JP4437822B2 - 光位相変調評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、コヒーレント光通信方式における光搬送波がデータ信号によって位相変調された光位相変調信号を評価する光位相変調評価装置に関する。

従来、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号を評価する光位相変調評価装置として、１つのビット遅延干渉計で光位相変調信号の光位相検波を行って当該光位相変調信号の位相変調特性を評価するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示された従来の光位相変調評価装置１を図１３に示す。図１３に示すように、光位相変調評価装置１は、ビット遅延干渉計２と、ＰＤ（受光器）３と、信号処理部４とを備えている。

光位相変調評価装置１の被測定光である光位相変調信号は、光搬送波がデータ信号で位相変調されることによって発生されており、光位相検波器としてのビット遅延干渉計２に入力される。ビット遅延干渉計２は、光導波路を用いたマッハツェンダ型干渉計で構成されており、ポート２ａから入力された光位相変調信号を分波部２ｂにおいて、アーム２ｃを通る光とアーム２ｄ（ビット遅延器２ｆを含んで構成される。）を通る光とに分波するとともに、アーム２ｃを通った光とアーム２ｄを通った光とを合波部２ｅで合波し干渉させる。それによって、光位相変調信号の位相の変化を光強度の変化に変換し、互いの位相が１８０°（π）異なる２つの光強度変調信号を２つのポート２ｇ、２ｈからそれぞれ出力する。なお、上記ビット遅延器２ｆは、２つのアーム間の遅延量（遅延時間差）が上記シンボルレートの１ビット分に相当する遅延量（時間）になるように、その遅延量分アーム２ｄの光路長をアーム２ｃの光路長より長くしている。

ＰＤ３は、ビット遅延干渉計２のポート２ｇから出力される光強度変調信号を光電変換して電気信号を出力する。信号処理部４は、ＰＤ３から出力される電気信号から上記データ信号を復調する。したがって、光位相変調評価装置１により、信号処理部４が出力する復調信号を用いて誤り率測定や波形観測を行って光位相変調信号を評価することができる。
特開平６−２１８９１号公報

しかしながら、このような従来の光位相変調評価装置では、光位相変調信号の相対的なビット間位相差（以下適宜「相対ビット間位相差」という。）を測定することができないので、光位相変調信号の変調状態を正確に評価することができないという課題があった。以下、その理由について数式を用いて説明する。なお、相対ビット間位相差をΔφ_ｍｏｄで示す。

まず、相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄで位相変調されて、ビット遅延干渉計２のポート２ａに入力される光位相変調信号の電界強度を（１）式で表す。

Ｅ＝Ｅ_０・ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ＋Δφ_ｍｏｄ）｝ （１）
次に、この光位相変調信号が分波部２ｂにおいて、アーム２ｃを通る光とアーム２ｄを通る光とに分波され、それぞれが合波部２ｅに入力されるとき、アーム２ｃを通った光及びアーム２ｄを通った光のそれぞれの電界強度Ｅ_ａ、Ｅ_ｂ並びに光強度Ｐ_ａ、Ｐ_ｂをそれぞれ（２）〜（５）式で表す。

Ｅ_ａ＝Ａ_ａ・ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ＋φ_ａ）｝ （２）
Ｅ_ｂ＝Ａ_ｂ・ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ＋φ_ｂ）｝ （３）
Ｐ_ａ＝｜Ｅ_ａ・Ｅ_ａ ^＊｜ （４）
Ｐ_ｂ＝｜Ｅ_ｂ・Ｅ_ｂ ^＊｜ （５）
ここで、φ_ａはアーム２ｃにおける光位相、φ_ｂはアーム２ｄにおける光位相を示す。また、Ｅ_ａ ^＊はＥ_ａの共役複素数、Ｅ_ｂ ^＊はＥ_ｂの共役複素数を示す。なお、（２）、（３）式においては、理解を容易にするために、上記（１）式における相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄを省いている。

合波部２ｅにおける合波光の光強度Ｐは、上記（２）、（３）式を用いて（６）式のように表される。

Ｐ＝（Ｅ_ａ＋Ｅ_ｂ）・（Ｅ_ａ ^＊＋Ｅ_ｂ ^＊）
＝Ａ_ａ ^２＋Ａ_ｂ ^２＋２・Ａ_ａ・Ａ_ｂ・ｃｏｓ（φ_ａ−φ_ｂ） （６）
そして、電界強度をＡ_ａ＝Ａ_ｂ＝１／２とし、上述の相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄを考慮すると、合波光（干渉光）の光強度Ｐは（７）式で表される。また、アーム２ｃとアーム２ｄ間（適宜２つのアーム間という。）の光位相差（φ_ａ−φ_ｂ）をφで表すと（７）式から（８）式が得られる。

Ｐ＝０．５＋０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ＋φ_ａ−φ_ｂ） （７）
Ｐ＝０．５＋０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ＋φ） （８）
さらに、アーム２ｃにおける光位相φ_ａとアーム２ｄにおける光位相φ_ｂとが等しい（φ_ａ＝φ_ｂ）、すなわち２つのアーム間の光位相差φ＝０とすると、合波光の光強度Ｐは（９）式で与えられる。

Ｐ＝０．５＋０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （９）
ところで、（９）式で表される光強度Ｐは、ポート２ｇ又はポート２ｈから出力される光強度変調信号の光強度である。したがって、（９）式で表される光強度Ｐをポート２ｇから出力される光強度変調信号Ｐ_１として（１０）式で表すとすると、ポート２ｈからは、（１１）式で表されるように、位相が１８０°（π）異なった光強度変調信号Ｐ_２が出力される。

Ｐ_１＝０．５＋０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （１０）
Ｐ_２＝０．５−０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （１１）
その結果、（１０）式で表される光強度変調信号Ｐ_１が、ＰＤ３に入力されて光電変換され、その後にオフセットパワーがキャンセルされると、（１２）式で与えられる光強度Ｉ_αを表す電気信号となって信号処理部４に出力される。

Ｉ_α∝０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （１２）
したがって、信号処理部４では、上記（１２）式に基づいて、相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄと光強度Ｉ_αの関係とを予め求めておくことによって、光強度Ｉ_αから相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄが測定できるように思われるが、図１４に示すように、１つの光強度Ｉ_αに対して２つの相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄが該当することとなり、いずれかを特定することができない。すなわち、従来の光位相変調評価装置１では、相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄを測定することができないので、光位相変調信号の変調状態を正確に評価することができないという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる光位相変調評価装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の光位相変調評価装置は、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号（ａ）を入力する光入力部（１１）と、入力された前記光位相変調信号（ａ）を第１の光（１０１）と第２の光（１０２）とに分岐する光分岐部（１２）と、前記第１の光（１０１）を第３の光（１０３）と第４の光（１０４）とに分波するとともに前記第２の光（１０２）を第５の光（１０５）と第６の光（１０６）とに分波する分波器（１３ａ）と、前記第３の光（１０３）を反射して第７の光（１０７）として出力するとともに前記第５の光（１０５）を反射して第８の光（１０８）として出力する第１コーナーミラー（１４ａ）と、前記第４の光（１０４）を反射して第９の光（１０９）として出力するとともに前記第６の光（１０６）を反射して第１０の光（１１０）として出力する第２コーナーミラー（１４ｂ）と、前記第７の光（１０７）と前記第９の光（１０９）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第１及び第２の光強度変換信号（１１１、１１２）を出力するとともに前記第８の光（１０８）と前記第１０の光（１１０）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第３及び第４の光強度変換信号（１１３、１１４）を出力する合波器（１３ｂ）と、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおいて前記シンボルレートの１ビットに相当する遅延を与えるビット遅延器（１５）と、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおける２つの光の少なくとも一方に所定の光位相の遅延を与える光位相差設定手段（１６）と、前記第１及び前記第２の光強度変換信号（１１１、１１２）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第１の受光部（１２０）と、前記第３及び前記第４の光強度変換信号（１１３、１１４）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第２の受光部（１３０）と、前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）の出力信号に基づいて前記光位相変調信号（ａ）を解析する信号処理部（１４０）とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１に記載の光位相変調評価装置は、２つの光干渉計を備えることとなり、一方の光干渉計における位相差と、他方の光干渉計における位相差との差を所定の値に設定するので、従来のものとは異なり、相対ビット間位相差を別個に特定することができる。したがって、本発明の光位相変調評価装置は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。

