JP5083310B2

JP5083310B2 - 多値光強度変調器

Info

Publication number: JP5083310B2
Application number: JP2009506172A
Authority: JP
Inventors: 正治土居
Original assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Current assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: WO2008117460A1; US20100014801A1; US7941011B2; JPWO2008117460A1

Description

本発明は光通信で用いられる光強度変調器に関し、特に、零レベルを含まない４値以上に光強度を変調する多値強度変調器に関するものである。

従来、４値以上の光強度変調を行う場合、例えば図１０に示すような一般的なマッハツェンダ干渉計（Mach-Zehnder interferometer：ＭＺＩ）型の光強度変調器１００について、電極１０２に印加する電圧信号Ｖ（ｔ）のレベルを４値以上に多値化して駆動することにより、該電圧信号Ｖ（ｔ）に従って多値強度変調された光信号Ｉ（ｔ）が光導波路１０１から出力されるようにする方法がある。

また、下記の特許文献１に記載された多値光強度変調回路においては、ＭＺＩ型光導波路の一対の分岐導波路上に変調器をそれぞれ設け、ＭＺＩ型光導波路の分岐部における分岐比を１：２とすることにより、合波部から出力される光信号の強度をほぼ０：１：２：３の割合で変化させて多値強度変調を実現する技術が提案されている。
特開２００３−２５８７３３号公報

しかしながら、上記図１０に示した従来構成の場合、通常、データの「０」および「１」に対応した２値のレベルで与えられる電圧信号Ｖ（ｔ）を、４値以上に多値化するのは困難である。また、ＭＺＩ型の光強度変調器の場合、図１１の左上に示すように、印加電圧Ｖに対する出力光強度Ｉの関係（以下、電気−光特性とする）が非線形な特性であり、等間隔の光強度変調を実現するためには電極１０２に印加する電圧信号Ｖ（ｔ）を非等間隔に多値化する必要があるが、それを実現するのは一層困難である。さらに、ＭＺＩ型光強度変調器の動作点を調整するＤＣバイアスが最適点からずれた場合には、例えば図１２に示すように光強度の各レベルが大きく変化してしまうため、実用的ではないという欠点もある。加えて、基板材料としてニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等を用いたＭＺＩ型光強度変調器の場合、温度変動などにより動作点のドリフトが発生し、その対策としてＤＣバイアスを制御する必要があるが、２値の光強度変調に対応した公知の制御技術を４値以上の光強度変調に適用することが困難であるという問題点もある。

また、上記の特許文献１に記載された従来技術の場合、零レベル（消光状態）を含んだ多値の光強度変調となるため、例えば、光強度変調と光位相変調との組み合わせによる多値変調方式への応用を考えると、光強度が零レベルのときに位相情報を与えることができないという課題がある。
本発明は上記の点に着目してなされたもので、２値の電気信号を用いた実用的な構成により、零レベルを含まない４値以上の光強度変調を実現可能にする多値光強度変調器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の多値光強度変調器は、入力光をｎ分岐（ｎは２以上の整数）する第１分岐部、該第１分岐部のｎ分岐にそれぞれ接続されたｎ本の第１分岐導波路、および、該ｎ本の第１分岐導波路に接続され合波する第１合波部を有する第１光強度変調部と、前記ｎ本の第１分岐導波路上にそれぞれ形成されたｎ個の第２光強度変調部と、を備える。前記ｎ個の第２光強度変調部は、それぞれ、前記第１分岐導波路を二分岐する第２分岐部と、前記第２分岐部の二分岐にそれぞれ接続された一対の第２分岐導波路と、前記一対の第２分岐導波路に接続され合波する第２合波部と、前記一対の第２分岐導波路に沿って形成された電極と、前記電極に２値の電気信号を印加することで当該第２光強度変調部をオン／オフ動作させる駆動部と、を有する。そして、前記第２分岐部および前記第２合波部のうちの少なくとも一方は、予め設定した分岐比を有し、該分岐比が０．５：０．５とは異なっている。

