JP2014092680A

JP2014092680A - 変調装置

Info

Publication number: JP2014092680A
Application number: JP2012243160A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nakamoto; 健一中本
Original assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Current assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2014-05-19
Also published as: US20140126913A1; US8989600B2

Abstract

【課題】制御を簡素化すること。
【解決手段】マッハツェンダ変調器１２１は、分岐部１１０によって分岐された各光のうち第１の光を位相変調する。マッハツェンダ変調器１２２は、分岐部１１０によって分岐された各光のうち第１の光と異なる第２の光を変調する。位相変調器１３１は、マッハツェンダ変調器１２１と直列に接続され、第１の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う。位相変調器１３２は、マッハツェンダ変調器１２２と直列に接続され、第２の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う。合波部１５０は、マッハツェンダ変調器１２１および位相変調器１３１によって位相変調された第１の光と、マッハツェンダ変調器１２２および位相変調器１３２によって位相変調された第２の光と、を異なる強度で合波する。
【選択図】図１−２

Description

本発明は、変調装置に関する。

従来、互いに独立する２つの搬送波の振幅および位相を調整することによってデータを伝達する変調方式としてＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直角位相振幅変調）が知られている。たとえば、ＱＡＭ方式の変調器として、複数のマッハツェンダ型変調器によってそれぞれ多値（たとえば４値）の位相変調を行い、得られた各光信号を合波する構成が知られている（たとえば、下記特許文献１参照）。

特開２００９−２４４６８２号公報

しかしながら、上述した従来技術では、多値の位相変調を行うマッハツェンダ型変調器はπ／２シフタやバイアス供給部等の制御対象が多いため、制御が複雑であるという問題がある。

１つの側面では、本発明は、制御を簡素化することを目的とする。

本発明の一側面によれば、入力された光を分岐する分岐部と、前記分岐部によって分岐された各光のうち第１の光を位相変調する第１の変調部と、前記分岐部によって分岐された各光のうち前記第１の光と異なる第２の光を変調する第２の変調部と、前記第１の変調部と直列に接続され、前記第１の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第３の変調部と、前記第２の変調部と直列に接続され、前記第２の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第４の変調部と、前記第１の変調部および前記第３の変調部によって位相変調された前記第１の光と、前記第２の変調部および前記第４の変調部によって位相変調された前記第２の光と、を異なる強度で合波する合波部と、を備える変調装置が提案される。

本発明の一態様によれば、制御を簡素化することができるという効果を奏する。

図１−１は、実施の形態１にかかる変調装置の一実施例を示す図である。図１−２は、図１−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図２は、マッハツェンダ変調器を通過した後の光信号の強度と駆動信号との関係の一例を示す図である。図３は、位相変調器を通過した後の光信号の強度と駆動信号との関係の一例を示す図である。図４−１は、Ｙ分岐部を用いた場合のマッハツェンダ変調器の具体的構成の一例を示す図である。図４−２は、図４−１に示したマッハツェンダ変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図５−１は、方向性結合器を用いた場合のマッハツェンダ変調器の具体的構成の一例を示す図である。図５−２は、図５−１に示したマッハツェンダ変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図６−１は、ＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−ＭｏｄｅＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）結合器を用いた場合のマッハツェンダ変調器の具体的構成の一例を示す図である。図６−２は、図６−１に示したマッハツェンダ変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図７−１は、位相変調器の具体的構成の一例を示す図である。図７−２は、図７−１に示した位相変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図８−１は、移相器の具体的構成の一例を示す図である。図８−２は、図８−１に示した移相器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図９−１は、Ｙ分岐部を用いた場合の減衰器の具体的構成の一例を示す図である。図９−２は、図９−１に示した減衰器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１０−１は、方向性結合器を用いた場合の減衰器の具体的構成の一例を示す図である。図１０−２は、図１０−１に示した減衰器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１１−１は、ＭＭＩ結合器を用いた場合の減衰器の具体的構成の一例を示す図である。図１１−２は、図１１−１に示した減衰器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１２−１は、位相変調器の駆動部を制御する構成の一例を示す図である。図１２−２は、図１２−１に示した駆動部を制御する構成における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１３は、制御部による位相変調器の駆動部に対する制御処理を示すフローチャートである。図１４−１は、位相変調器の駆動部を制御する構成の他の一例を示す図である。図１４−２は、図１４−１に示した駆動部を制御する構成における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１５−１は、実施の形態２にかかる変調装置の具体的構成の一例を示す図である。図１５−２は、図１５−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１６−１は、実施の形態２にかかる変調装置の一変形例の構成を示す図である。図１６−２は、図１６−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１７−１は、実施の形態３にかかる変調装置の具体的構成の一例を示す図である。図１７−２は、図１７−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１８−１は、実施の形態３にかかる変調装置の変形例１の構成を示す図である。図１８−２は、図１８−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１９−１は、実施の形態３にかかる変調装置の変形例２の構成を示す図である。図１９−２は、図１９−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図２０−１は、実施の形態４にかかる変調装置の一実施例を示す図である。図２０−２は、図２０−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる変調装置の実施の形態１〜４を詳細に説明する。

（実施の形態１）
（変調装置の一実施例）
図１−１は、実施の形態１にかかる変調装置の一実施例を示す図である。図１−２は、図１−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１−１および図１−２に示す変調装置１００は、入力された光に対してＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直角位相振幅変調）方式の変調を行う。変調装置１００にはたとえば外部の光源からのＣＷ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）レーザー光が入力される。

変調装置１００は、分岐部１１０と、マッハツェンダ変調器（Ｍａｃｈ−ＺｅｈｎｄｅｒＭｏｄｕｌａｔｏｒ：ＭＺＭ）１２１，１２２と、駆動部１２１ｃ，１２２ｃ，１３１ｂ，１３２ｂと、バイアス供給部１２１ｄ，１２２ｄ，１４１ｂ，１４２ｂと、位相変調器（ＰｈａｓｅＭｏｄｕｌａｔｏｒ：ＰＭ）１３１，１３２と、移相器１４１と、減衰器１４２と、合波部１５０と、を備える。

分岐部１１０は、変調装置１００へ入力された光を分岐する。そして、分岐部１１０は、分岐した各光をそれぞれマッハツェンダ変調器１２１，１２２へ出力する。

マッハツェンダ変調器１２１は、ＲＦ電極１２１ａと、ＤＣ電極１２１ｂと、を有する。駆動部１２１ｃは、入力されたデータ１に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１２１ａに印加する。バイアス供給部１２１ｄは、バイアス電圧をＤＣ電極１２１ｂに印加する。

マッハツェンダ変調器１２１は、分岐部１１０から出力された光に対して、ＲＦ電極１２１ａに印加される駆動信号に応じて２値（０，π）の位相変調を行う。また、バイアス供給部１２１ｄからＤＣ電極１２１ｂへ印加されるバイアス電圧を制御することにより、マッハツェンダ変調器１２１における光の透過特性を調整することができる。マッハツェンダ変調器１２１は、位相変調により得られた光を位相変調器１３１へ出力する。

マッハツェンダ変調器１２２は、ＲＦ電極１２２ａと、ＤＣ電極１２２ｂと、を有する。駆動部１２２ｃは、入力されたデータ２に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１２２ａに印加する。バイアス供給部１２２ｄは、バイアス電圧をＤＣ電極１２２ｂに印加する。

マッハツェンダ変調器１２２は、分岐部１１０から出力された光に対して、ＲＦ電極１２２ａに印加される駆動信号に応じて２値（０，π）の位相変調を行う。また、バイアス供給部１２２ｄからＤＣ電極１２２ｂへ印加されるバイアス電圧を制御することにより、マッハツェンダ変調器１２２における光の透過特性を調整することができる。マッハツェンダ変調器１２２は、位相変調により得られた光を位相変調器１３２へ出力する。

コンスタレーション１６１は、マッハツェンダ変調器１２１，１２２から出力された光の位相および振幅を、横軸を同相成分Ｉ、縦軸を直交成分Ｑとして示している。コンスタレーション１６１に示すように、マッハツェンダ変調器１２１，１２２から出力された光の位相は０またはπとなる。

