JP4915147B2 - 位相制御装置および光ｄｑｐｓｋ受信機 - Google Patents

Description

この発明は、４相差分位相偏移変調された信号光を復調するための位相制御装置およびそれを用いた光ＤＱＰＳＫ受信機に関する。

従来より、４相差分位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）された信号光を受信する光ＤＱＰＳＫ光受信機１０として、図１６に示すような構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この光受信機１０では、入力されるＤＱＰＳＫ信号光が２つに分岐される。各分岐光は、遅延干渉計１１，１２にそれぞれ与えられる。各遅延干渉計１１，１２は、例えばシリカ基板上やリン化インジウム基板上などに形成されたマッハツェンダ型光導波路の２本の光導波路の光路長を相違させることにより、各光導波路を伝搬する光の間に、ＤＱＰＳＫ変調された符号の少なくとも１シンボル分の整数倍に対応した相対的な遅延時間差を発生させることが可能な構成となっている。

また、遅延干渉計１１の干渉動作点は、一方の光導波路上に形成された遅延部１３によりπ／４とされている。遅延干渉計１２の干渉動作点は、一方の光導波路上に形成された遅延部１４により−π／４とされている。遅延干渉計１１の出力段カプラから出力される相補２出力は、一対の光検出器および増幅器から構成される差動光受信回路１５によって受信される。差動光受信回路１５では、図示しない送信器に入力された信号Ｄ１に相当する電気信号Ａが復調される。

また、これと同様にして、遅延干渉計１２の出力段カプラから出力される相補２出力も、一対の光検出器および増幅器から構成される差動光受信回路１６で受信される。差動光受信回路１６では、図示しない送信器に入力された信号Ｄ２に相当する電気信号Ｂが復調される。復調された電気信号ＡおよびＢは、ＣＤＲ（クロックデータリカバリ）回路１７，１８により、より安定な電気信号として生成される。そして、フレーマ回路／ＦＥＣデコーダ回路１９により、ＳＤＨ、ＳＯＮＥＴまたはＯＴＮ等のフレームの同期処理およびフレームの生成が行われ、エラー訂正などが行われる。

このような光ＤＱＰＳＫ光受信機では、各遅延干渉計１１，１２の光導波路間の光位相差が正確にπ／４と−π／４に設定されていることが重要である。そこで、一方の遅延干渉計の一方の光導波路と他方の遅延干渉計の一方の光導波路にそれぞれヒーターを設け、それらヒーターの温度を独立して調節することによって、各遅延干渉計１１，１２の光導波路間の光位相差を調節するようにした光ＤＱＰＳＫ受信機が公知である（例えば、特許文献２参照。）。

特表２００４−５１６７４３号公報 国際公開第０３／０６３５１５号パンフレット

光ＤＱＰＳＫ光受信機を実際に使用する際には、例えば起動時や光信号の切り替え時や環境温度などの外部条件の変動時に、短時間で各遅延干渉計の光導波路間の光位相差を調節して所望の状態にする必要がある。しかし、上記特許文献１には、各遅延干渉計の光導波路間の光位相差をどのようにして制御するのか、ということが開示されていない。また、上記特許文献２には、各ヒーターの温度をどのようにして制御するのか、ということが開示されていない。

従って、上述した従来の受信機では、試行錯誤をして光位相差やヒーターの温度を調節することになるため、光位相差の調節を短時間で終わらせることができない。つまり、上記特許文献１および２に開示された光受信機は、未だ開発段階にあり、実際の運用には適さない。さらに、上記特許文献２に開示された光受信機では、ヒーターによる温度調節範囲が狭いため、十分に各光導波路間の光位相差を制御することができないという問題点もある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、起動時や光信号の切り替え時や外部条件の変動時に、各遅延干渉計の光導波路間の光位相差を効率よく短時間で調節することができる位相制御装置を提供することを目的とする。また、この発明は、そのような特徴を有する位相制御装置を備えた光ＤＱＰＳＫ受信機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる位相制御装置および光ＤＱＰＳＫ受信機は、光入力信号がそれぞれ分岐入力される第１の遅延干渉計と第２の遅延干渉計とを備え、前記第１の遅延干渉計は、第１の光導波路、および該第１の光導波路を伝搬する光信号に対して＋π／４の位相差を有するように制御されて光信号を伝搬する第２の光導波路を備え、かつ前記第１の光導波路が前記第２の光導波路よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える長さだけ長く設定されており、前記光入力信号が分岐されて前記第１の光導波路および前記第２の光導波路のそれぞれに入力され、前記第２の遅延干渉計は、第３の光導波路、および該第３の光導波路を伝搬する光信号に対して−π／４の位相差を有するように制御されて光信号を伝搬する第４の光導波路を備え、かつ前記第３の光導波路が前記第４の光導波路よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える長さだけ長く設定されており、前記光入力信号が分岐されて前記第３の光導波路および前記第４の光導波路のそれぞれに入力され、さらに、前記第１の光導波路を伝搬する光信号および前記第２の光導波路を伝搬する光信号を電気信号に変換する第１の光電変換手段と、前記第３の光導波路を伝搬する光信号および前記第４の光導波路を伝搬する光信号を電気信号に変換する第２の光電変換手段と、前記第１の光電変換手段により生成された電気信号の論理を判定して前記第１の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータを再生する第１のデータ再生手段と、前記第２の光電変換手段により生成された電気信号の論理を判定して前記第２の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータを再生する第２のデータ再生手段と、前記第１のデータ再生手段への入力信号と前記第２のデータ再生手段の出力信号を掛け合わせた第１のモニタ信号を検出する第１のモニタ信号検出手段と、前記第２のデータ再生手段への入力信号と前記第１のデータ再生手段の出力信号を掛け合わせた第２のモニタ信号を検出する第２のモニタ信号検出手段と、前記第１の遅延干渉計および前記第２の遅延干渉計の温度を変更する第１の温度変更手段と、前記第２の光導波路の温度を変更する第２の温度変更手段と、前記第４の光導波路の温度を変更する第３の温度変更手段と、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値と前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値に基づいて前記第１の温度変更手段の温度を制御する第１の温度制御手段と、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値に基づいて前記第２の温度変更手段の温度を制御する第２の温度制御手段と、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値に基づいて前記第３の温度変更手段の温度を制御する第３の温度制御手段と、を備えている。

