JP6003687B2 - 光送信装置および変調光信号生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、光送信装置および変調光信号を生成する方法に係わる。

次世代の長距離・大容量通信システムを実現するために、送信器においてデジタル信号処理を利用して変調光信号を生成する構成が研究および開発されている。例えば、デジタル信号処理により、ＱＰＳＫまたはＱＡＭ等の多値変調方式のための信号が生成される。また、デジタル信号処理は、例えば、光伝送路の分散を抑制するための信号（すなわち、分散予等化のための信号）を生成することもできる。そして、デジタル信号処理により生成される信号で光変調器を駆動することにより、大容量の多値変調光信号が生成される。

図１は、光送信装置の一例を示す。図１に示す光送信装置１は、デジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａコンバータ１２ａ、１２ｂ、ドライバ１３ａ、１３ｂ、光源１４、光変調器１５を有する。デジタル信号処理部１１は、入力データから駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。Ｄ／Ａコンバータ１２ａ、１２ｂは、それぞれ、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑをアナログ信号に変換する。ドライバ１３ａ、１３ｂは、それぞれ、Ｄ／Ａコンバータ１２ａ、１２ｂから出力される駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑで光変調器１５を駆動する。光源１４は、連続光を生成する。

光変調器１５は、Ｉアーム変調部およびＱアーム変調部を有する。光源１４により生成される連続光は、光スプリッタにより分岐されてＩアーム変調部およびＱアーム変調部に導かれる。Ｉアーム変調部は、駆動信号Ｉで連続光を変調して光信号を生成する。また、Ｑアーム変調部は、駆動信号Ｑで連続光を変調して光信号を生成する。そして、これら２つの光信号が結合されて変調光信号が生成される。

光変調器１５は、ＩアームとＱアームとの間の位相差が「π／２＋ｎπ（ｎは、ゼロを含む任意の整数）」となるように設計される。すなわち、Ｉアームを伝搬する光とＱアームを伝搬する光との間の位相差が「π／２＋ｎπ」となるように、位相シフト部１５ａに与えられるバイアス電圧が制御される。なお、光変調器のＩアームとＱアームとの間の位相差をπ／２に制御する方法は、例えば、特許文献１〜３に記載されている。

ただし、従来技術においては、光変調器のＩアームとＱアームとの間の位相差（以下、「Ｉ−Ｑ位相差」または「位相シフト部の位相量」と呼ぶことがある。）の制御においては、「π／２＋２ｎπ」と「３π／２＋２ｎπ」とは区別されない。すなわち、光送信器は、Ｉ−Ｑ位相差が「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」のいずれか一方に制御された状態で変調光信号を生成する。そして、光受信器は、Ｉ−Ｑ位相差が「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」のいずれであるのかを判別して変調光信号からデータを再生する。変調光信号を受信する受信装置については、例えば、特許文献４に記載されている。

特開２００７−８２０９４号公報 特開２００９−２４６５７８号公報 特開２００７−２５９４２６号公報 特開２００６−２７０９０９号公報

次世代の光伝送システムでは、上述したように、デジタル信号処理を利用して光信号に対して様々な特性を与えることができる。例えば、入力データから駆動信号を生成するためのデジタル信号処理において、分散予等化または周波数オフセットの付加など実現することができる。

ところが、Ｉ−Ｑ位相差が「３π／２＋２ｎπ」に制御されているときに、Ｉ−Ｑ位相差「π／２＋２ｎπ」に対して想定されるパラメータが与えられると、光信号の伝送特性が劣化するおそれがある。たとえば、Ｉ−Ｑ位相差が「３π／２＋２ｎπ」に制御されているときに、Ｉ−Ｑ位相差「π／２＋２ｎπ」に対して想定される波長分散が与えられると、波長予等化を行わないときと比較して、光受信器において検出される累積波長分散がかえって大きくなってしまうことがある。

本発明の目的は、光変調器を利用して生成される変調光信号の特性を改善する、またはその特性の劣化を抑えることである。

本発明の１つの態様の光送信装置は、入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器と、前記第１の変調部および前記第２の変調部に与えられる第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成する信号生成部と、前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を制御する位相制御部と、前記位相制御部により制御された前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を検出する位相差検出部と、を有する。前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された位相差に基づいて、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する。

上述の態様によれば、光変調器を利用して生成される変調光信号の特性を改善する、またはその特性の劣化を抑えることができる。

光送信装置の一例を示す図である。 本発明の実施形態の光送信装置の構成を示す図である。 Ｉ−Ｑ位相差に対するモニタ信号の変化を示す図である。 光送信装置の動作モードを制御する第１の方法を示すフローチャートである。 位相差判定情報の一例を示す図である。 光送信装置の動作モードを制御する第２の方法を示すフローチャートである。 光送信装置の動作モードを制御する第３の方法を示すフローチャートである。 デジタル信号処理部の機能を説明するブロック図である。 ＱＰＳＫのコンスタレーションの一例を示す図である。 Ｉ−Ｑ位相差に応じて動作モードを制御する方法の実施例を示すフローチャートである。 他の実施形態の光送信装置の構成を示す図である。 さらに他の実施形態の光送信装置の構成を示す図である。

図２は、本発明の実施形態の光送信装置の構成を示す。図２に示す実施形態の光送信装置２は、デジタル信号処理部２０、Ｄ／Ａコンバータ１２ａ、１２ｂ、ドライバ１３ａ、１３ｂ、光源１４、光変調器１５、受光器３１、乗算器３２、検出部３３、制御部３４を有する。なお、光信号送信装置２は、不図示の他の要素を有していてもよい。

デジタル信号処理部２０は、入力データから駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。このとき、デジタル信号処理部２０は、指定された変調方式に従って入力データをシンボル毎にコンスタレーション上にマッピングすることにより、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。また、デジタル信号処理部２０は、光送信装置２から送信される光信号が所望の特性を有するように、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成することができる。一例としては、光信号が所定の波長分散を有するように、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑが生成される。この場合、たとえば、光伝送路の波長分散を補償する分散予等化が実現されるように、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑが生成される。なお、デジタル信号処理部２０は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。或いは、デジタル信号処理部２０は、ハードウェア回路で実現してもよい。さらに、デジタル信号処理部２０は、プロセッサシステムおよびハードウェア回路を組み合わせることで実現してもよい。

Ｄ／Ａコンバータ１２ａ、１２ｂは、それぞれ、デジタル信号処理部２０によって生成される駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑをアナログ信号に変換する。ドライバ１３ａ、１３ｂは、それぞれ、Ｄ／Ａコンバータ１２ａ、１２ｂから出力される駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑで光変調器１５を駆動する。光源１４は、連続光を生成する。光源１４は、例えば、所定の周波数のレーザ光を生成するレーザダイオードにより実現される。

光変調器１５は、位相シフト部１５ａ、Ｉアーム変調部１５ｂ、Ｑアーム変調部１５ｃを有する。光源１４により生成される連続光は、光スプリッタにより分岐されてＩアームおよびＱアームに導かれる。位相シフト部１５ａは、例えば、ＩアームまたはＱアームの一方の近傍に形成される電極により実現される。例えば、位相シフト部１５ａは、Ｑアームの近傍に形成された電極であるものとする。この場合、位相シフト部１５ａに与えられるバイアス電圧を制御することにより、Ｑアームの屈折率が変化し、Ｑアームの光パス長が調整される。すなわち、位相シフト部１５ａに与えられるバイアス電圧を制御することにより、Ｉアームを伝搬する光とＱアームを伝搬する光の位相差（すなわち、「Ｉ−Ｑ位相差」または「位相シフト部１５ａの位相」）が制御される。

