JP5482351B2 - 光変調装置及び光変調方法 - Google Patents

Description

本発明は、光変調装置及び光変調方法に関する。

近年、伝送トラフィックの増加に伴い、従来の４０Ｇｂｉｔ／ｓを超える伝送容量を持つ次世代光伝送システム導入の要求が高まっている。伝送容量の大容量化を実現する際に、単純に伝送信号の速度を高速化すると、使用される電気信号回路の実現が困難であったり、例えば光フィルタによるスペクトル劣化や波長分散・光雑音累積による信号劣化などの光伝送信号の劣化が発生したりする。そこで、周波数利用効率（Spectrum Efficiency）、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）耐力及び非線形性耐力に優れた多値位相変調方式を適用した光伝送システムが有望視されている。多値位相変調方式としては、例えば４値位相変調のＱＰＳＫ(Quadrature Phase-Shift Keying)方式などがある。

ＱＰＳＫ方式を用いた光変調装置としては、例えばＲＺ（Return to Zero）変調器を備えたＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Differential QPSK）変調方式を採用する光変調装置が考えられている。ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式は、変調により得られる光信号が狭スペクトルであり、周波数利用効率が高いという特徴を持つため、次世代の光伝送システムに採用される変調方式の候補として期待されている。

通常、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式を採用する光変調装置は、光源が発する光のＩ（In-Phase）成分にデータ信号を重畳するＩアームと、光源が発する光のＱ（Quadrature Phase）成分にデータ信号を重畳するＱアームとを備えている。そして、Ｉアーム及びＱアームにおいてデータ信号が光に重畳されると、それぞれのアームで得られた信号が合波されてＤＱＰＳＫ変調信号となる。そして、ＤＱＰＳＫ変調信号は、ＲＺ変調器によってＲＺ変調され、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号が得られる。

このとき、例えば温度変動や経時変動などに起因して、Ｉアームで得られた信号の位相とＱアームで得られた信号の位相とがずれることがある。すなわち、合波される光のＩ成分及びＱ成分に遅延差が生じることがあり、この遅延差によって、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ方式の変調により得られる光信号が劣化することがある。結果として、光信号を送信する光送信装置の伝送性能が低下する。

そこで、ＲＺ変調器から出力された光信号のパワーをモニタし、モニタ結果に応じてＩアーム及びＱアームに入力されるデータ信号の位相を調整することが検討されている。このようにデータ信号の位相を調整する光変調装置の構成を図１６に示す。この光変調装置は、光源となるレーザーダイオード（Laser Diode：以下「ＬＤ」と略記する）１１、ＤＱＰＳＫ変調器１２ａ、ＲＺ変調器１２ｂ、ドライバ（以下「ＤＲＶ」と略記する）１３ａ〜１３ｃ及び移相器１４ａ〜１４ｃを有している。また、この光変調装置は、光カプラ２１、フォトディテクタ（Photo Detector：以下「ＰＤ」と略記する）２２、バンドパスフィルタ（Band Pass Filter：以下「ＢＰＦ」と略記する）２３、パワーモニタ（以下「ＭＯＮ」と略記する）２４及び制御部３０を有している。

ＬＤ１１で発生した光は、ＤＱＰＳＫ変調器１２ａに入力され、ＤＱＰＳＫ変調器１２ａのＩアーム及びＱアームそれぞれにおいて、ＤＲＶ１３ａ、１３ｂを経たデータ信号が光のＩ成分及びＱ成分に重畳される。そして、データ信号が重畳された光のＩ成分及びＱ成分が合波され、ＤＱＰＳＫ変調信号が得られる。ＤＱＰＳＫ変調信号は、ＲＺ変調器１２ｂによってＲＺ変調される。このとき、ＲＺ変調器１２ｂは、ドライバ１３ｃを経たクロック信号ＣＬＫを用いてＤＱＰＳＫ変調信号をＲＺ変調する。

ＲＺ変調されて得られる光信号は、光カプラ２１によって分岐され、分岐光がＰＤ２２によって電気信号に変換される。そして、電気信号がＢＰＦ２３を通過することにより、電気信号の特定の帯域のパワーがＭＯＮ２４によってモニタされる。制御部３０は、ＭＯＮ２４におけるモニタ結果に応じて移相器１４ａ、１４ｂの移相量を調整しておき、Ｉアーム及びＱアームで得られる信号の遅延差を小さくする。同時に、制御部３０は、ＭＯＮ２４におけるモニタ結果に応じて移相器１４ｃの移相量を調整する。このように、ＲＺ変調された信号のパワーをモニタし、モニタ結果に応じてデータ信号を移相することにより、多値位相変調時に合波される２信号の遅延差を小さくすることが可能である。

特開２００７−３２９８８６号公報

しかしながら、信号のパワーをモニタし、モニタ結果に応じて遅延差を調整する方法は、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されることが前提となっており、ＲＺ変調器を備えていない光変調装置では、適切に遅延差を制御することができないという問題がある。すなわち、光変調装置の変調方式として、例えばＮＲＺ（Non Return to Zero）−ＤＱＰＳＫ変調方式が採用される場合には、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されることはなく、信号のパワーをモニタしても遅延差を適切に制御することはできない。

この問題を具体的に説明するために、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式及びＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式における遅延差ごとの信号波形を図１７に示す。図１７は、遅延差が０ｐｓ（ピコ秒）、４ｐｓ及び８ｐｓのそれぞれの場合について、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式及びＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号の波形を示している。すなわち、図１７の各図において、横軸は時間を示しており、縦軸はパワーを示している。

図１７に示すように、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号については、ＲＺ変調器におけるパルスカービングにより、各図中Ａで示した情報を含む領域の信号が抽出される。したがって、図１６に示したＭＯＮ２４は、図１７各図中のＡの領域の信号のパワーをモニタしている。そして、遅延差が大きくなるにつれて、図１７各図中のＡの領域の信号のパワーが小さくなるため、図１６に示した制御部３０は、モニタ結果が最大になるように移相量を設定すれば、遅延差を小さくすることができる。

これに対して、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式で変調された光信号は、ＲＺ変調器によってパルスカービングされることはない。このため、光信号のパワーをモニタすると、図１７各図中の全領域の信号のパワーが平均化されてモニタされることになる。この結果、遅延差が異なってもモニタされる信号のパワーが変化せず、遅延差がモニタ結果に反映されない。

つまり、図１８に示すように、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式では、遅延差が大きくなるにつれてモニタ出力が小さくなるのに対し、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式では、遅延差が大きくなってもモニタ出力が一定である。このため、ＲＺ変調されていない信号のパワーをモニタしても、ＤＱＰＳＫ変調器において合波される２信号の遅延差を適切に制御することはできない。そして、遅延差を適切に制御できないため、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式を採用する光変調装置では、光信号の劣化を抑制することが困難であるという問題がある。

同様の問題は、光伝送に例えば偏波多重方式が採用される場合にも生じる。すなわち、偏波多重方式においては、それぞれ異なる偏波成分にデータ信号が重畳された後、偏波成分が合波されるが、合波される偏波成分に遅延差があると、合波により得られる光信号が劣化する。そして、偏波成分の遅延差は、合波された光信号のパワーには反映されないため、光信号のパワーをモニタすることにより光信号の劣化を抑制することは困難である。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、合波される複数の信号成分の遅延差を適切に制御し、複数の信号成分の合波により得られる光信号の劣化を抑制することができる光変調装置及び光変調方法を提供することを目的とする。