また、本発明の請求項２に記載の光位相変調評価装置は、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号（ａ）を入力する光入力部（１１）と、入力された前記光位相変調信号（ａ）を第１の光（１０１）と第２の光（１０２）とに分岐する光分岐部（１２）と、前記第１の光（１０１）を第３の光（１０３）と第４の光（１０４）とに分波するとともに前記第２の光（１０２）を第５の光（１０５）と第６の光（１０６）とに分波する分波器（１３ａ）と、前記第３の光（１０３）を反射して第７の光（１０７）として出力するとともに前記第５の光（１０５）を反射して第８の光（１０８）として出力する第１コーナーミラー（１４ａ）と、前記第４の光（１０４）を反射して第９の光（１０９）として出力するとともに前記第６の光（１０６）を反射して第１０の光（１１０）として出力する第２コーナーミラー（１４ｂ）と、前記第７の光（１０７）と前記第９の光（１０９）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第１及び第２の光強度変換信号（１１１、１１２）を出力するとともに前記第８の光（１０８）と前記第１０の光（１１０）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第３及び第４の光強度変換信号（１１３、１１４）を出力する合波器（１３ｂ）と、前記第１コーナーミラー（１４ａ）及び前記第２コーナーミラー（１４ｂ）の少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記シンボルレートの１ビットに相当する遅延を与えるコーナーミラー移動手段（５１）と、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおける２つの光の少なくとも一方に所定の光位相の遅延を与える光位相差設定手段（１６）と、前記第１及び前記第２の光強度変換信号（１１１、１１２）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第１の受光部（１２０）と、前記第３及び前記第４の光強度変換信号（１１３、１１４）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第２の受光部（１３０）と、前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）の出力信号に基づいて前記光位相変調信号（ａ）を解析する信号処理部（１４０）とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項２に記載の光位相変調評価装置は、２つの光干渉計を備えることとなり、一方の光干渉計における位相差と、他方の光干渉計における位相差との差を所定の値に設定するので、従来のものとは異なり、相対ビット間位相差を別個に特
定することができる。したがって、本発明の光位相変調評価装置は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。

さらに、本発明の請求項３に記載の光位相変調評価装置は、前記分波器（１３ａ）と前記合波器（１３ｂ）とを一体化させた合分波器（１３）を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項３に記載の光位相変調評価装置は、分波器及び合波器を用いるものよりも構造を簡易化することができる。

さらに、本発明の請求項４に記載の光位相変調評価装置は、前記光分岐部（１２）は、光カプラ（１２ｃ）を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項４に記載の光位相変調評価装置は、光カプラによって、入力された前記光位相変調信号を第１の光と第２の光とに分岐することができる。

さらに、本発明の請求項５に記載の光位相変調評価装置は、前記光位相差設定手段（１６）は、前記第９の光（１０９）に与える光位相の遅延量と前記第１０の光（１１０）に与える光位相の遅延量との差をπ／２に設定する構成を有している。

この構成により、本発明の請求項５に記載の光位相変調評価装置は、相対ビット間位相差を最も識別しやすくすることができるので、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。

さらに、本発明の請求項６に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器（１５）は、前記シンボルレートに応じて予め定められた複数の光路長の１つを選択して切り替える構成を有している。

この構成により、本発明の請求項６に記載の光位相変調評価装置は、異なるシンボルレートの光位相変調信号の評価も１台の装置で正確に行うことができる。

さらに、本発明の請求項７に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器（１５）が、前記シンボルレートの１ビットに相当する遅延量を与える厚さを持つ透過性材質の平行板（２１ａ、２１ｂ）であって、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応する厚さの前記平行板（２１ａ、２１ｂ）を複数個備え、これらを切り替えて前記シンボルレートに対応した遅延量を設定できる構成を有している。

この構成により、本発明の請求項７に記載の光位相変調評価装置は、異なるシンボルレートに応じた遅延量を容易に与えることができる。

さらに、本発明の請求項８に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器（１５）が、第１の平行板（２３ａ_１、２３ｂ_１）と第２の平行板（２３ａ_２、２３ｂ_２）とをハの字型に配置した２枚の透過性材質の平行板のペア（２３ａ、２３ｂ）であって、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応する厚さの前記平行板のペア（２３ａ、２３ｂ）を複数個備え、当該平行板のペア（２３ａ、２３ｂ）を切り替えて前記シンボルレートに対応した遅延量を設定できる構成を有している。

この構成により、本発明の請求項８に記載の光位相変調評価装置は、ビット遅延器が、２枚の透過性材質の平行板のペアを切り替えることにより、シンボルレートに応じて光路長を切り替えることができる。

さらに、本発明の請求項９に記載の光位相変調評価装置は、前記ビット遅延器（１５）が、互いに透過面が対向するように配置されたくさび形状の透過体（２４ａ、２４ｂ）のペアであって、該透過体（２４ａ、２４ｂ）の少なくともいずれか一方を移動して光路長を調整し、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応した前記遅延量を設定できる構成を有している。

この構成により、本発明の請求項９に記載の光位相変調評価装置は、ビット遅延器が、くさび形状の透過体のペアの少なくともいずれか一方を移動して光路長を調整することにより、複数のシンボルレートのそれぞれに対応した遅延量を設定することができる。

さらに、本発明の請求項１０に記載の光位相変調評価装置は、前記光位相差設定手段（１６）が、透過性材質の平行板（１６ａ、１６ｂ）であって、該平行板（１６ａ、１６ｂ）を回転して当該平行板（１６ａ、１６ｂ）への光の入射角を変えることによって任意の遅延量に設定できる構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１０に記載の光位相変調評価装置は、光位相変調信号の波長の変更に応じて光位相の遅延量を設定する際や、温度変化等に伴う光路長の変動による光位相の遅延量を設定する際に、小さな遅延量も正確に設定できるため光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができる。

さらに、本発明の請求項１１に記載の光位相変調評価装置は、前記光位相差設定手段（１６）が、ハの字型に配置された透過性材質の２枚の平行板（１６ｅ、１６ｆ）のペアであって、２枚の該平行板（１６ｅ、１６ｆ）の少なくともいずれか一方を回転して当該平行板（１６ｅ、１６ｆ）への光の入射角を変えることによって任意の遅延量に設定できる構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１１に記載の光位相変調評価装置は、光位相差設定手段の透過光のビームシフトを抑えることができる。

さらに、本発明の請求項１２に記載の光位相変調評価装置は、前記信号処理部（１４０）は前記光位相変調信号（ａ）の変調位相を評価する信号処理部であって、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおいて光位相の遅延を与える光位相調整手段（３１）を備え、該光位相の遅延量を可変して前記信号処理部（１４０）が算出する相対ビット間位相差の初期位相（φ）を調整可能にした構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１２に記載の光位相変調評価装置は、異なる波長の被測定光に対しても初期位相（φ）を任意に設定することができる。

さらに、本発明の請求項１３に記載の光位相変調評価装置は、前記信号処理部（１４０）は前記光位相変調信号（ａ）の変調位相を評価する信号処理部であって、前記合波器（１３ｂ）と前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）のうち少なくとも一方の受光部との間の光路上において光路長を調整する光路長調整手段（４１）を備え、前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）がそれぞれ変換した電気信号の位相を調整可能にした構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１３に記載の光位相変調評価装置は、光路長調整手段が、光路長を調整することにより、第１の受光部及び第２の受光部がそれぞれ変換した電気信号の位相を１８０°（π）の位相差に調整することができる。

