相変調された光信号の送受信を行う従来の光伝送システムが備える光送信装置で必要であった差動信号を生成するためのプリコーダと、同システムが備える光受信装置で必要であった遅延干渉部とが不要になり、回路規模を削減することができるとともに消費電力を削減することができる。また、本実施形態の光伝送システムでは、光受信装置２０に遅延干渉部が設けられていないため、光受信装置２０の構成を変えることなく送信データＤのビットレートを変えることが可能であり、或いは、光送信装置２０に周波数純度の高い高価な光源を設けることなく多値化が可能である。更には、本実施形態の光伝送システムでは、位相変調光信号のスペクトル幅が広がったり送信データＤを光受信装置２０で正常に復調できないという不具合が生ずることはない。以上から、本実施形態の光伝送システムは、従来に比べて高い柔軟性を有する。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による光伝送システムについて説明する。本実施形態の光伝送システムは、４値の位相変調光信号を生成する光送信装置と、光送信装置から出力されて光ファイバＦを介して伝送されるパルス状の４値の位相変調光信号を受信する光受信装置とを備える。図３は本発明の第２実施形態による光伝送システムが備える光送信装置の要部構成を示すブロック図であり、図４は同光伝送システムが備える光受信装置の要部構成を示すブロック図である。尚、本実施形態においては、図３，図４の紙面に交差する方向の偏光を「垂直偏光」といい、図３，図４の紙面に含まれる方向の偏光を「水平偏光」という。

図３に示す通り、本実施形態の光伝送システムに設けられる光送信装置３０は、光源１１、偏波保持ファイバ３１、変調器３２、及びドライバ３３ａ，３３ｂを備えており、外部から入力される送信データＤ１，Ｄ２に基づいて、４値の位相変調光信号ＰＬを生成する。光源１１は、図１に示すものと同じものであって連続光Ｌ０を射出する。尚、図３に示す例では、連続光Ｌ０は水平偏光であるとする。偏波保持ファイバ３１は、光源１１と変調器３２とを接続し、光源１１から射出される連続光Ｌ０の偏光方向を保持する光ファイバである。

変調器３２は、一対のアーム４１ａ，４１ｂを有するマッハツェンダ変調器（以下、メイン変調器Ｍ１という）を備えており、偏波保持ファイバ３１を介した光源１１からの連続光Ｌ０を、アーム４１ａを介する分岐光Ｌ４１とアーム４１ｂを介する分岐光Ｌ４２とに２分岐する。メイン変調器Ｍ１は、一対のアーム４１ａ，４１ｂを介する分岐光Ｌ４１，Ｌ４２間の位相差を設定する。また、外部から入力される送信データＤ１，Ｄ２に応じた位相変調を分岐光Ｌ４１に対して行うとともに、分岐光Ｌ４２の偏光状態を変更した上で外部から入力されるクロック信号ＣＫに応じた強度変調を分岐光Ｌ４２に対して行う。そして、位相変調された分岐光Ｌ５１と強度変調された分岐光Ｌ５２とを結合（合波）して位相変調光信号ＰＬを生成する。

メイン変調器Ｍ１の一方のアーム４１ａには一対のアームを有するマッハツェンダ変調器（以下、サブ変調器Ｍ２という）が形成されており、他方のアーム４１ｂには波長板４２と一対のアームを有するマッハツェンダ変調器（以下、サブ変調器Ｍ３という）とが形成されている。サブ変調器Ｍ２は、図１に示す位相変調部１３に相当するものであり、アーム４１ａを介する分岐光Ｌ４１を更に２つの分岐光に分岐し、これら分岐光間の位相差を設定するとともに、送信データＤ１，Ｄ２に応じた位相変調を分岐光の各々に対して行った後に合波する。

メイン変調器Ｍ１の他方のアーム４１ｂに形成された波長板４２は、分岐された分岐光Ｌ４２の偏光状態を変更する。具体的には、水平偏光である分岐光Ｌ４２の偏光方向を９０°だけ回転させて垂直偏光にする。サブ変調器Ｍ３は、図１に示すクロック変調部１４に相当するものであり、波長板４２で偏光方向が変更された分岐光Ｌ４２を更に２つの分岐光に分岐し、これら分岐光間の位相差を設定するとともに、クロック信号ＣＫに応じた強度変調（ＲＺ変調）を一方の分岐光に対して行った後に合波する。