本願が開示する光変調装置は、１つの態様において、データを含む入力信号を用いて光源が発する光源光を変調する第１変調部と、前記第１変調部に入力される入力信号とは異なるデータを含む入力信号を用いて前記光源光を変調する第２変調部と、前記第１変調部及び前記第２変調部によって前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成部と、前記合成部によって合成されて得られた合成信号の信号波形においてパワーが最小となるディップを検出する検出部と、前記検出部によって検出されたディップのパワーが小さくなるように前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整部と、を有する。

本願が開示する光変調装置及び光変調方法の１つの態様によれば、合波される複数の信号の遅延差を適切に制御し、複数の信号の合波により得られる光信号の劣化を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。 図２は、遅延差ごとの信号波形の具体例を示す図である。 図３は、実施の形態２に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。 図４は、反転後の信号波形の具体例を示す図である。 図５は、シフト量決定部による遅延差制御を説明する図である。 図６は、実施の形態２に係る遅延差制御方法を示すフロー図である。 図７は、遅延差と伝送性能の関係の具体例を示す図である。 図８は、実施の形態３に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。 図９は、比較部への入力波形の具体例を示す図である。 図１０は、比較部の出力波形の具体例を示す図である。 図１１は、実施の形態３に係る遅延差制御方法を示すフロー図である。 図１２は、実施の形態４に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、実施の形態４に係る遅延差制御方法を示すフロー図である。 図１４は、光変調装置の他の変形例を示すブロック図である。 図１５は、光変調装置のさらに他の変形例を示すブロック図である。 図１６は、ＲＺ変調器を備えた光変調装置の構成を示すブロック図である。 図１７は、遅延差による信号波形変化の具体例を示す図である。 図１８は、変調方式によるパワーのモニタ出力の違いを示す図である。

以下、本願が開示する光変調装置及び光変調方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図１に示す光変調装置は、ＬＤ１００ａ、第１変調部１００ｂ、第２変調部１００ｃ、光カプラ１００ｄ、ディップ検出部１００ｅ及び遅延量調整部１００ｆを有している。

ＬＤ１００ａは、光源であり、所定波長の光を発する。第１変調部１００ｂは、ＬＤ１００ａから発せられた光の第１成分にデータ信号を重畳する。また、第２変調部１００ｃは、ＬＤ１００ａから発せられた光の第２成分にデータ信号を重畳する。第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃがデータ信号をＤＱＰＳＫ変調するＤＱＰＳＫ変調部に含まれる場合は、例えば光のＩ成分及びＱ成分がそれぞれ光の第１成分及び第２成分に相当する。第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃによってデータ信号が重畳された光の第１成分及び第２成分は、合波されて多値位相変調信号が得られる。光カプラ１００ｄは、多値位相変調信号を分岐し、分岐により得られた一方の信号を光信号として出力するとともに、他方の信号をディップ検出部１００ｅへ出力する。

ディップ検出部１００ｅは、光カプラ１００ｄから出力される信号の信号波形において、パワーが最小となっているディップを検出する。すなわち、ディップ検出部１００ｅは、信号波形において例えばパワーの平均値などから求められる所定値よりもパワーが落ち込んでいる時間領域をディップとして検出する。そして、ディップ検出部１００ｅは、検出したディップにおいてパワーが他の部分よりもどの程度小さくなっているかを示す指標値を遅延量調整部１００ｆへ通知する。すなわち、ディップ検出部１００ｅは、ディップのパワーがどの程度落ち込んでいるかを表すディップの深さの指標値を遅延量調整部１００ｆへ出力する。

ここで、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃそれぞれによって変調された２信号の遅延差と多値位相変調信号のディップとの関係について、図２を参照して説明する。図２は、遅延差が０ｐｓ、４ｐｓ及び８ｐｓの場合の多値位相変調信号の信号波形を示している。

図２に示すように、各信号波形においてはそれぞれ２つのディップが形成されている。そして、遅延差が０ｐｓの場合には、ディップが深くなっており、遅延差が４ｐｓ及び８ｐｓの場合に比べて、ディップにおけるパワーが小さい。そして、遅延差が大きくなるにつれて、ディップが浅くなり、ディップにおけるパワーが大きくなっている。したがって、ディップにおけるパワーを最小にすることにより、遅延差が０ｐｓに近づくことがわかる。なお、それぞれの信号波形において、データ信号の情報が重畳されているのは２つのディップの間の部分であり、ディップには情報が重畳されていない。

ディップ検出部１００ｅは、上記のように遅延差によって変化するディップの深さを示す指標値を遅延量調整部１００ｆへ通知する。そして、遅延量調整部１００ｆは、ディップ検出部１００ｅによって検出されるディップのパワーが小さくなるように第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃへ入力される入力信号の遅延量を調整する。

次いで、上記のように構成された光変調装置による光変調方法について説明する。

まず、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃによって、ＬＤ１００ａが発する光の第１成分及び第２成分にデータ信号が重畳され、これらの第１成分及び第２成分が合波されることにより、データ信号が多値位相変調された多値位相変調信号が得られる。多値位相変調信号は、光カプラ１００ｄによって分岐され、ディップ検出部１００ｅへ入力される。

ディップ検出部１００ｅに多値位相変調信号が入力されると、ディップ検出部１００ｅによって、信号波形におけるディップが検出され、検出されたディップの深さを示す指標値が遅延量調整部１００ｆへ出力される。検出されたディップのパワーは、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃから出力される２信号の位相が一致していれば小さく、位相がずれるほど大きい。換言すれば、多値位相変調時に合波される２信号の遅延差が大きいほど、ディップにおけるパワーが大きくなって、ディップが浅くなる。

そこで、遅延量調整部１００ｆによって、ディップ検出部１００ｅによって検出されるディップのパワーが小さくなるように、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃへ入力される入力信号の遅延量が調整される。そして、ディップ検出部１００ｅによって検出されるディップのパワーが最小になるように遅延量が調整されることにより、第１変調部１００ｂ及び第２変調部１００ｃから出力される２信号の遅延差がなくなり、光信号の劣化を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、第１変調部及び第２変調部それぞれによってデータ信号が重畳された変調信号のディップを検出する。そして、検出されたディップのパワーが小さくなるように、第１変調部及び第２変調部へ入力される信号の遅延量を調整する。このため、多値位相変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図３に示す光変調装置は、ＬＤ１０１、ＤＱＰＳＫ変調部１０２、光カプラ１０３、ＰＤ１０４、直流成分除去部１０５、反転部１０６及びピーク検出部１０７を有している。また、図３に示す光変調装置は、シフト量決定部１０８、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂ、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂ及びドライバ１１１ａ、１１１ｂを有している。そして、ＤＱＰＳＫ変調部１０２は、Ｉアーム変調部１０２ａ、Ｑアーム変調部１０２ｂ及び移相部１０２ｃを含んでいる。また、直流成分除去部１０５、反転部１０６及びピーク検出部１０７は、本実施の形態に係るディップ検出部に含まれる。

ＬＤ１０１は、光源であり、所定波長の光を発する。ＤＱＰＳＫ変調部１０２は、例えばマッハツェンダ型干渉計を備え、４値の位相変調を行う。すなわち、Ｉアーム変調部１０２ａは、ドライバ１１１ａから出力されるデータ信号を光に重畳し、２値の位相変調を行う。また、Ｑアーム変調部１０２ｂは、ドライバ１１１ｂから出力されるデータ信号を光に重畳し、２値の位相変調を行う。移相部１０２ｃは、Ｑアーム変調部１０２ｂによって位相変調された信号の位相をπ／２だけ移相する。そして、Ｉアーム変調部１０２ａから出力される信号と移相部１０２ｃから出力される信号とが合波され、ＤＱＰＳＫ変調信号が得られる。以下においては、Ｉアーム変調部１０２ａを備えるアームをＩアームといい、Ｑアーム変調部１０２ｂ及び移相部１０２ｃを備えるアームをＱアームという。