ＩアームおよびＱアームには、それぞれ、Ｉアーム変調器１５ｂおよびＱアーム変調器１５ｃが形成されている。Ｉアーム変調部１５ｂは、駆動信号Ｉで連続光を変調して光信号を生成する。同様に、Ｑアーム変調部１５ｃは、駆動信号Ｑで連続光を変調して光信号を生成する。Ｉアーム変調器１５ｂおよびＱアーム変調器１５ｃは、それぞれ、例えば、マッハツェンダ干渉計により実現される。そして、光変調器１５は、Ｉアーム変調器１５ｂにより生成される光信号およびＱアーム変調器１５ｃにより生成される光信号を結合して変調光信号を生成する。これら２つの光信号は、例えば、２×２光カプラにより結合される。

乗算器２１は、駆動信号Ｉと駆動信号Ｑとを乗算する。この例では、乗算器２１は、デジタル信号処理部２０の中に設けられているが、乗算器２１は、デジタル信号処理部２０の外に設けられていてもよい。また、この例では、乗算器２１は、デジタル領域で駆動信号Ｉと駆動信号Ｑとを乗算しているが、アナログ領域で駆動信号Ｉと駆動信号Ｑとを乗算してもよい。さらに、乗算器２１は、低域通過フィルタによってフィルタリングされた駆動信号Ｉ、Ｑを乗算するようにしてもよい。

受光器３１は、光変調器１５により生成される変調光信号を電気信号に変換する。よって、受光器３１の出力信号は、光変調器１５により生成される変調光信号を表す。なお、受光器３１は、光変調器１５の中に設けられていてもよいし、光変調器１５の外に設けられていてもよい。

乗算器３２は、受光器３１の出力信号と乗算器２１の出力信号とを乗算する。即ち、乗算器２１および乗算器３２により、駆動信号Ｉ、駆動信号Ｑ、および光変調器１５により生成される変調光信号を表す電気信号が乗算される。以下、乗算器３２の出力信号を「モニタ信号」と呼ぶことがある。なお、乗算器３２は、デジタル信号処理部２０の中に設けられてもよい。また、受光器３１と乗算器３２との間に、低域通過フィルタを設けるようにしてもよい。

検出部３３は、乗算器３２から出力されるモニタ信号を平均化し、その平均値を検出する。モニタ信号は、例えば、低域通過フィルタを用いて平均化される。この場合、低域通過フィルタのカットオフ周波数は、変調光信号のシンボルレートよりも十分に低いものとする。また、検出部３３は、モニタ信号の平均値の符号を検出することができる。この場合、検出部３３は、モニタ信号の平均値が正の値であるか、負の値であるのかを表すモニタ符号情報を出力する。

制御部３４は、位相制御部３５および位相差検出部３６を有する。制御部３４は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。また、制御部３４は、ハードウェア回路で実現してもよい。或いは、制御部３４は、プロセッサシステムおよびハードウェア回路を組み合わせることで実現してもよい。

位相制御部３５は、位相シフト部１５ａに与えるバイアス電圧を制御することにより、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差を制御する。このとき、位相制御部３５は、Ｉ−Ｑ位相差を指定された値に制御する。「指定された値」は、この実施例では「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」である。すなわち、位相制御部３５は、Ｉ−Ｑ位相差が「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」に保持されるように、位相シフト部１５ａに与えるバイアス電圧を制御する。Ｉ−Ｑ位相差を「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」に制御する方法は、特に限定されるものではないが、公知の技術を利用することができる。例えば、位相制御部３５は、特許文献１〜３に記載の方法で、Ｉ−Ｑ位相差を「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」に制御してもよい。

位相差検出部３６は、検出部３３による検出結果を利用して、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差を検出する。すなわち、位相差検出部３６は、駆動信号Ｉ、駆動信号Ｑ、および出力変調光信号を表すモニタ信号の積の平均値またはその平均値の符号に基づいて、Ｉ−Ｑ位相差を検出する。ここで、Ｉ−Ｑ位相差は、位相制御部３５により「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」に制御されている。すなわち、位相差検出部３６は、Ｉ−Ｑ位相差が「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」のいずれであるのかを判定する。

制御部３４は、位相差検出部３６により検出されたＩ−Ｑ位相差を表す位相情報をデジタル信号処理部２０に通知する。そうすると、デジタル信号処理部２０は、この位相情報に基づいて駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成（あるいは、補正）する。すなわち、デジタル信号処理部２０は、Ｉ−Ｑ位相差が「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」のいずれであるのかに基づいて、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成（あるいは、補正）する。したがって、光送信装置２は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差に対して適切な変調光信号を生成することができる。換言すれば、光送信装置２は、Ｉ−Ｑ位相差が「π／２＋２ｎπ」または「３π／２＋２ｎπ」のいずれに制御されていても、実質的に同じ変調光信号を生成することができる。

図３は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差に対するモニタ信号の変化を示す。変調方式は、１６ＱＡＭである。なお、以下の説明では、「π／２＋２ｎπ」を単に「π／２」と表記し、「３π／２＋２ｎπ」を単に「３π／２」と表記することがある。

図３（ａ）は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２またはその近傍に制御されているときのモニタ信号を示している。Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときは、モニタ信号は「ゼロ」を中心に分布する。このため、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときは、モニタ信号を平均化すると「ゼロ」が得られる。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときは、検出部３３により「ゼロ」が検出される。なお、「ゼロ」は、「ほぼゼロ」または「実質的にゼロ」を含むものとする。

Ｉ−Ｑ位相差がπ／２−４５°であるときは、この例では、モニタ信号は正側に分布している。この場合、検出部３３により「正の値」が検出される。一方、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２＋４５°であるときは、この例では、モニタ信号は負側に分布している。この場合、検出部３３により「負の値」が検出される。なお、以下の説明では、検出部３３により検出された値の符号を「モニタ符号」と呼ぶことがある。例えば、検出部３３により「正の値」が検出されたときはモニタ符号は「正」であり、検出部３３により「負の値」が検出されたときはモニタ符号は「負」である。

図３（ｂ）は、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２またはその近傍に制御されているときのモニタ信号を示している。Ｉ−Ｑ位相差が３π／２に制御されているときは、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときと同様に、モニタ信号は「ゼロ」を中心に分布する。このため、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であるときも、検出部３３により「ゼロ」が検出される。

Ｉ−Ｑ位相差が３π／２−４５°であるときは、この例では、モニタ信号は負側に分布している。この場合、モニタ符号は「負」が検出される。一方、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２＋４５°であるときは、この例では、モニタ信号は正側に分布している。この場合、モニタ符号は「正」である。

このように、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２であるときは、検出部３３によりゼロが検出される。したがって、位相制御部３５は、Ｉ−Ｑ位相差をπ／２または３π／２に調整するためには、検出部３３によりゼロが検出されるように位相シフト部１５ａに与えるバイアス電圧を制御する。或いは、位相制御部３５は、検出部３３により検出される平均値がゼロに近づくようにバイアス電圧を制御する。