第１の温度変更手段は、同時に第１の遅延干渉計および第２の遅延干渉計の温度を変更し、第１の遅延干渉計と第２の遅延干渉計を同じ温度にする。第２の温度変更手段は、第１および第２の光導波路を有する第１の遅延干渉計において、第１の光導波路に対して＋π／４の位相差を生じる第２の光導波路の温度を変更する。第３の温度変更手段は、第３および第４の光導波路を有する第２の遅延干渉計において、第３の光導波路に対して−π／４の位相差を生じる第４の光導波路の温度を変更する。

第１の温度制御手段は、第１のモニタ信号の波形から第２のモニタ信号の波形を減算した波形の傾きが正になり、かつ第１のモニタ信号の値から第２のモニタ信号の値を減算した値がゼロまたはおよそゼロになるように、第１の温度変更手段の温度を制御する。第２の温度制御手段は、第１のモニタ信号の値がゼロになるように、第２の温度変更手段の温度を制御する。第３の温度制御手段は、第２のモニタ信号の値がゼロになるように、第３の温度変更手段の温度を制御する。

ここで、第１のモニタ信号は、第１の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータ再生前の信号と、第２の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータ再生後の信号を掛け合わせた信号である。第２のモニタ信号は、第２の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータ再生前の信号と、第１の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータ再生後の信号を掛け合わせた信号である。

この発明によれば、第１の温度制御手段により、第１のモニタ信号と第２のモニタ信号に基づいて第１の温度変更手段の温度が制御され、第２の温度制御手段により、第１のモニタ信号に基づいて第２の温度変更手段の温度が制御され、第３の温度制御手段により、第２のモニタ信号に基づいて第３の温度変更手段の温度が制御されるので、それら３つの温度変更手段の温度が効率よく短時間で自動的に制御される。

本発明にかかる位相制御装置および光ＤＱＰＳＫ受信機によれば、起動時や光信号の切り替え時や外部条件の変動時に、各遅延干渉計の光導波路間の光位相差を効率よく短時間で調節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、この発明にかかる位相制御装置および光ＤＱＰＳＫ受信機の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（プレーナ光波回路の構成）
図１および図２は、それぞれ、この発明の実施の形態にかかるプレーナ光波回路の構成を示す平面図および側面図である。図１および図２に示すように、プレーナ光波回路（以下、ＰＬＣとする）２０は、第１の温度変更手段であるペルチェ素子２１、第２の温度変更手段である第１のヒーター２２、および第３の温度変更手段である第２のヒーター２３を備えている。ペルチェ素子２１は、ＰＬＣ２０の基板２４の下に設けられており、ＰＬＣ全体の温度を変更するとともに、温度モニタ２５によるＰＬＣ温度のフィードバック制御によってＰＬＣ２０を所定の温度に保つ。

第１のヒーター２２は、ＰＬＣ２０に形成された第１の光導波路２６および第２の光導波路２７からなる第１の遅延干渉計２８において、第２の光導波路２７の温度を変更する。ここで、第１の光導波路２６は、第２の光導波路２７よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える分だけ長い。また、第２の光導波路２７を伝搬する光信号には、第１の光導波路２６を伝搬する光信号に対しておよそ＋π／４の位相差が生じる。以下、第１の遅延干渉計側をＡアームと称する。なお、当業者であれば前記整数倍は１０以内程度であれば波長の長さに依存するが容易に作製することが可能である。

第２のヒーター２３は、ＰＬＣ２０に形成された第３の光導波路２９および第４の光導波路３０からなる第２の遅延干渉計３１において、第４の光導波路３０の温度を変更する。ここで、第３の光導波路２９は、第４の光導波路３０よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える分だけ長い。また、第４の光導波路３０を伝搬する光信号には、第３の光導波路２９を伝搬する光信号に対しておよそ−π／４の位相差が生じる。以下、第２の遅延干渉計側をＢアームと称する。

このように、ＰＬＣ２０は、Ａアームのおよそ＋π／４の位相差とＢアームのおよそ−π／４の位相差によって、ＡアームとＢアームの間の位相差がおよそπ／２になるように作製されている。しかし、ＰＬＣ２０の製造誤差や、受信する光の波長や周波数によって、およそπ／２の位相差に多少の誤差が生じる。一般に、光導波路の屈折率は、温度の変化とともに変わるので、上述した構成のＰＬＣ２０では、ペルチェ素子２１、第１のヒーター２２および第２のヒーター２３の温度を制御することによって、およそπ／２の位相差に生じる誤差をなくするようにし、ＡアームとＢアームの間の位相差をおよそπ／２にすることができる。

（位相制御装置の構成）
図３は、この発明の実施の形態にかかる位相制御装置の構成を示すブロック図である。図３において、遅延干渉計（Ａ）および遅延干渉計（Ｂ）は、それぞれ第１の遅延干渉計２８および第２の遅延干渉計３１である。また、第１の遅延干渉計２８の傍に配置されているヒーターおよび第２の遅延干渉計３１の傍に配置されているヒーターは、それぞれ第１のヒーター２２および第２のヒーター２３である。また、温度制御回路４１に接続されているペルチェ素子および温度モニタは、それぞれペルチェ素子２１および温度モニタ２５である。

図３に示すように、位相制御装置は、前記温度制御回路４１、第１の光電変換手段であるＡアーム側ツインＰＤ（Ｔｗｉｎ−ＰＤ）４２、第２の光電変換手段であるＢアーム側ツインＰＤ（Ｔｗｉｎ−ＰＤ）４３、Ａアーム側トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）４４、Ｂアーム側トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）４５、Ａアーム側リミッタアンプ（ＬＩＡ）４６およびＢアーム側リミッタアンプ（ＬＩＡ）４７を備えている。また、位相制御装置は、第１のデータ再生手段であるＡアーム側データ再生回路４８、第２のデータ再生手段であるＢアーム側データ再生回路４９、第１のモニタ信号検出手段であるＡアームモニタ信号検出回路５０、および第２のモニタ信号検出手段であるＢアームモニタ信号検出回路５１を備えている。

また、位相制御装置は、第１の温度制御手段である演算処理部５２、第２の温度制御手段であるＡアーム側マイクロコントローラ５３、第３の温度制御手段であるＢアーム側マイクロコントローラ５４、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）５５，５６、およびデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）５７，５８，５９を備えている。さらに、この位相制御装置を用いた光ＤＱＰＳＫ受信機は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６０を備えている。