サブ変調器Ｍ２の一方のアームには上記の送信データＤ１に応じた駆動信号が印加される変調電極４３ａとバイアス信号Ｂ１が印加されるバイアス電極４４とが形成されており、他方のアームには上記の送信データＤ２に応じた駆動信号が印加される変調電極４３ｂが形成されている。変調電極４３ａ，４３ｂに印加される送信データＤ１，Ｄ２に応じた駆動信号によって分岐光（分岐光Ｌ４１の分岐光）の各々が位相変調され、バイアス電極４４に印加されるバイアス信号Ｂ１によってそれら分岐光間の位相差が設定される。

サブ変調器Ｍ３の一方のアームには電極が形成されておらず、他方のアームには上記のクロック信号ＣＫが印加される変調電極４５とバイアス信号Ｂ２が印加されるバイアス電極４６とが形成されている。変調電極４５に印加されるクロック信号ＣＫによって分岐光（分岐光Ｌ４２の一方の分岐光）が強度変調され、バイアス電極４６に印加されるバイアス信号Ｂ２によって分岐光間の位相差が設定される。ここで、バイアス信号Ｂ２には、後述する光受信装置５０での制御で用いられるディザ信号が重畳される。

また、メイン変調器Ｍ１の一方のアーム４１ａには、バイアス信号Ｂ３が印加されるバイアス電極４７が形成されている。このバイアス電極４７に印加されるバイアス信号Ｂ３によって、サブ変調器Ｍ２で位相変調された分岐光Ｌ５１とサブ変調器Ｍ３で強度変調された分岐光Ｌ５２との間の位相が設定される。尚、アーム４１ａ，４１ｂは変調器３２の出力端において結合されており、これにより、アーム４１ａ，４１ｂの各々を介した分岐光Ｌ５１，Ｌ５２は合波されて位相変調光信号ＰＬとして出力される。

ドライバ３３ａ，３３ｂは、送信すべき送信データＤ１，Ｄ２をそれぞれ入力としており、これらの送信データＤ１，Ｄ２に応じた駆動信号を生成して変調電極４３ａ，４３ｂにそれぞれ出力する。尚、バイアス信号Ｂ１〜Ｂ３は、バイアス制御装置（図示省略）で生成されてバイアス電極４４，４６，４７にそれぞれ印加される。

図４に示す通り、本実施形態の光伝送システムに設けられる光受信装置５０は、偏光ビームスプリッタ５１、光可変移相器５２、光ビームスプリッタ５３ａ，５３ｂ、光可変移相器５４、カプラ５５ａ，５５ｂ、フォトダイオード５６ａ〜５６ｄ、減算器５７ａ，５７ｂ、増幅器５８ａ，５８ｂ、及び移相量制御部５９ａ，５９ｂを備えている。かかる構成の光受信装置５０は、図３に示す光送信装置３０から出力されて光ファイバＦを介して送信されてくる位相変調光信号ＰＬを受光して送信データＤ１，Ｄ２を復調する。

偏光ビームスプリッタ５１は、光ファイバＦを介して入力される位相変調光信号ＰＬを垂直偏光の分岐光Ｌ６１と水平偏光の分岐光Ｌ６２とに分岐する。光可変移相量５２は、移相量制御部５９ａの制御の下で、偏光ビームスプリッタ５１で分岐された一方の分岐光Ｌ６１の移相量を調整する。この光可変遅延量５２は、偏光ビームスプリッタ５１で分岐された分岐光Ｌ６１，Ｌ６２間の遅延量を調整するためのものである。

偏光ビームスプリッタ５３ａ，５３ｂは、その偏光分離方位が偏光ビームスプリッタ５１の偏光分離方位に対して４５°の角度をなすようにそれぞれ配置されている。偏光ビームスプリッタ５３ａは光可変移相器５２を介した分岐光Ｌ６１を更に偏光状態が直交する分岐光Ｌ７１，Ｌ７２に分岐し、偏光ビームスプリッタ５３ｂは偏光ビームスプリッタ５１で分岐された分岐光Ｌ６２を更に偏光状態が直交する分岐光Ｌ７３，Ｌ７４に分岐する。光可変移相器５４は、偏光ビームスプリッタ５３ｂで分岐された分岐光Ｌ７４の位相を９０°だけ変化させるとともに、移相量制御部５９ｂの制御の下で分岐光Ｌ７４の移相量を調整する。

