JPH03179939A - 多相位相変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 目　　　　次 概　　　要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作　　　用 実　　施　　例 発明の効果 概要 コヒーレント光通信の分野において使用することができ
る多相位相変調器に関し、 この多相位相変調器を実現することによって、受光器の
単位帯域あたりの伝送容量を増大させ又は単位伝送容量
に対して必要となる受光器の帯域を狭くさせ、コヒーレ
ント光通信システムの高速・大容量化に寄与することを
目的とし、例えば、搬送光の位相をそれぞれπ、π／２
シフトさせる状態とシフトさせない状態とを切換える２
個の２相位相変調器を縦続接続して４相位相変調器を構
成する。

産業上の利用分野 本発明はコヒーレント光通信の分野において使用するこ
とができる多相位相変調器に関する。

光通信の分野においては、強度変調された光を直接受光
素子により受光して電気信号に変換する強度変調／直接
検波方式が一般的である。これに対し、近年、伝送容量
の増大、伝送距離の長大化等の要請から、コヒーレント
光通信方式の研究が活発化している。コヒーレント光通
信方式では、スペクトル純度の高いレーザ光源からの光
を搬送光としてその位相、周波数等を変調し、受信側で
受信光と局発光とを混合して例えばヘテロゲイン検波を
行うようにしているので、強度変調／直接検波方式と比
較して、受信感度が大幅に改善されるとともに、高密度
な光周波数分割多重伝送が可能になる。デジタル信号に
ついての変調方式のうちで最も受信感度が高いものとし
て、位相シフトキーイング方式（ＰＳＫ方式）が知られ
ているが、この方式を実施する場合には、搬送光の位相
を変調信号に応じてシフトさせる位相変調器が必要であ
り、高速・大容量化に適した位相変調器の構成が模索さ
れている。

従来の技術 第Ｉ９図に位相シフトキーイング方式（ＰＳＫ方式）に
おいて用いられる従来の位相変調器の基本構成を示す。

この位相変調器は、２カツ）Ｘ伝播ＬｉＮｂＯ３等から
なる電気光学結晶１０２に、Ｚ方向に電界を印加するた
めに電極１０４　１０６を設け、これら電極１０４，１
０６に駆動電源１０８を接続して構成されている。

ＺカットＸ伝播ＬｉＮｂ○、にＥＬ　ｃｏｓ（２７ｒ　
ｆｔ）なる直線偏光の平面波が入射したとき、結晶中の
任意の点における光波の電界は、 Ｅ（ｔ、ｘ）＝［３，ｃｏｓ（２ｙｒ　ｆ　ｔ−φ）　
　　　　−（１）で表される。ここで、φは２方向に電
圧Ｖ。が印加された結晶中を伝播する光波がうける位相
シフトである。結晶の厚みをｄとすると、常光線（ＴＢ
光〉及び異常光線（ＴＭ光）に対する位相変化はそれぞ
れ次式で与えられる。

常光線（ＴＥ光）： φ、−ｋｏｎｙｘ＝ｋｏｘ　（ｎｏ−ｎｏ３ｒ　ｌ　ｓ
Ｖｏ／２ｄ）　・＝　（２）異常光線（ＴＭ光）： φｚ＝ｋｏｎｚＸ＝ｋｏＸ　（ｎｅ−ｎｅ”ｒ：＋３Ｖ
ｏ／２ｄ）　・・・（３）ここにｋ。は２方向の波数、
ｎｌ（１・Ｘ、　ｙ、　ｚ）　　は各方向の屈折率、ｎ
ｏ＋　　ｎｅ　は常光線及び異常光線に対する屈折率を
表す。また、ｒ１３＋　　ｒ３３は電気光学定数のテン
ソル成分を表す。

いま、入射光線が２方向に偏光しており、信号３ 周波数ｆ。の変調電圧Ｖｏ＝Ｖ＊５Ｉｎ（２ｒｒ　ｆ　
ｍ　ｔ　）が印加されたとすると、ｘ＝（ｌの出力端に
おける光波の電界は次のようになる。

Ｈ，（ｔ、　ｊり＝　Ｂ＋ｃｏｓ（２πｒｔ−φ。２＋
δ、ｓｉｎ　２πｆｍｔ）−・・（４）ここに、φ。２
は一定の位相シフト量でφｏ、＝ｋｏｎ、　Ｒである。

また、δ、５ｉｎ２πｆイｔは印加された変調型、圧に
よる光波の位相シフトで、 δ、−（７ｒ／λ）ｎｅ’ｒ３３（Ａ／ｄ）Ｖ、　　・
　（５）である。δ２は位相変調指数と呼ばれる。従っ
・で、デジタル信号の「０」、「１」に対して例えばδ
２Ｓ１ｎ２πｆ、ｔが０．πとなるように変調駆動する
ことによって、ＰＳＫ方式が実現される。

