光変調器及び光信号発生装置
【課題】簡便な調整手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれかのフォーマットの光信号も発生でき、かつその動作が高安定な光変調器及び光信号発生装置を提供する。
【解決手段】本発明の光変調器は、第１偏波分離合成手段と、第２偏波分離合成手段と、第１偏波面保存光ファイバと、第２偏波面保存光ファイバと、第１半端面保存光ファイバと第２偏波面保存光ファイバとの接続箇所に１／２波長板を設け、１／２波長板の光学軸方向を回転可能な偏波面回転調整手段と、第２偏波分離合成手段と結合され、直線偏光である制御光を入力する第１光カプラを有する第３偏波面保存光ファイバと、第２偏波分離合成手段と結合された第４偏波面保存光ファイバと、第３偏波面保存光ファイバの他端と第４偏波面保存光ファイバの他端とを接続し、入力光の偏波面を変換する第１偏波面変換手段とを備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明の光変調器は、第１偏波分離合成手段と、第２偏波分離合成手段と、第１偏波面保存光ファイバと、第２偏波面保存光ファイバと、第１半端面保存光ファイバと第２偏波面保存光ファイバとの接続箇所に１／２波長板を設け、１／２波長板の光学軸方向を回転可能な偏波面回転調整手段と、第２偏波分離合成手段と結合され、直線偏光である制御光を入力する第１光カプラを有する第３偏波面保存光ファイバと、第２偏波分離合成手段と結合された第４偏波面保存光ファイバと、第３偏波面保存光ファイバの他端と第４偏波面保存光ファイバの他端とを接続し、入力光の偏波面を変換する第１偏波面変換手段とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器及び光信号発生装置に関し、例えば、長距離大容量光ファイバ通信などに利用される、制御光によって被制御光に強度変調又は位相変調を与える光変調器及び光信号発生装置に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばインターネット等に代表されるネットワーク技術の発展に伴い、光ファイバ通信の通信容量の大容量化への要求が近年ますます高まってきている。
【０００３】
近年の光ファイバ通信の通信容量の大容量化のためには、送受信可能な波長チャンネル数を増やすこと（例えば、波長多重通信技術（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）と、各波長チャンネルあたりの通信速度を高速化することによってなされている。
【０００４】
波長チャンネルあたりの通信速度を高速化する手段としては、例えば、時分割多重通信（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）等の多重通信方法が検討され、また実用化されている。このＴＤＭ方式は、複数チャンネルを時分割多重した時分割多重信号を用いることにより、波長チャンネルあたりの通信速度を高速化する方式である。
【０００５】
ＴＤＭ方式は、受信側において、クロック信号から生成されるゲート信号に基づき、時分割多重信号から個々のチャンネルを分離する多重分離手段を備え、個々のチャンネルの情報を個別に取り出して受信することがなされている。また、従来採用されているＴＤＭ方式は、電子デバイスレベルで時分割多重信号発生・多重信号分離を行う方式である。この方式を、特に電気ＴＤＭと呼ぶ。
【０００６】
電気ＴＤＭの通信速度を高速化するためには、電子デバイス、及び光電変換を行うためのフォトダイオード、半導体レーザなどのオプトエレクトロニクスデバイスの高速化が必要である。その通信速度は４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度のビットレートが限界であった。
【０００７】
ＴＤＭ方式の通信速度をさらに高速化するためには、上記の多重信号発生・多重信号分離手段を全て光学的な手段で実現するのが望ましい。この方式を、特に光ＴＤＭと呼ぶ。
【０００８】
光ＴＤＭ方式では、例えば光カップラなどを結合させた光回路を用いて、時分割多重された光パルス信号の生成を行うことが望ましい。また、受信側での多重分離としては、制御光である光制御信号でゲート動作させた、全光型光スイッチを用いて実行するのが望ましい。さらにまた、長距離伝送などのための光中継器や、光ネットワークのノードにおいては、波長変換や変調光信号の生成さらには光信号再生動作などの光信号制御技術が必要となるが、これらについてもまた、同様に、制御光信号で、被制御光信号の波長変換、変調光信号の生成、信号再生などを行う、全光型波長変換器・光変調器などを用いて実行するのが望ましい。
【０００９】
すなわち、光ＴＤＭ方式では、その受信端における多重分離や、あるいは光中継器等における光信号再生などを実行するために、制御光信号で、被制御光信号のスイッチ動作、変調信号生成動作を行う、全光型光スイッチ・変調器が必要となる。
【００１０】
全光型光スイッチ・変調器を実現する手法として、光ファイバにおいて発現する光カー効果を利用する方法は、その好ましい一例である。
【００１１】
光ファイバにおいて発現する光カー効果は、光ファイバを強度の強い光が伝播することにより光ファイバの屈折率が変化する現象であり、その応答速度は数フェムト秒（ｆｓ）である。すなわち、光ファイバの光カー効果を利用して光スイッチや光変調器を構成すれば、およそ数百Ｇｂｉｔ／ｓ以上の光パルス信号のスイッチングや変調が可能な光スイッチ・光変調器を実現できる可能性がある。
【００１２】
光カー効果を利用した光スイッチとして、偏波面保存型の単一モード光ファイバ内で発現する光カー効果を利用した光スイッチが研究されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
非特許文献１に開示されている光カー効果を利用した光スイッチは、光カー効果を発現させる光ファイバとして偏波保存単一モード光ファイバ（以後「偏波面保存光ファイバ」あるいは単に「光ファイバ」ということもある。）が利用されている。
【００１４】
この偏波面保存光ファイバは、このファイバの光の伝播方向（以後「光ファイバの光軸方向」ということもある。）に対して垂直な面内に設定された遅相軸あるいはスロー（Ｓｌｏｗ）軸と呼ばれる光学軸の方向と、Ｓｌｏｗ軸と直交する進相軸あるいはファスト（ｆａｓｔ）軸と呼ばれる光学軸の方向とでは、導波される光に対する等価屈折率が異なる構造である。
【００１５】
そして、非特許文献１に開示されている光スイッチに利用されている光ファイバは、２本の偏波保存単一モード光ファイバの光学軸を直交させて融着された面を有し、偏波面保存型の単一モード光ファイバの有する複屈折性を相殺できる構造を有している。
【００１６】
非特許文献１に記載の光スイッチには、偏波面保存光ファイバの光学軸と平行な偏波面を有する直線偏波の制御光と、偏波面保存光ファイバの光学軸から４５度傾いた偏波面を有する直線偏波の信号光（被制御光）が入力される。
【００１７】
そして、この光スイッチに信号光を構成する光パルスと制御光を構成する光パルスとが同期して入力されない場合には、信号光の光パルスは、この光スイッチヘの入力時と同一の直線偏光状態で出力される。一方、制御光の光パルスと信号光の光パルスとが同期して入力された場合には、信号光の光パルスの偏光成分のうち制御光の光パルスの偏波方向と平行な偏波成分に対して、制御光の光パルスによって光カー効果が誘起される。すなわち、光カー効果によって、信号光の光パルスと制御光の光パルスとの間で発現する相互位相変調効果によって、信号光の光パルスに位相シフトが生じる。
【００１８】
ここで、制御光の光パルスと信号光の光パルスとが同期して入力されるとは、制御光の有する一つの光パルス信号が、以下で説明する第３偏波面保存光ファイバ２２に入力されるときに、信号光の有する一つの光パルスと時間的に一致するように、制御光パルス信号又は信号光の遅延時間が調整されて入力される状態を指す。またこの際、以下で詳細に説明するように、群速度分散によるウオークオフの効果を見込んで、制御光の光パルス位置と信号光の光パルス位置に若干のオフセットを与えて入力する場合もあり、同期して入力される状態とは、この場合も含めた状態を意味する。
【００１９】
この位相シフト量φがπに等しい時、信号光の光パルスの偏波方向が、この光スイッチヘの入力時に対して９０度回転する。すなわち、信号光の光パルスの偏波方向が、光ファイバの光学軸に対して−４５度の方向になる。そして、光スイッチの出力側に検光子を配置することで、制御光により信号光の光パルスを通過させたり、遮断したりすることができる。
【００２０】
すなわち、検光子の光学軸の方向を、信号光の光パルスの偏波方向がこの光スイッチヘの入力時に対して９０度回転している場合には透過し、入力時と同一の偏波方向である場合には遮断する向きに設定して配置すれば、制御光によって偏波面が回転された光パルスのみがこの光スイッチを透過できるので、制御光によって、信号光の光パルスをスイッチできる。
【００２１】
非特許文献１に開示されている光スイッチを実現するには、２本の偏波保存単一モード光ファイバのファイバ長の厳密な調整といった、現実のデバイス作製を煩雑にする問題点がある。さらには、非特許文献２に開示される、現実の偏波保存単一モード光ファイバにおいて存在する偏波クロストーク成分による、スイッチ動作不安定性の問題もある。
【００２２】
これらの問題を解決する方法として、我々は、特許文献１に開示される光スイッチをこれまでに提案している。
【００２３】
すなわち、特許文献１では、光スイッチを構成する偏波保存単一モード光ファイバのファイバ長の調整が不要であり、かつ、光カー効果を生じさせる偏波保存単一モード光ファイバとして、長尺なものを用いても、偏波クロストーク成分によるスイッチ動作の不安定性が生じない、光スイッチが開示されている。
【００２４】
【特許文献１】特開２００６−５８５０８号公報
【非特許文献１】“Ultrafast Optical multi/demultiplexer utilizing optical Kerr effect in polarization-maintaining single-mode fibres”，T.Morioka，M.Saruwatari and A Takada，Electronic Letters，Vol.23，No.9 pp.453-454，1987.
【非特許文献２】荒井慎一 他５名，“偏波保持光ファイバ”，古川電工時報，平成14年1月 第109号，pp.5-10，2002．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
光通信システムにおいて利用される光信号の符号化フォーマットは、多種多様なものが提案・利用されている。その代表的なものは、光信号のピーク強度の大小によって２値デジタル信号を表す振幅変調方式と、光信号の光搬送波の光位相の違いによって２値デジタル信号を表す位相変調方式である。
【００２６】
振幅変調方式、位相変調方式は、それぞれネットワークの要求仕様を最大限満足するものが、適宜選択されて使用されることが望ましい。また光通信ネットワークは、様々な仕様の複数のネットワークを相互接続させた形態を有する。すなわち、光通信ネットワークは、振幅変調方式、位相変調方式など様々な変調フォーマットで符号化された様々な光信号が、それぞれ適材適所で混在して運用されることが望ましい。
【００２７】
このような状況を鑑みたとき、符号化された光信号を発生するための光変調器としては、振幅変調方式、位相変調方式のいずれの方式にも対応できるような汎用性を有していることが望ましい。
【００２８】
前記の非特許文献１や特許文献１に開示の全光型光スイッチは、そのピーク強度の大小による振幅変調方式によって信号化された光パルス信号を制御光として用いることで、振幅変調された変調光信号を発生する全光型光強度変調器として用いることができる。
【００２９】
しかしながら、非特許文献１や特許文献１に開示の全光型光スイッチは、位相変調された変調光信号を発生する全光型光位相変調器として用いるのは困難である。
【００３０】
非特許文献１や特許文献１に開示の全光型光スイッチの動作原理である光カー効果による相互位相変調効果は、そのまま位相変調器の動作原理として転用できるので、これを用いて全光型光位相変調器を提供することはできる。
【００３１】
しかしながらこの場合、振幅変調方式・位相変調方式の双方に対応するために、それぞれの方式に対応した別個の全光型光変調器を用意することになる。このことは、装置の大型化・コスト増・消費電力の増大を招き、問題となる。
【００３２】
１台の装置を用いて、簡便な調整手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれのフォーマットの光信号も発生できる、全光型強度・位相変調器を実現できれば、上記の問題を解決できる。その際、変調フォーマットの変化に伴う光損失の格段の変化など、光信号品質の格段の変化を伴わないことが実用上望ましい。さらにまた、信号光波長や環境温度が変化しても特性が変化しない、高安定な動作特性を担保できれば、安定化制御にかかわる部品・コスト・消費電力の増加がなく、実用上大きなメリットを享受できるようになる。
【００３３】
そこで、本発明の目的は、簡便な調整手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれかのフォーマットの光信号も発生でき、かつ、その動作が高安定な、全光光変調器を提供することにある。さらにまた、それを用いた光信号発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の光変調器は、（１）直線偏光である信号光を入力する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第１偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、スイッチされた信号光を出力する第３入出力端とを有する第１偏波分離合成手段と、（２）第２偏波面保存光ファイバの一端と結合する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第３偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、第４偏波面保存光ファイバの一端と結合する第３入出力端と、この第３入出力端に対向する側に偏波クロストーク成分を出力する第４入出力端とを有する第２偏波分離合成手段と、（３）一端が第１偏波分離合成手段の第２入出力端と結合された第１偏波面保存光ファイバと、（４）一端が第２偏波分離合成手段の第１入出力端と結合された第２偏波面保存光ファイバと、（５）第１半端面保存光ファイバの他端と第２偏波面保存光ファイバの他端との接続箇所に１／２波長板を設け、１／２波長板の光学軸方向を回転可能な偏波面回転調整手段と、（６）一端が第２偏波分離合成手段の第２入出力端と結合され、直線偏光である制御光を入力する第１光カプラを有する上記第３偏波面保存光ファイバと、（７）一端が第２偏波分離合成手段の第３入出力端と結合された第４偏波面保存光ファイバと、（８）第３偏波面保存光ファイバの他端と第４偏波面保存光ファイバの他端とを接続し、入力光の偏波面を変換する第１偏波面変換手段とを備えることを特徴とする。
【００３５】
第２の本発明の光信号発生装置は、（１）外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号のビットレートに相当する周波数の電気クロック信号を生成するクロック信号生成手段と、（２）クロック信号生成手段から電気クロック信号に基づいて、外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第１光パルス列発生手段と、（３）クロック信号生成手段から電気クロック信号に基づいて、外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、（４）外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号と同一波長及び同一位相の連続光を出力する光位相同期手段と、（５）クロック信号生成手段からの電気クロック信号に基づいて、光位相同期手段からの連続光を受け入れ、光注入同期現象により外部からの入力光信号と同一波長及び同一位相の光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、（６）第２光パルス列発生手段からの光クロックパルス列と、外部からの入力光信号との干渉光を出力する光カップラと、（７）光カップラからの出力光を制御光として入力すると共に、第１光パルス列発生手段からの光パルス列を信号光として入力するものであって、第１の本発明の光変調器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、簡便な調整手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれかのフォーマットの光信号も発生でき、かつ、その動作が高安定な光変調器及び光信号発生装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明の光変調器の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態では、本発明の全光型光変調器を光スイッチに適用した場合を例示する。
【００３８】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
（Ａ−１−１）全体構成
図１は、第１の実施形態の光スイッチの主な構成を示す構成図である。図１において、第１の実施形態の光スイッチ１Ａは、全光型光変調器として、第１偏波分離合成モジュール１０と、第２偏波分離合成モジュール１８と、第１偏波面保存光ファイバ１２と、第２偏波面保存光ファイバ１６と、１／２波長板１４と、第３偏波面保存光ファイバ２２と、第４偏波面保存光ファイバ２６と、第１偏波面変換部２４とを少なくとも備えている。
【００３９】
また、図１に示す光スイッチ１Ａは、上記構成の他に、第１光カプラ２０、光バンドパスフィルタ２８及び３８、３ポート光サーキュレータ３０、信号光入力用光ファイバ３２−１及び３２−２、変調光信号出力用光ファイバ２７、２９、３７及び３９、制御光入力ポート３１、を少なくとも備えている。
【００４０】
第１偏波分離合成モジュール１０は、信号光を入力するための入力用光ファイバ３２−２の一端が結合されている第１入出力端１０−１と、第１入出力端１０−１に対向する側に第１偏波面保存光ファイバ１２の一端が結合されている第２入出力端１０−２と、変調された信号光（以下、変調光信号と呼ぶ）を出力する第３入出力端１０−３とを具えているものである。
【００４１】
第２偏波分離合成モジュール１８は、第２偏波面保存光ファイバ１６の一端を結合する第１入出力端１８−１と、第１入出力端１８−１に対向する側に第３偏波面保存光ファイバ２２の一端を結合する第２入出力端１８−２と、第４偏波面保存光ファイバ２６の一端を結合する第３入出力端１８−３と、第３入出力端１８−３に対向する側に偏波クロストーク成分を出力する第４入出力端１８−４を具えている。
【００４２】
第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８は、例えば既存の薄膜を用いたタイプの偏光ビームスプリッタの中から好適なものを適用することができる。また、第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８は、例えば薄膜を用いたタイプの偏光ビームスプリッタに限定されるものではなく、複屈折結晶を用いたいわゆる偏光プリズムを適用するようにしてもよい。
【００４３】
第１偏波面保存光ファイバ１２は、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に一端が結合されており、他端が１／２波長板１４に結合されている光ファイバである。
【００４４】
第２偏波面保存光ファイバ１６は、１／２波長板に一端が結合されており、他端が第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に結合されている光ファイバである。
【００４５】
１／２波長板１４は、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６と結合するものである。１／２波長板１４は、第１偏波面保存光ファイバ１２を通じて入力された直線偏光を、任意の偏光方向、又は後述する方法により決定された２方向の偏光方向の直線偏光として、第２偏波面保存光ファイバ１６に出力するものである。
【００４６】
このような１／２波長板１４の機能は、１／２波長板１４の光軸方向を、手動又は与えられた制御信号によって自動に回転させる偏波回転装置を備えることで実現することができる。この１／２波長板を用いた偏波回転装置は、既存技術である偏波面回転技術を行う偏波面回転モジュールを広く適用することができる。
【００４７】
第３偏波面保存光ファイバ２２は、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端に一端が結合され、他端が第１偏波面変換部２４（図１では「Ａ」と示されている）に結合されている光ファイバである。また、第３偏波面保存光ファイバ２２は、制御光入力ポート３１を有する第１光カプラ２０を具えるものである。
【００４８】
第１光カプラ２０も、偏波面保存型の光カプラを適用することが望ましい。また、第１光カプラ２０は、制御光入力ポート３１から入力された直線偏光である制御光を、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６の順に伝播させる。
【００４９】
なお、第１光カプラ２０は、光分岐比が１：１に設計されたいわゆる３ｄＢ光カップラや、それぞれ波長の異なる制御光および信号光を合波・分離するように設計されたＷＤＭカップラを用いるようにしてもよい。
【００５０】
第４偏波面保存光ファイバ２６は、第１偏波面変換部２４に一端が結合され、他端が第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に結合されている光ファイバである。
【００５１】
第１偏波面変換部２４は、第３偏波面保存光ファイバ２２と第４偏波面保存光ファイバ２６と結合されるものであり、図１では「Ａ」と示される位置に設けられるものである。
【００５２】
（Ａ−１−２）各構成要件の詳細について
第１〜第４偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６や第１光カップラ２０として利用して好適な偏波面保存光ファイバとしては、ＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）型光ファイバを適用することができる。このＰＡＮＤＡ型光ファイバは、コアの近傍に応力付与部を形成し、コアに強い応力を加えることにより偏波保持性を得ている。
【００５３】
図２は、偏波面保存光ファイバに適用するＰＡＮＤＡ型光ファイバの光伝播方向に対して垂直に切断した断面の概略的な断面構造図である。
【００５４】
図２において、ＰＡＮＤＡ型光ファイバは、光を導波するコア１４２と、コア１４２を取り囲むクラッド１４０と、コア１４２を挟む形でクラッド１４０の屈折率よりも高い屈折率を持つ応力付与部１４４とを有して形成される。
【００５５】
例えば、クラッドはＳｉＯ２で形成され、コア１４２はＧｅＯ２がドープされたＳｉＯ２で形成され、応力付与部１４４はＢ２０３がドープされたＳｉＯ２で形成される。
【００５６】
図２に示すような構成を形成することにより、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの光伝播方向に垂直な面内において、Ｓｌｏｗ軸の方向の光に対する等価屈折率と、Ｓｌｏｗ軸と直交するｆａｓｔ軸の方向の光に対する等価屈折率とは異なるものとなる。
【００５７】
すなわち、コア１４２の近くに応力付与部１４４がおかれているために、光の電場ベクトルの振動方向のｆａｓｔ軸の方向に平行な光に対する等価屈折率より、光の電場ベクトルの振動方向のＳｌｏｗ軸の方向に平行な光に対する等価屈折率が高くなる。
【００５８】
このような等価屈折率の非対称性があるために、ＰＡＮＤＡ型光ファイバに入力される光の偏波面は保存されて伝播されるようになる。すなわち、ＰＡＮＤＡ型光ファイバでは、直線偏波の光の偏波面を、図２に示すＳｌｏｗ軸（又はｆａｓｔ軸）に合わせて入力すると、偏波状態が保たれたまま光がＰＡＮＤＡ型光ファイバ中を伝搬し、出射端においても、偏波面がＳｌｏｗ軸（又はｆａｓｔ軸）に一致するので、直線偏波の光成分のみを得ることが可能である。
【００５９】
第１の実施形態では、説明便宜のために、図１に示す光スイッチの概略的構成図において、光伝送路である偏波面保存光ファイバを伝播する光の偏波方向を次のように規定しておく。
【００６０】
光の電場ベクトルの振動方向が、図２に示すＳｌｏｗ軸方向と平行な偏光をＴＥ（Transverse-Electric Modes）偏波と呼ぶこともあり、またこの方向をＴＥ方向と呼ぶこともある。また、Ｓｌｏｗ軸と直交した、ｆａｓｔ軸方向に平行な偏光をＴＭ（Transverse-Magnetic Modes）偏波と呼び、その方向をＴＭ方向と呼ぶこともある。
【００６１】
また、第１の実施形態では、第１偏波分離合成モジュール１０等の偏波分離合成モジュールヘ光が入射する場合、入射光の偏波分離合成モジュールの偏波面選択反射面に対する電場ベクトルの振動方向に対応する成分を次のように定義する。
【００６２】
すなわち、偏波面選択反射面へ入射する入射光の入射面に平行な方向に電場ベクトルが振動する成分をｐ成分、入射光の入射面に垂直な方向に電場ベクトルが振動する成分をｓ成分と呼ぶこととする。
【００６３】
例えば、第１偏波分離合成モジュール１０へ光が入射する場合、第１偏波分離合成モジュールを構成している偏波分離合成素子の偏波面選択反射面１０Ｒに対する入射面に平行な方向に電場ベクトルが振動する成分はｐ成分、入射光の入射面に垂直な方向に電場ベクトルが振動する成分はｓ成分である。第２偏波分離合成モジュール１８においても同様である。
【００６４】
第１偏波分離合成モジュール１０において、第１入出力端１０−１から入力されたｐ偏波成分は、第２入出力端１０−２に出力され、第２入出力端１０−２から入力されたｓ偏波成分は、第３入出力端１０−３に出力される。また、第１偏波分離合成モジュール１０において、第２入出力端１０−２から入力されたｐ偏波成分は、第１入出力端１０−１に出力される。
【００６５】
次に、第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８の入出力端と、各偏波面保存光ファイバの入出力端との結合について説明する。
【００６６】
第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８が備える各入出力端と、第１〜第４偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６の各入出力端とは、各偏波分離合成モジュール１０及び１８のｐ波ないしはｓ波の偏光方向と、各偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６のＳｌｏｗ軸ないしはｆａｓｔ軸の方向とが合致するように接合されているものとする。
【００６７】
以下の説明では、便宜のために、各偏波分離合成モジュール１０及び１８のｐ波の偏光方向と、各偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６のＳｌｏｗ軸の方向とが合致するように接合されているものとして説明する。勿論、上記の場合に限定されるものではなく、いくつかの接合箇所が、偏波分離合成モジュールのｐ波の偏光方向と、偏波面保存光ファイバのｆａｓｔ軸の方向とが合致するように接合されていたとしても、本発明の効果を実現できる。
【００６８】
次に、第１偏波面変換部２４における第３偏波保存光ファイバ２２の端部と第４偏波面保存光ファイバ２６の端部との接続方法について説明する。
【００６９】
図３は、第１偏波面変換部２４における接続方法を説明する説明図である。図３（Ｂ）は、第１偏波面変換部２４における、第３偏波面保存光ファイバ２２と第４偏波面保存光ファイバ２６との接続断面を示す断面図である。図３（Ａ）は、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６のそれぞれの断面図である。
【００７０】