また、この実施例では、図３（ａ）に示すように、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２−４５°からπ／２＋４５°へ増加するときは、モニタ符号は「負」から「正」へ変化する。これに対して、図３（ｂ）に示すように、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２−４５°から３π／２＋４５°へ増加するときは、モニタ符号は「正」から「負」へ変化する。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときと、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であるときとでは、モニタ符号が変化する方向は互いに逆である。よって、位相差検出部３６は、このモニタ符号の変化を利用して、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかを判定することができる。

図４は、光送信装置の動作モードを制御する第１の方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、光送信装置２が通信サービスを開始する前、或いは、光送信装置２のメンテナンス時に実行される。なお、このフローチャートの処理が実行されるとき、デジタル信号処理部２０は、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。ここで、光送信装置２は、多値変調方式で入力データをシンボル毎に対応する信号点にマッピングすることにより、変調光信号を生成する。このとき、各信号点（例えば、ＱＰＳＫにおいては４個の信号点、１６ＱＡＭにおいては１６個の信号点）にマッピングされるシンボルの分布は、均等またはほぼ均等であるものとする。

このフローチャートの処理が開始されるとき、光送信装置２の動作モード（或いは、入力データから駆動信号を生成するためのパラメータ）は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差がπ／２であるものとして設定されている。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときに光変調器１５が所望の変調光信号を生成するように、光送信装置２の動作モードが制御されているものとする。

Ｓ１において、位相制御部３５は、位相シフト部１５ａに与えるバイアス電圧を初期値に制御する。初期値は、特に限定されるものではないが、例えば、０ボルトである。尚、バイアス電圧の絶対値が大きいときは、光変調器のドリフトが大きくなる傾向がある。このため、初期値を０ボルト近辺にすることは、ドリフトを抑制するために有効である。

Ｓ２において、検出部３３は、乗算器３２から出力されるモニタ信号を取得する。モニタ信号は、上述したように、駆動信号Ｉ、駆動信号Ｑ、および出力変調光信号を表す電気信号を乗算することにより得られる。Ｓ３において、検出部３３は、モニタ信号を平均化する。そして、検出部３３は、モニタ信号の平均値が正の値であるか負の値であるのかを表すモニタ符号情報を出力する。

Ｓ４において、位相差検出部３６は、現在のバイアス電圧に対応づけてＳ３で得られたモニタ符号情報を保存する。Ｓ５において、位相制御部３５は、位相シフト部１５ａに与えられるバイアス電圧を更新する。このとき、新たなバイアス電圧Ｖnは、下式により算出される。なお、Ｖn-1は、現在のバイアス電圧を表す。ΔＶは、定数である。
Ｖn ＝Ｖn-1 ＋ΔＶ

Ｓ６において、位相制御部３６は、新たなバイアス電圧Ｖnが、電圧掃引範囲を超えているか否かを判定する。電圧掃引範囲は、例えば、Ｉ−Ｑ位相差を２πシフトさせる電圧変化に基づいて決定される。すなわち、バイアス電圧が電圧掃引範囲の最小値から最大値まで変化するときに、Ｉ−Ｑ位相差が２π以上シフトするように、電圧掃引範囲は決定される。

バイアス電圧Ｖnが電圧掃引範囲を超えていなければ、光送信装置２の処理はＳ２に戻る。すなわち、バイアス電圧Ｖnが電圧掃引範囲を超えるまで、Ｓ２〜Ｓ６が繰り返し実行される。Ｓ２〜Ｓ６を繰り返し実行する動作は、バイアス電圧を掃引しながらモニタ符号情報を収集する処理に相当する。

図５は、Ｓ２〜Ｓ６において生成される位相差判定情報の一例を示す。位相差判定情報は、バイアス電圧に対してモニタ信号の平均値の符号を表す。この実施例では、バイアス電圧がゼロから２Ｖへ増加するときに、モニタ符号が正から負へ変化している。また、バイアス電圧が４Ｖから６Ｖへ増加するときに、モニタ符号が負から正へ変化している。さらに、バイアス電圧が８Ｖから１０Ｖへ増加するときに、モニタ符号が負から正へ変化している。なお、この実施例では、ΔＶ＝１Ｖである。

Ｓ７において、位相制御部３５は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差を目標値に制御する。Ｉ−Ｑ位相差の目標値は、π／２である。Ｉ−Ｑ位相差を目標値に制御する方法は、特に限定されるものではない。すなわち、位相制御部３５は、例えば、特許文献１〜３に記載の方法でＩ−Ｑ位相差を目標値に制御してもよい。一例としては、位相制御部３５は、乗算器３３から出力されるモニタ信号の平均値がゼロに近づくようにバイアス電圧を制御することで、Ｉ−Ｑ位相差を目標値に調整する。ただし、この方法では、Ｉ−Ｑ位相差は、π／２または３π／２のいずれに制御されるかは不定である。よって、位相差検出部３６は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかを判定する。

Ｓ８において、位相差検出部３６は、Ｉ−Ｑ位相差が目標値に収束したときのバイアス電圧を特定する。即ち、位相差検出部３６は、Ｓ７の処理が終了したときのバイアス電圧を特定する。以下の説明では、Ｓ８で特定されるバイアス電圧を「収束バイアス電圧」と呼ぶことがある。

Ｓ９において、位相差検出部３６は、位相差判定情報から、収束バイアス電圧の近傍のバイアス電圧に対応するデータを抽出する。このとき、位相差検出部３６は、位相差判定情報から複数セットのデータを抽出する。例えば、Ｓ２〜Ｓ６において図５に示す位相差判定情報が生成されているものとする。また、Ｓ７においてＩ−Ｑ位相差が目標値に収束したときのバイアス電圧（即ち、収束バイアス電圧）が５．０Ｖであるものとする。そして、位相差検出部３６は、例えば、収束バイアス電圧の近傍において、収束バイアス電圧よりも小さいバイアス電圧に対応するデータ、および収束バイアス電圧よりも大きいバイアス電圧に対応するデータを取得する。この結果、「４．０Ｖ、負」および「６．０Ｖ、正」が得られる。

Ｓ１０〜Ｓ１１において、位相差検出部３６は、Ｓ９で取得した複数セットのデータに基づいて、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかを判定する。ここで、この実施例では、バイアス電圧が大きくなると、Ｉ−Ｑ位相差も大きくなるものとする。また、Ｉ−Ｑ位相差に対するモニタ信号の変化は、図３に示す通りであるものとする。この場合、バイアス電圧の増加に対してモニタ符号情報が「正」から「負」に変化するときは、位相差検出部３６は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されていると判定する。一方、バイアス電圧の増加に対してモニタ符号情報が「負」から「正」に変化するときには、位相差検出部３６は、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２に制御されていると判定する。そして、制御部３４は、位相差検出部３６による検出結果を表す位相情報をデジタル信号処理部２０に通知する。