即ち、変調光の光波の電界は次のように表すことができ
る。

Ｂ（ｔ）＝　Ｅｃｏｓ（２πｆｔ＋にπ）　　（ｋ＝ｏ
、１）　　　・・・（６）発明が解決しようとする課題 ところで、第１９図に示した従来の位相変調器により２
相位相変調された信号光を受信する方式としては、ヘテ
ロゲイン方式とホモダイン方式と４ その折衷案的な位相ダイパーシティ方式とがある。

ヘテロゲイン方式による場合、光源の位相雑音に対すも
要求はホモダイン方式程には厳しくないが、−旦マイク
ロ波帯の中間信号を得てから信号処理を行う必要がある
ので、受光器に必要な帯域として伝送信号の帯域の数倍
（例えば４〜・５倍）の帯域が必要とされる。このため
、受光器の単位帯域あたりの伝送容量が小さく、或いは
、単位伝送容量に対して必要となる受光器の帯域が広く
なり、高速・大容量化が困難になる。一方、ホモダイン
方式或いは位相ダイパーシティ方式による場合、受光器
の帯域を信号帯域と同程度にすることができるので高速
・大容量化に対しては有利であるが、ホモダイン方式で
は光源の位相雑音に対する要求が厳しく現状の半導体レ
ーザ技術では実現が困難であり、又、位相ダイパーシテ
ィ方式では、受信機の構成が光学的及び電気的に複雑に
なるという問題がある。このように、従来の位相変調器
による２相位相変調である場合には、高速・大容量化に
限度があり、その改善が要望されている。

そこで、本発明ではコヒーレント光通信方式において多
相位相変調器を実現することを目的としている。

又、多相位相変調器を導波路基板上に実現することも本
発明の目的である。

課題を解決するための手段 第１図乃至第８図は本発明の多相位相変調器のそれぞれ
第１乃至第８構成のブロック図である。

第１図に示された多相（４相〉位相変調器は、搬送光の
位相をそれぞれπ、π／２シフトさせる状態とシフトさ
せない状態とを切換える２個の２相位相変調器１−１．
２を縦続接続した構成である３、ここで、２相位相変調
器２．−１．２の接続順序としては２通りが考えられる
が、いずれの接続順序を採用してもよい。

第２図に示された多相（２ｎ相〉位相変調器は、ｎは２
以上の自然数とするときに、搬送光の位相をそれぞれ２
π／２’　　（ｋは１≦ｋ≦ｎを満足する自然数）ソフ
トさせる状態とシフトさせない状態とを切換えるｎ個の
２相位相変調器１１，２゜・・・、ｎを縦続接続した構
成である。ここ下、２相位相変調器２−１．２．・・・
、１）の接続順序は。１９通りが考えられるが、そのう
ちのいずれの接続順序を採用してもよい。

第３図に示された多相（４相）位相変調器は、搬送光を
２分岐する分岐手段４と、該分岐手段４により分岐され
た搬送光のうちのいずれか一方の搬送光の位相をπ／２
シフ■・させる位相シフタ６と、上記分岐手段４により
分岐された搬送光のうちの他方の搬送光の位相をπシフ
トさせる状態とシフトさせない状態とを切換える２相位
相変調器８−１と、上記位相シフタ６により位相シフト
された搬送光の位相をπシフトさせる状態とシフトさせ
ない状態とを切換える２相位相変調器８−２と、該２個
の２相位相変調器８−１．２からの光を合流させる合流
手段１０とを備えて構成される。

第４図に示された多相（２ｎ）位相変調器は、ｎは２以
上の自然数とするときに、搬送光を２ｎ−１分岐する分
岐手段１２と、該分岐手段１２により　７− 分岐された搬送光の位相をそれぞれ、２π（１１）７２
ｎ　Ｂは１≦ｌ≦２ｎ−１苓満２する自然数〉シフトさ
せる２ｎ−１個の位相シフタ］　４−１２　・・・　２
　″−１と、該位相シフタ１４−１．２゜・・・　２ｎ
−１により位相シフ■さ力た搬送光の位相をπシフトさ
せる状態とシフトさせない状態とを切換える２ｎ−１個
の２相位相変調器８−１．２゜・・・　２ｎ１　と、該
２“−１個の２相位相変調器８１．２．・・・　２＋＋
−１からの光４〈、流させる合流手段１６とを備えて構
成される。

尚、第４図においては、搬送光の位相を変化させない（
２π・０／２ｎ変化さゼる〉位相シフタとして位相シフ
タ１４−１が図汁、されているが、これは表現上の便宜
のためである。

第５図に示された多相（２ｎ相）位相変調器は、ｎは２
以上の自然数とするときに、搬送光を２ｎ−１分岐する
分岐手段１２と、該分岐手段１２により分岐された搬送
光の位相をπシフトさせる状態とシフトさせない状態と
を切換える２ｎ−１個の２相位相変調器８−１．２．・
・・，２ｎ−１と、該２相位　８− 相変調器８−１．２．・・・　２ｎ−１からの光の位相
をそれぞれ、２π（ｊｌ’−１）／，２ｎ　　（ｊ！は
１≦ｌ≦２ｎ−１を満足する自然数）シフトさせる２ｎ
−１個の位相シフタ１４−１．２．・・・　２ｎ−１と
、該２ｎ−１個の位相シフタ１４−１．２．・・・　２
ｎ−１からの光を合流させる合流手段１６とを備えて構
成される。