図３に示すように、第１偏波面変換部２４において、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６は、互いに対向する端面１７６及び１７４のＳｌｏｗ軸同士が９０度回転される形で接続されている。言い換えれば、互いのＳｌｏｗ軸とｆａｓｔ軸とが平行になるように接続されている。このような接続は、ファイバアダプタや融着接続などの容易な方法により実現することができる。
【００７１】
また、別の接続方法としては、第３偏波面保存光ファイバ２２の端面におけるＳｌｏｗ軸と、第４偏波面保存光ファイバ２６の端面におけるＳｌｏｗ軸とが一致するように接続してもよいが、この場合、接合部に、例えば１／２波長板等を設置するようにする。
【００７２】
次に、１／２波長板１４に接続する第１偏波面保存光ファイバ１２の端面と第２偏波面保存光ファイバ１６の端面との接合について説明する。
【００７３】
図４は、位相変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。図４では、１／２波長板１４における、第１偏波面保存光ファイバ１２の端面と第２偏波面保存光ファイバ１６の端面との接続断面も示している。なお、図４では、位相変調光信号発生時の信号光の偏波状態について説明するものであるが、この点については動作の項で詳細に説明する。
【００７４】
図４に示すように、１／２波長板１４に接続する、第１偏波面保存光ファイバ１２のＳｌｏｗ軸方向と、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸方向とが一致するように調整されているものとする。なお、１／２波長板１４の光学軸の方向については、後述する動作の項で説明するように調整可能なものである。
【００７５】
なお、上述したように、偏波分離合成モジュールと各偏波面保存光ファイバとの接合箇所において、互いのｐ偏波方向とｆａｓｔ軸を合致させた部分が含まれるような状況の場合には、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６との対向するファイバ端面をＳｌｏｗ軸とｆａｓｔ軸が一致するように調整するようにしてもよい。この場合でも、本発明の効果を実現できる。
【００７６】
また、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２から１／２波長板１４に至る経路の長さ、すなわち第１偏波面保存光ファイバ１２の長さをｌ１（経路Ｌ１ということもある。）とする。１／２波長板１４から第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に至る経路の長さ、すなわち第２偏波面保存光ファイバ１６の長さをｌ２（経路Ｌ２ということもある。）とする。第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２から第１偏波面変換部２４に至る経路、すなわち第３偏波面保存光ファイバ２２の長さをｌ３（経路Ｌ３ということもある。）とする。第１偏波面変換部２４から第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に至る経路、すなわち第４偏波面保存光ファイバ２６の長さをｌ４（経路Ｌ４ということもある。）とする。
【００７７】
第３偏波面保存光ファイバ２２もしくは第４偏波面保存光ファイバ２６、またはその両方において、波長λｐの制御光による光カー効果により、波長λｓの被制御光である信号光に対して相互位相変調効果による位相シフトが生じるものとする。
【００７８】
なお、光カー効果の発現による位相シフトの発生に特段の寄与をしない、第１偏波面保存光ファイバ１２、第２偏波面保存光ファイバ１６、第３偏波面保存光ファイバ２２もしくは第４偏波面保存光ファイバ２６のいずれか一方は、光ファイバではなく、空間光学系とすることでも本発明の効果は得られる。
【００７９】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の光スイッチ１Ａにおける処理を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００８０】
図１において、波長λｓの被制御光である信号光が、入力用光ファイバ３２−２に入力され、第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に到達する。
【００８１】
ここで、信号光は、ピーク強度の揃った光パルスが等時間間隔に並んだ、いわゆる光パルス列である。また、信号光のパルス時間間隔は、所望とする変調光信号のビットレートの逆数と一致する。例えば、１０ギガビット毎秒の変調光信号を所望とする場合、光パルス列である信号光のパルス時間間隔は１００ピコ秒である。
【００８２】
第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に到達する信号光は、第１偏波分離合成モジュール１０において、ｐ偏波成分に平行な直線偏光となるように偏波方向が調整される。その結果、信号光は、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２から直線偏光として出力される。
【００８３】
その後、信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１２中を伝播して１／２波長板１４に到達する。このとき、信号光は、第１偏波面保存光ファイバのＳｌｏｗ軸と平行は直線偏光として伝播する。
【００８４】
ここで、上述したように、１／２波長板１４においては、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６とのそれぞれ対向するファイバ端面は、互いのＳｌｏｗ軸方向が一致するように調整されている。
【００８５】
第１の実施形態では、１／２波長板１４の光軸方向を回転することで、最終的に所望とされる変調光信号の変調フォーマット（位相変調方式及び振幅変調方式）の切り替えが可能となる。
【００８６】
以下では、その動作について説明する。
【００８７】
（Ａ−２−１）ケース１：位相変調光の出力
まず、最終的に所望とされる変調光信号のデータフォーマットが、位相変調信号である場合を説明する。
【００８８】
この場合、１／２波長板１４のいずれか一方の光学軸が、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と一致するように、１／２波長板１４の光学軸を調整する。
【００８９】
このとき、１／２波長板１４を出力して第２偏波面保存光ファイバ１６に結合される信号光の偏光方向は、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と偏波方向が一致した直線偏光となる（図４（Ａ））。
【００９０】
その後、信号光は、第２偏波面保存光ファイバ１６中を、そのＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に入力される。
【００９１】
第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に入力された信号光は、ｐ偏波成分しか持たないので、信号光のすべてが、第２入出力端１８−２に出力され、第３偏波面保存光ファイバ２２に与えられる。
【００９２】
その後、信号光は、第１光カプラ２０を経由し、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として第３偏波面保存光ファイバ２２を伝播し、次に、第１偏波面変換部２４（「Ａ」）を経由して、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播する。
【００９３】
そして、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に入力された信号光は、その偏光方向がｓ偏波方向であるため、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１から出力される。
【００９４】
第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端から出力された信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１６のｆａｓｔ軸と一致する偏光方向の直線偏波として第２偏波面保存光ファイバ１６を通過し、１／２波長板１４を経由する。
【００９５】
そして、信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１２のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第１偏波面保存光ファイバ１２を伝播し、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に到達する。この信号光は、ｓ偏波方向であるため、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３から出力される。
【００９６】
ここで、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３から出力される信号光は、制御光によって位相変調された位相変調光信号となる。なお、位相変調信号となる理由については、後で詳細に説明する。
【００９７】
この位相変調光信号は、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３に結合された出力用光ファイバ２７を経由し、光バンドパスフィルタ２８に入力される。
【００９８】
光バンドパスフィルタ２８は、波長λｓの信号光波長成分のみを選択的に通過させ、波長λｐの制御光成分を遮断するものである。従って、位相変調光信号が光バンドパスフィルタ２８を通過すると、波長λｐの光成分が遮断され、波長λｓの光成分が出力用光ファイバ２９に出力される。これにより、最終的に所望とされる位相変調光信号が出力される。
【００９９】
一方、振幅変調方式によって符号化された波長λｐの制御光は、制御光入力ポート３１から入力し、第１光カプラ２０を経由して、第３偏波面保存光ファイバ２２に入力される。
【０１００】
ここで、制御光は、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸に平行な直線偏波光になるように、その偏波面が調整されて入力される。また、制御光の有する一つの光パルス信号が、第３偏波面保存光ファイバ２２に入力されるときに、信号光の有する一つの光パルスと時間的に一致するように、制御光パルス信号又は信号光の遅延時間が調整されて入力される。あるいはまた、光カー効果を生じさせる第３偏波面保存光ファイバ２２と第４偏波面保存光ファイバ２６との両方又はいずれか一方において、群速度分散による制御光と信号光間のウオークオフの効果が存在するときには、光カー効果による相互位相変調効果を最大化するために、制御光の光パルス位置と信号光の光パルス位置に若干のオフセットを与えて入力するようにしてもよい。
【０１０１】
ここで、便宜のために、所望とする位相変調光信号については、信号「０」が光位相「０」、信号「１」が光位相「π」に対応する位相変調信号として以下に動作を説明する。
【０１０２】
また同様に説明便宜のために、振幅変調された制御光が信号「１」に対応するピーク強度が１に対して、信号「０」に対応するピーク強度が限りなく０に近い、消光比が無限大の振幅変調信号であるとする。このような振幅変調信号は、ｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号と呼ばれることもある。
【０１０３】
制御信号が「０」である場合、信号光は何ら相互位相変調による位相シフトを受けない。この状態を、光位相０の位相変調信号であるとする。
【０１０４】
ここで、光信号の偏光方向及び光位相状態を便宜的に表すために、図４に示すようなベクトル表記を用いることとする。
【０１０５】
すなわち、信号光が、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループを通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６を経過し、１／２波長板１４に入力される直前で、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に到達したときの信号光（＝位相変調光）の偏光方向、光位相を考える。
【０１０６】
まず、制御信号が「０」である場合、位相変調光の偏光方向はｆａｓｔ軸に平行で、光位相が「０」であるので、この光信号の偏光・光位相状態を、図４（Ｂ）のように、右向きの矢印で示すものとする。
【０１０７】
次に、制御信号が「１」である場合、信号光は制御光との相互位相変調による位相シフトが生じる。第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６で生じる位相シフトの総量がπとなるように、制御光のピーク強度が調整される。
【０１０８】
信号光が、入力用光ファイバ３２−２に入力されて、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループを通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６を経過し、１／２波長板１４に入力される直前での、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に到達するまでの光経路、および各経路を通過する偏光状態は、制御信号の「１」、「０」にかかわらず不変である。
【０１０９】
従って、信号光が第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に到達するまでに、その光位相を変化させる要素は、制御光による相互位相変調効果による位相シフト分のみと成る。
【０１１０】
そうすると、制御信号が「１」である場合、位相変調光の偏光方向はｆａｓｔ軸に平行であり、位相変調光の光位相がπであるので、この光信号の偏光・光位相状態は、図４（Ｃ）に示すように、左向きの矢印で示すものとする。
【０１１１】
さらにまた、光信号が第２偏波面保存光ファイバ１６の左端から出力され、１／２波長板１４、第１偏波面保存ファイバ１２などを経過し出力用光ファイバ２９から出力されるに至る光経路、および各経路を通過する偏光状態は、やはり制御信号の「１」、「０」にかかわらず不変である。従って、この経路を通過するにあたって、制御信号の「１」、「０」による付加的な光位相シフトは生じない。
【０１１２】
すなわち、以上の動作により、図１に示すように、出力用光ファイバ２９から、制御信号の「１」、「０」に対応して、光位相が「π」、「０」に符号化された、位相変調光信号が出力される。
【０１１３】
（Ａ−２−２）ケース２：振幅変調光の出力
次に、最終的に所望とされる変調光信号のデータフォーマットが、振幅変調信号である場合を説明する。
【０１１４】
図５は、振幅変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。
【０１１５】
図５に示すように、この場合、１／２波長板１４のいずれか一方の光学軸が、第１偏波面保存光ファイバ１２のＳｌｏｗ軸から２２．５度傾けた位置になるように調整する。
【０１１６】
このとき、１／２波長板１４を出力して第２偏波面保存光ファイバ１６に結合される信号光の偏光方向は、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と４５度傾いた直線偏光となる（図５（Ａ）参照）。
【０１１７】
その後、信号光は、第２偏波面保存光ファイバ１６中を、そのＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光成分と、そのｆａｓｔ軸方向に平行な直線偏光成分とに分かれて伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に入力される。
【０１１８】
ここで、上記で述べた、Ｓｌｏｗ軸と平行な信号光の直線偏光成分をＳ１成分と定義し、そのｆａｓｔ軸方向に平行な信号光の直線偏光成分をＳ２成分と定義する。
【０１１９】
Ｓ１成分とＳ２成分の強度比は、第２偏波面保存光ファイバ１６に結合される直線偏光たる信号光の偏光方向が、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と４５度傾いているため、１：１となる。
【０１２０】
ケース１の場合と同様、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に入力されたときのＳ１成分、Ｓ２成分の偏波方向、光位相をベクトルで表現すると図５（Ａ）のようになる。
【０１２１】
すなわち、Ｓ１成分はＳｌｏｗ軸に平行な上向きの矢印、Ｓ２成分はｆａｓｔ軸に平行な右向きの矢印として表現される。
【０１２２】
その後、Ｓ１成分は、偏光方向がｐ偏波方向であるため、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２から出力され、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として第３偏波面保存光ファイバ２２を伝播する。
【０１２３】
そして、Ｓ１成分は、第１偏波面変換部２４（「Ａ」）を経由して、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に入力する。
【０１２４】
このＳ１成分の偏光方向はｓ偏波方向であるため、Ｓ１成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１から出力され、第２偏波面保存光ファイバ１６のｆａｓｔ軸と一致する偏光方向の直線偏波として第２偏波面保存光ファイバ１６を通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に至る。
【０１２５】
一方、Ｓ２成分は、偏光方向がｓ偏波方向であるため、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３から出力され、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播する。
【０１２６】
そして、Ｓ２成分は、第１偏波面変換部２４（「Ａ」）を経由して、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として第３偏波面保存光ファイバ２２を伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２に入力する。
【０１２７】
このＳ２成分の偏光方向はｐ偏波方向であるため、Ｓ２成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１から出力され、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と一致する偏光方向の直線偏波として第２偏波面保存光ファイバ１６を通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に至る。
【０１２８】
ここで、ケース１の場合と同一の制御光が第１光カップラ２０を介して入力された場合を考える。この同一とは、ケース１の場合と同じピーク強度、同じ消光比で、パルス信号の時間位置も全く同一で、ケース１の場合に比べて格段の異なる遅延時間も与えない、という意味である。
【０１２９】
制御光が「０」信号である場合、Ｓ１成分、Ｓ２成分ともに、制御光による相互位相変調による位相シフトは生じない。このとき、Ｓ１成分、Ｓ２成分が、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端より入力され、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループを通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達するまでの光路長を考える。光路長とは、光ファイバなどの光学媒体の物理長に屈折率を掛けた値である。
【０１３０】
このとき、Ｓ１成分の経過する全光路長は、
ｎＳl２＋ｎＳl３＋ｎｆl４＋ｎｆl２ …（１）
で与えられる。
【０１３１】
Ｓ２成分の経過する全光路長は、
ｎｆl２＋ｎｆl４＋ｎＳl３＋ｎＳl２ …（２）
で与えられる。ここで、偏波面保存ファイバのＳｌｏｗ軸の屈折率をｎｓ、ｆａｓｔ軸の屈折率をｎｆとする。
【０１３２】
式（１），（２）から、Ｓ１成分、Ｓ２成分が、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端より入力され、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達するまでの光路長は、全く同じであることがわかる。
【０１３３】
すなわち、制御光が“０”信号である場合、Ｓ１成分、Ｓ２成分の間には、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達するまでの間に相対的な光位相の差は生じない。従って、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達したときの、Ｓ１成分、Ｓ２成分のベクトル表現は、そのベクトル表現は、図５（Ａ）の場合と同様に、上向きの矢印、右向きの矢印として表現される（図５（Ｂ））。
【０１３４】
ただし、Ｓ１成分の偏光方向はｆａｓｔ軸平行方向、Ｓ２成分の偏光方向はＳｌｏｗ軸平行となるため、図５（Ａ）に示す、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端入力時の状態に比較して、互いに入れ替えた状態となる。
【０１３５】
その後、Ｓ１、Ｓ２成分が、１／２波長板１４を経由して、第１偏波面保存光ファイバ１２の右端に到達するとき、Ｓ１成分とＳ２成分が再合渡して得られる信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１２のＳｌｏｗ軸に平行な直線偏波となる（図５（Ｂ））。
【０１３６】
信号光は、その後再び第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に入力され、その偏光方向がｐ偏波方向であるため、第１入出力端１０−１から出力される。すなわち、第３入出力端１０−３には出力されない。
【０１３７】
一方、制御光が「１」信号である場合、ケース１の場合の動作と同じく、制御光と同一方向に伝播するＳ１成分に対して、制御光による相互位相変調により、πの位相シフトが生じる。
【０１３８】
一方、制御光と逆行して伝播するＳ２成分に対しては、制御光による相互位相変調による位相シフトは無視できるほど小さいとする。そこで、第１の実施形態では、この場合の制御光による相互位相変調による位相シフトが無視できるほど小さいものであることを条件として説明する。
【０１３９】
このとき、Ｓ１成分に対して、Ｓ２成分に比してπの光位相シフトが生じるため、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達したときの、Ｓ１成分、Ｓ２成分のベクトル表現は、図５（Ｃ）のように表される。
【０１４０】
すなわち、Ｓ２成分に対しては、図５（Ｂ）の場合と同様に、上向きの矢印と表されるのに対し、Ｓ１成分に対しては、図５（Ｂ）の場合と反転した、左向きの矢印として表現される（図５（Ｃ））。
【０１４１】
その後、Ｓ１、Ｓ２成分が、１／２波長板１４を経由して、第１偏波面保存光ファイバ１２の右端に到達するとき、Ｓ１成分とＳ２成分が再合渡して得られる信号光は、この場合、第１偏波面保存光ファイバ１２のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波となる（図５（Ｃ））。
【０１４２】
その後、信号光は、再び第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に入力され、その偏光方向がｓ偏波方向であるため、第３入出力端１０−３から出力される。その後、ケース１の場合と同様に、出力用ファイバ２７、光バンドパスフィルタ２８を経由して、出力用光ファイバ２９から出力される。
【０１４３】
以上のように、この場合、信号光は、制御光が「１」信号である場合のみ、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３から出力され、結果、出力用ファイバ２９から出力される。
【０１４４】
すなわち、出力用光ファイバ２９から、制御信号の「１」、「０」に対応して、ピーク強度が変調された、振幅変調光信号が出力される。この例の場合では、制御信号が「０」の場合、信号光はまったく出力されないので、いわゆるｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号が出力される。
【０１４５】
以上のように、ケース１の位相変調フォーマット、ケース２の振幅変調フォーマットで発生する変調光信号のパルス波形について考察する。
【０１４６】
いずれのフォーマットにおいても、信号光が通過する光経路は同一である。従って、挿入損失は同一であり、また、群速度分散などの波形歪を生じさせる因子も同一である。従って、波形歪は同一である。
【０１４７】
また、位相変調フォーマットにおいては、信号光は何らの干渉効果も生じずに装置への入出力が行われる。一方、振幅変調フォーマットにおいては、信号光はループ内をＳ１成分、Ｓ２成分に分かれて伝播するが、最終的に、第１偏波面保存光ファイバ１２の右端に入力されるときに再合波されるときに、それらは同相にて合波されるため、エネルギー損失が生じない。すなわち、干渉効果は存在するが、そこでのエネルギー損失はない。
【０１４８】
ゆえに、いずれのフォーマットにおいても、変調光信号のピーク強度（振幅変調の場合、「１」信号のピーク強度）は同一である。
【０１４９】
以上述べた様に、第１の実施形態においては、１／２波長板１４の光軸方向の回転調整という簡便な手段によって、位相変調・振幅変調いずれのフォーマットの光信号も発生できる全光型光変調器を提供することができる。変調フォーマットの切り替えに応じて、制御光のピーク強度や光パルスの時間位置の変更なども不要である。また、発生する変調光信号のピーク強度（振幅変調信号の場合、「１」信号のピーク強度）にも変化がない。
【０１５０】
また、装置を構成する偏波面保存ファイバの複屈折は、式（１）、（２）に示されるように、自動的にキャンセルされる構造を有している。このことは、特に、Ｓ１成分とＳ２成分がともに存在し、それらの干渉を利用する、振幅変調フォーマットの場合において効果的である。すなわち、非特許文献１に示されるように、複屈折をキャンセルするための偏波面保存ファイバ長の高精度な調整が不要である。
【０１５１】
さらにまた、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６で生じる偏波クロクトーク成分は、全て第２偏波分離合成モジュール１８の光ファイバ等への結合を必要としない第４入出力端１８−４に出力される。これは、特許文献１の場合と同様に、位相変調フォーマットの場合、偏波クロクトーク成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３にｐ偏波成分として入力され、また振幅変調フォーマットの場合、Ｓ１成分に対して生じる偏波クロクトーク成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３にｐ偏波成分として入力され、Ｓ２成分に対して生じる偏波クロクトーク成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２にｓ偏波成分として入力されるためである。従って、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３に、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６で生じる偏波クロクトーク成分が、本来所望とする変調光信号に混在して出力されることはない。
【０１５２】
従って、特許文献１と同様に、制御光のピーク強度を低減するために、長尺な第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６を用いても、それらのファイバで生じる偏波クロストークによる動作不安定性の発現を抑制できる。