位相変調器１３１は、ＲＦ電極１３１ａを有する。駆動部１３１ｂは、入力されたデータ３に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１３１ａに印加する。位相変調器１３１は、ＲＦ電極１３１ａに印加される駆動信号に応じて、マッハツェンダ変調器１２１から出力された光信号の位相を０またはπ／２変化させる位相変調を行う。これにより、４値（０，π／２，π，３π／２）の位相変調を行うことができる。位相変調器１３１は、位相変調により得られた光を移相器１４１へ出力する。

位相変調器１３２は、ＲＦ電極１３２ａを有する。駆動部１３２ｂは、入力されたデータ４に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１３２ａに印加する。位相変調器１３２は、ＲＦ電極１３２ａに印加される駆動信号に応じて、マッハツェンダ変調器１２２から出力された光信号の位相を０またはπ／２変化させる位相変調を行う。これにより、４値（０，π／２，π，３π／２）の位相変調を行うことができる。位相変調器１３２は、位相変調により得られた光を減衰器１４２へ出力する。

コンスタレーション１６２は、位相変調器１３１，１３２から出力された光信号を示している。コンスタレーション１６２に示すように、位相変調器１３１，１３２から出力された光の位相は、それぞれ０，π／２，πまたは３π／２となる。

なお、マッハツェンダ変調器１２１，１２２の後段に位相変調器１３１，１３２を配置しているが、これに限らず、位相変調器１３１，１３２を前段に配置し、それぞれ後段にマッハツェンダ変調器１２１，１２２を配置してもよい。

移相器１４１は、ＤＣ電極１４１ａを有する。バイアス供給部１４１ｂは、バイアス電圧をＤＣ電極１４１ａに印加する。移相器１４１は、位相変調器１３１から出力された光信号の位相を、バイアス供給部１４１ｂからＤＣ電極１４１ａへ印加されるバイアス電圧を制御することにより補正する。これにより、移相器１４１から合波部１５０へ出力される光信号と、減衰器１４２から合波部１５０へ出力される光信号と、の各シンボルの位相のズレを補正することができる。移相器１４１は、位相を補正した光信号を合波部１５０へ出力する。

減衰器１４２は、位相変調器１３２から出力された光信号を所定量減衰させる。たとえば、減衰器１４２は、マッハツェンダ型の減衰器であり、ＤＣ電極１４２ａを有する。バイアス供給部１４２ｂは、バイアス電圧をＤＣ電極１４２ａに印加する。減衰器１４２は、バイアス供給部１４２ｂからＤＣ電極１４２ａへ印加されるバイアス電圧を制御することにより、位相変調器１３２から出力された光信号の強度をたとえば６［ｄＢ］減衰させる。

コンスタレーション１６３は、減衰器１４２から出力された光信号を示している。コンスタレーション１６３においては、コンスタレーション１６２に対して、各シンボルの原点からの距離が半分となっている。このように、減衰器１４２から出力される光信号は、位相変調器１３２から出力される光信号に対して、１／４の強度となる。減衰器１４２は、減衰した光信号を合波部１５０へ出力する。

合波部１５０は、移相器１４１から出力された光信号と、減衰器１４２から出力された光信号とを合波する。コンスタレーション１６４は、コンスタレーション１６２，１６３に示した原点から各シンボルまでを表す各ベクトルを、それぞれ足し合わせたものである。具体的には、コンスタレーション１６２に示した原点から各シンボルまでの４つのベクトルと、コンスタレーション１６３に示した原点から各シンボルまでの４つのベクトルと、の各組み合わせについての和（合成）を表している。

これにより、合波部１５０から出力される光信号は１６通りのシンボルとなる１６ＱＡＭの光信号となる。なお、原点から各シンボルまでの距離が光の強度を表しているため、コンスタレーション１６４では、１６個のシンボルのそれぞれは、３種類の光強度のうちのいずれかをとることとなる。

マッハツェンダ変調器１２１により、分岐された各光のうち第１の光を位相変調する第１の変調部を実現することができる。マッハツェンダ変調器１２２により、分岐された各光のうち第１の光と異なる第２の光を変調する第２の変調部を実現することができる。位相変調器１３１により、第１の変調部と直列に接続され、第１の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第３の変調部を実現することができる。

位相変調器１３２により、第２の変調部と直列に接続され、第２の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第４の変調部を実現することができる。合波部１５０により、第１の変調部および第３の変調部によって位相変調された第１の光と、第２の変調部および第４の変調部によって位相変調された第２の光と、を異なる強度で合波する合波部を実現することができる。減衰器１４２により、合波部によって合波される第１の光および第２の光の強度が異なるように、第１の光と、第２の光と、の少なくともいずれかを減衰させる減衰器を実現することができる。

（マッハツェンダ変調器を通過した後の光信号の強度と駆動信号との関係の一例）
図２は、マッハツェンダ変調器を通過した後の光信号の強度と駆動信号との関係の一例を示す図である。図２において、横軸はマッハツェンダ変調器１２１，１２２へ入力される駆動信号の電圧を示し、縦軸はマッハツェンダ変調器１２１，１２２を通過した光信号の強度（光強度）を示している。駆動信号２０２は、マッハツェンダ変調器１２１，１２２へ入力される駆動信号を示している。ドライバ振幅２０３は、駆動信号２０２の振幅を示している。

透過特性２０１は、マッハツェンダ変調器１２１，１２２へ入力される駆動信号２０２の電圧に対するマッハツェンダ変調器１２１，１２２の光の透過特性を表したものである。また、駆動信号２０２は、０または１の値をとる。透過特性２０１に示すように、駆動信号２０２が０のとき、光信号の位相が０となり光の強度が最大となる。また、駆動信号２０２が１のとき、光信号の位相がπとなり光の強度が最大となる。

ＤＣ電極１２１ｂ，１２２ｂへ印加するバイアス電圧を制御することにより、透過特性２０１を調整することができる。たとえば製造ばらつきや経時使用などにより、透過特性２０１が図中の左右にずれて、駆動信号が０，１のときに光強度が最大値とならなくなった場合、バイアス電圧を制御することにより、駆動信号が０，１のときに光強度が最大値となるように調整できる。

（位相変調器を通過した後の光信号の強度と駆動信号との関係の一例）
図３は、位相変調器を通過した後の光信号の強度と駆動信号との関係の一例を示す図である。図３において、横軸は位相変調器１３１，１３２へ入力される駆動信号の電圧を示し、縦軸は位相変調器１３１，１３２を通過した光信号の強度（光強度）を示している。駆動信号３０２は、位相変調器１３１，１３２へ入力される駆動信号を示している。ドライバ振幅３０３は、駆動信号３０２の振幅を示している。

透過特性３０１は、位相変調器１３１，１３２へ入力される駆動信号の電圧に対する位相変調器１３１，１３２の光の透過特性を表したものである。透過特性３０１に示すように、位相変調器１３１，１３２へ入力される駆動信号の電圧にかかわらず常に一定（最大）となっている。

たとえば、製造ばらつきや経時使用などにより、透過特性３０１が図中の左右にずれたとしても、光の強度は不変である。そのため、位相変調器１３１，１３２においては、マッハツェンダ変調器１２１，１２２（たとえば図２参照）のようにバイアス電圧の制御を行わなくても、駆動信号２０２が０および１の場合に光強度が最大となる。

（マッハツェンダ変調器の具体的構成の一例）
つぎに、図４−１〜図６−２を用いて、マッハツェンダ変調器１２１，１２２について説明する。なお、図４−１〜図６−２に示すマッハツェンダ変調器１２１，１２２のうち、いずれか一つの態様のものを用いればよい。実施の形態１においては、たとえば図４−１に示す態様のものを用いている。

図４−１は、Ｙ分岐部を用いた場合のマッハツェンダ変調器の具体的構成の一例を示す図である。図４−２は、図４−１に示したマッハツェンダ変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図４−１および図４−２において、図１−１および図１−２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。ここではマッハツェンダ変調器１２１の具体的構成について説明するが、マッハツェンダ変調器１２２の具体的構成についても同様である。図４−１および図４−２に示すように、マッハツェンダ変調器１２１は、光導波路４０１と、Ｙ分岐部４１０と、光導波路４０２，４０３と、Ｙ合波部４１１と、光導波路４０４と、を備える。

光導波路４０１は、分岐部１１０（たとえば図１−１，図１−２参照）から出力された光を通過させてＹ分岐部４１０へ出力する。Ｙ分岐部４１０は、Ｙ字状に形成された光導波路である。Ｙ分岐部４１０は、光導波路４０１から出力された光を、光導波路４０２と、光導波路４０３とに分岐する。