本発明は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができるという効果を有する光位相変調評価装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明に係る光位相変調評価装置の第１の実施の形態における構成について説明する。最初に、光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュールの構成について説明する。

図１に示すように、光位相変調評価モジュール１０は、光位相変調信号ａを入力する光入力部１１と、入力された光位相変調信号ａを２つの光に分岐する光分岐部１２と、１つの入射光を透過光と反射光とに分波するとともに２つの入射光を合波して出力する合分波器１３と、合分波器１３からの光を反射して合分波器１３に出力する第１コーナーミラー１４ａ及び第２コーナーミラー１４ｂと、シンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長を与えるビット遅延器１５と、光位相差を設定する光位相差設定器１６と、光位相差の設定値を光位相差設定器１６に指示する位相制御手段１７と、合分波器１３からの光を入力して光ファイバ１９ａ〜１９ｄにそれぞれ出力する第１〜４の光出力部１８ａ〜１８ｄとを備えている。

ここで、光位相変調評価モジュール１０は、２つのマッハツェンダ干渉計を備える構成となっている。

まず、第１のマッハツェンダ干渉計は、光入力部１１から光分岐部１２、合分波器１３、第１コーナーミラー１４ａ及び合分波器１３を経由して第１の光出力部１８ａに至る光路（以下「第１１光路」という。）と、光入力部１１から光分岐部１２、合分波器１３、第２コーナーミラー１４ｂ及び合分波器１３を経由して第２の光出力部１８ｂに至る光路（以下「第１２光路」という。）とを含む。

次に、第２のマッハツェンダ干渉計は、光入力部１１から光分岐部１２、合分波器１３、第１コーナーミラー１４ａ及び合分波器１３を経由して第３の光出力部１８ｃに至る光路（以下「第２１光路」という。）と、光入力部１１から光分岐部１２、合分波器１３、第２コーナーミラー１４ｂ及び合分波器１３を経由して第４の光出力部１８ｄに至る光路（以下「第２２光路」という。）とを含む。

光入力部１１は、入力光をコリメートするレンズを備え、光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号ａを入力するようになっている。具体的には、光入力部１１は、シンボルレート２０Ｇｂｐｓや４０ＧｂｐｓのＤＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）やＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等で位相変調された光位相変調信号ａを入力するようになっている。なお、前述の位相変調方式やシンボルレートは一例であり、光入力部１１に入力される光位相変調信号ａはこれらに限定されるものではない。

光分岐部１２は、例えば図示のように複数のミラー１２ａと、ビームスプリッタ１２ｂとから構成され、光入力部１１が入力した光を第１の光１０１と第２の光１０２とに分岐するようになっている。

合分波器１３は、例えば無偏光ビームスプリッタで構成され、１つの入射光を透過光と反射光とに分波するとともに、２つの入射光を合波して出力するようになっている。

具体的には、合分波器１３は、光分岐部１２からの第１の光１０１を透過して第３の光１０３として出力するとともに、光分岐部１２からの第１の光１０１を反射して第４の光１０４として出力するようになっている。また、合分波器１３は、光分岐部１２からの第２の光１０２を透過して第５の光１０５として出力するとともに、光分岐部１２からの第２の光１０２を反射して第６の光１０６として出力するようになっている。

また、合分波器１３は、入力された２組の光をそれぞれ合波して干渉させることによって光位相の変化を光強度の変化に変換し、互いにπの光位相差を有する２つの光強度変換信号を出力するようになっている。

具体的には、合分波器１３は、第７の光１０７と第９の光１０９とを合波することによって光位相変調信号ａの位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第１の光強度変換信号１１１及び第２の光強度変換信号１１２を出力するとともに、第８の光１０８と第１０の光１１０とを合波することによって光位相変調信号ａの位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第３の光強度変換信号１１３及び第４の光強度変換信号１１４を出力するようになっている。

なお、合分波器１３を例えば図２に示すように、２つの無偏光ビームスプリッタを用いて分波器１３ａと合波器１３ｂとに分割する構成としてもよい。

ビット遅延器１５は、第３の光１０３及び第５の光１０５を透過し、屈折率が同一で平行な透光性板、例えば石英ガラス板を備え、第３の光１０３及び第５の光１０５の光路上においてシンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長を与えるようになっている。

ここで、シンボルレートの１ビットに相当する遅延時間ｔ［ｓ］、透光性板の屈折率をｎ、真空中の光速をｃで表すと、第３の光１０３及び第５の光１０５の進行方向における透光性板の厚さをｄは（１３）式で示される。

ｄ＝ｃ×ｔ／（ｎ−１） （１３）
（１３）式において、１ビットに相当する遅延時間ｔ［ｓ］は、光入力部１１に入力される光位相変調信号ａのシンボルレートをＳＲ［ｂｐｓ］で表すと、ｔ＝１／ＳＲ［ｓ］であるので、シンボルレートＳＲ＝４０［Ｇｂｐｓ］の場合はｔ＝２５［ｐｓ］、シンボルレートＳＲ＝２０［Ｇｂｐｓ］の場合はｔ＝５０［ｐｓ］となる。よって、透過性板の屈折率が１．５のときシンボルレートＳＲ＝４０［Ｇｂｐｓ］の場合は、透光性板の厚さｄ＝１５［ｍｍ］となる。また、シンボルレートＳＲ＝２０［Ｇｂｐｓ］の場合は、透光性板の厚さｄ＝３０［ｍｍ］となる。

以上のように、ビット遅延器１５は、光位相変調信号ａのシンボルレートに応じて、第１及び第２のマッハツェンダ干渉計がそれぞれ有する２つの光路間に１ビットに相当する光路差を与えることができるようになっている。

ところで、ビット遅延器１５は、前述の構成に限定されるものではなく、例えば図３に示すような構成としてもよい。図３に示されたビット遅延器１５は、第３の光１０３及び第５の光１０５の入射面と出射面とが平行で屈折率が同一の２つの透光性板１５ａ及び１５ｂを備えている。透光性板１５ａ及び１５ｂは、第３の光１０３及び第５の光１０５のそれぞれに対し、透光性板１５ａにおける入射角と、透光性板１５ｂにおける出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設けられている。

なお、ビット遅延器１５を例えば透光性板１５ａ又は１５ｂのみで構成することもできる。例えば、透光性板１５ａのみを用いるとき、透光性板１５ａが第３の光１０３及び第５の光１０５を屈折させるので、図示のように第３の光１０３及び第５の光１０５の入射光軸と出射光軸とが異なる現象（以下「ビームシフト」という。）が生じる。このビームシフトは、ビーム自体がある程度の幅を持っているので実用上問題にはならないが、図示のようにハの字型に対称に傾けて設けることにより、ビームシフトの影響をさらに除くことができて好ましい。また、図３に示されたビット遅延器１５の構成では、第３の光１０３及び第５の光１０５の入射角がほぼ０°で設けられたものとは異なり、入射面からの戻り光を抑えることができて好ましい。

図１に戻り、光位相変調評価モジュール１０の構成の説明を続ける。

第１コーナーミラー１４ａは、図示のように２つのミラーを所定の角度で組み合わせて構成され、入射光の進行方向と逆の方向に、入射光と異なる光路で反射光を出力するようになっている。具体的には、第１コーナーミラー１４ａは、ビット遅延器１５を透過した第３の光１０３及び第５の光１０５をそれぞれ反射して第７の光１０７及び第８の光１０８とし、合分波器１３に出力するようになっている。

第２コーナーミラー１４ｂは、第１コーナーミラー１４ａと同様な構成であり、合分波器１３からの第４の光１０４及び第６の光１０６をそれぞれ反射して第９の光１０９及び第１０の光１１０とし、光位相差設定器１６に出力するようになっている。

