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Title:
QUADRATURE AMPLITUDE MODULATION SIGNAL GENERATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/037794
Kind Code:
A1
Abstract:
[PROBLEM] An object is to provide a quadrature amplitude modulation signal generating device for obtaining a QAM signal without handling a multilevel electric signal. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A quadrature amplitude modulation signal generating device is basically based on knowledge that it is possible to provide a QAM generating device for obtaining a quadrature amplitude modulation (QAM) signal without handling a multilevel electric signal by using a plurality of parallel MZMs such as four parallel MZMs (QPMZMs). This device specifically relates to a QAM signal generating device comprising a first waveguide path (2), a first quadri-phase shift keying (QPSK) signal generator (3) provided on the first waveguide path (2), a second waveguide path (5) having a point (4) which is multiplexed with the first waveguide path (2), and a second QPSK signal generator (6) provided on the second waveguide path (5).

Inventors:
KAWANISHI TETSUYA (JP)
SAKAMOTO TAKAHIDE (JP)
CHIBA AKITO (JP)
TSUCHIYA MASAHIRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/000124
Publication Date:
March 26, 2009
Filing Date:
January 31, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NAT INST INF & COMM TECH (JP)
KAWANISHI TETSUYA (JP)
SAKAMOTO TAKAHIDE (JP)
CHIBA AKITO (JP)
TSUCHIYA MASAHIRO (JP)
International Classes:
H04L27/34; H04B10/00; H04B10/50; H04B10/516; H04B10/54; H04B10/556; H04B10/61; H04L27/36
Domestic Patent References:
WO2005091532A12005-09-29
Foreign References:
JPH0690263A1994-03-29
JP2005309447A2005-11-04
JPH09200278A1997-07-31
JP2004172829A2004-06-17
US4464767A1984-08-07
JP2003515976A2003-05-07
JP2005274806A2005-10-06
JP2007086207A2007-04-05
JP2007057785A2007-03-08
JP2005134897A2005-05-26
JP2006195036A2006-07-27
Other References:
See also references of EP 2197165A4
Attorney, Agent or Firm:
HIROSE, Takayuki (The Royal Building 3F3-8-7 Irifune, Chuo-ku, Tokyo 42, JP)
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Claims:
 第1の導波路(2)と,
 
 前記第1の導波路(2)に設けられた,第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
 
前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
 
前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,
 
を具備する,
直交振幅変調(QAM)信号発生装置。
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,
 
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,を具備する,
 
 請求項1に記載の装置。
 前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号の振幅を,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅より小さくなるように調整するための,振幅調整機構を有する,
 請求項1又は2に記載の装置。
 前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号の振幅を,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分となるように調整するための,振幅調整機構を有する,
 請求項1又は2に記載の装置。
 前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,
 
 それぞれ,
 前記メインマッハツェンダー導波路の第1のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と,前記メインマッハツェンダー導波路の第2のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される信号であって,前記両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)と,を具備する,
 
 請求項2に記載の装置。
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,LiNbO 3 導波路(21)上に設けられ,
 
 前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)との合波点(4)は,前記LiNbO 3 導波路(21)と光学的に接続された平面光導波路(PLC)(22)上に設けられる,
 
 請求項1に記載の装置。
 直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,
 前記直交振幅変調(QAM)信号発生装置は,
 第1の導波路(2)と,
 前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,
を具備し,
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,を具備し,
 
 前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と,
 前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分である前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号と,
 を合波する工程を含む,
 
 QAM信号の発生方法。
 前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,
 それぞれ,
  前記メインマッハツェンダー導波路の第1のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と,前記メインマッハツェンダー導波路の第2のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される信号であって,前記両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)と,を具備する,
 
 前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,0度又は180度となり,
 
 各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,第1のアーム及び第2のアームを伝播する信号の位相差が,90度又は270度となり,

 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180度となるように,
 
 前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号を制御する,
 
 請求項7に記載の方法。
 第1の導波路(2)と,
 前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,
を具備し,
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のアームにそれぞれ設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,を具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,
 
 前記第1のメインマッハツェンダー導波路(7a)において4値の振幅シフトキーイング(ASK)信号である第1のASK信号を生成させ,
 
 第2のメインマッハツェンダー導波路(7b)において,前記第1のASK信号と90度の位相差を有する,4値の振幅シフトキーイング(ASK)信号である第2のASK信号を生成させ,
 
 前記第1のASK信号と前記第2のASK信号とを合波する工程を含む,
 
 QAM信号の発生方法。
 前記第2のQPSK信号発生器は,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する請求項9に記載の方法。
  前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,
 それぞれ,
 前記メインマッハツェンダー導波路の第1のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と,前記メインマッハツェンダー導波路の第2のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される信号であって,前記両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)と,を具備する,
 
 前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,
 
 各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,0度又は180度となり,

 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,90度又は270度となるように
 
 前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号を制御する,
 
 請求項9に記載の方法。
 第1の導波路(52)と,
 
 前記第1の導波路(52)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53)と,
 
前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する第2の導波路(55)と,
 
前記第2の導波路(55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(56)と,
 
前記第2の導波路(55)との合波点(57)を有する第3の導波路(58)と,
 
前記第3の導波路(58)に設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第3のQPSK信号発生器(59)と,
 
を具備する,
 
直交振幅変調(QAM)信号発生装置。
 前記第1のQPSK信号発生器(53),前記第2のQPSK信号発生器(56)および前記第3のQPSK信号発生器(59)は,
 
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路とを具備する,
 
 請求項12に記載の装置。
 前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅は,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分となり,
  前記第3のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅は,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分となるように調整するための,振幅調整機構を有する,
 請求項12又は13に記載の装置。
  第1の導波路(2)と,
 前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,
を具備し,
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,
 各バイアス電極にテスト信号を印加するためのテスト信号印加装置と,
 前記テスト信号印加装置によりテスト信号が印加された導波路からの出力信号を検出するための光検出装置と,
 前記光検出装置からの検出データを用い,
 光検出装置が検出した出力スペクトルが,2つの側波帯成分を含む場合,変調周波数の
2倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整する自動バイアス調整装置を有する,
 直交振幅変調(QAM)信号発生装置。
 前記テスト信号は,その周波数が10KHz以下である請求項15に記載の装置。
 各バイアスに印加するテスト信号は,概略90度または270度の位相差を持つ信号である,請求項15に記載の装置。
 並列した複数の信号発生装置と,前記複数の信号発生装置からの出力が合波される合波部を有する,信号発生装置であって,
 前記信号発生装置は,
 第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備する,
 信号発生システム。
  第1の導波路(52)と,前記第1の導波路(52)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53)と,前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する第2の導波路(55)と,前記第2の導波路(55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(56)と,前記第2の導波路(55)との合波点(57)を有する第3の導波路(58)と,前記第3の導波路(58)に設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第3のQPSK信号発生器(59)と,
 
 “第n-1の導波路との合波点を有する第nの導波路と,
 前記第nの導波路に設けられ,第n-1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第nのQPSK信号発生器“を,
 nを4以上の整数として,4以上n以下となる全ての組合せにつき具備する,
 
信号発生装置。
 第1の導波路(2)と,
 
 前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
 
 前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
 
 前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,
 
を具備する,
 
 信号発生装置。
 第1の導波路(52)と,
 
 前記第1の導波路(52)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53)と,
 
 前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する第2の導波路(55)と,
 
 前記第2の導波路(55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(56)と,
 
 前記第2の導波路(55)との合波点(57)を有する第3の導波路(58)と,
 
 前記第3の導波路(58)に設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第3のQPSK信号発生器(59)と,
 