【０１５３】
以上のことから、第１の実施形態においては、偏波面保存ファイバの使用による複屈折の影響や、また、偏波クロストークの発生による、光変調動作の動作不安定性を抑制できる。すなわち、信号光波長や環境温度が変化しても特性が変化せず、また、高安定な動作特性を担保した、全光型光変調器を提供することができる。
【０１５４】
なお、以上の説明においては、説明便宜上、光位相（０：π）で変調された位相変調信号発生と、ピーク強度（０：１）で変調された振幅変調信号（ｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号）発生を想定して説明したが、第１の実施形態で実現できる光変調器の信号フォーマットは上記に限定されない。例えば、制御光をピーク強度（０：１）のｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号とし、相互位相変調効果による位相シフトが０．５πとなるように制御光ピークパワーを調整すれば、光位相（０：π）で変調された位相変調信号発生が可能となる。この際、制御光をピーク強度（０．５：１）の振幅変調信号としても良い。また、制御光をピーク強度（０．５：１）の振幅変調信号とし、ピーク強度（０．５：１）の振幅変調信号を発生することも可能である。その他、様々な光位相関係、ピーク強度比を待った位相変調信号・振幅変調信号を、適宜、制御光のピーク強度などを調整して発生できる。
【０１５５】
また、変調光信号として振幅変調信号を発生する場合、出力用光ファイバ２９から出力される所望の振幅変調光信号とは論理反転した振幅変調光信号が、入力用光ファイバ３２−２から、信号光と逆行して伝播する形で同時に出力される。この論理反転信号を、所望とする正論理振幅変調光信号の信号品質モニタ等として使用することもできる。この場合において、入力用光ファイバ３２−２の信号光入力端に、３ポート光サーキュレータ３０を接続する。
【０１５６】
３ポート光サーキュレータ３０は、それぞれの入出力ポートに接続された光ファイバ３２−１、３２−２、３７を有する。光ファイバ３２−１から入力された信号光は、光ファイバ３２−２から出力される。光ファイバ３２−２の他端は、第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に接続される。第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に入力される信号光は、ｐ偏波成分に平行な直線偏光となるように、その偏波方向が調整されているものとする。論理反転した振幅変調光信号は、第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１から出力され、光ファイバ３２−２に入力され、光ファイバ３７から出力される。所望とする正論理振幅変調光信号の場合と同様に、制御光除去用の光バンドパスフィルタ３８を透過する信号光波長成分のみを、論理反転した振幅変調光信号として、出力用光ファイバ３９を介して出力させる。
【０１５７】
（Ａ−３）第１の実施形態の動作
以上のように、第１の実施形態によれば、以下の効果を奏し得る。
【０１５８】
すなわち、第１の実施形態によれば、１台の装置を用いて、１／２波長板の光軸方向の回転という簡便な手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれのフォーマットの光信号も発生できる全光型光強度・位相変調器を提供できる。
【０１５９】
また、第１の実施形態によれば、変調フォーマットの変化に伴う変調光信号のパルス波形やピーク強度など、光信号品質の格段の変化を伴わない。
【０１６０】
さらに、第１の実施形態によれば、変調フォーマットの変化に伴う制御光のピーク強度・遅延時間などの調整も不要である。
【０１６１】
さらにまた、第１の実施形態によれば、信号光波長や環境温度が変化しても特性が変化しない、高安定な動作特性を担保できる。
【０１６２】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の光変調器の第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０１６３】
第１の実施形態では、全光型光変調器を振幅変調フォーマットで動作させる際の説明において、制御光と逆行して伝播するＳ２成分に対する相互位相変調効果による位相シフトは無視するものとして処理する場合を例示した。
【０１６４】
このような処理は、制御光において、そのパルス幅をパルス周期で除した値で定義されるデューティ比が十分に小さい場合に有効である。
【０１６５】
しかしながら、デューティ比が大きくなってくると、Ｓ２成分に対する相互位相変調効果による位相シフトは顕著となり無視できなくなる。
【０１６６】
そこで、第２の実施形態では、Ｓ２成分に対する相互位相変調効果による位相シフトを考慮した全光型光変調器の実施形態を説明する。
【０１６７】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図６は、第２の実施形態の光スイッチ１Ｂの構成を示す構成図である。
【０１６８】
第２の実施形態の光スイッチ１Ｂの構成が、第１の実施形態の実施形態の構成と異なる点は、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２から、第３偏波面保存光ファイバ２２、第１偏波面変換部２４、第４偏波面保存光ファイバ２６、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３までの光経路上のいずれかの位置に、光位相バイアス回路４０を備える点である。
【０１６９】
また、それ以外の構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるので、これら構成の詳細な説明は省略する。
【０１７０】
光位相バイアス回路４０は、第１偏波面変換部２４と第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３との間の第４偏波面保存光ファイバ２６上に設けられるものである。なお、光位相バイアス回路４０の配置位置は、図６に示す位置に限定されるものではなく、閉ループの光経路上のいずれかの位置に配置するようにしてもよい。
【０１７１】
図７は、光位相バイアス回路４０の構成を示す構成図である。図７において、光位相バイアス回路４０は、直線偏波光の偏波面を＋４５度回転させるファラデー回転子２７８と、直線偏波光の偏波面を−４５度回転させるファラデー回転子２８０と、光軸Ｘ及び光軸Ｙ軸を有する複屈折媒体２８２とを有して構成されるものである。
【０１７２】
なお、複屈折媒体２８２としては、以下で説明する機能を実現することができれば、種々のものを適用することができ、例えば、偏波面保存ファイバを用いるようにしてもよい、また、１軸性又は２軸性の複屈折を有する光学結晶を用いてもよい。いずれの場合においても、当該複屈折媒体２８２の、長さを調整することで、位相シフト補償量を調整できる。あるいはまた、ほぼ適当な長さに調整された複屈折媒体を用意して、温度変化による複屈折変化を用いて微調整しても良い。
【０１７３】
あるいはまた、複屈折媒体２８２として、複屈折結晶を重ね合わせた、いわゆる、バビネソレイユ補償板を用いることもできる。この場合、位相シフト補償量を可変にできるため、制御光のデューティ比の変化に適宜対応できる適応型光位相バイアス回路を構成できる。
【０１７４】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
第２の実施形態の全光型光変調器は、逆行制御光の相互位相変調効果による位相シフトを考慮して光変調動作を行うものである。
【０１７５】
下記の文献Ａには、光カップラで閉ループで構成した全光型光スイッチ等において、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトが全光型光スイッチのスイッチング動作に影響を与えることが議論されている。
【０１７６】
（文献Ａ）S.Arahira，H.Murai，and Y.Ogawa，“Modified NOLM for Stable and Improved 2R Operation at Ultra-High Bit Rates”，IEICE Trans.Commun，Vol.E89-B，No.12，pp.3296-3305，2006
第１の実施形態の全光型光変調器も、文献Ａに記載の光スイッチと同様に、閉ループ構造を有するものであり、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトがもたらす、光変調効果への影響が存在する。
【０１７７】
文献Ａには、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトは、制御光がループを１周伝播するのに要する伝播時間が、制御光のパルス周期（ビット周期、例えば１０ギガビット毎秒の場合、１００ｐｓ）に比べて十分大きい場合、時間依存性を持たない、定常的な位相シフトとなることが記載されている。
【０１７８】
そうすると、このような条件は非線形効果の発現のために、ある程度長い相互作用長を有する多くの全光型光スイッチで成り立ち、第１の実施形態の全光型光変調器１Ａにおいても、第３及び第４偏波面保存ファイバ２２及び２６の長さ（ｌ３、ｌ４）が極端に短くない場合に成立する。すなわち、上記仮定は、現実的な装置構成を有する多くの全光型光変調器において成立する。
【０１７９】
第１の実施形態のＳ２成分の信号光に対して生じる上記のような定常的な位相シフトは、文献Ａの記載のように、振幅変調フォーマットにおける信号消光比の劣化と、変調信号波形の歪みを生じさせる。
【０１８０】
従って、第２の実施形態は、これを除去するために、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループのいずれかの箇所に、光位相バイアス回路４０を挿入することで、上記の逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトをキャンセルしようとするものである。
【０１８１】
なお、Ｓ２成分が存在しない位相変調フォーマットにおいては、このような逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトは存在しないので、位相変調フォーマットの場合の動作説明は省略する。
【０１８２】
以下、図６及び７を参照しながら、第２の実施形態の全光型光変調器の動作について説明する。
【０１８３】
図７において、まず、信号光のＳ１成分が、第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播し、光位相バイアス回路４０に結合された後、再び第４偏波面保存光ファイバ２６に結合されるときのＳ１成分の偏波状態を説明する。
【０１８４】
Ｓ１成分は、第１の実施形態で説明したとおり、図７の右側から第４偏波面保存光ファイバ２６から、そのｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として出力され、光位相バイアス回路４０に結合される。
【０１８５】
光位相バイアス回路４０において、Ｓ１成分は、まずファラデー回転子２８０を経由して、偏波方向が−４５度回転する。ここで、複屈折媒体２８２は、偏波回転したＳ１成分の偏波方向と、複屈折媒体２８２の光軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のうち一方の光軸（図７ではＹ軸）とが一致するように配置される。
【０１８６】
Ｓ１成分は、複屈折媒体２８２の光軸（Ｙ軸）と平行な直線偏波として複屈折媒体２８２を通過した後、ファラデー回転子２７８に入力する。そして、ファラデー回転子２７８において、Ｓ１成分は＋４５度回転される。
【０１８７】
その結果、Ｓ１成分は、その偏波方向が図７の左側の第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として第４偏波面保存光ファイバ２６に到達し、再び第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播していく。
【０１８８】
一方、Ｓ２成分は、第１の実施形態で説明したように、図７の左側の第４偏波面保存光ファイバ２６から、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として出力され、光位相バイアス回路４０に到達される。
【０１８９】
光位相バイアス回路４０において、Ｓ２成分は、まずファラデー回転子２７８を通過して偏波方向が＋４５度回転する。このとき、偏波回転されたＳ２成分の偏波方向は、複屈折媒体２８２のＸ軸方向の光軸方向に一致する。
【０１９０】
従って、Ｓ２成分は、複屈折媒体２８２のＸ軸と平行な直線偏波として複屈折媒体２８２を通過して、ファラデー回転子２８０に入力される。そして、ファラデー回転子２８０において、Ｓ２成分は−４５度回転される。
【０１９１】
その結果、Ｓ２成分は、その偏波方向が図７の右側の第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として、図７右側の第４偏波面保存光ファイバ２６に到達し、再び第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播していく。
【０１９２】
すなわち、Ｓ１成分、Ｓ２成分は、光位相バイアス回路４０の挿入にもかかわらず、当該箇所以外は、第１の実施形態と同じ偏波状態で、各光経路を通過していく。すなわち、第１の実施形態の説明で述べた基本的な光変調動作及び発明の効果は、第２の実施形態でも保たれる。
【０１９３】
一方、第２の実施形態においては、Ｓ１成分、Ｓ２成分は、光位相バイアス回路４０内に配置された複屈折媒体２８２を、互いに直交する光軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に平行な直線偏光の状態で通過する。そのため、この両成分間に、複屈折媒体２８２の有する複屈折に基づく光位相差が生じる。
【０１９４】
この光位相差を、Ｓ２成分に対して生じる逆行制御光との相互位相変調効果による位相シフトと正負反転した値に設定することで、Ｓ２成分に対して生じる逆行制御光との相互位相変調効果による位相シフトをキャンセルすることができる。
【０１９５】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した効果に加えて、次に示す効果を期待できる。
【０１９６】
すなわち、第２の実施形態によれば、制御光として高デューティ比の光パルス信号を用いても、消光比の劣化や波形歪のない、良好な振幅変調光信号の発生が可能となる。このことは、制御光として、連続する「１」信号の間で光強度の変化がない、いわゆるノンリターン・トウ・ゼロ信号を用いることができることを意味する。この場合、信号光として、光パルス列の代わりに連続光を用いれば、同じく、ノンリターン・トウ・ゼロ方式の振幅変調光信号・位相変調光信号の発生が可能となる。
【０１９７】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明の光信号発生装置の第３の実施形態を図面を参照して説明する。
【０１９８】
第３の実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態で説明した全光型光変調器を構成に含む光信号発生装置の実施形態を説明する。
【０１９９】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図８は、第３の実施形態の光信号発生装置２Ａの構成を示す構成図である。
【０２００】
図８において、第３の実施形態の光信号発生装置２Ａは、第２光カプラ６０と、第３光カプラ６２と、第４光カプラ６４と、第５光カプラ６６と、クロック抽出回路７０と、光パルス光源８０と、光パルス光源８２と、光ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路９０と、光データ信号識別回路１００と、全光型光変調器５０とを少なくとも有して構成される。
【０２０１】
光信号発生装置２Ａは、符号化フォーマットが位相変調方式又は振幅変調方式のいずれの光データ信号を外部から入力し、位相変調方式又は振幅変調方式のいずれの符号化フォーマットの変調光信号を適宜選択して発生することができるものである。
【０２０２】
全光型光変調器５０は、第１の実施形態又は第２の実施形態で説明した全光型光変調器を適用することができる。全光型光変調器５０は、光パルス光源８２から信号光入力用ファイバ３２−１を介して信号光（波長λｓ）を取り込むと共に、光カプラ６４から制御光入力ポート３１を介して制御光（波長λｐ）を取り込み、最終的に所望とする変調光信号を出力用ファイバ２９から出力するものである。
【０２０３】
なお、全光型光変調器５０の詳細な内部構成は、第１及び第２の実施形態で説明したので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０２０４】
第２〜第５光カプラ６０、６２、６４及び６６は、少なくとも３個の光信号の入出力ポートを有する光カプラである。また、第２〜第５光カプラ６０、６２、６４及び６６は、１個の入力ポートから入力された光信号を、適宜設計された出力分岐比で２個の出力ポートから出力するものであったり、又は２個の入力ポートから入力された各光信号を、適宜設計された出力合成比で合波し、その合波信号を１個の出力ポートから出力するものを適用することができる。
【０２０５】
第２光カップラ６０は、光データ信号を入力するポート６０−１と、第２光カップラのポート６２−１に出力するポート６０−２と、クロック抽出回路７０に出力するポート６０−３とを有するものである。
【０２０６】
第３光カップラ６２は、光カップラ６０のポート６０−２から出力された光信号を入力するポート６２−１と、第５光カップラ６６のポート６６−１に出力するポート６２−２と、光ＰＬＬ回路９０に出力するポート６２−３とを有するものである。
【０２０７】
第５光カップラ６６は、第３光カップラのポート６２−２から出力された光信号を入力するポート６６−１と、光データ信号識別回路１００に出力するポート６６−２と、第４光カップラ６４のポート６４−２に出力するポート６６−３とを有するものである。
【０２０８】
第４光カップラ６４は、第５光カップラ６６のポート６６−３から出力された光信号を入力するポート６４−２と、光パルス光源８０からの出力を入力するポート６４−３と、全光型光変調器５０に制御光を出力するポート６４−１とを有するものである。
【０２０９】
クロック抽出回路７０は、光カップラ６０のポート６０−３から出力された光データ信号を入力し、その入力した光データ信号に基づいて、光データ信号のビットレートに相当する周波数の電気クロックを抽出するものである。なお、入力する光データ信号は、振幅変調又は位相変調された波長λｐの光データ信号である。
【０２１０】
ここで、ビットレートに相当する周波数の電気クロック信号とは、例えば装置外部から入力される光データ信号のビットレートが１０ギガビット毎秒であるとき、周波数が１０ＧＨｚで連続的な繰り返し波形を有するものであって、この光データ信号とタイミング同期された正弦波状又はパルス状の電気変調信号をいう。
【０２１１】
また、クロック抽出回路７０は、抽出した電気クロック信号を光パルス光源８０及び８２に出力するものである。
【０２１２】
光パルス光源８２は、クロック抽出回路７０から出力された電気クロック信号を入力し、この電気クロック信号に基づいて、光データ信号とタイミング同期した波長λｓの連続的な光クロックパルス列を発生するものである。また、光パルス光源８２は、発生した光クロックパルス列を信号光として全光型光変調器５０に与えるものである。
【０２１３】
ここで、光パルス光源８２としては、例えば、既存のモード同期半導体レーザやモード同期ファイバレーザなどを適用することができる。また、光パルス光源８２として、波長λｓの連続光源と、ＬｉＮｂＯ３光変調器や半導体電界吸収型光変調器などの光強度変調器とを組み合わせた光源を適用することができる。
【０２１４】
光ＰＬＬ回路９０は、第３光カプラ６２のポート６２−３から出力された光データ信号を入力し、その光データ信号の有する光キャリア成分が光位相検波され、その結果、光データの光キャリア成分と位相同期させた波長λｐの連続光を光パルス光源８０に与えるものである。
【０２１５】
また、光ＰＬＬ回路９０の構成及び動作原理としては、従来研究開発されているコヒーレント光通信システムの受信端において用いられるヘテロダイン検波などの技術を適用することができる。
【０２１６】
光パルス光源８０は、クロック抽出回路７０から電気クロック信号を入力すると共に、光ＰＬＬ回路９０から波長λｐの連続光を入力する。また、光パルス光源８０は、電気クロック信号を用いて光データ信号とタイミング同期させ、かつ、波長λｐの連続光と光位相同期させた波長λｐの連続的な光クロックパルス列を発生するものである。さらに、光パルス光源８０は、発生させた波長λｐの光パルス列を、第４光カップラ６４のポート６４−３に与えるものである。
【０２１７】
ここで、光パルス光源８０としては、先に述べたＬｉＮｂＯ３光変調器や半導体電界吸収型光変調器などの光強度変調器に、光ＰＬＬ回路９０からの連続光を入力して動作させた光源を適用することができる。また、光パルス光源８０として、文献Ｂに開示されるような、外部からの連続光に対して光注入同期動作させたモード同期半導体レーザを適用するようにしてもよい。
【０２１８】
（文献Ｂ）Shin Arahira，Hiroki Yaegashi，Koji Nakamura，and Yoh Ogawa，“Chirp Control and Broadband wavelength-tuning of 40-GHz Monolithic Actively mode-locked laser diodes module with an external CWlight injection”，IEEE J.Selected Topics in Quantum Electron，vol.11，No.5，pp.1103-1111，2005
光データ信号識別回路１００は、第５光カップラ６６のポート６６−２から出力された光データ信号を入力し、入力された光データ信号が位相変調信号であるか又は振幅変調信号であるかを識別する識別回路である。
【０２１９】
また、光データ信号識別回路１００は、識別結果に応じた制御電気信号を、全光型光変調器５０に与えるものである。これにより、全光型光変調器５０は、制御電気信号に基づいて、第１又は第２の実施形態で説明した１／２波長板１４の回転調整を制御させることができる。
【０２２０】
なお、光データ信号の識別方法については、後述する動作の項において詳細に説明する。また、光データ信号回路１００の設置位置は、図８に示す位置に限定されるものではなく、入力する光データ信号を取り込むことができる位置であれば、いかなる光経路に設けるようにしてもよい。
【０２２１】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、第３の実施形態の動作を図面を参照しながら説明する。
【０２２２】
まず、光データ信号が、装置外部から光信号発生装置２Ａに入力する。光データ信号は、第２光カップラ６０のポート６０−１に入力し、第２光カップラ６０のポート６０−３から出力されて、クロック抽出回路７０に入力する。
【０２２３】
光データ信号がクロック抽出回路７０に入力されると、クロック抽出回路７０は、光データ信号に基づいて、光データ信号のビットレートに相当する周波数の電気クロック信号を抽出する。
【０２２４】
そして、この電気クロック信号が光パルス光源８０及び８２に与えられ、光パルス光源８０及び８２が電気クロック信号を用いて駆動することで、光データ信号にタイミング同期した光クロックパルスが連続的に出力される。
【０２２５】
光パルス光源８２からの波長λｓの光クロックパルス列は、信号光入力用ファイバ３２−１を通じて、信号光として全光型光変調器５０に入力される。
【０２２６】
一方、第２光カップラ６０のポート６０−２から出力される光データ信号は、第３光カップラ６２のポート６２−１に入力される。光データ信号は、第３光カップラ６２のポート６２−２及び６２−３から２分岐されて、第５光カップラ６６及び光ＰＬＬ回路９０に出力される。
【０２２７】
光データ信号が光ＰＬＬ回路９０に入力されると、光ＰＬＬ回路９０において、光データ信号の有する光キャリア成分の光位相検波が実行され、その結果、光データ信号の有する光キャリア成分と位相同期された波長λｐの連続光が、光パルス光源８０に与えられる。
【０２２８】
光ＰＬＬ回路９０からの波長λｐの連続光が光パルス光源８０に入力すると、光パルス光源８０では、光データ信号と光位相同期された装置外部からの光データ信号と同じ波長λｐの連続的な光クロックパルス列を発生する光パルス光源として動作する。
【０２２９】
また、このとき同時に、光パルス光源８０では、クロック抽出回路７０からの電気クロック信号を受け入れて駆動されることで、発生する光クロックパルス列が、装置外部から入力される光データ信号とタイミング同期もされている。
【０２３０】
そして、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列は、第４光カップラ６４のポート６４−３に入力される。
【０２３１】
ここで適用される光パルス光源８０からの光クロックパルス列は、後に詳細に述べる理由によって、光ＰＬＬ回路９０からの連続光、ひいては装置外部から入力される光データ信号と同一波長で、かつ、光位相同期されていなければならない。
【０２３２】
一方、第３光カップラ６２のポート６２−２から出力される光データ信号は、適宜光ファイバなどの光経路を通過した後、第４光カップラ６４のポート６４−２に入力される。
【０２３３】
その結果、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との合成波が出力される。
【０２３４】
ここでの光データ信号は、実際には装置に入力された光データ信号を光カップラなどで多段分岐したものであるが、その信号品質は、強度を除けば初期の装置に入力された光データ信号と同一のものであるので、その信号処理の結果は、初期の装置に入力された光データ信号に加えた信号処理の結果と同一のものと考えてよい。
【０２３５】
また、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される合成波は、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力となる。
【０２３６】
これら２つの光の偏波面が同一方向となるように調整されているものとする。そのためには、これら２つの光が第４光カップラ６４のポート６４−２及び６４−３に到達するまでの光経路に、例えば偏波面コントローラなどの偏波面調整手段を適宜挿入することで容易に実現できる。あるいはまた、偏波面保存ファイバなどの偏波面保持手段を適用するようにしてもよい。
【０２３７】
また、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列のパルス幅及びピーク強度は、第４光カップラ６４の入力ポート６４−２に入力される光データ信号のパルス幅及びピーク強度と同一であるとする。そのためには、光パルス光源８０の駆動条件を調整したり、又は、光データ信号及び光クロックパルス列が第４光カップラ６４のポート６４−２及び６４−３に到達するまでの光経路に光増幅器を適宜挿入したりすることで実現できる。
【０２３８】
次に、図９を参照して、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力を考察する。
【０２３９】
図９（Ａ）において、入力された光データ信号が位相変調信号である場合を示す。ここでは、図９（Ａ−１）に示すように、入力された光データ信号の光位相が（π、０、π、π）と変調された４ビットの位相変調信号を考える。また、図９（Ａ−２）に示すように、光クロックパルス列の光位相は、入力された光データ信号と比較して、相対的にπであるとする。
【０２４０】
光クロックパルス列は、入力された光データ信号と光位相同期されて出力されたものであるために、入力された光データ信号と、光クロックパルス列との相対的な光位相関係が、図９（Ａ−２）に示されたような状態に安定的に維持することが可能となる。
【０２４１】
このとき、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力は、図９（Ａ−３）に示されたようになる。