光位相差設定器１６は、第９の光１０９の光路上に設けられた透光性板１６ａと、第１０の光１１０の光路上に設けられた透光性板１６ｂとを備え、位相制御手段１７の指示に従って、第１１光路と第１２光路との位相差（Δφ_１）と、第２１光路と第２２光路との位相差（Δφ_２）との差（Δφ_１−Δφ_２）をπ／２の光位相差に設定するようになっている。透光性板１６ａ及び１６ｂは、それぞれ、第９の光１０９及び第１０の光１１０を透過し、屈折率が同一で平行な透光性板、例えば石英ガラス板を備えている。なお、透光性板１６ａ及び１６ｂのそれぞれの厚さは、同一でもよいし、互いに異なっていてもよい。また、透光性板１６ａ及び１６ｂのいずれかのみで光位相差設定器１６を構成し、光位相差（Δφ_１−Δφ_２）をπ／２に設定するようにしてもよい。また、光位相差設定器１６は、本発明の光位相差設定手段に対応している。

なお、光位相差設定器１６で生じる遅延量を加味したビット遅延器１５の遅延量が設定できるよう、すなわちマッハツェンダ干渉計の２つの光路差がシンボルレートの１ビット分の遅延となるようにする。

透光性板１６ａは、第９の光１０９を一定の入射角で入射する構成となっている。一方、透光性板１６ｂは、図示した矢印の方向に回転できるようになっており、第１０の光１１０の光路長を変更できるものである。

なお、光位相差設定器１６は、前述の構成に限定されるものではなく、例えば図４に示すような構成とすることもできる。図４に示された光位相差設定器１６は、第９の光１０９の光路上に設けられた透光性板１６ｃ及び１６ｄと、第１０の光１１０の光路上に設けられた透光性板１６ｅ及び１６ｆと、透光性板１６ｅ及び１６ｆをそれぞれ保持する保持板１６ｇ及び１６ｈとを備えている。

透光性板１６ｃ及び１６ｄは、第９の光１０９に対し、透光性板１６ｃにおける入射角と、透光性板１６ｄにおける出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設けられている。

透光性板１６ｅ及び１６ｆは、第１０の光１１０に対し、透光性板１６ｅにおける入射角と、透光性板１６ｆにおける出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設けられている。また、透光性板１６ｅ及び１６ｆは、それぞれを保持する保持板１６ｇ及び１６ｈの少なくとも一方を、図中のＡ方向又はＢ方向に回転させることにより、第９の光１０９の光位相に対する第１０の光１１０の光位相を設定できるようになっている。

この構成により、図４に示された光位相差設定器１６は、透光性板１６ｃと透光性板１６ｄとを、また、透光性板１６ｅと透光性板１６ｆとを所定の角度でハの字型に対称に傾けて設けることにより、ビームシフトの影響を除くことができて好ましい。さらに、この構成では、第９の光１０９及び第１０の光１１０の入射角がほぼ０°で設けられたものとは異なり、入射面からの戻り光を抑えることができて好ましい。

再び図１に戻り、光位相変調評価モジュール１０の構成の説明を続ける。

第１〜４の光出力部１８ａ〜１８ｄは、それぞれレンズを備え、光強度変換信号１１１〜１１４はそれぞれ光ファイバ１９ａ〜１９ｄに集光されている。

第１の光出力部１８ａは、第１の光強度変換信号１１１を入力して光ファイバ１９ａに出力するようになっている。第２の光出力部１８ｂは、第２の光強度変換信号１１２を入力して光ファイバ１９ｂに出力するようになっている。第３の光出力部１８ｃは、第３の光強度変換信号１１３を入力して光ファイバ１９ｃに出力するようになっている。第４の光出力部１８ｄは、第４の光強度変換信号１１４を入力して光ファイバ１９ｄに出力するようになっている。

次に、前述の光位相変調評価モジュール１０を備えた光位相変調評価装置の構成について説明する。

図５に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置１００は、光位相変調評価モジュール１０と、バランスドレシーバ１２０及び１３０と、信号処理部１４０と、表示部１５０とを備えている。光位相変調評価モジュール１０とバランスドレシーバ１２０及び１３０との間には、４つの光ファイバ１９ａ〜１９ｄが接続されている。

バランスドレシーバ１２０は、光位相変調評価モジュール１０からの光強度変換信号を受光して光電変換する受光器（以下「ＰＤ」という。）１２１及び１２２と、ＰＤ１２１及び１２２が光電変換した電気信号（以下「光電変換信号」という。）の減算を行う減算器１２３とを備えている。

ＰＤ１２１は、光ファイバ１９ａを介し、光位相変調評価モジュール１０の第１の光出力部１８ａ（図１参照）から第１の光強度変換信号１１１を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１２３に出力するようになっている。ＰＤ１２２は、光ファイバ１９ｂを介し、光位相変調評価モジュール１０の第２の光出力部１８ｂ（図１参照）から第２の光強度変換信号１１２を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１２３に出力するようになっている。

減算器１２３は、ＰＤ１２１が出力する光電変換信号とＰＤ１２２が出力する光電変換信号との差分を出力するようになっている。

以上の構成により、バランスドレシーバ１２０は、光ファイバ１９ａ及び１９ｂからの光強度変換信号、すなわち、第１のマッハツェンダ干渉計からの光強度変換信号をバランスド受信して信号処理部１４０に出力するようになっている。

バランスドレシーバ１３０は、光位相変調評価モジュール１０からの光強度変換信号を受光して光電変換するＰＤ１３１及び１３２と、ＰＤ１３１及び１３２が光電変換した光電変換信号の減算を行う減算器１３３とを備えている。

ＰＤ１３１は、光ファイバ１９ｃを介し、光位相変調評価モジュール１０の第３の光出力部１８ｃ（図１参照）から第３の光強度変換信号１１３を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１３３に出力するようになっている。ＰＤ１３２は、光ファイバ１９ｄを介し、光位相変調評価モジュール１０の第４の光出力部１８ｄ（図１参照）から第４の光強度変換信号１１４を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１３３に出力するようになっている。

減算器１３３は、ＰＤ１３１が出力する光電変換信号とＰＤ１３２が出力する光電変換信号との差分を出力するようになっている。

以上の構成により、バランスドレシーバ１３０は、光ファイバ１９ｃ及び１９ｄからの光強度変換信号、すなわち、第２のマッハツェンダ干渉計からの光強度変換信号をバランスド受信して信号処理部１４０に出力するようになっている。

信号処理部１４０は、バランスドレシーバ１２０及び１３０の出力信号に基づいて、光位相変調評価モジュール１０に入力される光位相変調信号ａの位相変調による相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄを算出するとともに、相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を求めるようになっている。

すなわち、信号処理部１４０は、図示を省略したが、バランスドレシーバ１２０及び１３０がそれぞれ出力する出力信号と光位相変調信号ａの相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄとの関係を予め測定して記憶した位相差テーブルと、この位相差テーブルに記憶されたデータに基づき、バランスドレシーバ１２０及び１３０がそれぞれ出力する出力信号の相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄを算出する位相差算出手段と、算出した相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄに基づいて相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を算出する手段等を備えている。

表示部１５０は、例えば液晶ディスプレイを備え、信号処理部１４０が算出した相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を表示するようになっている。

次に、本実施の形態における光位相変調評価装置１００の動作について説明する。

最初に、図１を用いて光位相変調評価モジュール１０の動作について説明する。

まず、光入力部１１は、光位相変調信号ａを入力し、光分岐部１２に出力する。

次いで、光分岐部１２は、光入力部１１が入力した光を第１の光１０１と第２の光１０２とに分岐し、合分波器１３に出力する。

さらに、合分波器１３は、入力された第１の光１０１を第３の光１０３と第４の光１０４とに分波し、第３の光１０３をビット遅延器１５に出力し、第４の光１０４を第２コーナーミラー１４ｂに出力する。また、合分波器１３は、入力された第２の光１０２を第５の光１０５と第６の光１０６とに分波し、第５の光１０５をビット遅延器１５に出力し、第６の光１０６を第２コーナーミラー１４ｂに出力する。