光導波路４０２は、Ｙ分岐部４１０から出力された光を通過させてＹ合波部４１１へ出力する。光導波路４０３は、Ｙ分岐部４１０から出力された光を通過させてＹ合波部４１１へ出力する。Ｙ合波部４１１は、Ｙ字状に形成された光導波路である。Ｙ合波部４１１は、光導波路４０２から出力された光と、光導波路４０３から出力された光と、を合波して光導波路４０４へ出力する。光導波路４０４は、Ｙ合波部４１１から出力された光を位相変調器１３１（たとえば図１−１，図１−２参照）へ出力する。

また、光導波路４０２上には、たとえば金蒸着などによりＲＦ電極１２１ａが形成されている。ＲＦ電極１２１ａの一端は駆動部１２１ｃが接続されており、ＲＦ電極１２１ａの他端は終端抵抗４２０を介してグランド接続（ＧＮＤ）されている。

このような構成により、駆動部１２１ｃは、入力されたデータ１に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１２１ａに印加し、Ｙ分岐部４１０から出力されて光導波路４０２を通過する光を位相変調することができる。これにより、Ｙ合波部４１１において合波される各光の位相差を制御し、２値の位相変調を行うことができる。

図５−１は、方向性結合器を用いた場合のマッハツェンダ変調器の具体的構成の一例を示す図である。図５−２は、図５−１に示したマッハツェンダ変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図５−１および図５−２において、図１−１、図１−２、図４−１および図４−２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５−１および図５−２に示すように、マッハツェンダ変調器１２１は、図４−１および図４−２に示したＹ分岐部４１０およびＹ合波部４１１に代えて方向性結合器５１０，５１１を備えていてもよい。

方向性結合器５１０は、光導波路５０１，５０２から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路４０２，４０３から出力するように設けられている。ただし、ここでは、たとえば光導波路５０１から光が入力され、光導波路５０２からは光が入力されない。これにより、光導波路５０１から入力された光を分岐して光導波路４０２，４０３から出力することができる。

方向性結合器５１１は、光導波路４０２，４０３から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路５０３，５０４から出力するように設けられている。たとえば、光導波路５０３から出力された光が位相変調器１３１へ出力され、光導波路５０４から出力された光は破棄される。

このような構成により、駆動部１２１ｃは、入力されたデータ１に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１２１ａに印加し、方向性結合器５１０から出力されて光導波路４０２を通過する光を位相変調することができる。これにより、方向性結合器５１１から出力される光の位相差を制御し、２値の位相変調を行うことができる。

図６−１は、ＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−ＭｏｄｅＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）結合器を用いた場合のマッハツェンダ変調器の具体的構成の一例を示す図である。図６−２は、図６−１に示したマッハツェンダ変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図６−１および図６−２において、図１−１、図１−２、図４−１〜図５−２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６−１および図６−２に示すように、マッハツェンダ変調器１２１は、図４−１および図４−２に示したＹ分岐部４１０およびＹ合波部４１１に代えてＭＭＩ結合器６１０，６１１を備えていてもよい。

ＭＭＩ結合器６１０は、光導波路５０１，５０２から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路４０２，４０３から出力するように設けられている。ただし、ここでは、たとえば光導波路５０１から光が入力され、光導波路５０２からは光が入力されない。これにより、光導波路５０１から入力された光を分岐して光導波路４０２，４０３から出力することができる。

ＭＭＩ結合器６１１は、光導波路４０２，４０３から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路５０３，５０４から出力するように設けられている。たとえば、光導波路５０３から出力された光が位相変調器１３１へ出力され、光導波路５０４から出力された光は破棄される。

このような構成により、駆動部１２１ｃは、入力されたデータ１に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１２１ａに印加し、ＭＭＩ結合器６１０から出力されて光導波路４０２を通過する光を位相変調することができる。これにより、ＭＭＩ結合器６１１から出力される光の位相差を制御し、２値の位相変調を行うことができる。

（位相変調器の具体的構成の一例）
図７−１は、位相変調器の具体的構成の一例を示す図である。図７−２は、図７−１に示した位相変調器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図７−１および図７−２において、図１−１および図１−２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。ここでは位相変調器１３１の具体的構成について説明するが、位相変調器１３２の具体的構成についても同様である。

図７−１および図７−２に示すように、位相変調器１３１は、光導波路４０４と、ＲＦ電極１３１ａと、を備える。光導波路４０４上には、たとえば金蒸着などによりＲＦ電極１３１ａが形成されている。ＲＦ電極１３１ａの一端は駆動部１３１ｂが接続されており、ＲＦ電極１３１ａの他端は終端抵抗４２０を介してグランド接続（ＧＮＤ）されている。位相変調器１３１によって位相変調された光信号は、移相器１４１または減衰器１４２へ出力される。

このような構成により、駆動部１３１ｂは、入力されたデータ３に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極１３１ａに印加し、光導波路４０４を通過する光を位相変調することができる。これにより、位相変調器１３１は、ＲＦ電極１３１ａに印加される駆動信号に応じて、マッハツェンダ変調器１２１から出力された光信号を４値に位相変調することができる。

光導波路４０４により、電気光学効果を有する一本の光導波路を実現することができる。ＲＦ電極１３１ａにより、印加された電圧に応じた電界を光導波路に印加する電極を実現することができる。

（移相器の具体的構成の一例）
図８−１は、移相器の具体的構成の一例を示す図である。図８−２は、図８−１に示した移相器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図８−１および図８−２において、図１−１および図１−２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８−１および図８−２に示すように、移相器１４１は、光導波路４０４と、ＤＣ電極１４１ａと、を備える。

光導波路４０４上には、たとえば金蒸着などによりＤＣ電極１４１ａが形成されている。ＤＣ電極１４１ａの一端はバイアス供給部１４１ｂが接続されている。ＤＣ電極１４１ａによってバイアスが印加された光信号は合波部１５０へ出力される。

このような構成により、バイアス供給部１４１ｂは、ＤＣ電極１４１ａに印加されるバイアスに応じて、移相器１４１から合波部１５０へ出力される光信号と、減衰器１４２から合波部１５０へ出力される光信号と、の位相のズレを補正することができる。

（減衰器の具体的構成の一例）
つぎに、図９−１〜図１１−１を用いて、減衰器１４２の具体的構成について説明する。なお、図９−１〜図１１−１に示す減衰器１４２のうち、いずれか一つの態様のものを用いればよい。実施の形態１においては図９−１に示す態様のものを用いている。減衰器１４２には、たとえばマッハツェンダ型の変調器を用いることができる。

図９−１は、Ｙ分岐部を用いた場合の減衰器の具体的構成の一例を示す図である。図９−２は、図９−１に示した減衰器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図９−１および図９−２において、図１−１および図１−２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９−１および図９−２に示すように、減衰器１４２は、光導波路４０４と、Ｙ分岐部９１０と、光導波路９０１，９０２と、Ｙ合波部９１１と、光導波路９０３と、を備える。

光導波路４０４は、位相変調器１３２（たとえば図１−１，図１−２参照）から出力された光を通過させてＹ分岐部９１０へ出力する。Ｙ分岐部９１０は、Ｙ字状に形成された光導波路である。Ｙ分岐部９１０は、光導波路４０４から出力された光を、光導波路９０１と、光導波路９０２とに分岐する。

光導波路９０１は、Ｙ分岐部９１０から出力された光を通過させてＹ合波部９１１へ出力する。光導波路９０２は、Ｙ分岐部９１０から出力された光を通過させてＹ合波部９１１へ出力する。Ｙ合波部９１１は、Ｙ字状に形成された光導波路である。Ｙ合波部９１１は、光導波路９０１から出力された光と、光導波路９０２から出力された光と、を合波して光導波路９０３へ出力する。光導波路９０３は、Ｙ合波部９１１から出力された光を合波部１５０（たとえば図１−１，図１−２参照）へ出力する。

また、光導波路９０１上には、たとえば金蒸着などによりＤＣ電極１４２ａが形成されている。ＤＣ電極１４２ａの一端はバイアス供給部１４２ｂが接続されている。このような構成により、バイアス供給部１４２ｂは、ＤＣ電極１４２ａにバイアスを印加し、Ｙ分岐部９１０から出力されて光導波路９０１を通過する光信号の強度を６［ｄＢ］減衰させることができる。