を具備する,
 
信号発生装置。
 第1の導波路(2)と,
 前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,
を具備し,
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,
 
 前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,
 それぞれ,
前記メインマッハツェンダー導波路の第1のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と,前記メインマッハツェンダー導波路の第2のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される信号であって,前記両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいずれかひとつ以上を具備し,
 
 前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,
 
 各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,90度又は270度となり,

 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180度となるように
 
 前記バイアス電極に印加されるバイアス信号を制御し,
 
 前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と,
 前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分である前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号と,
 を合波する,
 QAM信号の発生方法。
 第1の導波路(2)と,
 前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,
を具備し,
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,
 
 前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,
 それぞれ,
 前記メインマッハツェンダー導波路の第1のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と,前記メインマッハツェンダー導波路の第2のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される信号であって,前記両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいずれかひとつ以上,を具備し,
 
 
 前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,
 
 各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,mを整数として(45+90m)度となり,

 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180度となるように
 
 前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号を制御し,
 
 前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と,
 前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号と,
 を合波する工程を含む,
 
 QAM信号の発生方法。
 第1の導波路(2)と,
 前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,
前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,
前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,
を具備し,
 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,
 それぞれ,
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,
 
 前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,
 それぞれ,
 前記メインマッハツェンダー導波路の第1のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と,前記メインマッハツェンダー導波路の第2のアームに印加されるバイアス電圧を調整するための第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される信号であって,前記両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいずれかひとつ以上,を具備し,
 
 前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,
 
 各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,lを整数として(30+90l)度となり,

 前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180度となるように
 
 前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号を制御し,
 
 前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と,
 前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号と,
 を合波する工程を含む,
 
 QAM信号の発生方法。
 メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2のアームを有するものと,
 前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,
  
 前記メインマッハツェンダー導波路,又は,前記2つのサブマッハツェンダー導波路のいずれか又は両方の,バイアス電極にテスト信号を印加するためのテスト信号印加装置と,
 前記テスト信号印加装置によりテスト信号が印加された導波路からの出力信号を検出するための光検出装置と,
 前記光検出装置からの検出データを用い,
 光検出装置が検出した出力スペクトルが,2つの側波帯成分を含む場合,変調周波数の
2倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整する自動バイアス調整装置を有する,
 QPSK信号発生器。
 前記テスト信号は,その周波数が10KHz以下である請求項25に記載の装置。
 前記テスト信号は前記2つのサブマッハツェンダー導波路の両方に印加され,2つのテスト信号が概略90度または270度の位相差を持つ請求項25に記載の装置。
Description:
直交振幅変調信号発生装置

 本発明は,直交振幅変調(QAM)信号発生装置 どに関する。

 DQPSK(differential quadrature Phase-Shift-Keying),コ ヒーレント検出系におけるQPSK(4相位相シフト キーイング:quadrature phase-shift-Keying),APSK(amplitu de- and phase-shift-Keying),及びQAM(直交振幅変調:q uadrature-amplitude-modulation)といった,様々な多値 変調フォーマットが,光通信チャネルの周波 数利用効率向上等を目的として研究されてい る。

 特に,2つの(dual)並列したマッハツェンダ 変調器(DPMZM)を用いたDQPSKは,最も現実的であ ,注目される。それは,変調器を用いること ,キャリア信号の同位相成分(I成分、in-phase c omponents)と,直交位相成分(Q成分、quadrature compo nents)とを別々に変調することができるからで ある。DQPSK信号発生器として,変調速度が50Gbau d以上の高速二値データ信号2系統により,100Gb/ sを超えた光変調信号生成が可能なものも開 されている。

 QAMスキームは,QPSKよりもスペクトル効率 高いものである。そして,上記したDPMZMを用 たDQPSKを用いることで,QAMスキームの性能を めることができる。しかし,そのような技術 おいて,多レベルの電気信号を扱うことが容 易ではないという問題がある。

 従来は,入力2値データストリームを,多レ ルの電気信号へと変換して用いていた。な ,現在では,この用途に高速任意波形整形器 一般的に用いられている。そして,電気回路 ,非線形性が抑圧され,回路の周波数応答性 ついては慎重に設計されている。このよう 理由から,QAM信号のレートは,数Gaud以下でし ない。

 そこで,多レベルの電気信号を扱うことなく ,QAM信号などの光信号を得ることができる装 や方法が望まれる。
T. Kawanishi et al., Optics Express., 14, 4469- 4478 (2006)

 本発明は,多レベルの電気信号を扱うこと なく,QAM信号などの光信号を得ることができ 直交振幅変調信号発生装置を提供すること 目的とする。

 本発明は,基本的には,4つの並列したMZM(QPM ZM)など並列した複数のMZMを用いることで,多 ベルの電気信号を扱うことなく,QAM信号など 光信号を得ることができる直交振幅変調信 発生装置などを提供できるという知見に基 くものである。

 具体的には,以下の発明があげられる。
 本発明の第1の側面は,直交振幅変調(QAM)信号 発生装置に関する。そして,この直交振幅変 (QAM)信号発生装置は,第1の4相位相シフトキー イング(QPSK)信号発生器(3)と,第2のQPSK信号発生 器(6)とを有する。第1の4相位相シフトキーイ グ(QPSK)信号発生器(3)は,第1の導波路(2)に設 られている。第2のQPSK信号発生器(6)は,第2の 波路(5)に設けられている。そして,第1の導 路(2)と第2の導波路(5)とは,合波点(4)において 接続されている。

 実施例などで実証されたとおり,上記のよ うな構成を採用することで,QAM信号を得るこ ができる。

 第1の側面に係るQAM信号発生装置は,第1のQ PSK信号発生器(3)及び第2のQPSK信号発生器(6)を している。そして,それぞれのQPSK信号発生 (3,6)は,複数のマッハツェンダー導波路を有 るものが好ましい。QPSK信号発生器(3,6)は,た えば,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b) あって,第1のアーム及び第2のアームを有す ものである。そして,そのメインマッハツェ ダー導波路(7a,7b)として,2つのアームに,それ ぞれサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b) 設けられるものがあげられる。

 第1の側面に係るQAM信号発生装置は,好ま くは,第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号 振幅を,第1のQPSK信号発生器からの出力信号 振幅より小さくなるように調整するための, 幅調整機構を有するものである。このよう 振幅調整機構として,制御装置と制御装置に 接続された電源とを有するものがあげられる 。電源さら出力された電圧信号をQAM信号発生 装置の電極に印加することで,振幅を調整で る。

 第1の側面に係るQAM信号発生装置は,好ま くは,第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号 振幅を,第1のQPSK信号発生器(3)からの出力信 の振幅の半分となるように調整するための, 幅調整機構を有するものである。

 第1の側面に係るQAM信号発生装置は,第1のQ PSK信号発生器(3)及び第2のQPSK信号発生器(6)を する。そして,QPSK信号発生器(3,6)は,たとえ ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であっ て,第1のアーム及び第2のアームを有するもの を有するものがあげられる。そして,そのメ ンマッハツェンダー導波路(7a,7b)として,たと えば,2つのアームに,それぞれサブマッハツェ ンダー導波路(8a,9a,8b,9b)が設けられるものが げられる。第1の側面に係るQAM信号発生装置 ,好ましくは,第1のバイアス電極(10a,10b),第2 バイアス電極(11a,11b)及び第3のバイアス電極( 13a,13b)と,を具備するものである。第1のバイ ス電極(10a,10b)は,メインマッハツェンダー導 路の第1のアームに印加されるバイアス電圧 を調整するための電極である。第2のバイア 電極(11a,11b)は,メインマッハツェンダー導波 の第2のアームに印加されるバイアス電圧を 調整するための電極である。第3のバイアス 極(13a,13b)は,メインマッハツェンダー導波路( 7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される信号 であって,両アームを伝播する信号にバイア 電圧を印加するための電極である。

