WO2024079894A1 - 光信号生成装置および光信号生成方法 - Google Patents

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WO2024079894A1
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drive signal
signal
mach
optical
arm
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PCT/JP2022/038404
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English (en)
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Inventor
広人 川上
政則 中村
裕 宮本
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/548—Phase or frequency modulation
    • H04B10/556—Digital modulation, e.g. differential phase shift keying [DPSK] or frequency shift keying [FSK]

Definitions

  • the present invention relates to an optical signal generating device and an optical signal generating method.
  • multi-level signals particularly optical QAM (Quadrature Amplitude Modulation), in which information is carried in the optical phase and optical intensity, are widely used.
  • QAM Quadadrature Amplitude Modulation
  • FIG. 7 shows the structure of an IQ optical modulator 90 used in a conventional optical modulation signal generating device 9 and its drive system.
  • an IQ optical modulator is configured in a nested structure in which two Mach-Zehnder modulators are placed in each of the two arms of another Mach-Zehnder interferometer.
  • the IQ optical modulator 90 shown in Figure 7 is configured with one Mach-Zehnder modulator 91 placed in each of the two arms of a Mach-Zehnder interferometer 20.
  • the branching unit 21 of the Mach-Zehnder interferometer 20 branches the input CW light and outputs each of the branched CW lights to the Mach-Zehnder modulators 91 of each arm.
  • One of the two Mach-Zehnder modulators 91 is used to generate an In-Phase (in-phase) optical signal, and the other is used to generate a Quadrature-Phase (quadrature-phase) optical signal.
  • the former is referred to as the I-signal Mach-Zehnder modulator 91a
  • the latter is referred to as the Q-signal Mach-Zehnder modulator 91b.
  • the output optical fields of the I-signal Mach-Zehnder modulator 91a and the Q-signal Mach-Zehnder modulator 91b are defined as E I and E Q , respectively.
  • the optical field E I of the I-signal Mach-Zehnder modulator 91a and the optical field E Q of the Q-signal Mach-Zehnder modulator 91b are multiplexed by the multiplexing section 22 of the Mach-Zehnder interferometer 20 to generate an optical QAM signal.
  • the optical path difference between the two arms of the two Mach-Zehnder modulators 91 and the optical path difference between the two arms of the Mach-Zehnder interferometer 20 need to be adjusted precisely. That is, if the wavelength of the CW light is ⁇ , at the moment when no drive signal is applied, the optical path difference ⁇ L between the two arms of the I-signal Mach-Zehnder modulator 91a is ⁇ /2, the optical path difference ⁇ L between the two arms of the Q-signal Mach-Zehnder modulator 91b is also ⁇ /2, and the optical path difference ⁇ L between the two arms of the Mach-Zehnder interferometer 20 that combines E I and E Q is ⁇ /4.
  • the optical path difference here is not the difference in geometric optical path length.
  • the shift of the optical phase in the combining section 22 of the Mach-Zehnder interferometer 20 and the delay due to the change in the refractive index of the arm that occurs when a drive signal is applied to each Mach-Zehnder modulator 91 are also treated as the optical path difference.
  • each Mach-Zehnder modulator 91 The optical path difference between the two arms of each Mach-Zehnder modulator 91 changes, and the interference intensity also changes, resulting in optical modulation.
  • Electrodes are required to apply a drive signal.
  • the Mach-Zehnder modulator 91 is a dual-drive type Mach-Zehnder modulator.
  • a first I signal drive electrode 12a-1 is disposed on one of the two arms of the I signal Mach-Zehnder modulator 91a, and a second I signal drive electrode 12a-2 is disposed on the other arm.
  • Opposite signals are applied to the first I signal drive electrode 12a-1 and the second I signal drive electrode 12a-2.
  • V Ip and V In are represented as V Ip and V In , respectively.
  • an offset voltage is added to both V Ip and V In , making it only positive voltage or only negative voltage.
  • V Ip and V In change from moment to moment according to the pattern of the signal to be generated.
  • V Ip the optical path length of one arm is increased by V Ip
  • V In the optical path length of the other arm is decreased by V In
  • V Ip the optical path length of the other arm is increased by V In
  • an I signal DAC (Digital Analog Converter) 93a In generating V Ip and V In , first, an I signal DAC (Digital Analog Converter) 93a generates a multi-value electric signal. The output of the I signal DAC 93a is amplified by an I signal differential amplifier 94a to generate V Ip and V In . The amplitude of V Ip and the amplitude of V In are set to be equal. As the amplitudes of V Ip and V In increase, the modulation efficiency increases, but conversely, when the amplitudes increase beyond a certain level, the modulation efficiency decreases. The amplitudes of V Ip and V In that obtain the maximum modulation efficiency are determined by the half-wave voltage V ⁇ .
  • the amplitude is +V ⁇ /2 to -V ⁇ /2.
  • V Ip -V In , so when V Ip is +V ⁇ /2, V In is -V ⁇ /2.
  • the state in which the modulation efficiency is maximum is expressed as 100% swing.
  • the number of symbols possessed by the optical QAM signal generated by the IQ optical modulator 90 is n2 .
  • FIG. 8 is a diagram showing the optical electric fields E I and E Q when n is 4 at 100% swing and the optical electric field E I +E Q output from the IQ optical modulator 90 on a complex plane.
  • FIG. 8(a) shows E I
  • FIG. 8(b) shows E Q
  • FIG. 8(c) shows E I +E Q.
  • the vertical and horizontal axes are normalized so that E I and E Q are at most ⁇ 2 at 100% swing.
  • a 16-value QAM is generated by the vector sum of E I +E Q.
  • the symbol farthest from the origin among the symbols of E I +E Q shown in FIG. 8(c) is located at 2 ⁇ 2 0.5 . It should be noted here that in the case of 100% swing, the 16-value symbols are not evenly arranged. This is due to the sinusoidal characteristics of the Mach-Zehnder interferometer. In order to arrange each symbol evenly, the drive amplitude is usually set to be smaller than 100% swing (see, for example, Non-Patent Document
  • FIG. 9 is a diagram showing on a complex plane the optical electric fields E I and E Q when the drive amplitude is halved to 50% swing and n is 4, and the optical electric field E I +E Q output from the IQ optical modulator 90.
  • FIG. 9(a) shows E I
  • FIG. 9(b) shows E Q
  • FIG. 9(c) shows E I +E Q. From FIG. 9(c), it can be seen that each symbol of 16-level QAM is almost equal. However, compared to FIG. 8(c), each symbol of QAM is all closer to the origin, and as a result, the optical power of the optical QAM signal is smaller. In other words, the modulation loss is increased.
  • the conventional technology shown in Figures 7 to 9 has the following problems.
  • increasing the resolution while maintaining the linearity of the DAC and maintaining a high operating speed is difficult to achieve in circuit construction.
  • the present invention aims to provide an optical signal generating device and an optical signal generating method that can generate an optical QAM signal having a larger number of symbols without using a driving system that is difficult to manufacture.
  • An optical signal generating device comprises an optical modulator which is a Mach-Zehnder interferometer that branches light, inputs the branched light to a first Mach-Zehnder optical modulator and a second Mach-Zehnder optical modulator, and combines the light output from the first Mach-Zehnder optical modulator with the light output from the second Mach-Zehnder optical modulator to generate a QAM signal; a first drive signal application electrode that changes the optical path length of the first arm of the first Mach-Zehnder optical modulator in response to a first drive signal which is a multi-level electrical signal; a second drive signal application electrode that changes the optical path length of the second arm of the first Mach-Zehnder optical modulator in response to a second drive signal which is a multi-level electrical signal;
  • the optical modulator includes a third drive signal application electrode that changes the optical path length in response to a third drive signal that is a multi-value electrical signal, a fourth drive signal application
  • the optical signal generating device of one embodiment of the present invention includes a Mach-Zehnder type optical modulator that branches light, inputs the branched light to a first arm and a second arm, and generates a QAM signal by combining the light output from the first arm and the light output from the second arm; a first drive signal application electrode that changes the optical path length of the first arm in response to a first drive signal that is a multi-level electrical signal; a second drive signal application electrode that changes the optical path length of the second arm in response to a second drive signal that is a multi-level electrical signal; a first drive signal generation unit that generates the first drive signal and applies it to the first drive signal application electrode; and a second drive signal generation unit that generates the second drive signal and applies it to the second drive signal application electrode, the first drive signal and the second drive signal being multi-level signals independent of each other.
  • An optical signal generating method includes a branching step of branching light and inputting the branched light to a first Mach-Zehnder optical modulator and a second Mach-Zehnder optical modulator, a first drive signal generating step of generating a first drive signal which is a multi-value electrical signal, a second drive signal generating step of generating a second drive signal which is a multi-value electrical signal, a third drive signal generating step of generating a third drive signal which is a multi-value electrical signal, a fourth drive signal generating step of generating a fourth drive signal which is a multi-value electrical signal, a first application step of changing the optical path length of the first arm of the first Mach-Zehnder optical modulator by a first drive signal application electrode in response to the first drive signal, and The optical path length is changed by a second drive signal application electrode in response to the second drive signal; a third application step is changed by a third drive signal application electrode in response to the third drive signal,
  • the optical signal generating method includes a branching step of branching light and inputting the branched light to a first arm and a second arm of a Mach-Zehnder type optical modulator, a first drive signal generating step of generating a first drive signal that is a multi-level electrical signal, a second drive signal generating step of generating a second drive signal that is a multi-level electrical signal, a first application step of changing the optical path length of the first arm by a first drive signal application electrode in response to the first drive signal, a second application step of changing the optical path length of the second arm by a second drive signal application electrode in response to the second drive signal, and a combining step of generating a QAM signal by combining the light output from the first arm and the light output from the second arm, the first drive signal and the second drive signal being multi-level signals independent of each other.