図１０−１は、方向性結合器を用いた場合の減衰器の具体的構成の一例を示す図である。図１０−２は、図１０−１に示した減衰器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１０−１および図１０−２において、図１−１、図１−２、図９−１および図９−２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１０−１および図１０−２に示すように、減衰器１４２は、図９−１および図９−２に示したＹ分岐部９１０およびＹ合波部９１１に代えて方向性結合器１０１０，１０１１を備えていてもよい。

方向性結合器１０１０は、光導波路１００１，１００２から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路９０１，９０２から出力するように設けられている。ただし、ここでは、たとえば光導波路１００１から光が入力され、光導波路１００２からは光が入力されない。これにより、光導波路１００１から入力された光を分岐して光導波路９０１，９０２から出力することができる。

方向性結合器１０１１は、光導波路１００１，１００２から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路１００３，１００４から出力するように設けられている。たとえば、光導波路１００３から出力された光が合波部１５０へ出力され、光導波路１００４から出力された光は破棄される。

このような構成により、バイアス供給部１４２ｂは、ＤＣ電極１４２ａにバイアスを印加し、方向性結合器１０１０から出力されて光導波路９０１を通過する光信号の強度を６［ｄＢ］減衰させることができる。

図１１−１は、ＭＭＩ結合器を用いた場合の減衰器の具体的構成の一例を示す図である。図１１−２は、図１１−１に示した減衰器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１１−１および図１１−２において、図１−１、図１−２、図９−１〜図１０−２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１１−１および図１１−２に示すように、減衰器１４２は、図９−１および図９−２に示したＹ分岐部９１０およびＹ合波部９１１に代えてＭＭＩ結合器１１１０，１１１１を備えていてもよい。

ＭＭＩ結合器１１１０は、光導波路１００１，１００２から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路９０１，９０２から出力するように設けられている。ただし、ここでは、たとえば光導波路１００１から光が入力され、光導波路１００２からは光が入力されない。これにより、光導波路１００１から入力された光を分岐して光導波路９０１，９０２から出力することができる。

ＭＭＩ結合器１１１１は、光導波路１００１，１００２から入力された各光を干渉させ、干渉により得られた各光をそれぞれ光導波路１００３，１００４から出力するように設けられている。たとえば、光導波路１００３から出力された光が合波部１５０へ出力され、光導波路１００４から出力された光は破棄される。

このような構成により、バイアス供給部１４２ｂは、ＤＣ電極１４２ａにバイアスを印加し、ＭＭＩ結合器１１１０から出力されて光導波路９０１を通過する光信号の強度を６［ｄＢ］減衰させることができる。

なお、図９−１〜図１１−２においてマッハツェンダ型の減衰器１４２の構成について説明したが、減衰器１４２にはマッハツェンダ型に限らず、各種の減衰器を用いることができる。

（位相変調器の駆動部を制御する構成の一例）
図１２−１は、位相変調器の駆動部を制御する構成の一例を示す図である。図１２−２は、図１２−１に示した駆動部を制御する構成における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１２−１および図１２−２において、図１−１、図１−２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１２−１および図１２−２に示すように、変調装置１００は、カプラ１２０１と、ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｔｅｃｔｏｒ：フォトディテクタ）１２０２と、ＡＣ（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔ）電流検出部１２０３と、ＡＣ電力検出部１２０４と、制御部１２０５とを備える。

カプラ１２０１は、合波部１５０から出力された光を一部分岐してＰＤ１２０２に出力する。ＰＤ１２０２は、カプラ１２０１から出力された光を光電変換する。ＰＤ１２０２は、光電変換によって得た電気信号をＡＣ電流検出部１２０３へ出力する。

ＡＣ電流検出部１２０３は、ＰＤ１２０２から出力された電気信号の平均ＡＣ電流を検出する。ＡＣ電流検出部１２０３は、検出した平均ＡＣ電流をＡＣ電力検出部１２０４へ出力する。ＡＣ電力検出部１２０４は、ＡＣ電流検出部１２０３から出力された平均ＡＣ電流に基づく平均ＡＣ電力を検出する。ＡＣ電力検出部１２０４は、検出した平均ＡＣ電力を制御部１２０５へ出力する。

制御部１２０５は、ＡＣ電力検出部１２０４から出力された平均ＡＣ電力を用いて、駆動部１３１ｂ，１３２ｂを制御する。制御部１２０５は、たとえばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：中央処理装置）などの制御回路によって実現することができる。ＰＤ１２０２、ＡＣ電流検出部１２０３およびＡＣ電力検出部１２０４により、合波部によって合波された光に基づいて、第３の変調部および第４の変調部による位相変調量のズレを検出する検出部を実現することができる。

ここで、コンスタレーション１２１１〜１２１３を用いて、駆動部１３１ｂ，１３２ｂに対する制御を具体的に説明する。コンスタレーション１２１１において、各シンボルのπ／２から位相誤差をｙ［ｄｅｇ］とする。また、コンスタレーション１２１２において、各シンボルのπ／２からの位相誤差をｘ［ｄｅｇ］とする。コンスタレーション１２１３上の１６のシンボルがすべて等しい確率で存在すると仮定すると、コンスタレーション１２１３のシンボル（Ａ）〜（Ｄ）および（ａ）〜（ｄ）においてＰＤ１２０２およびＡＣ電流検出部１２０３でモニタされるＡＣ電流および平均ＡＣ電流は以下のようになる。

（Ａ）…１²＝１
（Ｂ）…（２−ｓｉｎｘ）²＋ｃｏｓｘ²＝５−４ｓｉｎｘ
（Ｃ）…３²＝９
（Ｄ）…（２＋ｓｉｎｘ）²＋ｃｏｓｘ²＝５＋４ｓｉｎｘ
（ａ）…（２ｓｉｎｙ−ｓｉｎｘ）²＋（２ｃｏｓｙ−ｃｏｓｘ）²＝５−４ｓｉｎｘｓｉｎｙ−４ｃｏｓｘｃｏｓｙ
（ｂ）…（２ｓｉｎｙ＋１）²＋（２ｃｏｓｙ）²＝５＋４ｓｉｎｙ
（ｃ）…（２ｓｉｎｙ＋ｓｉｎｘ）²＋（２ｃｏｓｙ＋ｃｏｓｘ）²＝５＋４ｓｉｎｘｓｉｎｙ＋４ｃｏｓｘｃｏｓｙ
（ｄ）…（２ｓｉｎｙ−１）²＋（２ｃｏｓｙ）²＝５−４ｓｉｎｙ
平均ＡＣ電流＝（（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）＋（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ））／８＝５

ただし、コンスタレーション１２１３の半径を１と定義する。また、コンスタレーション１２１３において各シンボルは原点対称のため、シンボル（Ａ）〜（Ｄ）と（ａ）〜（ｄ）以外のシンボルについては説明を省略する。ＰＤ１２０２およびＡＣ電流検出部１２０３によって検出される電流が取り得る値は、上述した８つの離散的な値となる。

ＡＣ電力検出部１２０４によってモニタされるＡＣ電力は、上記ＡＣ電流から平均ＡＣ電流を引いた値を２乗したものを意味する。また、平均ＡＣ電力は８つのＡＣ電力の平均を表す。したがって、コンスタレーション１２１３のシンボル（Ａ）〜（Ｄ）および（ａ）〜（ｄ）においてＡＣ電力検出部１２０４でモニタされるＡＣ電力および平均電力は以下の比となる。

（（Ａ）−５）²…（−４）²＝１６
（（Ｂ）−５）²…（−４ｓｉｎｘ）²＝１６ｓｉｎｘ²
（（Ｃ）−５）²…（４）²＝１６
（（Ｄ）−５）²…（４ｓｉｎｘ）²＝１６ｓｉｎｘ²
（（ａ）−５）²…（４ｓｉｎｘｓｉｎｙ＋４ｃｏｓｘｃｏｓｙ）²
（（ｂ）−５）²…（４ｓｉｎｙ）²＝１６ｓｉｎｙ²
（（ｃ）−５）²…（４ｓｉｎｘｓｉｎｙ＋４ｃｏｓｘｃｏｓｙ）²
（（ｄ）−５）²…（４ｓｉｎｙ）²＝１６ｓｉｎｙ²
平均ＡＣ電力＝｛（（Ａ）−５）²＋（（Ｂ）−５）²＋（（Ｃ）−５）²＋（（Ｄ）−５）²＋（（ａ）−５）²＋（（ｂ）−５）²＋（（ｃ）−５）²＋（（ｄ）−５）²｝／８
＝４＋４ｓｉｎｘ²＋４ｓｉｎｙ²＋４ｓｉｎｘ²×ｓｉｎｙ²＋４ｃｏｓｘ²×ｃｏｓｙ²＋８ｓｉｎｘ×ｃｏｓｘ×ｓｉｎｙ×ｃｏｓｙ
＝１０−２ｃｏｓ２ｙ−２（１−ｃｏｓ２ｙ）×ｃｏｓ２ｘ＋２ｓｉｎ２ｘ×ｓｉｎ２ｙ