続いて、第２コーナーミラー１４ｂは、入力された第４の光１０４を反射して第９の光１０９として光位相差設定器１６の透光性板１６ａに出力し、この第９の光１０９は、透光性板１６ａを透過して合分波器１３に入力される。また、第２コーナーミラー１４ｂは、入力された第６の光１０６を反射して第１０の光１１０として光位相差設定器１６の透光性板１６ｂに出力し、この第１０の光１１０は、透光性板１６ｂを透過して合分波器１３に入力される。ここで、透光性板１６ｂに入力された第１０の光１１０は、透光性板１６ｂによって、第２２光路が第１２光路に対して所定の位相差を有するように遅延され、合分波器１３に出力される。

一方、ビット遅延器１５に入力された第３の光１０３及び第５の光１０５は、ビット遅延器１５によって、シンボルレートの１ビットに相当する遅延時間だけそれぞれ遅延させられ、第１コーナーミラー１４ａに入力される。

次いで、第１コーナーミラー１４ａは、ビット遅延器１５によって遅延された第３の光１０３を反射して第７の光１０７として合分波器１３に出力する。また、第１コーナーミラー１４ａは、ビット遅延器１５によって遅延された第５の光１０５を反射して第８の光１０８として合分波器１３に出力する。

引き続き、合分波器１３は、第８の光１０８と第１０の光１１０とを合波して干渉させることによって位相の変化を光強度の変化に変換し、互いにπの光位相差を有する第１の光強度変換信号１１１及び第２の光強度変換信号１１２を出力する。また、合分波器１３は、第７の光１０７と第９の光１０９とを合波して干渉させることによって位相の変化を光強度の変化に変換し、互いにπの光位相差を有する第３の光強度変換信号１１３及び第４の光強度変換信号１１４を出力する。

そして、第１の光出力部１８ａは、第１の光強度変換信号１１１を入力して光ファイバ１９ａに出力する。また、第２の光出力部１８ｂは、第２の光強度変換信号１１２を入力して光ファイバ１９ｂに出力する。また、第３の光出力部１８ｃは、第３の光強度変換信号１１３を入力して光ファイバ１９ｃに出力する。また、第４の光出力部１８ｄは、第４の光強度変換信号１１４を入力して光ファイバ１９ｄに出力する。

次に、図５を用いて光位相変調評価モジュール１０の後段の動作について説明する。

まず、バランスドレシーバ１２０において、ＰＤ１２１は、光ファイバ１９ａを介し、第１の光出力部１８ａ（図１参照）から第１の光強度変換信号１１１を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１２３に出力する。

同様に、ＰＤ１２２は、光ファイバ１９ｂを介し、第２の光出力部１８ｂ（図１参照）から第２の光強度変換信号１１２を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１２３に出力する。

次いで、減算器１２３は、ＰＤ１２１が出力する光電変換信号とＰＤ１２２が出力する光電変換信号との差分を信号処理部１４０に出力する。

ここで、［発明が解決しようとする課題］の項で説明した内容と同じ条件に基づいて、第１の光強度変換信号１１１及び第２の光強度変換信号１１２をそれぞれＰ_１及びＰ_２として数式で表すと、Ｐ_１及びＰ_２は（１０）、（１１）式（再掲）で表される。

Ｐ_１＝０．５＋０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （１０）
Ｐ_２＝０．５−０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （１１）
したがって、減算器１２３が出力する出力信号Ｐは（１４）式で表され、オフセットパワーがキャンセルされるとともに、光強度が２倍となる。その結果、減算器１２３が出力する出力信号Ｐに対応する光強度Ｉ_αは（１５）式で表される。

Ｐ＝Ｐ_１−Ｐ_２＝ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （１４）
Ｉ_α∝ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ） （１５）
次に、バランスドレシーバ１３０において、ＰＤ１３１は、光ファイバ１９ｃを介し、第３の光出力部１８ｃ（図１参照）から第３の光強度変換信号１１３を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１３３に出力する。

同様に、ＰＤ１３２は、光ファイバ１９ｄを介し、第４の光出力部１８ｄ（図１参照）から第４の光強度変換信号１１４を入力して光電変換し、光電変換信号を減算器１３３に出力する。

次いで、減算器１３３は、ＰＤ１３１が出力する光電変換信号とＰＤ１３２が出力する光電変換信号との差分を信号処理部１４０に出力する。

ここで、［発明が解決しようとする課題］の項で説明した内容と同じ条件に基づいて、第３の光強度変換信号１１３及び第４の光強度変換信号１１４をそれぞれＰ_１及びＰ_２として数式で表すと、光位相差設定器１６（図１参照）を設けているので、Ｐ_１及びＰ_２は（１６）、（１７）式で表される。

Ｐ_１＝０．５＋０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ＋π／２） （１６）
Ｐ_２＝０．５−０．５ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ＋π／２） （１７）
したがって、減算器１３３が出力する出力信号Ｐは（１８）式で表され、オフセットパワーがキャンセルされるとともに、光強度が２倍となる。その結果、減算器１３３が出力する出力信号Ｐに対応する光強度Ｉ_βは（１９）式で表される。

Ｐ＝Ｐ_１−Ｐ_２＝ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ＋π／２） （１８）
Ｉ_β∝ｃｏｓ（Δφ_ｍｏｄ＋π／２） （１９）
（１９）式で表される光強度Ｉ_βは、（１５）式で表される光強度Ｉ_αに対し、図６に示すような関係となる。すなわち、光強度Ｉ_βは、光強度Ｉ_αよりも位相がπ／２（９０°）だけ遅れたものとなる。

引き続き、信号処理部１４０は、バランスドレシーバ１２０及び１３０がそれぞれ出力する出力信号と光位相変調信号ａの相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄとの関係を予め測定して記憶した位相差テーブル（図示省略）を参照し、バランスドレシーバ１２０及び１３０がそれぞれ出力する出力信号に基づいて相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄを算出する。さらに、信号処理部１４０は、算出した相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄに基づいて、相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を求め、これらのデータを表示部１５０に出力する。

ここで、前述したように、光強度Ｉ_αの位相と光強度Ｉ_βの位相との間にはπ／２の位相差があるので、信号処理部１４０は、光強度Ｉ_α及びＩ_βに基づいて、相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄを特定することができる（図６参照）。

最後に、表示部１５０は、信号処理部１４０が算出した相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を表示する。

以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール１０によれば、ビット遅延器１５は、第３の光１０３及び第５の光１０５に対し、入力された光位相変調信号ａのシンボルレートの１ビット分だけ遅延させ、光位相差設定器１６は、第９の光１０９及び第１０の光１１０に対し、互いの光位相差をゼロを除く所定の光位相差に設定する構成としたので、従来のものとは異なり、１つのモジュールで２つの光干渉計が構成され、光位相差０及びπ／２の信号を同時に出力することができ、任意の波長に対して光位相差の設定が可能となった。したがって、本実施の形態における光位相変調評価モジュール１０は、光位相変調信号ａの変調状態を従来よりも正確に評価することができる。

また、本実施の形態における光位相変調評価装置１００によれば、光位相変調信号ａの相対的なビット間位相差を測定することができる光位相変調評価モジュール１０を備える構成としたので、光位相変調信号ａの相対的なビット間位相差に基づいて相対ビット間位相差ヒストグラム、コンスタレーション及び相対ビット間位相差対時間グラフ等を算出することができ、算出したこれらの結果に基づいて従来よりも正確に光位相変調信号ａを評価することができる。