  • the present invention makes it possible to generate optical QAM signals with more symbols without using a driving system that is difficult to fabricate.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical modulation signal generating device according to a first embodiment.
  • 3A and 3B are diagrams illustrating an optical electric field in the IQ optical modulator of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an optical electric field in an IQ optical modulator according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an optical electric field in an IQ optical modulator according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an optical electric field in an IQ optical modulator according to a variation of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an optical electric field in an IQ optical modulator according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional optical modulation signal generating device.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical electric field in a conventional IQ optical modulator.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical electric field in a conventional IQ optical modulator.
  • This embodiment relates to an optical signal generating device that generates an optical modulated signal using an external modulator.
  • This embodiment aims to provide a technology that generates an optical QAM signal having more symbols using a DAC with a smaller resolution, while suppressing the influence of the sinusoidal wave characteristics of the modulator and reducing modulation loss.
  • this embodiment aims to provide a technology that allows the existence probability distribution of symbols with respect to the distance from the origin of the complex plane to be freely set even in a DAC with a smaller resolution.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical modulation signal generating device 1 in the first embodiment.
  • the optical modulation signal generating device 1 is an example of an optical signal generating device.
  • FIG. 1 the same parts as those of the conventional optical modulation signal generating device 9 shown in FIG. 7 are given the same reference numerals.
  • the optical modulation signal generating device 1 has an IQ optical modulator 10 and a drive system for the IQ optical modulator 10.
  • the drive system has a first I signal DAC 13a-1, a second I signal DAC 13a-2, a first Q signal DAC 13b-1, a second Q signal DAC 13b-2, a first I signal amplifier 14a-1, a second I signal amplifier 14a-2, a first Q signal amplifier 14b-1, and a second Q signal amplifier 14b-2.
  • the IQ optical modulator 10 is configured by disposing one optical modulator 11 on each of the two arms of the Mach-Zehnder interferometer 20.
  • the optical modulator 11 is a Mach-Zehnder type optical modulator.
  • the optical modulator 11 used to generate an In-Phase optical signal is referred to as the I signal optical modulator 11a, and the optical modulator 11 used to generate a Quadrature-Phase optical signal is referred to as the Q signal optical modulator 11b.
  • the optical modulator 11 is described as a dual drive type Mach-Zehnder optical modulator.
  • the I signal optical modulator 11a and the Q signal optical modulator 11b are configured similarly to the I signal Mach-Zehnder modulator 91a and the Q signal Mach-Zehnder modulator 91b shown in FIG. 7, respectively.
  • a first I signal drive electrode 12a-1 is arranged on one of the two arms of the I signal optical modulator 11a, and a second I signal drive electrode 12a-2 is arranged on the other arm.
  • a first Q signal drive electrode 12b-1 is arranged on one of the two arms of the Q signal optical modulator 11b, and a second Q signal drive electrode 12b-2 is arranged on the other arm.
  • independent drive signals V I1 and V I2 are respectively applied to the first I signal drive electrode 12a-1 and the second I signal drive electrode 12a-2 of the I signal optical modulator 11a.
  • the drive signal V I1 applied to the first I signal drive electrode 12a-1 is generated by amplifying the output of the first I signal DAC 13a-1 with the first I signal amplifier 14a-1.
  • the drive signal V I2 applied to the second I signal drive electrode 12a-2 is generated by amplifying the output of the second I signal DAC 13a-2 with the second I signal amplifier 14a-2.
  • the drive signal V Q1 applied to the first Q signal drive electrode 12b-1 is generated by amplifying the output of the first Q signal DAC 13b-1 with the first Q signal amplifier 14b-1.
  • the drive signal V Q2 applied to the second Q signal drive electrode 12b-2 is generated by amplifying the output of the second Q signal DAC 13b-2 with the second Q signal amplifier 14b-2. Therefore, in this embodiment, a total of four drive signals, V I1 , V I2 , V Q1 , and V Q2 , are applied to one IQ optical modulator 10, and they are multi-value signals independent of each other.
  • the IQ optical modulator 10 inputs CW light.
  • the branching section 21 of the Mach-Zehnder interferometer 20 branches the input CW light, and outputs one branched light to the I signal optical modulator 11a and the other branched light to the Q signal optical modulator 11b.
  • the branching section 111a of the I signal optical modulator 11a branches the light input from the branching section 21, outputs one of the branched lights to the arm in which the first I signal driving electrode 12a-1 is arranged, and outputs the other branched light to the arm in which the second I signal driving electrode 12a-2 is arranged.
  • the first I signal driving electrode 12a-1 changes the optical path length of the arm according to the driving signal V I1 output by the first I signal amplifier 14a-1
  • the second I signal driving electrode 12a-2 changes the optical path length of the arm according to the driving signal V I2 output by the second I signal amplifier 14a-2.
  • the multiplexing section 112a of the I signal optical modulator 11a multiplexes the lights transmitted through the two arms, and outputs the multiplexed light.
  • the branching section 111b of the Q signal optical modulator 11b branches the light input from the branching section 21, outputs one of the branched lights to the arm in which the first Q signal driving electrode 12b-1 is arranged, and outputs the other branched light to the arm in which the second Q signal driving electrode 12b-2 is arranged.
  • the first Q signal driving electrode 12b-1 changes the optical path length of the arm according to the driving signal V Q1 output by the first Q signal amplifier 14b-1
  • the second Q signal driving electrode 12b-2 changes the optical path length of the arm according to the driving signal V Q2 output by the second Q signal amplifier 14b-2.
  • the multiplexing section 112b of the Q signal optical modulator 11b multiplexes the lights transmitted through the two arms, and outputs the multiplexed light.
  • the multiplexing section 22 of the Mach-Zehnder interferometer 20 multiplexes the light output by the multiplexing section 112a of the I signal optical modulator 11a with the light output by the multiplexing section 112b of the Q signal optical modulator 11b, and outputs the optical QAM signal generated by the multiplexing from the IQ optical modulator 10.
  • the optical path difference ⁇ L between the two arms of the I signal optical modulator 11a and the Q signal optical modulator 11b is ⁇ /2, and the optical path difference ⁇ L between the two arms of the Mach-Zehnder interferometer 20 is ⁇ /4.
  • the output optical electric field of the I signal optical modulator 11a is E I
  • the output optical electric field of the Q signal optical modulator 11b is E Q
  • the output optical electric field from the IQ optical modulator 10 is E I +E Q.
  • each of the drive signals V I1 , V I2 , V Q1 , and V Q2 has four values and a 50% swing.
  • Figure 2 shows the optical fields E I and E Q obtained at this time, and the optical field E I +E Q output from the IQ optical modulator 10, on a complex plane.
  • Figure 2(a) shows E I
  • Figure 2(b) shows E Q
  • Figure 2(c) shows E I +E Q.
  • the optical electric fields E I and E Q are not arranged in a straight line on the complex plane. As shown in FIG. 2(a), there are 16 combinations of the optical electric field E I , but 13 symbols are generated on the complex plane because some of them overlap. As shown in FIG. 2(b), 13 symbols are generated for the optical electric field E Q as well. As shown in FIG. 2(c), the number of independent symbols reaches 169 in the optical electric field E I +E Q output from the IQ optical modulator 10.
  • each DAC of the first I signal DAC 13a-1, the second I signal DAC 13a-2, the first Q signal DAC 13b-1, and the second Q signal DAC 13b-2 is four-valued, and the number of values is dramatically increased compared to the result of the number of values of 16 in the conventional configuration shown in FIG. 9, even though the conventional IQ optical modulator 10 is used.
  • These 169 symbols may be used to implement 169-level QAM, or adjacent symbols may be prohibited from being used to implement 64-level QAM.
  • the drive system outputs a drive signal with a value corresponding to the symbol used for operation.
  • the optical modulation signal generating device 1 may have a mapping unit 5 inside or outside that maps data and the symbols to be used.
  • the mapping unit 5 controls the drive system to generate a drive signal for generating the symbol mapped to the data.
  • FIG. 3 is a diagram showing, on a complex plane, the optical electric fields E I and E Q obtained in the IQ optical modulator 10 of this embodiment in this case, and the optical electric field E I +E Q output from the IQ optical modulator 10.
  • FIG. 3(a) shows E I
  • FIG. 3(b) shows E Q
  • FIG. 3(c) shows E I +E Q.
  • the selection may be configured so that the distribution of the existence probability of the 64 symbols with respect to the distance from the origin approaches a Gaussian distribution.
  • the drive system outputs a drive signal for generating the selected symbols.
  • the mapping unit 5 may map data to the selected symbols and control the drive system to generate drive signals for generating these symbols.
  • the electrical drive signal is discrete and has a finite number of multi-values, while the optical phase and optical intensity of the output optical field can be selected to any value in an analog-like manner.
  • the optical modulation signal generating device of this embodiment has an overwhelming number of types of optical phases and optical intensities of the generated optical signal compared to the number of multi-values of the drive signal. Therefore, it is possible to achieve a state close to the ideal conditions described above.
  • the configuration of the optical modulation signal generating device of the third embodiment is the same as that of the optical modulation signal generating device 1 shown in Fig. 1.
  • the amplitude of the four types of drive signals V I1 , V I2 , V Q1 , and V Q2 is set to 100%, and each drive signal has eight values.
  • Fig. 4 is a diagram showing the optical fields E I and E Q obtained in the IQ optical modulator 10 of this embodiment in this case, and the optical field E I +E Q output from the IQ optical modulator 10 on a complex plane.
  • Fig. 4(a) shows E I
  • Fig. 4(b) shows E Q
  • Fig. 4(c) shows E I +E Q.
  • the optical modulation signal generating device can generate an N-level QAM signal by selecting more than N symbols from the M symbols that E I +E Q can take on the complex plane and mapping data to them in a many-to-one manner.
  • the correspondence rules must be strictly defined, but there are the following advantages.
  • the configuration of the optical modulation signal generating device of this embodiment is the same as that of the optical modulation signal generating device 1 of the first embodiment shown in FIG.