入力されるＤＱＰＳＫ信号は、分岐され、Ａアームに設けられている第１の遅延干渉計２８およびＢアームに設けられている第２の遅延干渉計３１に導かれる。Ａアーム側ツインＰＤ４２およびＢアーム側ツインＰＤ４３は、それぞれ、第１の遅延干渉計２８の出力光および第２の遅延干渉計３１の出力光に対応する電流信号を生成する。Ａアーム側トランスインピーダンスアンプ４４およびＢアーム側トランスインピーダンスアンプ４５は、それぞれ、Ａアーム側ツインＰＤ４２およびＢアーム側ツインＰＤ４３により生成される電流信号を電圧信号に変換する。

Ａアーム側トランスインピーダンスアンプ４４の出力信号は、Ａアーム側リミッタアンプ４６を介してＡアーム側データ再生回路４８へ送られるとともに、Ａアームモニタ信号検出回路５０へ送られる。Ａアーム側データ再生回路４８は、例えば２個のＤフリップフロップ回路６１，６２により構成されており、受信信号から再生したクロック（ＣＬＫ）を利用して、Ａアーム側リミッタアンプ４６の出力信号の論理判定を行う。Ａアーム側データ再生回路４８の出力信号は、マルチプレクサ６０およびＢアームモニタ信号検出回路５１へ送られる。

Ｂアーム側トランスインピーダンスアンプ４５の出力信号は、Ｂアーム側リミッタアンプ４７を介してＢアーム側データ再生回路４９へ送られるとともに、Ｂアームモニタ信号検出回路５１へ送られる。Ｂアーム側データ再生回路４９は、例えば３個のＤフリップフロップ回路６３，６４，６５により構成されており、受信信号から再生したクロック（ＣＬＫ）を利用して、Ｂアーム側リミッタアンプ４７の出力信号の論理判定を行う。Ｂアーム側データ再生回路４９の出力信号は、マルチプレクサ６０およびＡアームモニタ信号検出回路５０へ送られる。マルチプレクサ６０は、Ａアーム側データ再生回路４８の出力信号とＢアーム側データ再生回路４９の出力信号をまとめて、受信データとして出力する。

Ａアームモニタ信号検出回路５０は、ローパスフィルタ６６，６７，６８およびミキサ６９を備えている。Ａアーム側トランスインピーダンスアンプ４４の出力信号は、ローパスフィルタ６６を介してミキサ６９に入力される。Ｂアーム側データ再生回路４９の出力信号は、ローパスフィルタ６７を介してミキサ６９に入力される。これらローパスフィルタ６６，６７は、Ａアーム側トランスインピーダンスアンプ４４の出力信号とＢアーム側データ再生回路４９の出力信号の群遅延を揃えるために挿入されている。

ミキサ６９は、ローパスフィルタ６６の出力信号とローパスフィルタ６７の出力信号を互いに掛け合わせる。ミキサ６９の出力信号は、ローパスフィルタ６８により高周波成分が除去された後、繰り返し波形を有するＡアームモニタ信号としてアナログ・デジタル変換器５５によりデジタルデータに変換される。アナログ・デジタル変換器５５によりデジタル変換されたＡアームモニタ信号は、演算処理部５２およびＡアーム側マイクロコントローラ５３へ送られる。

Ｂアームモニタ信号検出回路５１は、ローパスフィルタ７０，７１，７２およびミキサ７３を備えている。Ｂアーム側トランスインピーダンスアンプ４５の出力信号は、ローパスフィルタ７０を介してミキサ７３に入力される。Ａアーム側データ再生回路４８の出力信号は、ローパスフィルタ７１を介してミキサ７３に入力される。これらローパスフィルタ７０，７１は、Ｂアーム側トランスインピーダンスアンプ４５の出力信号とＡアーム側データ再生回路４８の出力信号の群遅延を揃えるために挿入されている。

ミキサ７３は、ローパスフィルタ７０の出力信号とローパスフィルタ７１の出力信号を互いに掛け合わせる。ミキサ７３の出力信号は、ローパスフィルタ７２により高周波成分が除去された後、繰り返し波形を有するＢアームモニタ信号としてアナログ・デジタル変換器５６によりデジタルデータに変換される。アナログ・デジタル変換器５６によりデジタル変換されたＢアームモニタ信号は、演算処理部５２およびＢアーム側マイクロコントローラ５４へ送られる。

演算処理部５２は、アナログ・デジタル変換器５５から出力されるデジタル信号のＡアームモニタ信号の値（Ａとする）と、アナログ・デジタル変換器５６から出力されるデジタル信号のＢアームモニタ信号の値（Ｂとする）と、Ａアーム側ツインＰＤ４２またはＢアーム側ツインＰＤ４３への光信号の入力レベル（Ｐｉｎとする）を用いて、［｜Ａ−Ｂ｜／Ｐｉｎ＝ミキサ出力正規化値］の演算を行い、ミキサ出力正規化値を求める。また、演算処理部５２は、アナログ・デジタル変換器５５から出力されるＡアームモニタ信号の波形から、アナログ・デジタル変換器５６から出力されるＢアームモニタ信号の波形を減算して得られる波形の傾きを求める。

そして、演算処理部５２は、ミキサ出力正規化値と［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きに基づいて、ペルチェ素子２１の温度を制御するためのペルチェ制御信号を出力する。その際、ミキサ出力正規化値と［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きとペルチェ制御信号との関係を表す関係式や近似式が予め求められており、演算処理部５２がその関係式や近似式の演算を行うことにより、適当なペルチェ制御信号を求める。

あるいは、関係式や近似式に代えて、前記ミキサ出力正規化値と前記傾きと前記ペルチェ制御信号との関係を表すテーブルを用意しておき、演算処理部５２がこのテーブルを参照することにより、適当なペルチェ制御信号を求めるようにしてもよい。演算処理部５２によるペルチェ素子２１の温度制御と、ＡアームおよびＢアームの位相制御との関係については、後述する。

演算処理部５２から出力されるペルチェ制御信号は、デジタル・アナログ変換器５７によりアナログ信号に変換されて温度制御回路４１に与えられる。温度制御回路４１は、デジタル・アナログ変換器５７から出力されるペルチェ制御信号に基づいてペルチェ素子２１の温度を制御するとともに、温度モニタ２５によるＰＬＣ２０（図１参照）の検出温度に基づいてＰＬＣ２０の温度が所定の温度に保たれるようにフィードバック制御を行う。その際、ペルチェ素子２１の温度制御をＰＩＤ制御により行うようにしてもよい。

Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、アナログ・デジタル変換器５５から出力されるＡアームモニタ信号の値Ａがゼロに収束するように、第１のヒーター２２の温度を制御するためのヒーター制御信号を出力する。Ａアーム側マイクロコントローラ５３から出力されるヒーター制御信号は、デジタル・アナログ変換器５８によりアナログ信号に変換されて第１のヒーター２２に与えられる。第１のヒーター２２の温度は、デジタル・アナログ変換器５８から出力されるヒーター制御信号によって制御される。その際、第１のヒーター２２の温度制御をＰＩＤ制御により行うようにしてもよい。

Ｂアーム側マイクロコントローラ５４は、アナログ・デジタル変換器５６から出力されるＢアームモニタ信号の値Ｂがゼロに収束するように、第２のヒーター２３の温度を制御するためのヒーター制御信号を出力する。Ｂアーム側マイクロコントローラ５４から出力されるヒーター制御信号は、デジタル・アナログ変換器５９によりアナログ信号に変換されて第２のヒーター２３に与えられる。第２のヒーター２３の温度は、デジタル・アナログ変換器５９から出力されるヒーター制御信号によって制御される。その際、第２のヒーター２３の温度制御をＰＩＤ制御により行うようにしてもよい。Ａアーム側マイクロコントローラ５３およびＢアーム側マイクロコントローラ５４による第１のヒーター２２および第２のヒーター２３の温度制御と、ＡアームおよびＢアームの位相制御との関係については、後述する。

（ペルチェ素子の温度制御と位相制御との関係）
演算処理部５２によるペルチェ素子２１の温度制御と、ＡアームおよびＢアームの位相制御との関係について説明する。図４は、ペルチェ素子の温度を上昇させたときのＡアームおよびＢアームの位相の変化を示す説明図である。なお、図４は、Ａアーム側およびＢアーム側のヒーター２２，２３をともにオフ状態としたときの図である。

ただし、図４において、横軸および縦軸は、それぞれ、Ａアームの位相（φＡとする）およびＢアームの位相（φＢとする）であり、白丸、黒丸および×印は、それぞれ、正常動作点、制御収束点および制御不安定点を示す。従って、上述した位相制御装置では、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、制御不安定点を避けて、制御収束点に収束するように制御する必要がある。

また、図４において、「Ａ＞０」、「Ａ＜０」、「Ｂ＞０」および「Ｂ＜０」は、それぞれ、Ａアームモニタ信号の値Ａが正、Ａアームモニタ信号の値Ａが負、Ｂアームモニタ信号の値Ｂが正、およびＢアームモニタ信号の値Ｂが負であることを示す。さらに、図４において、破線および点線で示す曲線は、それぞれ、Ａアームモニタ信号の値Ａがゼロ、およびＢアームモニタ信号の値Ｂがゼロであることを示す。また、制御収束点を挟んで向かい合う一点鎖線により仕切られた帯状の領域は、［φＡ−φＢ］の初期バラツキの範囲（９０±α°）を表す。図４に関するこれらのただし書きは、図８および図９においても同様である。

ペルチェ素子２１は、Ａアーム側の第１の遅延干渉計２８とＢアーム側の第２の遅延干渉計３１を同時に同じ温度だけ変化させる。従って、図４に示すように、ペルチェ素子２１の電流を増やして第１の遅延干渉計２８と第２の遅延干渉計３１の温度を上昇させると、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢは、同じだけ変化することになるので、同図にケース１、ケース２およびケース３として示す矢印のように、［φＡ−φＢ］の初期バラツキを伴ったまま変化する。ここで、ケース１、ケース２およびケース３は、それぞれ、位相制御装置の起動時のＡアームの位相φＡとＢアームの位相φＢの差が、π／２よりも小さい場合、π／２の場合、およびπ／２よりも大きい場合である。なお、本実施の形態においては、起動時とは、位相制御装置の初期立ち上げ時は勿論であるが、受信する光の波長や周波数が切り替わったときも含む。

ケース２の場合には、ペルチェ素子２１の温度を制御するだけで、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢを制御収束点に収束させることができる。ケース１とケース３の場合には、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢを、ペルチェ素子２１の温度制御によって制御収束点の近傍まで変化させる制御と、Ａアーム側のヒーター２２の温度とＢアーム側のヒーター２３の温度を制御することによって制御収束点に収束させる制御を組み合わせることになる。いずれのケースでも、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、制御不安定点に収束しないように制御する必要がある。

そのためには、次のようにすればよい。例えば、位相制御装置の起動時に、Ａアームの位相φＡおよびＢアームの位相φＢが、それぞれ、−４５°（＝−π／４）〜０°および−１３５°（＝−３π／４）〜−９０°（−π／２）の範囲にある場合、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢがともに例えば４５°（＝π／４）だけ進むように、ペルチェ素子２１の温度を上昇させる。そうすれば、Ａアームの位相φＡが０°で、かつＢアームの位相φＢが−９０°（＝−π／２）である制御不安定点を避けることができる。

ここで、先の演算処理部５２に関する説明において、演算処理部５２は、ミキサ出力正規化値と、［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きを求めるとしたが、その理由を説明する。図５、図６および図７は、それぞれ、図４のケース１、ケース２およびケース３についてのＰＬＣ２０の温度（またはペルチェ電流）とＡアームおよびＢアームの各モニタ信号の値との関係を示す図である。これらの図において、「Ａ」で示す破線、「Ｂ」で示す点線および「Ａ−Ｂ」で示す実線は、それぞれ、Ａアームモニタ信号の値Ａ、Ｂアームモニタ信号の値Ｂ、およびＡアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値を示す。また、図４と同様に、黒丸および×印は、それぞれ、制御収束点および制御不安定点を示す。

図５および図７に示すように、ケース１とケース３では、Ａアームモニタ信号の値ＡおよびＢアームモニタ信号の値ＢがそれぞれゼロになるときのＰＬＣ２０の温度（またはペルチェ電流）と、Ａアームモニタ信号の値ＡとＢアームモニタ信号の値Ｂが等しくなるときのＰＬＣ２０の温度（またはペルチェ電流）とが、ずれてしまう。つまり、両者の間にオフセットが生じる。