このような構成の多値光強度変調器では、第１光強度変調部に入力され第１分岐部でｎ分岐された光が、各第１分岐導波路上に形成された第２光強度変調部にそれぞれ入力される。各第２光強度変調部では、第２分岐部により入力光が二分岐されて一対の第２分岐導波路に送られ、該第２分岐導波路に沿った電極に２値の電気信号が印加されることでオン／オフ駆動され、第２合波部から光信号が出力されるが、第２分岐部および第２合波部のうちの少なくとも一方の分岐比が０．５：０．５とは異なる値に予め設定されていると、オフ時でも有意なレベルの光が出力される消光比の劣化した２値の光信号が第２合波部から出力される。ｎ個の第２光強度変調部からそれぞれ出力される光信号は、第１光強度変調部の第１合波部で合波されることにより、零レベルを含まない２^ｎ値に光強度変調された光信号が第１合波部から出力されるようになる。

上記のような本発明の多値光強度変調器によれば、第１分岐導波路上の各第２光強度変調部における第２分岐部および第２合波部のうちの少なくとも一方の分岐比を０．５：０．５からずらして設定した上で２値の電気信号を用いてオン／オフ動作させるという実用的な構成により、零レベルを含まない４値以上の光強度変調を実現することが可能になる。

本発明の第１実施形態による多値光強度変調器の構成を示す上面図である。上記第１実施形態における第２、第３のＭＺＩ型光変調部の動作を説明するための図である。上記第１実施形態における第２、第３のＭＺＩ型光変調部のオン／オフ状態および出力光信号強度のレベル変化の一例を示す図である。上記第１実施形態において第２、第３のＭＺＩ型光変調部のＤＣバイアスがずれたときの影響を説明するための図である。本発明の第２実施形態による多値光強度変調器の構成を示す上面図である。上記第２実施形態における各ＭＺＩ型光変調部のオン／オフ状態および出力光信号強度のレベル変化の一例を示す図である。本発明の第３実施形態による多値光強度変調器の構成を示す上面図である。本発明の第４実施形態による光変調器の構成を示す上面図である。上記第４実施形態における出力光信号の強度および位相の状態を説明するための図である。一般的なＭＺＩ型光強度変調器の構成を示す上面図である。図１０のＭＺＩ型光強度変調器を用いて多値光強度変調を行う場合の問題点を説明するための図である。図１０のＭＺＩ型光強度変調器を用いて多値光強度変調を行う場合にＤＣバイアスがずれたときの影響を説明するための図である。

符号の説明

１…基板
１０…第１のＭＺＩ型光変調部
２０…第２のＭＺＩ型光変調部
３０…第３のＭＺＩ型光変調部
４０…第４のＭＺＩ型光変調部
１１，２１，３１，４１…分岐部
１２，１３，１４，２２，２３，３２，３３，４２，４３…分岐導波路
１５，２４，３４，４４…合波部
１６，２５，２６，３５，３６，４５，４６…電極
５０…４値光強度変調器
６０…ＤＱＰＳＫ変調器

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明の第１実施形態による多値光強度変調器の構成を示す上面図である。
図１において、本実施形態の多値光強度変調器は、例えば、ニオブ酸リチウム等の電気光学効果を有する基板１上に形成された、第１光強度変調部としてのマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）型光変調部１０の一対の分岐導波路１２，１３上に、第２光強度変調部としてのＭＺＩ型光変調部２０，３０をそれぞれ備えた構成である。

ＭＺＩ型光変調部１０は、基板１の一端面に位置する入力ポートに与えられる入力光を、分岐部１１においてＰ１２：１−Ｐ１２（０＜Ｐ１２＜１）の分岐比に従って二つに分岐し、該各分岐光を一対の分岐導波路１２，１３にそれぞれ送る。図で上側の分岐導波路１２上には、ＭＺＩ型光変調部２０が設けられており、図で下側の分岐導波路１３上には、図示しない駆動部から出力される電気信号Ｖ１が一端に印加される電極１６、およびＭＺＩ型光変調部３０が設けられており、各分岐導波路１２，１３を伝搬した各々の光は、合波部１５でＰ１３：１−Ｐ１３（０＜Ｐ１３＜１）の分岐比に従って１つに合波されて基板１の反対側の端面に位置する出力ポートより出力される。ここでは、上記分岐部１１の分岐比Ｐ１２：１−Ｐ１２および合波部１５の分岐比Ｐ１３：１−Ｐ１３は、例えば０．５：０．５となるように予め設計されている。また、上記電極１６に印加される電気信号Ｖ１は、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０に入力される光の相対的な位相関係が強め合いの条件を満たす一定の電圧レベルに設定されている。