  • the first I signal amplifier 14a-1, the second I signal amplifier 14a-2, the first Q signal amplifier 14b-1, and the second Q signal amplifier 14b-2 are signal amplifiers that generate drive signals.
  • the output waveform of the signal amplifier is observed at a specific moment, whether the amplitude is large or small is determined by the pattern of the signal to be generated. Since the linearity of the signal amplifier has a limit, if the output changes significantly, the waveform of the generated drive signal is likely to be distorted. Conversely, if the output of the signal amplifier remains almost constant for a long time, the low-frequency cutoff of the amplifier also makes the waveform of the drive signal likely to be distorted.
  • the mapping unit 5 monitors the output waveforms of the first I signal DAC 13a-1, the second I signal DAC 13a-2, the first Q signal DAC 13b-1, and the second Q signal DAC 13b-2, and selects a symbol to be used from among a plurality of symbols corresponding to the data so that the amount of change in the output waveform falls within a predetermined appropriate range.
  • the mapping unit 5 monitors the transmission path, and selects a symbol to be used from among a plurality of symbols corresponding to the data based on the optical nonlinear effect or background noise of the transmission path.
  • the mapping unit 5 controls the drive system to generate a drive signal for generating the selected symbol. In this way, the correspondence between data and symbols may be changed according to the condition of the transmission path and the signal pattern.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of symbol selection.
  • FIG. 5 shows two examples in which 16 symbols are selected from a large number of symbols that E I +E Q can take on the complex plane, and the IQ optical modulator 10 generates the selected 16-value QAM signal.
  • FIG. 5 shows two examples in which 16 symbols are selected from a large number of symbols that E I +E Q can take on the complex plane, and the IQ optical modulator 10 generates the selected 16-value QAM signal.
  • the amplitudes of the four drive signals V I1 , V I2 , V Q1 , and V Q2 are each set to 100% swing (-V ⁇ /2 to +V ⁇ /2), and each of
  • FIG. 5(b) shows a first example in which 16 types are selected from the 8 4 combinations of drive signals, and the IQ optical modulator 10 generates 16QAM using the 16 combinations selected.
  • FIG. 5(c) shows in a table the values of V I1 , V I2 , V Q1 , and V Q2 for the four symbols A to D included in the first quadrant of the complex plane shown in FIG. 5(b).
  • the eight values of the drive signal are represented by 0 to 7, with 0 corresponding to ⁇ V ⁇ /2 and 7 corresponding to +V ⁇ /2.
  • FIG. 5(d) shows a second example in which 16 types of combinations of 84 drive signals are selected from those shown in FIG. 5(b), and the IQ optical modulator 10 generates 16QAM from the selected combination of 16 types.
  • the IQ optical modulator 10 generates 16QAM with a smaller maximum distance from the origin compared to the example shown in FIG. 5(b), and tilted at 45 degrees to show the degree of freedom of constellation generation.
  • the values of V I1 , V I2 , V Q1 , and V Q2 for the six symbols A to F included in the first quadrant (including the boundary line) shown in FIG. 5(d) are shown in a table, similar to FIG. 5(c).
  • the optical modulation signal generating device 1 of this embodiment can generate various QAM signals very flexibly from drive signals with a maximum of eight levels.
  • a conventional IQ optical modulator is used to add four independent drive signals.
  • the optical field E I can also be used as an irregular optical QAM signal.
  • the optical modulation signal generating device 3 is an example of an optical signal generating device.
  • the optical modulation signal generating device 3 includes a Mach-Zehnder type optical modulator 31, a first signal DAC 33-1, a second signal DAC 33-2, a first signal amplifier 34-1, and a second signal amplifier 34-2.
  • a first signal driving electrode 32-1 is arranged on one of the two arms of the Mach-Zehnder type optical modulator 31, and a second signal driving electrode 32-2 is arranged on the other arm.
  • the driving signal V I1 applied to the first signal driving electrode 32-1 is generated by amplifying the output of the first signal DAC 33-1 by the first signal amplifier 34-1.
  • the drive signal V I2 applied to the second signal drive electrode 32-2 is generated by amplifying the output of the second signal DAC 33-2 by the second signal amplifier 34-2.
  • the drive signals V I1 and V I2 are multi-level signals independent of each other.
  • the branching section 311 of the Mach-Zehnder optical modulator 31 branches the input CW light, outputs one of the branched lights to the arm in which the first signal driving electrode 32-1 is arranged, and outputs the other branched light to the arm in which the second signal driving electrode 32-2 is arranged.
  • the first signal driving electrode 32-1 changes the optical path length of the arm according to the driving signal V I1 output by the first signal amplifier 34-1
  • the second signal driving electrode 32-2 changes the optical path length of the arm according to the driving signal V I2 output by the second signal amplifier 34-2.
  • the multiplexing section 312 of the Mach-Zehnder optical modulator 31 multiplexes the lights transmitted through the two arms, and outputs the light of the multiplexed optical field E I.
  • the optical modulation signal generating device 3 is nothing more than a configuration in which the Q signal optical modulator 11b and its drive system have been removed from the optical modulation signal generating device 1 of the first embodiment shown in Figure 1, and only two types of drive signals are added to the I signal optical modulator 11a. With this configuration, the number of multilevels is significantly reduced compared to other embodiments, but it has the advantage of being able to generate an optical QAM signal with a single Mach-Zehnder type optical modulator.
  • the optical signal generating device of this embodiment uses a DAC with a smaller resolution than conventional technology to generate a QAM signal with more symbols, while suppressing the effects of the sinusoidal characteristics of the IQ optical modulator and reducing modulation loss. Furthermore, the optical signal generating device of this embodiment makes it possible to freely set the probability distribution of symbol existence with respect to the distance from the origin of the complex plane, even with a DAC with a smaller resolution.
  • the optical signal generating device includes an optical modulator, first to fourth drive signal application electrodes, and first to fourth drive signal generating units.
  • the optical signal generating device corresponds, for example, to the optical modulation signal generating device 1 of the embodiment.
  • the optical modulator corresponds to the IQ optical modulator 10 of the embodiment.
  • the first drive signal application electrode corresponds to the first I signal drive electrode 12a-1 of the embodiment
  • the second drive signal application electrode corresponds to the second I signal drive electrode 12a-2 of the embodiment
  • the third drive signal application electrode corresponds to the first Q signal drive electrode 12b-1 of the embodiment
  • the fourth drive signal application electrode corresponds to the second Q signal drive electrode 12b-2 of the embodiment.
  • the first drive signal generation unit corresponds to the first I signal DAC 13a-1 and the first I signal amplifier 14a-1 in the embodiment
  • the second drive signal generation unit corresponds to the second I signal DAC 13a-2 and the second I signal amplifier 14a-2 in the embodiment
  • the third drive signal generation unit corresponds to the first Q signal DAC 13b-1 and the first Q signal amplifier 14b-1 in the embodiment
  • the fourth drive signal generation unit corresponds to the second Q signal DAC 13b-2 and the second Q signal amplifier 14b-2 in the embodiment.
  • the optical modulator is a Mach-Zehnder interferometer that branches light, inputs the branched light to a first Mach-Zehnder optical modulator and a second Mach-Zehnder optical modulator, and combines the light output by the first Mach-Zehnder optical modulator with the light output by the second Mach-Zehnder optical modulator to generate a QAM signal.
  • the first drive signal application electrode changes the optical path length of the first arm of the first Mach-Zehnder optical modulator in response to a first drive signal that is a multi-level electrical signal.
  • the second drive signal application electrode changes the optical path length of the second arm of the first Mach-Zehnder optical modulator in response to a second drive signal that is a multi-level electrical signal.
  • the third drive signal application electrode changes the optical path length of the first arm of the first arm of the second Mach-Zehnder optical modulator in response to a third drive signal that is a multi-level electrical signal.
  • the fourth drive signal application electrode changes the optical path length of the second arm of the second Mach-Zehnder type optical modulator in response to the fourth drive signal, which is a multi-level electrical signal.
  • the first drive signal generation unit generates the first drive signal and applies it to the first drive signal application electrode.
  • the second drive signal generation unit generates the second drive signal and applies it to the second drive signal application electrode.
  • the third drive signal generation unit generates the third drive signal and applies it to the third drive signal application electrode.
  • the fourth drive signal generation unit generates the fourth drive signal and applies it to the fourth drive signal application electrode.
  • the first drive signal generation unit, the second drive signal generation unit, the third drive signal generation unit, and the fourth drive signal generation unit generate the first drive signal, the second drive signal, the third drive signal, and the fourth drive signal, which are multi-level signals independent of each other.
  • the optical signal generating device may generate an L-value QAM signal onto which N types of data are mapped by associating L symbols selected from M symbols that the optical field combined by the optical modulator can take on a complex plane with the N types of data in a one-to-one or many-to-one relationship.
  • the L symbols may also be selected such that the distribution of probability of existence of the L symbols with respect to their distance from the origin of the complex plane approaches Gaussian.
  • the correspondence between the L symbols and the N types of data may be changed depending on the conditions of the transmission path or the signal pattern.
  • the optical signal generating device comprises a Mach-Zehnder type optical modulator, first and second drive signal application electrodes, and first and second drive signal generating units.
  • the optical signal generating device corresponds to the optical modulated signal generating device 3 of the embodiment
  • the Mach-Zehnder type optical modulator corresponds to the Mach-Zehnder type optical modulator 31 of the embodiment.
  • the first drive signal application electrode corresponds to the first signal drive electrode 32-1 of the embodiment
  • the second drive signal application electrode corresponds to the second signal drive electrode 32-2 of the embodiment.
  • the first drive signal generating unit corresponds to the first signal DAC 33-1 and the first signal amplifier 34-1
  • the second drive signal generating unit corresponds to the second signal DAC 33-2 and the second signal amplifier 34-2.