従って、Ａアームモニタ信号の値ＡとＢアームモニタ信号の値Ｂを個別に監視したのでは、ペルチェ素子２１の温度を効率よく制御することができない。そこで、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値を監視することによって、その減算した値がゼロになるときのＰＬＣ２０の温度（またはペルチェ電流）と、Ａアームモニタ信号の値ＡおよびＢアームモニタ信号の値ＢがそれぞれゼロになるときのＰＬＣ２０の温度（またはペルチェ電流）とが、一致することになるので、ペルチェ素子２１の温度を効率よく制御することが可能となる。

また、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値の大きさは、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、制御収束点または制御不安定点からどの程度、乖離しているか、ということに関係している。ただし、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値は、Ａアーム側ツインＰＤ４２またはＢアーム側ツインＰＤ４３への光信号の入力レベルＰｉｎによって変化するので、ミキサ出力正規化値を求めることによって、入力レベルＰｉｎの大小による影響をなくすことができる。そこで、ミキサ出力正規化値を用いることによって、入力レベルＰｉｎの大小に関係なく、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、制御収束点および制御不安定点からどの程度、乖離しているか、ということがわかる。

さらに、図５〜図７より明らかなように、実線で示す［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きは、制御収束点で正であり、制御不安定点で負である。従って、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値と、ミキサ出力正規化値と、［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きを用いて、ペルチェ素子２１の温度をどの程度、上昇させればよいか、ということがわかる。一例として、次の（１）〜（６）のようにペルチェ素子２１の温度を上昇させて、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢを制御すればよい。

（１）［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きが負であり、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値が負である場合。Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、２２．５°（＝π／８）〜４５°（＝π／４）の範囲のミキサ出力正規化値に応じた角度だけ進むように、ペルチェ素子２１の温度を上昇させる。（２）［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きがゼロであり、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値が負である場合。Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、２２．５°（＝π／８）だけ進むように、ペルチェ素子２１の温度を上昇させる。

（３）［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きが正であり、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値が負である場合。Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、０°〜２２．５°（＝π／８）の範囲のミキサ出力正規化値に応じた角度だけ進むように、ペルチェ素子２１の温度を上昇させる。（４）［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きが正であり、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値が正である場合。Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、６７．５°（＝３π／８）〜９０°（＝π／２）の範囲のミキサ出力正規化値に応じた角度だけ進むように、ペルチェ素子２１の温度を上昇させる。

（５）［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きがゼロであり、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値が正である場合。Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、６７．５°（＝３π／８）だけ進むように、ペルチェ素子２１の温度を上昇させる。（６）［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きが負であり、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値が正である場合。Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、４５°（＝π／４）〜６７．５°（＝３π／８）の範囲のミキサ出力正規化値に応じた角度だけ進むように、ペルチェ素子２１の温度を上昇させる。

（ヒーターの温度制御と位相制御との関係）
Ａアーム側マイクロコントローラ５３およびＢアーム側マイクロコントローラ５４による第１のヒーター２２および第２のヒーター２３の温度制御と、ＡアームおよびＢアームの位相制御との関係について説明する。図８は、ヒーターの温度を変化させたときのＡアームおよびＢアームの位相の変化の一例を示す説明図である。図８において、制御収束点および制御不安定点に向かう矢印、または制御収束点および制御不安定点から外へ向く矢印は、ヒーターの温度を変化させたときに位相が変化する向きを示す。

図８に示す例では、Ａアームモニタ信号の値Ａが正である場合には、Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、Ａアーム側のヒーター２２の温度を下げるように、制御する。それによって、Ａアームの位相φＡが戻り、Ａアームモニタ信号の値Ａがゼロに収束する。Ａアームモニタ信号の値Ａが負である場合には、Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、Ａアーム側のヒーター２２の温度を上げるように、制御する。それによって、Ａアームの位相φＡが進み、Ａアームモニタ信号の値Ａがゼロに収束する。

一方、Ｂアームモニタ信号の値Ｂが正である場合には、Ｂアーム側マイクロコントローラ５４は、Ｂアーム側のヒーター２３の温度を上げるように、制御する。それによって、Ｂアームの位相φＢが進み、Ｂアームモニタ信号の値Ｂがゼロに収束する。Ｂアームモニタ信号の値Ｂが負である場合には、Ｂアーム側マイクロコントローラ５４は、Ｂアーム側のヒーター２３の温度を下げるように、制御する。それによって、Ｂアームの位相φＢが戻り、Ｂアームモニタ信号の値Ｂがゼロに収束する。

（ペルチェ素子とヒーターによるＡアームおよびＢアームの位相制御）
Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢは、ペルチェ素子２１の温度とＡアーム側のヒーター２２の温度とＢアーム側のヒーター２３の温度を制御することによって、制御収束点に収束される。その際、上述したように、「ペルチェ素子の温度制御と位相制御との関係」および「ヒーターの温度制御と位相制御との関係」から、図９に示すように、まず、ペルチェ素子２１の温度を制御することによって、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢを制御収束点の近傍まで変化させる（粗調整）。

粗調整が済んだら、ペルチェ素子２１、温度モニタ２５および温度制御回路４１によってＰＬＣ２０の温度をフィードバック制御しながら、Ａアーム側のヒーター２２とＢアーム側のヒーター２３を別々に制御することによって、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢを制御収束点に収束させる（微調整）。この微調整時に、いずれか一方または両方のヒーター２２，２３の駆動電圧が、予め設定されている可変範囲の上限または下限に近い場合や、その上限や下限を超える場合には、演算処理部５２は、再度、ペルチェ素子２１の温度制御を行い、ヒーター２２，２３の駆動電圧が可変範囲内に収まるようにする。

（起動時のペルチェ素子の温度設定処理）
次に、位相制御装置の起動時にペルチェ素子２１の温度が設定されるまでの流れについて説明する。図１０は、起動時にペルチェ素子の温度が設定されるまでの流れを示すフローチャートである。また、図１１は、ペルチェ素子による位相調整範囲を示す図である。図１１において、太い実線がペルチェ素子２１の温度を示している。

図１０に示すように、起動時には、まず、演算処理部５２は、Ａアームモニタ信号の値ＡとＢアームモニタ信号の値Ｂを取得する（ステップＳ１）。起動時のペルチェ素子２１の温度は、ペルチェ素子２１による位相調整範囲の中央付近に設定されている（図１１の（１）の状態）。次いで、演算処理部５２は、ミキサ出力正規化演算を行い、ミキサ出力正規化値を得る（ステップＳ２）。次いで、演算処理部５２は、ミキサ出力正規化値とペルチェ温度（光位相）との関係に変換し（ステップＳ３）、ミキサ出力正規化値とペルチェ温度（光位相）との関係を認識する（ステップＳ４）。