ＭＺＩ型光変調部２０は、上記ＭＺＩ型光変調部１０の分岐導波路１２を伝搬する光を、分岐部２１においてＰ２２：１−Ｐ２２（０＜Ｐ２２＜１）の分岐比に従って二つに分岐し、該各分岐光を一対の分岐導波路２２，２３にそれぞれ送る。各分岐導波路２２，２３上には電極２５，２６がそれぞれ形成されており、図示しない駆動部から出力される、２値データに対応して電圧レベルが変化する電気信号Ｖ２（ｔ）が一方の電極２５に印加され、該電気信号Ｖ２（ｔ）の反転信号／Ｖ２（ｔ）が他方の電極２６に印加される。各電極２５，２６の他端は、それぞれ図示しない抵抗を介して終端されており、進行波型の電極構造となっている。各分岐導波路２２，２３を伝搬した各々の光は、合波部２４でＰ２３：１−Ｐ２３の分岐比に従って１つに合波されて、ＭＺＩ型光変調部１０の合波部１５に送られる。上記分岐部２１の分岐比Ｐ２２：１−Ｐ２２および合波部２４の分岐比Ｐ２３：１−Ｐ２３の少なくとも一方は、後述するように０．５：０．５から所要量ずらした比率となるように予め設計されている。

ＭＺＩ型光変調部３０は、上記ＭＺＩ型光変調部１０の分岐導波路１３を伝搬する光を、分岐部３１においてＰ３２：１−Ｐ３２（０＜Ｐ３２＜１）の分岐比に従って二つに分岐し、該各分岐光を一対の分岐導波路３２，３３にそれぞれ送る。各分岐導波路３２，３３上には電極３５，３６がそれぞれ形成されており、図示しない駆動部から出力される、２値データに対応して電圧レベルが変化する電気信号Ｖ３（ｔ）が一方の電極３５に印加され、該電気信号Ｖ３（ｔ）の反転信号／Ｖ３（ｔ）が他方の電極３６に印加される。各電極３５，３６の他端は、それぞれ図示しない抵抗を介して終端されており進行波型の電極構造となっている。各分岐導波路３２，３３を伝搬した各々の光は、合波部３４でＰ３３：１−Ｐ３３の分岐比に従って１つに合波されて、ＭＺＩ型光変調部１０の合波部１５に送られる。上記分岐部３１の分岐比Ｐ３２：１−Ｐ３２および合波部３４の分岐比Ｐ３３：１−Ｐ３３の少なくとも一方も、前述したＭＺＩ型光変調部２０の分岐部２１の分岐比Ｐ２２：１−Ｐ２２および合波部２４の分岐比Ｐ２３：１−Ｐ２３と同様、後述するように０．５：０．５から所要量ずらした比率となるように予め設計されている。

上記のような構成の多値光強度変調器では、ＭＺＩ型光変調部２０，３０の各分岐部２１，３１における分岐比、もしくは、合波部２４，３４の分岐比が０．５：０．５から所要量ずらされていることにより、例えば図２に示すように、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０を２値の電気信号Ｖ２（ｔ），Ｖ３（ｔ）およびその反転信号／Ｖ２（ｔ），／Ｖ３（ｔ）でブッシュプル駆動して出力光をオン／オフ動作させたときの各々の消光比が劣化するようになる。これにより、分岐比が０．５：０．５に設定された通常の構成で光出力が消光状態となるオフ時において、本多値光強度変調器では各ＭＺＩ型光変調部２０，３０から有意なレベルの光が出力されるようになる。

ここで、ＭＺＩ型光変調部２０から出力される光信号の強度をＩ２（ｔ）で表し、オン時（Ｖ２（ｔ）＝０）の光強度Ｉ２（ｔ）をＡとし、オフ時（Ｖ２（ｔ）＝１）光強度Ｉ２（ｔ）をＢとする。また、ＭＺＩ型光変調部３０から出力される光信号の強度をＩ３（ｔ）で表し、オン時（Ｖ３（ｔ）＝０）の光強度Ｉ３（ｔ）をＣとし、オフ時（Ｖ３（ｔ）＝１）の光強度Ｉ３（ｔ）をＤとする。この場合、ＭＺＩ型光変調部１０の合波器１５で合波されて出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）は、ＭＺＩ型光変調部２０，３０の光出力強度Ｉ２（ｔ），Ｉ３（ｔ）の組み合わせに対応して、次の表１に示すようなレベルとなる。