【０２４２】
すなわち、光データ信号の光位相が「０」であるとき、光クロックパルス列の光位相は「π」であるため、逆相で干渉した結果、合成出力（＝干渉出力）の強度はゼロとなる。また、光データ信号の光位相が「π」であるとき、光クロックパルス列の光位相は「π」であるため、合成出力は両者の足し合わせとなり、有意な光強度が現れる。
【０２４３】
その結果、第４光カップラ６４からの合成出力は、光ピーク強度が（１、０、１、１）と変調された振幅変調信号となる。すなわち、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、入力光データ信号の光位相「π」の状態を光ピーク強度「１」、入力光データ信号の光位相「０」の状態を光ピーク強度「０」に換算して変換した、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの振幅変調信号が得られる。
【０２４４】
次に、図９（Ｂ）は、入力された光データ信号が振幅変調信号である場合を示す。ここでは、図９（Ｂ−１）に示すように、入力された光信号の光ピーク強度が（１、０、１、１）と変調された４ビットの振幅変調信号を考える。振幅変調信号であるために、各信号の光位相は全て同じであり、ここでは、各信号の光位相を「０」であるとする。
【０２４５】
次に、図９（Ｂ−２）に示すように、光クロックパルス列の光位相は、図９（Ａ）の場合と同様に、入力された光データ信号と比較して相対的に「π」であるとする。
【０２４６】
先の場合と同様に、光クロックパルス列は、入力された光データ信号と光位相同期されて出力されたものであるために、入力された光データ信号と、光クロックパルス列の相対的な光位相関係を図９（Ｂ−２）に示されたような状態で、安定的に維持することが可能となる。
【０２４７】
このとき、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力は、図９（Ｂ−３）に示されたようになる。
【０２４８】
すなわち、光データ信号の光ピーク強度が「１」であるとき、光クロックパルス列の光位相は「π」であるため、逆相で干渉した結果、合成出力（＝干渉出力）の強度はゼロとなる。また、光データ信号の光ピーク強度が「０」であるとき、光クロックパルス列の光波形がそのまま出力されて、合成出力に有意な光強度が現れる。
【０２４９】
その結果、第４光カップラ６４からの合成出力は、光ピーク強度が（０、１、０、０）と変調された振幅変調信号となる。すなわち、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、入力光データ信号の光ピーク強度「１」の状態を光ピーク強度「０」、入力光データ信号の光ピーク強度「０」の状態を光ピーク強度「１」に換算して変換した、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの振幅変調信号が得られる。
【０２５０】
以上の考察より、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、入力された光データ信号が位相変調信号・振幅変調信号の如何を問わず、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの振幅変調信号が得られる。これを制御光として、全光型光変調器５０の制御光入力ポート３１に入力することで、最終的に、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの、変調光信号が、全光型光変調器５０の出力ボートファイバ２９から得ることができる。
【０２５１】
図９で考察した効果は、第４光カップラ６４のボート６４−３に入力された光クロックパルス列が、装置外部から入力され、その一部が第４光カップラ６４のポート６４−２に入力された光データ信号と光位相同期され、かつ、同一波長であるために生じる。
【０２５２】
光クロックパルス列が、入力された光データ信号と光位相同期されておらず、何らの光位相の相関を有していない場合、入力された光データ信号と、光クロックパルス列の相対的な光位相関係を、図９（Ａ−２）又は図９（Ｂ−２）に示されたように、一定の関係を保つことができない。この場合、例えば入力光データ信号が位相変調信号である場合に、光データ信号の光位相が「０」であっても、合成出力（＝干渉出力）の強度がゼロとならない。すなわち、干渉出力の信号パターンは、初期光データ信号の信号パターンと一致したものにはならない。これは、最終的に出力された変調光信号の符号誤りを生じさせる。
【０２５３】
また、光クロックパルス列の波長と、入力された光データ信号の波長が一致しない場合、入力された光データ信号と、干渉出力に波長差に相当した周期の強度変動が生じる。この場合もまた、干渉出力の信号パターンは、初期光データ信号の信号パターンと一致したものにはならず、最終的に出力された変調光信号の符号誤りを生じさせる。
【０２５４】
すなわち、図９に示すような、初期光データ信号の信号パターンと一致した干渉出力の信号パターンを得るためには、光クロックパルス列が、入力された光データ信号と光位相同期され、かつ、同一波長である必要が生じる。先に述べた光パルス光源８０においては、光ＰＬＬ回路９０からの連続光を入力して動作させた光強度変調器、あるいは光ＰＬＬ回路９０からの連続光に光注入同期させて動作させた、文献Ｂに開示されるようなモード同期半導体レーザを利用することで、これを実現することができる。
【０２５５】
また、図９（Ａ−１）、（Ｂ−１）に示す、位相変調あるいは振幅変調された、装置外部から入力された光データ信号のベースバンド信号配列パターンを（１、０、１、１）であると定義し、最終的に出力される変調光信号のベースバンド信号配列パターンを考察すると、図９（Ａ−３）、（Ｂ−３）に示される制御光の強度パターンを反映して、装置外部から入力された光データ信号が位相変調信号である場合には、（１、０、１、１）と初期光データ信号と同じ配列パターンになるのに対し、初期光データ信号が振幅変調信号である場合には、（０、１、０、０）と、外部から入力された光データ信号と論理反転した配列パターンとなる。
【０２５６】
装置外部から入力された光データ信号が振幅変調信号である場合の制御光の論理反転は、最終的に所望とする変調光信号が位相変調信号である場合には、位相変調信号は単に光信号の相対光位相のみを問題とするので、問題とはならない。
【０２５７】
一方、最終的に所望とする変調光信号が振幅変調信号である場合には、このような現象は、例えば受信端での論理識別を反転して考えればよいので、実用上やはりそれほど大きな問題とはならない一方、これを回避することもできる。
【０２５８】
例えば、図６に示す、第２の実施形態において、光位相バイアス回路にて与える光位相を、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトを補償する量に加えて、さらにπの位相シフト量を与える。
【０２５９】
このとき、振幅変調光信号の正論理信号・論理反転信号の出力ポートは交換される。すなわち、出力用光ファイバ２９からは論理反転信号が出力され、すなわち、この場合、（１、０、１、１）と、入力された光データ信号と同じ配列パターンの振幅変調光信号を得ることができる。
【０２６０】
出力用光ファイバ２９より出力される変調光信号の変調フォーマットの切り替え（位相変調⇔振幅変調）は、本装置が設置される光中継器などの基地局から発生される制御信号に基づいて、１／２波長板１４の光軸回転を実行することで行われる。
【０２６１】
あるいはまた、装置外部から入力された光データ信号と、最終的に所望とされる変調光信号との間で、変調フォーマットの変換を伴わないような用途においては、次のような使用も可能である。ここで、変調フォーマットの変換を伴わないとは、入力光データ信号が振幅変調信号である場合、振幅変調信号を一意に出力させ、入力光データ信号が位相変調信号である場合、位相変調信号を一意に出力させる、という意味である。
【０２６２】
すなわち、第３光カップラ６２のポート６２−２と第４光カップラ６４のポート６４−２とを結合する、光データ信号の伝播する光経路に、第５光カップラ６６を挿入し、光データ信号の分岐出力を得、これを光データ信号識別回路１００に入力する。光データ信号識別回路１００において、入力光データ信号の変調フォーマットが位相変調信号であるか、振幅変調信号あるかの判別を行う。その結果に応じて制御電気信号を発生し、この電気信号に応じて入／２波長板１４の光軸回転を実行する。
【０２６３】
その結果、装置外部から入力された光データ信号の変調フォーマット判別を自動的に行う、自律的な装置構成が可能となる。
【０２６４】
このような光データ信号識別回路１００は、図８の構成例によらず、装置へ入力された光データ信号が経由するいかなる光経路に挿入しても良い。
【０２６５】
図１０は、光データ信号識別回路１００により光データ信号の判別方法を説明する概略的な説明図である。光データ信号識別回路１００は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す方法で光データ信号を判別するものを適用することができる。
【０２６６】
図１０（Ａ）において、光データ信号を構成する各光パルスが同じパルス波形を有し、かつ、光データ信号の平均強度が同じであるとした場合、光データ信号を構成する各光パルスのピーク強度に、光データ信号の変調フォーマットによる違いが生じる。
【０２６７】
具体的には、光データ信号識別回路１００は、光データ信号のピーク強度を検出することで、光データ信号を判別する方法を適用することができる。つまり、光データ信号が位相変調信号である場合、各光パルスのピーク強度は、「１」信号、「０」信号の場合とも同じである。このときのピーク強度をＩｐであるとする。一方、光データ信号が振幅変調信号である場合、「１」信号、「０」信号のピーク強度は異なる。今、光信号がｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号であるとし、マーク率をＭとした場合、「１」信号のピーク強度はＩｐ／Ｍとなり、光データ信号が位相変調信号である場合のピーク強度に比べて１／Ｍ倍に増強される。従って、ピーク強度を検出することで、光データ信号が振幅変調信号か又は位相変調信号かの判別が可能となる。
【０２６８】
また例えば、光データ信号識別回路１００は、装置に入力された光データ信号の個々の光信号のピーク強度をサンプリングし、その分布を調べ、その分布が極度に広がった信号を振幅変調信号と判定し、また分布が狭い信号を位相変調信号と判定するようにしてもよい。
【０２６９】
また、図１０（Ｂ）に示すように、光データ信号識別回路１００は、位相変調信号と振幅変調信号の光スペクトルの違いに基づいて判別してもよい。
【０２７０】
具体的には、例えば図１０（Ｂ）に示すように、振幅変調信号は、その光キャリア波長成分に離散的なスペクトル成分を有する。一方、位相変調信号は、光キャリア波長での離散的なスペクトル成分を持たず、光キャリア波長近傍で光スペクトルはブロードに広がる。
【０２７１】
光データ信号を、その光キャリア波長から若干離調した波長にピーク透過率を有し、かつ、十分狭い帯域を有する光バンドパスフィルタを透過させる。すると、光データ信号が振幅変調信号である場合、光バンドパスフィルタを透過する光データ信号強度は低い。一方、光データ信号が位相変調信号である場合、光バンドパスフィルタを透過する光データ信号強度は、その光スペクトル広がりを反映して高くなる。従って、光データ信号識別回路１００は、このような光バンドパスフィルタを透過する光データ信号強度を検出することで、光データ信号が振幅変調信号か又は位相変調信号かの判別が可能となる。
【０２７２】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上のように、第３の実施形態によれば、第１又は第２の実施形態で説明した全光型光変調器を備える光信号発生装置を実現することにより、外部から入力される光データ信号の符号化フォーマットが位相変調方式又は振幅変調方式の何れの方式であっても、位相変調方式又は振幅変調方式の何れの符号化フォーマットの変調光信号をも適宜選択して発生することが可能な光信号発生装置を提供することができる。
【０２７３】
（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明の光信号発生装置の第４の実施形態を図面を参照して説明する。
【０２７４】
図１１は、第４の実施形態の光信号発生装置２Ｂの構成を示す構成図である。
【０２７５】
図１１において、第４の実施形態の光信号発生装置２Ｂは、第２光カプラ６０と、第３光カプラ６２と、第４光カプラ６４と、第５光カプラ６６と、クロック抽出回路７０と、光パルス光源８０と、光パルス光源８２と、光ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路９０と、光データ信号識別回路１００と、全光型光変調器５０と、波長変換器１１０を少なくとも有して構成される。
【０２７６】
図１１に示す第４の実施形態の光信号発生装置２Ｂが図８の光信号発生装置２Ａと異なる点は、波長変換器１１０を新たに加える点、及び光パルス光源８２の機能の点である。それ以外の構成は、図８の光信号発生装置２Ａの構成と同じであるので、第４の実施形態では、波長変換器１１０及び光パルス光源８２の構成を中心に説明する。
【０２７７】
第３の実施形態においては、全光型光変調器５０において、信号光と制御光の分離のために、それらの波長を、光バンドパスフィルタ２８、３８において、信号光波長成分のみ選択的に透過可能な程度に異ならせておく必要があった。従って、第３の実施形態においては、外部から入力された光データ信号の波長（λｐ）と、最終的に発生させる変調光信号の波長（λｓ）とが異なる、波長変換動作を本質的に伴う。
【０２７８】
しかしながら、これら両者の波長が一致して動作することを要求する応用も多い。例えばＷＤＭシステムにおいて、長距離伝送のための光中継器として、第３の実施形態の光信号発生器を用いる場合がそれに相当する。第４の実施形態においては、波長変換器１１０を用いることで、全光型光変調器５０に入力される制御光の波長を、外部から入力された光データ信号の波長（λｐ）とは異なる波長（λｐ’）に変換する。それによって、全光型光変調器５０に入力される信号光の波長（λｓ）と、外部から入力された光データ信号の波長（λｐ）が一致しても、光バンドパスフィルタ２８、３８において信号光波長成分のみを選択的に透過し、制御光波長成分を遮断できるため、全光型光変調器５０における光変調動作が阻害されない。
【０２７９】
波長変換器１１０は、第４光カップラ６４のポート６４−１と全光型光変調器５０の制御光入力ポート３１とを結ぶ光経路上に設けられているものである。波長変換器１１０は、第４光カップラ６４のポート６４−１からの出力光の波長を変換し、変換した波長の光を全光型光変調器５０に与えるものである。
【０２８０】
波長変換器１１０としては様々なタイプのものを用いることができる。例えば、半導体光増幅器、ＬｉＮｂＯ３などの非線形光学結晶、非線形光学結晶に光導波路と分極反転による擬似位相整合構造を作りこんだデバイス、光ファイバなどにおける、３波混合効果や４波混合効果を応用したものを用いることができる。
【０２８１】
また、波長変換器１１０は、文献Ｃなどに開示の光ファイバなどにおける光カー効果に基づく、光信号再生効果を伴う波長変換器を用いることができれば、光信号再生効果を伴う光信号発生装置の提供が可能となる。
【０２８２】
（文献Ｃ）P.V.Mamyshev，“All-Optical data Regeneration based on self-phase modulation effect”，Technical digest of European Conference on Optical Communication 98（ECOC 98），vol.1，pp.475-476，Madrid，Spain，1998
光パルス光源８２は、クロック抽出回路７０からの電気クロック信号を用いて、装置外部から入力された光データ信号とタイミング同期した波長λｐの光パルス列を発生させるものである。これにより、外部から入力された光データ信号の波長λｐと一致させた光パルス列を全光型光変調器５０に与えることができる。
【０２８３】
なお、光信号発生装置２Ｂの構成は、図１１に示す構成に限定されるものではない。例えば、光パルス光源８２を用いず、光パルス光源８０のみを用意し、それからの光クロック出力を光カップラなどで２分岐し、一方の出力を全光型変調器５０の信号光入力用ファイバ３２−１に接続して信号光として供給し、もう一方の出力を外部から入力された光データ信号との干渉のために第４光カップラ６４のポート６４―３に接続しても良い。
【０２８４】
この場合、光パルス光源８２が不要な構成となる。その他の構成は第３の実施形態と同様であるため、ここではその説明を割愛する。
【０２８５】
（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態によれば、第３の実施形態の効果に加えて、次の効果を期待できる。すなわち、第４の実施形態によれば、外部から入力された光データ信号と同一波長の位相変調又は振幅変調された変調光信号を発生する、光信号発生装置の提供が可能となる。
【０２８６】
（Ｅ）他の実施形態
第１〜第４の実施形態では、光カー効果に基づき相互位相変調効果を発現する媒体として光ファイバを考慮したが、本発明で得られる効果は、このような光ファイバの使用に限定されるものではない。制御光により被制御光の光位相を変化させる効果を有する光デバイスであれば、その応用形態に応じて、多種多様なデバイスを用いて、本発明の効果を生じることができる。例えば、動作するビットレートが、１Ｇｂ／ｓなど比較的低ビットレートであれば、半導体光増幅器や電解吸収型光変調器を用いることもできる。また、Ｓｉをコアとし、ＳｉＯ２をクラッドとして形成した、いわゆるシリコン細線導波路を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２８７】
【図１】第１の実施形態の光スイッチの構成を示す構成図である。
【図２】偏波面保存光ファイバに適用するＰＡＮＤＡ型光ファイバの光伝播方向に対して垂直に切断した断面の概略的な断面構造図である。
【図３】第１の実施形態の第１偏波面変換部における接続方法を説明する説明図である。
【図４】第１の実施形態の位相変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。
【図５】第１の実施形態の振幅変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。
【図６】第２の実施形態の光スイッチの構成を示す構成図である。
【図７】第２の実施形態の光位相バイアス回路の構成を示す構成図である。
【図８】第３の実施形態の光信号発生装置の構成を示す構成図である。
【図９】第３の実施形態の制御光生成過程を説明する説明図である。
【図１０】第３の実施形態の光データ信号識別回路による光データ信号識別方法を説明する説明図である。
【図１１】第４の実施形態の光信号発生装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【０２８８】
１Ａ及び１Ｂ（５０）…光スイッチ、１０…第１偏波分離合成モジュール、１８…第２偏波分離合成モジュール、１２、１６、２２、２６…第１〜第４偏波面保存ファイバ、１４…１／２波長板モジュール、２４…第１偏波面変換部、２８、３８…光バンドパスフィルタ（中心波長λｓ）、３２−１及び３２−２…信号光入力用光ファイバ、２７、２９、３７、３９…変調光信号出力用光ファイバ、３１…制御光入力ポート、４０…光位相バイアス、
２Ａ及び２Ｂ…光信号発生装置、６０、６２、６４、６６…第２〜第５光カップラ、７０…クロック抽出回路、８０…光パルス光源、８２…光パルス光源、９０…光ＰＬＬ回路、１００…光データ信号識別回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器及び光信号発生装置に関し、例えば、長距離大容量光ファイバ通信などに利用される、制御光によって被制御光に強度変調又は位相変調を与える光変調器及び光信号発生装置に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばインターネット等に代表されるネットワーク技術の発展に伴い、光ファイバ通信の通信容量の大容量化への要求が近年ますます高まってきている。
【０００３】
近年の光ファイバ通信の通信容量の大容量化のためには、送受信可能な波長チャンネル数を増やすこと（例えば、波長多重通信技術（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）と、各波長チャンネルあたりの通信速度を高速化することによってなされている。
【０００４】
波長チャンネルあたりの通信速度を高速化する手段としては、例えば、時分割多重通信（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）等の多重通信方法が検討され、また実用化されている。このＴＤＭ方式は、複数チャンネルを時分割多重した時分割多重信号を用いることにより、波長チャンネルあたりの通信速度を高速化する方式である。
【０００５】
ＴＤＭ方式は、受信側において、クロック信号から生成されるゲート信号に基づき、時分割多重信号から個々のチャンネルを分離する多重分離手段を備え、個々のチャンネルの情報を個別に取り出して受信することがなされている。また、従来採用されているＴＤＭ方式は、電子デバイスレベルで時分割多重信号発生・多重信号分離を行う方式である。この方式を、特に電気ＴＤＭと呼ぶ。
【０００６】
電気ＴＤＭの通信速度を高速化するためには、電子デバイス、及び光電変換を行うためのフォトダイオード、半導体レーザなどのオプトエレクトロニクスデバイスの高速化が必要である。その通信速度は４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度のビットレートが限界であった。
【０００７】
ＴＤＭ方式の通信速度をさらに高速化するためには、上記の多重信号発生・多重信号分離手段を全て光学的な手段で実現するのが望ましい。この方式を、特に光ＴＤＭと呼ぶ。
【０００８】
光ＴＤＭ方式では、例えば光カップラなどを結合させた光回路を用いて、時分割多重された光パルス信号の生成を行うことが望ましい。また、受信側での多重分離としては、制御光である光制御信号でゲート動作させた、全光型光スイッチを用いて実行するのが望ましい。さらにまた、長距離伝送などのための光中継器や、光ネットワークのノードにおいては、波長変換や変調光信号の生成さらには光信号再生動作などの光信号制御技術が必要となるが、これらについてもまた、同様に、制御光信号で、被制御光信号の波長変換、変調光信号の生成、信号再生などを行う、全光型波長変換器・光変調器などを用いて実行するのが望ましい。
【０００９】
すなわち、光ＴＤＭ方式では、その受信端における多重分離や、あるいは光中継器等における光信号再生などを実行するために、制御光信号で、被制御光信号のスイッチ動作、変調信号生成動作を行う、全光型光スイッチ・変調器が必要となる。
【００１０】
全光型光スイッチ・変調器を実現する手法として、光ファイバにおいて発現する光カー効果を利用する方法は、その好ましい一例である。
【００１１】
光ファイバにおいて発現する光カー効果は、光ファイバを強度の強い光が伝播することにより光ファイバの屈折率が変化する現象であり、その応答速度は数フェムト秒（ｆｓ）である。すなわち、光ファイバの光カー効果を利用して光スイッチや光変調器を構成すれば、およそ数百Ｇｂｉｔ／ｓ以上の光パルス信号のスイッチングや変調が可能な光スイッチ・光変調器を実現できる可能性がある。
【００１２】
光カー効果を利用した光スイッチとして、偏波面保存型の単一モード光ファイバ内で発現する光カー効果を利用した光スイッチが研究されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
非特許文献１に開示されている光カー効果を利用した光スイッチは、光カー効果を発現させる光ファイバとして偏波保存単一モード光ファイバ（以後「偏波面保存光ファイバ」あるいは単に「光ファイバ」ということもある。）が利用されている。
【００１４】
この偏波面保存光ファイバは、このファイバの光の伝播方向（以後「光ファイバの光軸方向」ということもある。）に対して垂直な面内に設定された遅相軸あるいはスロー（Ｓｌｏｗ）軸と呼ばれる光学軸の方向と、Ｓｌｏｗ軸と直交する進相軸あるいはファスト（ｆａｓｔ）軸と呼ばれる光学軸の方向とでは、導波される光に対する等価屈折率が異なる構造である。
【００１５】
そして、非特許文献１に開示されている光スイッチに利用されている光ファイバは、２本の偏波保存単一モード光ファイバの光学軸を直交させて融着された面を有し、偏波面保存型の単一モード光ファイバの有する複屈折性を相殺できる構造を有している。
【００１６】
非特許文献１に記載の光スイッチには、偏波面保存光ファイバの光学軸と平行な偏波面を有する直線偏波の制御光と、偏波面保存光ファイバの光学軸から４５度傾いた偏波面を有する直線偏波の信号光（被制御光）が入力される。
【００１７】
そして、この光スイッチに信号光を構成する光パルスと制御光を構成する光パルスとが同期して入力されない場合には、信号光の光パルスは、この光スイッチヘの入力時と同一の直線偏光状態で出力される。一方、制御光の光パルスと信号光の光パルスとが同期して入力された場合には、信号光の光パルスの偏光成分のうち制御光の光パルスの偏波方向と平行な偏波成分に対して、制御光の光パルスによって光カー効果が誘起される。すなわち、光カー効果によって、信号光の光パルスと制御光の光パルスとの間で発現する相互位相変調効果によって、信号光の光パルスに位相シフトが生じる。
【００１８】
ここで、制御光の光パルスと信号光の光パルスとが同期して入力されるとは、制御光の有する一つの光パルス信号が、以下で説明する第３偏波面保存光ファイバ２２に入力されるときに、信号光の有する一つの光パルスと時間的に一致するように、制御光パルス信号又は信号光の遅延時間が調整されて入力される状態を指す。またこの際、以下で詳細に説明するように、群速度分散によるウオークオフの効果を見込んで、制御光の光パルス位置と信号光の光パルス位置に若干のオフセットを与えて入力する場合もあり、同期して入力される状態とは、この場合も含めた状態を意味する。
【００１９】
この位相シフト量φがπに等しい時、信号光の光パルスの偏波方向が、この光スイッチヘの入力時に対して９０度回転する。すなわち、信号光の光パルスの偏波方向が、光ファイバの光学軸に対して−４５度の方向になる。そして、光スイッチの出力側に検光子を配置することで、制御光により信号光の光パルスを通過させたり、遮断したりすることができる。
【００２０】
すなわち、検光子の光学軸の方向を、信号光の光パルスの偏波方向がこの光スイッチヘの入力時に対して９０度回転している場合には透過し、入力時と同一の偏波方向である場合には遮断する向きに設定して配置すれば、制御光によって偏波面が回転された光パルスのみがこの光スイッチを透過できるので、制御光によって、信号光の光パルスをスイッチできる。
【００２１】
非特許文献１に開示されている光スイッチを実現するには、２本の偏波保存単一モード光ファイバのファイバ長の厳密な調整といった、現実のデバイス作製を煩雑にする問題点がある。さらには、非特許文献２に開示される、現実の偏波保存単一モード光ファイバにおいて存在する偏波クロストーク成分による、スイッチ動作不安定性の問題もある。
【００２２】
これらの問題を解決する方法として、我々は、特許文献１に開示される光スイッチをこれまでに提案している。
【００２３】
すなわち、特許文献１では、光スイッチを構成する偏波保存単一モード光ファイバのファイバ長の調整が不要であり、かつ、光カー効果を生じさせる偏波保存単一モード光ファイバとして、長尺なものを用いても、偏波クロストーク成分によるスイッチ動作の不安定性が生じない、光スイッチが開示されている。
【００２４】
【特許文献１】特開２００６−５８５０８号公報
【非特許文献１】“Ultrafast Optical multi/demultiplexer utilizing optical Kerr effect in polarization-maintaining single-mode fibres”，T.Morioka，M.Saruwatari and A Takada，Electronic Letters，Vol.23，No.9 pp.453-454，1987.