  • the Mach-Zehnder type optical modulator splits light, inputs the split light to the first arm and the second arm, and combines the light output from the first arm and the light output from the second arm to generate a QAM signal.
  • the first drive signal application electrode changes the optical path length of the first arm in response to the first drive signal, which is a multi-level electrical signal.
  • the second drive signal application electrode changes the optical path length of the second arm in response to the second drive signal, which is a multi-level electrical signal.
  • the first drive signal generation unit generates the first drive signal and applies it to the first drive signal application electrode.
  • the second drive signal generation unit generates the second drive signal and applies it to the second drive signal application electrode.
  • the first drive signal generation unit and the second drive signal generation unit generate the first drive signal and the second drive signal, which are multi-level signals independent of each other.
  • the present invention can be applied to an optical transmitter that generates an optical QAM signal.
  • Optical modulation signal generating device 5 Mapping unit 10, 90 IQ optical modulator 11a I signal optical modulator 11b Q signal optical modulator 12a-1 First I signal drive electrode 12a-2 Second I signal drive electrode 12b-1 First Q signal drive electrode 12b-2 Second Q signal drive electrode 13a-1 First I signal DAC 13a-2 Second I signal DAC 13b-1 First Q signal DAC 13b-2 Second Q signal DAC 14a-1 First I signal amplifier 14a-2 Second I signal amplifier 14b-1 First Q signal amplifier 14b-2 Second Q signal amplifier 20 Mach-Zehnder interferometer 21, 111a, 111b, 311 Branching section 22, 112a, 112b, 312 Multiplexing section 31 Mach-Zehnder type optical modulator 33-1 First signal DAC 33-2 Second signal DAC 34-1: First signal amplifier 34-2: Second signal amplifier 91a: I signal Mach-Zehnder modulator 91b: Q signal Mach-Zehnder modulator 93a: I signal DAC 93b Q signal DAC 94a I signal

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Abstract

光変調器は、光を分岐して第１及び第２のマハツェンダ型光変調器に入力し、第１及び第２のマハツェンダ型光変調器それぞれが出力した光を合波してＱＡＭ信号生成するマハツェンダ干渉計である。第１及び第２の駆動信号印加電極はそれぞれ、第１のマハツェンダ型光変調器の第１及び第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第１及び第２の駆動信号に応じて変更する。第３及び第４の駆動信号印加電極はそれぞれ、第２のマハツェンダ型光変調器の第１及び第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第３及び第４の駆動信号に応じて変更する。第１～第４の駆動信号生成部はそれぞれ、第１～第４の駆動信号を生成し、第１～第４の駆動信号印加電極に加える。第１～第４の駆動信号は、互いに独立した足し信号である。

Description

光信号生成装置および光信号生成方法
　本発明は、光信号生成装置および光信号生成方法に関する。
　高速大容量光伝送システムでは、多値信号、特に光位相および光強度に情報を持たせた光ＱＡＭ（Quadrature Amplitude modulation）が広く用いられている。伝送容量を上げるためには、光ＱＡＭ信号の多値度をいかに多くするかが重要である。
　光ＱＡＭ信号の生成には、ＩＱ光変調器が広く用いられている。図７は、従来技術の光変調信号生成装置９に用いられるＩＱ光変調器９０の構造とその駆動系を示す図である。通常、ＩＱ光変調器は２台のマハツェンダ変調器を、別のマハツェンダ干渉計の２つのアーム各々に配置するという入れ子構造で構成される。図７に示すＩＱ光変調器９０は、マハツェンダ干渉計２０の２つのアームのそれぞれに、マハツェンダ変調器９１を１台ずつ配置した構成である。
　ＩＱ光変調器９０の入力端には、ＣＷ（Continuous Wave）光が入力される。マハツェンダ干渉計２０の分岐部２１は、入力したＣＷ光を分岐し、分岐したＣＷ光それぞれを各アームのマハツェンダ変調器９１に出力する。２台のマハツェンダ変調器９１のうち１台はIn-Phase（同相）の光信号を生成するために用いられ、他の１台はQuadrature-Phase（直角位相）の光信号を生成するために用いられる。本願では前者をＩ信号用マハツェンダ変調器９１ａと称し、後者をＱ信号用マハツェンダ変調器９１ｂと称する。また、Ｉ信号用マハツェンダ変調器９１ａ、Ｑ信号用マハツェンダ変調器９１ｂそれぞれの出力光電界を各々ＥI，ＥQと定義する。Ｉ信号用マハツェンダ変調器９１ａの光電界ＥIとＱ信号用マハツェンダ変調器９１ｂの光電界ＥQとはマハツェンダ干渉計２０の合波部２２によって合波され、光ＱＡＭ信号が生成される。
　ここで、２台のマハツェンダ変調器９１が有する２つのアームの光路差およびマハツェンダ干渉計２０が有する２つのアームの光路差には、厳密な調整が必要である。すなわち、ＣＷ光の波長をλとすれば、駆動信号が一切印加されていない瞬間において、Ｉ信号用マハツェンダ変調器９１ａの２つのアームの光路差ΔＬはλ／２であり、Ｑ信号用マハツェンダ変調器９１ｂの２つのアームの光路差ΔＬもλ／２であり、ＥIとＥQとを合波するマハツェンダ干渉計２０の２つのアームの光路差ΔＬはλ／４である。ここでいう光路差は、幾何学的な光路長の差ではない。マハツェンダ干渉計２０の合波部２２における光位相のシフトや、各マハツェンダ変調器９１に駆動信号が加えられた時に生じるアームの屈折率の変化による遅延もまた光路差として扱われる。
　次に、各マハツェンダ変調器９１に駆動信号が加えられた状態について説明する。各マハツェンダ変調器９１の２つのアームの光路差は変化し、干渉強度も変化するため、光変調がなされる。
　マハツェンダ変調器９１を駆動するためには、駆動信号を加えるための電極が必要となる。この電極の配置は複数のタイプがあるが、本願ではマハツェンダ変調器９１がデュアルドライブ型のマハツェンダ変調器である場合について説明を行う。
　入力光に駆動信号を印加するために、Ｉ信号用マハツェンダ変調器９１ａの２つのアームのうち一方のアームに第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１が配置され、もう一方のアームに第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２が配置される。第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１と第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２とには、相反する信号が加えられる。ここではこれらを各々ＶIp，ＶInと表記する。リチウムナイオベート型の光変調器の場合、駆動信号は正および負の電圧をとり、ＶIp＝－ＶInとなる。半導体型変調器の場合はＶIpおよびＶInの両者にオフセット電圧を加えて、正電圧のみまたは負電圧のみとする。どちらの場合であれ、ＶIp，ＶInは生成しようとする信号のパターンに応じて時々刻々変化する。従来技術においては、ＶIpにより片方のアームの光路長が増加している瞬間は、ＶInにより他方のアームの光路長は減少し、ＶIpにより片方のアームの光路長が減少している瞬間は、ＶInにより他方のアームの光路長は増加する（例えば、特許文献１参照）。
　ＶIpおよびＶInの生成にあたって、まずＩ信号用ＤＡＣ（Digital Analog converter）９３ａが多値の電気信号を生成する。Ｉ信号用ＤＡＣ９３ａの出力は、Ｉ信号用差動アンプ９４ａで増幅され、ＶIpおよびＶInが生成される。ＶIpの振幅とＶInの振幅とは等しくなるよう設定される。ＶIpおよびＶInの振幅が大きくなれば変調効率は増加するが、振幅がある程度以上大きくなると逆に変調効率は低下する。最大の変調効率が得られるＶIpおよびＶInの振幅は、半波長電圧Ｖπで定まる。その振幅は、リチウムナイオベート型の光変調器では、＋Ｖπ／２～－Ｖπ／２である。前述のとおり従来構成のリチウムナイオベート型の光変調器ではＶIp＝－ＶInであるから、ＶIpが＋Ｖπ／２であるとき、ＶInは－Ｖπ／２である。変調効率が最大となる状態を、本願では１００％スイングと表記する。