具体的に、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０の光出力強度Ｉ２（ｔ），Ｉ３（ｔ）が共にオン時のＡ，Ｃとなるとき、出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）は、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０にそれぞれ対応した光電界強度√Ａ，√Ｃの和の２乗、すなわち、Ｉ（ｔ）＝（√Ａ＋√Ｃ）^２となる。また、ＭＺＩ型光変調部２０の光出力強度Ｉ２（ｔ）がオン時のＡ、ＭＺＩ型光変調部３０の光出力強度Ｉ３（ｔ）がオフ時のＤとなるとき、出力ポートから出力される光信号の強度は、Ｉ（ｔ）＝（√Ａ＋√Ｄ）^２となる。また、ＭＺＩ型光変調部２０の光出力強度Ｉ２（ｔ）がオフ時のＢ、ＭＺＩ型光変調部３０の光出力強度Ｉ３（ｔ）がオン時のＣとなるとき、出力ポートから出力される光信号の強度は、Ｉ（ｔ）＝（√Ｂ＋√Ｃ）^２となる。また、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０の光出力強度Ｉ２（ｔ），Ｉ３（ｔ）が共にオフ時のＢ，Ｄとなるとき、出力ポートから出力される光信号の強度は、Ｉ（ｔ）＝（√Ｂ＋√Ｄ）^２となる。

上記のような表１に示した関係が、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０の光出力強度Ｉ２（ｔ），Ｉ３（ｔ）と出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）との間に成立するため、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０の分波部２１，３１、合波部２４，３４の分岐比をそれぞれ適切な値に設定することにより、表１におけるＩ２（ｔ），Ｉ３（ｔ）のオン／オフの組み合わせに対応した各Ｉ（ｔ）のレベル比をほぼ４：３：２：１とすることができる。

具体的には、例えば、ＭＺＩ型光変調部１０の分岐部１１の分岐比をＰ１２：１−Ｐ１２＝０．５：０．５、合波部１５の分岐比をＰ１３：１−Ｐ１３＝０．５：０．５とし、ＭＺＩ型光変調部２０の分岐部２１の分岐比をＰ２２：１−Ｐ２２＝０．３４：０．６６、合波部２４の分岐比をＰ２３：１−Ｐ２３＝０．６６：０．３４とし、ＭＺＩ型光変調部３０の分岐部３１の分岐比をＰ３２：１−Ｐ３２＝０．１７：０．８３、合波部３４の分岐比をＰ３３：１−Ｐ３３＝０．８３：０．１７とした場合、電極１６への電圧Ｖ１の印加によりＭＺＩ型光変調部１０をオン状態で一定にして、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０をオン／オフ動作させることにより、出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）は、４．１：２．９：１．７：１．０とほぼ等間隔の４値を取るようになる。次の表２は、上記の設定例における各ＭＺＩ型光変調部１０，２０，３０のオン／オフ状態と光出力強度Ｉ（ｔ）との対応関係をまとめたものである。

また、図３は、各ＭＺＩ型光変調部２０，３０のオン／オフ状態および出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）のレベル変化の一例を示したものである。このように本多値光強度変調器によれば、２値の電気信号Ｖ２（ｔ），Ｖ３（ｔ）およびその反転信号／Ｖ２（ｔ），／Ｖ３（ｔ）を用いてＭＺＩ型光変調部２０，３０をそれぞれオン／オフ駆動することで、零レベル（消光状態）を含まない実質的に等間隔な４つの出力レベルＬ１〜Ｌ４の間で変化する４値の光強度変調を実現することが可能になる。

さらに、本多値光強度変調器における各ＭＺＩ型光変調部２０，３０の動作は、電気−光特性の「山」と「谷」に対応したオン／オフ変調であるため、例えば図４に示すように、ＭＺＩ型光変調部２０のＤＣバイアスが最適点からずれた場合でも、光出力レベルＩ２（ｔ）への影響は殆どない。なお、図４にはＭＺＩ型光変調部２０のＤＣバイアスがずれた場合を示したが、ＭＺＩ型光変調部３０のＤＣバイアスがずれた場合も同様である。加えて、温度変動等による動作点のドリフトに対するＤＣバイアスの制御についても、ＭＺＩ型光変調部２０，３０は通常のオン／オフ変調を用いているので、２値の光強度変調方式に対応した周知の制御方法を適用することができる。