ｘ，ｙは、誤差であり、π／４より十分小さいと考えられるため、
１−ｃｏｓ２ｙ＞０，ｃｏｓ２ｘ＞０，ｓｉｎ２ｙ＞０，ｓｉｎ２ｘ＞０
となり、上記式の第３項は負数、第４項は正数となる。これにより、ＡＣ電力検出部１２０４によってモニタされる平均ＡＣ電力を最小値に制御すると、第３項のｃｏｓ２ｘが最大値に、第４項のｓｉｎ２ｘが最小値に制御される。つまり、ｘは０に収束する。上記式はｘとｙを入れ替えても同じ式のため、ｙに関しても同様に０に収束する。したがって、ＡＣ電力検出部１２０４によってモニタされる平均ＡＣ電力を最小値に制御すると、ｘとｙがともに０に収束し、位相誤差を最小に制御することができる。

（制御部による位相変調器の駆動部に対する制御処理）
図１３は、制御部による位相変調器の駆動部に対する制御処理を示すフローチャートである。図１３に示すように、まず、制御部１２０５は、カウンタｉを１に設定する（ステップＳ１３０１）。つぎに、制御部１２０５は、ｉが所望回数ｐ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３０２）。所望回数ｐは、たとえばあらかじめ設定された値である。

ｉがｐ以下である場合（ステップＳ１３０２：Ｙｅｓ）、制御部１２０５は、前回の平均ＡＣ電力をモニタする（ステップＳ１３０３）。つぎに、制御部１２０５は、駆動部１３１ｂが出力する駆動信号の振幅Ｖ３［ｍＶｐｐ］（たとえば図３に示したドライバ振幅３０３）を、振幅可変幅Δａ増加させる（ステップＳ１３０４）。振幅可変幅Δａは、たとえばあらかじめ設定された値である。つぎに、制御部１２０５は、現在の平均ＡＣ電力をモニタする（ステップＳ１３０５）。つぎに、制御部１２０５は、現在の平均ＡＣ電力が前回の平均ＡＣ電力より小さいか否かを判断する（ステップＳ１３０６）。

ステップＳ１３０６において、現在の平均ＡＣ電力が前回の平均ＡＣ電力より小さい場合（ステップＳ１３０６：Ｙｅｓ）、制御部１２０５は、カウンタｉに１を加算し（ステップＳ１３０７）、ステップＳ１３０２の処理に移行する。これにより、ステップＳ１３０４によって振幅Ｖ３を増加させることによって特性が向上した場合に、増加させた振幅Ｖ３を維持することができる。

ステップＳ１３０６において、現在の平均ＡＣ電力が前回の平均ＡＣ電力以上の場合（ステップＳ１３０６：Ｎｏ）、制御部１２０５は、駆動部１３１ｂが出力する駆動信号の振幅Ｖ３［ｍＶｐｐ］を２Δａ減少させ（ステップＳ１３０８）、ステップＳ１３０７の処理に移行する。これにより、ステップＳ１３０４によって振幅Ｖ３を増加させることによって特性が劣化した場合に、増加させた振幅Ｖ３を、元の振幅Ｖ３より低くすることができる。

ステップＳ１３０２において、ｉがｐを超えた場合（ステップＳ１３０２：Ｎｏ）、制御部１２０５は、ステップＳ１３０９の処理に移行する。すなわち、制御部１２０５は、カウンタｊを１に設定する（ステップＳ１３０９）。つぎに、制御部１２０５は、ｊが所望回数ｐ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３１０）。

ｊがｐ以下である場合（ステップＳ１３１０：Ｙｅｓ）、制御部１２０５は、前回の平均ＡＣ電力をモニタする（ステップＳ１３１１）。つぎに、制御部１２０５は、駆動部１３２ｂの振幅Ｖ４［ｍＶｐｐ］を、振幅可変幅Δｂ増加させる（ステップＳ１３１２）。つぎに、制御部１２０５は、今回の平均ＡＣ電力をモニタする（ステップＳ１３１３）。つぎに、制御部１２０５は、今回の平均ＡＣ電力が前回の平均ＡＣ電力より小さいか否かを判断する（ステップＳ１３１４）。

今回の平均ＡＣ電力が前回の平均ＡＣ電力より小さい場合（ステップＳ１３１４：Ｙｅｓ）、制御部１２０５は、カウンタｊに１を加算し（ステップＳ１３１５）、ステップＳ１３１０の処理に移行する。今回の平均ＡＣ電力が前回の平均ＡＣ電力以上の場合（ステップＳ１３１４：Ｎｏ）、制御部１２０５は、駆動部１３２ｂの振幅Ｖ４［ｍＶｐｐ］を２Δｂ減少させ（ステップＳ１３１６）、ステップＳ１３１５の処理に移行する。ステップＳ１３１０において、ｊがｐを超える場合（ステップＳ１３１０：Ｎｏ）、制御部１２０５は、本フローチャートによる一連の処理を終了する。

以上の各ステップにより、位相変調器１３１，１３２へ入力される各駆動信号の振幅を、ＡＣ電力検出部１２０４によってモニタされる平均ＡＣ電力が小さくなるように制御することができる。これにより、位相変調器１３１，１３２における位相変調の誤差を小さくすることができる。

このように、実施の形態１では、マッハツェンダ変調器１２１および位相変調器１３１を直列に接続することにより４値以上の位相変調を行うことができる。また、マッハツェンダ変調器１２２および位相変調器１３２を直列に接続することにより４値以上の位相変調を行うことができる。そして、４値以上の位相変調を行った各光信号を異なる強度で合波することにより、１６値以上のＱＡＭが可能になる。

位相変調器１３１および位相変調器１３２においては光の分岐および干渉を行わないため、位相ズレが生じても透過率が変化しない。これにより、位相変調器１３１および位相変調器１３２の制御を簡素化することが可能になる。具体的には、位相変調器１３１および位相変調器１３２についてはバイアス制御を行わなくてもよい。このため、変調装置１００の制御を簡素化することができる。

また、位相変調器１３１および位相変調器１３２では、０またはπ／２の位相変調を行うことができ、π／２シフタを設けなくてもよい。これにより、変調装置１００の構成を簡素化することができる。

（位相変調器の駆動部を制御する構成の他の一例）
図１４−１は、位相変調器の駆動部を制御する構成の他の一例を示す図である。図１４−２は、図１４−１に示した駆動部を制御する構成における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１４−１および図１４−２において、図１２−１および図１２−２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１４−１および図１４−２に示すように、ＰＤ１４０１は、合波部１５０の逆相光をモニタする。具体的には、ＰＤ１４０１は、合波部１５０から出力された逆相光を光電変換する。ＰＤ１４０１は、光電変換によって得た電気信号をＡＣ電流検出部１２０３へ出力する。

ここで、駆動部１３１ｂ，１３２ｂに対する制御を具体的に説明する。逆相光をモニタする場合についても、同相光の場合と同様の方法で制御することができる。コンスタレーション１２１１において各シンボルのπ／２からの位相誤差ｙ［ｄｅｇ］とし、また、コンスタレーション１２１２において各シンボルのπ／２からの位相誤差ｘ［ｄｅｇ］とする。また、原点対称のため、（Ａ）〜（Ｄ）と（ａ）〜（ｄ）との計算について説明する。逆相光をモニタする際のＡＣ電流は全光強度から同相光を引いたものになるため、ＡＣ電流および平均ＡＣ電流は以下のようになる。