　Ｑ信号用マハツェンダ変調器９１ｂについても同様の構成をとる。すなわち、Ｑ信号用ＤＡＣ９３ｂが多値の電気信号を生成し、Ｑ信号用差動アンプ９４ｂはＱ信号用ＤＡＣ９３ｂからの出力を増幅してＶQp，ＶQnを生成する。ＶQp＝－ＶQnである。
　ここで、Ｉ信号用ＤＡＣ９３ａとＱ信号用ＤＡＣ９３ｂとが独立したｎ値の電気信号を生成するとき、ＩＱ光変調器９０により生成される光ＱＡＭ信号が持つシンボル数はｎ２となる。
　図８は、１００％スイングで、ｎが４の場合の光電界ＥI，ＥQと、ＩＱ光変調器９０から出力される光電界ＥI＋ＥQとを、複素平面上に示す図である。図８（ａ）はＥIを示し、図８（ｂ）はＥQを示し、図８（ｃ）はＥI＋ＥQを示す。縦軸および横軸は、１００％スイング時において、ＥIおよびＥQが最大で±２となるよう規格化されている。ＥI＋ＥQのベクトル和により１６値のＱＡＭが生成される。図８（ｃ）に示すＥI＋ＥQのシンボルのうち原点から最も遠いシンボルは、２×２０．５の位置にある。ここで注意すべきことは、１００％スイングの場合、１６値のシンボルは均等に配置されないことである。これはマハツェンダ干渉計の正弦波特性による。各シンボルを均等に配置させるために、通常は駆動振幅を１００％スイングより小さく設定する（例えば、非特許文献１参照）。
　図９は、駆動振幅を半分に落とした５０％スイングで、ｎが４の場合の光電界ＥI、ＥQと、ＩＱ光変調器９０から出力される光電界ＥI＋ＥQとを、複素平面上に示す図である。図９（ａ）はＥIを示し、図９（ｂ）はＥQを示し、図９（ｃ）はＥI＋ＥQを示す。図９（ｃ）から、１６値のＱＡＭの各シンボルは、ほぼ均等になることがわかる。ただし、図８（ｃ）に比べ、ＱＡＭの各シンボルは全て原点に近寄り、結果的に光ＱＡＭ信号の光パワは小さくなる。言い換えれば、変調損が増加している。
　ここまでの説明では、ＱＡＭ信号の各シンボルが格子状に配列されるものとし、また各シンボルの存在確率については特に言及しなかった。複素平面の原点から遠いシンボルは光強度が強く、光伝送路内で非線形光学効果による劣化を生じやすい。そのため、複素平面の原点から遠い位置にはシンボルを配置しない、あるいは複素平面の原点から遠い位置に存在するシンボルが選択される確率を減らすという構成も提案されている。このような構成においては、原点からの距離に対してシンボルの存在する確率分布がガウス分布になることが望ましいということが既に知られている（例えば、非特許文献２参照）。
特許第５２６１７７９号公報
　図７～９に示した従来技術では、以下に説明するような問題点が生じる。まず、多値数を増やすためにはＩ信号用ＤＡＣおよびＱ信号用ＤＡＣの分解能を上げなければならない。しかし、ＤＡＣの線形性を維持し、かつ、高い動作速度を保ちつつ、分解能を上げることは、回路制作に困難を伴う。
　次に、１００％スイング時にも、図８に示すように光電界の大きさには制限が生じている。そのため、光ＱＡＭ信号の光パワに制限が生じ、光信号対雑音比にも制限が生じる。特に、図９に示したように、駆動振幅を落として線形性を上げる場合には、変調損失が増えるため、光信号対雑音比は更に劣化する。
　また、従来技術では、生成されるＮ値ＱＡＭ信号のＮ個のシンボルが存在する確率分布をガウス分布に近づけるためには、ＤＡＣの分解能Ｍを高く設定し、生成可能なＭ２個のシンボルの位置からＮ個の取捨選択を行う（ここでＭ＞Ｎ）か、あるいは、データをシンボルにマッピングするにあたり原点近傍のシンボルを選択する頻度を高めるなどの、複雑な処理が必要になるという問題があった。
　上記事情に鑑み、本発明は、制作が難しい駆動系を用いることなく、より多くのシンボルを有する光ＱＡＭ信号を生成することができる光信号生成装置および光信号生成方法を提供することを目的としている。
　本発明の一態様の光信号生成装置は、光を分岐し、分岐した前記光を第１のマハツェンダ型光変調器及び第２のマハツェンダ型光変調器それぞれに入力し、前記第１のマハツェンダ型光変調器が出力した光と前記第２のマハツェンダ型光変調器が出力した光とを合波してＱＡＭ信号生成するマハツェンダ干渉計である光変調器と、前記第１のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第１の駆動信号に応じて変更する第１の駆動信号印加電極と、前記第１のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第２の駆動信号に応じて変更する第２の駆動信号印加電極と、前記第２のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第３の駆動信号に応じて変更する第３の駆動信号印加電極と、前記第２のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第４の駆動信号に応じて変更する第４の駆動信号印加電極と、前記第１の駆動信号を生成し、前記第１の駆動信号印加電極に加える第１の駆動信号生成部と、前記第２の駆動信号を生成し、前記第２の駆動信号印加電極に加える第２の駆動信号生成部と、前記第３の駆動信号を生成し、前記第３の駆動信号印加電極に加える第３の駆動信号生成部と、前記第４の駆動信号を生成し、前記第４の駆動信号印加電極に加える第４の駆動信号生成部とを備え、前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、前記第３の駆動信号、および、前記第４の駆動信号は、互いに独立した多値信号である。
　本発明の一態様の光信号生成装置は、光を分岐し、分岐した前記光を第１のアーム及び第２のアームのそれぞれに入力し、前記第１のアームから出力された光と前記第２のアームから出力された光とを合波してＱＡＭ信号生成するマハツェンダ型光変調器と、前記第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第１の駆動信号に応じて変更する第１の駆動信号印加電極と、前記第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第２の駆動信号に応じて変更する第２の駆動信号印加電極と、前記第１の駆動信号を生成し、前記第１の駆動信号印加電極に加える第１の駆動信号生成部と、前記第２の駆動信号を生成し、前記第２の駆動信号印加電極に加える第２の駆動信号生成部とを備え、前記第１の駆動信号、および、前記第２の駆動信号は、互いに独立した多値信号である。
　本発明の一態様の光信号生成方法は、光を分岐し、分岐した前記光を第１のマハツェンダ型光変調器及び第２のマハツェンダ型光変調器に入力する分岐ステップと、多値の電気信号である第１の駆動信号を生成する第１の駆動信号生成ステップと、多値の電気信号である第２の駆動信号を生成する第２の駆動信号生成ステップと、多値の電気信号である第３の駆動信号を生成する第３の駆動信号生成ステップと、多値の電気信号である第４の駆動信号を生成する第４の駆動信号生成ステップと、前記第１のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、前記第１の駆動信号に応じて第１の駆動信号印加電極により変更する第１印加ステップと、前記第１のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、前記第２の駆動信号に応じて第２の駆動信号印加電極により変更する第２印加ステップと、前記第２のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、前記第３の駆動信号に応じて第３の駆動信号印加電極により変更する第３印加ステップと、前記第２のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、前記第４の駆動信号に応じて第４の駆動信号印加電極により変更する第４印加ステップと、前記第１のマハツェンダ型光変調器が出力した光と前記第２のマハツェンダ型光変調器が出力した光とを合波してＱＡＭ信号生成する合波ステップとを有し、前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、前記第３の駆動信号、および、前記第４の駆動信号は、互いに独立した多値信号である。
　本発明の一態様の光信号生成方法は、光を分岐し、分岐した前記光をマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのそれぞれに入力する分岐ステップと、多値の電気信号である第１の駆動信号を生成する第１の駆動信号生成ステップと、多値の電気信号である第２の駆動信号を生成する第２の駆動信号生成ステップと、前記第１のアームの光路長を、前記第１の駆動信号に応じて第１の駆動信号印加電極により変更する第１印加ステップと、前記第２のアームの光路長を、前記第２の駆動信号に応じて第２の駆動信号印加電極により変更する第２印加ステップと、前記第１のアームから出力された光と前記第２のアームから出力された光とを合波してＱＡＭ信号を生成する合波ステップとを有し、前記第１の駆動信号、および、前記第２の駆動信号は、互いに独立した多値信号である。
　本発明により、制作が難しい駆動系を用いることなく、より多くのシンボルを有する光ＱＡＭ信号を生成することが可能となる。
第１の実施形態の光変調信号生成装置の構成を示す図である。 第１の実施形態のＩＱ光変調器における光電界を示す図である。 第２の実施形態のＩＱ光変調器における光電界を示す図である。 第３の実施形態のＩＱ光変調器における光電界を示す図である。 第３の実施形態のバリエーションのＩＱ光変調器における光電界を示す図である。 第４の実施形態のＩＱ光変調器における光電界を示す図である。 従来技術の光変調信号生成装置の構成を示す図である。 従来技術のＩＱ光変調器における光電界を示す図である。 従来技術のＩＱ光変調器における光電界を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、複数の図面において同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態は、外部変調器を用いて光変調信号を生成する光信号生成装置に関する。本実施形態は、より分解能の小さなＤＡＣにより、より多くのシンボルを有する光ＱＡＭ信号を生成するとともに、変調器の正弦波特性の影響を抑え、かつ変調損失を低減させる技術の提供を目的としている。さらに、本実施形態は、複素平面の原点からの距離に対するシンボルの存在確率分布を、分解能の小さなＤＡＣにおいても自由に設定できる技術の提供を目的としている。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態における光変調信号生成装置１の構成を示す図である。光変調信号生成装置１は、光信号生成装置の一例である。図１において、図７に示す従来技術の光変調信号生成装置９と同一の部分には同一の符号を付している。光変調信号生成装置１は、ＩＱ光変調器１０と、ＩＱ光変調器１０の駆動系とを有する。駆動系は、第１のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－１と、第２のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－２と、第１のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－１と、第２のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－２と、第１のＩ信号用アンプ１４ａ－１と、第２のＩ信号用アンプ１４ａ－２と、第１のＱ信号用アンプ１４ｂ－１と、第２のＱ信号用アンプ１４ｂ－２とを有する。