カプラ５５ａは偏光ビームスプリッタ５３ａで分岐された分岐光Ｌ７１と偏光ビームスプリッタ５３ｂで分岐された分岐光Ｌ７３とを合波して二分岐し、カプラ５５ｂは偏光ビームスプリッタ５３ａで分岐された分岐光Ｌ７２と光可変移相器５４を介した分岐光Ｌ７４とを合波して二分岐する。フォトダイオード５６ａ，５６ｂはカプラ５５ａで二分岐された分岐光をそれぞれ光電変換し、フォトダイオード５６ｃ，５６ｄはカプラ５５ｂで二分岐された分岐光をそれぞれ光電変換する。

減算器５７ａはフォトダイオード５６ａ，５６ｂからそれぞれ出力される受光信号Ｒ１１，Ｒ１２の差を示す信号を出力し、減算器５７ｂはフォトダイオード５６ｃ，５６ｄからそれぞれ出力される受光信号Ｒ２１，Ｒ２２の差を示す信号を出力する。増幅器５８ａは減算器５７ａから出力される信号を増幅し、増幅器５８ｂは減算器５７ｂから出力される信号を増幅する。移相量制御部５９ａは増幅器５８ａで増幅された信号に含まれるディザ信号をモニタして光可変移相器５２での分岐光Ｌ６１の移相量を制御し、移相量制御部５９ｂは増幅器５８ｂで増幅された信号に含まれるディザ信号をモニタして光可変移相器５４での分岐光Ｌ７４の移相量を制御する。

これら移相量制御部５９ａ，５９ｂは、具体的には、増幅器５８ａ，５８ｂで増幅された信号に含まれるディザ信号のパワーが最小となるようにそれぞれの移相量を決定する。例えば、移相量制御部５９ａは、光可変移相器５２の移相量に対するディザ信号のパワー測定値の微分係数を算出し、その値が零となるように光可変移相器５２の移相量を制御すればよい。これは、移相量制御部５９ｂについても同様である。尚、増幅器５８ａ，５８ｂで増幅された信号に含まれるディザ信号は、図３のバイアス信号Ｂ２に重畳されたディザ信号である。

上記構成において、図３に示す光送信装置３０の光源１１から射出された連続光Ｌ０は偏波保持ファイバ３１によって偏光方向が保持された状態で光変調器３２に導かれる。これにより、水平偏光の連続光Ｌ０が光変調器３２に入射する。光変調器３２に入射した連続光Ｌ０は、例えば１対１の強度比でアーム４１ａを介する分岐光Ｌ４１とアーム４１ｂを介する分岐光Ｌ４２とに分岐される。尚、分岐光Ｌ４１，Ｌ４２は共に水平偏光である。

分岐された分岐光Ｌ４１，Ｌ４２のうち、アーム４１ｂを介する分岐光Ｌ４２は、波長板４２を介することによって垂直偏光に変化する。これに対し、アーム４１ａには波長板が形成されていないため、分岐光Ｌ４１は水平偏光のまま維持される。アーム４１ａに分岐された分岐光Ｌ４１はアーム４１ａに形成されたサブ変調器Ｍ２に入射して更に二分岐され、アーム４１ｂに分岐されて偏光方向が変化した分岐光Ｌ４２はアーム４１ｂに形成されたサブ変調器Ｍ３に入射して更に二分岐される。

サブ変調器Ｍ２で分岐された一方の分岐光は変調電極４３ａに印加される送信データＤ１に応じた駆動信号により位相変調を受け、他方の分岐光は変調電極４３ｂに印加される送信データＤ２に応じた駆動信号により位相変調を受ける。また、送信データＤ１に応じた位相変調を受けた上記の一方の分岐光は、バイアス電極４４に印加されるバイアス信号Ｂ１によって位相が変化し、他方の分岐光に対して所定の位相差に設定された後に他方の分岐光と結合される。

また、サブ変調器Ｍ３で分岐された一方の分岐光は変調を受けることは無いが、他方の分岐光は変調電極４５に印加されるクロック信号ＣＫに応じた強度変調を受ける。また、クロック信号ＣＫに応じた強度変調を受けた上記の他方の分岐光は、バイアス電極４６に印加されるバイアス信号Ｂ２によって位相が変化し、一方の分岐光に対して所定の位相差に設定されるとともに、ディザ信号が重畳された後に一方の分岐光と結合される。

サブ変調器Ｍ２で位相変調された分岐光Ｌ５１はバイアス電極４７に印加されるバイアス信号Ｂ３によって位相がπ／２だけ変化する。これにより、分岐光Ｌ５１は、サブ変調器Ｍ３で強度変調された分岐光Ｌ５２に対してπ／２の位相差が与えられる。その後、アーム４１ａを介した分岐光Ｌ５１とアーム４１ｂを介した分岐光Ｌ５２とが結合（合波）され、変調器３２からは分岐光Ｌ５１，Ｌ５２が結合された４値の位相変調光信号ＰＬが出力される。