なお、Ｓ８〜Ｓ１１の判定は、様々なパターンが考えられる。例えば、位相差判定情報から２セットのデータが抽出される場合、以下の判定が行われる。
（１）符号が正から負に変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差はπ／２
（２）符号が負から正に変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差は３π／２
（３）符号が正からゼロに変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差はπ／２
（４）符号が負からゼロに変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差は３π／２
（５）符号がゼロから負に変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差はπ／２
（６）符号がゼロから正に変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差は３π／２
位相差判定情報から３セットのデータが抽出される場合、以下の判定が行われる。
（１）符号が順番に正、ゼロ、負と変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差はπ／２
（２）符号が順番に負、ゼロ、正と変化するときは、Ｉ−Ｑ位相差は３π／２

デジタル信号処理部２０は、制御部３４から受信する位相情報に応じて、光送信装置２の動作モードを決定する。ここで、光送信装置２は、このフローチャートの処理の開始時に、Ｉ−Ｑ位相差π／２に対応する動作モードに設定されている。したがって、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときは（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、光送信装置２の処理は終了する。一方、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されていないときは（Ｓ１１：Ｎｏ）、デジタル信号処理部２０は、Ｓ１２の処理を実行する。

Ｓ１２において、デジタル信号処理部２０は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときと実質的に同じ変調光信号が生成されるように、入力データから駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成するためのパラメータを変更する。なお、位相情報に基づいてパラメータを変更する方法については、後で詳しく説明する。

このように、実施形態の光送信装置２は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかを判定し、その判定結果に応じたパラメータ（または、動作モード）で変調光信号を生成する。すなわち、光送信装置２は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２にいずれに制御されていても、実質的に同じ変調光信号を生成できる。したがって、光伝送システムにおいて実施形態の光送信装置２を使用すれば、光受信装置は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差の設定に応じて復調動作を切り替えることなく、変調光信号からデータを再生できる。なお、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれであるのかを判定する方法は、上述の実施例に限定されるものではなく、光送信装置２は、他の方法でＩ−Ｑ位相差を検出してもよい。

図６は、光送信装置の動作モードを制御する第２の方法を示すフローチャートである。光送信装置２は、図４に示すフローチャートの代わりに、図６に示すフローチャートの処理を実行することができる。

Ｓ２１において、位相制御部３５は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差を指定された目標値に制御する。この処理は、図４のＳ７と実質的に同じである。したがって、Ｉ−Ｑ位相差は、π／２または３π／２のいずれか一方に制御される。なお、図６のフローチャートの説明においても、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２に収束したときのバイアス電圧を「収束バイアス電圧」と呼ぶことにする。

Ｓ２２において、光送信装置２の動作は一時的に停止する。Ｓ２３において、位相制御部３５は、バイアス電圧を変更する。このとき、位相制御部３５は、例えば、現在のバイアス電圧（すなわち、収束バイアス電圧）を所定値だけ低下させることにより、新たなバイアス電圧を決定する。

Ｓ２４〜Ｓ２８は、図４のＳ２〜Ｓ６と実質的に同じである。即ち、制御部３４は、バイアス電圧を掃引することにより、図５に示す位相差判定情報を生成する。ただし、図６に示す方法においては、Ｓ２４〜Ｓ２８が実行されるときに、既に収束バイアス電圧が検出されている。したがって、制御部３４は、その収束バイアス電圧の近傍領域に対してのみ、位相差判定情報を生成するようにしてもよい。この場合、Ｓ２８の電圧掃引範囲は、図４のＳ６の電圧掃引範囲よりも狭い。したがって、図６に示す方法においては、図４に示す方法と比較すると、位相差判定情報を生成するための要する時間が短くなる。

なお、制御部３４は、Ｓ２４〜Ｓ２８において、バイアス電圧を掃引しなくてもよい。例えば、制御部３４は、「収束バイアス電圧−ΔＶ」および「収束バイアス電圧＋ΔＶ」に対してモニタ符号情報を取得するだけでもよい。

Ｓ２９〜Ｓ３０は、図４のＳ１０〜Ｓ１１と実質的に同じである。すなわち、位相差検出部３６は、Ｓ２４〜Ｓ２８で生成された位相差判定情報に基づいて、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかを判定する。そして、デジタル信号処理部２０は、制御部３４から受信する位相情報に応じて、光送信装置２の動作モードを決定する。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときは（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、光送信装置２の処理は終了する。一方、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されていないときは（Ｓ３０：Ｎｏ）、デジタル信号処理部２０は、Ｓ１２の処理を実行する。

図７は、光送信装置の動作モードを制御する第３の方法を示すフローチャートである。光送信装置２は、図４に示すフローチャートの代わりに、図７に示すフローチャートの処理を実行することができる。

Ｓ３１〜Ｓ３２は、図６のＳ２１〜Ｓ２２と実質的に同じである。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差は、π／２または３π／２のいずれか一方に制御される。なお、図７のフローチャートの説明においても、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２に収束したときのバイアス電圧を「収束バイアス電圧」と呼ぶことにする。

Ｓ３３において、位相制御部３５は、収束バイアス電圧に低周波信号を重畳する。低周波信号の周波数は、データレートまたはシンボルレートと比較して十分に低速であるものとする。なお、この実施例では、光送信装置２は、低周波信号を生成する低周波信号生成回路を有しており、位相制御部３５は、その低周波信号をバイアス電圧に重畳する回路を有しているものとする。

Ｓ３４において、検出部３３は、同期検波で、モニタ信号から低周波信号成分を検出する。同期検波は、例えば、上述の低周波数信号をモニタ信号に乗算することにより実現される。この実施例では、検出部３３は、上述の低周波信号生成回路により生成される低周波信号をモニタ信号に乗算する回路を有しているものとする。

Ｓ３５〜Ｓ３６において、位相差検出部３６は、同期検波の結果に基づいてＩ−Ｑ位相差を検出する。すなわち、モニタ信号から検出される低周波信号成分が低周波信号生成回路により生成される低周波信号と同相であれば、位相差検出部３６は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２の一方（たとえば、π／２）であると判定する。また、モニタ信号から検出される低周波信号成分が低周波信号生成回路により生成される低周波信号に対して逆相であれば、位相差検出部３６は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２の他方（たとえば、３π／２）であると判定する。

デジタル信号処理部２０は、図４または図６に示す手順と同様に、制御部３４から受信する位相情報に応じて、光送信装置２の動作モードを決定する。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときは（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、光送信装置２の処理は終了する。一方、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されていないときは（Ｓ３６：Ｎｏ）、デジタル信号処理部２０は、Ｓ１２の処理を実行する。

なお、バイアス電圧に、常時、低周波信号が重畳される構成の光送信装置においては、図７のＳ３２およびＳ３３は実行しなくてもよい。ただし、この場合、図７に示すフローチャートの制御を実行するときに、低周波信号の振幅を変更してもよい。

このように、光送信装置２は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかを判定することができる。そして、デジタル信号処理部２０は、その判定結果に応じて、動作モード（すなわち、入力データから駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成するためのパラメータ）を設定する。

図８は、デジタル信号処理部２０の機能を説明するブロック図である。デジタル信号処理部２０は、マッパ２２、分散予等化部２３、周波数オフセット付加部２４を有する。この例では、乗算器２１は、デジタル信号処理部２０の中に設けられ、デジタル領域で駆動信号Ｉと駆動信号Ｑとを乗算するものとする。