　ＩＱ光変調器１０は、マハツェンダ干渉計２０の２つのアームのそれぞれに、光変調器１１を１台ずつ配置した構成である。光変調器１１は、マハツェンダ型光変調器である。In-Phaseの光信号を生成するために用いられる光変調器１１をＩ信号用光変調器１１ａと称し、Quadrature-Phaseの光信号を生成するために用いられる光変調器１１をＱ信号用光変調器１１ｂと称する。ここでは、光変調器１１は、デュアルドライブ型のマハツェンダ光変調器である場合を例に説明する。この場合、Ｉ信号用光変調器１１ａおよびＱ信号用光変調器１１ｂはそれぞれ、図７に示すＩ信号用マハツェンダ変調器９１ａおよびＱ信号用マハツェンダ変調器９１ｂと同様の構成である。Ｉ信号用光変調器１１ａの２つのアームのうち一方のアームには第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１が配置され、もう一方のアームには第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２が配置される。Ｑ信号用光変調器１１ｂの２つのアームのうち一方のアームには第１のＱ信号用駆動電極１２ｂ－１が配置され、もう一方のアームには第２のＱ信号用駆動電極１２ｂ－２が配置される。
　上記構成により、Ｉ信号用光変調器１１ａが有する第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１および第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２に、独立した駆動信号ＶI1およびＶI2が各々加えられる。第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１に加えられる駆動信号ＶI1は、第１のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－１の出力を、第１のＩ信号用アンプ１４ａ－１で増幅することで生成される。第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２に加えられる駆動信号ＶI2は、第２のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－２の出力を、第２のＩ信号用アンプ１４ａ－２で増幅することで生成される。
　Ｑ信号用光変調器１１ｂに関しても同様である。すなわち、第１のＱ信号用駆動電極１２ｂ－１に加えられる駆動信号ＶQ1は、第１のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－１の出力を、第１のＱ信号用アンプ１４ｂ－１で増幅することで生成される。第２のＱ信号用駆動電極１２ｂ－２に加えられる駆動信号ＶQ2は、第２のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－２の出力を、第２のＱ信号用アンプ１４ｂ－２で増幅することで生成される。従って、本実施形態では、１台のＩＱ光変調器１０に、ＶI1、ＶI2、ＶQ1、ＶQ2の合計４種の駆動信号が加えられ、それらは互いに独立した多値信号である。
　ここで、ＩＱ光変調器１０の動作を説明する。ＩＱ光変調器１０は、ＣＷ光を入力する。マハツェンダ干渉計２０の分岐部２１は、入力されたＣＷ光を分岐し、分岐した一方の光をＩ信号用光変調器１１ａに出力し、分岐したもう一方の光をＱ信号用光変調器１１ｂに出力する。
　Ｉ信号用光変調器１１ａの分岐部１１１ａは、分岐部２１から入力した光を分岐し、分岐した一方の光を第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１が配置されたアームに出力し、分岐したもう一方の光を第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２が配置されたアームに出力する。第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１は、第１のＩ信号用アンプ１４ａ－１が出力した駆動信号ＶI1によりアームの光路長を変更し、第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２は、第２のＩ信号用アンプ１４ａ－２が出力した駆動信号ＶI2によりアームの光路長を変更する。Ｉ信号用光変調器１１ａの合波部１１２ａは、２つのアームそれぞれを伝送した光を合波し、合波した光を出力する。
　同様に、Ｑ信号用光変調器１１ｂの分岐部１１１ｂは、分岐部２１から入力した光を分岐し、分岐した一方の光を第１のＱ信号用駆動電極１２ｂ－１が配置されたアームに出力し、分岐したもう一方の光を第２のＱ信号用駆動電極１２ｂ－２が配置されたアームに出力する。第１のＱ信号用駆動電極１２ｂ－１は、第１のＱ信号用アンプ１４ｂ－１が出力した駆動信号ＶQ1によりアームの光路長を変更し、第２のＱ信号用駆動電極１２ｂ－２は、第２のＱ信号用アンプ１４ｂ－２が出力した駆動信号ＶQ2によりアームの光路長を変更する。Ｑ信号用光変調器１１ｂの合波部１１２ｂは、２つのアームそれぞれを伝送した光を合波し、合波した光を出力する。
　マハツェンダ干渉計２０の合波部２２は、Ｉ信号用光変調器１１ａの合波部１１２ａが出力した光と、Ｑ信号用光変調器１１ｂの合波部１１２ｂが出力した光とを合波し、合波により生成された光ＱＡＭ信号をＩＱ光変調器１０から出力する。
　なお、駆動信号が一切印加されていない場合においては、Ｉ信号用光変調器１１ａの２つのアームの光路差ΔＬ、および、Ｑ信号用光変調器１１ｂの２つのアームの光路差ΔＬはλ／２であり、マハツェンダ干渉計２０の２つのアームの光路差ΔＬはλ／４である。Ｉ信号用光変調器１１ａの出力光電界をＥI、Ｑ信号用光変調器１１ｂの出力光電界をＥQとする。ＩＱ光変調器１０からの出力光電界は、ＥI＋ＥQである。
　ここで、ＶI1、ＶI2、ＶQ1、ＶQ2の各駆動信号が全て４値であり、５０％スイングであったとする。図２は、この時に得られる光電界ＥI，ＥQと、ＩＱ光変調器１０から出力される光電界ＥI＋ＥQとを、複素平面上に示す図である。図２（ａ）はＥIを示し、図２（ｂ）はＥQを示し、図２（ｃ）はＥI＋ＥQを示す。
　駆動信号の相反性がないため、光電界ＥIおよび光電界ＥQは、複素平面上で直線には並ばない。図２（ａ）に示すように、光電界ＥIには、１６通りの組み合わせが存在するが、複素平面上では一部が重複するため１３個のシンボルが生じる。図２（ｂ）に示すように、光電界ＥQについても同様に、１３個のシンボルが生じる。図２（ｃ）に示すように、ＩＱ光変調器１０から出力される光電界ＥI＋ＥQでは、独立したシンボルの数は１６９に達する。第１のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－１、第２のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－２、第１のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－１、および、第２のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－２の各ＤＡＣの出力は４値であり、かつ、従来型のＩＱ光変調器１０を用いていながら、図９に示す従来構成での多値数１６という結果に比べ、多値数は飛躍的に増える。これら１６９のシンボルを用いて１６９値のＱＡＭとしてもよいし、近接したシンボルの使用を禁止して６４値のＱＡＭとして運用してもよい。この場合、駆動系は、運用に用いられるシンボルに応じた値の駆動信号を出力する。
　図１に示すように、光変調信号生成装置１は、データと使用するシンボルとをマッピングするマッピング部５を内部又は外部に設けてもよい。マッピング部５は、データにマッピングされたシンボルを生成するための駆動信号を生成するように駆動系を制御する。
（第２の実施形態）
　第２の実施形態を第１の実施形態との差分を中心に説明する。第２の実施形態の光変調信号生成装置の構成は、図１に示す光変調信号生成装置１と同様である。ただし、ＶI1、ＶI2、ＶQ1、ＶQ2の４種の駆動信号の振幅は１００％である。図３は、この場合に本実施形態のＩＱ光変調器１０において得られる光電界ＥI、ＥQと、ＩＱ光変調器１０からの出力される光電界ＥI＋ＥQとを、複素平面上に示す図である。図３（ａ）はＥIを示し、図３（ｂ）はＥQを示し、図３（ｃ）はＥI＋ＥQを示す。
　図３（ｃ）に示すように、１００％スイングでは、図８に示す従来技術の光電界の例と同様に、シンボル間の不等間隔が目立つようになる。しかし、シンボル数が十分に多いため、近接したシンボルの使用を禁止することにより、等間隔にシンボルが配置されたＱＡＭ信号を生成が可能である。図３（ｃ）で注目すべきことは、図８（ｃ）と異なり、光電界ＥI＋ＥQにおいて、原点から最も離れたシンボルの位置が２×２０．５を超えることである。これは、複素平面上でＥIとＥQとのなす角が直角とは限らず、鋭角となることがあり得るためである。従って、従来型のＩＱ光変調器１０を用いているにもかかわらず、多値数をあげ、かつ、変調損失を下げることが可能となる。
　また、図３（ｃ）において注目すべきもう一つの点は、光電界ＥI＋ＥQにおいて、原点から距離が遠くなるにつれシンボルの存在確率が減っていくことである。これは、光信号が高い瞬時強度を持つ確率が低くなることを意味する。このため、ＩＱ光変調器１０が、これら１６９個のシンボルを全て使って１６９値のＱＡＭを生成した場合、伝送路内での非線形光学効果に由来する光雑音を低減することが出来る。
　また、これら１６９個のシンボルから６４個のシンボルを選んでＩＱ光変調器１０が６４値のＱＡＭの光信号を生成する場合、６４個のシンボルの原点からの距離に対する存在確率分布がガウス分布に近づくように選択を行う構成としてもよい。駆動系は、選択されたシンボルを生成するための駆動信号を出力する。マッピング部５が、データを選択されたシンボルにマッピングし、これらのシンボルを生成するための駆動信号を生成するように駆動系を制御してもよい。
（第３の実施形態）