尚、第４、第５構成においては、例えば第２０図に示す
ように、分岐手段１２により分岐された搬送光に対して
、位相シフトと０−π変調のいずれを先に行うようにし
てもよい（第４、第５構戒の変形例）。

第６図に示された多相（，２ｎ−’　相）位相変調器は
、ｎは２以上の自然数とするときに、搬送光の位相をπ
／２ｎ　　シフトさせる状態とシフトさせない状態とを
切換える２相位相変調器１８と、第４、第５構成その他
の構成の多相（２ｎ相）位相変調器２０とを縦続接続し
て構成される。

第７図に示された多相（，２ｎ’　相〉位相変調器は、
ｎは２以上の自然数とするときに、搬送光を２分岐する
分岐手段４と、分岐手段４により分岐された搬送光のう
ちのいずれか一方の搬送光の位相をπ／２ｎ　　シフト
させる位相シフタ２２と、分岐手段４により分岐された
搬送光のうちの他方の搬送光と位相シフタ２２により位
相シフトされた搬送光とをそれぞれ２ｎ相位相変調する
第２、第４、第５構成その他の構成の多相（２ｎ相）位
相変調器２０−１．２と、これら２個の多相（２ｎ相）
位相変調器２０−１．２からの光を合流させる合流手段
１０とを備えて構成されている。

第８図に示された多相（，２ｎ’　相）位相変調器は、
ｎは２以上の自然数とするときに、搬送光を２分岐する
分岐手段４と、分岐手段４により分岐された搬送光をそ
れぞれ２ｎ相位相変調する第２、第４、第５構成その他
の構成の多相（２ｎ相）位相変調器２０−１．２と、こ
れら２個の多相（２ｎ相）位相変調器２０−１．２から
の光のうちのいずれか一方の光の位相をπ／２ｎ　　シ
フトさせる位相シフタ２２と、上記２個の多相（，２ｎ
相）位相変調器２（１１，２からの光のうちの他方の光
と位相シフタ２２からの光とを合流させる合流手段１０
とを備えて構成されている。

第６図〜第８図に示した第６〜第８構成は，２ｎ相位相
変調器を用いて相数が倍である２　＋１？−１相位相変
調器を得るものであるから、これらの思想を組み合わせ
ると、相数が一般式２’　　（Ｎは自然数）で表される
任意の相数の多相位相変調器を種々の構成で実現するこ
とができる。例えば第９図に示すように第６構戊及び第
７構成を適用して、１６相位相変調器を実現することが
できる。即ち、第１構成に係る４相位相変調器２４．２
６を用いて第７構成に係る８相位相変調器２８を構成し
、この８相位相変調器２８と２相位相変調器とを縦続接
続して第６構成に係る１６相位相変調器３０を実現した
ものである。

作　　　用 多相位相変調として基本的なものとなる４相位相変調に
ついて説明する。４相位相変調波は、振幅を１として、
次式で表すことができる。

１ Ｓ　（ｔ）　−ｃｏｓ　（２πｆｃｔ＋に、（π／２）
）　　（ｋ＋＝　　０．１．２．３）・・・（７）（７
）式では位相の状態が４つあるから、２組のデジタル信
号を伝送することができる。この様子（信号スペースダ
イヤグラム）を第１０図に示す。

今、上記２組のデジタル信号をそれぞれ第１チヤンネル
の信号、第２チヤンネルの信号と呼ぶことにすると、０
相の場合は、第１チヤンネルを「０」、第２チヤンネル
を「０」に対応づけることができる。これを（０，０）
と表すことにする。

以下同様にして、π／２相は（０，１）、π相は（１，
１）、３π／２相は（１，０）と対応づけることができ
る。この２チヤンネルのデジタル信号は、位相の直交関
係を用いると、互いに独立した関係で伝送することがで
きる。

２つの互いに直交関係にある搬送波としては、第１１図
に示すように、ｃｏｓ　２πｆｃｔとｓｉｎ　２πｆｃ
ｔとからなる組み合わせが考えられる。そして、各々の
搬送波を別々のデジタル信号で２相位相変調する。即ち
、第１チヤンネルのデジタル信号を（ａ、）　とし、第
２チヤンネルのデジタル信号を２ （ｂｒ　）として以下の信号を得る。

チャンネル１ ：５ｔ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｆｃｔ＋ａ＋π）（ａ、＝
０．１）−ｃｓ）チャンネル２ ：　５ａ（ｔ）＝ｓｉｎ（２πｆｃｔ＋ｂｊπ）（ｂＬ
＝０．１）　　・（９）４相位相変調波は（８）、　（
９）式で表される２つの信号の和として得られるから、
次のようになる。