なお、図８に示す例では、分散予等化部２３の出力側に周波数オフセット付加部２４が設けられているが、分散予等化部２３の入力側に周波数オフセット付加部２４が設けられていてもよい。また、デジタル信号処理部２０は、他の機能を有していてもよい。更に、デジタル信号処理部２０は、分散予等化部２３を有していなくてもよいし、周波数オフセット付加部２４を有していなくてもよい。

マッパ２２は、指定された変調方式に応じて、入力データをシンボル毎に対応する信号点にマッピングする。例えば、ＱＰＳＫまたはＤＱＰＳＫにおいては、２ビット毎に１つのシンボルが生成される。また、１６ＱＡＭにおいては、４ビット毎に１つのシンボルが生成される。

図９は、ＱＰＳＫのコンスタレーションの一例を示す。この例では、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差が目標値（すなわち、π／２）に制御されているときに、図９（ａ）に示すマッピングが行われる。すなわち、データ「００」は、信号点Ａにマッピングされる。同様に、データ「１０」「１１」「０１」は、それぞれ、信号点Ｂ、Ｃ、Ｄにマッピングされる。したがって、マッパ２２は、データ「００」「１０」「１１」「０１」が入力されたときに、それぞれ、下記のマッピングパターン１に従って１組の信号Ｅ１、Ｆ１を出力する。
データ「００」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（＋１、＋１）
データ「１０」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（−１、＋１）
データ「１１」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（−１、−１）
データ「０１」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（＋１、−１）・・・マッピングパターン１

ところが、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差は、上述したように、π／２ではなく、３π／２に制御されているかも知れない。そして、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であるときに、上述のマッピングパターン１で入力データがマッピングされると、光変調器１５により生成される変調光信号は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときに生成される変調光信号と異なってしまう。具体的には、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であるときに、マッピングパターン１で入力データがマッピングされると、図９（ｂ）に示すコンスタレーションに対応する変調光信号が生成される。

ここで、図９（ａ）および図９（ｂ）を比較すると、図９（ａ）に示すコンスタレーションをＩ軸で鏡像反転すると、図９（ｂ）に示すコンスタレーションが得られる。したがって、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であるときは、下記のマッピングパターン２で入力データを対応する信号点にマッピングすれば、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときに生成される変調光信号と同じ変調信号が生成される。
データ「００」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（＋１、−１）
データ「１０」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（−１、−１）
データ「１１」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（−１、＋１）
データ「０１」：（Ｅ１、Ｆ１）＝（＋１、＋１）・・・マッピングパターン２

マッパ２２は、制御部３４から通知される位相情報に応じて、マッピングパターンを選択する。すなわち、位相情報がＩ−Ｑ位相差π／２を表すときは、マッパ２２は、マッピングパターン１で入力データをシンボル毎に対応する信号点にマッピングする。一方、位相情報がＩ−Ｑ位相差３π／２を表すときは、マッパ２２は、マッピングパターン２で入力データをシンボル毎に対応する信号点にマッピングする。この場合、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差が３π／２であっても、デジタル信号処理により、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときと同じ変調光信号が生成される。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されていれも、光変調器１５は、実質的に同じ変調光信号を生成することができる。

なお、この実施例では、「π／２」は、期待されるＩ−Ｑ位相差である。そして、位相差検出部３６により検出されたＩ−Ｑ位相差が、期待されるＩ−Ｑ位相差と一致すれば、デジタル信号処理部２０は、マッピングパターン１で入力データをマッピングする。これに対して、位相差検出部３６により検出されたＩ−Ｑ位相差が、期待されるＩ−Ｑ位相差と一致しないときは、デジタル信号処理部２０は、マッピングパターン２で入力データをマッピングする。この結果、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差が期待される値に制御されていないときであっても、光送信装置２は、Ｉ−Ｑ位相差が期待される値に制御されているかの如く変調光信号を生成できる。

図１０（ａ）は、マッパ２２の動作モードを設定する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図４、図６、または図７に示す方法でＩ−Ｑ位相差を表す位相情報が生成されたときに、デジタル信号処理部２０により実行される。

Ｓ４１において、デジタル信号処理部２０は、制御部３４から位相情報を取得することにより、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるか否かを検出する。そして、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であれば、デジタル信号処理部２０は、Ｓ４２において、マッピングパターン１で入力データをシンボル毎に対応する信号点にマッピングするように、マッパ２２の動作モードまたは動作パラメータを設定する。一方、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であれば、デジタル信号処理部２０は、Ｓ４３において、マッピングパターン２で入力データをシンボル毎に対応する信号点にマッピングするように、マッパ２２の動作モードまたは動作パラメータを設定する。Ｓ４３の処理は、図４、図６、または図７に示すＳ１２の処理の一例である。

なお、図４、図６、または図７に示す例では、フローチャートの開始時にマッパ２２がマッピングパターン１を選択するように構成されている。したがって、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるときは（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、デジタル信号処理部２０はＳ４２の処理を実行しなくてもよい。一方、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であるときは（Ｓ４１：Ｎｏ）、デジタル信号処理部２０は、Ｓ４３において、マッピングパターン２を選択するようにマッパ２２を制御する。

分散予等化部２３は、光送信装置２から送信される変調光信号に所定の波長分散が付加されるように、マッパ２２から出力される信号Ｅ１、Ｆ１を補正する。ここで、「所定の波長分散」は、例えば、光送信装置２と光受信装置との間の光伝送路の波長分散を補償するように決定される。この場合、光伝送路の波長分散は、予め測定されていることが好ましい。

分散予等化部２３は、例えば、信号Ｅ１、Ｆ１に対して行列Ｄを乗算して信号Ｅ２、Ｆ２を生成することにより、変調光信号に所望の波長分散を付加することができる。行列Ｄは、例えば、光送信装置２と光受信装置との間の光伝送路の波長分散を表す行列の逆行列である。

図１０（ｂ）は、分散予等化部２３の動作モードを設定する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図４、図６、または図７に示す方法でＩ−Ｑ位相差を表す位相情報が生成されたときに、デジタル信号処理部２０により実行される。

Ｓ５１において、デジタル信号処理部２０は、制御部３４から位相情報を取得することにより、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるか否かを検出する。そして、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であれば、デジタル信号処理部２０は、Ｓ５２において、光伝送路の波長分散を補償する予等化を行うように、分散予等化部２３にパラメータ１を与える。パラメータ１は、光伝送路の波長分散を補償する波長分散を表し、上述した行列Ｄの要素として分散予等化部２３に与えられる。

Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であれば、デジタル信号処理部２０は、Ｓ５３において、分散予等化部２３にパラメータ２を設定する。パラメータ２は、パラメータ１の符号を反転することにより得られる。例えば、パラメータ１が「５００ｐｓ／ｎｍ」を表すときは、パラメータ２は「−５００ｐｓ／ｎｍ」を表す。

周波数オフセット付加部２４は、光送信装置２の光源１４の周波数と、光受信装置が光信号をコヒーレント受信するために使用する局発光の周波数との差分を補償するように、信号Ｅ２、Ｆ２を補正する。Ｅ２、Ｆ２は、周波数オフセット付加部２４への入力信号を表し、図８に示す例では、分散予等化部２３から出力される。

光信号に周波数オフセットを与えるための補正は、下記の回転演算により実現される。なお、Ｉ、Ｑは、周波数オフセット付加部２４の出力信号を表す。θ(t)は、光信号に付加される周波数オフセットに対応する角度を表す。
Ｉ＝Ｅ２cosθ(t)−Ｆ２sinθ(t)
Ｑ＝Ｅ２sinθ(t)＋Ｆ２cosθ(t)