光送信装置３０から出力された位相変調光信号ＰＬは、不図示の光ファイバを介して図４に示す光受信装置５０に入射し、偏光ビームスプリッタ５１によって垂直偏光の分岐光Ｌ６１と水平偏光の分岐光Ｌ６２とに分岐される。垂直偏光の分岐光Ｌ６１は、光可変移相器５２を介することにより移相量が調整された後に光ビームスプリッタ５３ａに入射して分岐光Ｌ７１，Ｌ７２に分岐される。これに対し、水平偏光の分岐光Ｌ６２は光ビームスプリッタ５３ｂに入射して分岐光Ｌ７３，Ｌ７４に分岐される。ここで、光ビームスプリッタ５３ｂで分岐された分岐光Ｌ７４は光可変移相器５４を介することによって位相が９０°だけ変化するとともに移相量が調整される。

偏光ビームスプリッタ５３ａで分岐された分岐光Ｌ７１及び偏光ビームスプリッタ５３ｂで分岐された分岐光Ｌ７３はカプラ５５ａに入射して合波された後に二分岐され、偏光ビームスプリッタ５３ａで分岐された分岐光Ｌ７２及び光可変移相器５４を介した分岐光Ｌ７４はカプラ５５ｂ入射して合波された後に二分岐される。カプラ５５ａで二分岐された分岐光はフォトダイオード５６ａ，５６ｂでそれぞれ光電変換され、フォトダイオード５６ａ，５６ｂからは受光信号Ｒ１１，Ｒ１２が出力される。同様に、カプラ５５ｂで二分岐された分岐光はフォトダイオード５６ｃ，５６ｄでそれぞれ光電変換され、フォトダイオード５６ｃ，５６ｄからは受光信号Ｒ２１，Ｒ２２が出力される。

受光信号Ｒ１１，Ｒ１２は減算器５７ａに入力されてその差を示す信号が出力され、受光信号Ｒ２１，Ｒ２２は減算器５７ｂに入力されてその差を示す信号が出力される。これら減算器５７ａ，５７ｂから出力された信号は増幅器５８ａ，５８ｂでそれぞれ増幅される。増幅器５８ａ，５８ｂで増幅された信号に含まれるディザ信号は移相量制御部５９ａ，５９ｂによってそれぞれモニタされ、このモニタ結果に基づいて光可変移相器５２，５４の移相量が制御される。ここで、増幅器５８ａで増幅された信号は送信データＤ１が復調された信号であり、増幅器５８ａで増幅された信号は送信データＤ２が復調された信号である。これにより、光送信装置３０から送信された送信データが復調されたことになる。

以上説明した通り、本実施形態においては、４値の位相変調光信号ＰＬを用いて送信データＤ１，Ｄ２の送信及び復調を行っている。このため、差動位相変調された光信号の送受信を行う従来の光伝送システムが備える光送信装置で必要であった差動信号を生成するためのプリコーダと、同システムが備える光受信装置で必要であった遅延干渉部とが不要になり、回路規模を削減することができるとともに消費電力を削減することができる。

また、本実施形態の光伝送システムにもおいても、光受信装置５０に遅延干渉部が設けられていないため、光受信装置５０の構成を変えることなく送信データＤ１，Ｄ２のビットレートを変えることが可能であり、或いは、光送信装置３０に周波数純度の高い高価な光源を設けることなく多値化が可能である。更には、本実施形態の光伝送システムにおいても、位相変調光信号のスペクトル幅が広がったり送信データＤ１，Ｄ２を光受信装置５０で正常に復調できないという不具合が生ずることはない。以上から、本実施形態の光伝送システムも、従来に比べて高い柔軟性を有する。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態による光伝送システムについて説明する。本実施形態の光伝送システムは、第２実施形態による光伝送システムと同様に、４値の位相変調光信号を生成する光送信装置と、光送信装置から出力されて光ファイバＦを介して伝送されるパルス状の４値の位相変調光信号を受信する光受信装置とを備える。

図５は、本発明の第３実施形態による光伝送システムが備える光送信装置の要部構成を示すブロック図である。尚、本実施形態の光伝送システムでは、上記の光受信装置として、例えば図４に示す光受信装置５０を備えることができる。尚、本実施形態においては、図５の紙面に交差する方向の偏光を「垂直偏光」といい、図５の紙面に含まれる方向の偏光を「水平偏光」という。