【非特許文献２】荒井慎一 他５名，“偏波保持光ファイバ”，古川電工時報，平成14年1月 第109号，pp.5-10，2002．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
光通信システムにおいて利用される光信号の符号化フォーマットは、多種多様なものが提案・利用されている。その代表的なものは、光信号のピーク強度の大小によって２値デジタル信号を表す振幅変調方式と、光信号の光搬送波の光位相の違いによって２値デジタル信号を表す位相変調方式である。
【００２６】
振幅変調方式、位相変調方式は、それぞれネットワークの要求仕様を最大限満足するものが、適宜選択されて使用されることが望ましい。また光通信ネットワークは、様々な仕様の複数のネットワークを相互接続させた形態を有する。すなわち、光通信ネットワークは、振幅変調方式、位相変調方式など様々な変調フォーマットで符号化された様々な光信号が、それぞれ適材適所で混在して運用されることが望ましい。
【００２７】
このような状況を鑑みたとき、符号化された光信号を発生するための光変調器としては、振幅変調方式、位相変調方式のいずれの方式にも対応できるような汎用性を有していることが望ましい。
【００２８】
前記の非特許文献１や特許文献１に開示の全光型光スイッチは、そのピーク強度の大小による振幅変調方式によって信号化された光パルス信号を制御光として用いることで、振幅変調された変調光信号を発生する全光型光強度変調器として用いることができる。
【００２９】
しかしながら、非特許文献１や特許文献１に開示の全光型光スイッチは、位相変調された変調光信号を発生する全光型光位相変調器として用いるのは困難である。
【００３０】
非特許文献１や特許文献１に開示の全光型光スイッチの動作原理である光カー効果による相互位相変調効果は、そのまま位相変調器の動作原理として転用できるので、これを用いて全光型光位相変調器を提供することはできる。
【００３１】
しかしながらこの場合、振幅変調方式・位相変調方式の双方に対応するために、それぞれの方式に対応した別個の全光型光変調器を用意することになる。このことは、装置の大型化・コスト増・消費電力の増大を招き、問題となる。
【００３２】
１台の装置を用いて、簡便な調整手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれのフォーマットの光信号も発生できる、全光型強度・位相変調器を実現できれば、上記の問題を解決できる。その際、変調フォーマットの変化に伴う光損失の格段の変化など、光信号品質の格段の変化を伴わないことが実用上望ましい。さらにまた、信号光波長や環境温度が変化しても特性が変化しない、高安定な動作特性を担保できれば、安定化制御にかかわる部品・コスト・消費電力の増加がなく、実用上大きなメリットを享受できるようになる。
【００３３】
そこで、本発明の目的は、簡便な調整手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれかのフォーマットの光信号も発生でき、かつ、その動作が高安定な、全光光変調器を提供することにある。さらにまた、それを用いた光信号発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の光変調器は、（１）直線偏光である信号光を入力する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第１偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、スイッチされた信号光を出力する第３入出力端とを有する第１偏波分離合成手段と、（２）第２偏波面保存光ファイバの一端と結合する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第３偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、第４偏波面保存光ファイバの一端と結合する第３入出力端と、この第３入出力端に対向する側に偏波クロストーク成分を出力する第４入出力端とを有する第２偏波分離合成手段と、（３）一端が第１偏波分離合成手段の第２入出力端と結合された第１偏波面保存光ファイバと、（４）一端が第２偏波分離合成手段の第１入出力端と結合された第２偏波面保存光ファイバと、（５）第１半端面保存光ファイバの他端と第２偏波面保存光ファイバの他端との接続箇所に１／２波長板を設け、１／２波長板の光学軸方向を回転可能な偏波面回転調整手段と、（６）一端が第２偏波分離合成手段の第２入出力端と結合され、直線偏光である制御光を入力する第１光カプラを有する上記第３偏波面保存光ファイバと、（７）一端が第２偏波分離合成手段の第３入出力端と結合された第４偏波面保存光ファイバと、（８）第３偏波面保存光ファイバの他端と第４偏波面保存光ファイバの他端とを接続し、入力光の偏波面を変換する第１偏波面変換手段とを備えることを特徴とする。
【００３５】
第２の本発明の光信号発生装置は、（１）外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号のビットレートに相当する周波数の電気クロック信号を生成するクロック信号生成手段と、（２）クロック信号生成手段から電気クロック信号に基づいて、外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第１光パルス列発生手段と、（３）クロック信号生成手段から電気クロック信号に基づいて、外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、（４）外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号と同一波長及び同一位相の連続光を出力する光位相同期手段と、（５）クロック信号生成手段からの電気クロック信号に基づいて、光位相同期手段からの連続光を受け入れ、光注入同期現象により外部からの入力光信号と同一波長及び同一位相の光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、（６）第２光パルス列発生手段からの光クロックパルス列と、外部からの入力光信号との干渉光を出力する光カップラと、（７）光カップラからの出力光を制御光として入力すると共に、第１光パルス列発生手段からの光パルス列を信号光として入力するものであって、第１の本発明の光変調器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、簡便な調整手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれかのフォーマットの光信号も発生でき、かつ、その動作が高安定な光変調器及び光信号発生装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明の光変調器の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態では、本発明の全光型光変調器を光スイッチに適用した場合を例示する。
【００３８】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
（Ａ−１−１）全体構成
図１は、第１の実施形態の光スイッチの主な構成を示す構成図である。図１において、第１の実施形態の光スイッチ１Ａは、全光型光変調器として、第１偏波分離合成モジュール１０と、第２偏波分離合成モジュール１８と、第１偏波面保存光ファイバ１２と、第２偏波面保存光ファイバ１６と、１／２波長板１４と、第３偏波面保存光ファイバ２２と、第４偏波面保存光ファイバ２６と、第１偏波面変換部２４とを少なくとも備えている。
【００３９】
また、図１に示す光スイッチ１Ａは、上記構成の他に、第１光カプラ２０、光バンドパスフィルタ２８及び３８、３ポート光サーキュレータ３０、信号光入力用光ファイバ３２−１及び３２−２、変調光信号出力用光ファイバ２７、２９、３７及び３９、制御光入力ポート３１、を少なくとも備えている。
【００４０】
第１偏波分離合成モジュール１０は、信号光を入力するための入力用光ファイバ３２−２の一端が結合されている第１入出力端１０−１と、第１入出力端１０−１に対向する側に第１偏波面保存光ファイバ１２の一端が結合されている第２入出力端１０−２と、変調された信号光（以下、変調光信号と呼ぶ）を出力する第３入出力端１０−３とを具えているものである。
【００４１】
第２偏波分離合成モジュール１８は、第２偏波面保存光ファイバ１６の一端を結合する第１入出力端１８−１と、第１入出力端１８−１に対向する側に第３偏波面保存光ファイバ２２の一端を結合する第２入出力端１８−２と、第４偏波面保存光ファイバ２６の一端を結合する第３入出力端１８−３と、第３入出力端１８−３に対向する側に偏波クロストーク成分を出力する第４入出力端１８−４を具えている。
【００４２】
第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８は、例えば既存の薄膜を用いたタイプの偏光ビームスプリッタの中から好適なものを適用することができる。また、第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８は、例えば薄膜を用いたタイプの偏光ビームスプリッタに限定されるものではなく、複屈折結晶を用いたいわゆる偏光プリズムを適用するようにしてもよい。
【００４３】
第１偏波面保存光ファイバ１２は、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に一端が結合されており、他端が１／２波長板１４に結合されている光ファイバである。
【００４４】
第２偏波面保存光ファイバ１６は、１／２波長板に一端が結合されており、他端が第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に結合されている光ファイバである。
【００４５】
１／２波長板１４は、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６と結合するものである。１／２波長板１４は、第１偏波面保存光ファイバ１２を通じて入力された直線偏光を、任意の偏光方向、又は後述する方法により決定された２方向の偏光方向の直線偏光として、第２偏波面保存光ファイバ１６に出力するものである。
【００４６】
このような１／２波長板１４の機能は、１／２波長板１４の光軸方向を、手動又は与えられた制御信号によって自動に回転させる偏波回転装置を備えることで実現することができる。この１／２波長板を用いた偏波回転装置は、既存技術である偏波面回転技術を行う偏波面回転モジュールを広く適用することができる。
【００４７】
第３偏波面保存光ファイバ２２は、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端に一端が結合され、他端が第１偏波面変換部２４（図１では「Ａ」と示されている）に結合されている光ファイバである。また、第３偏波面保存光ファイバ２２は、制御光入力ポート３１を有する第１光カプラ２０を具えるものである。
【００４８】
第１光カプラ２０も、偏波面保存型の光カプラを適用することが望ましい。また、第１光カプラ２０は、制御光入力ポート３１から入力された直線偏光である制御光を、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６の順に伝播させる。
【００４９】
なお、第１光カプラ２０は、光分岐比が１：１に設計されたいわゆる３ｄＢ光カップラや、それぞれ波長の異なる制御光および信号光を合波・分離するように設計されたＷＤＭカップラを用いるようにしてもよい。
【００５０】
第４偏波面保存光ファイバ２６は、第１偏波面変換部２４に一端が結合され、他端が第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に結合されている光ファイバである。
【００５１】
第１偏波面変換部２４は、第３偏波面保存光ファイバ２２と第４偏波面保存光ファイバ２６と結合されるものであり、図１では「Ａ」と示される位置に設けられるものである。
【００５２】
（Ａ−１−２）各構成要件の詳細について
第１〜第４偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６や第１光カップラ２０として利用して好適な偏波面保存光ファイバとしては、ＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）型光ファイバを適用することができる。このＰＡＮＤＡ型光ファイバは、コアの近傍に応力付与部を形成し、コアに強い応力を加えることにより偏波保持性を得ている。
【００５３】
図２は、偏波面保存光ファイバに適用するＰＡＮＤＡ型光ファイバの光伝播方向に対して垂直に切断した断面の概略的な断面構造図である。
【００５４】
図２において、ＰＡＮＤＡ型光ファイバは、光を導波するコア１４２と、コア１４２を取り囲むクラッド１４０と、コア１４２を挟む形でクラッド１４０の屈折率よりも高い屈折率を持つ応力付与部１４４とを有して形成される。
【００５５】
例えば、クラッドはＳｉＯ２で形成され、コア１４２はＧｅＯ２がドープされたＳｉＯ２で形成され、応力付与部１４４はＢ２０３がドープされたＳｉＯ２で形成される。
【００５６】
図２に示すような構成を形成することにより、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの光伝播方向に垂直な面内において、Ｓｌｏｗ軸の方向の光に対する等価屈折率と、Ｓｌｏｗ軸と直交するｆａｓｔ軸の方向の光に対する等価屈折率とは異なるものとなる。
【００５７】
すなわち、コア１４２の近くに応力付与部１４４がおかれているために、光の電場ベクトルの振動方向のｆａｓｔ軸の方向に平行な光に対する等価屈折率より、光の電場ベクトルの振動方向のＳｌｏｗ軸の方向に平行な光に対する等価屈折率が高くなる。
【００５８】
このような等価屈折率の非対称性があるために、ＰＡＮＤＡ型光ファイバに入力される光の偏波面は保存されて伝播されるようになる。すなわち、ＰＡＮＤＡ型光ファイバでは、直線偏波の光の偏波面を、図２に示すＳｌｏｗ軸（又はｆａｓｔ軸）に合わせて入力すると、偏波状態が保たれたまま光がＰＡＮＤＡ型光ファイバ中を伝搬し、出射端においても、偏波面がＳｌｏｗ軸（又はｆａｓｔ軸）に一致するので、直線偏波の光成分のみを得ることが可能である。
【００５９】
第１の実施形態では、説明便宜のために、図１に示す光スイッチの概略的構成図において、光伝送路である偏波面保存光ファイバを伝播する光の偏波方向を次のように規定しておく。
【００６０】
光の電場ベクトルの振動方向が、図２に示すＳｌｏｗ軸方向と平行な偏光をＴＥ（Transverse-Electric Modes）偏波と呼ぶこともあり、またこの方向をＴＥ方向と呼ぶこともある。また、Ｓｌｏｗ軸と直交した、ｆａｓｔ軸方向に平行な偏光をＴＭ（Transverse-Magnetic Modes）偏波と呼び、その方向をＴＭ方向と呼ぶこともある。
【００６１】
また、第１の実施形態では、第１偏波分離合成モジュール１０等の偏波分離合成モジュールヘ光が入射する場合、入射光の偏波分離合成モジュールの偏波面選択反射面に対する電場ベクトルの振動方向に対応する成分を次のように定義する。
【００６２】
すなわち、偏波面選択反射面へ入射する入射光の入射面に平行な方向に電場ベクトルが振動する成分をｐ成分、入射光の入射面に垂直な方向に電場ベクトルが振動する成分をｓ成分と呼ぶこととする。
【００６３】
例えば、第１偏波分離合成モジュール１０へ光が入射する場合、第１偏波分離合成モジュールを構成している偏波分離合成素子の偏波面選択反射面１０Ｒに対する入射面に平行な方向に電場ベクトルが振動する成分はｐ成分、入射光の入射面に垂直な方向に電場ベクトルが振動する成分はｓ成分である。第２偏波分離合成モジュール１８においても同様である。
【００６４】
第１偏波分離合成モジュール１０において、第１入出力端１０−１から入力されたｐ偏波成分は、第２入出力端１０−２に出力され、第２入出力端１０−２から入力されたｓ偏波成分は、第３入出力端１０−３に出力される。また、第１偏波分離合成モジュール１０において、第２入出力端１０−２から入力されたｐ偏波成分は、第１入出力端１０−１に出力される。
【００６５】
次に、第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８の入出力端と、各偏波面保存光ファイバの入出力端との結合について説明する。
【００６６】
第１及び第２偏波分離合成モジュール１０及び１８が備える各入出力端と、第１〜第４偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６の各入出力端とは、各偏波分離合成モジュール１０及び１８のｐ波ないしはｓ波の偏光方向と、各偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６のＳｌｏｗ軸ないしはｆａｓｔ軸の方向とが合致するように接合されているものとする。
【００６７】
以下の説明では、便宜のために、各偏波分離合成モジュール１０及び１８のｐ波の偏光方向と、各偏波面保存光ファイバ１２、１６、２２及び２６のＳｌｏｗ軸の方向とが合致するように接合されているものとして説明する。勿論、上記の場合に限定されるものではなく、いくつかの接合箇所が、偏波分離合成モジュールのｐ波の偏光方向と、偏波面保存光ファイバのｆａｓｔ軸の方向とが合致するように接合されていたとしても、本発明の効果を実現できる。
【００６８】
次に、第１偏波面変換部２４における第３偏波保存光ファイバ２２の端部と第４偏波面保存光ファイバ２６の端部との接続方法について説明する。
【００６９】
図３は、第１偏波面変換部２４における接続方法を説明する説明図である。図３（Ｂ）は、第１偏波面変換部２４における、第３偏波面保存光ファイバ２２と第４偏波面保存光ファイバ２６との接続断面を示す断面図である。図３（Ａ）は、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６のそれぞれの断面図である。
【００７０】
図３に示すように、第１偏波面変換部２４において、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６は、互いに対向する端面１７６及び１７４のＳｌｏｗ軸同士が９０度回転される形で接続されている。言い換えれば、互いのＳｌｏｗ軸とｆａｓｔ軸とが平行になるように接続されている。このような接続は、ファイバアダプタや融着接続などの容易な方法により実現することができる。
【００７１】
また、別の接続方法としては、第３偏波面保存光ファイバ２２の端面におけるＳｌｏｗ軸と、第４偏波面保存光ファイバ２６の端面におけるＳｌｏｗ軸とが一致するように接続してもよいが、この場合、接合部に、例えば１／２波長板等を設置するようにする。
【００７２】
次に、１／２波長板１４に接続する第１偏波面保存光ファイバ１２の端面と第２偏波面保存光ファイバ１６の端面との接合について説明する。
【００７３】
図４は、位相変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。図４では、１／２波長板１４における、第１偏波面保存光ファイバ１２の端面と第２偏波面保存光ファイバ１６の端面との接続断面も示している。なお、図４では、位相変調光信号発生時の信号光の偏波状態について説明するものであるが、この点については動作の項で詳細に説明する。
【００７４】
図４に示すように、１／２波長板１４に接続する、第１偏波面保存光ファイバ１２のＳｌｏｗ軸方向と、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸方向とが一致するように調整されているものとする。なお、１／２波長板１４の光学軸の方向については、後述する動作の項で説明するように調整可能なものである。
【００７５】
なお、上述したように、偏波分離合成モジュールと各偏波面保存光ファイバとの接合箇所において、互いのｐ偏波方向とｆａｓｔ軸を合致させた部分が含まれるような状況の場合には、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６との対向するファイバ端面をＳｌｏｗ軸とｆａｓｔ軸が一致するように調整するようにしてもよい。この場合でも、本発明の効果を実現できる。
【００７６】
また、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２から１／２波長板１４に至る経路の長さ、すなわち第１偏波面保存光ファイバ１２の長さをｌ１（経路Ｌ１ということもある。）とする。１／２波長板１４から第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に至る経路の長さ、すなわち第２偏波面保存光ファイバ１６の長さをｌ２（経路Ｌ２ということもある。）とする。第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２から第１偏波面変換部２４に至る経路、すなわち第３偏波面保存光ファイバ２２の長さをｌ３（経路Ｌ３ということもある。）とする。第１偏波面変換部２４から第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に至る経路、すなわち第４偏波面保存光ファイバ２６の長さをｌ４（経路Ｌ４ということもある。）とする。
【００７７】
第３偏波面保存光ファイバ２２もしくは第４偏波面保存光ファイバ２６、またはその両方において、波長λｐの制御光による光カー効果により、波長λｓの被制御光である信号光に対して相互位相変調効果による位相シフトが生じるものとする。
【００７８】
なお、光カー効果の発現による位相シフトの発生に特段の寄与をしない、第１偏波面保存光ファイバ１２、第２偏波面保存光ファイバ１６、第３偏波面保存光ファイバ２２もしくは第４偏波面保存光ファイバ２６のいずれか一方は、光ファイバではなく、空間光学系とすることでも本発明の効果は得られる。
【００７９】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の光スイッチ１Ａにおける処理を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００８０】
図１において、波長λｓの被制御光である信号光が、入力用光ファイバ３２−２に入力され、第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に到達する。
【００８１】
ここで、信号光は、ピーク強度の揃った光パルスが等時間間隔に並んだ、いわゆる光パルス列である。また、信号光のパルス時間間隔は、所望とする変調光信号のビットレートの逆数と一致する。例えば、１０ギガビット毎秒の変調光信号を所望とする場合、光パルス列である信号光のパルス時間間隔は１００ピコ秒である。
【００８２】
第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に到達する信号光は、第１偏波分離合成モジュール１０において、ｐ偏波成分に平行な直線偏光となるように偏波方向が調整される。その結果、信号光は、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２から直線偏光として出力される。
【００８３】
その後、信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１２中を伝播して１／２波長板１４に到達する。このとき、信号光は、第１偏波面保存光ファイバのＳｌｏｗ軸と平行は直線偏光として伝播する。
【００８４】
ここで、上述したように、１／２波長板１４においては、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６とのそれぞれ対向するファイバ端面は、互いのＳｌｏｗ軸方向が一致するように調整されている。
【００８５】
第１の実施形態では、１／２波長板１４の光軸方向を回転することで、最終的に所望とされる変調光信号の変調フォーマット（位相変調方式及び振幅変調方式）の切り替えが可能となる。
【００８６】
以下では、その動作について説明する。
【００８７】
（Ａ−２−１）ケース１：位相変調光の出力
まず、最終的に所望とされる変調光信号のデータフォーマットが、位相変調信号である場合を説明する。
【００８８】
この場合、１／２波長板１４のいずれか一方の光学軸が、第１偏波面保存光ファイバ１２と第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と一致するように、１／２波長板１４の光学軸を調整する。
【００８９】
このとき、１／２波長板１４を出力して第２偏波面保存光ファイバ１６に結合される信号光の偏光方向は、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と偏波方向が一致した直線偏光となる（図４（Ａ））。
【００９０】
その後、信号光は、第２偏波面保存光ファイバ１６中を、そのＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に入力される。
【００９１】
第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に入力された信号光は、ｐ偏波成分しか持たないので、信号光のすべてが、第２入出力端１８−２に出力され、第３偏波面保存光ファイバ２２に与えられる。
【００９２】
その後、信号光は、第１光カプラ２０を経由し、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として第３偏波面保存光ファイバ２２を伝播し、次に、第１偏波面変換部２４（「Ａ」）を経由して、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播する。
【００９３】
そして、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に入力された信号光は、その偏光方向がｓ偏波方向であるため、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１から出力される。