 第1の側面に係るQAM信号発生装置は,第1のQPSK 信号発生器(3)及び第2のQPSK信号発生器(6)を有 る。そして,第1の側面に係るQAM信号発生装 は,好ましくは,QPSK信号発生器(3,6)が,LiNbO 3 導波路(21)上に設けられる。さらに,第1の導波 路(2)と第2の導波路(5)との合波点(4)が,平面光 波路(PLC)(22)上に設けられるものが好ましい そして,平面光導波路(PLC)(22)は,好ましくは,L iNbO 3 導波路(21)と光学的に接続されたものである 第1の側面に係るQAM信号発生装置は,これまで 説明した各構成を適宜組み合わせることがで きる。

 第2の側面に係るQAM信号発生方法は,基本 には,先に説明したいずれかのQAM信号発生装 を用いたQAM信号発生方法である。具体的に ,第2の側面に係るQAM信号発生方法は,前記第1 のQPSK信号発生器からの出力信号と,前記第2の QPSK信号発生器(6)からの出力信号と,を合波す 工程を含む。そして,前記第2のQPSK信号発生 (6)からの出力信号は,好ましくは,前記第1のQ PSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分で ある。

 第2の側面に係るQAM信号発生方法は,4つの ブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)におい て伝播信号が合波される前の,それぞれの両 ームを伝播する信号の位相差を,0度又は180度 となるように調整する。この調整は,バイア 電極を制御することによりおこなうことが きる。次に,各メインマッハツェンダー導波 (7a,7b)において,伝播信号が合波される前の, 1のアーム及び第2のアームを伝播する信号 位相差が,90度又は270度となるように調整す 。この調整は,バイアス電極を制御すること よりおこなうことができる。次に,前記第1 QPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生 (6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波 れる前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路( 5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180度と るように調整する。この調整は,バイアス電 極を制御することによりおこなうことができ る。このようにすれば,QAM信号発生方法(特に QAM信号)を得ることができる。

 第2の側面に係るQAM信号発生方法の上記と は別の態様は,第1の4値の振幅シフトキーイン グ(ASK)信号と前記第2のASK信号とを合波する工 程を含むものがあげられる。そして,この方 では,第1のASK信号を,第1のメインマッハツェ ダー導波路(7a)においてを生成させる。一方 ,第2のASK信号を第2のメインマッハツェンダー 導波路(7b)において生成させる。そして,第2の ASK信号が,第1のASK信号と90度の位相差を有す ことで,これら2つの信号を合波すると,QAM信 を得ることができる。

 第2の側面に係るQAM信号発生方法は,好ま くは,前記第2のQPSK信号発生器は,前記第1のQPS K信号発生器からの出力信号よりも振幅が小 な信号を出力するものである。

 第2の側面に係るQAM信号発生方法は,好ま くは,以下の工程を経てQAM信号を発生する方 である。まず,4つのサブマッハツェンダー 波路(8a,9a,8b,9b)において,伝播信号が合波され る前の,それぞれの両アームを伝播する信号 位相差が,180度となるように調整する。この 整は,バイアス電極を制御することによりお こなうことができる。次に,各メインマッハ ェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波され る前の,それぞれの両アームを伝播する信号 位相差が,0度又は180度となるように調整する 。この調整は,バイアス電極を制御すること よりおこなうことができる。次に,前記第1の QPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器 (6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波 れる前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5 )を伝播する信号の位相差が,90度又は270度と るように調整する。この調整は,バイアス電 を制御することによりおこなうことができ 。

 本発明の第3の側面は,直交振幅変調(QAM)信 号発生装置に関する。そして,この直交振幅 調(QAM)信号発生装置は,第1の4相位相シフトキ ーイング(QPSK)信号発生器(53)と,第2のQPSK信号 生器(56)と,第3のQPSK信号発生器(59)を有する。 QPSK信号発生器の数が増えたほかは,本発明の 1の側面に係るQAM信号発生装置における構成 を適宜採用できる。

 第3の側面に係るQAM信号発生装置は,第1の4 相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53) ,第1の導波路(52)に設けられる。第2のQPSK信号 発生器(56)は,第2の導波路(55)に設けられる。 3のQPSK信号発生器(59)は,第3の導波路(58)に設 られる。そして,第2の導波路(55)は,第1の導波 路(53)との合波点(54)を有する。第3の導波路(58 )は,第2の導波路(55)との合波点(57)を有する。 して,第3のQPSK信号発生器(59)は,好ましくは, 2のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振 が小さな信号を出力する。

 第3の側面に係るQAM信号発生装置は,好ま くは,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信 の振幅が,前記第1のQPSK信号発生器からの出 信号の振幅の半分となる。また,第3の側面に 係るQAM信号発生装置は,好ましくは,前記第3の QPSK信号発生器からの出力信号の振幅は,前記 2のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の 分となる。第3の側面に係るQAM信号発生装置 ,好ましくは振幅調整機構を有する。そして ,振幅調整機構を用いることで,出力信号の振 を調整することができる。

 本発明の第4の側面に係るQAM信号発生装置 は,テスト機能つきのQAM信号発生装置に関す 。よって,その基本的な構成として,上記した QAM信号発生装置における各構成を適宜採用で きる。

 第4の側面に係るQAM信号発生装置は,テスト 号印加装置と,光検出装置と,自動バイアス調 整装置とを有する。テスト信号印加装置は, バイアス電極にテスト信号を印加する。光 出装置は,記テスト信号印加装置によりテス 信号が印加された導波路からの出力信号を 出する。自動バイアス調整装置は,各電極に 印加されるバイアス電圧を調整する。自動バ イアス調整装置には,光検出装置からの検出 ータが入力される。そして,光検出装置が検 した出力スペクトルが,2つの側波帯成分を む場合,変調周波数の
2倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を 整する。

 第4の側面に係るQAM信号発生装置は,好ま くは,テスト信号の周波数が10KHz以下である また,各バイアスに印加するテスト信号は,好 ましくは,概略90度または270度の位相差を持つ 信号である。

 本発明の第5の側面に係る信号発生装置は ,並列した複数の信号発生装置と,前記複数の 号発生装置からの出力が合波される合波部 有する。そして,信号発生装置は,先に説明 たQAM信号発生装置における各構成を適宜有 る。

 本発明の第6の側面に係るQAM信号発生装置 は,4つ以上のQPSK信号発生器を有するものであ る。4つ以上のQPSK信号発生器を有する以外の 成は,先に説明したQAM信号発生装置における 各構成を適宜採用することができる。

 第6の側面に係るQAM信号発生装置は,“第n- 1の導波路との合波点を有する第nの導波路と, 前記第nの導波路に設けられ,第n-1のQPSK信号発 生器からの出力信号と合波される信号を出力 する第nのQPSK信号発生器“を有する。

 本発明の第6の側面に係る信号発生装置は ,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設け れた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号 発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4) 有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5) 設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出 信号と合波される信号を出力する第2のQPSK 号発生器(6)と,を具備する信号発生装置に関 る。すなわち,QAM信号以外の信号をも適宜発 生させることができるものである。この信号 発生装置についても,先に説明したQAM信号発 装置などにおける構成を適宜採用できる。