次いで、演算処理部５２は、［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きから、制御不安定点と、目標とする制御収束点を認識する（ステップＳ５）。次いで、演算処理部５２は、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢを、目標とする制御収束点の近傍まで変化させるように、ペルチェ制御信号を生成し（ステップＳ６）、温度制御回路４１に設定する（ステップＳ７）。温度制御回路４１は、ペルチェ制御信号により設定された温度にペルチェ素子２１の温度を制御する。このとき、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが制御不安定点に近い場合には、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢが、この制御不安定点を避けることのできる位相αだけ進むように、ペルチェ素子２１の温度が位相αに相当する量だけ高く再設定される（図１１の（２）の状態）。

ペルチェ素子２１の温度が安定したら、温度制御回路４１は、温度モニタ２５によるフィードバック制御により、ペルチェ素子２１の温度を一定に保つ（ステップＳ８）。その際、定常動作時の波長変動（最大で５ＧＨｚ程度）や温度変動に追従できるように、定常動作時のペルチェ素子２１の温度の両側には、十分な位相調整マージンｍが必要である（図１１の（３）の状態）。図１１の（３）には、定常動作時に、ペルチェ素子２１の温度が位相調整マージンｍの限界まで変動した状態が示されている。

（ヒーターの温度設定処理）
次に、ペルチェ素子２１の温度設定後、Ａアーム側のヒーター２２とＢアーム側のヒーター２３の温度が設定されるまでの流れについて説明する。図１２は、Ａアーム側のヒーターの温度が設定されるまでの流れを示すフローチャートであり、図１３は、Ｂアーム側のヒーターの温度が設定されるまでの流れを示すフローチャートである。

図１２および図１３に示すように、まず、Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、Ａアームモニタ信号の値Ａを取得する（ステップＳ１１）。同様に、Ｂアーム側マイクロコントローラ５３は、Ｂアームモニタ信号の値Ｂを取得する（ステップＳ２１）。次いで、Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、Ａアームモニタ信号の値Ａと、その正負を認識する（ステップＳ１２）。同様に、Ｂアーム側マイクロコントローラ５３は、Ｂアームモニタ信号の値Ｂと、その正負を認識する（ステップＳ２２）。

次いで、Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、Ａアームモニタ信号の値Ａおよびその正負に基づいて、Ａアーム側のヒーター２２の電力、すなわち温度を制御する（ステップＳ１３）。これを、Ａアームモニタ信号の値Ａがゼロになるまで繰り返す。同様に、Ｂアーム側マイクロコントローラ５３は、Ｂアームモニタ信号の値Ｂおよびその正負に基づいて、Ｂアーム側のヒーター２３の電力、すなわち温度を制御する（ステップＳ２３）。これを、Ｂアームモニタ信号の値Ｂがゼロになるまで繰り返す。

（定常動作時のペルチェ素子の温度再設定処理）
次に、Ａアーム側およびＢアーム側の各マイクロコントローラ５３，５４によりＡアーム側およびＢアーム側の各ヒーター２２，２３を制御しているとき（定常動作時）に、ペルチェ素子の温度を再設定する必要が生じた場合の流れについて説明する。図１４は、定常動作時にペルチェ素子の温度が再設定されるまでの流れを示すフローチャートである。

また、図１５は、ヒーターによる位相調整範囲を示す図である。図１５において、（１）〜（５）の各段階に示された一対の太い実線のうち、左側の実線がＡアーム側のヒーター２２の駆動電圧を示し、右側の実線がＢアーム側のヒーター２３の駆動電圧を示している。

図１４に示すように、Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、Ａアームモニタ信号の値Ａを取得する。同様に、Ｂアーム側マイクロコントローラ５３は、Ｂアームモニタ信号の値Ｂを取得する（ステップＳ３１）。次いで、Ａアーム側マイクロコントローラ５３は、Ａアームモニタ信号の値Ａがゼロに収束するように、Ａアーム側のヒーター２２の電力を繰り返し制御する。同様に、Ｂアーム側マイクロコントローラ５４は、Ｂアームモニタ信号の値Ｂがゼロに収束するように、Ｂアーム側のヒーター２３の電力を繰り返し制御する（ステップＳ３２）。

図１５の（１）には、この時の状態が示されており、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢとの位相差のおよそ９０°（＝π／２）からのずれ量（ａとする）をＡアーム側のヒーター２２とＢアーム側のヒーター２３で補償している状態が示されている。この状態において、例えば送信側の光源の波長が変動したとする。この波長変動に追従して、Ａアー ム側のヒーター２２とＢアーム側のヒーター２３の温度を同じだけ変えて、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢを同じだけ変化させる。

その際、図１５の（２）に示すように、Ａアーム側のヒーター２２およびＢアーム側のヒーター２３のいずれか一方または両方の駆動電圧が、予め設定されている位相調整可能範囲の上限または下限に近づくと（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、演算処理部５２は、ペルチェ素子２１の温度を再設定するシーケンスを発動する。そのシーケンスが発動された後であっても、光源波長の変化速度がＰＬＣ２０の温度制御の時定数よりも速い場合には、ヒータ２２，２３の駆動電圧が、ペルチェ素子２１の温度を再設定するシーケンスを発動するための閾値レベルを一時的に超えて、図１５のｂの領域に入り、可変範囲の上限または下限にさらに近づくことになる（図１５の（３）の状態）。

そこで、演算処理部５２は、ヒーター２２，２３の駆動電圧が位相調整の可変範囲内に収まるように、再度、ペルチェ素子２１の温度を制御する（ステップＳ３４）。図１５の（４）には、位相差βに相当する量だけ、ペルチェ素子２１の温度が再設定されるように設計された例が示されている。ペルチェ素子２１の温度の再設定により、その分、ヒータ２２，２３による位相調整の所要量が変化する。図１５の（４）には、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢとの位相差のおよそ９０°（＝π／２）からのずれ量が、ペルチェ素子２１の温度の再設定後に、再設定前のａから［ａ＋ｄ］に変化した状態が示されている。

図１５の（４）において、太い破線は、ペルチェ素子２１の温度の再設定前のずれ量ａに相当する量を示している。ペルチェ設定温度の変化による実際の移相量は、ヒータ電圧に依存するので、厳密にはβに対して誤差がある。従って、図１５の（５）に示すように、βに対する誤差の分だけ、マージンｅを見込む。一方、図１４のステップＳ３３において、ヒーター２２，２３の駆動電圧が、予め設定されている可変範囲の上限および下限に近くない場合や超えない場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）には、ペルチェ素子２１の温度を変更しない。