５（ｔ）−３ｒ（ｔ）＋Ｓ、（ｔ） ｃｏｓ（２πｆｃｔ＋ａ、ｙｒ）＋５ｉｎ（２ｙｒｆＣ
ｔ＋ｂｔ　　π）−−−（ＬＯデジタル信号の４つの組
み合わせに対して４相ＰＳＫ信号のスペースダイヤグラ
ムを作ると第１２図に示すようになる。第１２図を原点
を中心としてπ／４だけ時計方向に回転させれば第１０
図と一致し、両図に本質的な差異はない。第１２図にお
いて、信号が右半分にあれば、第１チヤンネルのａ、に
関係なくｂｌ＝ｏであり、左半分にあれば、ａｉ　　に
関係なくｂ＋＝１である。又、上半分であればｂｌ　　
に関係なくａ、＝Ｏであり、下半分にあれば、同様にす
、　　に関係なくａ＋＝１である。このように、直交搬
送波を用いることにより、他チャンネルのデジタル信号
の中身に依存しないで独立に自チャンネルのデジタル信
号を区別することができる。よって、このような多相位
相変調を行うことにより、伝送する情報量を従来と比較
して２倍以上にしたり、或いは同じ情報量を伝達するの
に要する帯域を従来と比較して１／２以下に小さくする
ことができ、コヒーレント光通信システムの高速・大容
量化が可能になる。

第１３図により第１構成の動作原理を説明する。

２つのデジタル信号列（ａｉ　）、　　（ｂｔ　）に対
し、第１図に示すように、まず搬送波〈「搬送波」と「
搬送光」は同義である。〉に対して（ｂｒ　）に従って
Ｏ−π／２の２相位相変調を施す。このとき、第１３図
（ａ）に示すように、ｔ）＋＝０に対してはＯ相、ｔ）
＋＝１に対してはπ／２相を割り当てる。次に、このよ
うに変調された光に対し、デジタル信号（ａ、）に従っ
て〇−πの２相位相変調を施す。このとき、第１３図ら
）に示すように、ａ。

０であれば位相はそのままであり（実線）、ａｌｌでれ
ば全体をπだけシフトする（破線）。その結果、４相−
ＰＳＫ変調信号の位相は、第１３図（Ｃ）に示すように
、デジタル信号の組（ａｔ、　ｂｔ）に応じた４つの位
相に対応する。これを数式で表せば、 ５（ｔ）−ｃｏｓ（２ｙｒｆｃｔ＋ａ＋　ｙｒ＋ｂ、π
／２）ｃｏｓ　（２πｆ　ｃ　ｔ　＋（ａ　（２’　＋
　ｂｒ　２°＞　７ｒ／２＞ｃｏｓ　（２πｆｃｔ十に
、（π／２））　　（ｋ、＝０．１，２．３）　　・　
（ＪＩ）となる。すなわち、２進数に＋　　＝　ａｉ　
２’　＋　ｋ）＋　２゜に従って、位相がπ／２のに１
　倍シフトすることになる。

ここで０−π／２の２相位相変調と〇−πの２相位相変
調の順番が上記の逆でも構わないことは前述の通りであ
る。

第２構成の動作原理は第１構戊の動作原理に準じて理解
することができるのでその説明を省略する。

第３構成による４相−ＰＳＫは次のようにして行うこと
ができる。まず、搬送光を２分岐し、その一方のみをπ
／２位相シフトして、互いに直交関係にあるｃｏｓ　２
πｆｃｔとｓｉｎ　２πｆ、ｔの２つの５ 搬送波を作る。そして、それぞれをデジタル信号（ａｉ
　）、　　（ｂｔ　）で０−πの２相位相変調を行う。

これらを加え合わせた変調出力は、α０式を参照すると
、 ５（ｔ）−８＋（ｔ）　＋　５ｕ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆ
Ｃｔ＋ａ＋　π）＋５ｉｎ（２ｙｒｆｃｔ＋ｂｔ　ｙｒ
）ａ　、ｃｏｓ２　ｒｒ　ｆｃｔ＋β、５ｉｎ２ｙｒｆ
ｃｔ　　　−・・α○となる。ここで、 である。この変調方式では、信号ａｉ　（またはαｌ）
と信号ｂ＋　　（またはβ、）とが他方のチャンネルの
位相に依存しないで伝送されることが特徴である。

第４構成及び第５構成の動作原理は第３構成の原理に準
じて理解することができるので、その説明を省略する。

第１構成又は第２構成による場合、それぞれ異なる位相
シフト量の２相位相変調器が必要になるが，２ｎ相位相
変調を行うために必要な２相位相６ 変調器の数がｎであるから、少ない数の２相位相変調器
で足りる。一方、第３構成、第４構戊又は第５構戊によ
る場合、２ｎ相位相変調を行うために必要な２相位相変
調器の数は２ｎ−１であるが、これらの２相位相変調器
の位相シフト量は同一（０−π）である。

第６構成の動作原理は第１構成又は第２構成の動作原理
に準じて理解することができ、第７構成及び第８構戊の
動作原理は第３構成又は第４構戊の動作原理に準じて理
解することができる。