【００９４】
第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端から出力された信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１６のｆａｓｔ軸と一致する偏光方向の直線偏波として第２偏波面保存光ファイバ１６を通過し、１／２波長板１４を経由する。
【００９５】
そして、信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１２のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第１偏波面保存光ファイバ１２を伝播し、第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に到達する。この信号光は、ｓ偏波方向であるため、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３から出力される。
【００９６】
ここで、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３から出力される信号光は、制御光によって位相変調された位相変調光信号となる。なお、位相変調信号となる理由については、後で詳細に説明する。
【００９７】
この位相変調光信号は、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３に結合された出力用光ファイバ２７を経由し、光バンドパスフィルタ２８に入力される。
【００９８】
光バンドパスフィルタ２８は、波長λｓの信号光波長成分のみを選択的に通過させ、波長λｐの制御光成分を遮断するものである。従って、位相変調光信号が光バンドパスフィルタ２８を通過すると、波長λｐの光成分が遮断され、波長λｓの光成分が出力用光ファイバ２９に出力される。これにより、最終的に所望とされる位相変調光信号が出力される。
【００９９】
一方、振幅変調方式によって符号化された波長λｐの制御光は、制御光入力ポート３１から入力し、第１光カプラ２０を経由して、第３偏波面保存光ファイバ２２に入力される。
【０１００】
ここで、制御光は、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸に平行な直線偏波光になるように、その偏波面が調整されて入力される。また、制御光の有する一つの光パルス信号が、第３偏波面保存光ファイバ２２に入力されるときに、信号光の有する一つの光パルスと時間的に一致するように、制御光パルス信号又は信号光の遅延時間が調整されて入力される。あるいはまた、光カー効果を生じさせる第３偏波面保存光ファイバ２２と第４偏波面保存光ファイバ２６との両方又はいずれか一方において、群速度分散による制御光と信号光間のウオークオフの効果が存在するときには、光カー効果による相互位相変調効果を最大化するために、制御光の光パルス位置と信号光の光パルス位置に若干のオフセットを与えて入力するようにしてもよい。
【０１０１】
ここで、便宜のために、所望とする位相変調光信号については、信号「０」が光位相「０」、信号「１」が光位相「π」に対応する位相変調信号として以下に動作を説明する。
【０１０２】
また同様に説明便宜のために、振幅変調された制御光が信号「１」に対応するピーク強度が１に対して、信号「０」に対応するピーク強度が限りなく０に近い、消光比が無限大の振幅変調信号であるとする。このような振幅変調信号は、ｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号と呼ばれることもある。
【０１０３】
制御信号が「０」である場合、信号光は何ら相互位相変調による位相シフトを受けない。この状態を、光位相０の位相変調信号であるとする。
【０１０４】
ここで、光信号の偏光方向及び光位相状態を便宜的に表すために、図４に示すようなベクトル表記を用いることとする。
【０１０５】
すなわち、信号光が、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループを通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６を経過し、１／２波長板１４に入力される直前で、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に到達したときの信号光（＝位相変調光）の偏光方向、光位相を考える。
【０１０６】
まず、制御信号が「０」である場合、位相変調光の偏光方向はｆａｓｔ軸に平行で、光位相が「０」であるので、この光信号の偏光・光位相状態を、図４（Ｂ）のように、右向きの矢印で示すものとする。
【０１０７】
次に、制御信号が「１」である場合、信号光は制御光との相互位相変調による位相シフトが生じる。第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６で生じる位相シフトの総量がπとなるように、制御光のピーク強度が調整される。
【０１０８】
信号光が、入力用光ファイバ３２−２に入力されて、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループを通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６を経過し、１／２波長板１４に入力される直前での、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に到達するまでの光経路、および各経路を通過する偏光状態は、制御信号の「１」、「０」にかかわらず不変である。
【０１０９】
従って、信号光が第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に到達するまでに、その光位相を変化させる要素は、制御光による相互位相変調効果による位相シフト分のみと成る。
【０１１０】
そうすると、制御信号が「１」である場合、位相変調光の偏光方向はｆａｓｔ軸に平行であり、位相変調光の光位相がπであるので、この光信号の偏光・光位相状態は、図４（Ｃ）に示すように、左向きの矢印で示すものとする。
【０１１１】
さらにまた、光信号が第２偏波面保存光ファイバ１６の左端から出力され、１／２波長板１４、第１偏波面保存ファイバ１２などを経過し出力用光ファイバ２９から出力されるに至る光経路、および各経路を通過する偏光状態は、やはり制御信号の「１」、「０」にかかわらず不変である。従って、この経路を通過するにあたって、制御信号の「１」、「０」による付加的な光位相シフトは生じない。
【０１１２】
すなわち、以上の動作により、図１に示すように、出力用光ファイバ２９から、制御信号の「１」、「０」に対応して、光位相が「π」、「０」に符号化された、位相変調光信号が出力される。
【０１１３】
（Ａ−２−２）ケース２：振幅変調光の出力
次に、最終的に所望とされる変調光信号のデータフォーマットが、振幅変調信号である場合を説明する。
【０１１４】
図５は、振幅変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。
【０１１５】
図５に示すように、この場合、１／２波長板１４のいずれか一方の光学軸が、第１偏波面保存光ファイバ１２のＳｌｏｗ軸から２２．５度傾けた位置になるように調整する。
【０１１６】
このとき、１／２波長板１４を出力して第２偏波面保存光ファイバ１６に結合される信号光の偏光方向は、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と４５度傾いた直線偏光となる（図５（Ａ）参照）。
【０１１７】
その後、信号光は、第２偏波面保存光ファイバ１６中を、そのＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光成分と、そのｆａｓｔ軸方向に平行な直線偏光成分とに分かれて伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１に入力される。
【０１１８】
ここで、上記で述べた、Ｓｌｏｗ軸と平行な信号光の直線偏光成分をＳ１成分と定義し、そのｆａｓｔ軸方向に平行な信号光の直線偏光成分をＳ２成分と定義する。
【０１１９】
Ｓ１成分とＳ２成分の強度比は、第２偏波面保存光ファイバ１６に結合される直線偏光たる信号光の偏光方向が、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と４５度傾いているため、１：１となる。
【０１２０】
ケース１の場合と同様、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に入力されたときのＳ１成分、Ｓ２成分の偏波方向、光位相をベクトルで表現すると図５（Ａ）のようになる。
【０１２１】
すなわち、Ｓ１成分はＳｌｏｗ軸に平行な上向きの矢印、Ｓ２成分はｆａｓｔ軸に平行な右向きの矢印として表現される。
【０１２２】
その後、Ｓ１成分は、偏光方向がｐ偏波方向であるため、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２から出力され、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として第３偏波面保存光ファイバ２２を伝播する。
【０１２３】
そして、Ｓ１成分は、第１偏波面変換部２４（「Ａ」）を経由して、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３に入力する。
【０１２４】
このＳ１成分の偏光方向はｓ偏波方向であるため、Ｓ１成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１から出力され、第２偏波面保存光ファイバ１６のｆａｓｔ軸と一致する偏光方向の直線偏波として第２偏波面保存光ファイバ１６を通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に至る。
【０１２５】
一方、Ｓ２成分は、偏光方向がｓ偏波方向であるため、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３から出力され、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸と平行な直線偏光として第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播する。
【０１２６】
そして、Ｓ２成分は、第１偏波面変換部２４（「Ａ」）を経由して、第３偏波面保存光ファイバ２２のＳｌｏｗ軸と平行な直線偏光として第３偏波面保存光ファイバ２２を伝播し、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２に入力する。
【０１２７】
このＳ２成分の偏光方向はｐ偏波方向であるため、Ｓ２成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第１入出力端１８−１から出力され、第２偏波面保存光ファイバ１６のＳｌｏｗ軸と一致する偏光方向の直線偏波として第２偏波面保存光ファイバ１６を通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に至る。
【０１２８】
ここで、ケース１の場合と同一の制御光が第１光カップラ２０を介して入力された場合を考える。この同一とは、ケース１の場合と同じピーク強度、同じ消光比で、パルス信号の時間位置も全く同一で、ケース１の場合に比べて格段の異なる遅延時間も与えない、という意味である。
【０１２９】
制御光が「０」信号である場合、Ｓ１成分、Ｓ２成分ともに、制御光による相互位相変調による位相シフトは生じない。このとき、Ｓ１成分、Ｓ２成分が、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端より入力され、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループを通過し、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達するまでの光路長を考える。光路長とは、光ファイバなどの光学媒体の物理長に屈折率を掛けた値である。
【０１３０】
このとき、Ｓ１成分の経過する全光路長は、
ｎＳl２＋ｎＳl３＋ｎｆl４＋ｎｆl２ …（１）
で与えられる。
【０１３１】
Ｓ２成分の経過する全光路長は、
ｎｆl２＋ｎｆl４＋ｎＳl３＋ｎＳl２ …（２）
で与えられる。ここで、偏波面保存ファイバのＳｌｏｗ軸の屈折率をｎｓ、ｆａｓｔ軸の屈折率をｎｆとする。
【０１３２】
式（１），（２）から、Ｓ１成分、Ｓ２成分が、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端より入力され、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達するまでの光路長は、全く同じであることがわかる。
【０１３３】
すなわち、制御光が“０”信号である場合、Ｓ１成分、Ｓ２成分の間には、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達するまでの間に相対的な光位相の差は生じない。従って、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達したときの、Ｓ１成分、Ｓ２成分のベクトル表現は、そのベクトル表現は、図５（Ａ）の場合と同様に、上向きの矢印、右向きの矢印として表現される（図５（Ｂ））。
【０１３４】
ただし、Ｓ１成分の偏光方向はｆａｓｔ軸平行方向、Ｓ２成分の偏光方向はＳｌｏｗ軸平行となるため、図５（Ａ）に示す、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端入力時の状態に比較して、互いに入れ替えた状態となる。
【０１３５】
その後、Ｓ１、Ｓ２成分が、１／２波長板１４を経由して、第１偏波面保存光ファイバ１２の右端に到達するとき、Ｓ１成分とＳ２成分が再合渡して得られる信号光は、第１偏波面保存光ファイバ１２のＳｌｏｗ軸に平行な直線偏波となる（図５（Ｂ））。
【０１３６】
信号光は、その後再び第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に入力され、その偏光方向がｐ偏波方向であるため、第１入出力端１０−１から出力される。すなわち、第３入出力端１０−３には出力されない。
【０１３７】
一方、制御光が「１」信号である場合、ケース１の場合の動作と同じく、制御光と同一方向に伝播するＳ１成分に対して、制御光による相互位相変調により、πの位相シフトが生じる。
【０１３８】
一方、制御光と逆行して伝播するＳ２成分に対しては、制御光による相互位相変調による位相シフトは無視できるほど小さいとする。そこで、第１の実施形態では、この場合の制御光による相互位相変調による位相シフトが無視できるほど小さいものであることを条件として説明する。
【０１３９】
このとき、Ｓ１成分に対して、Ｓ２成分に比してπの光位相シフトが生じるため、第２偏波面保存光ファイバ１６の左端に再度到達したときの、Ｓ１成分、Ｓ２成分のベクトル表現は、図５（Ｃ）のように表される。
【０１４０】
すなわち、Ｓ２成分に対しては、図５（Ｂ）の場合と同様に、上向きの矢印と表されるのに対し、Ｓ１成分に対しては、図５（Ｂ）の場合と反転した、左向きの矢印として表現される（図５（Ｃ））。
【０１４１】
その後、Ｓ１、Ｓ２成分が、１／２波長板１４を経由して、第１偏波面保存光ファイバ１２の右端に到達するとき、Ｓ１成分とＳ２成分が再合渡して得られる信号光は、この場合、第１偏波面保存光ファイバ１２のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波となる（図５（Ｃ））。
【０１４２】
その後、信号光は、再び第１偏波分離合成モジュール１０の第２入出力端１０−２に入力され、その偏光方向がｓ偏波方向であるため、第３入出力端１０−３から出力される。その後、ケース１の場合と同様に、出力用ファイバ２７、光バンドパスフィルタ２８を経由して、出力用光ファイバ２９から出力される。
【０１４３】
以上のように、この場合、信号光は、制御光が「１」信号である場合のみ、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３から出力され、結果、出力用ファイバ２９から出力される。
【０１４４】
すなわち、出力用光ファイバ２９から、制御信号の「１」、「０」に対応して、ピーク強度が変調された、振幅変調光信号が出力される。この例の場合では、制御信号が「０」の場合、信号光はまったく出力されないので、いわゆるｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号が出力される。
【０１４５】
以上のように、ケース１の位相変調フォーマット、ケース２の振幅変調フォーマットで発生する変調光信号のパルス波形について考察する。
【０１４６】
いずれのフォーマットにおいても、信号光が通過する光経路は同一である。従って、挿入損失は同一であり、また、群速度分散などの波形歪を生じさせる因子も同一である。従って、波形歪は同一である。
【０１４７】
また、位相変調フォーマットにおいては、信号光は何らの干渉効果も生じずに装置への入出力が行われる。一方、振幅変調フォーマットにおいては、信号光はループ内をＳ１成分、Ｓ２成分に分かれて伝播するが、最終的に、第１偏波面保存光ファイバ１２の右端に入力されるときに再合波されるときに、それらは同相にて合波されるため、エネルギー損失が生じない。すなわち、干渉効果は存在するが、そこでのエネルギー損失はない。
【０１４８】
ゆえに、いずれのフォーマットにおいても、変調光信号のピーク強度（振幅変調の場合、「１」信号のピーク強度）は同一である。
【０１４９】
以上述べた様に、第１の実施形態においては、１／２波長板１４の光軸方向の回転調整という簡便な手段によって、位相変調・振幅変調いずれのフォーマットの光信号も発生できる全光型光変調器を提供することができる。変調フォーマットの切り替えに応じて、制御光のピーク強度や光パルスの時間位置の変更なども不要である。また、発生する変調光信号のピーク強度（振幅変調信号の場合、「１」信号のピーク強度）にも変化がない。
【０１５０】
また、装置を構成する偏波面保存ファイバの複屈折は、式（１）、（２）に示されるように、自動的にキャンセルされる構造を有している。このことは、特に、Ｓ１成分とＳ２成分がともに存在し、それらの干渉を利用する、振幅変調フォーマットの場合において効果的である。すなわち、非特許文献１に示されるように、複屈折をキャンセルするための偏波面保存ファイバ長の高精度な調整が不要である。
【０１５１】
さらにまた、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６で生じる偏波クロクトーク成分は、全て第２偏波分離合成モジュール１８の光ファイバ等への結合を必要としない第４入出力端１８−４に出力される。これは、特許文献１の場合と同様に、位相変調フォーマットの場合、偏波クロクトーク成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３にｐ偏波成分として入力され、また振幅変調フォーマットの場合、Ｓ１成分に対して生じる偏波クロクトーク成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３にｐ偏波成分として入力され、Ｓ２成分に対して生じる偏波クロクトーク成分は、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２にｓ偏波成分として入力されるためである。従って、第１偏波分離合成モジュール１０の第３入出力端１０−３に、第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６で生じる偏波クロクトーク成分が、本来所望とする変調光信号に混在して出力されることはない。
【０１５２】
従って、特許文献１と同様に、制御光のピーク強度を低減するために、長尺な第３偏波面保存光ファイバ２２及び第４偏波面保存光ファイバ２６を用いても、それらのファイバで生じる偏波クロストークによる動作不安定性の発現を抑制できる。
【０１５３】
以上のことから、第１の実施形態においては、偏波面保存ファイバの使用による複屈折の影響や、また、偏波クロストークの発生による、光変調動作の動作不安定性を抑制できる。すなわち、信号光波長や環境温度が変化しても特性が変化せず、また、高安定な動作特性を担保した、全光型光変調器を提供することができる。
【０１５４】
なお、以上の説明においては、説明便宜上、光位相（０：π）で変調された位相変調信号発生と、ピーク強度（０：１）で変調された振幅変調信号（ｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号）発生を想定して説明したが、第１の実施形態で実現できる光変調器の信号フォーマットは上記に限定されない。例えば、制御光をピーク強度（０：１）のｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号とし、相互位相変調効果による位相シフトが０．５πとなるように制御光ピークパワーを調整すれば、光位相（０：π）で変調された位相変調信号発生が可能となる。この際、制御光をピーク強度（０．５：１）の振幅変調信号としても良い。また、制御光をピーク強度（０．５：１）の振幅変調信号とし、ピーク強度（０．５：１）の振幅変調信号を発生することも可能である。その他、様々な光位相関係、ピーク強度比を待った位相変調信号・振幅変調信号を、適宜、制御光のピーク強度などを調整して発生できる。
【０１５５】
また、変調光信号として振幅変調信号を発生する場合、出力用光ファイバ２９から出力される所望の振幅変調光信号とは論理反転した振幅変調光信号が、入力用光ファイバ３２−２から、信号光と逆行して伝播する形で同時に出力される。この論理反転信号を、所望とする正論理振幅変調光信号の信号品質モニタ等として使用することもできる。この場合において、入力用光ファイバ３２−２の信号光入力端に、３ポート光サーキュレータ３０を接続する。
【０１５６】
３ポート光サーキュレータ３０は、それぞれの入出力ポートに接続された光ファイバ３２−１、３２−２、３７を有する。光ファイバ３２−１から入力された信号光は、光ファイバ３２−２から出力される。光ファイバ３２−２の他端は、第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に接続される。第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１に入力される信号光は、ｐ偏波成分に平行な直線偏光となるように、その偏波方向が調整されているものとする。論理反転した振幅変調光信号は、第１偏波分離合成モジュール１０の第１入出力端１０−１から出力され、光ファイバ３２−２に入力され、光ファイバ３７から出力される。所望とする正論理振幅変調光信号の場合と同様に、制御光除去用の光バンドパスフィルタ３８を透過する信号光波長成分のみを、論理反転した振幅変調光信号として、出力用光ファイバ３９を介して出力させる。
【０１５７】
（Ａ−３）第１の実施形態の動作
以上のように、第１の実施形態によれば、以下の効果を奏し得る。
【０１５８】
すなわち、第１の実施形態によれば、１台の装置を用いて、１／２波長板の光軸方向の回転という簡便な手段によって、振幅変調方式・位相変調方式のいずれのフォーマットの光信号も発生できる全光型光強度・位相変調器を提供できる。
【０１５９】
また、第１の実施形態によれば、変調フォーマットの変化に伴う変調光信号のパルス波形やピーク強度など、光信号品質の格段の変化を伴わない。
【０１６０】
さらに、第１の実施形態によれば、変調フォーマットの変化に伴う制御光のピーク強度・遅延時間などの調整も不要である。
【０１６１】
さらにまた、第１の実施形態によれば、信号光波長や環境温度が変化しても特性が変化しない、高安定な動作特性を担保できる。
【０１６２】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の光変調器の第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０１６３】
第１の実施形態では、全光型光変調器を振幅変調フォーマットで動作させる際の説明において、制御光と逆行して伝播するＳ２成分に対する相互位相変調効果による位相シフトは無視するものとして処理する場合を例示した。
【０１６４】
このような処理は、制御光において、そのパルス幅をパルス周期で除した値で定義されるデューティ比が十分に小さい場合に有効である。
【０１６５】
しかしながら、デューティ比が大きくなってくると、Ｓ２成分に対する相互位相変調効果による位相シフトは顕著となり無視できなくなる。
【０１６６】
そこで、第２の実施形態では、Ｓ２成分に対する相互位相変調効果による位相シフトを考慮した全光型光変調器の実施形態を説明する。
【０１６７】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図６は、第２の実施形態の光スイッチ１Ｂの構成を示す構成図である。
【０１６８】
第２の実施形態の光スイッチ１Ｂの構成が、第１の実施形態の実施形態の構成と異なる点は、第２偏波分離合成モジュール１８の第２入出力端１８−２から、第３偏波面保存光ファイバ２２、第１偏波面変換部２４、第４偏波面保存光ファイバ２６、第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３までの光経路上のいずれかの位置に、光位相バイアス回路４０を備える点である。
【０１６９】
また、それ以外の構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるので、これら構成の詳細な説明は省略する。
【０１７０】