　第３の実施形態を、上述した実施形態との差分を中心に説明する。上述の実施形態において説明した光変調信号生成装置の構成では、２つの自然数Ｍ、ＮがＭ≧Ｎであるとき、複素平面上でＥI＋ＥQが取りうるＭ個のシンボルからＮ個のシンボルを選択し、それらにデータをマッピングすることにより、Ｎ値のＱＡＭ信号を生成する。しかし、残余のＭ－Ｎのシンボルについては何ら説明をしていなかった。
　光ＱＡＭ信号に対してナイキストフィルタをかける場合や、光伝送路上での波形劣化や電気回路の波形歪を補正するためのプリエンファシスを用いる場合は、シンボルから他のシンボルに変わる過程で、中間遷移状態の光電界を適切に生成する必要がある。言い換えると、このような複雑な処理を併用したＮ値の光ＱＡＭ信号を生成するためには、Ｎよりも多くの種類の光電界を生成できることが必須となる。理想的には、電気の駆動信号は離散的で有限の多値数でありながら、出力される光電界の光位相と光強度とは、アナログライクに任意の値を選択可能であることが望ましい。本実施形態の光変調信号生成装置は、駆動信号の多値数にくらべ、生成される光信号の光位相および光強度の種類が圧倒的に多い。そのため、上記の理想的な条件に近い状態を達成出来る。
　第３の実施形態の光変調信号生成装置の構成は、図１に示す光変調信号生成装置１と同様である。ただし、ＶI1，ＶI2，ＶQ1，ＶQ2の４種の駆動信号の振幅を１００％とし、各駆動信号を８値とする。図４は、この場合に本実施形態のＩＱ光変調器１０において得られる光電界ＥI、ＥQと、ＩＱ光変調器１０から出力される光電界ＥI＋ＥQとを、複素平面上に示す図である。図４（ａ）はＥIを示し、図４（ｂ）はＥQを示し、図４（ｃ）はＥI＋ＥQを示す。
　図４に示すように、横軸および縦軸の座標が±２以内であれば、ＥI＋ＥQのシンボルは極めて稠密に配列される。従って、光位相および光強度をアナログライクに生成可能であることがわかる。
（第３の実施形態のバリエーション）
　２つの自然数Ｍ、ＮがＭ＞Ｎであるとき、複素平面上でＥI＋ＥQが取りうるＭ個のシンボルからＮよりも多くのシンボルを選択し、それらにデータを多対１でマッピングすることにより、光変調信号生成装置は、Ｎ値のＱＡＭ信号を生成することも可能である。この場合は、対応規則を厳密に定めておく必要があるが、以下に示す利点がある。本実施形態の光変調信号生成装置の構成は、図１に示す第１の実施形態の光変調信号生成装置１と同様である。
　第１のＩ信号用アンプ１４ａ－１、第２のＩ信号用アンプ１４ａ－２、第１のＱ信号用アンプ１４ｂ－１、および、第２のＱ信号用アンプ１４ｂ－２は、駆動信号を生成する信号用アンプである。信号用アンプの出力波形をある特定の瞬間に観測した場合、その振幅が大きいかあるいは小さいかは、生成しようとする信号のパターンによって決まる。信号用アンプの線形性には限界があるため、出力の変化が大きいと生成される駆動信号の波形は歪みやすくなる。逆に、信号用アンプの出力がほぼ一定の状態が長く続くと、アンプの低域遮断により、やはり駆動信号の波形は歪みやすくなる。だが、本実施形態のように、多対１のマッピングを行うことにより、信号用アンプの出力波形の変化量が常に適切な大きさとなるように、シンボルの選択を行うことが可能となる。
　また、多対１のマッピングを行うことにより、光非線形効果が大きな伝送路では複素平面の原点に近いシンボルを優先的に選択し、背景雑音の大きな伝送路では逆に複素平面の原点から遠いシンボルを優先的に選択するという対応も可能となる。
　例えば、マッピング部５は、第１のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－１、第２のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－２、第１のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－１、および、第２のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－２の出力波形を監視し、出力波形の変化量が予め定められた適切な大きさの範囲となるように、データに対応した複数のシンボルのうち使用するシンボルを選択する。あるいは、マッピング部５は、伝送路を監視し、伝送路の光非線形効果又は背景雑音に基づいてデータに対応した複数のシンボルのうち使用するシンボルを選択する。マッピング部５は、選択されたシンボルを生成するための駆動信号を生成するように駆動系を制御する。このように、伝送路の状況や信号パターンに応じて、データとシンボルとの対応を変更してもよい。
　図５は、シンボルの選択の例を示す図である。図５では、複素平面上でＥI＋ＥQが取りうる多数のシンボルから１６個のシンボルを選択し、ＩＱ光変調器１０が選択された１６値のＱＡＭ信号を生成する２つの例を示している。図５（ａ）は、図４に示したものと同様に、４種の駆動信号ＶI1，ＶI2，ＶQ1，ＶQ2の振幅を各々１００％スイング（－Ｖπ／２～＋Ｖπ／２）とし、これら各駆動信号を８値としている。駆動信号の組み合わせは８４＝４０９６だけ存在する。図５（ｂ）は、８４の駆動信号の組み合わせうち１６種を選び、ＩＱ光変調器１０が選ばれた１６の組み合わせにより１６ＱＡＭを生成した第１の例を示す。ここで、図５（ｃ）に、図５（ｂ）に示す複素平面の第１象限に含まれる４つのシンボルＡ～Ｄに対し、ＶI1，ＶI2，ＶQ1，ＶQ2がとる値を表で示している。この表では、駆動信号のもつ８値を０～７で表しており、０が－Ｖπ／２、７が＋Ｖπ／２に対応する。
　図５（ｄ）は、８４の駆動信号の組み合わせのうち、図５（ｂ）とは別の１６種を選び、ＩＱ光変調器１０がその選ばれた別の１６種の組み合わせにより１６ＱＡＭを生成した第２の例を示す。図５（ｄ）の例では、ＩＱ光変調器１０は、図５（ｂ）に示す例に比べ原点からの最大距離を小さくし、かつコンスタレーション生成の自由度を示すために４５度傾けた１６ＱＡＭを生成している。図５（ｅ）に、図５（ｄ）に示す第１象限（境界線を含む）に含まれる６つのシンボルＡ～Ｆに対し、ＶI1，ＶI2，ＶQ1，ＶQ2がとる値を、図５（ｃ）と同様に表で示した。図５からわかるように、本実施形態の光変調信号生成装置１は、高々８値のレベルの駆動信号から極めて柔軟に様々なＱＡＭ信号を生成可能である。
（第４の実施形態）
　上述した今までの実施形態では、従来型のＩＱ光変調器を用い、４種類の独立した駆動信号を加えるものとした。しかし、図４や図３における光電界ＥIに着目すると、光電界ＥIもまた変則的な光ＱＡＭ信号として活用できることがわかる。この場合、ＩＱ光変調器１０を用いる必要はなく、単一のマハツェンダ型光変調器を用いることができる。
　図６は、第４の実施形態における光変調信号生成装置３の構成を示す図である。光変調信号生成装置３は、光信号生成装置の一例である。光変調信号生成装置３は、マハツェンダ型光変調器３１と、第１の信号用ＤＡＣ３３－１と、第２の信号用ＤＡＣ３３－２と、第１の信号用アンプ３４－１と、第２の信号用アンプ３４－２とを備える。マハツェンダ型光変調器３１の２つのアームのうち一方のアームには第１の信号用駆動電極３２－１が配置され、もう一方のアームには第２の信号用駆動電極３２－２が配置される。第１の信号用駆動電極３２－１に加えられる駆動信号ＶI1は、第１の信号用ＤＡＣ３３－１の出力を、第１の信号用アンプ３４－１で増幅することで生成される。第２の信号用駆動電極３２－２に加えられる駆動信号ＶI2は、第２の信号用ＤＡＣ３３－２の出力を、第２の信号用アンプ３４－２で増幅することで生成される。駆動信号ＶI1及びＶI2は、互いに独立した多値信号である。
　マハツェンダ型光変調器３１の分岐部３１１は、入力されたＣＷ光を分岐し、分岐した一方の光を第１の信号用駆動電極３２－１が配置されたアームに出力し、分岐したもう一方の光を第２の信号用駆動電極３２－２が配置されたアームに出力する。第１の信号用駆動電極３２－１は、第１の信号用アンプ３４－１が出力した駆動信号ＶI1によりアームの光路長を変更し、第２の信号用駆動電極３２－２は、第２の信号用アンプ３４－２が出力した駆動信号ＶI2によりアームの光路長を変更する。マハツェンダ型光変調器３１の合波部３１２は、２つのアームそれぞれを伝送した光を合波し、合波した光電界ＥIの光を出力する。
　光変調信号生成装置３は、図１に示す第１の実施形態の光変調信号生成装置１からＱ信号用光変調器１１ｂとその駆動系を取り払い、Ｉ信号用光変調器１１ａのみに２種の駆動信号のみを加える構成としたものに他ならない。この構成では、他の実施形態に比べ多値数は格段に減るものの、単一のマハツェンダ型光変調器で光ＱＡＭ信号を生成することが出来るという利点を有する。
　本実施形態の光信号生成装置によれば、従来技術と比べ分解能が小さいＤＡＣを用いて、より多くのシンボルを有するＱＡＭ信号を生成するとともに、ＩＱ光変調器の正弦波特性の影響を抑え、かつ変調損失を低減させることが可能となる。また、本実施形態の光信号生成装置によれば、複素平面の原点からの距離に対するシンボルの存在確率分布を、分解能の小さなＤＡＣにおいても自由に設定することが可能となる。
　上述した実施形態によれば、光信号生成装置は、光変調器と、第１～第４の駆動信号印加電極と、第１～第４の駆動信号生成部とを備える。光信号生成装置は、例えば、実施形態の光変調信号生成装置１に対応する。また、例えば、光変調器は実施形態のＩＱ光変調器１０に対応する。また、例えば、第１の駆動信号印加電極は実施形態の第１のＩ信号用駆動電極１２ａ－１に対応し、第２の駆動信号印加電極は実施形態の第２のＩ信号用駆動電極１２ａ－２に対応し、第３の駆動信号印加電極は実施形態の第１のＱ信号用駆動電極１２ｂ－１に対応し、第４の駆動信号印加電極は実施形態の第２のＱ信号用駆動電極１２ｂ－２に対応する。また、例えば、第１の駆動信号生成部は実施形態の第１のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－１及び第１のＩ信号用アンプ１４ａ－１に対応し、第２の駆動信号生成部は実施形態の第２のＩ信号用ＤＡＣ１３ａ－２及び第２のＩ信号用アンプ１４ａ－２に対応し、第３の駆動信号生成部は実施形態の第１のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－１及び第１のＱ信号用アンプ１４ｂ－１に対応し、第４の駆動信号生成部は実施形態の第２のＱ信号用ＤＡＣ１３ｂ－２及び第２のＱ信号用アンプ１４ｂ－２に対応する。