実　　施　　例 以下本発明のいくつかの望ましい実施例を図面に基づい
て説明する。

第１４図は第１構成の実施例を示す４相位相変調器の構
成図である。この４相位相変調器は、ＬｉＮｂＯ２等の
電気光学結晶からなる導波路基板３２にＴＩ等を拡散さ
せることによって基板３２よりも高屈折率な光導波路３
４を形威し、この光導波路３４に電極３６を装架して２
つの２相位相変調器２−１．２を縦続接続（直列接続）
したものである。３８は各電極３６に接続された変調回
路であり、各チャンネルの入力デジタル信号に応じて電
極３６に印加する電圧を変化させることによって、それ
ぞれ該当する２相位相変調がなされるようになっている
。

高周波変調を行う場合、光波と変調マイクロ波との位相
速度のずれが生じるため、変調効率が低下することがあ
る。これを避けるために、本実施例では進行波型の電極
構成が採用されている。即ち、光波と変調マイクロ波の
伝搬方向を一致させ、電極３６を終端抵抗４２で終端処
理し、光波と変調マイクロ波の速度整合をとるようにし
ている。

又、本実施例では、直線上の光導波路であることに起因
して、各電極装架部への光波の到達時刻が異なるので、
電極３６への電圧印加のタイミングにずれが生じること
がある。そこで本実施例では、光波の伝搬方向下流側に
相当する２相位相変調器２−２に、電極３６への電圧の
印加を光導波路３４の伝搬光の遅延時間τに応じて遅延
させる遅延回路４０を設けている。この構成によると、
電極３６への電圧印加のタイミングを合わせることがで
きるので、高速な位相変調が可能になる。

第１５図は第２構成の実施例を示す２ｎ相位相変調器の
構成図である。この例では、第１構成の実施例と同様に
、電気光学結晶からなる導波路基板３２に光導波路３４
を形成し、この光導波路３４に電極３６を装架してｎ個
の２相位相変調器２１．２．・・・、ｎを構成し、各電
極３６に印加する電圧を変調回路３８により変化させる
ことによってそれぞれの２相位相変調がなされるように
している。この実施例でも、第１構成の実施例で説明し
た理由と同じ理由により各２相位相変調器２１．２．・
・・、ｎにはそれぞれ遅延回路４０が設けられている。

この場合、各遅延回路４０が与える遅延時間は、電極３
６の装架位置に応じてそれぞれ異なる（τ１．２．・・
・、ｒ、、）。

τ 第２構戒においてｎ＝３とした８相位相変調器を用いて
８相−ＰＳＫ方式を実施した場合のスペースダイヤグラ
ムを第１６図に示す。この場合ｎ９ ３であるから、３チヤンネルのデジタル信号の伝送が可
能である。まず、第１６図（ａ）に示すように、第１チ
ヤンネルのデジタル信号により（０゜π／４）の２相位
相変調を行う。次に、第１６図（ｂ）に示すように、（
０，π／２）の２相位相変調器により、第２チヤンネル
のデジタル信号に従って、０相に対しては０相とπ／２
相、π／４相に対してはπ／４相と３π／４相となるよ
うに２相位相変調を行う。最後に、第１６図（Ｃ）に示
すように、（０−π〉の２相位相変調器により、０．π
／４．π／２，３π／４相がそれぞれの位相に対して、
第３チヤンネルのデジタル信号によってそのままとなる
ように或いはそれぞれπ、５π／４゜３π／２，７π／
４相となるように２相位相変調される。これにより８相
位相変調出力が得られる。

第１７図は第３構成の実施例を示す４相位相変調器の構
成図である。この変調器は、Ｌ　ＩＮ　ｂ　０３等の電
気光学結晶からなる導波路基板３２にマツハツエンダ型
光導波路４４を形成し、このマッハツェンダ型光導波路
４４の２つの分岐導波路４４３０ ａ、４４ｂのそれぞれに電極３６を装架して２個の２相
位相変調器８−１．２を構成し、電極３６に印加する電
圧を変化させることにより〇−π、２相位相変調を行う
ようにしたものである。変調のための印加電圧の変化は
変調回路３８によりなされる。４０は遅延回路であり、
電極３６への電圧の印加を分岐導波路４４ａ、４４ｂの
伝搬光の遅延時間に応じて遅延させる。遅延回路４０を
設けているのは、位相シフタ６による位相シフト或いは
光導波路の製造誤差に起因する電圧印加タイミングのず
れを防止するためである。

この実施例で特徴的なことは、分岐導波路４４ａ、４４
ｂのいずれにも位相シフタを光学的には設けず、オフセ
ット回路４６により位相シフタの機能をなしている点で
ある。オフセント回路４６は、変調信号に応じて電極３
６に印加される電圧のＡＣｌｔ分に対してオフセット電
圧のＤＣ１ｌｉｉ分を重畳し、変調による位相変化分を
一定にしつつ位相の絶対的変移を調整する。これにより
、分岐導波路４４ａ、４４ｂ間には見かけ上光路差が生
じるので、光学的な位相シフタを設けることなしに、位
相シフタと同等の機能を威すことができる。よってこの
場合にはマッハツェンダ型光導波路４４の製造が容易に
なる。尚、オフセット電圧の調整によらず、光学的な位
相シフタにより位相シフトを与えるようにしてもよい。