光位相バイアス回路４０は、第１偏波面変換部２４と第２偏波分離合成モジュール１８の第３入出力端１８−３との間の第４偏波面保存光ファイバ２６上に設けられるものである。なお、光位相バイアス回路４０の配置位置は、図６に示す位置に限定されるものではなく、閉ループの光経路上のいずれかの位置に配置するようにしてもよい。
【０１７１】
図７は、光位相バイアス回路４０の構成を示す構成図である。図７において、光位相バイアス回路４０は、直線偏波光の偏波面を＋４５度回転させるファラデー回転子２７８と、直線偏波光の偏波面を−４５度回転させるファラデー回転子２８０と、光軸Ｘ及び光軸Ｙ軸を有する複屈折媒体２８２とを有して構成されるものである。
【０１７２】
なお、複屈折媒体２８２としては、以下で説明する機能を実現することができれば、種々のものを適用することができ、例えば、偏波面保存ファイバを用いるようにしてもよい、また、１軸性又は２軸性の複屈折を有する光学結晶を用いてもよい。いずれの場合においても、当該複屈折媒体２８２の、長さを調整することで、位相シフト補償量を調整できる。あるいはまた、ほぼ適当な長さに調整された複屈折媒体を用意して、温度変化による複屈折変化を用いて微調整しても良い。
【０１７３】
あるいはまた、複屈折媒体２８２として、複屈折結晶を重ね合わせた、いわゆる、バビネソレイユ補償板を用いることもできる。この場合、位相シフト補償量を可変にできるため、制御光のデューティ比の変化に適宜対応できる適応型光位相バイアス回路を構成できる。
【０１７４】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
第２の実施形態の全光型光変調器は、逆行制御光の相互位相変調効果による位相シフトを考慮して光変調動作を行うものである。
【０１７５】
下記の文献Ａには、光カップラで閉ループで構成した全光型光スイッチ等において、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトが全光型光スイッチのスイッチング動作に影響を与えることが議論されている。
【０１７６】
（文献Ａ）S.Arahira，H.Murai，and Y.Ogawa，“Modified NOLM for Stable and Improved 2R Operation at Ultra-High Bit Rates”，IEICE Trans.Commun，Vol.E89-B，No.12，pp.3296-3305，2006
第１の実施形態の全光型光変調器も、文献Ａに記載の光スイッチと同様に、閉ループ構造を有するものであり、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトがもたらす、光変調効果への影響が存在する。
【０１７７】
文献Ａには、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトは、制御光がループを１周伝播するのに要する伝播時間が、制御光のパルス周期（ビット周期、例えば１０ギガビット毎秒の場合、１００ｐｓ）に比べて十分大きい場合、時間依存性を持たない、定常的な位相シフトとなることが記載されている。
【０１７８】
そうすると、このような条件は非線形効果の発現のために、ある程度長い相互作用長を有する多くの全光型光スイッチで成り立ち、第１の実施形態の全光型光変調器１Ａにおいても、第３及び第４偏波面保存ファイバ２２及び２６の長さ（ｌ３、ｌ４）が極端に短くない場合に成立する。すなわち、上記仮定は、現実的な装置構成を有する多くの全光型光変調器において成立する。
【０１７９】
第１の実施形態のＳ２成分の信号光に対して生じる上記のような定常的な位相シフトは、文献Ａの記載のように、振幅変調フォーマットにおける信号消光比の劣化と、変調信号波形の歪みを生じさせる。
【０１８０】
従って、第２の実施形態は、これを除去するために、第２偏波分離合成モジュール１８、第３偏波面保存光ファイバ２２、第４偏波面保存光ファイバ２６で構成される閉ループのいずれかの箇所に、光位相バイアス回路４０を挿入することで、上記の逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトをキャンセルしようとするものである。
【０１８１】
なお、Ｓ２成分が存在しない位相変調フォーマットにおいては、このような逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトは存在しないので、位相変調フォーマットの場合の動作説明は省略する。
【０１８２】
以下、図６及び７を参照しながら、第２の実施形態の全光型光変調器の動作について説明する。
【０１８３】
図７において、まず、信号光のＳ１成分が、第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播し、光位相バイアス回路４０に結合された後、再び第４偏波面保存光ファイバ２６に結合されるときのＳ１成分の偏波状態を説明する。
【０１８４】
Ｓ１成分は、第１の実施形態で説明したとおり、図７の右側から第４偏波面保存光ファイバ２６から、そのｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として出力され、光位相バイアス回路４０に結合される。
【０１８５】
光位相バイアス回路４０において、Ｓ１成分は、まずファラデー回転子２８０を経由して、偏波方向が−４５度回転する。ここで、複屈折媒体２８２は、偏波回転したＳ１成分の偏波方向と、複屈折媒体２８２の光軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のうち一方の光軸（図７ではＹ軸）とが一致するように配置される。
【０１８６】
Ｓ１成分は、複屈折媒体２８２の光軸（Ｙ軸）と平行な直線偏波として複屈折媒体２８２を通過した後、ファラデー回転子２７８に入力する。そして、ファラデー回転子２７８において、Ｓ１成分は＋４５度回転される。
【０１８７】
その結果、Ｓ１成分は、その偏波方向が図７の左側の第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として第４偏波面保存光ファイバ２６に到達し、再び第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播していく。
【０１８８】
一方、Ｓ２成分は、第１の実施形態で説明したように、図７の左側の第４偏波面保存光ファイバ２６から、第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として出力され、光位相バイアス回路４０に到達される。
【０１８９】
光位相バイアス回路４０において、Ｓ２成分は、まずファラデー回転子２７８を通過して偏波方向が＋４５度回転する。このとき、偏波回転されたＳ２成分の偏波方向は、複屈折媒体２８２のＸ軸方向の光軸方向に一致する。
【０１９０】
従って、Ｓ２成分は、複屈折媒体２８２のＸ軸と平行な直線偏波として複屈折媒体２８２を通過して、ファラデー回転子２８０に入力される。そして、ファラデー回転子２８０において、Ｓ２成分は−４５度回転される。
【０１９１】
その結果、Ｓ２成分は、その偏波方向が図７の右側の第４偏波面保存光ファイバ２６のｆａｓｔ軸に平行な直線偏波として、図７右側の第４偏波面保存光ファイバ２６に到達し、再び第４偏波面保存光ファイバ２６を伝播していく。
【０１９２】
すなわち、Ｓ１成分、Ｓ２成分は、光位相バイアス回路４０の挿入にもかかわらず、当該箇所以外は、第１の実施形態と同じ偏波状態で、各光経路を通過していく。すなわち、第１の実施形態の説明で述べた基本的な光変調動作及び発明の効果は、第２の実施形態でも保たれる。
【０１９３】
一方、第２の実施形態においては、Ｓ１成分、Ｓ２成分は、光位相バイアス回路４０内に配置された複屈折媒体２８２を、互いに直交する光軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に平行な直線偏光の状態で通過する。そのため、この両成分間に、複屈折媒体２８２の有する複屈折に基づく光位相差が生じる。
【０１９４】
この光位相差を、Ｓ２成分に対して生じる逆行制御光との相互位相変調効果による位相シフトと正負反転した値に設定することで、Ｓ２成分に対して生じる逆行制御光との相互位相変調効果による位相シフトをキャンセルすることができる。
【０１９５】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した効果に加えて、次に示す効果を期待できる。
【０１９６】
すなわち、第２の実施形態によれば、制御光として高デューティ比の光パルス信号を用いても、消光比の劣化や波形歪のない、良好な振幅変調光信号の発生が可能となる。このことは、制御光として、連続する「１」信号の間で光強度の変化がない、いわゆるノンリターン・トウ・ゼロ信号を用いることができることを意味する。この場合、信号光として、光パルス列の代わりに連続光を用いれば、同じく、ノンリターン・トウ・ゼロ方式の振幅変調光信号・位相変調光信号の発生が可能となる。
【０１９７】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明の光信号発生装置の第３の実施形態を図面を参照して説明する。
【０１９８】
第３の実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態で説明した全光型光変調器を構成に含む光信号発生装置の実施形態を説明する。
【０１９９】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図８は、第３の実施形態の光信号発生装置２Ａの構成を示す構成図である。
【０２００】
図８において、第３の実施形態の光信号発生装置２Ａは、第２光カプラ６０と、第３光カプラ６２と、第４光カプラ６４と、第５光カプラ６６と、クロック抽出回路７０と、光パルス光源８０と、光パルス光源８２と、光ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路９０と、光データ信号識別回路１００と、全光型光変調器５０とを少なくとも有して構成される。
【０２０１】
光信号発生装置２Ａは、符号化フォーマットが位相変調方式又は振幅変調方式のいずれの光データ信号を外部から入力し、位相変調方式又は振幅変調方式のいずれの符号化フォーマットの変調光信号を適宜選択して発生することができるものである。
【０２０２】
全光型光変調器５０は、第１の実施形態又は第２の実施形態で説明した全光型光変調器を適用することができる。全光型光変調器５０は、光パルス光源８２から信号光入力用ファイバ３２−１を介して信号光（波長λｓ）を取り込むと共に、光カプラ６４から制御光入力ポート３１を介して制御光（波長λｐ）を取り込み、最終的に所望とする変調光信号を出力用ファイバ２９から出力するものである。
【０２０３】
なお、全光型光変調器５０の詳細な内部構成は、第１及び第２の実施形態で説明したので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０２０４】
第２〜第５光カプラ６０、６２、６４及び６６は、少なくとも３個の光信号の入出力ポートを有する光カプラである。また、第２〜第５光カプラ６０、６２、６４及び６６は、１個の入力ポートから入力された光信号を、適宜設計された出力分岐比で２個の出力ポートから出力するものであったり、又は２個の入力ポートから入力された各光信号を、適宜設計された出力合成比で合波し、その合波信号を１個の出力ポートから出力するものを適用することができる。
【０２０５】
第２光カップラ６０は、光データ信号を入力するポート６０−１と、第２光カップラのポート６２−１に出力するポート６０−２と、クロック抽出回路７０に出力するポート６０−３とを有するものである。
【０２０６】
第３光カップラ６２は、光カップラ６０のポート６０−２から出力された光信号を入力するポート６２−１と、第５光カップラ６６のポート６６−１に出力するポート６２−２と、光ＰＬＬ回路９０に出力するポート６２−３とを有するものである。
【０２０７】
第５光カップラ６６は、第３光カップラのポート６２−２から出力された光信号を入力するポート６６−１と、光データ信号識別回路１００に出力するポート６６−２と、第４光カップラ６４のポート６４−２に出力するポート６６−３とを有するものである。
【０２０８】
第４光カップラ６４は、第５光カップラ６６のポート６６−３から出力された光信号を入力するポート６４−２と、光パルス光源８０からの出力を入力するポート６４−３と、全光型光変調器５０に制御光を出力するポート６４−１とを有するものである。
【０２０９】
クロック抽出回路７０は、光カップラ６０のポート６０−３から出力された光データ信号を入力し、その入力した光データ信号に基づいて、光データ信号のビットレートに相当する周波数の電気クロックを抽出するものである。なお、入力する光データ信号は、振幅変調又は位相変調された波長λｐの光データ信号である。
【０２１０】
ここで、ビットレートに相当する周波数の電気クロック信号とは、例えば装置外部から入力される光データ信号のビットレートが１０ギガビット毎秒であるとき、周波数が１０ＧＨｚで連続的な繰り返し波形を有するものであって、この光データ信号とタイミング同期された正弦波状又はパルス状の電気変調信号をいう。
【０２１１】
また、クロック抽出回路７０は、抽出した電気クロック信号を光パルス光源８０及び８２に出力するものである。
【０２１２】
光パルス光源８２は、クロック抽出回路７０から出力された電気クロック信号を入力し、この電気クロック信号に基づいて、光データ信号とタイミング同期した波長λｓの連続的な光クロックパルス列を発生するものである。また、光パルス光源８２は、発生した光クロックパルス列を信号光として全光型光変調器５０に与えるものである。
【０２１３】
ここで、光パルス光源８２としては、例えば、既存のモード同期半導体レーザやモード同期ファイバレーザなどを適用することができる。また、光パルス光源８２として、波長λｓの連続光源と、ＬｉＮｂＯ３光変調器や半導体電界吸収型光変調器などの光強度変調器とを組み合わせた光源を適用することができる。
【０２１４】
光ＰＬＬ回路９０は、第３光カプラ６２のポート６２−３から出力された光データ信号を入力し、その光データ信号の有する光キャリア成分が光位相検波され、その結果、光データの光キャリア成分と位相同期させた波長λｐの連続光を光パルス光源８０に与えるものである。
【０２１５】
また、光ＰＬＬ回路９０の構成及び動作原理としては、従来研究開発されているコヒーレント光通信システムの受信端において用いられるヘテロダイン検波などの技術を適用することができる。
【０２１６】
光パルス光源８０は、クロック抽出回路７０から電気クロック信号を入力すると共に、光ＰＬＬ回路９０から波長λｐの連続光を入力する。また、光パルス光源８０は、電気クロック信号を用いて光データ信号とタイミング同期させ、かつ、波長λｐの連続光と光位相同期させた波長λｐの連続的な光クロックパルス列を発生するものである。さらに、光パルス光源８０は、発生させた波長λｐの光パルス列を、第４光カップラ６４のポート６４−３に与えるものである。
【０２１７】
ここで、光パルス光源８０としては、先に述べたＬｉＮｂＯ３光変調器や半導体電界吸収型光変調器などの光強度変調器に、光ＰＬＬ回路９０からの連続光を入力して動作させた光源を適用することができる。また、光パルス光源８０として、文献Ｂに開示されるような、外部からの連続光に対して光注入同期動作させたモード同期半導体レーザを適用するようにしてもよい。
【０２１８】
（文献Ｂ）Shin Arahira，Hiroki Yaegashi，Koji Nakamura，and Yoh Ogawa，“Chirp Control and Broadband wavelength-tuning of 40-GHz Monolithic Actively mode-locked laser diodes module with an external CWlight injection”，IEEE J.Selected Topics in Quantum Electron，vol.11，No.5，pp.1103-1111，2005
光データ信号識別回路１００は、第５光カップラ６６のポート６６−２から出力された光データ信号を入力し、入力された光データ信号が位相変調信号であるか又は振幅変調信号であるかを識別する識別回路である。
【０２１９】
また、光データ信号識別回路１００は、識別結果に応じた制御電気信号を、全光型光変調器５０に与えるものである。これにより、全光型光変調器５０は、制御電気信号に基づいて、第１又は第２の実施形態で説明した１／２波長板１４の回転調整を制御させることができる。
【０２２０】
なお、光データ信号の識別方法については、後述する動作の項において詳細に説明する。また、光データ信号回路１００の設置位置は、図８に示す位置に限定されるものではなく、入力する光データ信号を取り込むことができる位置であれば、いかなる光経路に設けるようにしてもよい。
【０２２１】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、第３の実施形態の動作を図面を参照しながら説明する。
【０２２２】
まず、光データ信号が、装置外部から光信号発生装置２Ａに入力する。光データ信号は、第２光カップラ６０のポート６０−１に入力し、第２光カップラ６０のポート６０−３から出力されて、クロック抽出回路７０に入力する。
【０２２３】
光データ信号がクロック抽出回路７０に入力されると、クロック抽出回路７０は、光データ信号に基づいて、光データ信号のビットレートに相当する周波数の電気クロック信号を抽出する。
【０２２４】
そして、この電気クロック信号が光パルス光源８０及び８２に与えられ、光パルス光源８０及び８２が電気クロック信号を用いて駆動することで、光データ信号にタイミング同期した光クロックパルスが連続的に出力される。
【０２２５】
光パルス光源８２からの波長λｓの光クロックパルス列は、信号光入力用ファイバ３２−１を通じて、信号光として全光型光変調器５０に入力される。
【０２２６】
一方、第２光カップラ６０のポート６０−２から出力される光データ信号は、第３光カップラ６２のポート６２−１に入力される。光データ信号は、第３光カップラ６２のポート６２−２及び６２−３から２分岐されて、第５光カップラ６６及び光ＰＬＬ回路９０に出力される。
【０２２７】
光データ信号が光ＰＬＬ回路９０に入力されると、光ＰＬＬ回路９０において、光データ信号の有する光キャリア成分の光位相検波が実行され、その結果、光データ信号の有する光キャリア成分と位相同期された波長λｐの連続光が、光パルス光源８０に与えられる。
【０２２８】
光ＰＬＬ回路９０からの波長λｐの連続光が光パルス光源８０に入力すると、光パルス光源８０では、光データ信号と光位相同期された装置外部からの光データ信号と同じ波長λｐの連続的な光クロックパルス列を発生する光パルス光源として動作する。
【０２２９】
また、このとき同時に、光パルス光源８０では、クロック抽出回路７０からの電気クロック信号を受け入れて駆動されることで、発生する光クロックパルス列が、装置外部から入力される光データ信号とタイミング同期もされている。
【０２３０】
そして、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列は、第４光カップラ６４のポート６４−３に入力される。
【０２３１】
ここで適用される光パルス光源８０からの光クロックパルス列は、後に詳細に述べる理由によって、光ＰＬＬ回路９０からの連続光、ひいては装置外部から入力される光データ信号と同一波長で、かつ、光位相同期されていなければならない。
【０２３２】
一方、第３光カップラ６２のポート６２−２から出力される光データ信号は、適宜光ファイバなどの光経路を通過した後、第４光カップラ６４のポート６４−２に入力される。
【０２３３】
その結果、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との合成波が出力される。
【０２３４】
ここでの光データ信号は、実際には装置に入力された光データ信号を光カップラなどで多段分岐したものであるが、その信号品質は、強度を除けば初期の装置に入力された光データ信号と同一のものであるので、その信号処理の結果は、初期の装置に入力された光データ信号に加えた信号処理の結果と同一のものと考えてよい。
【０２３５】
また、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される合成波は、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力となる。
【０２３６】
これら２つの光の偏波面が同一方向となるように調整されているものとする。そのためには、これら２つの光が第４光カップラ６４のポート６４−２及び６４−３に到達するまでの光経路に、例えば偏波面コントローラなどの偏波面調整手段を適宜挿入することで容易に実現できる。あるいはまた、偏波面保存ファイバなどの偏波面保持手段を適用するようにしてもよい。
【０２３７】
また、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列のパルス幅及びピーク強度は、第４光カップラ６４の入力ポート６４−２に入力される光データ信号のパルス幅及びピーク強度と同一であるとする。そのためには、光パルス光源８０の駆動条件を調整したり、又は、光データ信号及び光クロックパルス列が第４光カップラ６４のポート６４−２及び６４−３に到達するまでの光経路に光増幅器を適宜挿入したりすることで実現できる。
【０２３８】
次に、図９を参照して、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力を考察する。
【０２３９】
図９（Ａ）において、入力された光データ信号が位相変調信号である場合を示す。ここでは、図９（Ａ−１）に示すように、入力された光データ信号の光位相が（π、０、π、π）と変調された４ビットの位相変調信号を考える。また、図９（Ａ−２）に示すように、光クロックパルス列の光位相は、入力された光データ信号と比較して、相対的にπであるとする。
【０２４０】
光クロックパルス列は、入力された光データ信号と光位相同期されて出力されたものであるために、入力された光データ信号と、光クロックパルス列との相対的な光位相関係が、図９（Ａ−２）に示されたような状態に安定的に維持することが可能となる。
【０２４１】
このとき、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力は、図９（Ａ−３）に示されたようになる。
【０２４２】
すなわち、光データ信号の光位相が「０」であるとき、光クロックパルス列の光位相は「π」であるため、逆相で干渉した結果、合成出力（＝干渉出力）の強度はゼロとなる。また、光データ信号の光位相が「π」であるとき、光クロックパルス列の光位相は「π」であるため、合成出力は両者の足し合わせとなり、有意な光強度が現れる。
【０２４３】
その結果、第４光カップラ６４からの合成出力は、光ピーク強度が（１、０、１、１）と変調された振幅変調信号となる。すなわち、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、入力光データ信号の光位相「π」の状態を光ピーク強度「１」、入力光データ信号の光位相「０」の状態を光ピーク強度「０」に換算して変換した、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの振幅変調信号が得られる。
【０２４４】
次に、図９（Ｂ）は、入力された光データ信号が振幅変調信号である場合を示す。ここでは、図９（Ｂ−１）に示すように、入力された光信号の光ピーク強度が（１、０、１、１）と変調された４ビットの振幅変調信号を考える。振幅変調信号であるために、各信号の光位相は全て同じであり、ここでは、各信号の光位相を「０」であるとする。
【０２４５】
次に、図９（Ｂ−２）に示すように、光クロックパルス列の光位相は、図９（Ａ）の場合と同様に、入力された光データ信号と比較して相対的に「π」であるとする。
【０２４６】
先の場合と同様に、光クロックパルス列は、入力された光データ信号と光位相同期されて出力されたものであるために、入力された光データ信号と、光クロックパルス列の相対的な光位相関係を図９（Ｂ−２）に示されたような状態で、安定的に維持することが可能となる。
【０２４７】
このとき、第４光カップラ６４のポート６４−１から出力される、光パルス光源８０からの波長λｐの光クロックパルス列と、装置外部から入力された波長λｐの光データ信号との干渉出力は、図９（Ｂ−３）に示されたようになる。
【０２４８】
すなわち、光データ信号の光ピーク強度が「１」であるとき、光クロックパルス列の光位相は「π」であるため、逆相で干渉した結果、合成出力（＝干渉出力）の強度はゼロとなる。また、光データ信号の光ピーク強度が「０」であるとき、光クロックパルス列の光波形がそのまま出力されて、合成出力に有意な光強度が現れる。
【０２４９】
その結果、第４光カップラ６４からの合成出力は、光ピーク強度が（０、１、０、０）と変調された振幅変調信号となる。すなわち、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、入力光データ信号の光ピーク強度「１」の状態を光ピーク強度「０」、入力光データ信号の光ピーク強度「０」の状態を光ピーク強度「１」に換算して変換した、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの振幅変調信号が得られる。
【０２５０】
以上の考察より、第４光カップラ６４のポート６４−１からは、入力された光データ信号が位相変調信号・振幅変調信号の如何を問わず、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの振幅変調信号が得られる。これを制御光として、全光型光変調器５０の制御光入力ポート３１に入力することで、最終的に、入力光データ信号の信号パターンと同一な信号パターンの、変調光信号が、全光型光変調器５０の出力ボートファイバ２９から得ることができる。