なお、上記の第１実施形態では、ＭＺＩ型光変調部１０の分岐部１１の分岐比、および、合波部１５の分岐比を０．５：０．５（＝１：１）とする設定例を示したが、該分岐部１１の分岐比を０．５：０．５からずらして設定することもでき、当該分岐比に応じてＭＺＩ型光変調部２０，３０の分岐部２１，３１、合波部２４，３４の分岐比を最適化することでほぼ等間隔の４値光強度変調を実現することが可能である。また、上記の一例では、ほぼ等間隔の４値としているが、不等間隔の４値でも同様に、ＭＺＩ型光変調部２０，３０の分岐部２１，３１、合波部２４，３４の分岐比を最適化することで実現することが可能である。次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図５は、本発明の第２実施形態による多値光強度変調器の構成を示す上面図である。
図５において、本実施形態の構成が上述の図１に示した第１実施形態の構成と異なる点は、ＭＺＩ型光変調部１０の電極１６に対して、ＭＺＩ型光変調部２０，３０の駆動ビットレートに対応した周波数を有するクロック信号ＣＬＫを印加するようにした点である。なお、上記以外の構成は第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。

上記のような構成の多値光強度変調器では、例えば図６の１段目に示すように、ＭＺＩ型光変調部１０は、クロック信号ＣＬＫの周波数に応じてオン／オフ動作を繰り返すようになる。一方、図６の２，３段目に示すように、ＭＺＩ型光変調部２０，３０は、上述した第１実施形態の場合と同様に、２値の電気信号Ｖ２（ｔ），Ｖ３（ｔ）およびその反転信号／Ｖ２（ｔ），／Ｖ３（ｔ）によりプッシュプル駆動され、消光比が劣化した状態でオン／オフ動作する。これにより、図６の４段目に示すように、出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）は、零レベルを含まない実質的に等間隔な４つの出力レベルＬ１〜Ｌ４の間で変化し、かつ、各々のビット毎にＲＺ（Return to Zero）パルス化された波形となる。

このように第２実施形態の多値光強度変調器によれば、ＭＺＩ型光変調部１０をクロック信号ＣＬＫに従ってオン／オフ動作させることにより、ＲＺ型の多値光強度変調を実現することも可能になる。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態による多値光強度変調器の構成を示す上面図である。

図７において、本実施形態の多値光強度変調器は、上述の図１に示した第１実施形態の構成について、ＭＺＩ型光変調部１０に入力される光を分岐部１１で３つに分岐して各分岐導波路１２，１３，１４にそれぞれ送り、各分岐導波路１２〜１４上にＭＺＩ型光変調部２０〜４０をそれぞれ設けるようにして、零レベルを含まない８値の光強度変調を実現するようにしたものである。なお、分岐導波路１４上に設けられたＭＺＩ型光変調部４０は、上述したＭＺＩ型光変調部２０，３０と同様の構成を有しており、電極４５，４６に印加される電気信号Ｖ４（ｔ）およびその反転信号／Ｖ４（ｔ）によりプッシュプル駆動される。また、ここではＭＺＩ型光変調部１０の電極１６が省略されており、ＭＺＩ型光変調部１０は常時オン状態で動作するようになっている。

上記のような構成の多値光強度変調器についても、上述した第１実施形態の場合と同様にして、ＭＺＩ型光変調部２０〜４０の各分岐部２１〜４１における分岐比、あるいは、各合波部２４〜４４における分岐比が０．５：０．５から所要量ずらされていることにより、各ＭＺＩ型光変調部２０〜４０を２値の電気信号Ｖ２（ｔ）〜Ｖ４（ｔ）およびその反転信号／Ｖ２（ｔ）〜／Ｖ４（ｔ）でブッシュプル駆動して出力光をオン／オフ動作させたときの各々の消光比が劣化し、オフ時にも有意なレベルの光が各ＭＺＩ型光変調部２０〜４０から出力されるようになる。ここでも、上述した表１の場合と同様にして、ＭＺＩ型光変調部４０から出力される光信号の強度をＩ４（ｔ）で表し、オン時（Ｖ３（ｔ）＝０）の光強度Ｉ４（ｔ）をＥとし、オフ時（Ｖ４（ｔ）＝１）の光強度Ｉ４（ｔ）をＦとすると、各ＭＺＩ型光変調部２０〜４０の光出力強度Ｉ２（ｔ）〜Ｉ４（ｔ）と出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）との間には、次の表３に示すような関係が成立する。