第１８図は第７構成又は第８構戊の実施例を示す２　ｎ
ｉｌ　相位相変調器の構成図である。この変調器は、電
気光学結晶からなる導波路基板３２にマツハツエンダ型
光導波路４４を形成し、このマッハツェンダ型光導波路
４４の２つの分岐導波路４４ａ、４４ｂのそれぞれにｎ
個ずつの電極３６を装架して２組の第２構成の２ｎ相位
相変調器を構成したものである。それぞれの２ｎ相位相
変調器は、第１５図により説明した実施例に準じて構成
することができる。この実施例では、前実施例と同様に
、オフセット回路４６を設けて光学的な位相シフタを不
要にするとともに、必要箇所に遅延回路４０を設けてい
る。ここで、遅延回路４０を設けているのは、位相シフ
タもしくはそれと同等の機能に基づく位相シフトもしく
は光導波路の製造誤差に起因する変調信号の印加タイミ
ングのずれ又は分岐導波路４４ａ、４４ｂがそれぞれ直
線上の光導波路であることにより生じる伝搬時間の差に
起因する変調信号の印加タイミングのずれを防止するた
めである。

第１７図及び第１８図により説明した導波路構成を第４
構戊又は第５構成に適用する場合には、導波路基板にス
ター分岐型光導波路対を形成し、このスター分岐型光導
波路対間の２ｎ−１本の分岐導波路のそれぞれに電極を
装架して２ｎ−１個の２相位相変調器を構成し、電極に
印加する電圧を変化させることにより当該２相位相変調
を行うようにすればよい。第４構成及び第５構成におい
ては、位相シフト量が異なる複数の位相シフタが必要で
あることから、オフセット電圧の調整により位相シフタ
の機能をなす技術は、導波路構造の簡略化を図る上で極
めて重要である。

第４構成又は第５構戒を実施する場合には、上述のスタ
ー分岐型光導波路対を導波路基板上に平３ 面的に構成してもよいし、電気光学結晶中に立体的に構
成してもよい。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、多相位相変調器を
実現することができ又は多相位相変調器を導波路基板上
に実現することができるようになるという効果を奏する
。その結果、受光器の単位帯域あたりの伝送容量を増大
させ或いは単位伝送容量に対して必要となる受光器の帯
域を狭くさせることができ、コヒーレント光通信システ
ムの高速・大容量化に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１構成を示す４相位相変調器のブロ
ック図、 第２図は本発明の第２構成を示す２ｎ相位相変調器のブ
ロック図、 第３図は本発明の第３構成を示す４相位相変調器のブロ
ック図、 ４ 第４図は本発明の第４構成を示す２ｎ相位相変調器のブ
ロック図、 第５図は本発明の第５構戊を示す２ｎ相位相変調器のブ
ロック図、 第６図は本発明の第６構成を示す２　ｎ＋１　相位相変
調器のブロック図、 第７図は本発明の第７構成を示す２１Ｎ＋−１相位相変
調器のブロック図、 第８図は本発明の第８構成を示す２　ｎ＋１　相位相変
調器のブロック図、 第９図は本発明の第６構成及び第７構戒の適用例を示す
１６相位相変調器のブロック図、第１０図は４相位相変
調方式の信号のスペースダイヤグラム、 第１１図は２つの互いに直交関係にある搬送波の説明図
、 第１２図は４相−ＰＳＫ信号のスペースダイヤグラム、 第１３図は本発明第１構成の動作原理説明図、第１４図
は本発明第１構成の実施例を示す４相位相変調器の構成
図、 第１５図は本発明第２構成の実施例を示す２ｎ相位相変
調器の構成図、 第１６図は８相−ＰＳＫ方式のスペースダイヤグラム、 第１７図は本発明第３構戊の実施例を示す４相位相変調
器の構成図、 第１８図は本発明第７構成又は第８構成の実施例を示す
２ｎ″１相位相変調器の構成図、第１９図は従来技術の
説明図、 第２０図は本発明の第４、第５構成の変形例を示す２ｎ
相位相変調器のブロック図である。 ２・・・導波路基板、 ４・・・光導波路、 ６・・・電極、 ８・・・変調回路、 ０・・・遅延回路、 ４・・・マツハツェング型光導波路、 ６・・・オフセット回路。 ２７３− 高トニ 嶌