図１０（ｃ）は、周波数オフセット付加部２４の動作モードを設定する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図４、図６、または図７に示す方法でＩ−Ｑ位相差を表す位相情報が生成されたときに、デジタル信号処理部２０により実行される。

Ｓ６１において、デジタル信号処理部２０は、制御部３４から位相情報を取得することにより、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であるか否かを検出する。そして、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２であれば、デジタル信号処理部２０は、Ｓ６２において、光送信装置２と光受信装置との間の周波数オフセットを補償するように周波数オフセット付加部２４にパラメータ３を与える。パラメータ３は、上述した回転演算のθで表される。

Ｉ−Ｑ位相差が３π／２であれば、デジタル信号処理部２０は、Ｓ６３において、周波数オフセット付加部２４にパラメータ４を設定する。パラメータ４は、パラメータ３の符号を反転することにより得られる。すなわち、パラメータ３が「θ」であれば、パラメータ４は「−θ」である。

このように、実施形態の光送信装置２においては、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されるのかが不確定である。そこで、光送信装置２は、光変調器１５のＩ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかを判定し、その判定結果に応じたパラメータ（又は、動作モード）で変調光信号を生成する。すなわち、光送信装置２は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２にいずれに制御されていても、実質的に同じ変調光信号を生成できる。そうすると、光受信装置は、変調光信号からデータを再生するときに、Ｉ−Ｑ位相差を検出する処理を実行する必要はない。したがって、光受信装置の処理量が少なくなる。特に、１シンボル当たりにビット数の多い多値変調においては、光受信装置の消費電力が少なくなる。

また、実施形態の光送信装置は、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２にいずれに制御されていても、所望の分散予等化および／または所望の周波数オフセットを提供できる。したがって、変調光信号の特性が改善される。或いは、変調光信号の特性の劣化が抑制される。

なお、上述の実施例では、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２に制御されているときは、デジタル信号処理部２０において駆動信号を生成するためのパラメータを変更することによって、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときと同じ光信号が生成される。すなわち、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２に制御されているときは、デジタル信号処理によって、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２に制御されているときと等価な状態が提供される。しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。すなわち、本発明に係る光送信装置は、Ｉ−Ｑ位相差が３π／２に制御されているときに、バイアス電圧を制御することによって、Ｉ−Ｑ位相差をπ／２に調整してもよい。この場合、位相制御部３５は、位相差検出部３６により検出されたＩ−Ｑ位相差が目標値（すなわち、π／２）に近づくように、位相シフト部１５ａに与えるバイアス電圧を制御する。

ただし、バイアス電圧を変化させると、光変調器のドリフト特性が影響を受けることになる。このため、変調光信号の品質を考慮すると、バイアス電圧を制御することでＩ−Ｑ位相差を３π／２からπ／２へ調整する方式よりも、デジタル信号処理でＩ−Ｑ位相差π／２を実現する方式の方が好適である。

また、駆動信号Ｉと駆動信号Ｑとの積を表す乗算器２１の出力信号は、コンスタレーションの状態を表す。例えば、各信号点にマッピングされるシンボルの分布が均等でるときは、乗算器２１の出力信号の平均値はほぼゼロである。この場合、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２に制御されているときに、モニタ信号の平均値はほぼゼロになる。すなわち、この場合、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのかが精度よく判定される。一方、各信号点にマッピングされるシンボルの分布が均等でないときは、乗算器２１の出力信号の平均値はゼロではなくなる。この場合、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２に制御されているときであっても、モニタ信号の平均値はゼロでないことがある。すなわち、この場合、Ｉ−Ｑ位相差がπ／２または３π／２のいずれに制御されているのを精度よく判定できない。このように、乗算器２１の出力信号は、Ｉ−Ｑ位相差の検出の精度を表す指標として使用することができる。

図１１は、他の実施形態の光送信装置の構成を示す。図１１に示す光送信装置３は、図２に示す光送信装置２とは異なる方法でモニタ信号を生成する。

デジタル信号処理部４０は、図２に示すデジタル信号処理部２０と同様に、入力データか駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。ただし、デジタル信号処理部４０は、ビット変換部４１ａ、４１ｂ、排他的論理和回路４２を有する。ビット変換部４１ａは、ｎビットの駆動信号Ｉを１ビットの変換信号Ｉに変換する。変換方法は、特に限定されるものではないが、例えば、駆動信号Ｉをｎビット毎に切り出して、各ｎビット信号からそれぞれ１ビットをサンプリングすることにより実現される。ビット変換部４１ｂも、同様に、ｎビットの駆動信号Ｑを１ビットの変換信号Ｑに変換する。なお、「ｎ」は、２以上の整数である。

排他的論理和回路４２は、変換信号Ｉと変換信号Ｑとの排他的論理和を出力する。そして、乗算器３２は、排他的論理和回路４２の出力信号と出力変調光信号を表す電気信号とを乗算することによりモニタ信号を生成する。なお、デジタル信号処理部２０は、排他的論理和回路４２の出力信号を平均化する平均化回路４３を有していてもよい。

図２に示す構成では、モニタ信号を生成するために駆動信号Ｉ、Ｑの乗算が行われる。これに対して、図１１に示す光送信装置３においては、変換信号Ｉ、Ｑの排他的論理和が行われる。ここで、変換信号Ｉ、Ｑの速度は、駆動信号Ｉ、Ｑのｎ分の１である。したがって、図１１に示す構成では、デジタル信号処理部２０の演算回路の規模または演算回数が削減される。

図１２は、さらに他の実施形態の光送信装置の構成を示す。図１２に示す光送信装置４は、偏波多重変調光信号を生成することができる。

光送信装置４は、デジタル信号処理部５０、光源１４、光変調器１５Ｘ、１５Ｙ、受光器３１Ｘ、３１Ｙ、乗算器３２Ｘ、３２Ｙ、検出部３３、制御部３４を有する。デジタル信号処理部５０は、入力データから駆動信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを生成する。光源１４により生成される連続光は、光変調器１５Ｘ、１５Ｙに導かれる。光変調器１５Ｘは、駆動信号ＸＩ、ＸＱで連続光を変調して変調光信号Ｘを生成する。光変調器１５Ｙは、駆動信号ＹＩ、ＹＱで連続光を変調して変調光信号Ｙを生成する。偏波多重器１５Ｚは、変調光信号Ｘおよび変調光信号Ｙから偏波多重変調光信号を生成する。

各変調光信号Ｘ、Ｙについてモニタ信号Ｘ、Ｙを生成する方法は、図２に示す光送信装置２と実質的に同じである。即ち、乗算器２１Ｘは、駆動信号ＸＩと駆動信号ＸＱとを乗算する。受光器３１Ｘは、変調光信号Ｘを電気信号に変換する。乗算器３２Ｘは、乗算器２１Ｘの出力信号に変調光信号Ｘを表す電気信号を乗算することにより、モニタ信号Ｘを生成する。同様に、乗算器２１Ｙ、受光器３１Ｙ、乗算器３２Ｙは、モニタ信号Ｙを生成する。