したがって、各ＭＺＩ型光変調部２０〜４０の分波部２１〜４１の分岐比をそれぞれ適切な値に設定することにより、表３におけるＩ２（ｔ）〜Ｉ３（ｔ）のオン／オフの組み合わせに対応した各Ｉ（ｔ）のレベル比をほぼ等間隔とすることができる。
具体的には、例えば、ＭＺＩ型光変調部１０の分岐部１１の分岐比をＰ１２：Ｐ１３：Ｐ１４＝０．３３：０．３３：０．３３、合波部１５の分岐比をＰ１５：Ｐ１６：Ｐ１７＝０．３３：０．３３：０．３３とし、ＭＺＩ型光変調部２０の分岐部２１の分岐比をＰ２２：１−Ｐ２２＝０．５１：０．４９、合波部２４の分岐比をＰ２３：１−Ｐ２３＝０．４９：０．５１とし、ＭＺＩ型光変調部３０の分岐部３１の分岐比をＰ３２：１−Ｐ３２＝０．２３：０．７７、合波部３４の分岐比をＰ３３：１−Ｐ３３＝０．７７：０．２３とし、ＭＺＩ型光変調部４０の分岐部４１の分岐比をＰ４２：１−Ｐ４２＝０．１４：０．８６、合波部４４の分岐比をＰ４３：１−Ｐ４３＝０．８６：０．１４とした場合、ＭＺＩ型光変調部２０〜４０をオン／オフ動作させることにより、出力ポートから出力される光信号の強度Ｉ（ｔ）は、８．０：６．６：５．８：４．５：３．５：２．６：２．１：１．４とほぼ等間隔の８値を取るようになる。次の表４は、上記の設定例における各ＭＺＩ型光変調部１０〜４０のオン／オフ状態と光出力強度Ｉ（ｔ）との対応関係をまとめたものである。

上記のように第３実施形態の多値光強度変調器によれば、２値の電気信号Ｖ２（ｔ）〜Ｖ４（ｔ）およびその反転信号／Ｖ２（ｔ）〜／Ｖ４（ｔ）を用いてＭＺＩ型光変調部２０〜４０をそれぞれオン／オフ駆動することで、零レベル（消光状態）を含まない実質的に等間隔な８値の光強度変調を実現することが可能になる。
なお、上述した第１〜第３実施形態では、ＭＺＩ型光変調部１０の各分岐導波路上にそれぞれＭＺＩ型光変調部を設けて４値または８値の光強度変調を行う場合を説明してきたが、これと同様の考え方に従って本発明を一般化すると、ＭＺＩ型光変調部１０に入力される光を分岐部１１でｎ分岐し（ｎは２以上の整数）、該各光が伝搬するｎ本の分岐導波路上にｎ個のＭＺＩ型光変調部をそれぞれ設け、該ｎ個のＭＺＩ型光変調部の各分岐部における分岐比および各合波部における分岐比の少なくとも一方を０．５：０．５から所要量ずらして設定することにより、零レベルを含まない２^ｎ値の光強度変調を実現することが可能である。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態による光変調器の構成を示す上面図である。
図８において、本実施形態の光変調器は、例えば、上述した第１または第２実施形態のような４値の光強度変調器５０と、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）変調方式等に対応した公知の光位相変調器６０とを、同一の基板１上に集積化して縦列接続したものである。

上記のような構成の光変調器では、入力光が４値光強度変調器５０に与えられ、上述した第１または第２実施形態の場合と同様にして、零レベルを含まない実質的に等間隔の４つの出力レベルＬ１〜Ｌ４の間で光強度が変化する光信号が生成される。そして、その４値の光強度変調がかけられた光信号がＤＱＰＳＫ変調器６０に入力されることにより、該光信号の位相が制御されてＤＱＰＳＫ変調がかけられる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調器６０から出力される光信号としては、図９に示すように、４値の光強度Ｌ１〜Ｌ４と、４値の光位相差０，π／２，π，３π／２との組み合わせからなる１６値の光強度位相変調がかけられた光信号が得られるようになる。