図５に示す通り、本実施形態の光送信装置６０は、光源１１、第１波長板６１（第２変換素子）、位相変調部６２、第２波長板６３（第１変換素子）、クロック変調部６４（強度変調部）、ドライバ６５ａ，６５ｂ、位相シフタ６６、及び差動ドライバ６７を備える。かかる構成の光送信装置６０は、外部から入力される送信データＤ１，Ｄ２に基づいて、４値の位相変調光信号ＰＬを生成する。

光源１１は、図１に示すものと同じものであって連続光Ｌ０を射出する。第１波長板６１は、光源１１から射出される連続光Ｌ０の偏光方向を所定の方向に変化させる。具体的には、連続光Ｌ０の偏光方向を紙面に対して４５°をなす方向に回転させる。これは、垂直偏光の光（第１偏光状態の光）と水平偏光の光（第２偏光状態の光）とを共に得るためである。この第１波長板６１としては、１／４波長板を用いることができる。

位相変調部６２は、一対のアーム７１ａ，７１ｂを有するマッハツェンダ変調器Ｍ１１を備えており、第１波長板６１を介した連続光Ｌ８１を、アーム７１ａを介する分岐光とアーム７１ｂを介する分岐光とに２分岐する。マッハツェンダ変調器Ｍ１１は、一対のアーム７１ａ，７１ｂを介する分岐光間の位相差を設定するとともに、外部から入力される送信データＤ１に応じた位相変調を一方の分岐光に対して行い、外部から入力される送信データＤ２に応じた位相変調を他方の分岐光に対して行う。そして、一対のアーム７１ａ，７１ｂの各々で位相変調された分岐光を結合（合波）して位相変調光Ｌ８２を生成する。

マッハツェンダ変調器Ｍ１１の一方のアーム７１ａには上記の送信データＤ１に応じた駆動信号が印加される変調電極７２ａとバイアス信号Ｂ１１が印加されるバイアス電極７３とが形成されており、他方のアーム７１ｂには上記の送信データＤ２に応じた駆動信号が印加される変調電極７２ｂが形成されている。変調電極７２ａ，７２ｂに印加される送信データＤ１，Ｄ２に応じた駆動信号によって分岐光の各々が位相変調され、バイアス電極７３に印加されるバイアス信号Ｂ１１によってそれら分岐光間の位相差が設定される。

ここで、位相変調部６２に設けられたマッハツェンダ変調器Ｍ１１は電気光学効果を用いて位相変調を行っているが、この電気光学効果は入射する光の偏光方向に応じて異方性を有する。このため、マッハツェンダ変調器Ｍ１１に入射する光のうち、位相変調される偏光成分と位相変調されない偏光成分とがある。本実施形態では、説明を簡単にするために、連続光Ｌ８１に含まれる偏光成分のうち、垂直偏光の成分は位相変調され、水平偏光の成分は位相変調されないとする。

第２波長板６３は、位相変調部６２で位相変調された位相変調光Ｌ８２を、偏光方向を変換してクロック変調部６４に入射させる。具体的には、位相変調光Ｌ８２の偏光方向を９０°だけ回転させてクロック変調部６４に入射させる。この第２波長板６３としては、１／２波長板を用いることができる。

クロック変調部６４は、一対のアーム８１ａ，８１ｂを有するマッハツェンダ変調器Ｍ１２を備えており、第２波長板６３を介した位相変調光Ｌ８３を、アーム８１ａを介する分岐光とアーム８１ｂを介する分岐光とに２分岐する。マッハツェンダ変調器Ｍ１２は、一対のアーム８１ａ，８１ｂを介する分岐光間の位相差を設定するとともに、外部から入力されるクロック信号ＣＫに応じた強度変調（ＲＺ変調）を各々の分岐光に対して行う。そして、一対のアーム８１ａ，８１ｂの各々で強度変調された分岐光を結合（合波）して位相変調光信号ＰＬとして出力する。

マッハツェンダ変調器Ｍ１２の一方のアーム８１ａには上記の差動ドライバ６７から出力される一方の差動信号が印加される変調電極８２ａとバイアス信号Ｂ１２が印加されるバイアス電極８３とが形成されており、他方のアーム８１ｂには差動ドライバ６７から出力される他方の差動信号が印加される変調電極８２ｂが形成されている。変調電極８２ａ，８２ｂに印加される差動信号によって分岐光の各々が強度変調され、バイアス電極８３に印加されるバイアス信号Ｂ１２によってそれら分岐光間の位相差が設定される。尚、本実施形態においても、バイアス信号Ｂ１２に対してディザ信号を重畳することができる。