 本発明の第7の側面に係る信号発生装置は, 1の導波路(52)と,前記第1の導波路(52)に設けら れた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号 生器(53)と,前記第1の導波路(53)との合波点(54 )を有する第2の導波路(55)と,前記第2の導波路( 55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの 出力信号と合波される信号を出力する第2のQP SK信号発生器(56)と,前記第2の導波路(55)との合 波点(57)を有する第3の導波路(58)と,前記第3の 波路(58)に設けられ,前記第2のQPSK信号発生器 からの出力信号と合波される信号を出力する 第3のQPSK信号発生器(59)と,を具備する,信号発 装置に関する。
すなわち,QAM信号以外の信号をも適宜発生さ ることができるものである。この信号発生 置についても,先に説明したQAM信号発生装置 どにおける構成を適宜採用できる。

 本発明の第8の側面に係る信号発生方法は ,基本的には,バイアス電圧を制御するための イアス電極を一部省略できるという技術に するものである。QAM信号発生装置として,先 に説明したものを適宜採用できる。一方,第8 側面に係る信号発生方法に用いられるQAM信 発生装置では,バイアス電極を適宜省略する ことができる。QAM信号を得るための工程につ いては,先に説明した工程を適宜採用できる

 第8の側面に係る信号発生方法に用いられ るQAM信号発生装置は,たとえば,以下のものが げられる。すなわち,このQAM信号発生装置は ,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設け れた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号 発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4) 有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5) 設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出 信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2 のQPSK信号発生器(6)と,を具備する。そして,前 記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信 発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダ ー導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2 アームを有するものと,前記メインマッハツ ンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2の ームのそれぞれに設けられた2つのサブマッ ハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,を具備する また,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマ ハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信 発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路( 7b)は,前記メインマッハツェンダー導波路の 1のアームに印加されるバイアス電圧を調整 るための第1のバイアス電極(10a,10b)と,前記 インマッハツェンダー導波路の第2のアーム 印加されるバイアス電圧を調整するための 2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メインマッ ツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)にお て合波される信号であって,前記両アームを 伝播する信号にバイアス電圧を印加するため の第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいずれか とつ以上を具備する。

 第8の側面に係る信号発生方法では,4つの ブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)におい て,伝播信号が合波される前の,それぞれの両 ームを伝播する信号の位相差が,180度となる ように調整する。次に,各メインマッハツェ ダー導波路(7a,7b)において,伝播信号が合波さ れる前の,それぞれの両アームを伝播する信 の位相差が,90度又は270度となるように調整 る。次に,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前 第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合 点(4)において合波される前の,前記第1の導波 路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相 が,0度,又は180度となるように調整する。こ ような調整は,各バイアス電極に印加される イアス信号を制御することで達成できる。 して,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信 と,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号 振幅の半分である前記第2のQPSK信号発生器(6 )からの出力信号と,を合波する。これにより, QAM信号を発生することができる。

 本発明の第8の側面に係る信号発生方法の 上記とは別の態様は,第1の導波路(2)と,前記第 1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフト キーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導 路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と ,前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信 発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生 (3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞ ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であ て,第1のアーム及び第2のアームを有するも と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b) の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに けられた2つのサブマッハツェンダー導波路 (8a,9a,8b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信 発生装置を用いたQAM信号の発生方法であっ ,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハ ェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発 器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は, それぞれ,前記メインマッハツェンダー導波 の第1のアームに印加されるバイアス電圧を 整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と, 記メインマッハツェンダー導波路の第2のア ムに印加されるバイアス電圧を調整するた の第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メイン ッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b) おいて合波される信号であって,前記両アー ムを伝播する信号にバイアス電圧を印加する ための第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいず かひとつ以上,を具備し,前記4つのサブマッ ツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合 波される前の,それぞれの両アームを伝播す 信号の位相差が,180度となり,各メインマッハ ツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波さ る前の,それぞれの両アームを伝播する信号 の位相差が,mを整数として(45+90m)度となり,前 第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号 発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)におい 合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の 波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は18 0度となるように,前記第1のバイアス電極(10a,1 0b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3 のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス 信号を制御し,前記第1のQPSK信号発生器からの 出力信号と,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの 出力信号と,を合波する工程を含む,QAM信号の 生方法に関する。

 本発明の第8の側面に係る信号発生方法の 上記とは別の態様は,第1の導波路(2)と,前記第 1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフト キーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導 路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と ,前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信 発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生 (3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞ ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)であ て,第1のアーム及び第2のアームを有するも と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b) の第1のアーム及び第2のアームのそれぞれに けられた2つのサブマッハツェンダー導波路 (8a,9a,8b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信 発生装置を用いたQAM信号の発生方法であっ ,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハ ェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発 器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は, それぞれ,前記メインマッハツェンダー導波 の第1のアームに印加されるバイアス電圧を 整するための第1のバイアス電極(10a,10b)と, 記メインマッハツェンダー導波路の第2のア ムに印加されるバイアス電圧を調整するた の第2のバイアス電極(11a,11b)と,前記メイン ッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b) おいて合波される信号であって,前記両アー ムを伝播する信号にバイアス電圧を印加する ための第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいず かひとつ以上,を具備し,前記4つのサブマッ ツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合 波される前の,それぞれの両アームを伝播す 信号の位相差が,180度となり,各メインマッハ ツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波さ る前の,それぞれの両アームを伝播する信号 の位相差が,lを整数として(30+90l)度となり,前 第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号 発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)におい 合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の 波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は18 0度となるように,前記第1のバイアス電極(10a,1 0b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3 のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス 信号を制御し,前記第1のQPSK信号発生器からの 出力信号と,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの 出力信号と,を合波する工程を含む,QAM信号の 生方法に関する。

 本発明の第8の側面に係る信号発生方法の 上記とは別の態様は,メインマッハツェンダ 導波路(7a,7b)であって,第1のアーム及び第2の ームを有するものと,前記メインマッハツェ ンダー導波路(7a,7b)の第1のアーム及び第2のア ームのそれぞれに設けられた2つのサブマッ ツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,前記メインマ ッハツェンダー導波路,又は,前記2つのサブマ ッハツェンダー導波路のいずれか又は両方の ,バイアス電極にテスト信号を印加するため テスト信号印加装置と,前記テスト信号印加 置によりテスト信号が印加された導波路か の出力信号を検出するための光検出装置と, 前記光検出装置からの検出データを用い,光 出装置が検出した出力スペクトルが,2つの側 波帯成分を含む場合,変調周波数の2倍成分が さくなるようにバイアス電圧を調整する自 バイアス調整装置を有する,QPSK信号発生器 関する。

 本発明の第8の側面に係る信号発生方法は ,好ましくは,テスト信号の周波数が10KHz以下 ある。本発明の第8の側面に係る信号発生方 は,好ましくは,テスト信号は前記2つのサブ ッハツェンダー導波路の両方に印加され,2 のテスト信号が概略90度または270度の位相差 を持つ。

 本発明によれば,多レベルの電気信号を扱 うことなく,QAM信号などの光信号を得ること できる直交振幅変調信号発生装置を提供で る。

図1は,本発明の直交振幅変調信号発生 置の概略図である。 図2は,直交振幅変調信号を説明するた の図である。 図3は,QPSK信号発生器を3つ並列に並んだ ものを用いたQAM信号発生装置の概念図である 。 図4に,本発明の16QAM変調器の原理図を示 す。 図5は,実施例2における装置の概略図を す。 図6は,実施例2における各電極における 気―光応答周波数レスポンスを示す。 図7は,実施例3で用いた装置の概略構成 である。 図8(a)は,MZM-IとMZM-Qとを駆動して得られ マップ(constellation map)である。図8(b)は,MZM-i MZM-qとを駆動して得られるマップである。 8(a)と図8(b)とから,それぞれ大振幅及び小振 のQPSK信号を生成できたことがわかる。図8(c) は,全てのMZMを駆動して得られるIQマップであ る。 図9は,実施例3によって得られた変調ス クトルを示す。