ここで、ＤＱＰＳＫ変調部１０２において合波されるＩアーム及びＱアームの信号には、遅延差が生じていることがある。遅延差は、例えば光変調装置の製造時の誤差、温度変動又は経時変動などにより生じる。そして、ＤＱＰＳＫ変調部１０２において合波される各アームの信号に遅延差が生じているとＤＱＰＳＫ変調信号が劣化し、ＤＱＰＳＫ変調信号が送信される際の伝送性能が劣化する。また、各アームの信号に生じる遅延差によって、ＤＱＰＳＫ変調信号のディップにおけるパワーが変化する。すなわち、遅延差が大きくなるほど、ディップにおけるパワーが大きくなってディップが浅くなる。

光カプラ１０３は、ＤＱＰＳＫ変調信号を分岐し、分岐により得られた一方の信号を光信号として出力し、他方の信号をＰＤ１０４へ出力する。ＰＤ１０４は、光カプラ１０３から出力された光信号を電気信号に変換する。

直流成分除去部１０５は、ＰＤ１０４によって得られる電気信号に含まれる直流成分を除去する。反転部１０６は、直流成分除去後の信号波形を反転させる。すなわち、反転部１０６は、多値位相変調信号の信号波形においてパワーが小さくなっているディップをパワーが大きいピークに変換する。ピーク検出部１０７は、反転部１０６から出力される信号波形からピークを検出し、検出したピークのパワーをシフト量決定部１０８へ通知する。

ここで、反転部１０６は、多値位相変調信号の信号波形を例えば図４に示すような信号波形に変換する。図４は、Ｉアーム及びＱアームにおける遅延差が０ｐｓ及び４ｐｓの場合の反転後の信号波形を示す。図４に示すように、遅延差が０ｐｓの場合と遅延差が４ｐｓの場合とでは、ピークの高さが異なる。すなわち、上述したように、反転前の信号波形においては、各アームの信号の遅延差が大きいほどディップにおけるパワーが大きくなってディップが浅くなるため、反転後の信号波形においては、遅延差が大きいほどピークが低くなる。したがって、ピーク検出部１０７によって検出されるピークのパワーが大きくなるようにＤＱＰＳＫ変調部１０２への入力信号の遅延量を調整することにより、各アームにおける遅延差を０に近づけることができる。

そこで、シフト量決定部１０８は、ピーク検出部１０７によって検出されたピークのパワーに基づいて、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂにおいてクロック信号の位相に与えるシフト量を決定する。すなわち、シフト量決定部１０８は、クロック信号の位相に与えるシフト量を変更することにより、ＤＱＰＳＫ変調部１０２に入力されるデータ信号の遅延量を変化させる。このとき、シフト量決定部１０８は、ピーク検出部１０７によって検出されるピークのパワーが大きくなるようにシフト量を変更し、変更後のシフト量をそれぞれ位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに通知する。

具体的には、図５に示すように、ピーク検出部１０７によって検出されるピークの高さは遅延差によって変動するが、遅延差が０になるとピークの高さが最大になる。また、図５を参照すると、遅延差が大きい場合には、遅延差が少しでも変化するとピークの高さも大きく変動するのに対し、遅延差が０に近い場合には、ピークの高さがあまり変動しないことがわかる。そこで、シフト量決定部１０８は、ピーク検出部１０７によって前回検出されたピークのパワーと今回検出されたピークのパワーとを比較することで遅延差が０に近づいているか否かを判断し、クロック信号の位相に与えるシフト量を変更する。

このとき、シフト量決定部１０８は、シフト量を所定幅ずつ変更し、ピーク検出部１０７によって検出されるピークのパワーが増加しているか否かを判断する。そして、シフト量決定部１０８は、ピークのパワーが増加していれば、引き続きシフト量を所定幅ずつ変更する。一方、シフト量決定部１０８は、ピークのパワーが減少すると、遅延差の制御方向が逆方向であると判断し、シフト量の変更を反転させる。

すなわち、シフト量決定部１０８は、例えば位相シフト部１０９ａにおけるシフト量を位相シフト部１０９ｂにおけるシフト量に対して所定幅だけ大きくした結果、ピークのパワーが減少した場合には、位相シフト部１０９ａにおけるシフト量を相対的に小さくする。このようにして、シフト量決定部１０８は、前回と今回のピークのパワーの変動が所定の閾値未満になるまでクロック信号のシフト量を変更し、ＤＱＰＳＫ変調部１０２へ入力されるデータ信号の遅延量を変化させる。

位相シフト部１０９ａ、１０９ｂは、それぞれクロック信号の位相をシフト量決定部１０８によって決定されたシフト量だけシフトする。すなわち、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂには、位相が一致した同一のクロック信号が供給されるが、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂは、シフト量決定部１０８の決定に従って個別にクロック信号の位相をシフトする。

遅延付与部１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ位相シフト部１０９ａ、１０９ｂによって位相がシフトされたクロック信号に従ってデータ信号に遅延を付与する。すなわち、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ独立したデータ信号に対して、異なる位相のクロック信号に基づく遅延を付与し、異なったタイミングでデータ信号を出力する。このとき、シフト量決定部１０８が決定するシフト量が最適になっていれば、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂは、ドライバ１１１ａ、１１１ｂやＤＱＰＳＫ変調部１０２内の導波路において生じる遅延を相殺する遅延をあらかじめデータ信号に付与して出力することになる。

ドライバ１１１ａ、１１１ｂは、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによってそれぞれ遅延が付与されたデータ信号をＤＱＰＳＫ変調部１０２のＩアーム変調部１０２ａ及びＱアーム変調部１０２ｂへ出力する。このとき、ドライバ１１１ａ、１１１ｂは、例えば製造時の誤差などによって、それぞれ異なる遅延をデータ信号に与えることになる。ただし、本実施の形態においては、ドライバ１１１ａ、１１１ｂにおける遅延によって生じる遅延差を考慮した上で最適な遅延が遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによってデータ信号にあらかじめ付与されている。

次いで、上記のように構成された光変調装置における遅延差制御方法について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。図６においては、ピーク検出部１０７によって前回検出されたピークのパワーから今回検出されたピークのパワーへの変動が所定の閾値以上であった場合の動作について説明する。なお、パワーの変動が所定の閾値未満である場合は、シフト量決定部１０８によって決定されたシフト量が既に最適となっており、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差は０に近いため、遅延差制御の必要はない。

前回と今回のピークのパワーの変動が所定の閾値以上である場合、シフト量決定部１０８によって、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されるシフト量が変更されることにより、データ信号に与えられる遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。すなわち、シフト量決定部１０８によって、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されたシフト量の差が変更されることにより、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂにおいてデータ信号に付与される遅延の差が所定幅だけ変更される。このとき、シフト量決定部１０８は、ピーク検出部１０７によって検出されたピークのパワーを記憶しておく。

そして、データ信号がそれぞれ遅延付与部１１０ａ、１１０ｂに入力されると、所定幅だけ変更された後の遅延が付与されてドライバ１１１ａ、１１１ｂへ出力される。そして、データ信号は、ドライバ１１１ａ、１１１ｂによって、ＤＱＰＳＫ変調部１０２のＩアーム変調部１０２ａ及びＱアーム変調部１０２ｂへ出力され、ＤＱＰＳＫ変調が実行される（ステップＳ１０２）。具体的には、ＬＤ１０１から発せられた光にそれぞれデータ信号が重畳された後、Ｑアーム変調部１０２ｂにおいてデータ信号が重畳された光は、移相部１０２ｃによってπ／２移相される。これにより、Ｉアーム変調部１０２ａでは光信号のＩ成分が生成され、Ｑアーム変調部１０２ｂ及び移相部１０２ｃでは光信号のＱ成分が生成されたことになる。これらのＩ成分及びＱ成分は、ＤＱＰＳＫ変調部１０２内で合波され、ＤＱＰＳＫ変調信号が得られる。