以上説明したように、実施の形態によれば、演算処理部５２により、Ａアームモニタ信号の値ＡからＢアームモニタ信号の値Ｂを減算した値と、ミキサ出力正規化値と、［Ａアームモニタ信号の波形−Ｂアームモニタ信号の波形］の傾きに基づいて、ペルチェ素子２１の温度が制御され、Ａアーム側マイクロコントローラ５３により、Ａアームモニタ信号の値Ａに基づいて、Ａアーム側のヒーター２２の温度が制御され、Ｂアーム側マイクロコントローラ５４により、Ｂアームモニタ信号の値Ｂに基づいて、Ｂアーム側のヒーター２３の温度が制御されるので、ペルチェ素子２１および２つのヒーター２２，２３の各温度が効率よく短時間で自動的に制御される。従って、起動時に、Ａアームの位相φＡとＢアームの位相φＢの位相差を効率よく短時間でπ／２に近づけるように調節することができる。

（付記１）第１の光導波路、および該第１の光導波路を伝搬する光信号に対しておよそ＋π／４の位相差を有する光信号を伝搬する第２の光導波路を備え、かつ前記第１の光導波路が前記第２の光導波路よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える長さだけ長く設定されており、光入力信号が分岐されて前記第１の光導波路および前記第２の光導波路のそれぞれに入力される第１の遅延干渉計と、第３の光導波路、および該第３の光導波路を伝搬する光信号に対しておよそ−π／４の位相差を有する光信号を伝搬する第４の光導波路を備え、かつ前記第３の光導波路が前記第４の光導波路よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える長さだけ長く設定されており、前記光入力信号が分岐されて前記第３の光導波路および前記第４の光導波路のそれぞれに入力される第２の遅延干渉計と、前記第１の光導波路を伝搬する光信号および前記第２の光導波路を伝搬する光信号を電気信号に変換する第１の光電変換手段と、前記第３の光導波路を伝搬する光信号および前記第４の光導波路を伝搬する光信号を電気信号に変換する第２の光電変換手段と、前記第１の光電変換手段により生成された電気信号の論理を判定して前記第１の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータを再生する第１のデータ再生手段と、前記第２の光電変換手段により生成された電気信号の論理を判定して前記第２の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータを再生する第２のデータ再生手段と、前記第１のデータ再生手段への入力信号と前記第２のデータ再生手段の出力信号を掛け合わせた第１のモニタ信号を検出する第１のモニタ信号検出手段と、前記第２のデータ再生手段への入力信号と前記第１のデータ再生手段の出力信号を掛け合わせた第２のモニタ信号を検出する第２のモニタ信号検出手段と、前記第１の遅延干渉計および前記第２の遅延干渉計の温度を変更する第１の温度変更手段と、前記第２の光導波路の温度を変更する第２の温度変更手段と、前記第４の光導波路の温度を変更する第３の温度変更手段と、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値と前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値に基づいて前記第１の温度変更手段の温度を制御する第１の温度制御手段と、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値に基づいて前記第２の温度変更手段の温度を制御する第２の温度制御手段と、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値に基づいて前記第３の温度変更手段の温度を制御する第３の温度制御手段と、を備えることを特徴とする位相制御装置。

（付記２）前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の波形から、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の波形を減算した波形の傾きが負であり、かつ前記第１のモニタ信号の値から前記第２のモニタ信号の値を減算した値がゼロまたはおよそゼロになるのを避けるように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記１に記載の位相制御装置。

（付記３）前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の波形から、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の波形を減算した波形の傾きが正になるように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記１に記載の位相制御装置。

（付記４）前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値から、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値を減算した値がゼロまたはおよそゼロになるように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記３に記載の位相制御装置。

（付記５）前記第２の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値がゼロになるように、前記第２の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記２〜４のいずれか一つに記載の位相制御装置。

（付記６）前記第２の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値が正であるときに前記第２の温度変更手段の温度を下げ、前記第１のモニタ信号の値が負であるときに前記第２の温度変更手段の温度を上げることを特徴とする付記５に記載の位相制御装置。

（付記７）前記第３の温度制御手段は、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値がゼロになるように、前記第３の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記２〜４のいずれか一つに記載の位相制御装置。

（付記８）前記第３の温度制御手段は、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値が正であるときに前記第３の温度変更手段の温度を上げ、前記第２のモニタ信号の値が負であるときに前記第３の温度変更手段の温度を下げることを特徴とする付記７に記載の位相制御装置。

（付記９）前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値と前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値がともにゼロに収束する際に、前記第２の温度変更手段の温度または前記第３の温度変更手段の温度の一方または両方が変更可能範囲の上限または下限を超える場合に、前記第２の温度変更手段の温度および前記第３の温度変更手段の温度の両方が前記変更可能範囲の上限および下限を超えないように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記５〜８のいずれか一つに記載の位相制御装置。

（付記１０）前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値から、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値を減算した値を、前記第１の光電変換手段または前記第２の光電変換手段への入力レベルで割ることにより正規化することを特徴とする付記４に記載の位相制御装置。

（付記１１）前記第１の温度制御手段、前記第２の温度制御手段および前記第３の温度制御手段は、それぞれ前記第１の温度変更手段、前記第２の温度変更手段および前記第３の温度変更手段の温度を独立して制御することを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の位相制御装置。

（付記１２）前記第１の温度制御手段は、ＰＩＤ制御により前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記１〜１１のいずれか一つに記載の位相制御装置。

（付記１３）前記第２の温度制御手段は、ＰＩＤ制御により前記第２の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記１〜１１のいずれか一つに記載の位相制御装置。

（付記１４）前記第３の温度制御手段は、ＰＩＤ制御により前記第３の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする付記１〜１１のいずれか一つに記載の位相制御装置。

（付記１５）前記付記１〜１４のいずれか一つに記載の位相制御装置を備えた光ＤＱＰＳＫ受信機。

以上のように、本発明にかかる位相制御装置および光ＤＱＰＳＫ受信機は、高ビットレート光伝送を行う光受信機に有用であり、特に、例えば１波長当たり４０Ｇｂ／ｓ以上の高ビットレート光伝送を行う光受信機に適している。