符号の説明

 1 直交振幅変調信号発生装置;  2 第1の 波路;  3 第1の4相位相シフトキーイング変 調器;  4 合波点;  5 第2の導波路;  6 第2 QPSK信号発生器

 以下,図面を用いて本発明を具体的に説明 する。図1は,本発明の直交振幅変調(QAM)信号 生装置の概略図である。図1に示されるよう ,本発明のQAM信号発生装置は,第1の導波路(2) ,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位 相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前 第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導 波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられた第2 のQPSK信号発生器(6)と,を具備する。このQAM信 発生装置は,一つの入力路から分岐されて前 記第1の導波路(2)及び前記第2の導波路(5)へと が伝播するものが好ましい。

 本発明は,基本的には,振幅が大きなQPSK信 で,QAM信号が現れる象限(図2でいうと,各軸に はさまれたどの領域か)を決めて,小さなQPSK信 号で,その象限における位置を決めるという のである。換言すると,図2の黒点の位置を振 幅が大きなQPSK信号で決める。そして,白点の 置(QAM信号の位置)を,振幅が小さなQPSK信号で 決める。一方,それぞれのQPSK信号を,多レベル の電気信号を用いることなく得ることができ る。よって,本発明によれば,QAM信号を得るこ ができることとなる。

 導波路は,光信号が伝播する道である。導波 路として,LiNbO 3 基板上に設けられたチタン拡散導波路(LiNbO 3 導波路)があげられる。

 図1に示されるように,第1のQPSK信号発生器 (3)及び第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ,メ ンマッハツェンダー導波路(7a,7b)を有するも があげられる。そして,メインマッハツェン ダー導波路(7a,7b)は,第1のアーム及び第2のア ム(これらを両アームともよぶ)を有する。一 方,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b) 両アームには,それぞれに2つのサブマッハ ェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)が設けられる。こ QPSK信号発生器の構成は,光SSB変調器や光FSK 号発生器などとして,公知のものである。よ て,このQPSK信号発生器も公知の方法を適宜 用することができる。光SSB(Single Side-Band)変 器は,たとえば,特開2005-274806号公報を参照の こと。また,光SSB変調器を改良した光FSK信号 生器については特開2007-86207号公報,特開2007-5 7785号公報及び特開2005-134897号公報を参照のこ と。これらの文献を参照することにより,本 細書に取り込むものとする。

 第2のQPSK信号発生器(6)は,好ましくは,前記 第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振 が小さな信号を出力するものである。前記 2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号の振幅 ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の 幅の半分となるように調整されることが好 しい。このようにすることで,等間隔のQAM信 を得ることができる。なお,振幅が半分とは ,厳密な意味での半分を意味するのではなく,Q AM信号として実質的に区別できるような値で れば,構わない。具体的には,前記第2のQPSK信 号発生器(6)からの出力信号の振幅は,前記第1 QPSK信号発生器からの出力信号の振幅の30%以 上70%以下があげられ,40%以上60%以下でもよく,4 5%以上55%以下でも良い。上記のような調整は, たとえば,振幅調整機構によって達成される 振幅調整機構は,具体的には,バイアス電極な どに印加される電圧を制御するための電圧制 御手段などにより達成される。また,適宜強 変調器を導波路に設け,強度変調器により所 の強度変調を行うことにより振幅を調整し も良い。

 一方,QPSK信号,または,後述する4値のASK信 の位相差が45度(正確には45度+90n度(nは整数) 以下同様。),又は30度,22.5度,18度,15度など90度 の整数倍以外の場合は,第2のQPSK信号発生器(6) が,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と 振幅が同じ信号を出力するものであっても構 わない。以下では,QPSK信号の位相差が0度,90度 ,180度又は270度であるものと、4値のASK信号の 相差が90度または270度であるものについて 明する。QPSK信号,または,4値のASK信号の位相 がこれら以外の場合であっても同様にして 整することができる。

 なお,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出 信号の振幅を,前記第1のQPSK信号発生器から 出力信号の振幅より小さくするためには,た とえば,第2のQPSK信号発生器としてアッテネー タや強度変調器を組み合わせたものを用い, 幅を小さくするように駆動すればよい。ま ,アッテネータなどを用いなくても,たとえば ,導波路の強度分岐の比を非対称にすればよ 。たとえば,入力ポートから分岐点を経て,前 記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)へ光信号が 播される場合,その分岐比を4:1となるように すればよい。このような分岐比の調整は,公 であってカプラや導波路を調整することで, 易に達成できる。

 本発明の好ましい態様は,前記第1のQPSK信 発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路( 7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマ ハツェンダー導波路(7b)がそれぞれ3つのバ アス電極を有するものがあげられる。第1の イアス電極(10a,10b)は,メインマッハツェンダ ー導波路を構成する2つのアームのうち第1の ームに印加されるバイアス電圧を調整する めの電極である。第2のバイアス電極(11a,11b) は,メインマッハツェンダー導波路を構成す 2つのアームのうち第2のアームに印加される バイアス電圧を調整するための電極である。 第2のバイアス電極(11a,11b)と,メインマッハツ ンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において 合波される両アームを伝播する信号にバイア ス電圧を印加するための第3のバイアス電極(1 3a,13b)とを具備する,上記いずれかに記載の装 があげられる。

 このように多くのバイアス電極を具備す ことで,各アームを伝播する信号の位相差を 効果的に調整することができ,それによって, 々な態様でQAM信号を得ることができること なる。

 本発明の好ましい態様は,前記第1のQPSK信号 生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,LiNb O 3 導波路(21)上に設けられ,前記第1の導波路(2)と 第2の導波路(5)との合波点(4)は,前記LiNbO 3 導波路(21)と光学的に接続された平面光導波 (PLC)(22)上に設けられる,上記いずれかに記載 装置である。このように,ニオブ酸リチウム 基板などの基板と,PLCとのハイブリッド集積 行うことで,比較的容易に複数のMZM(マッハツ ェンダー変調器)を含む信号発生装置を製造 きることとなる。なお,PLCの製造方法等は,特 開2006-195036号公報に開示されているとおりで る。

 すなわち,本発明のQAM信号発生装置は,光SS B変調器,光FSK信号発生器などの技術,PLCなどの 技術に,当業者の有する通常の技術知識を組 合わせることにより,製造することができる

 上記のQAM信号発生装置を用いれば,QAM信号 を得ることができる。具体的な,QAM信号の生 方法は,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2) 設けられた第1の4相位相シフトキーイング(Q PSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合 波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導 波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器か らの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力 する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備し,前記 1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発 器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダー 波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導 波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられ 2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b) とを具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置 を用いたQAM信号の発生方法であって,前記第1 QPSK信号発生器からの出力信号と,前記第1のQ PSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分で ある前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信 と,を合波する工程を含む,QAM信号の発生方 があげられる。

 QAM信号の発生方法の好ましい態様として, 前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツ ンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生 (6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は, れぞれ,メインマッハツェンダー導波路を構 する2つのアームのそれぞれに印加されるバ イアス電圧を調整するための第1のバイアス 極(10a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メ インマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(1 2a,12b)において合波される両アームを伝播す 信号にバイアス電圧を印加するための第3の イアス電極(13a,13b)とを具備し,前記4つのサ マッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信 号が合波される前の,それぞれの両アームを 播する信号の位相差が,180度となり,各メイン マッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が 波される前の,それぞれの両アームを伝播す る信号の位相差が,90度,又は270度となり,前記 1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発 生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において 波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導 路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,90度,180 又は270度となるように前記第1のバイアス電 (10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び 記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバ アス信号を制御する,方法があげられる。な お,位相差の制御については,たとえば,光SSB変 調技術や光FSK信号発生技術などとして公知で あり,公知の方法を適宜用いることで達成で る。