なお、前述の実施の形態において、光分岐部１２が複数のミラー１２ａを備えた構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すように、光分岐部１２が光カプラ１２ｃを備える構成としても同様な効果が得られる。

また、前述の実施の形態において、第３の光１０３及び第５の光１０５の光路上にビット遅延器１５を設け、第９の光１０９及び第１０の光１１０の光路上に光位相差設定器１６を設けた構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

具体的には、ビット遅延器１５は、第３の光１０３及び第５の光１０５の光路上以外に、第４の光１０４及び第６の光１０６の光路上、第７の光１０７及び第８の光１０８の光路上、第９の光１０９及び第１０の光１１０の光路上のいずれかに設ける構成とすることができる。

一方、光位相差設定器１６は、第９の光１０９及び第１０の光１１０の光路上以外に、第３の光１０３及び第５の光１０５の光路上、第４の光１０４及び第６の光１０６の光路上、第７の光１０７及び第８の光１０８の光路上のいずれかに設ける構成とすることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第２の実施の形態について説明する。

図８に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール２０は、第１の実施の形態における光位相変調評価モジュール１０（図１参照）のビット遅延器１５をビット遅延器２１に変更し、遅延量設定手段２２を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール１０と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

ビット遅延器２１は、第３の光１０３及び第５の光１０５の進行方向における厚さがｄ_１の透光性板２１ａと、厚さがｄ_２の透光性板２１ｂとを備えている。図示を省略したが、ビット遅延器２１は、図示した矢印の方向に平行移動可能な平行保持部に保持され、シンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長をシンボルレートに応じて切り替えて与えるようになっている。

遅延量設定手段２２は、シンボルレート指定信号を受けてビット遅延器２１に対して、透光性板２１ａ及び２１ｂの切替え指示を示す信号を出力するようになっている。

透光性板２１ａ及び２１ｂは、例えば石英ガラス板で構成される。透光性板２１ａは、例えば屈折率が１．５で厚さｄ_１＝３０［ｍｍ］であり、シンボルレートＳＲ＝２０［Ｇｂｐｓ］の光位相変調信号ａを１ビット分遅延するようになっている。透光性板２１ｂは、例えば屈折率が１．５で厚さｄ_２＝１５［ｍｍ］であり、シンボルレートＳＲ＝４０［Ｇｂｐｓ］の光位相変調信号ａを１ビット分遅延するようになっている。

なお、ビット遅延器２１の構成は、図８に示すものに限定されるものではなく、例えば図９に示すようなものでもよい。

まず、図９（ａ）に示されたビット遅延器２３は、厚さが互いに異なり、同じ材質の平行板で構成された２つの透光性板２３ａ_１及び２３ｂ_１と２３ａ_２及び２３ｂ_２とを備え、第３の光１０３及び第５の光１０５に対し、透光性板２３ａ_１、２３ｂ_１の入射角と透光性板２３ａ_２、２３ｂ_２の出射角とが等しくなるよう透光性板２３ａ_１及び２３ｂ_１と２３ａ_２及び２３ｂ_２とをハの字型に対称に傾けて配置したものである。ここで、透光性板の厚さが厚い２３ａ側はシンボルレートＳＲ＝２０［Ｇｂｐｓ］用であり、透光性板の厚さが薄い２３ｂ側はシンボルレートＳＲ＝４０［Ｇｂｐｓ］用である。この構成により、図９（ａ）に示されたビット遅延器２３は、図示した矢印の方向にビット遅延器２３を平行移動することにより、シンボルレートに応じて光路長を切り替えることができる。

次に、図９（ｂ）に示されたビット遅延器２４は、第３の光１０３及び第５の光１０５の進行方向に平行な断面が三角形（くさび形）である２つの透過体２４ａ及び２４ｂを備えている。透過体２４ａは保持部（図示省略）に固定されており、透過体２４ｂは図示した矢印の方向に移動できるようになっている。この構成により、図９（ｂ）に示されたビット遅延器２４は、透過体２４ｂを図示した矢印の方向に移動することにより、シンボルレートに応じて光路長を切り替えることができる。

なお、２つの透過体２４ａ及び２４ｂを移動可能な構成としてもよい。また、図９（ｂ）においては、第３の光１０３及び第５の光１０５の入射角及び出射角がほぼ０°となる構成としているが、透過体２４ａ及び２４ｂを傾けて、第３の光１０３及び第５の光１０５の入射角及び出射角を所定角度に設定する構成としてもよい。この構成により、入射面での反射を抑えることができて好ましい。

以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール２０によれば、ビット遅延器２１は、第３の光１０３及び第５の光１０５の進行方向における厚さが互いに異なる透光性板２１ａ及び２１ｂを備える構成としたので、シンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長をシンボルレートに応じて切り替えて与えることができる。

なお、シンボルレートが２０［Ｇｂｐｓ］及び４０［Ｇｂｐｓ］の場合の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、厚さが互いに異なる３つの平行板でビット遅延器２１を構成することにより、３とおりのシンボルレートに対しても対応することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第３の実施の形態について説明する。

図１０に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール３０は、第１の実施の形態における光位相変調評価モジュール１０（図１参照）に位相調整用遅延器３１を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール１０と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

位相調整用遅延器３１は、第７の光１０７及び第８の光１０８を透過し、屈折率が同一で平行な透光性板、例えば石英ガラス板を備えている。位相調整用遅延器３１は、図示した矢印の方向に回転できるようになっており、第７の光１０７及び第８の光１０８の光路上において所定の光路長を与えるようになっている。なお、位相調整用遅延器３１は、本発明の光位相差調整手段に対応している。

したがって、位相調整用遅延器３１を図示した矢印の方向に回転させることにより、第７の光１０７及び第８の光１０８の光路長が変化し、その結果、第１〜４の光出力部１８ａ〜１８ｄからそれぞれ出力される光強度変換信号の相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄに対する光強度が変動する。この位相調整用遅延器３１の遅延量を調整することで、光強度変換信号の光強度に基づいて算出される相対ビット間位相差の初期位相（φ）を調整することができる。

なお、位相調整用遅延器３１の構成は、図１０に示されたものに限定されるものではなく、例えば図４において説明した光位相差設定器１６の透光性板１６ｅ及び１６ｆと同様に、回転可能な２つの透光性板を設け、第７の光１０７及び第８の光１０８に対し、一方の透光性板における入射角と、他方の透光性板における出射角とが等しくなるようハの字型に対称に傾けて設ける構成とすることもできる。

光位相変調評価モジュール３０は、前述のように構成されているので、図５に示された光位相変調評価モジュール１０に代えて光位相変調評価モジュール３０を用いることにより、ＰＤ１２１、１２２、１３１及び１３２がそれぞれ出力する光電変換信号をモニタすることで、バランスドレシーバ１２０及び１３０に入力される光強度変換信号の光位相を容易に調整することができる。

以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール３０によれば、位相調整用遅延器３１は、第７の光１０７及び第８の光１０８を透過し、回転可能な透光性板を備えた構成としたので、第７の光１０７及び第８の光１０８の光路長を変化させることにより、第１〜４の光出力部１８ａ〜１８ｄがそれぞれ出力する光強度変換信号の位相をシフトさせ、相対ビット間位相差Δφ_ｍｏｄにオフセット位相を加えることができる。

なお、前述の実施の形態において、第７の光１０７及び第８の光１０８の光路上に位相調整用遅延器３１を設ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、合分波器１３から第１コーナーミラー１４ａを経由して合分波器１３に至る２つの光の光路上と合分波器１３から第２コーナーミラー１４ｂを経由して合分波器１３に至る２つの光の光路上とのいずれかに位相調整用遅延器３１を設ける構成とすることができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第４の実施の形態について説明する。

図１１に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール４０は、第１の実施の形態における光位相変調評価モジュール１０（図１参照）に位相調整器４１を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール１０と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