ここで、クロック変調部６４に設けられたマッハツェンダ変調器Ｍ１２は、位相変調部６２に設けられたマッハツェンダ変調器Ｍ１１と同様に、電気光学効果が異方性を有しており、強度変調される偏光成分と強度変調されない偏光成分とがある。本実施形態では、説明を簡単にするために、位相変調光Ｌ８３に含まれる偏光成分のうち、垂直偏光の成分は強度変調され、水平偏光の成分は強度変調されないとする。

ドライバ６５ａ，６５ｂは、送信すべき送信データＤ１，Ｄ２をそれぞれ入力としており、これらの送信データＤ１，Ｄ２に応じた駆動信号を生成して位相変調部６２に設けられたマッハツェンダ変調器Ｍ１１の変調電極７２ａ，７２ｂにそれぞれ出力する。位相シフタ６６は、位相変調部６２で生ずる遅延時間の分だけクロック信号ＣＫを遅延させる。差動ドライバ６７は、位相シフタ６６を介したクロック信号ＣＫからクロック変調部６４に設けられたマッハツェンダ変調器Ｍ１２の変調電極８２ａ，８２ｂに印加すべき差動信号を生成する。尚、バイアス信号Ｂ１１，Ｂ１２は、不図示のバイアス制御装置で生成されてバイアス電極８３，８３にそれぞれ印加される。

上記構成において、光源１１から射出された連続光Ｌ０は、第１波長板６１に入射して偏光方向が４５°だけ回転される。図６は、本発明の第３実施形態の光送信装置における光信号の偏光状態の一例を示す図である。尚、図６においては、視線方向を各光信号の進行方向に設定した場合における各光信号の偏光状態を図示している。図６（ａ）に示す通り、光源１１から射出された連続光Ｌ０は垂直偏光であるが、この連続光Ｌ０が第１波長板６１を介すことにより、図６（ｂ）に示す通り偏光方向が斜め方向である連続光Ｌ８１に変換される。つまり、連続光Ｌ８１は、垂直偏光の成分と水平偏光の成分との双方が含まれる状態に変換される。

第１波長板６１で偏光方向が変換された連続光Ｌ８１は位相変調部６２に入射し、例えば１対１の強度比でアーム７１ａを介する分岐光とアーム７１ｂを介する分岐光とに分岐される。アーム７１ａに分岐された一方の分岐光は変調電極７２ａに印加される送信データＤ１に応じた駆動信号により位相変調を受け、他方の分岐光は変調電極７２ｂに印加される送信データＤ２に応じた駆動信号により位相変調を受ける。また、送信データＤ１に応じた位相変調を受けた上記の一方の分岐光は、バイアス電極７３に印加されるバイアス信号Ｂ１１によって位相が変化し、他方の分岐光に対して所定の位相差に設定された後に他方の分岐光と結合され、位相変調光Ｌ８２として出力される。

ここで、前述した通り、マッハツェンダ変調器Ｍ１１は異方性を有するため、アーム７１ａ，７１ｂを介する分岐光のうち、垂直偏光の成分が位相変調され、水平偏光の成分は位相変調されない。このため、図６（ｃ）に示す通り、位相変調部６２から出力される位相変調光Ｌ８２は、垂直偏光の成分Ｃ１１のみが位相変調され、水平偏光の成分Ｃ１２は位相変調されていないものになる。

位相変調部６２から出力された位相変調光Ｌ８２は、第２波長板６３に入射して偏光方向が９０°だけ回転される。これにより、図６（ｄ）に示す通り、第２波長板６３から射出される位相変調光Ｌ８３は、位相変調された垂直偏光の成分Ｃ１１が水平偏光の成分Ｃ２１に変換され、位相変調されていない水平偏光の成分Ｃ１２が垂直偏光の成分Ｃ２２に変換される。

第２波長板６３で偏光方向が変換された位相変調光Ｌ８３はクロック変調部６４に入射し、例えば１対１の強度比でアーム８１ａを介する分岐光とアーム８１ｂを介する分岐光とに分岐される。アーム８１ａに分岐された一方の分岐光はクロック信号ＣＫから生成される一方の差動信号に応じた強度変調を受け、他方の分岐光はクロック信号ＣＫから生成される他方の差動信号に応じた強度変調を受ける。アーム８１ａを介して強度変調を受けた上記の一方の分岐光は、バイアス電極８３に印加されるバイアス信号Ｂ１２によって位相が変化し、他方の分岐光に対して所定の位相差に設定されるとともに、ディザ信号が重畳された後に他方の分岐光と結合され、位相変調光信号ＰＬとして出力される。