検出部３３は、モニタ信号Ｘ、Ｙについてそれぞれモニタ符号情報を出力する。制御部３４は、モニタ信号Ｘのモニタ符号情報に基づいて光変調器１５ＸのＩ−Ｑ位相差を検出すると共に、モニタ信号Ｙのモニタ符号情報に基づいて光変調器１５ＹのＩ−Ｑ位相差を検出する。モニタ信号Ｘ、Ｙに基づいて対応するＩ−Ｑ位相差を検出する方法は、図２に示す光送信装置２と実質的に同じである。そして、制御部３４は、これらの検出結果を表す位相情報Ｘ、Ｙをデジタル信号処理部５０へ通知する。

デジタル信号処理部５０は、位相情報Ｘに基づいて、入力データから駆動信号ＸＩ、ＸＱを生成するためのパラメータを設定する。また、デジタル信号処理部５０は、位相情報Ｙに基づいて、入力データから駆動信号ＹＩ、ＹＱを生成するためのパラメータを設定する。位相情報Ｘ、Ｙに基づいてパラメータを設定する方法は、図２に示す光送信装置２と実質的に同じである。

制御部３４は、光変調器１５Ｘ、１５ＹのＩ−Ｑ位相差を並列に検出してもよい。或いは、制御部３４は、光変調器１５Ｘ、１５Ｙのうちの一方のＩ−Ｑ位相差を検出した後、光変調器１５Ｘ、１５Ｙのうちの他方のＩ−Ｑ位相差を検出するようにしてもよい。

以上記載した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器と、
前記第１の変調部および前記第２の変調部に与えられる第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成する信号生成部と、
前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を制御する位相制御部と、
前記位相制御部により制御された前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を検出する位相差検出部と、を有し、
前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された位相差に基づいて、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
ことを特徴とする光送信装置。
（付記２）
前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された位相差に基づいて、入力データから前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成するためのパラメータを制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
（付記３）
前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された位相差に基づいて入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
ことを特徴とする付記２に記載の光送信装置。
（付記４）
前記信号生成部は、前記光変調器により生成される光信号に付加される波長分散を制御する分散予等化部を有し、
前記分散予等化部は、前記位相差検出部により検出された位相差に対応する波長分散が前記光信号に付加されるように、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
ことを特徴とする付記２に記載の光送信装置。
（付記５）
前記信号生成部は、前記光変調器により生成される光信号に付加される周波数オフセットを制御する周波数オフセット制御部を有し、
前記周波数オフセット制御部は、前記位相差検出部により検出された位相差に対応する周波数オフセットが前記光信号に付加されるように、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
ことを特徴とする付記２に記載の光送信装置。
（付記６）
前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、および前記光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する乗算回路をさらに有し、
前記位相差検出部は、前記乗算回路の出力信号に基づいて前記位相差を検出する
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか１つに記載の光送信装置。
（付記７）
前記位相制御部は、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を、第１の指定値または第２の指定値に制御し、
前記位相差検出部は、前記乗算回路の出力信号に基づいて、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記第１の指定値または前記第２の指定値のいずれに制御されているのかを判定する
ことを特徴とする付記６に記載の光送信装置。
（付記８）
前記信号生成部は、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記第１の指定値または前記第２の指定値のいずれに制御されているのかに基づいて、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
ことを特徴とする付記７に記載の光送信装置。
（付記９）
前記位相制御部は、前記光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を、第１の指定値または第２の指定値に制御し、
前記位相差検出部は、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記第１の指定値または前記第２の指定値に制御されたときのバイアス電圧を検出し、そのバイアス電圧の近傍における前記乗算回路の出力信号の変化に基づいて、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記第１の指定値または前記第２の指定値のいずれに制御されているのかを判定する
ことを特徴とする付記６に記載の光送信装置。
（付記１０）
前記第１の指定値はπ／２＋２ｎπであり、前記第２の指定値は３π／２＋２ｎπである（ｎは、ゼロを含む任意の整数）
ことを特徴とする付記７〜９のいずれか１つに記載の光送信装置。
（付記１１）
前記乗算回路は、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号とを乗算する第１の乗算器と、前記第１の乗算器の出力信号に前記光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する第２の乗算器を含み、
前記第１の乗算器の出力信号に基づいて、前記位相差検出部による検出の精度が判定される
ことを特徴とする付記６に記載の光送信装置。
（付記１２）
前記位相制御部は、前記光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
（付記１３）
前記位相制御部は、前記位相差検出部により検出された位相差が指定された値に近づくように、前記光変調器に与えるバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１２に記載の光送信装置。
（付記１４）
入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器と、
前記第１の変調部および前記第２の変調部に与えられる第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成する信号生成部と、
前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を制御する位相制御部と、
前記第１の駆動信号を前記第１の駆動信号よりもビット数の少ない第１の変換信号に変換すると共に、前記第２の駆動信号を前記第２の駆動信号よりもビット数の少ない第２の変換信号に変換する変換部と、
前記第１の変換信号と前記第２の変換信号との排他的論理和信号に、前記光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力信号に基づいて前記位相差を検出する位相差検出部と、を有し、
前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された位相差に基づいて、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
ことを特徴とする光送信装置。
（付記１５）
入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する第１の光変調器と、
入力光を分岐することにより得られる第３の光信号および第４の光信号を伝搬する第３の変調部および第４の変調部を有する第２の光変調器と、
前記第１の光変調器から出力される第１の変調光信号および前記第２の光変調器から出力される第２の変調光信号から偏波多重光信号を生成する偏波多重器と、
前記第１の変調部、前記第２の変調部、前記第３の変調部、前記第４の変調部にそれぞれ与えられる第１の駆動信号、第２の駆動信号、第３の駆動信号、第４の駆動信号を生成する信号生成部と、
前記第１の光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を制御すると共に、前記第２の光変調器における前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差を制御する位相制御部と、
前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を検出すると共に、前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差を検出する位相差検出部と、を有し、
前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差に基づいて、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、
前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差に基づいて、前記第３の駆動信号および前記第４の駆動信号を生成する
ことを特徴とする光送信装置。
（付記１６）
入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器を利用して変調光信号を生成する方法であって、
前記第１の変調部および前記第２の変調部にそれぞれ第１の駆動信号および第２の駆動信号を与え、
前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差を第１の指定値または第２の指定値に制御し、
前記位相差が前記第１の指定値または前記第２の指定値のいずれに制御されているのかを判定し、
前記位相差が前記第１の指定値または前記第２の指定値のいずれに制御されているのかに基づいて、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を補正する
ことを特徴とする変調光信号生成方法。

２、３、４ 光送信装置
１５ 光変調器
１５ａ 位相シフト部
１５ｂ Ｉアーム変調器
１５ｃ Ｑアーム変調器
２０、４０、５０ デジタル信号処理部
２１ 乗算器
３２ 乗算器
３３ 検出部
３４ 制御部
３５ 位相制御部
３６ 位相差検出部

Claims (8)