位相調整器４１は、バランスドレシーバ１２０及び１３０（図５参照）における光電変換信号の位相を調整するものであり、図１１に示すように、第２の光強度変換信号１１２の光路上に設けられたミラー４１ａ、コーナーミラー４１ｂ及びミラー４１ｃと、第４の光強度変換信号１１４の光路上に設けられたミラー４１ｄ、コーナーミラー４１ｅ及びミラー４１ｆとを備えている。コーナーミラー４１ｂ及び４１ｅは、それぞれ別個に保持手段（図示省略）に保持され、互いに独立して図中の矢印方向に移動できるようになっている。ここで、位相調整器４１は、本発明の光路長調整手段に対応している。

この構成により、位相調整器４１は、第２の光強度変換信号１１２の光路長と、第４の光強度変換信号１１４の光路長とをそれぞれ独立して変化させることができる。

なお、図１１において、コーナーミラー４１ｂの初期位置は、合分波器１３からＰＤ１２１（図５参照）までの光路長（１１１、１８ａ、１９ａ）と、合分波器１３からＰＤ１２２（図５参照）までの光路長（１１２、１８ｂ、１９ｂ）とがほぼ等しくなる位置とするのが好ましい。また、コーナーミラー４１ｅの初期位置は、合分波器１３からＰＤ１３１（図５参照）までの光路長（１１３、１８ｃ、１９ｃ）と、合分波器１３からＰＤ１３２（図５参照）までの光路長（１１４、１８ｄ、１９ｄ）とがほぼ等しくなる位置とするのが好ましい。

光位相変調評価モジュール４０は、前述のように構成されているので、図５に示された光位相変調評価モジュール１０に代えて光位相変調評価モジュール４０を用いることにより、バランスドレシーバ１２０及び１３０における光電変換信号の位相を位相差１８０°（π）に調整することができる。

したがって、例えば、図５に示された光ファイバ１９ａ及び１９ｂのそれぞれの長さが互いに多少異なることにより、ＰＤ１２１及び１２２の光電変換信号の位相が所望値に対してずれている場合でも、位相調整器４１を調整することによって所望値と一致させることができる。

以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール４０によれば、位相調整器４１は、第２の光強度変換信号１１２の光路長及び第４の光強度変換信号１１４の光路長を互いに独立して変化させる構成としたので、バランスドレシーバ１２０及び１３０における光電変換信号の位相を調整することができる。

なお、前述の実施の形態において、第２の光強度変換信号１１２及び第４の光強度変換信号１１４の光路上に位相調整器４１を設ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、合分波器１３とバランスドレシーバ１２０及び１３０のうち少なくとも一方のバランスドレシーバとの間の光路上に位相調整器４１を設ける構成としても同様の効果が得られる。

また、位相調整器４１の構成は、図１１に示されたものに限定されるものではなく、例えば第２の光強度変換信号１１２及び第４の光強度変換信号１１４の光路上にそれぞれ透光性板を設け、この２つの透光性板をそれぞれ別個に回転させて光路長を変更する構成とすることもできる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明に係る光位相変調評価装置の第５の実施の形態について説明する。

図１２に示すように、本実施の形態における光位相変調評価装置が備える光位相変調評価モジュール５０は、第２の実施の形態における光位相変調評価モジュール２０（図８参照）の一部を変更したものであり、ビット遅延器２１を廃止し、コーナーミラー移動手段５１を追加したものである。したがって、光位相変調評価モジュール２０と同様な構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施の形態において遅延量設定手段２２は、シンボルレート指定信号を受けてコーナーミラー移動手段５１に対し、シンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長を与えるための信号を出力するようになっている。

コーナーミラー移動手段５１は、遅延量設定手段２２が出力する遅延量設定信号に基づき、第１コーナーミラー１４ａを図中の矢印方向に、シンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長を与えるよう移動させるようになっている。なお、第１コーナーミラー１４ａは、図示しない保持具に保持され、図中の矢印方向に移動するようになっている。

以上のように、本実施の形態における光位相変調評価モジュール５０によれば、コーナーミラー移動手段５１は、第１コーナーミラー１４ａを移動してシンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長を設定する構成としたので、複数のシンボルレートに対応してビット遅延量を調整することができる。

なお、前述の実施の形態において、コーナーミラー移動手段５１が第１コーナーミラー１４ａを移動させる構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１コーナーミラー１４ａ及び第２コーナーミラー１４ｂの少なくとも一方に対し、シンボルレートの１ビットの遅延に相当する光路長を与えるよう移動させる構成としても同様の効果が得られる。

また、本実施の形態における光位相変調評価モジュール５０は、前述したビット遅延器１５（図１参照）やビット遅延器２１（図８参照）等と組み合わせることにより、シンボルレートに応じて１ビットの遅延に相当する光路長を与えるよう構成することもできる。

以上のように、本発明に係る光位相変調評価装置は、光位相変調信号の変調状態を従来よりも正確に評価することができるという効果を有し、コヒーレント光通信方式における光搬送波がデータ信号によって位相変調された光位相変調信号を評価する光位相変調評価装置等として有用である。

本発明に係る光位相変調評価モジュールの第１の実施の形態における構成を示すブロック図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第１の実施の形態において、合分波器を分波器と合波器とに分割した構成例を示す図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第１の実施の形態において、ビット遅延器の他の構成例を示す図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第１の実施の形態において、光位相差設定器の他の構成例を示す図 本発明に係る光位相変調評価モジュールを備えた光位相変調評価装置の構成を示すブロック図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第１の実施の形態における光強度Ｉ_α及びＩ_βの位相関係を示す図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第１の実施の形態において、光分岐部の他の構成例を示すブロック図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第２の実施の形態における構成を示すブロック図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第２の実施の形態において、ビット遅延器の他の構成例を示す図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第３の実施の形態における構成を示すブロック図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第４の実施の形態における構成を示すブロック図 本発明に係る光位相変調評価モジュールの第５の実施の形態における構成を示すブロック図 従来の光位相変調評価モジュールの構成を示すブロック図 従来の光位相変調評価装置における光強度Ｉ_αの位相を示す図

符号の説明

１０ 光位相変調評価モジュール
１１ 光入力部
１２ 光分岐部
１２ａ 複数のミラー
１２ｂ ビームスプリッタ
１２ｃ 光カプラ
１３ 合分波器
１３ａ 分波器
１３ｂ 合波器
１４ａ 第１コーナーミラー
１４ｂ 第２コーナーミラー
１５ ビット遅延器
１５ａ、１５ｂ 透光性板
１６ 光位相差設定器（光位相差設定手段）
１６ａ〜１６ｆ 透光性板
１６ｇ、１６ｈ 保持板
１７ 位相制御手段
１８ａ 第１の光出力部
１８ｂ 第２の光出力部
１８ｃ 第３の光出力部
１８ｄ 第４の光出力部
１９ａ〜１９ｄ 光ファイバ
２０ 光位相変調評価モジュール
２１ ビット遅延器
２１ａ、２１ｂ 透光性板
２２ 遅延量設定手段
２３ ビット遅延器
２３ａ（２３ａ_１、２３ａ_２）、２３ｂ（２３ｂ_１、２３ｂ_２） 透光性板
２４（２４ａ、２４ｂ） 透過体
３０ 光位相変調評価モジュール
３１ 位相調整用遅延器（光位相調整手段）
４０ 光位相変調評価モジュール
４１ 位相調整器（光路長調整手段）
４１ａ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｆ ミラー
４１ｂ、４１ｅ コーナーミラー
５０ 光位相変調評価モジュール
５１ コーナーミラー移動手段
１００ 光位相変調評価装置
１０１ 第１の光
１０２ 第２の光
１０３ 第３の光
１０４ 第４の光
１０５ 第５の光
１０６ 第６の光
１０７ 第７の光
１０８ 第８の光
１０９ 第９の光
１１０ 第１０の光
１１１ 第１の光強度変換信号
１１２ 第２の光強度変換信号
１１３ 第３の光強度変換信号
１１４ 第４の光強度変換信号
１２０、１３０ バランスドレシーバ
１２１、１２２、１３１、１３２ ＰＤ
１２３、１３３ 減算器
１４０ 信号処理部
１５０ 表示部