ＤＱＰＳＫ変調信号は、光カプラ１０３によって分岐され、一方の信号が光信号として出力される。この光信号は、例えば所定の送信処理などが施された後に送信される。また、他方の信号は、ＰＤ１０４へ出力され、ＰＤ１０４よって電気信号に変換される（ステップＳ１０３）。得られた電気信号は、直流成分除去部１０５によって直流成分が除去された後（ステップＳ１０４）、反転部１０６へ入力され、反転部１０６によって信号波形の反転が施される（ステップＳ１０５）。これにより、ＤＱＰＳＫ変調信号の信号波形におけるディップがピークに変換されることになる。

上述したように、ＤＱＰＳＫ変調信号の信号波形においてディップが深いほどＤＱＰＳＫ変調信号の各アームにおける遅延差は０に近いことになるため、反転後の信号波形については、ピークが高いほど遅延差が０に近いことになる。この特性を利用して遅延差を小さくするために、反転後の信号波形のピークがピーク検出部１０７によって検出される（ステップＳ１０６）。ピーク検出部１０７によって検出されたピークのパワーは、シフト量決定部１０８へ通知される。ここで通知されるピークのパワーは、ＤＱＰＳＫ変調信号のディップの深さに対応しており、ピークのパワーが大きいほどＤＱＰＳＫ変調信号のディップが深いことを意味している。

そして、シフト量決定部１０８によって、ピーク検出部１０７から今回通知されたピークのパワーと前回通知されたピークのパワーとの変動が所定の閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。すなわち、シフト量決定部１０８によって、既に記憶されている前回のピークのパワーと今回のピークのパワーとの差分が求められ、求められた差分が所定の閾値未満であるか否かが判定される。この結果、パワーの変動が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、遅延差が十分に小さくなり、０に近くなったと判断され、遅延差の制御が終了する。

すなわち、既に図５を参照して説明したように、データ信号に付与する遅延量を調整してＤＱＰＳＫ変調部１０２における各アームの信号の遅延差を制御する場合、遅延差が０に近いか否かでピークのパワーの変動が異なる。具体的には、遅延差が０に近い場合は、遅延差の変化が微小であればピークのパワーはあまり変動しない。これに対して、遅延差が大きい場合は、遅延差の変化が微小であってもピークのパワーが大きく変動する。このため、前回のピークのパワーと今回のピークのパワーとの変動が所定の閾値未満である場合は、シフト量決定部１０８によって、遅延差が０に近くなったと判断される。

遅延差の制御が終了すると、現在位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されているシフト量が最適なシフト量として引き続き設定されることになる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調部１０２へ入力されるデータ信号には、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによって最適な遅延量が付与され、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。

一方、ピークのパワーの変動が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ１０７Ｎｏ）、シフト量決定部１０８によって、ピークのパワーが前回よりも増加したか否かが判定される（ステップＳ１０８）。この結果、パワーが前回よりも増加していれば（ステップＳ１０８Ｙｅｓ）、遅延差の制御方向が適切であり、遅延差が０に近づいていると考えられるため、シフト量決定部１０８によって、前回と同様にデータ信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。すなわち、例えば前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合には、シフト量決定部１０８によって、今回も位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみがさらに大きい値に設定される。なお、シフト量の変更の方法は、必ずしも前回と完全に同一でなくても良く、データ信号の遅延差が前回と同じ方向に所定幅ずつ変更されれば良い。例えば上述した例のように前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合、今回は位相シフト部１０９ｂに設定されるシフト量のみを小さくしても良い。

これに対して、ピークのパワーが前回よりも減少していれば（ステップＳ１０８Ｎｏ）、遅延差の制御方向が適切でないと考えられるため、シフト量決定部１０８によって、遅延差の制御方向が反転される（ステップＳ１０９）。そして、制御方向が反転された後に、シフト量決定部１０８によって、データ信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。すなわち、例えば前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合には、今回は位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみが小さい値に設定される。なお、この場合のシフト量の変更方法も、データ信号に付けられる遅延差が前回と反対の方向に所定幅ずつ変更されれば良い。例えば上述した例のように前回の遅延量の変更時に位相シフト部１０９ａに設定されるシフト量のみを大きくしていた場合、今回は位相シフト部１０９ｂに設定されるシフト量のみを大きくしても良い。

以上のような遅延差の制御が繰り返され、前回と今回のピークのパワーの変動が所定の閾値未満になると、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差を十分に小さくするシフト量がシフト量決定部１０８によって決定される。そして、決定されたシフト量が位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されれば、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによってデータ信号の遅延量が調整され、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調信号の劣化が抑制され、光信号を送信する光送信装置の伝送性能の劣化が抑制される。

具体的には、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差と光送信装置の伝送性能との間には、例えば図７に示すような関係がある。すなわち、遅延差が０ｐｓである場合には、伝送性能の劣化を示すＱ値ペナルティも０ｄＢであるが、例えば遅延差が８ｐｓ又は−８ｐｓ程度あると、Ｑ値ペナルティが１ｄＢ程度となる。したがって、８ｐｓ程度の遅延差を０ｐｓにすることで、１ｄＢ程度の伝送性能の改善を図ることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、データ信号をＤＱＰＳＫ変調して得られるＤＱＰＳＫ変調信号の信号波形を反転した上でピークを検出し、ピークのパワーが最大になるようにＤＱＰＳＫ変調部へ入力されるデータ信号の遅延量を調整する。このため、装置の製造時の誤差や温度変動などを考慮した適切な遅延量をＤＱＰＳＫ変調部へ入力される２信号に付与することができ、ＤＱＰＳＫ変調部の各アームにおける２信号の遅延差を十分に小さくして、光信号の劣化を抑制することができる。換言すれば、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、信号と参照電圧の比較により信号波形におけるディップを検出し、ディップの深さに対応する参照電圧に応じてデータ信号の遅延量を調整する。

図８は、本実施の形態に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図８において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図８に示す光変調装置は、図３のシフト量決定部１０８に代えてシフト量決定部２０４を有するとともに、ディップ検出部の内部構成が図３とは異なっている。すなわち、本実施の形態に係るディップ検出部は、参照電圧供給部２０１、比較部２０２及びパワー検出部２０３を有している。

参照電圧供給部２０１は、初期状態では参照電圧を例えば０などの所定の初期値に設定した上で、この参照電圧を比較部２０２へ供給する。そして、参照電圧供給部２０１は、パワー検出部２０３から参照電圧を上昇させる旨の指示を受けると、参照電圧を上昇させて比較部２０２へ供給する。

比較部２０２は、ＰＤ１０４から出力される信号のパワーと参照電圧供給部２０１から供給される参照電圧とを比較し、比較結果をパワー検出部２０３へ出力する。具体的には、比較部２０２は、例えば論理回路やデジタルフリップフロップ（Digital Flip Flop）などを備え、信号パワーが参照電圧以上であれば１を出力し、信号パワーが参照電圧未満であれば０を出力する。

ここで、比較部２０２における信号パワーと参照電圧の比較の具体例について説明しておく。図９は、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける信号の遅延差が０ｐｓ及び４ｐｓの場合の比較部２０２へ入力される信号の信号波形を示す図である。