　光変調器は、光を分岐し、分岐した光を第１のマハツェンダ型光変調器及び第２のマハツェンダ型光変調器それぞれに入力し、第１のマハツェンダ型光変調器が出力した光と第２のマハツェンダ型光変調器が出力した光とを合波してＱＡＭ信号生成するマハツェンダ干渉計である。第１の駆動信号印加電極は、第１のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第１の駆動信号に応じて変更する。第２の駆動信号印加電極は、第１のマハツェンダ型光変調器の第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第２の駆動信号に応じて変更する。第３の駆動信号印加電極は、第２のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第３の駆動信号に応じて変更する。第４の駆動信号印加電極は、第２のマハツェンダ型光変調器の第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第４の駆動信号に応じて変更する。第１の駆動信号生成部は、第１の駆動信号を生成し、第１の駆動信号印加電極に加える。第２の駆動信号生成部は、第２の駆動信号を生成し、第２の駆動信号印加電極に加える。第３の駆動信号生成部は、第３の駆動信号を生成し、第３の駆動信号印加電極に加える。第４の駆動信号生成部は、第４の駆動信号を生成し、第４の駆動信号印加電極に加える。第１の駆動信号生成部、第２の駆動信号生成部、第３の駆動信号生成部、および、第４の駆動信号生成部は、互いに独立した多値信号の第１の駆動信号、第２の駆動信号、第３の駆動信号、および、第４の駆動信号を生成する。
　自然数Ｌ，Ｍ，ＮがＭ≧Ｌ≧Ｎであるとき、光信号生成装置は、光変調器により合波された光電界が複素平面上でとりうるＭ個のシンボルから選択されたＬ個のシンボルとＮ種のデータとを１対１または多対１に対応させて、Ｎ種のデータがマッピングされたＬ値のＱＡＭ信号を生成してもよい。
　また、Ｌ個のシンボルは、複素平面の原点からのそれらＬ個のシンボルの距離に対する存在確率分布がガウシアンに近づくように選択されてもよい。
　また、Ｌ個のシンボルとＮ種のデータとの対応は、伝送路の状況あるいは信号パターンに応じて変更されてもよい。
　光信号生成装置は、マハツェンダ型光変調器と、第１及び第２の駆動信号印加電極と、第１及び第２の駆動信号生成部とを備える。例えば、光信号生成装置は実施形態の光変調信号生成装置３に対応し、マハツェンダ型光変調器は実施形態のマハツェンダ型光変調器３１に対応する。第１の駆動信号印加電極は実施形態の第１の信号用駆動電極３２－１に対応し、第２の駆動信号印加電極は実施形態の第２の信号用駆動電極３２－２に対応する。また、例えば、第１の駆動信号生成部は、第１の信号用ＤＡＣ３３－１及び第１の信号用アンプ３４－１に対応し、第２の駆動信号生成部は、第２の信号用ＤＡＣ３３－２及び第２の信号用アンプ３４－２に対応する。マハツェンダ型光変調器は、光を分岐し、分岐した光を第１のアーム及び第２のアームのそれぞれに入力し、第１のアームから出力された光と第２のアームから出力された光とを合波してＱＡＭ信号生成する。第１の駆動信号印加電極は、第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第１の駆動信号に応じて変更する。第２の駆動信号印加電極は、第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第２の駆動信号に応じて変更する。第１の駆動信号生成部は、第１の駆動信号を生成し、第１の駆動信号印加電極に加える。第２の駆動信号生成部は、第２の駆動信号を生成し、第２の駆動信号印加電極に加える。第１の駆動信号生成部、および、第２の駆動信号生成部は、互いに独立した多値信号の第１の駆動信号、および、第２の駆動信号を生成する。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
　本発明は、光ＱＡＭ信号を生成する光送信器に適用できる。
１、３、９　光変調信号生成装置
５　マッピング部
１０、９０　ＩＱ光変調器
１１ａ　Ｉ信号用光変調器
１１ｂ　Ｑ信号用光変調器
１２ａ－１　第１のＩ信号用駆動電極
１２ａ－２　第２のＩ信号用駆動電極
１２ｂ－１　第１のＱ信号用駆動電極
１２ｂ－２　第２のＱ信号用駆動電極
１３ａ－１　第１のＩ信号用ＤＡＣ
１３ａ－２　第２のＩ信号用ＤＡＣ
１３ｂ－１　第１のＱ信号用ＤＡＣ
１３ｂ－２　第２のＱ信号用ＤＡＣ
１４ａ－１　第１のＩ信号用アンプ
１４ａ－２　第２のＩ信号用アンプ
１４ｂ－１　第１のＱ信号用アンプ
１４ｂ－２　第２のＱ信号用アンプ
２０　マハツェンダ干渉計
２１、１１１ａ、１１１ｂ、３１１　分岐部
２２、１１２ａ、１１２ｂ、３１２　合波部
３１　マハツェンダ型光変調器
３３－１　第１の信号用ＤＡＣ
３３－２　第２の信号用ＤＡＣ
３４－１　第１の信号用アンプ
３４－２　第２の信号用アンプ
９１ａ　Ｉ信号用マハツェンダ変調器
９１ｂ　Ｑ信号用マハツェンダ変調器
９３ａ　Ｉ信号用ＤＡＣ
９３ｂ　Ｑ信号用ＤＡＣ
９４ａ　Ｉ信号用差動アンプ
９４ｂ　Ｑ信号用差動アンプ

Claims (7)

  1. 　光を分岐し、分岐した前記光を第１のマハツェンダ型光変調器及び第２のマハツェンダ型光変調器それぞれに入力し、前記第１のマハツェンダ型光変調器が出力した光と前記第２のマハツェンダ型光変調器が出力した光とを合波してＱＡＭ信号生成するマハツェンダ干渉計である光変調器と、
    　前記第１のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第１の駆動信号に応じて変更する第１の駆動信号印加電極と、
    　前記第１のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第２の駆動信号に応じて変更する第２の駆動信号印加電極と、
    　前記第２のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第３の駆動信号に応じて変更する第３の駆動信号印加電極と、
    　前記第２のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第４の駆動信号に応じて変更する第４の駆動信号印加電極と、
    　前記第１の駆動信号を生成し、前記第１の駆動信号印加電極に加える第１の駆動信号生成部と、
    　前記第２の駆動信号を生成し、前記第２の駆動信号印加電極に加える第２の駆動信号生成部と、
    　前記第３の駆動信号を生成し、前記第３の駆動信号印加電極に加える第３の駆動信号生成部と、
    　前記第４の駆動信号を生成し、前記第４の駆動信号印加電極に加える第４の駆動信号生成部とを備え、
    　前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、前記第３の駆動信号、および、前記第４の駆動信号は、互いに独立した多値信号である、
    　光信号生成装置。
  2. 　光を分岐し、分岐した前記光を第１のアーム及び第２のアームのそれぞれに入力し、前記第１のアームから出力された光と前記第２のアームから出力された光とを合波してＱＡＭ信号生成するマハツェンダ型光変調器と、
    　前記第１のアームの光路長を、多値の電気信号である第１の駆動信号に応じて変更する第１の駆動信号印加電極と、
    　前記第２のアームの光路長を、多値の電気信号である第２の駆動信号に応じて変更する第２の駆動信号印加電極と、
    　前記第１の駆動信号を生成し、前記第１の駆動信号印加電極に加える第１の駆動信号生成部と、
    　前記第２の駆動信号を生成し、前記第２の駆動信号印加電極に加える第２の駆動信号生成部とを備え、
    　前記第１の駆動信号、および、前記第２の駆動信号は、互いに独立した多値信号である、
    　光信号生成装置。
  3. 　光を分岐し、分岐した前記光を第１のマハツェンダ型光変調器及び第２のマハツェンダ型光変調器に入力する分岐ステップと、
    　多値の電気信号である第１の駆動信号を生成する第１の駆動信号生成ステップと、
    　多値の電気信号である第２の駆動信号を生成する第２の駆動信号生成ステップと、
    　多値の電気信号である第３の駆動信号を生成する第３の駆動信号生成ステップと、
    　多値の電気信号である第４の駆動信号を生成する第４の駆動信号生成ステップと、
    　前記第１のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、前記第１の駆動信号に応じて第１の駆動信号印加電極により変更する第１印加ステップと、
    　前記第１のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、前記第２の駆動信号に応じて第２の駆動信号印加電極により変更する第２印加ステップと、
    　前記第２のマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのうち前記第１のアームの光路長を、前記第３の駆動信号に応じて第３の駆動信号印加電極により変更する第３印加ステップと、
    　前記第２のマハツェンダ型光変調器の前記第２のアームの光路長を、前記第４の駆動信号に応じて第４の駆動信号印加電極により変更する第４印加ステップと、
    　前記第１のマハツェンダ型光変調器が出力した光と前記第２のマハツェンダ型光変調器が出力した光とを合波してＱＡＭ信号生成する合波ステップとを有し、
    　前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号、前記第３の駆動信号、および、前記第４の駆動信号は、互いに独立した多値信号である、
    　光信号生成方法。
  4. 　光を分岐し、分岐した前記光をマハツェンダ型光変調器の第１のアーム及び第２のアームのそれぞれに入力する分岐ステップと、
    　多値の電気信号である第１の駆動信号を生成する第１の駆動信号生成ステップと、
    　多値の電気信号である第２の駆動信号を生成する第２の駆動信号生成ステップと、
    　前記第１のアームの光路長を、前記第１の駆動信号に応じて第１の駆動信号印加電極により変更する第１印加ステップと、
    　前記第２のアームの光路長を、前記第２の駆動信号に応じて第２の駆動信号印加電極により変更する第２印加ステップと、
    　前記第１のアームから出力された光と前記第２のアームから出力された光とを合波してＱＡＭ信号を生成する合波ステップとを有し、
    　前記第１の駆動信号、および、前記第２の駆動信号は、互いに独立した多値信号である、
    　光信号生成方法。
  5. 　自然数Ｌ，Ｍ，ＮがＭ≧Ｌ≧Ｎであるとき、前記合波ステップにおいて合波された光電界が複素平面上でとりうるＭ個のシンボルから選択されたＬ個のシンボルとＮ種のデータとを１対１または多対１に対応させて、Ｌ値のＱＡＭ信号が生成されるよう前記Ｎ種のデータを前記Ｌ個のシンボルにマッピングするマッピングステップを有する、
    　請求項３に記載の光信号生成方法。
  6. 　前記マッピングステップにおいては、複素平面の原点からの前記Ｌ個のシンボルの距離に対する存在確率分布がガウシアンに近づくように、Ｌ個のシンボルを選択する、
    　請求項５に記載の光信号生成方法。
  7. 　前記マッピングステップにおいては、前記Ｌ個のシンボルと前記Ｎ種のデータとの対応を、伝送路の状況あるいは信号パターンに応じて変更する、
    　請求項５に記載の光信号生成方法。
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