ここで、前述した通り、マッハツェンダ変調器Ｍ１２も異方性を有するため、アーム８１ａ，８１ｂを介する分岐光のうち、垂直偏光の成分が強度変調され、水平偏光の成分は強度変調されない。このため、図６（ｅ）に示す通り、クロック変調部６４から出力される位相変調光信号ＰＬは、垂直偏光の成分Ｃ３１のみが強度変調され、水平偏光の成分Ｃ３２は強度変調されておらず位相変調部６２によって位相変調されたものになる。このため、クロック変調部６４が、強度変調とともに位相変調を行う特性を有するものであっても、位相変調部６２で位相変調が行われた水平偏光の成分Ｃ３２に悪影響を及ぼすことはない。

以上説明した通り、本実施形態においては、光源１１からの連続光Ｌ０を図５の垂直偏光の成分と水平偏光の成分との双方が含まれる連続光Ｌ８１に変換し、位相変調部６２において図５の垂直偏光の成分に対して位相変調を施した位相変調光Ｌ８２を生成している。そして、第２波長板６３で位相変調光Ｌ８２を９０°だけ回転させた後にクロック変調部６４において図５の垂直偏光の成分に対して強度変調を施すことによりパルス状の位相変調光信号ＰＬを得ている。

このため、差動位相変調された光信号の送受信を行う従来の光伝送システムが備える光送信装置で必要であった差動信号を生成するためのプリコーダと、同システムが備える光受信装置で必要であった遅延干渉部とが不要になり、回路規模を削減することができるとともに消費電力を削減することができる。また、本実施形態においても、例えば図４に示す光受信装置５０を用いれば、遅延干渉部が不必要になるため、光受信装置５０の構成を変えることなく送信データＤ１，Ｄ２のビットレートを変えることが可能であり、或いは、光送信装置６０に周波数純度の高い高価な光源を設けることなく多値化が可能である。更には、本実施形態の光伝送システムにおいても、位相変調光信号のスペクトル幅が広がったり送信データＤ１，Ｄ２を光受信装置５０で正常に復調できないという不具合が生ずることはない。以上から、本実施形態の光伝送システムも、従来に比べて高い柔軟性を有する。

図７は、本発明の第３実施形態による光送信装置の変形例を示す図である。図５に示す光送信装置６０では、光源１１、第１波長板６１、位相変調部６２、第２波長板６３、及びクロック変調部６４の順に配置し、送信データＤ１，Ｄ２に基づく位相変調を行った後に強度変調していた。しかしながら、図７（ａ）に示す通り、光源１１、第１波長板６１、クロック変調部６４、第２波長板６３、及び位相変調部６２の順に配置し、強度変調を行った後に送信データＤ１，Ｄ２に基づく位相変調を行っても良い。

また、以上の実施形態では、図５及び図７（ａ）に示すクロック変調部６４はＲＺ変調を行うものであると説明した。しかしながら、図７（ｂ）に示す通り、クロック変調部６４に代えてＣＳＲＺ（Carrier Suppressed Return to Zero）変調（キャリア抑圧ＲＺ変調）を行うクロック変調部９０を用いることもできる。これは、図５に示す構成の場合であっても同様である。ここで、ＣＳＲＺ変調とは位相方位を反転するＲＺ変調をいい、かかる変調方式を用いることで強度変調に使用するクロック信号ＣＫをハーフレートにすることができる。例えば、ＲＺ変調の場合に４０ＧＨｚのクロック信号ＣＫを用いていた場合には、ＣＳＲＺ変調の場合にはクロック信号ＣＫの周波数を２０ＧＨｚに低減することができる。

更に、図５及び図７においては、第１波長板６１と第２波長板６３とを個別の光学素子として設けているが、これらを位相変調部６２又はクロック変調部６４，９０の内部に一体形成することで部品点数を低減することができる。また、第１波長板６１及び第２波長板６３に代えて、例えば偏波保持面が４５°又は９０°の角度をなすように配置された２つの偏波保持ファイバを接続したものを用いることもできる。また更に、図５においては、クロック信号ＣＫから差動信号を生成する差動ドライバ６７を設けていたが、必ずしも差動ドライバ６７を設ける必要はない。