参照電圧供給部２０１から供給される参照電圧が例えば０などの初期値であるときには、遅延差が０ｐｓ及び４ｐｓのいずれの場合においても、図９に示すように、常に信号パワーが参照電圧以上である。したがって、比較部２０２は、図１０（Ａ）に示すように、遅延差が０ｐｓ及び４ｐｓのいずれの場合においても、入力信号の全区間にわたって１を出力する。

そして、参照電圧供給部２０１から供給される参照電圧が上昇し、例えば図９に示すＶ１になると、遅延差が０ｐｓの場合には、信号波形のディップにおける信号パワーが参照電圧未満となる。これに対して、遅延差が４ｐｓの場合には、信号波形のディップにおいても信号パワーが参照電圧以上である。したがって、比較部２０２は、図１０（Ｂ）に示すように、遅延差が０ｐｓの場合には、入力信号の一部の区間において０を出力する。また、遅延差が４ｐｓの場合には、比較部２０２は、入力信号の全区間にわたって１を出力する。

さらに、参照電圧供給部２０１から供給される参照電圧が上昇し、例えば図９に示すＶ２になると、遅延差が０ｐｓ及び４ｐｓのいずれの場合においても、信号波形のディップにおける信号パワーが参照電圧未満となる。ただし、信号パワーが参照電圧未満となる区間は、遅延差が４ｐｓの場合よりも遅延差が０ｐｓの場合の方が長い。したがって、比較部２０２は、図１０（Ｃ）に示すように、遅延差が０ｐｓ及び４ｐｓのいずれの場合においても、入力信号の一部の区間において０を出力する。そして、０が出力される区間の総量は、遅延差が４ｐｓの場合よりも遅延差が０ｐｓの場合の方が多い。

このように、参照電圧を徐々に上昇させることにより比較部２０２の出力が変化し、この出力の変化は、ＤＱＰＳＫ変調信号のディップの深さを反映している。すなわち、ＤＱＰＳＫ変調信号のディップが深い場合には、より小さい参照電圧で比較部２０２から０が出力される。また、参照電圧が同一であれば、遅延差が０に近いほど比較部２０２の出力が０である区間の総量が多くなる。したがって、遅延差が０に近いほど、比較部２０２の出力の平均パワーが小さくなる。

パワー検出部２０３は、比較部２０２の出力パワーを検出し、検出した出力パワーの平均値を求める。そして、パワー検出部２０３は、平均パワーと所定の閾値とを比較し、平均パワーが所定の閾値未満であれば、参照電圧供給部２０１に対して、参照電圧を上昇させる旨の指示を出す。このとき、パワー検出部２０３は、参照電圧供給部２０１が指示に従って比較部２０２へ供給する参照電圧の値を保持しておく。また、パワー検出部２０３は、平均パワーが所定の閾値以上である場合には、現時点で参照電圧供給部２０１から比較部２０２へ供給されている参照電圧をシフト量決定部２０４へ通知する。ここでパワー検出部２０３から通知される参照電圧は、比較部２０２へ入力される信号のディップにおける信号パワーに達する電圧であり、ディップの信号パワーを反映している。

シフト量決定部２０４は、パワー検出部２０３から通知される参照電圧に基づいて、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂにおいてクロック信号の位相に与えるシフト量を決定する。すなわち、シフト量決定部２０４は、クロック信号の位相に与えるシフト量を変更することにより、ＤＱＰＳＫ変調部１０２に入力されるデータ信号の遅延量を変化させる。このとき、シフト量決定部２０４は、パワー検出部２０３から通知される参照電圧が小さくなるようにシフト量を変更し、変更後のシフト量をそれぞれ位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに通知する。

具体的には、上述したように、ＤＱＰＳＫ変調信号のディップが深い場合には、より小さい参照電圧で比較部２０２から０が出力され、比較部２０２の出力の平均パワーが小さくなる。このため、ＤＱＰＳＫ変調信号のディップが深い場合には、参照電圧が比較的早い段階で比較部２０２の平均パワーが所定の閾値未満となり、比較的小さい参照電圧がパワー検出部２０３からシフト量決定部２０４へ通知される。また、シフト量決定部２０４へ通知される参照電圧の大きさは遅延差によって変動するが、遅延差が大きい場合には、遅延差が少しでも変化すると通知される参照電圧も大きく変動するのに対し、遅延差が０に近い場合には、通知される参照電圧があまり変動しない。このため、シフト量決定部２０４は、パワー検出部２０３から前回通知された参照電圧と今回通知された参照電圧とを比較することで遅延差が０に近づいているか否かを判断し、クロック信号の位相に与えるシフト量を変更する。

このとき、シフト量決定部２０４は、シフト量を所定幅ずつ変更し、パワー検出部２０３から通知される参照電圧が減少しているか否かを判断する。そして、シフト量決定部２０４は、参照電圧が減少していれば、引き続きシフト量を所定幅ずつ変更する。一方、シフト量決定部２０４は、参照電圧が増加すると、遅延差の制御方向が逆方向であると判断し、シフト量の変更を反転させる。

すなわち、シフト量決定部２０４は、例えば位相シフト部１０９ａにおけるシフト量を相対的に大きくした結果、通知される参照電圧が増加した場合には、位相シフト部１０９ａにおけるシフト量を相対的に小さくする。このようにして、シフト量決定部２０４は、パワー検出部２０３から通知される参照電圧の変動が所定の閾値未満になるまでクロック信号のシフト量を変更し、ＤＱＰＳＫ変調部１０２へ入力されるデータ信号の遅延量を変化させる。

次いで、上記のように構成された光変調装置における遅延差制御方法について、図１１に示すフロー図を参照しながら説明する。図１１において、図６と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。図１１においては、パワー検出部２０３から前回通知された参照電圧から今回通知された参照電圧への変動が所定の閾値以上であった場合の動作について説明する。なお、参照電圧の変動が所定の閾値未満である場合は、シフト量決定部２０４によって決定されたシフト量が既に最適となっており、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差は０に近いため、遅延差制御の必要はない。

前回と今回の参照電圧の変動が所定の閾値以上である場合、シフト量決定部２０４によって、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されるシフト量が変更されることにより、データ信号に与えられる遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。このとき、シフト量決定部２０４は、パワー検出部２０３から通知された参照電圧を記憶しておく。また、パワー検出部２０３から参照電圧が通知されると、参照電圧供給部２０１においては、参照電圧が初期化され例えば０などの初期値に戻される（ステップＳ２０１）。すなわち、本実施の形態においては、ＤＱＰＳＫ変調部１０２における各アームの信号の遅延差が制御される度に参照電圧が初期化され、比較部２０２の出力の平均パワーを所定の閾値未満にする参照電圧が決定される。

一方、データ信号がそれぞれ遅延付与部１１０ａ、１１０ｂに入力されると、所定幅だけ変更された後の遅延が付与されてドライバ１１１ａ、１１１ｂへ出力される。そして、データ信号は、ドライバ１１１ａ、１１１ｂによって、ＤＱＰＳＫ変調部１０２のＩアーム変調部１０２ａ及びＱアーム変調部１０２ｂへ出力され、ＤＱＰＳＫ変調が実行される（ステップＳ１０２）。

ＤＱＰＳＫ変調によって得られたＤＱＰＳＫ変調信号は、光カプラ１０３によって分岐され、一方の信号が光信号として出力される。この光信号は、例えば所定の送信処理などが施された後に送信される。また、他方の信号は、ＰＤ１０４へ出力され、ＰＤ１０４よって電気信号に変換される（ステップＳ１０３）。得られた電気信号は比較部２０２へ入力され、信号パワーと参照電圧供給部２０１から供給される参照電圧とが比較される（ステップＳ２０２）。そして、信号パワーが参照電圧以上の区間では、比較部２０２からパワー検出部２０３へ１が出力され、信号パワーが参照電圧未満の区間では、比較部２０２からパワー検出部２０３へ０が出力される。