 このように調整することで,QAM信号を得る ことができる。

 QAM信号の発生方法の好ましい態様として, 第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けら れた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号 生器(3)と,第1の導波路(2)との合波点(4)を有 る第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設 られ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信 よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK 信号発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号 生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,そ ぞれ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と ,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の アームのそれぞれに設けられた2つのサブマ ッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)とを具備す ,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM 号の発生方法であって,前記第1のメインマッ ハツェンダー導波路(7a)において4値の振幅シ トキーイング(ASK)信号である第1のASK信号を 成させ,第2のメインマッハツェンダー導波 (7b)において,前記第1のASK信号と90度の位相差 を有する,4値の振幅シフトキーイング(ASK)信 である第2のASK信号を生成させ,前記第1のASK 号と前記第2のASK信号とを合波する工程を含 ,QAM信号の発生方法があげられる。

 この態様の好ましい例は,前記第1のQPSK信 発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路( 7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマ ハツェンダー導波路(7b)は,それぞれ,メイン ッハツェンダー導波路を構成する2つのアー ムのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調 整するための第1のバイアス電極(10a,10b)及び 2のバイアス電極(11a,11b)と,メインマッハツェ ンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において 波される両アームを伝播する信号にバイア 電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a ,13b)とを具備し,前記4つのサブマッハツェン ー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される 前の,それぞれの両アームを伝播する信号の 相差が,180度となり,各メインマッハツェンダ ー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の, それぞれの両アームを伝播する信号の位相差 が,0度,又は180度となり,前記第1のQPSK信号発生 器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信 号が前記合波点(4)において合波される前の, 記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する 信号の位相差が,90度,又は270度となるように 記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイ ス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a ,13b)に印加されるバイアス信号を制御する方 があげられる。

 すなわち,この方法では,4値ASK信号(+1, +1/3 , -1/3. -1の4つのシンボルを持つ)を2つ発生さ せ,これら2つを一番外側の干渉計で合成すれ よい。この際,これらが90度,又は270度の位相 差を持つように一番外側の干渉計のバイアス 電圧を調整すればよい。

 図3は,QPSK信号発生器を3つ並列に並んだも のを用いたQAM信号発生装置の概念図である。 図3に示されるように,この態様のQAM信号発生 置は,第1の導波路(52)と,前記第1の導波路(52) 設けられた第1の4相位相シフトキーイング(Q PSK)信号発生器(53)と,前記第1の導波路(53)との 波点(54)を有する第2の導波路(55)と,前記第2 導波路(55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生 からの出力信号よりも振幅が小さな信号を 力する第2のQPSK信号発生器(56)と,前記第2の 波路(55)との合波点(57)を有する第3の導波路(5 8)と,前記第3の導波路(58)に設けられ,前記第2 QPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が さな信号を出力する第3のQPSK信号発生器(59) ,を具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置 である。

 この態様のQAM信号発生装置の各要素は,先 に説明したものを適宜採用できる。先に説明 したQAM信号発生装置では,基本的には4ASK信号 2つ重畳するか,又は2つのQPSK信号を重畳する ことにより16QAM信号を得ることができるとい ものである。一方,図3に示されるQAM発生装 では,基本的には,上記と同様の原理に基づい て,さらに4倍の64QAM信号を得ることができる すなわち,図2の白点それぞれに,4シンボルを 点とする正方形の中心を重畳させることで, 新たなQAM信号を得ることができる。

 すなわち,nを2以上の自然数とすると,n個並 にならんだQPSK信号発生器を用いた場合,n番 のQPSK信号の振幅がn-1番目のQPSK信号の半分の 振幅を有するとすると,2 2n QAM信号を発生できることとなる。すなわち,2 n QAM信号を2つ得て,それらを90度又は270度の位 差で足し合わせればよい。これは,それぞれn 個のQPSK信号を0度,90度,180度又は270度の位相差 で足し合わせることにより得ることができる 。各QPSKの振幅は1, 1/2, 1/4, ... 1/(2 n )のように順次半分になるように調整すれば い。2 n ASK信号の各レベルは,(2 n -1)/(2 n -1), (2 n-1 -2x1)/(2 n -1),..(2 n-1 -2*K)/(2 n -1),...(2 n-1 -2*(2n-1))/(2 n -1)となる。具体的には,64QAM信号を得る場合の ASK信号のレベルは,それぞれ1,5/7,3/7,1/7,-1/7,-3/7 ,-5/7,-1となる。各QPSKの強度比を調整するため には,上記に説明したと同様にして調整でき 。具体的には,光回路内にアッテネータなど 設置して,適宜振幅を調整しても良い。また ,入力信号を各QPSK信号発生器に分波する際に, 分岐比率を調整しても良い。

 バイアスの自動調整
 QPSK発生などの時に90度,または270度の位相差 を維持する必要がある。これはSSB変調信号発 生の条件と同じであるので,伝送に影響を与 ない低い周波数(例えば数キロヘルツ以下)で 90度の位相差を与えたいバイアス電極にテス 用正弦波信号を入力する。SSB条件が満たさ ているときには側波帯成分が片側しか出な が,ずれているときには両方が出力され,こ らのビートから変調周波数の2倍成分が発生 る。これを,最小にするように制御すればSSB 条件=90度の位相差が得られる。サブマッハツ ェンダー導波路のバイアスは,正弦波信号を 力し,同じ周波数成分を最小,2倍成分を最大 することで,設定できる。

 具体的には,第1の導波路(2)と,前記第1の導 波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキー ング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2 )との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記 第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号 生器からの出力信号よりも振幅が小さな信 を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備 ,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK 信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェ ダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェ ダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設 られた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a ,9a,8b,9b)と,各バイアス電極にテスト信号を印 するためのテスト信号印加装置と,前記テス ト信号印加装置によりテスト信号が印加され た導波路からの出力信号を検出するための光 検出装置と,前記光検出装置からの検出デー を用い,光検出装置が検出した出力スペクト が,2つの側波帯成分を含む場合,変調周波数 2倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を 調整する自動バイアス調整装置を有する,上 いずれかに記載の直交振幅変調(QAM)信号発生 装置があげられる。このようにすることで, 適なバイアス状況に自動的に調整すること できることとなる。

 この態様のQAM信号発生装置において,好ま しいものは,前記テスト信号は,その周波数が1 0KHz以下である上記いずれかに記載の装置に する。すなわち,周波数が10KHzの信号であれ ,情報伝送に影響を与えないので,情報通信を しつつ,バイアスを自動調整できることとな 。

 具体的には,前記メインマッハツェンダー 導波路に所定の信号を供給し,前記メインマ ハツェンダー導波路の出力光の振幅を小さ するように前記第1のサブマッハツェンダー 波路と,前記第2のサブマッハツェンダー導 路とに供給するバイアス信号を調整する,バ アス調整方法であって,前記メインマッハツ ェンダー導波路に供給される所定の信号は, 信号の位相を180度変化させるのに要する電 である半波長電圧と同じか,又はそれより大 な振幅を有する交流信号である,バイアス調 整方法があげられる。

 本発明のQAM信号発生装置として,好ましい ものは,検出器,及び各バイアス電極でバイア 信号を供給する信号源と連結された制御装 を具備する。この制御装置は,検出器が検出 した出力光に関する情報に基づいて,バイア 信号に関する情報を信号源に供給する。す わち,この制御装置を具備することで,バイア ス調整方法を自動的に行うことができる。