（Ａ）…９−１²＝８
（Ｂ）…９−（（２−ｓｉｎｘ）²＋ｃｏｓｘ²）＝４＋４ｓｉｎｘ
（Ｃ）…９−３²＝０
（Ｄ）…９−（（２＋ｓｉｎｘ）²＋ｃｏｓｘ²）＝４−４ｓｉｎｘ
（ａ）…９−（（２ｓｉｎｙ−ｓｉｎｘ）²＋（２ｃｏｓｙ−ｃｏｓｘ）²）＝４＋４ｓｉｎｘｓｉｎｙ＋４ｃｏｓｘｃｏｓｙ
（ｂ）…９−（（２ｓｉｎｙ＋１）²＋（２ｃｏｓｙ）²）＝４−４ｓｉｎｙ
（ｃ）…９−（（２ｓｉｎｙ＋ｓｉｎｘ）²＋（２ｃｏｓｙ＋ｃｏｓｘ）²）＝４−４ｓｉｎｘｓｉｎｙ−４ｃｏｓｘｃｏｓｙ
（ｄ）…９−（（２ｓｉｎｙ−１）²＋（２ｃｏｓｙ）²）＝４＋４ｓｉｎｙ
平均電流＝（（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）＋（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ））／８＝４

また、この際のＡＣ電力および平均ＡＣ電力を以下に示す。
（（Ａ）−４）²…（４）²＝１６
（（Ｂ）−４）²…（４ｓｉｎｘ）²＝１６ｓｉｎｘ²
（（Ｃ）−４）²…（−４）²＝１６
（（Ｄ）−４）²…（−４ｓｉｎｘ）²＝１６ｓｉｎｘ²
（（ａ）−４）²…（４ｓｉｎｘｓｉｎｙ＋４ｃｏｓｘｃｏｓｙ）²
（（ｂ）−４）²…（−４ｓｉｎｙ）²＝１６ｓｉｎｙ²
（（ｃ）−４）²…（４ｓｉｎｘｓｉｎｙ＋４ｃｏｓｘｃｏｓｙ）²
（（ｄ）−４）²…（４ｓｉｎｙ）²＝１６ｓｉｎｙ²
平均ＡＣ電力＝｛（（Ａ）−４）²＋（（Ｂ）−４）²＋（（Ｃ）−４）²＋（（Ｄ）−４）²＋（（ａ）−４）²＋（（ｂ）−４）²＋（（ｃ）−４）²＋（（ｄ）−４）²｝／８
＝４＋４ｓｉｎｘ²＋４ｓｉｎｙ²＋４ｓｉｎｘ²×ｓｉｎｙ²＋４ｃｏｓｘ²×ｃｏｓｙ²＋８ｓｉｎｘ×ｃｏｓｘ×ｓｉｎｙ×ｃｏｓｙ
＝１０−２ｃｏｓ２ｙ−２（１−ｃｏｓ２ｙ）×ｃｏｓ２ｘ＋２ｓｉｎ２ｘ×ｓｉｎ２ｙ

つまり平均ＡＣ電力としては、同相光の場合と全く同じ計算結果となる。ｘ，ｙは、誤差であり、π／４より十分小さいと考えられるため、
１−ｃｏｓ２ｙ＞０，ｃｏｓ２ｘ＞０，ｓｉｎ２ｙ＞０，ｓｉｎ２ｘ＞０
となり、上記式の第３項は負数、第４項は正数となる。これにより、平均ＡＣ電力を最小値に制御すると、第３項のｃｏｓ２ｘが最大値に、第４項のｓｉｎ２ｘが最小値に制御される。つまり、ｘは０に収束する。上記式はｘとｙを入れ替えても同じ式のため、ｙに関しても同様に０に収束する。したがって、平均ＡＣ電力を最小値に制御すると、ｘとｙがともに０に収束し、位相誤差を最小に制御することができる。

このように、逆相光をモニタする場合についても、同相光をモニタする場合と同様に、位相変調器１３１，１３２へ入力される各駆動信号の振幅を、ＡＣ電力検出部１２０４によってモニタされる平均ＡＣ電力が小さくなるように制御することができる。これにより、位相変調器１３１，１３２における位相変調の誤差を小さくすることができる。

（実施の形態２）
つぎに、変調装置の実施の形態２について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と異なる部分について説明を行う。

（実施の形態２にかかる変調装置の具体的構成の一例）
図１５−１は、実施の形態２にかかる変調装置の具体的構成の一例を示す図である。図１５−２は、図１５−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１５−１および図１５−２において、図１−１および図１−２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１５−１および図１５−２に示すように、実施の形態２にかかる変調装置１００は、減衰器１４２を備えていなくてもよい。分岐部１１０は、変調装置１００へ入力された光を、光の強度を異ならせて分岐する。たとえば、分岐部１１０は、入力した光を１：１／４の強度比で分岐する。位相変調器１３２は、位相変調により得られた光を合波部１５０へ出力する。

合波部１５０は、移相器１４１から出力された光信号と、位相変調器１３２から出力された光信号とを合波する。たとえば、合波部１５０は、移相器１４１から出力された光信号と、位相変調器１３２から出力された光信号とを１：１の強度比で合波する。これにより、マッハツェンダ変調器１２１および位相変調器１３１により変調した光信号と、マッハツェンダ変調器１２２および位相変調器１３２により変調した光信号と、を１：１／４の強度比にすることができる。このような構成により、合波部１５０から出力される光信号を１６ＱＡＭの光信号とすることができる。

（実施の形態２にかかる変調装置の一変形例）
つぎに、実施の形態２にかかる変調装置の一変形例について説明する。実施の形態２にかかる変調装置の変形例では、入力と出力の光の強度比をそれぞれ可変にした場合について説明する。図１６−１は、実施の形態２にかかる変調装置の一変形例の構成を示す図である。図１６−２は、図１６−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１６−１および図１６−２において、図１５−１および図１５−２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１６−１および図１６−２に示すように、分岐部１１０は、変調装置１００へ入力された光を、光の強度比を異ならせて分岐する。

具体的には、分岐部１１０は、入力した光を１：１／２の強度比で分岐する。また、合波部１５０は、光の強度比を異ならせて、移相器１４１からの光と位相変調器１３２からの光とを合波する。たとえば、合波部１５０は、移相器１４１から出力された光信号と、位相変調器１３２から出力された光信号とを１：１／２の強度比で合波する。

これにより、マッハツェンダ変調器１２１および位相変調器１３１により変調した光信号と、マッハツェンダ変調器１２２および位相変調器１３２により変調した光信号と、を１：１／４の強度比にすることができる。このような構成により、合波部１５０から出力される光信号を１６ＱＡＭの光信号とすることができる。

このように、実施の形態２にかかる変調装置１００によれば、実施の形態１と同様に、変調装置１００の制御および構成を簡素化することができる。特に、実施の形態２にかかる変調装置１００では、減衰器１４２を備えない構成とすることができるため、減衰器１４２のバイアス制御を行わなくてもよい。これにより、変調装置１００の制御および構成をより簡素化することができる。

（実施の形態３）
つぎに、変調装置の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、４^NＱＡＭ（Ｎは２以上の整数）の光信号を変調する変調装置について説明する。実施の形態３においては、実施の形態１，２と異なる部分について説明を行う。

（実施の形態３にかかる変調装置の具体的構成の一例）
図１７−１は、実施の形態３にかかる変調装置の具体的構成の一例を示す図である。図１７−２は、図１７−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１７−１および図１７−２において、図１−１および図１−２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１７−１および図１７−２に示すように、変調装置１００は、分岐部１１０と、マッハツェンダ変調器１２１〜１２Ｎと、位相変調器１３１〜１３Ｎと、減衰器１４２〜１４Ｎと、移相器１７０２〜１７０Ｎと、合波部１５０と、を備える。

分岐部１１０は、変調装置１００へ入力された光をＮ分岐し、Ｎ分岐した各光をそれぞれマッハツェンダ変調器１２１〜１２Ｎへ出力する。マッハツェンダ変調器１２１〜１２Ｎのそれぞれは、分岐部１１０から出力された光に対して２値の位相変調を行い、位相変調により得られた光をそれぞれ位相変調器１３１〜１３Ｎへ出力する。

位相変調器１３１〜１３Ｎは、それぞれ、マッハツェンダ変調器１２１〜１２Ｎから出力された光信号に対して、駆動信号に応じて４値の位相変調を行う。位相変調器１３１は、位相変調により得られた光を合波部１５０へ出力する。位相変調器１３２〜１３Ｎは、位相変調により得られた光をそれぞれ減衰器１４２〜１４Ｎへ出力する。減衰器１４２〜１４Ｎは、それぞれ位相変調器１３２〜１３Ｎから出力された光信号の強度をたとえば６^N-1［ｄＢ］減衰させる。