比較部２０２のこれらの出力がパワー検出部２０３に入力されると、パワー検出部２０３によって比較部２０２の出力パワーが検出され（ステップＳ２０３）、信号の全区間における平均パワーが求められる。そして、パワー検出部２０３によって、平均パワーが所定の閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ２０４）。この判定の結果、平均パワーが所定の閾値以上である場合には（ステップＳ２０４Ｎｏ）、パワー検出部２０３によって、参照電圧を上昇させる旨の指示が出され、参照電圧供給部２０１から供給される参照電圧が上昇する（ステップＳ２０５）。すなわち、平均パワーが所定の閾値以上である場合には、比較部２０２から１が出力される区間が多く、参照電圧がディップにおける信号パワーに達していないことを意味するため、参照電圧供給部２０１は、参照電圧を上昇させる。

そして、比較部２０２によって、上昇した参照電圧と信号パワーとが再び比較される（ステップＳ２０２）。このようにして、比較部２０２の出力の平均パワーが所定の閾値未満になるまで参照電圧が上昇し、平均パワーが所定の閾値未満になると（ステップＳ２０４Ｙｅｓ）、この時点での参照電圧がパワー検出部２０３からシフト量決定部２０４へ通知される。

そして、シフト量決定部２０４によって、パワー検出部２０３から今回通知された参照電圧と前回通知された参照電圧との変動が所定の閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ２０６）。すなわち、シフト量決定部２０４によって、既に記憶されている前回の参照電圧と今回の参照電圧との差分が求められ、求められた差分が所定の閾値未満であるか否かが判定される。この結果、参照電圧の変動が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ２０６Ｙｅｓ）、遅延差が十分に小さくなり、０に近くなったと判断され、遅延差の制御が終了する。

遅延差の制御が終了すると、現在位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されているシフト量が最適なシフト量として引き続き設定されることになる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調部１０２へ入力されるデータ信号には、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによって最適な遅延量が付与され、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。

一方、パワー検出部２０３から通知される参照電圧の変動が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ２０６Ｎｏ）、シフト量決定部２０４によって、通知された参照電圧が前回よりも減少したか否かが判定される（ステップＳ２０７）。この結果、参照電圧が前回よりも減少していれば（ステップＳ２０７Ｙｅｓ）、遅延差の制御方向が適切であり、遅延差が０に近づいていると考えられるため、シフト量決定部２０４によって、前回と同様にデータ信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。

これに対して、パワー検出部２０３から通知される参照電圧が前回よりも増加していれば（ステップＳ２０７Ｎｏ）、遅延差の制御方向が適切でないと考えられるため、シフト量決定部２０４によって、遅延差の制御方向が反転される（ステップＳ１０９）。そして、制御方向が反転された後に、シフト量決定部２０４によって、データ信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。

以上のような遅延差の制御が繰り返され、パワー検出部２０３から通知される参照電圧の変動が所定の閾値未満になると、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差を十分に小さくするシフト量がシフト量決定部２０４によって決定される。そして、決定されたシフト量が位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されれば、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによってデータ信号の遅延量が調整され、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調信号の劣化が抑制され、光信号を送信する光送信装置の伝送性能の劣化が抑制される。

以上のように、本実施の形態によれば、データ信号をＤＱＰＳＫ変調して得られるＤＱＰＳＫ変調信号の信号波形と比較する参照電圧を上昇させながら、信号波形のディップにおける信号パワーに対応する参照電圧を求める。そして、ディップにおける信号パワーに対応する参照電圧が小さくなるようにＤＱＰＳＫ変調部へ入力されるデータ信号の遅延量を調整する。このため、装置の製造時の誤差や温度変動などを考慮した適切な遅延量をＤＱＰＳＫ変調部へ入力される２信号に付与することができ、ＤＱＰＳＫ変調部の各アームにおける２信号の遅延差を十分に小さくして、光信号の劣化を抑制することができる。換言すれば、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。

（実施の形態４）
実施の形態４では、ＤＱＰＳＫ変調信号の信号パワーを用いてピークのパワーを補正することにより、光源の出力パワーの変動などの影響を除去する。

図１２は、本実施の形態に係る光変調装置の構成を示すブロック図である。図１２において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１２に示す光変調装置は、図３のシフト量決定部１０８に代えてシフト量決定部３０２を有するとともに、信号パワー検出部３０１を追加した構成を有している。

信号パワー検出部３０１は、ＰＤ１０４から出力される信号の信号パワーを検出する。本実施の形態においては、実施の形態２と同様に、多値位相変調信号の信号波形を反転した上でピークを検出するが、ピークのパワーは、例えばＬＤ１０１の出力パワーやＤＱＰＳＫ変調部１０２における駆動振幅などの外部因子の変動によっても変化する。そして、これらの外部因子の変動は、ＰＤ１０４から出力される信号に反映されている。したがって、信号パワー検出部３０１は、外部因子の変動による影響を除去する際の基準となる信号パワーを検出する。

シフト量決定部３０２は、ピーク検出部１０７によって検出されたピークのパワーに基づいて、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂにおいてクロック信号の位相に与えるシフト量を決定する。すなわち、シフト量決定部３０２は、クロック信号の位相に与えるシフト量を変更することにより、ＤＱＰＳＫ変調部１０２に入力されるデータ信号の遅延量を変化させる。このとき、シフト量決定部３０２は、信号パワー検出部３０１によって検出される信号パワーを用いて、ピーク検出部１０７によって検出されるピークのパワーを補正する。そして、シフト量決定部３０２は、補正後のピークのパワーが大きくなるようにシフト量を変更し、変更後のシフト量をそれぞれ位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに通知する。このように、信号パワーを用いてピークのパワーを補正する点を除けば、シフト量決定部３０２は、実施の形態２のシフト量決定部１０８と同様にシフト量を決定する。

次いで、上記のように構成された光変調装置における遅延差制御方法について、図１３に示すフロー図を参照しながら説明する。図１３において、図６と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。図１３においては、ピーク検出部１０７によって前回検出されたピークのパワーから今回検出されたピークのパワーへの変動が所定の閾値以上であった場合の動作について説明する。なお、パワーの変動が所定の閾値未満である場合は、シフト量決定部３０２によって決定されたシフト量が既に最適となっており、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差は０に近いため、遅延差制御の必要はない。

前回と今回のピークのパワーの変動が所定の閾値以上である場合、シフト量決定部３０２によって、位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されるシフト量が変更されることにより、データ信号に与えられる遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。このとき、シフト量決定部１０８は、ピーク検出部１０７によって検出されたピークのパワーを記憶しておく。

そして、データ信号がそれぞれ遅延付与部１１０ａ、１１０ｂに入力されると、所定幅だけ変更された後の遅延が付与されてドライバ１１１ａ、１１１ｂへ出力される。そして、データ信号は、ドライバ１１１ａ、１１１ｂによって、ＤＱＰＳＫ変調部１０２のＩアーム変調部１０２ａ及びＱアーム変調部１０２ｂへ出力され、ＤＱＰＳＫ変調が実行される（ステップＳ１０２）。