この発明の実施の形態にかかる光位相制御部を備えたプレーナ光波回路の構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態にかかる光位相制御部を備えたプレーナ光波回路の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態にかかる位相制御装置の構成を示すブロック図である。 ペルチェ素子の温度とＡアームおよびＢアームの位相との関係を示す説明図である。 図４のケース１におけるＰＬＣ温度またはペルチェ電流とＡアームおよびＢアームのモニタ信号の値との関係を示す説明図である。 図４のケース２におけるＰＬＣ温度またはペルチェ電流とＡアームおよびＢアームのモニタ信号の値との関係を示す説明図である。 図４のケース３におけるＰＬＣ温度またはペルチェ電流とＡアームおよびＢアームのモニタ信号の値との関係を示す説明図である。 ヒーターの温度とＡアームおよびＢアームの位相との関係を示す説明図である。 ペルチェ素子の温度およびヒーターの温度とＡアームおよびＢアームの位相との関係を示す説明図である。 起動時にペルチェ素子の温度が設定されるまでの流れを示すフローチャートである。 ペルチェ素子による位相調整範囲を示す説明図である。 Ａアーム側のヒーターの温度が設定されるまでの流れを示すフローチャートである。 Ｂアーム側のヒーターの温度が設定されるまでの流れを示すフローチャートである。 定常動作時にペルチェ素子の温度が設定されるまでの流れを示すフローチャートである。 ヒーターによる位相調整範囲を示す説明図である。 従来の光ＤＱＰＳＫ光受信機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

２１ 第１の温度変更手段
２２ 第２の温度変更手段
２３ 第３の温度変更手段
２６ 第１の光導波路
２７ 第２の光導波路
２８ 第１の遅延干渉計
２９ 第３の光導波路
３０ 第４の光導波路
３１ 第２の遅延干渉計
４２ 第１の光電変換手段
４３ 第２の光電変換手段
４８ 第１のデータ再生手段
４９ 第２のデータ再生手段
５０ 第１のモニタ信号検出手段
５１ 第２のモニタ信号検出手段
５２ 第１の温度制御手段
５３ 第２の温度制御手段
５４ 第３の温度制御手段

Claims (10)

1. 光入力信号がそれぞれ分岐入力される第１の遅延干渉計と第２の遅延干渉計とを備え、
   前記第１の遅延干渉計は、第１の光導波路、および該第１の光導波路を伝搬する光信号に対して＋π／４の位相差を有するように制御されて光信号を伝搬する第２の光導波路を備え、かつ前記第１の光導波路が前記第２の光導波路よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える長さだけ長く設定されており、前記光入力信号が分岐されて前記第１の光導波路および前記第２の光導波路のそれぞれに入力され、
   前記第２の遅延干渉計は、第３の光導波路、および該第３の光導波路を伝搬する光信号に対して−π／４の位相差を有するように制御されて光信号を伝搬する第４の光導波路を備え、かつ前記第３の光導波路が前記第４の光導波路よりもＤＱＰＳＫ変調信号の少なくとも１シンボル分の整数倍の遅延時間差を与える長さだけ長く設定されており、前記光入力信号が分岐されて前記第３の光導波路および前記第４の光導波路のそれぞれに入力され、
   さらに、前記第１の光導波路を伝搬する光信号および前記第２の光導波路を伝搬する光信号を電気信号に変換する第１の光電変換手段と、
   前記第３の光導波路を伝搬する光信号および前記第４の光導波路を伝搬する光信号を電気信号に変換する第２の光電変換手段と、
   前記第１の光電変換手段により生成された電気信号の論理を判定して前記第１の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータを再生する第１のデータ再生手段と、
   前記第２の光電変換手段により生成された電気信号の論理を判定して前記第２の遅延干渉計を伝搬する光信号のデータを再生する第２のデータ再生手段と、
   前記第１のデータ再生手段への入力信号と前記第２のデータ再生手段の出力信号を掛け合わせた第１のモニタ信号を検出する第１のモニタ信号検出手段と、
   前記第２のデータ再生手段への入力信号と前記第１のデータ再生手段の出力信号を掛け合わせた第２のモニタ信号を検出する第２のモニタ信号検出手段と、
   前記第１の遅延干渉計および前記第２の遅延干渉計の温度を変更する第１の温度変更手段と、
   前記第２の光導波路の温度を変更する第２の温度変更手段と、
   前記第４の光導波路の温度を変更する第３の温度変更手段と、
   前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値と前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値に基づいて前記第１の温度変更手段の温度を制御する第１の温度制御手段と、
   前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値に基づいて前記第２の温度変更手段の温度を制御する第２の温度制御手段と、
   前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値に基づいて前記第３の温度変更手段の温度を制御する第３の温度制御手段と、
   を備えることを特徴とする位相制御装置。
2. 前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の波形から、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の波形を減算した波形の傾きが負であり、かつ前記第１のモニタ信号の値から前記第２のモニタ信号の値を減算した値がゼロまたはおよそゼロになるのを避けるように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の位相制御装置。
3. 前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の波形から、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の波形を減算した波形の傾きが正になるように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の位相制御装置。
4. 前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値から、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値を減算した値がゼロまたはおよそゼロになるように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする請求項３に記載の位相制御装置。
5. 前記第２の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値がゼロになるように、前記第２の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の位相制御装置。
6. 前記第２の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値が正であるときに前記第２の温度変更手段の温度を下げ、前記第１のモニタ信号の値が負であるときに前記第２の温度変更手段の温度を上げることを特徴とする請求項５に記載の位相制御装置。
7. 前記第３の温度制御手段は、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値がゼロになるように、前記第３の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の位相制御装置。
8. 前記第３の温度制御手段は、前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値が正であるときに前記第３の温度変更手段の温度を上げ、前記第２のモニタ信号の値が負であるときに前記第３の温度変更手段の温度を下げることを特徴とする請求項７に記載の位相制御装置。
9. 前記第１の温度制御手段は、前記第１のモニタ信号検出手段により検出された前記第１のモニタ信号の値と前記第２のモニタ信号検出手段により検出された前記第２のモニタ信号の値がともにゼロに収束する際に、前記第２の温度変更手段の温度または前記第３の温度変更手段の温度の一方または両方が変更可能範囲の上限または下限を超える場合に、前記第２の温度変更手段の温度および前記第３の温度変更手段の温度の両方が前記変更可能範囲の上限および下限を超えないように、前記第１の温度変更手段の温度を制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の位相制御装置。
10. 前記請求項１〜９のいずれか一つに記載の位相制御装置を備えた光ＤＱＰＳＫ受信機。

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