なお、上記の第４実施形態では、４値光強度変調器５０およびＤＱＰＳＫ変調器６０を同一の基板１上に集積化した構成例を示したが、例えば、別個に形成した４値光強度変調器５０およびＤＱＰＳＫ変調器６０の間を、光ファイバ等を用いて縦列接続するようにしてもよい。また、４値光強度変調器５０で光強度変調された光信号をＤＱＰＳＫ変調器６０に入力してＤＱＰＳＫ変調を行う一例を説明したが、ＤＱＰＳＫ変調器６０でＤＱＰＳＫ変調した光信号を４値光強度変調器５０に入力して光強度変調を行うことも可能である。さらに、第１または第２実施形態に示した４値光強度変調器についてＤＱＰＳＫ変調器を縦列接続するようにしたが、上述の第３実施形態に示したような８値以上の光強度変調器についてもＤＱＰＳＫ変調器を縦列接続することが可能である。加えて、ＤＱＰＳＫ変調器を多値光強度変調器に縦列接続するようにしたが、縦列接続可能な光位相変調器はＤＱＰＳＫ変調方式に対応したものに限定されない。

Claims

入力光をｎ分岐（ｎは２以上の整数）する第１分岐部、該第１分岐部のｎ分岐にそれぞれ接続されたｎ本の第１分岐導波路、および、該ｎ本の第１分岐導波路に接続され合波する第１合波部を有する第１光強度変調部と、
前記ｎ本の第１分岐導波路上にそれぞれ形成されたｎ個の第２光強度変調部と、を備えた多値光強度変調器であって、
前記ｎ個の第２光強度変調部は、それぞれ、
前記第１分岐導波路を二分岐する第２分岐部と、
前記第２分岐部の二分岐にそれぞれ接続された一対の第２分岐導波路と、
前記一対の第２分岐導波路に接続され合波する第２合波部と、
前記一対の第２分岐導波路に沿って形成された電極と、
前記電極に２値の電気信号を印加することで当該第２光強度変調部をオン／オフ動作させる駆動部と、を有し、
前記第２分岐部および前記第２合波部のうちの少なくとも一方は、予め設定した分岐比を有し、該分岐比が０．５：０．５とは異なっていることを特徴とする多値光強度変調器。
請求項１に記載の多値光強度変調器であって、
前記第１分岐部および前記第１合波部、並びに、前記第２分岐部および前記第２合波部の各分岐比は、２^ｎ値に光強度変調された光信号の各レベルが実質的に等間隔となるように予め設定されていることを特徴とする多値光強度変調器。
請求項１に記載の多値光強度変調器であって、
前記第１光強度変調部は、前記ｎの値が２であるとき、前記第１分岐導波路上の前記光強度変調部を除いた部分の少なくとも一部に形成された電極と、該電極に電気信号を印加する駆動部と、を有することを特徴とする多値光強度変調器。
請求項３に記載の多値光強度変調器であって、
前記第１光強度変調部の駆動部は、前記各第２光強度変調部に入力される光の相対的な位相関係が強め合いの条件を満たすようになる電気信号を前記電極に印加することを特徴とする多値光強度変調器。
請求項３に記載の多値光強度変調器であって、
前記第１光強度変調部の駆動部は、前記各第２光強度変調部の駆動ビットレートに対応した周波数を有するクロック信号を前記電極に印加することを特徴とする多値光強度変調器。
請求項１に記載の多値光強度変調器であって、
前記各第２光強度変調部の駆動部は、動作点を調整するＤＣバイアスを前記電極に印加することを特徴とする多値光強度変調器。
請求項６に記載の多値光強度変調器であって、
前記各第２光強度変調部の駆動部は、動作点のドリフトに応じて前記ＤＣバイアスを制御することを特徴とする多値光強度変調器。
請求項１に記載の多値光強度変調器と、該多値光強度変調器に縦列接続された光位相変調器とを備えたことを特徴とする光変調器。
請求項８に記載の光変調器であって、
前記光位相変調器は、ＤＱＰＳＫ変調方式に対応した光位相変調器であり、
２ ^ｎ ×４値に光強度位相変調された光信号が出力されることを特徴とする光変調器。
請求項８に記載の光変調器であって、
前記多値光強度変調器および前記光位相変調器が同一の基板に集積化されていることを特徴とする光変調器。