以上、本発明の実施形態による光送信装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１，第２実施形態では垂直偏光の光及び水平偏光の光に対して個別に位相変調又は強度変調を行って合波していたが、位相変調を行う光と強度変調を行う光とは偏光状態が必ずしも直交している必要はない。また、上述した第３実施形態では、位相変調された光の偏光状態を９０°回転させていたが、回転角は９０°以外の角度であっても良い。

本発明の第１実施形態による光送信装置及び光伝送システムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による光伝送システム１の動作を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による光伝送システムが備える光送信装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による光伝送システムが備える光受信装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態による光伝送システムが備える光送信装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態の光送信装置における光信号の偏光状態の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態による光送信装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 光伝送システム
１０ 光送信装置
１１ 光源
１２ 偏光ビームスプリッタ
１３ 位相変調部
１４ クロック変調部
１５ 偏光カプラ
２０ 光受信装置
２１ 偏光制御部
２２ 偏光ビームスプリッタ
２３ａ，２３ｂ フォトダイオード
２４ 減算器
３０ 光送信装置
６０ 光送信装置
６１ 第１波長板
６２ 位相変調部
６３ 第２波長板
６４ クロック変調部
ＣＫ クロック信号
Ｄ 送信データ
Ｄ１，Ｄ２ 送信データ
Ｌ０ 連続光
Ｌ１１，Ｌ１２ 分岐光
Ｌ３１，Ｌ３２ 分岐光
Ｌ４１，Ｌ４２ 分岐光
Ｍ１ メイン変調器
Ｍ２，Ｍ３ サブ変調器
ＰＬ 位相変調光信号
Ｒ１，Ｒ２ 受光信号

Claims (6)

1. 外部から入力される送信データに基づいた位相変調光信号を出力する光送信装置において、
   前記送信データに基づいた位相変調を第１偏光状態の光に対して行う位相変調部と、
   前記送信データのビットレートを規定するクロック信号に基づいた強度変調を前記第１偏光状態とは異なる第２偏光状態の光に対して行う強度変調部とを備えており、
   前記位相変調部で位相変調された前記第１偏光状態の光と前記強度変調部で強度変調された前記第２偏光状態の光とを前記位相変調光信号として出力する
   ことを特徴とする光送信装置。
2. 連続光を射出する光源と、
   前記光源から射出される連続光を、前記位相変調部に入力される前記第１偏光状態の光と前記強度変調部に入力される前記第２偏光状態の光とに分岐する分岐器と、
   前記位相変調部で位相変調された前記第１偏光状態の光と前記強度変調部で強度変調された前記第２偏光状態の光とを合波する合波器と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
3. 外部から入力される送信データに基づいた位相変調光信号を出力する光送信装置において、
   前記送信データに基づいた位相変調を第１偏光状態の光に対して行う位相変調部と、
   前記送信データのビットレートを規定するクロック信号に基づいた強度変調を前記第１偏光状態の光に対して行う強度変調部と、
   前記位相変調部で位相変調された前記第１偏光状態の光及び前記強度変調部で強度変調された前記第１偏光状態の光の何れか一方の光を、前記第１偏光状態とは異なる第２偏光状態に変換して前記位相変調部及び強度変調部の何れか他方に入力させる第１変換素子と
   を備えることを特徴とする光送信装置。
4. 連続光を射出する光源と、
   前記光源から射出される連続光を、前記第１偏光状態の光と前記第２偏光状態の光とが含まれる光に変換して前記位相変調部及び強度変調部の何れか一方に入力させる第２変換素子と
   を備えることを特徴とする請求項３記載の光送信装置。
5. 前記強度変調部は、前記第１偏光状態の光に対して、ＲＺ変調とキャリア抑圧ＲＺ変調との何れか一方の強度変調を行うことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光送信装置。
6. 送信データに基づいた位相変調光信号を出力する光送信装置と、当該光送信装置から出力された位相変調光信号を受光して前記送信データを復調する光受信装置とを備える光伝送システムにおいて、
   前記光送信装置として、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光送信装置を備えており、
   前記光受信装置は、前記光送信装置から出力された前記位相変調光信号の偏光状態を所定の偏光状態に制御する偏光制御部と、
   前記偏光制御部で偏光状態が制御された前記位相変調光信号を２つの分岐光に分岐し、当該分岐光の各々を個別に光電変換して得られる第１，第２受光信号の差を求めて前記送信データを復調する受光部とを備える
   ことを特徴とする光伝送システム。

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