1. 入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器と、
   前記第１の変調部および前記第２の変調部に与えられる第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成する信号生成部と、
   前記光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差をπ／２＋２ｎπ（ｎは、任意の整数）または３π／２＋２ｍπ（ｍは、任意の整数）に制御する位相制御部と、
   前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、および前記光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する乗算回路と、
   前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記位相制御部によりπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπに制御されたときのバイアス電圧を検出し、そのバイアス電圧の近傍における前記乗算回路の出力信号の変化に基づいて、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπのいずれに制御されているのかを判定する位相差検出部と、を有し、
   前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された位相差がπ／２＋２ｎπであるときに、前記位相差がπ／２＋２ｎπである状態に対して決められている第１のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、前記位相差検出部により検出された位相差が３π／２＋２ｍπであるときに、前記位相差が３π／２＋２ｍπである状態に対して決められている第２のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成するマッパを備える
   ことを特徴とする光送信装置。
2. 前記信号生成部は、前記光変調器により生成される光信号に付加される波長分散を制御する分散予等化部を有し、
   前記分散予等化部は、前記位相差検出部により検出された位相差に対応する波長分散が前記光信号に付加されるように、前記マッパにより生成される前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
3. 前記信号生成部は、前記光変調器により生成される光信号に付加される周波数オフセットを制御する周波数オフセット制御部を有し、
   前記周波数オフセット制御部は、前記位相差検出部により検出された位相差に対応する周波数オフセットが前記光信号に付加されるように、前記マッパにより生成される前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
4. 前記第１のマッピングパターンおよび前記第２のマッピングパターンは、それぞれ入力データをＩ成分およびＱ成分に変換するものであり、
   同じ入力データに対して、前記第１のマッピングパターンにより得られるＩ成分と前記第２のマッピングパターンにより得られるＩ成分とは互いに同じであり、前記第１のマッピングパターンにより得られるＱ成分と前記第２のマッピングパターンにより得られるＱ成分とは、互いに絶対値が同じであり且つ符号が逆である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
5. 入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器と、
   前記第１の変調部および前記第２の変調部に与えられる第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成する信号生成部と、
   前記光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差をπ／２＋２ｎπ（ｎは、任意の整数）または３π／２＋２ｍπ（ｍは、任意の整数）に制御する位相制御部と、
   前記第１の駆動信号を前記第１の駆動信号よりもビット数の少ない第１の変換信号に変換すると共に、前記第２の駆動信号を前記第２の駆動信号よりもビット数の少ない第２の変換信号に変換する変換部と、
   前記第１の変換信号と前記第２の変換信号との排他的論理和信号に、前記光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する乗算器と、
   前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記位相制御部によりπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπに制御されたときのバイアス電圧を検出し、そのバイアス電圧の近傍における前記乗算器の出力信号の変化に基づいて、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπのいずれに制御されているのかを判定する位相差検出部と、を有し、
   前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された位相差がπ／２＋２ｎπであるときに、前記位相差がπ／２である状態に対して決められている第１のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、前記位相差検出部により検出された位相差が３π／２＋２ｍπであるときに、前記位相差が３π／２である状態に対して決められている第２のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
   ことを特徴とする光送信装置。
6. 入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する第１の光変調器と、
   入力光を分岐することにより得られる第３の光信号および第４の光信号を伝搬する第３の変調部および第４の変調部を有する第２の光変調器と、
   前記第１の光変調器から出力される第１の変調光信号および前記第２の光変調器から出力される第２の変調光信号から偏波多重光信号を生成する偏波多重器と、
   前記第１の変調部、前記第２の変調部、前記第３の変調部、前記第４の変調部にそれぞれ与えられる第１の駆動信号、第２の駆動信号、第３の駆動信号、第４の駆動信号を生成する信号生成部と、
   前記第１の光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記第１の光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差をπ／２＋２ｎπ（ｎは、任意の整数）または３π／２＋２ｍπ（ｍは、任意の整数）に制御すると共に、前記第２の光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記第２の光変調器における前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差をπ／２＋２ｉπ（ｉは、任意の整数）または３π／２＋２ｋπ（ｋは、任意の整数）に制御する位相制御部と、
   前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、および前記第１の光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する第１の乗算回路と、
   前記第３の駆動信号、前記第４の駆動信号、および前記第２の光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する第２の乗算回路と、
   前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記位相制御部によりπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπに制御されたときのバイアス電圧を検出し、そのバイアス電圧の近傍における前記第１の乗算回路の出力信号の変化に基づいて、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπのいずれに制御されているのかを判定すると共に、前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差が前記位相制御部によりπ／２＋２ｉπまたは３π／２＋２ｋπに制御されたときのバイアス電圧を検出し、そのバイアス電圧の近傍における前記第２の乗算回路の出力信号の変化に基づいて、前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｉπまたは３π／２＋２ｋπのいずれに制御されているのかを判定する位相差検出部と、を有し、
   前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｎπであるときに、前記位相差がπ／２である状態に対して決められている第１のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、前記位相差検出部により検出された前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が３π／２＋２ｍπであるときに、前記位相差が３π／２である状態に対して決められている第２のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、
   前記信号生成部は、前記位相差検出部により検出された前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｉπであるときに、前記第１のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより前記第３の駆動信号および前記第４の駆動信号を生成し、前記位相差検出部により検出された前記第３の光信号と前記第４の光信号との間の位相差が３π／２＋２ｋπであるときに、前記第２のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより、前記第３の駆動信号および前記第４の駆動信号を生成する
   ことを特徴とする光送信装置。
7. 入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器を利用して変調光信号を生成する方法であって、
   前記第１の変調部および前記第２の変調部にそれぞれ第１の駆動信号および第２の駆動信号を与え、
   前記光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差をπ／２＋２ｎπ（ｎは、任意の整数）または３π／２＋２ｍπ（ｍは、任意の整数）に制御し、
   乗算回路を用いて前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、および前記光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算し、
   前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπに制御されたときのバイアス電圧を検出し、そのバイアス電圧の近傍における前記乗算回路の出力信号の変化に基づいて、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπのいずれに制御されているのかを判定し、
   前記位相差がπ／２＋２ｎπであるときに、前記位相差がπ／２である状態に対して決められている第１のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成し、前記位相差が３π／２＋２ｍπであるときに、前記位相差が３π／２である状態に対して決められている第２のマッピングパターンに従って入力データをコンスタレーションにマッピングすることにより、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
   ことを特徴とする変調光信号生成方法。
8. 入力光を分岐することにより得られる第１の光信号および第２の光信号を伝搬する第１の変調部および第２の変調部を有する光変調器と、
   前記第１の変調部および前記第２の変調部に与えられる第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成する信号生成部と、
   前記光変調器に与えるバイアス電圧を制御することにより、前記光変調器における前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差をπ／２＋２ｎπ（ｎは、任意の整数）または３π／２＋２ｍπ（ｍは、任意の整数）に制御する位相制御部と、
   前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、および前記光変調器の出力信号を表す電気信号を乗算する乗算回路と、
   前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差が前記位相制御部によりπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπに制御されたときのバイアス電圧を検出し、そのバイアス電圧の近傍における前記乗算回路の出力信号の変化に基づいて、前記第１の光信号と前記第２の光信号との間の位相差がπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπのいずれに制御されているのかを判定する位相差検出部と、を有し、
   前記信号生成部は、前記位相差検出部で判定された前記位相差がπ／２＋２ｎπまたは３π／２＋２ｍπのいずれに制御されているのかに基づいて、前記光変調器により生成される光信号に付加される波長分散または周波数オフセットを制御するように前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成する
   ことを特徴とする光送信装置。