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）搬送光の位相をそれぞれπ，π／２シフトさせる
   状態とシフトさせない状態とを切換える２個の２相位相
   変調器（２−１，２）を縦続接続してなる多相（４相）
   位相変調器。
2. （２）ｎは２以上の自然数とするときに、 搬送光の位相をそれぞれ２π／２＾ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎ
   を満足する自然数）シフトさせる状態とシフトさせない
   状態とを切換えるｎ個の２相位相変調器（２−１，２，
   ・・・，ｎ）を縦続接続してなる多相（２＾ｎ相）位相
   変調器。
3. （３）搬送光を２分岐する分岐手段（４）と、該分岐手
   段（４）により分岐された搬送光のうちのいずれか一方
   の搬送光の位相をπ／２シフトさせる位相シフタ（６）
   と、 上記分岐手段（４）により分岐された搬送光のうちの他
   方の搬送光の位相をπシフトさせる状態とシフトさせな
   い状態とを切換える２相位相変調器（８−１）と、 上記位相シフタ（６）により位相シフトされた搬送光の
   位相をπシフトさせる状態とシフトさせない状態とを切
   換える２相位相変調器（８−２）と、該２個の２相位相
   変調器（８−１，２）からの光を合流させる合流手段（
   １０）とを備えた多相（４相）位相変調器。
4. （４）ｎは２以上の自然数とするときに、 搬送光を２＾ｎ＾−＾１分岐する分岐手段（１２）と、
   該分岐手段（１２）により分岐された搬送光の位相をそ
   れぞれ、 ２π（ｌ−１）／２＾ｎ（ｌは１≦ｌ≦２＾ｎ＾−＾１
   を満足する自然数） シフトさせる２＾ｎ＾−＾１個の位相シフタ（１４−１
   ，２，・・・，２＾ｎ＾−＾１）と、 該位相シフタ（１４−１，２，・・・，２＾ｎ＾−＾１
   ）により位相シフトされた搬送光の位相をπシフトさせ
   る状態とシフトさせない状態とを切換える２＾ｎ＾−＾
   １個の２相位相変調器（８−１，２，・・・，２＾ｎ＾
   −＾１）と、該２＾ｎ＾−＾１個の２相位相変調器（８
   −１，２，・・・，２＾ｎ＾−＾１）からの光を合流さ
   せる合流手段（１６）とを備えた多相（２＾ｎ相）位相
   変調器。
5. （５）ｎは２以上の自然数とするときに、 搬送光を２＾ｎ＾−＾１分岐する分岐手段（１２）と、
   該分岐手段（１２）により分岐された搬送光の位相をπ
   シフトさせる状態とシフトさせない状態とを切換える２
   ＾ｎ＾−＾１個の２相位相変調器（８−１，２，・・・
   ，２＾ｎ＾−＾１）と、 該２相位相変調器（８−１，２，・・・，２＾ｎ＾−＾
   １）からの光の位相をそれぞれ、 ２π（ｌ−１）／２＾ｎ（ｌは１≦ｌ≦２＾ｎ＾−＾１
   を満足する自然数） シフトさせる２＾ｎ＾−＾１個の位相シフタ（１４−１
   ，２，・・・，２＾ｎ＾−＾１）と、 該２＾ｎ＾−＾１個の位相シフタ（１４−１，２，・・
   ・，２＾ｎ＾−１からの光を合流させる合流手段（１６
   ）とを備えた多相（２＾ｎ相）位相変調器。
6. （６）ｎは２以上の自然数とするときに、 搬送光を２＾ｎ＾−＾１分岐する分岐手段（１２）と、
   該分岐手段（１２）により分岐された搬送光のいずれか
   一つ又は複数に作用する請求項４に記載の位相シフタ（
   １４）及び２相位相変調器（８）と、該いずれかの搬送
   光以外の搬送光に作用する請求項５に記載の２相位相変
   調器（８）及び位相シフタ（１４）と、 各分岐光を合流させる合流手段（１６）とを備えた多相
   （２＾ｎ相）位相変調器。
7. （７）ｎは２以上の自然数とするときに、 搬送光の位相をπ／２＾ｎシフトさせる状態とシフトさ
   せない状態とを切換える２相位相変調器（１８）と、 請求項４又は５に記載の多相（２＾ｎ相）位相変調器そ
   の他の多相（２＾ｎ相）位相変調器（２０）とを縦続接
   続してなる多相（２＾ｎ＾＋＾１相）位相変調器。
8. （８）ｎは２以上の自然数とするときに、 搬送光を２分岐する分岐手段（４）と、 該分岐手段（４）により分岐された搬送光のうちのいず
   れか一方の搬送光の位相をπ／２＾ｎシフトさせる位相
   シフタ（２２）と、 上記分岐手段（４）により分岐された搬送光のうちの他
   方の搬送光と上記位相シフタ（２２）により位相シフト
   された搬送光とをそれぞれ２＾ｎ相位相変調する請求項
   ２，４又は５に記載の多相（２＾ｎ相）位相変調器その
   他の多相（２＾ｎ相）位相変調器（２０−１，２）と、 該２個の多相（２＾ｎ相）位相変調器（２０−１，２）
   からの光を合流させる合流手段（１０）とを備えた多相
   （２＾ｎ＾＋＾１相）位相変調器。
9. （９）ｎは２以上の自然数とするときに、 搬送光を２分岐する分岐手段（４）と、 該分岐手段（４）により分岐された搬送光をそれぞれ２