ＤＱＰＳＫ変調により得られたＤＱＰＳＫ変調信号は、光カプラ１０３によって分岐され、一方の信号が光信号として出力される。この光信号は、例えば所定の送信処理などが施された後に送信される。また、他方の信号は、ＰＤ１０４へ出力され、ＰＤ１０４よって電気信号に変換される（ステップＳ１０３）。得られた電気信号は、直流成分除去部１０５によって直流成分が除去された後（ステップＳ１０４）、反転部１０６へ入力され、反転部１０６によって信号波形の反転が施される（ステップＳ１０５）。そして、反転後の信号波形は、ピーク検出部１０７に入力され、ピーク検出部１０７によって信号波形のピークが検出される（ステップＳ１０６）。ピーク検出部１０７によって検出されたピークのパワーは、シフト量決定部３０２へ通知される。

一方、ＰＤ１０４によって得られた電気信号は、信号パワー検出部３０１にも入力され、信号パワーが検出される。ここで検出される信号パワーは、ＬＤ１０１の出力パワーやＤＱＰＳＫ変調部１０２における駆動振幅などの外部因子の変動を反映している。そこで、シフト量決定部３０２によって、信号パワー検出部３０１によって検出された信号パワーが用いられることにより、ピークのパワーが補正される（ステップＳ３０１）。換言すれば、シフト量決定部３０２によって、ピークのパワーが正規化され、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける遅延差以外の影響を排除したピークのパワーが得られる。

そして、シフト量決定部３０２によって、今回の補正後のピークのパワーと前回の補正後のピークのパワーとの変動が所定の閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。この結果、パワーの変動が所定の閾値未満である場合は（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、遅延差が十分に小さくなり、０に近くなったと判断され、遅延差の制御が終了する。遅延差の制御が終了すると、現在位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されているシフト量が最適なシフト量として引き続き設定されることになる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調部１０２へ入力されるデータ信号には、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによって最適な遅延量が付与され、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。

一方、ピークのパワーの変動が所定の閾値以上である場合は（ステップＳ１０７Ｎｏ）、シフト量決定部３０２によって、ピークのパワーが前回よりも増加したか否かが判定される（ステップＳ１０８）。この結果、パワーが前回よりも増加していれば（ステップＳ１０８Ｙｅｓ）、遅延差の制御方向が適切であり、遅延差が０に近づいていると考えられるため、シフト量決定部３０２によって、前回と同様にデータ信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。

これに対して、ピークのパワーが前回よりも減少していれば（ステップＳ１０８Ｎｏ）、遅延差の制御方向が適切でないと考えられるため、シフト量決定部３０２によって、遅延差の制御方向が反転される（ステップＳ１０９）。そして、制御方向が反転された後に、シフト量決定部３０２によって、データ信号の遅延量が所定幅だけ変更される（ステップＳ１０１）。

以上のような遅延差の制御が繰り返され、前回と今回の補正後のピークのパワーの変動が所定の閾値未満になると、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差を十分に小さくするシフト量がシフト量決定部３０２によって決定される。そして、決定されたシフト量が位相シフト部１０９ａ、１０９ｂに設定されれば、遅延付与部１１０ａ、１１０ｂによってデータ信号の遅延量が調整され、ＤＱＰＳＫ変調部１０２の各アームにおける２信号の遅延差が十分に小さくなる。これにより、ＤＱＰＳＫ変調信号の劣化が抑制され、光信号を送信する光送信装置の伝送性能の劣化が抑制される。

以上のように、本実施の形態によれば、データ信号をＤＱＰＳＫ変調して得られるＤＱＰＳＫ変調信号の信号波形を反転した上でピークを検出し、検出したピークのパワーをＤＱＰＳＫ変調信号の信号パワーによって補正する。そして、補正後のピークのパワーが最大になるようにＤＱＰＳＫ変調部へ入力されるデータ信号の遅延量を調整する。このため、装置の製造時の誤差や温度変動などを考慮した適切な遅延量をＤＱＰＳＫ変調部へ入力される２信号に付与することができ、ＤＱＰＳＫ変調部の各アームにおける２信号の遅延差を十分に小さくして、光信号の劣化を抑制することができる。換言すれば、ＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調されなくても、多値位相変調時に合波される信号の遅延差を適切に制御し、光信号の劣化を抑制することができる。

また、ＤＱＰＳＫ変調信号の信号パワーを用いてピークのパワーを補正するため、例えば光源の出力パワーなどの外部因子の変動の影響を除去し、正確に遅延差を制御することができる。

（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態１〜４においては、多値位相変調された信号を光カプラによって分岐し、分岐された信号のディップを検出するものとしたが、位相共役光を用いることもできる。すなわち、信号の多値位相変調にマッハツェンダ型の干渉計が用いられる場合には、変調信号とともに位相共役光が出力される。そこで、変調信号の変わりに位相共役光からディップを検出し、遅延差を制御することも可能である。

図１４は、位相共役光を用いる光変調装置の構成を示すブロック図である。この光変調装置には、ＰＤ４０１が備えられており、ＰＤ４０１によってＤＱＰＳＫ変調部１０２から出力される位相共役光が検出される。位相共役光は、ＤＱＰＳＫ変調部１０２から出力されるＤＱＰＳＫ変調信号と位相共役であるため、位相共役光において検出されるディップは、ＤＱＰＳＫ変調信号において検出されるディップと同等である。このため、図１４に示す光変調装置は、位相共役光から直流成分を除去して反転した上で、ピークを検出し、検出されたピークのパワーに応じてＤＱＰＳＫ変調部１０２へ入力される信号の遅延量を調整する。

このように、位相共役光を用いることにより、ＤＱＰＳＫ変調信号が光カプラを経由することによって生じる劣化を防止することが可能である。したがって、ＤＱＰＳＫ変調によって得られる光信号を送信する場合に、伝送性能の劣化を抑制することができる。

また、上記各実施の形態１〜４においては、多値位相変調後にＲＺ変調を行わない光変調装置について説明したが、多値位相変調後にＲＺ変調を行うことも可能である。すなわち、変調信号が光カプラによって分岐された後、分岐された一方の信号からディップが検出されるのに対し、他方の信号がＲＺ変調されるようにしても良い。

図１５は、ＲＺ変調部を備えた光変調装置の構成をブロック図である。この光変調装置には、ＲＺ変調部５０１が備えられており、ＲＺ変調部５０１によってＤＱＰＳＫ変調信号がＲＺ変調される。そして、ＲＺ変調して得られた光信号がＲＺ変調部５０１から出力される。また、ＤＱＰＳＫ変調部１０２とＲＺ変調部５０１の間には、光カプラ１０３が設けられており、分岐された信号のディップが検出されてＤＱＰＳＫ変調部１０２へ入力される２信号の遅延量が調整される。

また、上記各実施の形態２〜４においては、クロック信号の位相をシフトすることにより、交番信号に所望の遅延を付与することとしたが、遅延量の調整方法は、これに限定されない。すなわち、ピークのパワーや参照電圧に基づいて、直接的にデータ信号の位相をシフトして所望の遅延を付与しても良い。

さらに、上記各実施の形態２〜４においては、多値位相変調の例としてＤＱＰＳＫ変調を行うものとしたが、他の多値位相変調が行われる場合にも、多値位相変調信号の信号波形から検出されるディップに基づいて遅延差を制御することは可能である。また、多値位相変調される場合に限らず、例えば偏波多重方式などにおいて複数の偏波成分が合波される場合にも、複数の偏波成分の遅延差をディップに基づいて制御することが可能である。要するに、複数の信号成分が合波される場合に、合波されて得られる光信号の信号波形におけるディップを検出し、ディップが深くなるように複数の信号成分の遅延量を調整することにより、複数の信号成分の遅延差を小さくすることができる。