 本発明の別の好ましい態様は,第1の導波 (2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4 位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と, 前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2 導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ, 記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合 される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6) と,を具備する,信号発生装置を,複数個並列し て設置し,前記複数の信号発生装置からの出 が合波される合波部を有する,信号発生シス ムに関する。

 すなわち,たとえば,先に説明した信号発 装置からの出力を,組み合わせることで,さら にバリエーションに富んだ光信号を得ること ができることとなる。したがって,「第1のQPSK 信号発生器からの出力信号と合波される信号 」の例として,第1のQPSK信号発生器からの出力 信号の半分の振幅を有する信号があげられる 。なお,この信号発生システムは,ひとつの入 部から複数の分岐部を経て,各信号発生装置 へと信号が送られるものが好ましい。また, の信号発生システムとして,上記した信号発 装置の構成を適宜採用することができる。

 本発明の別の好ましい態様は,第1の導波 (52)と,前記第1の導波路(52)に設けられた第1の 4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53) ,前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する 第2の導波路(55)と,前記第2の導波路(55)に設け れ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号 合波される信号を出力する第2のQPSK信号発 器(56)と,前記第2の導波路(55)との合波点(57)を 有する第3の導波路(58)と,前記第3の導波路(58) 設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出 信号と合波される信号を出力する第3のQPSK 号発生器(59)と,“第n-1の導波路との合波点を 有する第nの導波路と,前記第nの導波路に設け られ,第n-1のQPSK信号発生器からの出力信号と 波される信号を出力する第nのQPSK信号発生 “を,nを4以上の整数として,4以上n以下とな 全ての組合せに付き具備する,信号発生装置 ある。

 すなわち,図3に示されるように,複数の分 を持たせることで様々な出力の信号を得る とができるところ,さらに小さなQPSK信号発 器を具備することで,より多様な信号を得る とができる。信号発生装置からの出力を,組 み合わせることで,さらにバリエーションに んだ光信号を得ることができることとなる したがって,「第1のQPSK信号発生器からの出 信号と合波される信号」の例として,第1のQPS K信号発生器からの出力信号の半分の振幅を する信号があげられる。なお,この信号発生 ステムは,ひとつの入力部から複数の分岐部 を経て,各信号発生装置へと信号が送られる のが好ましい。また,この信号発生装置とし ,上記した信号発生装置の構成を適宜採用す ることができる。

 本発明の好ましい別の態様は,第1の導波 (2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4 位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と, 前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2 導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ, 記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合 される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6) と,を具備する,信号発生装置に関する。

 「第1のQPSK信号発生器からの出力信号と 波される信号」を,第1のQPSK信号発生器から 出力信号の半分の振幅を有する信号とすれ ,先に説明したQAM信号発生装置をえることが きる。一方,たとえば第1のQPSK信号発生器か の出力と,第2のQPSK信号発生器からの出力を じとしても,それらの信号が重畳して,様々 変調信号をえることができる。なお,この信 発生システムは,ひとつの入力部から複数の 分岐部を経て,各信号発生装置へと信号が送 れるものが好ましい。また,この信号発生シ テムとして,上記した信号発生装置の構成を 適宜採用することができる。

 本発明の好ましい別の態様は,第1の導波 (52)と,前記第1の導波路(52)に設けられた第1の 4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53) ,前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する 第2の導波路(55)と,前記第2の導波路(55)に設け れ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号 合波される信号を出力する第2のQPSK信号発 器(56)と,前記第2の導波路(55)との合波点(57)を 有する第3の導波路(58)と,前記第3の導波路(58) 設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出 信号と合波される信号を出力する第3のQPSK 号発生器(59)と,を具備する,信号発生装置に する。

 「第1のQPSK信号発生器からの出力信号と 波される信号」を,第1のQPSK信号発生器から 出力信号の半分の振幅を有する信号とすれ ,先に説明したQAM信号発生装置をえることが きる。一方,たとえば第1のQPSK信号発生器か の出力と,第2のQPSK信号発生器からの出力を じとしても,それらの信号が重畳して,様々 変調信号をえることができる。なお,この信 発生システムは,ひとつの入力部から複数の 分岐部を経て,各信号発生装置へと信号が送 れるものが好ましい。また,この信号発生シ テムとして,上記した信号発生装置の構成を 適宜採用することができる。

 本発明の上記とは別の態様は,第1の導波 (2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4 位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と, 前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2 導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ, 記第1のQPSK信号発生器からの出力信号より 振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発 生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生器(3 )及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ, インマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記 インマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アー のそれぞれに設けられた2つのサブマッハツ ェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)とを具備する,直交 幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の 生方法であって,前記第1のQPSK信号発生器(3) メインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記 2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェン ー導波路(7b)は,それぞれ,メインマッハツェ ダー導波路を構成する2つのアームのそれぞ に印加されるバイアス電圧を調整するため 第1のバイアス電極(10a,10b)及び第2のバイア 電極(11a,11b)と,メインマッハツェンダー導波 (7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される両 アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加 するための第3のバイアス電極(13a,13b)のうち ずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し, 記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b ,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの 両アームを伝播する信号の位相差が,180度と り,各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は ,伝播信号が合波される前の,それぞれの両ア ムを伝播する信号の位相差が,90度又は270度 なり,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2 のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点( 4)において合波される前の,前記第1の導波路(2 )と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が, 0度,又は180度となるように前記バイアス電極 印加されるバイアス信号を制御し,前記第1 QPSK信号発生器からの出力信号と,前記第1のQP SK信号発生器からの出力信号の振幅の半分で る前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信 と,を合波する,QAM信号の発生方法である。

 すなわち,このQAM信号の発生方法では,い ゆる入れ子型のマッハツェンダー導波路を いるが,バイアス電極はいずれのマッハツェ ダー導波路に設けられていても構わない。 のようなバイアス電極の調整法は,たとえば ,光SSB変調器又は光FSK信号発生器におけるも を適宜活用することで達成できる。

 QAM信号の発生方法として,好ましくは,第1 導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられ 第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生 器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有 る第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設 られた第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備し,前 記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信 発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダ ー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダ 導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けら れた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8 b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生 置を用いたQAM信号の発生方法であって,前記 第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェン ー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6) メインマッハツェンダー導波路(7b)は,それ れ,メインマッハツェンダー導波路を構成す 2つのアームのそれぞれに印加されるバイア ス電圧を調整するための第1のバイアス電極(1 0a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メイン マッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b )において合波される両アームを伝播する信 にバイアス電圧を印加するための第3のバイ ス電極(13a,13b)のうちいずれかひとつ以上の イアス電極を具備し,前記4つのサブマッハ ェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波 される前の,それぞれの両アームを伝播する 号の位相差が,180度となり,各メインマッハツ ェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波され 前の,それぞれの両アームを伝播する信号の 位相差が,mを整数として(45+90m)度となり,前記 1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発 生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において 波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導 路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180 となるように前記第1のバイアス電極(10a,10b), 前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3の イアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信 を制御し, 前記第1のQPSK信号発生器からの 力信号と,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの 力信号と,を合波する工程を含む,QAM信号の発 生方法である。このQAM信号の発生方法におい ては,先に説明したQAM信号発生装置に関する 成を適宜採用することができる。