減衰器１４２〜１４Ｎは、減衰させた各光信号を、それぞれ移相器１７０２〜１７０Ｎへ出力する。移相器１７０２〜１７０Ｎは、それぞれ減衰器１４２〜１４Ｎから出力された光信号の位相のズレを補正し、補正した光信号を合波部１５０へ出力する。合波部１５０は、位相変調器１３１から出力された光信号と、移相器１７０２〜１７０Ｎから出力された各光信号とを合波する。

これにより、マッハツェンダ変調器１２１および位相変調器１３１により変調した光信号と、マッハツェンダ変調器１２２〜１２Ｎおよび位相変調器１３２〜１３Ｎにより変調した光信号と、をそれぞれ１：１／４：…：１／４^N-1の強度比にすることができる。したがって、合波部１５０から出力される光信号を４^NＱＡＭの光信号とすることができる。

このように、実施の形態３にかかる変調装置１００によれば、４^NＱＡＭの光信号を変調する変調装置１００の制御および構成を簡素化することができる。

（実施の形態３にかかる変調装置の変形例１）
つぎに、実施の形態３にかかる変調装置の変形例１について説明する。実施の形態３にかかる変調装置の変形例１では、減衰器１４２〜１４Ｎを備えない場合について説明する。図１８−１は、実施の形態３にかかる変調装置の変形例１の構成を示す図である。図１８−２は、図１８−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１８−１および図１８−２において、図１７−１および図１７−２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１８−１に示すように、分岐部１１０は、変調装置１００へ入力された光を、それぞれ光の強度比を異ならせてＮ分岐する。たとえば、分岐部１１０は、入力した光を１：１／４：…：１／４^N-1の強度比で分岐する。

位相変調器１３２〜１３Ｎは、位相変調により得られた光を、それぞれ移相器１７０２〜１７０Ｎへ出力する。移相器１７０２〜１７０Ｎは、それぞれ、位相変調器１３２〜１３Ｎから出力された光信号の位相のズレを補正し、補正した光信号を合波部１５０へ出力する。

合波部１５０は、位相変調器１３１から出力された光信号と、移相器１７０２〜１７０Ｎから出力された各光信号とを同じ強度比で合波する。これにより、マッハツェンダ変調器１２１および位相変調器１３１により変調した光信号と、マッハツェンダ変調器１２２〜１２Ｎおよび位相変調器１３２〜１３Ｎにより変調した光信号と、を１：１／４：…：１／４^N-1の強度比にすることができる。このような構成により、実施の形態３と同様に、合波部１５０から出力される光信号を４^NＱＡＭの光信号とすることができる。

このように、実施の形態３の変形例１にかかる変調装置１００によれば、上述した実施の形態３にかかる変調装置１００と同様に、変調装置１００の制御および構成を簡素化することができる。特に、実施の形態３の変形例１にかかる変調装置１００では、減衰器１４２〜１４Ｎを備えない構成とすることができるため、減衰器１４２〜１４Ｎのバイアス制御を行わなくてもよい。これにより、変調装置１００の制御および構成をより簡素化することができる。

（実施の形態３にかかる変調装置の変形例２）
つぎに、実施の形態３にかかる変調装置の変形例２について説明する。実施の形態３にかかる変調装置の変形例２では、入力と出力の光の強度比をそれぞれ可変にした場合について説明する。図１９−１は、実施の形態３にかかる変調装置の変形例２の構成を示す図である。図１９−２は、図１９−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１９−１および図１９−２において、図１７−１〜図１８−２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１９−１および図１９−２に示すように、分岐部１１０は、変調装置１００へ入力された光を、光の強度比を異ならせて分岐する。たとえば、分岐部１１０は、入力した光を１：１／２：…：１／２^N-1の強度比で分岐する。

合波部１５０は、位相変調器１３１から出力された光信号と、移相器１７０２〜１７０Ｎから出力された各光信号と、それぞれ異なる強度比で合波する。たとえば、合波部１５０は、移相器１７０２〜１７０Ｎから出力された光信号と、位相変調器１３１から出力された光信号と、を１：１／２：…：１／２^N-1の強度比で合波する。これにより、マッハツェンダ変調器１２１および位相変調器１３１により変調した光信号と、マッハツェンダ変調器１２２〜１２Ｎおよび位相変調器１３２〜１３Ｎにより変調した光信号と、を１：１／４：…：１／４^N-1の強度比にすることができる。このような構成により、実施の形態３と同様に、合波部１５０から出力される光信号を４^NＱＡＭの光信号とすることができる。

このように、実施の形態３の変形例２にかかる変調装置１００によれば、実施の形態３の変形例１にかかる変調装置１００と同様に、変調装置１００の制御および構成を簡素化することができる。

（実施の形態４）
つぎに、変調装置の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、マッハツェンダ変調器１２１，１２２と位相変調器とを直列配置するのではなく、位相変調器を直列配置した場合について説明する。実施の形態４においては、実施の形態１〜３と異なる部分について説明を行う。

（実施の形態４にかかる変調装置の具体的構成）
図２０−１は、実施の形態４にかかる変調装置の一実施例を示す図である。図２０−２は、図２０−１に示した変調装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図２０−１および図２０−２において、図１−１〜図１−２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２０−１および図２０−２に示すように、実施の形態４にかかる変調装置１００は、実施の形態１に示したマッハツェンダ変調器１２１，１２２（たとえば図１−１および図１−２参照）に代わって、位相変調器２００１，２０１１を備えている。具体的には、変調装置１００は、実施の形態１に示したマッハツェンダ変調器１２１，１２２、駆動部１２１ｃ、１２２ｃ、バイアス供給部１２１ｄ，１２２ｄに代わって、位相変調器２００１，２０１１、駆動部２００３，２０１３を備えている。

分岐部１１０は、変調装置１００へ入力された光を分岐し、分岐した各光をそれぞれ位相変調器２００１，２０１１へ出力する。位相変調器２００１は、ＲＦ電極２００２を有する。駆動部２００３は、入力されたデータ１に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極２００２に印加する。

位相変調器２００１は、ＲＦ電極２００２に印加される駆動信号に応じて、分岐部１１０から出力された光信号の位相を０またはπ変化させる位相変調を行う。これにより、２値（０，π）の位相変調を行うことができる。位相変調器２００１は、位相変調により得られた光を位相変調器１３１へ出力する。

位相変調器２０１１は、ＲＦ電極２０１２を有する。駆動部２０１３は、入力されたデータ２に応じた駆動信号を生成してＲＦ電極２０１２に印加する。位相変調器２０１１は、ＲＦ電極２０１２に印加される駆動信号に応じて、分岐部１１０から出力された光信号の位相を０またはπ変化させる位相変調を行う。これにより、２値（０，π）の位相変調を行うことができる。位相変調器２０１１は、位相変調により得られた光を位相変調器１３２へ出力する。

位相変調器１３１は、ＲＦ電極１３１ａに印加される駆動信号に応じて、位相変調器２００１から出力された光信号の位相を０またはπ／２変化させる位相変調を行う。これにより、４値（０，π／２，π，３π／２）の位相変調を行うことができる。

また、位相変調器１３２は、ＲＦ電極１３２ａに印加される駆動信号に応じて、位相変調器２０１１から出力された光信号の位相を０またはπ／２変化させる位相変調を行う。これにより、４値（０，π／２，π，３π／２）の位相変調を行うことができる。

このような構成により、実施の形態１と同様に、位相変調器２００１および位相変調器１３１により変調した光信号と、位相変調器２０１１および位相変調器１３２により変調した光信号と、を１：１／４の強度比で合波することができる。これにより、合波部１５０から出力される光信号を１６ＱＡＭの光信号とすることができる。

また、制御対象を、駆動部１３１ｂ，１３２ｂ，２００３，２０１３、バイアス供給部１４１ｂ，１４２ｂの、計６つとすることができ、実施の形態１に比べて、構成および制御をより簡素化することができる。

なお、実施の形態４にかかる変調装置１００において、減衰器１４２を備えない構成としてもよい。具体的には、実施の形態２に示したように（たとえば図１５−１〜図１６−２参照）、分岐部１１０が光の強度を異ならせて光を分岐する構成としたり、合波部１５０が光の強度を異ならせて光を合波する構成としたりしてもよい。