以上の各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）入力信号を用いて光源が発する光源光を変調する第１変調部と、
前記第１変調部に入力される入力信号とは異なる入力信号を用いて前記光源光を変調する第２変調部と、
前記第１変調部及び前記第２変調部によって前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成部と、
前記合成部によって合成されて得られた合成信号の信号波形においてパワーが所定値以下となるディップを検出する検出部と、
前記検出部によって検出されたディップのパワーに基づいて前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整部と、
を有することを特徴とする光変調装置。

（付記２）前記検出部は、
前記合成信号の信号波形においてパワーが最小となるディップを検出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記３）前記検出部は、
合成信号の信号波形を反転する反転部と、
前記反転部によって反転された信号波形のピークを検出するピーク検出部と、
を含むことを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記４）前記検出部は、
合成信号のパワーと参照電圧とを比較する比較部と、
前記比較部による比較の結果、合成信号のパワーが参照電圧以上である場合に前記比較部へ供給される参照電圧を上昇させる供給部と、
前記比較部による比較の結果、合成信号のパワーが参照電圧未満である場合に、合成信号のパワーと比較された参照電圧をディップのパワーの指標値として前記調整部へ通知する通知部と、
を含むことを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記５）合成信号の信号パワーを検出する信号パワー検出部をさらに有し、
前記調整部は、
前記信号パワー検出部によって検出された信号パワーを用いて、前記検出部によって検出されたディップのパワーを補正し、補正後のディップのパワーに基づいて入力信号の遅延量を調整することを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記６）前記検出部は、
前記合成部によって変調信号が合成される際に出力される位相共役光であって合成信号と位相共役の位相共役光からディップを検出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記７）前記合成部によって合成されて得られた合成信号をＲＺ（Return to Zero）変調するＲＺ変調部をさらに備え、
前記検出部は、
前記ＲＺ変調部によってＲＺ変調される前の合成信号からディップを検出することを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記８）前記調整部は、
前記第１変調部及び前記第２変調部それぞれへ入力される入力信号の遅延差を所定幅ずつ変更する制御を行うことを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記９）前記調整部は、
前記検出部によって前回検出されたディップのパワーと今回検出されたディップのパワーとの変動が所定の閾値未満である場合は、前記遅延差の制御を終了することを特徴とする付記８記載の光変調装置。

（付記１０）前記調整部は、
前記遅延差を所定幅変更した結果、前記検出部によって検出されるディップのパワーが増大した場合に、前記遅延差の制御方向を反転することを特徴とする付記８記載の光変調装置。

（付記１１）前記調整部は、
前記検出部によって検出されたディップのパワーに基づいて、クロック信号に対する２つの異なるシフト量を決定する決定部と、
前記決定部によって決定されたそれぞれのシフト量だけクロック信号の位相をシフトするシフト部と、
前記シフト部によって位相がシフトされたクロック信号をそれぞれ基準として、前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号に遅延を付与する付与部と、
を含むことを特徴とする付記１記載の光変調装置。

（付記１２）第１変調部及び第２変調部を備える変調部へ入力される入力信号を用いて光源が発する光源光を前記第１変調部において変調する第１変調ステップと、
前記第１変調部に入力される入力信号とは異なる入力信号を用いて前記光源光を前記第２変調部において変調する第２変調ステップと、
前記第１変調ステップ及び前記第２変調ステップにて前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成ステップと、
前記合成ステップにて合成されて得られた合成信号の信号波形においてパワーが所定値以下となるディップを検出する検出ステップと、
前記検出ステップにて検出されたディップのパワーに基づいて前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整ステップと、
を有することを特徴とする光変調方法。

１００ａ、１０１ ＬＤ
１００ｂ 第１変調部
１００ｃ 第２変調部
１００ｄ、１０３ 光カプラ
１００ｅ ディップ検出部
１００ｆ 遅延量調整部
１０２ ＤＱＰＳＫ変調部
１０２ａ Ｉアーム変調部
１０２ｂ Ｑアーム変調部
１０２ｃ 移相部
１０４、４０１ ＰＤ
１０５ 直流成分除去部
１０６ 反転部
１０７ ピーク検出部
１０８、２０４、３０２ シフト量決定部
１０９ａ、１０９ｂ 位相シフト部
１１０ａ、１１０ｂ 遅延付与部
１１１ａ、１１１ｂ ドライバ
２０１ 参照電圧供給部
２０２ 比較部
２０３ パワー検出部
３０１ 信号パワー検出部
５０１ ＲＺ変調部

Claims (10)

1. 入力信号を用いて光源が発する光源光を変調する第１変調部と、
   前記第１変調部に入力される入力信号とは異なる入力信号を用いて前記光源光を変調する第２変調部と、
   前記第１変調部及び前記第２変調部によって前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成部と、
   前記合成部によって合成されて得られた合成信号の信号波形においてパワーが所定値以下となるディップを検出する検出部と、
   前記検出部によって検出されたディップのパワーが小さくなるように前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整部と、
   を有することを特徴とする光変調装置。
2. 前記検出部は、
   合成信号の信号波形を反転する反転部と、
   前記反転部によって反転された信号波形のピークを検出するピーク検出部と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
3. 前記検出部は、
   合成信号のパワーと参照電圧とを比較する比較部と、
   前記比較部による比較の結果、合成信号のパワーが参照電圧以上である場合に前記比較部へ供給される参照電圧を上昇させる供給部と、
   前記比較部による比較の結果、合成信号のパワーが参照電圧未満である場合に、合成信号のパワーと比較された参照電圧をディップのパワーの指標値として前記調整部へ通知する通知部と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
4. 合成信号の信号パワーを検出する信号パワー検出部をさらに有し、
   前記調整部は、
   前記信号パワー検出部によって検出された信号パワーを用いて、前記検出部によって検出されたディップのパワーを補正し、補正後のディップのパワーが小さくなるように入力信号の遅延量を調整することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
5. 前記検出部は、
   前記合成部によって変調信号が合成される際に出力される位相共役光であって合成信号と位相共役の位相共役光からディップを検出することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
6. 前記合成部によって合成されて得られた合成信号をＲＺ（Return to Zero）変調するＲＺ変調部をさらに備え、
   前記検出部は、
   前記ＲＺ変調部によってＲＺ変調される前の合成信号からディップを検出することを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
7. 前記調整部は、
   前記第１変調部及び前記第２変調部それぞれへ入力される入力信号の遅延差を所定幅ずつ変更する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
8. 前記調整部は、
   前記検出部によって前回検出されたディップのパワーと今回検出されたディップのパワーとの変動が所定の閾値未満である場合は、前記遅延差の制御を終了することを特徴とする請求項７記載の光変調装置。
9. 前記調整部は、
   前記遅延差を所定幅変更した結果、前記検出部によって検出されるディップのパワーが増大した場合に、前記遅延差の制御方向を反転することを特徴とする請求項７記載の光変調装置。
10. 第１変調部及び第２変調部を備える変調部へ入力される入力信号を用いて光源が発する光源光を前記第１変調部において変調する第１変調ステップと、
    前記第１変調部に入力される入力信号とは異なる入力信号を用いて前記光源光を前記第２変調部において変調する第２変調ステップと、
    前記第１変調ステップ及び前記第２変調ステップにて前記光源光が変調されて得られた変調信号を合成する合成ステップと、
    前記合成ステップにて合成されて得られた合成信号の信号波形においてパワーが所定値以下となるディップを検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにて検出されたディップのパワーが小さくなるように前記第１変調部及び前記第２変調部へ入力される入力信号の遅延量を調整する調整ステップと、
    を有することを特徴とする光変調方法。

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