 このQAM信号の発生方法として,好ましくは ,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設け れた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号 発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4) 有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5) 設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備 ,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPS K信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェ ンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェ ダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設 けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8 a,9a,8b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信号 生装置を用いたQAM信号の発生方法であって, 前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツ ンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生 (6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は, れぞれ,メインマッハツェンダー導波路を構 する2つのアームのそれぞれに印加されるバ イアス電圧を調整するための第1のバイアス 極(10a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メ インマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(1 2a,12b)において合波される両アームを伝播す 信号にバイアス電圧を印加するための第3の イアス電極(13a,13b)のうちいずれかひとつ以 のバイアス電極を具備し,前記4つのサブマ ハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が 合波される前の,それぞれの両アームを伝播 る信号の位相差が,180度となり,各メインマッ ハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波 れる前の,それぞれの両アームを伝播する信 号の位相差が,lを整数として(30+90l)度となり, 記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信 号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)にお て合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2 導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又 180度となるように前記第1のバイアス電極(10a ,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記 3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイア 信号を制御し,前記第1のQPSK信号発生器から 出力信号と,前記第2のQPSK信号発生器(6)から 出力信号と,を合波する工程を含む,QAM信号 発生方法である。

 本発明の好ましい別の態様は,メインマッ ハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッ ツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞ れに設けられた2つのサブマッハツェンダー 波路(8a,9a,8b,9b)と,前記メインマッハツェンダ ー導波路,又は,前記2つのサブマッハツェンダ ー導波路のいずれか又は両方の,バイアス電 にテスト信号を印加するためのテスト信号 加装置と,前記テスト信号印加装置によりテ ト信号が印加された導波路からの出力信号 検出するための光検出装置と,前記光検出装 置からの検出データを用い,光検出装置が検 した出力スペクトルが,2つの側波帯成分を含 む場合,変調周波数の2倍成分が小さくなるよ にバイアス電圧を調整する自動バイアス調 装置を有する,QPSK信号発生器である。このQP SK信号発生器においては,先に説明したQAM信号 発生装置に関する構成を適宜採用することが できる。自動バイアス調整装置により,変調 波数の2倍成分が小さくなるようにバイアス 圧を調整するためには,バイアス電圧を大き くするか又は小さくしつつ,光検出装置から 検出データを監視すればよい。

 このQPSK信号発生器として,好ましくは,前 テスト信号は,その周波数が10KHz以下である 記いずれかに記載の装置である。

 このQPSK信号発生器として,好ましくは,前 テスト信号は前記2つのサブマッハツェンダ ー導波路の両方に印加され,2つのテスト信号 概略90度または270度の位相差を持つ上記い れかに記載の装置である。

 2つのQPMZMを用いた16QAMマッピング
 図4に,本発明の16QAM変調器の原理図を示す。 この例では,異なる振幅(強度)を有する2つのQP SK信号を重ね合わせることで,16QAM信号が得ら る。2つのQPSK信号の強度差は,6dBとした。大 な振幅を有するQPSK信号(図4のQPSK2で示され もの)は,四値(quadrant)がマッピングされる領 を決定する。一方,小さな振幅を有するQPSK信 号(図4のQPSK1で示されるもの)は,それぞれの四 値の位置を固定する。2つのQPSK信号を組み合 せることで,位相ダイアグラムにおいて,等 隔な16個のシンボルをマッピングすることが できる。この16QAMマッピングは,多レベルの電 気信号を用いることなく2値データを用いる とにより得ることができることとなる。

 16QAMのためのQPMZM
 図5に示されるように,本実施例では,LiNbO 3 導波路と,シリコンベースのPLC(planner lightwave circuit)とを光学的に結合させたものを用い,16 QAM変調用のQPMZM(4つの並列したMZM)を具備する 調器を製造した。このQPMZMは,4つのMZM(MZM-I,MZ M-Q,MZM-i及びMZM-q)が,並列に結合されていた。 言すると,このQPMZMは,2つのDPMZM(2つの並列し MZM)を具備していた。そして,それぞれのMZMは 進行波型の電極(RFa1,RFb1,RFa2,およびRFb2)を有し ていた。図5に示されるように,QPMZMは,MZM間の 相オフセット(Phase offset)を制御するため,さ らに6つのバイアス電極を有していた。2つのD PMZMの入力及び出力は,その末端においてPLCベ スの光カプラと結合された。

 各電極における電気―光応答周波数レス ンスを図6に示す。なお,図6において,3dB及び 6dBのバンド幅の変調電極は,それぞれ約10GHz及 び25GHzであった。すなわち,この変調器は25Gbau dまでの高速変調に用いることができること わかった。それぞれのMZMの半波長電圧(halfwav e voltage)は,直流電圧の場合は2.9Vであり,10GHz 場合は4.2Vであった。本実施例で用いた変調 のファイバーからファーバーへの挿入損失 10dBであった。

 50-Gb/s 16QAM変調用変調器
図7は,本実施例で用いた装置の概略構成図で る。送信器側では,外部キャビティ半導体レ ーザからの連続光に,QPMZMにより16QAM変調を施 た。変調器のそれぞれのアームを,市販の4 ャンネルパルスパターン発生器によって生 された,データ長が2 9 -1で12.5Gb/sの2値NRZ(non-return-to-zero)のPRBS(pseudo r andom bit sequence)データを用いて,プッシュプ 駆動した。ひと組のMZM(MZM-I及びMZM-Q)を,大き 振幅のQPSK信号が得られるように,-πからπの 範囲で駆動した。残りのMZMの組を,振幅の小 なQPSK信号が得られるように,-π/2からπ/2の範 囲で駆動した。

 受信器側では,デジタルホモダイン検波器 を用いて信号を復調した。このデジタルホモ ダイン検波器は,光ハイブリッドカプラを用 て,信号とローカルオシレータ(LO)光とを混合 した。簡単のため,LOと信号光とを共通の半導 体レーザを用いて生成した。ハイブリッドカ プラにより,その4つの出力ポートの間に90度 位相オフセットを与えた。そして,[0度,180度] 及び[-90度,90度]の組の差動検波により,LOの位 を基準としたI成分(同位相成分)とQ成分(直 位相成分)とを回復した。検出された光信号 高速ADコンバータに入力した。そして,QAM信 用に調整したデジタル信号プロセッサによ ,信号とLOとの位相差を計算した。このよう して,I成分とQ成分とを回復した。

 図8(a)は,MZM-IとMZM-Qとを駆動して得られる ップ(constellation map)である。図8(b)は,MZM-iとM ZM-qとを駆動して得られるマップである。図8( a)と図8(b)とから,それぞれ大振幅及び小振幅 QPSK信号を生成できたことがわかる。図8(c)は ,全てのMZMを駆動して得られるIQマップである 。図8(c)から,光16QAM信号を生成できたことが かる。

 受信されたI成分及びQ成分は,多値の信号で る。多レベルのシグナルを,I-Q軸の分散を吸 収する適切な閾値技術により復号化した。原 データに比べBER(ビットエラーレート)は2×10 -3 になったと考えられ,FEC(Forward Error Correction) 界と同様のレベルに達したといえる。

 図9に示される得られた変調スペクトルか ら,16QAMの占有帯域はDPSKやDQPSKの帯域と同じで あることがわかる。よって,50Gb/sシグナルを12 .5Gb/sの従来型WDMチャネルに収容することがで きることが示された。勿論,100GB/sの転送を達 するために,偏光多重化(polarization multiplexing )を併用することで,2つのチャネルを多重化す ることができる。さらに,QPMZMの周波数応答は ,25Gbaudを達成するために十分なレベルであり, それは100Gb/s 16QAMに相当するものであった。

 上述したとおり,本実施例のQPMZMは,2つのQP SKを重畳することにより16QAM変調を行うこと できる。そして,本実施例により,50Gb/sの16QAM 調が達成できたことが示された。

 本発明は,直交振幅変調信号発生装置を提供 できるので,光情報通信などの分野で好適に 用されうる。
 




 
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