また、実施の形態４にかかる変調装置１００は、１６ＱＡＭの光信号を変調する構成であるが、４^NＱＡＭの光信号を変調する構成としてもよい。具体的には、実施の形態４にかかる変調装置１００を、実施の形態３に示したように（たとえば図１７−１〜図１９−２参照）、Ｎ≧２とした３段以上の構成としてもよい。

このように、実施の形態４では、位相変調器２００１および位相変調器１３１を直列に接続することにより４値以上の位相変調を行うことができる。また、位相変調器２０１１および位相変調器１３２を直列に接続することにより４値以上の位相変調を行うことができる。そして、４値以上の位相変調を行った各光信号を異なる強度で合波することにより、１６値以上のＱＡＭが可能になる。

位相変調器１３１，１３２，２００１，２０１１においては光の分岐および干渉を行わないため、位相ズレが生じても透過率が変化しない。これにより、位相変調器１３１，１３２，２００１，２０１１の制御を簡素化することが可能になる。具体的には、位相変調器１３１，１３２，２００１，２０１１についてはバイアス制御を行わなくてもよい。このため、変調装置１００の制御を簡素化することができる。

上述した実施の形態１〜４に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）入力された光を分岐する分岐部と、
前記分岐部によって分岐された各光のうち第１の光を位相変調する第１の変調部と、
前記分岐部によって分岐された各光のうち前記第１の光と異なる第２の光を変調する第２の変調部と、
前記第１の変調部と直列に接続され、前記第１の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第３の変調部と、
前記第２の変調部と直列に接続され、前記第２の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第４の変調部と、
前記第１の変調部および前記第３の変調部によって位相変調された前記第１の光と、前記第２の変調部および前記第４の変調部によって位相変調された前記第２の光と、を異なる強度で合波する合波部と、
を備えることを特徴とする変調装置。

（付記２）前記第１の変調部および前記第２の変調部のそれぞれは０またはπの位相変調を行い、
前記第３の変調部および第４の変調部のそれぞれは０またはπ／２の位相変調を行うことを特徴とする付記１に記載の変調装置。

（付記３）前記第３の変調部および前記第４の変調部のそれぞれは、位相変調した光の位相に対して前記位相変調した光の透過特性が一定であることを特徴とする付記１または２に記載の変調装置。

（付記４）前記第３の変調部および前記第４の変調部のそれぞれは、電気光学効果を有する一本の光導波路と、印加された電圧に応じた電界を前記光導波路に印加する電極と、を有することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の変調装置。

（付記５）前記第１の変調部および前記第２の変調部のそれぞれは、入力された光を分岐し、分岐した各光の位相差を制御して合波することにより位相変調を行うことを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の変調装置。

（付記６）前記合波部によって合波された光に基づいて、前記第３の変調部および前記第４の変調部による位相変調量のズレを検出する検出部を備え、
前記第３の変調部および前記第４の変調部のそれぞれは、前記検出部による検出結果に基づいて位相変調を行うことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の変調装置。

（付記７）前記検出部は、前記合波部によって合波された光の正相光に基づいて、前記第３の変調部および前記第４の変調部による位相変調量のズレを検出することを特徴とする付記６に記載の変調装置。

（付記８）前記検出部は、前記合波部によって合波された光の逆相光に基づいて、前記第３の変調部および前記第４の変調部による位相変調量のズレを検出することを特徴とする付記６に記載の変調装置。

（付記９）前記第１の変調部および前記第２の変調部のそれぞれは、位相変調した光の位相に対して前記位相変調した光の透過特性が一定であることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の変調装置。

（付記１０）前記合波部によって合波される前記第１の光および前記第２の光の強度が異なるように、前記第１の光と、前記第２の光と、の少なくともいずれかを減衰させる減衰器を備えることを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の変調装置。

（付記１１）前記分岐部は、入力された光を、前記第１の光と、前記第１の光の強度に比べて１／４の強度となる前記第２の光と、に分岐することを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の変調装置。

（付記１２）前記分岐部は、入力された光を、前記第１の光と、前記第１の光の強度に比べて１／２の強度となる前記第２の光と、に分岐し、
前記合波部は、前記第１の光と、前記第２の光と、を１：１／２の強度比で合波することを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の変調装置。

（付記１３）前記分岐部によって分岐された各光のうち前記第１の光および前記第２の光と異なる第３の光を位相変調する第５の変調部と、
前記第５の変調部と直列に接続され、前記第３の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第６の変調部と、
を備え、
前記合波部は、前記第１の変調部および前記第３の変調部によって位相変調された前記第１の光と、前記第２の変調部および前記第４の変調部によって位相変調された前記第２の光と、前記第５の変調部および前記第６の変調部によって位相変調された前記第３の光と、を異なる強度で合波することを特徴とする付記１〜１２のいずれか一つに記載の変調装置。

１００変調装置
１１０分岐部
１２１，１２２，１２Ｎマッハツェンダ変調器
１２１ａ，１２２ａ，１３１ａ，１３２ａ，２００２，２０１２ＲＦ電極
１２１ｂ，１２２ｂ，１４１ａ，１４２ａＤＣ電極
１２１ｃ，１２２ｃ，１３１ｂ，１３２ｂ，２００３，２０１３駆動部
１２１ｄ，１２２ｄ，１４１ｂ，１４２ｂバイアス供給部
１３１，１３２，１３Ｎ，２００１，２０１１位相変調器
１４１，１７０２，１７０Ｎ移相器
１４２，１４Ｎ減衰器
１５０合波部

Claims

入力された光を分岐する分岐部と、
前記分岐部によって分岐された各光のうち第１の光を位相変調する第１の変調部と、
前記分岐部によって分岐された各光のうち前記第１の光と異なる第２の光を変調する第２の変調部と、
前記第１の変調部と直列に接続され、前記第１の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第３の変調部と、
前記第２の変調部と直列に接続され、前記第２の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第４の変調部と、
前記第１の変調部および前記第３の変調部によって位相変調された前記第１の光と、前記第２の変調部および前記第４の変調部によって位相変調された前記第２の光と、を異なる強度で合波する合波部と、
を備えることを特徴とする変調装置。
前記第１の変調部および前記第２の変調部のそれぞれは０またはπの位相変調を行い、
前記第３の変調部および第４の変調部のそれぞれは０またはπ／２の位相変調を行うことを特徴とする請求項１に記載の変調装置。
前記第３の変調部および前記第４の変調部のそれぞれは、位相変調した光の位相に対して前記位相変調した光の透過特性が一定であることを特徴とする請求項１または２に記載の変調装置。
前記第１の変調部および前記第２の変調部のそれぞれは、入力された光を分岐し、分岐した各光の位相差を制御して合波することにより位相変調を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の変調装置。
前記合波部によって合波された光に基づいて、前記第３の変調部および前記第４の変調部による位相変調量のズレを検出する検出部を備え、
前記第３の変調部および前記第４の変調部のそれぞれは、前記検出部による検出結果に基づいて位相変調を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の変調装置。
前記第１の変調部および前記第２の変調部のそれぞれは、位相変調した光の位相に対して前記位相変調した光の透過特性が一定であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の変調装置。
前記合波部によって合波される前記第１の光および前記第２の光の強度が異なるように、前記第１の光と、前記第２の光と、の少なくともいずれかを減衰させる減衰器を備え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変調装置。
前記分岐部は、入力された光を、前記第１の光と、前記第１の光の強度に比べて１／４の強度となる前記第２の光と、に分岐す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変調装置。
前記分岐部は、入力された光を、前記第１の光と、前記第１の光の強度に比べて１／２の強度となる前記第２の光と、に分岐し、
前記合波部は、前記第１の光と、前記第２の光と、を１：１／２の強度比で合波す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変調装置。
前記分岐部によって分岐された各光のうち前記第１の光および前記第２の光と異なる第３の光を位相変調する第５の変調部と、
前記第５の変調部と直列に接続され、前記第３の光を分岐せずに通過させ、通過させる光の屈折率を制御することにより位相変調を行う第６の変調部と、
を備え、
前記合波部は、前記第１の変調部および前記第３の変調部によって位相変調された前記第１の光と、前記第２の変調部および前記第４の変調部によって位相変調された前記第２の光と、前記第５の変調部および前記第６の変調部によって位相変調された前記第３の光と、を異なる強度で合波することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の変調装置。