Claims (13)

1. 光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号（ａ）を入力する光入力部（１１）と、入力された前記光位相変調信号（ａ）を第１の光（１０１）と第２の光（１０２）とに分岐する光分岐部（１２）と、前記第１の光（１０１）を第３の光（１０３）と第４の光（１０４）とに分波するとともに前記第２の光（１０２）を第５の光（１０５）と第６の光（１０６）とに分波する分波器（１３ａ）と、前記第３の光（１０３）を反射して第７の光（１０７）として出力するとともに前記第５の光（１０５）を反射して第８の光（１０８）として出力する第１コーナーミラー（１４ａ）と、前記第４の光（１０４）を反射して第９の光（１０９）として出力するとともに前記第６の光（１０６）を反射して第１０の光（１１０）として出力する第２コーナーミラー（１４ｂ）と、前記第７の光（１０７）と前記第９の光（１０９）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第１及び第２の光強度変換信号（１１１、１１２）を出力するとともに前記第８の光（１０８）と前記第１０の光（１１０）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第３及び第４の光強度変換信号（１１３、１１４）を出力する合波器（１３ｂ）と、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおいて前記シンボルレートの１ビットに相当する遅延を与えるビット遅延器（１５）と、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおける２つの光の少なくとも一方に所定の光位相の遅延を与える光位相差設定手段（１６）と、前記第１及び前記第２の光強度変換信号（１１１、１１２）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第１の受光部（１２０）と、前記第３及び前記第４の光強度変換信号（１１３、１１４）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第２の受光部（１３０）と、前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）の出力信号に基づいて前記光位相変調信号（ａ）を解析する信号処理部（１４０）とを備えたことを特徴とする光位相変調評価装置。
2. 光搬送波がデータ信号によって所定のシンボルレートで位相変調された光位相変調信号（ａ）を入力する光入力部（１１）と、入力された前記光位相変調信号（ａ）を第１の光（１０１）と第２の光（１０２）とに分岐する光分岐部（１２）と、前記第１の光（１０１）を第３の光（１０３）と第４の光（１０４）とに分波するとともに前記第２の光（１０２）を第５の光（１０５）と第６の光（１０６）とに分波する分波器（１３ａ）と、前記第３の光（１０３）を反射して第７の光（１０７）として出力するとともに前記第５の光（１０５）を反射して第８の光（１０８）として出力する第１コーナーミラー（１４ａ）と、前記第４の光（１０４）を反射して第９の光（１０９）として出力するとともに前記第６の光（１０６）を反射して第１０の光（１１０）として出力する第２コーナーミラー（１４ｂ）と、前記第７の光（１０７）と前記第９の光（１０９）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第１及び第２の光強度変換信号（１１１、１１２）を出力するとともに前記第８の光（１０８）と前記第１０の光（１１０）とを合波することによって前記光位相変調信号（ａ）の位相の変化を光強度の変化に変換して互いにπの光位相差を有する第３及び第４の光強度変換信号（１１３、１１４）を出力する合波器（１３ｂ）と、前記第１コーナーミラー（１４ａ）及び前記第２コーナーミラー（１４ｂ）の少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記シンボルレートの１ビットに相当する遅延を与えるコーナーミラー移動手段（５１）と、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおける２つの光の少なくとも一方に所定の光位相の遅延を与える光位相差設定手段（１６）と、前記第１及び前記第２の光強度変換信号（１１１、１１２）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第１の受光部（１２０）と、前記第３及び前記第４の光強度変換信号（１１３、１１４）の少なくとも一方の光信号を受けて電気信号に変換する第２の受光部（１３０）と、前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）の出力信号に基づいて前記光位相変調信号（ａ）を解析する信号処理部（１４０）とを備えたことを特徴とする光位相変調評価装置。
3. 前記分波器（１３ａ）と前記合波器（１３ｂ）とを一体化させた合分波器（１３）を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光位相変調評価装置。
4. 前記光分岐部（１２）は、光カプラ（１２ｃ）を備えたことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の光位相変調評価装置。
5. 前記光位相差設定手段（１６）は、前記第９の光（１０９）に与える光位相の遅延量と前記第１０の光（１１０）に与える光位相の遅延量との差をπ／２に設定することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の光位相変調評価装置。
6. 前記ビット遅延器（１５）は、前記シンボルレートに応じて予め定められた複数の光路長の１つを選択して切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光位相変調評価装置。
7. 前記ビット遅延器（１５）が、前記シンボルレートの１ビットに相当する遅延量を与える厚さを持つ透過性材質の平行板（２１ａ、２１ｂ）であって、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応する厚さの前記平行板（２１ａ、２１ｂ）を複数個備え、これらを切り替えて前記シンボルレートに対応した遅延量を設定できることを特徴とする請求項６に記載の光位相変調評価装置。
8. 前記ビット遅延器（１５）が、第１の平行板（２３ａ_１、２３ｂ_１）と第２の平行板（２３ａ_２、２３ｂ_２）とをハの字型に配置した２枚の透過性材質の平行板のペア（２３ａ、２３ｂ）であって、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応する厚さの前記平行板のペア（２３ａ、２３ｂ）を複数個備え、当該平行板のペア（２３ａ、２３ｂ）を切り替えて前記シンボルレートに対応した遅延量を設定できることを特徴とする請求項６に記載の光位相変調評価装置。
9. 前記ビット遅延器（１５）が、互いに透過面が対向するように配置されたくさび形状の透過体（２４ａ、２４ｂ）のペアであって、該透過体（２４ａ、２４ｂ）の少なくともいずれか一方を移動して光路長を調整し、複数の前記シンボルレートのそれぞれに対応した前記遅延量を設定できることを特徴とする請求項１に記載の光位相変調評価装置。
10. 前記光位相差設定手段（１６）が、透過性材質の平行板（１６ａ、１６ｂ）であって、該平行板（１６ａ、１６ｂ）を回転して当該平行板（１６ａ、１６ｂ）への光の入射角を変えることによって任意の遅延量に設定できることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の光位相変調評価装置。
11. 前記光位相差設定手段（１６）が、ハの字型に配置された透過性材質の２枚の平行板（１６ｅ、１６ｆ）のペアであって、２枚の該平行板（１６ｅ、１６ｆ）の少なくともいずれか一方を回転して当該平行板（１６ｅ、１６ｆ）への光の入射角を変えることによって任意の遅延量に設定できることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の光位相変調評価装置。
12. 前記信号処理部（１４０）は前記光位相変調信号（ａ）の変調位相を評価する信号処理部であって、前記分波器（１３ａ）から前記第１コーナーミラー（１４ａ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上と前記分波器（１３ａ）から前記第２コーナーミラー（１４ｂ）を経由して前記合波器（１３ｂ）に至る２つの光の光路上とのいずれかにおいて光位相の遅延を与える光位相調整手段（３１）を備え、該光位相の遅延量を可変して前記信号処理部（１４０）が算出する相対ビット間位相差の初期位相（φ）を調整可能にしたことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の光位相変調評価装置。
13. 前記信号処理部（１４０）は前記光位相変調信号（ａ）の変調位相を評価する信号処理部であって、前記合波器（１３ｂ）と前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）のうち少なくとも一方の受光部との間の光路上において光路長を調整する光路長調整手段（４１）を備え、前記第１及び前記第２の受光部（１２０、１３０）がそれぞれ変換した電気信号の位相を調整可能にしたことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の光位相変調評価装置。

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