   ＾ｎ相位相変調する請求項２，４又は５に記載の多相（
   ２＾ｎ相）位相変調器その他の多相（２＾ｎ相）位相変
   調器（２０−１，２）と、 該２個の多相（２＾ｎ相）位相変調器（２０−１，２）
   からの光のうちのいずれか一方の光の位相をπ／２＾ｎ
   シフトさせる位相シフタ（２２）と、 上記２個の多相（２＾ｎ相）位相変調器（２０−１，２
   ）からの光のうちの他方の光と上記位相シフタ（２２）
   からの光とを合流させる合流手段（１０）とを備えた多
   相（２＾ｎ＾＋＾１相）位相変調器。
10. （１０）請求項１又は２に記載の多相位相変調器におい
    て、 電気光学結晶からなる導波路基板（３２）に光導波路（
    ３４）が形成され、 該光導波路（３４）に電極（３６）を装架して上記２相
    位相変調器（２−１，２，・・・，ｎ）が構成され、上
    記電極（３６）に印加する電圧を変化させることにより
    当該２相位相変調がなされることを特徴とする多相位相
    変調器。
11. （１１）請求項１０に記載の多相位相変調器において、 上記電極（３６）への電圧の印加を上記光導波路（３４
    ）の伝搬光の遅延時間に応じて遅延させる遅延回路（４
    ０）を備えたことを特徴とする多相位相変調器。
12. （１２）請求項３に記載の多相（４相）位相変調器にお
    いて、 電気光学結晶からなる導波路基板（３２）にマッハツェ
    ンダ型光導波路（４４）が形成され、 該マッハツェンダ型光導波（４４）の２つの分岐導波路
    （４４ａ，４４ｂ）のそれぞれに電極（３６）を装架し
    て上記２個の２相位相変調器（８−１，２）が構成され
    、上記電極（３６）に印加する電圧を変化させることに
    より当該２相位相変調がなされることを特徴とする多相
    （４相）位相変調器。
13. （１３）請求項１２に記載の多相（４相）位相変調器に
    おいて、 上記電極（３６）への電圧の印加を上記分岐導波路（４
    ４ａ，４４ｂ）の伝搬光の遅延時間に応じて遅延させる
    遅延回路（４０）を設けたことを特徴とする多相（４相
    ）位相変調器。
14. （１４）請求項１２又は１３に記載の多相（４相）位相
    変調器において、 上記電極（３６）に印加する電圧のオフセットを異なら
    せることにより上記位相シフタ（６）の機能がなされる
    ことを特徴とする多相（４相）位相変調器。
15. （１５）請求項８又は９に記載の多相（２＾ｎ＾＋＾１
    相）位相変調器において、 上記多相（２＾ｎ相）位相変調器（２０−１，２）は請
    求項２に記載の多相（２＾ｎ相）位相変調器であって、
    電気光学結晶からなる導波路基板（３２）にマッハツェ
    ンダ型光導波路（４４）が形成され、 該マッハツェンダ型光導波（４４）の２つの分岐導波路
    （４４ａ，４４ｂ）のそれぞれに電極（３６）を装架し
    て上記ｎ個の２相位相変調器（２−１，２，・・・，ｎ
    ）がそれぞれ構成され、 上記電極（３６）に印加する電圧を変化させることによ
    り当該２相位相変調がなされることを特徴とする多相（
    ２＾ｎ＾＋＾１相）位相変調器。
16. （１６）請求項１５に記載の多相（２＾ｎ＾＋＾１相）
    位相変調器において、 上記電極（３６）への電圧の印加を上記分岐導波路（４
    ４ａ，４４ｂ）の伝搬光の遅延時間に応じて遅延させる
    遅延回路（４０）を設けたことを特徴とする多相（２＾
    ｎ＾＋＾１相）位相変調器。
17. （１７）請求項１５又は１６に記載の多相（２＾ｎ＾＋
    ＾１相）位相変調器において、 上記電極（３６）に印加する電圧のオフセットを異なら
    せることにより上記位相シフタ（６）の機能がなされる
    ことを特徴とする多相（２＾ｎ＾＋＾１相）位相変調器
    。
18. （１８）請求項４乃至６のいずれかに記載の多相（２＾
    ｎ相）位相変調器において、 電気光学結晶からなる導波路基板にスター分岐型光導波
    路対が形成され、 該スター分岐型光導波路対間の２＾ｎ＾−＾１本の分岐
    導波路のそれぞれに電極を装架して上記２＾ｎ＾−＾１
    個の２相位相変調器が構成され、 上記電極に印加する電圧を変化させることにより当該２
    相位相変調がなされることを特徴とする多相（２＾ｎ相
    ）位相変調器。
19. （１９）請求項１８に記載の多相（２＾ｎ相）位相変調
    器において、 上記電極への電圧の印加を上記分岐導波路の伝搬光の遅
    延時間に応じて遅延させる遅延回路を設けたことを特徴
    とする多相（２＾ｎ相）位相変調器。
20. （２０）請求項１８又は１９に記載の多相（２＾ｎ相）
    位相変調器において、 上記電極に印加する電圧のオフセットを異ならせること
    により上記２＾ｎ＾−＾１個の位相シフタの機能がそれ
    ぞれなされることを特徴とする多相（２＾ｎ相）位相変
    調器。