【０２５１】
図９で考察した効果は、第４光カップラ６４のボート６４−３に入力された光クロックパルス列が、装置外部から入力され、その一部が第４光カップラ６４のポート６４−２に入力された光データ信号と光位相同期され、かつ、同一波長であるために生じる。
【０２５２】
光クロックパルス列が、入力された光データ信号と光位相同期されておらず、何らの光位相の相関を有していない場合、入力された光データ信号と、光クロックパルス列の相対的な光位相関係を、図９（Ａ−２）又は図９（Ｂ−２）に示されたように、一定の関係を保つことができない。この場合、例えば入力光データ信号が位相変調信号である場合に、光データ信号の光位相が「０」であっても、合成出力（＝干渉出力）の強度がゼロとならない。すなわち、干渉出力の信号パターンは、初期光データ信号の信号パターンと一致したものにはならない。これは、最終的に出力された変調光信号の符号誤りを生じさせる。
【０２５３】
また、光クロックパルス列の波長と、入力された光データ信号の波長が一致しない場合、入力された光データ信号と、干渉出力に波長差に相当した周期の強度変動が生じる。この場合もまた、干渉出力の信号パターンは、初期光データ信号の信号パターンと一致したものにはならず、最終的に出力された変調光信号の符号誤りを生じさせる。
【０２５４】
すなわち、図９に示すような、初期光データ信号の信号パターンと一致した干渉出力の信号パターンを得るためには、光クロックパルス列が、入力された光データ信号と光位相同期され、かつ、同一波長である必要が生じる。先に述べた光パルス光源８０においては、光ＰＬＬ回路９０からの連続光を入力して動作させた光強度変調器、あるいは光ＰＬＬ回路９０からの連続光に光注入同期させて動作させた、文献Ｂに開示されるようなモード同期半導体レーザを利用することで、これを実現することができる。
【０２５５】
また、図９（Ａ−１）、（Ｂ−１）に示す、位相変調あるいは振幅変調された、装置外部から入力された光データ信号のベースバンド信号配列パターンを（１、０、１、１）であると定義し、最終的に出力される変調光信号のベースバンド信号配列パターンを考察すると、図９（Ａ−３）、（Ｂ−３）に示される制御光の強度パターンを反映して、装置外部から入力された光データ信号が位相変調信号である場合には、（１、０、１、１）と初期光データ信号と同じ配列パターンになるのに対し、初期光データ信号が振幅変調信号である場合には、（０、１、０、０）と、外部から入力された光データ信号と論理反転した配列パターンとなる。
【０２５６】
装置外部から入力された光データ信号が振幅変調信号である場合の制御光の論理反転は、最終的に所望とする変調光信号が位相変調信号である場合には、位相変調信号は単に光信号の相対光位相のみを問題とするので、問題とはならない。
【０２５７】
一方、最終的に所望とする変調光信号が振幅変調信号である場合には、このような現象は、例えば受信端での論理識別を反転して考えればよいので、実用上やはりそれほど大きな問題とはならない一方、これを回避することもできる。
【０２５８】
例えば、図６に示す、第２の実施形態において、光位相バイアス回路にて与える光位相を、逆行制御光からの相互位相変調効果による位相シフトを補償する量に加えて、さらにπの位相シフト量を与える。
【０２５９】
このとき、振幅変調光信号の正論理信号・論理反転信号の出力ポートは交換される。すなわち、出力用光ファイバ２９からは論理反転信号が出力され、すなわち、この場合、（１、０、１、１）と、入力された光データ信号と同じ配列パターンの振幅変調光信号を得ることができる。
【０２６０】
出力用光ファイバ２９より出力される変調光信号の変調フォーマットの切り替え（位相変調⇔振幅変調）は、本装置が設置される光中継器などの基地局から発生される制御信号に基づいて、１／２波長板１４の光軸回転を実行することで行われる。
【０２６１】
あるいはまた、装置外部から入力された光データ信号と、最終的に所望とされる変調光信号との間で、変調フォーマットの変換を伴わないような用途においては、次のような使用も可能である。ここで、変調フォーマットの変換を伴わないとは、入力光データ信号が振幅変調信号である場合、振幅変調信号を一意に出力させ、入力光データ信号が位相変調信号である場合、位相変調信号を一意に出力させる、という意味である。
【０２６２】
すなわち、第３光カップラ６２のポート６２−２と第４光カップラ６４のポート６４−２とを結合する、光データ信号の伝播する光経路に、第５光カップラ６６を挿入し、光データ信号の分岐出力を得、これを光データ信号識別回路１００に入力する。光データ信号識別回路１００において、入力光データ信号の変調フォーマットが位相変調信号であるか、振幅変調信号あるかの判別を行う。その結果に応じて制御電気信号を発生し、この電気信号に応じて入／２波長板１４の光軸回転を実行する。
【０２６３】
その結果、装置外部から入力された光データ信号の変調フォーマット判別を自動的に行う、自律的な装置構成が可能となる。
【０２６４】
このような光データ信号識別回路１００は、図８の構成例によらず、装置へ入力された光データ信号が経由するいかなる光経路に挿入しても良い。
【０２６５】
図１０は、光データ信号識別回路１００により光データ信号の判別方法を説明する概略的な説明図である。光データ信号識別回路１００は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す方法で光データ信号を判別するものを適用することができる。
【０２６６】
図１０（Ａ）において、光データ信号を構成する各光パルスが同じパルス波形を有し、かつ、光データ信号の平均強度が同じであるとした場合、光データ信号を構成する各光パルスのピーク強度に、光データ信号の変調フォーマットによる違いが生じる。
【０２６７】
具体的には、光データ信号識別回路１００は、光データ信号のピーク強度を検出することで、光データ信号を判別する方法を適用することができる。つまり、光データ信号が位相変調信号である場合、各光パルスのピーク強度は、「１」信号、「０」信号の場合とも同じである。このときのピーク強度をＩｐであるとする。一方、光データ信号が振幅変調信号である場合、「１」信号、「０」信号のピーク強度は異なる。今、光信号がｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ信号であるとし、マーク率をＭとした場合、「１」信号のピーク強度はＩｐ／Ｍとなり、光データ信号が位相変調信号である場合のピーク強度に比べて１／Ｍ倍に増強される。従って、ピーク強度を検出することで、光データ信号が振幅変調信号か又は位相変調信号かの判別が可能となる。
【０２６８】
また例えば、光データ信号識別回路１００は、装置に入力された光データ信号の個々の光信号のピーク強度をサンプリングし、その分布を調べ、その分布が極度に広がった信号を振幅変調信号と判定し、また分布が狭い信号を位相変調信号と判定するようにしてもよい。
【０２６９】
また、図１０（Ｂ）に示すように、光データ信号識別回路１００は、位相変調信号と振幅変調信号の光スペクトルの違いに基づいて判別してもよい。
【０２７０】
具体的には、例えば図１０（Ｂ）に示すように、振幅変調信号は、その光キャリア波長成分に離散的なスペクトル成分を有する。一方、位相変調信号は、光キャリア波長での離散的なスペクトル成分を持たず、光キャリア波長近傍で光スペクトルはブロードに広がる。
【０２７１】
光データ信号を、その光キャリア波長から若干離調した波長にピーク透過率を有し、かつ、十分狭い帯域を有する光バンドパスフィルタを透過させる。すると、光データ信号が振幅変調信号である場合、光バンドパスフィルタを透過する光データ信号強度は低い。一方、光データ信号が位相変調信号である場合、光バンドパスフィルタを透過する光データ信号強度は、その光スペクトル広がりを反映して高くなる。従って、光データ信号識別回路１００は、このような光バンドパスフィルタを透過する光データ信号強度を検出することで、光データ信号が振幅変調信号か又は位相変調信号かの判別が可能となる。
【０２７２】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上のように、第３の実施形態によれば、第１又は第２の実施形態で説明した全光型光変調器を備える光信号発生装置を実現することにより、外部から入力される光データ信号の符号化フォーマットが位相変調方式又は振幅変調方式の何れの方式であっても、位相変調方式又は振幅変調方式の何れの符号化フォーマットの変調光信号をも適宜選択して発生することが可能な光信号発生装置を提供することができる。
【０２７３】
（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明の光信号発生装置の第４の実施形態を図面を参照して説明する。
【０２７４】
図１１は、第４の実施形態の光信号発生装置２Ｂの構成を示す構成図である。
【０２７５】
図１１において、第４の実施形態の光信号発生装置２Ｂは、第２光カプラ６０と、第３光カプラ６２と、第４光カプラ６４と、第５光カプラ６６と、クロック抽出回路７０と、光パルス光源８０と、光パルス光源８２と、光ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路９０と、光データ信号識別回路１００と、全光型光変調器５０と、波長変換器１１０を少なくとも有して構成される。
【０２７６】
図１１に示す第４の実施形態の光信号発生装置２Ｂが図８の光信号発生装置２Ａと異なる点は、波長変換器１１０を新たに加える点、及び光パルス光源８２の機能の点である。それ以外の構成は、図８の光信号発生装置２Ａの構成と同じであるので、第４の実施形態では、波長変換器１１０及び光パルス光源８２の構成を中心に説明する。
【０２７７】
第３の実施形態においては、全光型光変調器５０において、信号光と制御光の分離のために、それらの波長を、光バンドパスフィルタ２８、３８において、信号光波長成分のみ選択的に透過可能な程度に異ならせておく必要があった。従って、第３の実施形態においては、外部から入力された光データ信号の波長（λｐ）と、最終的に発生させる変調光信号の波長（λｓ）とが異なる、波長変換動作を本質的に伴う。
【０２７８】
しかしながら、これら両者の波長が一致して動作することを要求する応用も多い。例えばＷＤＭシステムにおいて、長距離伝送のための光中継器として、第３の実施形態の光信号発生器を用いる場合がそれに相当する。第４の実施形態においては、波長変換器１１０を用いることで、全光型光変調器５０に入力される制御光の波長を、外部から入力された光データ信号の波長（λｐ）とは異なる波長（λｐ’）に変換する。それによって、全光型光変調器５０に入力される信号光の波長（λｓ）と、外部から入力された光データ信号の波長（λｐ）が一致しても、光バンドパスフィルタ２８、３８において信号光波長成分のみを選択的に透過し、制御光波長成分を遮断できるため、全光型光変調器５０における光変調動作が阻害されない。
【０２７９】
波長変換器１１０は、第４光カップラ６４のポート６４−１と全光型光変調器５０の制御光入力ポート３１とを結ぶ光経路上に設けられているものである。波長変換器１１０は、第４光カップラ６４のポート６４−１からの出力光の波長を変換し、変換した波長の光を全光型光変調器５０に与えるものである。
【０２８０】
波長変換器１１０としては様々なタイプのものを用いることができる。例えば、半導体光増幅器、ＬｉＮｂＯ３などの非線形光学結晶、非線形光学結晶に光導波路と分極反転による擬似位相整合構造を作りこんだデバイス、光ファイバなどにおける、３波混合効果や４波混合効果を応用したものを用いることができる。
【０２８１】
また、波長変換器１１０は、文献Ｃなどに開示の光ファイバなどにおける光カー効果に基づく、光信号再生効果を伴う波長変換器を用いることができれば、光信号再生効果を伴う光信号発生装置の提供が可能となる。
【０２８２】
（文献Ｃ）P.V.Mamyshev，“All-Optical data Regeneration based on self-phase modulation effect”，Technical digest of European Conference on Optical Communication 98（ECOC 98），vol.1，pp.475-476，Madrid，Spain，1998
光パルス光源８２は、クロック抽出回路７０からの電気クロック信号を用いて、装置外部から入力された光データ信号とタイミング同期した波長λｐの光パルス列を発生させるものである。これにより、外部から入力された光データ信号の波長λｐと一致させた光パルス列を全光型光変調器５０に与えることができる。
【０２８３】
なお、光信号発生装置２Ｂの構成は、図１１に示す構成に限定されるものではない。例えば、光パルス光源８２を用いず、光パルス光源８０のみを用意し、それからの光クロック出力を光カップラなどで２分岐し、一方の出力を全光型変調器５０の信号光入力用ファイバ３２−１に接続して信号光として供給し、もう一方の出力を外部から入力された光データ信号との干渉のために第４光カップラ６４のポート６４―３に接続しても良い。
【０２８４】
この場合、光パルス光源８２が不要な構成となる。その他の構成は第３の実施形態と同様であるため、ここではその説明を割愛する。
【０２８５】
（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態によれば、第３の実施形態の効果に加えて、次の効果を期待できる。すなわち、第４の実施形態によれば、外部から入力された光データ信号と同一波長の位相変調又は振幅変調された変調光信号を発生する、光信号発生装置の提供が可能となる。
【０２８６】
（Ｅ）他の実施形態
第１〜第４の実施形態では、光カー効果に基づき相互位相変調効果を発現する媒体として光ファイバを考慮したが、本発明で得られる効果は、このような光ファイバの使用に限定されるものではない。制御光により被制御光の光位相を変化させる効果を有する光デバイスであれば、その応用形態に応じて、多種多様なデバイスを用いて、本発明の効果を生じることができる。例えば、動作するビットレートが、１Ｇｂ／ｓなど比較的低ビットレートであれば、半導体光増幅器や電解吸収型光変調器を用いることもできる。また、Ｓｉをコアとし、ＳｉＯ２をクラッドとして形成した、いわゆるシリコン細線導波路を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２８７】
【図１】第１の実施形態の光スイッチの構成を示す構成図である。
【図２】偏波面保存光ファイバに適用するＰＡＮＤＡ型光ファイバの光伝播方向に対して垂直に切断した断面の概略的な断面構造図である。
【図３】第１の実施形態の第１偏波面変換部における接続方法を説明する説明図である。
【図４】第１の実施形態の位相変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。
【図５】第１の実施形態の振幅変調光信号発生時の信号光の偏波状態を説明する説明図である。
【図６】第２の実施形態の光スイッチの構成を示す構成図である。
【図７】第２の実施形態の光位相バイアス回路の構成を示す構成図である。
【図８】第３の実施形態の光信号発生装置の構成を示す構成図である。
【図９】第３の実施形態の制御光生成過程を説明する説明図である。
【図１０】第３の実施形態の光データ信号識別回路による光データ信号識別方法を説明する説明図である。
【図１１】第４の実施形態の光信号発生装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【０２８８】
１Ａ及び１Ｂ（５０）…光スイッチ、１０…第１偏波分離合成モジュール、１８…第２偏波分離合成モジュール、１２、１６、２２、２６…第１〜第４偏波面保存ファイバ、１４…１／２波長板モジュール、２４…第１偏波面変換部、２８、３８…光バンドパスフィルタ（中心波長λｓ）、３２−１及び３２−２…信号光入力用光ファイバ、２７、２９、３７、３９…変調光信号出力用光ファイバ、３１…制御光入力ポート、４０…光位相バイアス、
２Ａ及び２Ｂ…光信号発生装置、６０、６２、６４、６６…第２〜第５光カップラ、７０…クロック抽出回路、８０…光パルス光源、８２…光パルス光源、９０…光ＰＬＬ回路、１００…光データ信号識別回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光である信号光を入力する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第１偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、スイッチされた信号光を出力する第３入出力端とを有する第１偏波分離合成手段と、
第２偏波面保存光ファイバの一端と結合する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第３偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、第４偏波面保存光ファイバの一端と結合する第３入出力端と、この第３入出力端に対向する側に偏波クロストーク成分を出力する第４入出力端とを有する第２偏波分離合成手段と、
一端が上記第１偏波分離合成手段の第２入出力端と結合された上記第１偏波面保存光ファイバと、
一端が上記第２偏波分離合成手段の第１入出力端と結合された上記第２偏波面保存光ファイバと、
上記第１半端面保存光ファイバの他端と上記第２偏波面保存光ファイバの他端との接続箇所に１／２波長板を設け、上記１／２波長板の光学軸方向を回転可能な偏波面回転調整手段と、
一端が上記第２偏波分離合成手段の第２入出力端と結合され、直線偏光である制御光を入力する第１光カプラを有する上記第３偏波面保存光ファイバと、
一端が上記第２偏波分離合成手段の第３入出力端と結合された上記第４偏波面保存光ファイバと、
上記第３偏波面保存光ファイバの他端と上記第４偏波面保存光ファイバの他端とを接続し、入力光の偏波面を変換する第１偏波面変換手段と
を備えることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
上記第１偏波面変換手段が、上記第３偏波面保存光ファイバの光学軸と上記第４偏波面保存光ファイバの光学軸とが互いに９０度の角度を成して融着されて形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
上記第１偏波分離合成手段の第３入出力端に、信号光を出力する信号光出力手段が接続されているものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器。
【請求項４】
上記第１偏波分離合成手段の第１入出力端に、信号光を入力する信号光入力手段が接続されているものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光変調器。
【請求項５】
上記第２偏波分離合成手段の第２入出力端と、上記第３偏波面保存光ファイバと、上記第１偏波面変換部と、上記第４偏波面保存光ファイバと、上記第２偏波面分離保存モジュールの第３入出力端とを結ぶ光経路上に、逆行光の相互位相変調による位相シフトを除去する位相シフト除去手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光変調器。
【請求項６】
上記位相シフト除去手段が、
一方の入出力端から入力された直線偏光の偏光方向を＋４５度回転させる第１ファラデー回転子と、
他方の入出力端から入力された直線偏光の偏光方向を−４５度回転させる第２ファラデー回転子と、
上記第１ファラデー回転子と上記第２ファラデー回転子との間に、一方の光軸が前記第１ファラデー回転子を通過した直線偏光と平行な方向で、他方の光軸が前記第２ファラデー回転子を通過した直線偏光と平行な方向に設定された複屈折媒体と
を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項７】
外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号のビットレートに相当する周波数の電気クロック信号を生成するクロック信号生成手段と、
上記クロック信号生成手段から上記電気クロック信号に基づいて、上記外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第１光パルス列発生手段と、
上記クロック信号生成手段から上記電気クロック信号に基づいて、上記外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、
上記外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号と同一波長及び同一位相の連続光を出力する光位相同期手段と、
上記クロック信号生成手段からの上記電気クロック信号に基づいて、上記光位相同期手段からの連続光を受け入れ、光注入同期現象により上記外部からの入力光信号と同一波長及び同一位相の光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、
上記第２光パルス列発生手段からの光クロックパルス列と、上記外部からの入力光信号との干渉光を出力する光カップラと、
上記光カップラからの出力光を制御光として入力すると共に、上記第１光パルス列発生手段からの光パルス列を信号光として入力するものであって、請求項１〜６のいずれかに記載の光変調器と
を備えることを特徴とする光信号発生装置。
【請求項８】
上記外部からの入力光信号に基づいて入力光信号の符号フォーマットを判別し、その判別結果を上記光変調器の偏波面回転調整手段に与える光信号識別手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の光信号発生装置。
【請求項９】
上記第１光パルス発生手段が、上記外部からの入力光信号の波長と同一の波長の光パルス列を発生するものであって、
上記光カップラから上記光変調器までの光経路上に、上記光カップラから出力される干渉光の波長を変換する波長変換手段を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の光信号発生装置。
【請求項１】
直線偏光である信号光を入力する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第１偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、スイッチされた信号光を出力する第３入出力端とを有する第１偏波分離合成手段と、
第２偏波面保存光ファイバの一端と結合する第１入出力端と、この第１入出力端に対向する側に第３偏波面保存光ファイバの一端と結合する第２入出力端と、第４偏波面保存光ファイバの一端と結合する第３入出力端と、この第３入出力端に対向する側に偏波クロストーク成分を出力する第４入出力端とを有する第２偏波分離合成手段と、
一端が上記第１偏波分離合成手段の第２入出力端と結合された上記第１偏波面保存光ファイバと、
一端が上記第２偏波分離合成手段の第１入出力端と結合された上記第２偏波面保存光ファイバと、
上記第１半端面保存光ファイバの他端と上記第２偏波面保存光ファイバの他端との接続箇所に１／２波長板を設け、上記１／２波長板の光学軸方向を回転可能な偏波面回転調整手段と、
一端が上記第２偏波分離合成手段の第２入出力端と結合され、直線偏光である制御光を入力する第１光カプラを有する上記第３偏波面保存光ファイバと、
一端が上記第２偏波分離合成手段の第３入出力端と結合された上記第４偏波面保存光ファイバと、
上記第３偏波面保存光ファイバの他端と上記第４偏波面保存光ファイバの他端とを接続し、入力光の偏波面を変換する第１偏波面変換手段と
を備えることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
上記第１偏波面変換手段が、上記第３偏波面保存光ファイバの光学軸と上記第４偏波面保存光ファイバの光学軸とが互いに９０度の角度を成して融着されて形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
上記第１偏波分離合成手段の第３入出力端に、信号光を出力する信号光出力手段が接続されているものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器。
【請求項４】
上記第１偏波分離合成手段の第１入出力端に、信号光を入力する信号光入力手段が接続されているものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光変調器。
【請求項５】
上記第２偏波分離合成手段の第２入出力端と、上記第３偏波面保存光ファイバと、上記第１偏波面変換部と、上記第４偏波面保存光ファイバと、上記第２偏波面分離保存モジュールの第３入出力端とを結ぶ光経路上に、逆行光の相互位相変調による位相シフトを除去する位相シフト除去手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光変調器。
【請求項６】
上記位相シフト除去手段が、
一方の入出力端から入力された直線偏光の偏光方向を＋４５度回転させる第１ファラデー回転子と、
他方の入出力端から入力された直線偏光の偏光方向を−４５度回転させる第２ファラデー回転子と、
上記第１ファラデー回転子と上記第２ファラデー回転子との間に、一方の光軸が前記第１ファラデー回転子を通過した直線偏光と平行な方向で、他方の光軸が前記第２ファラデー回転子を通過した直線偏光と平行な方向に設定された複屈折媒体と
を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項７】
外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号のビットレートに相当する周波数の電気クロック信号を生成するクロック信号生成手段と、
上記クロック信号生成手段から上記電気クロック信号に基づいて、上記外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第１光パルス列発生手段と、
上記クロック信号生成手段から上記電気クロック信号に基づいて、上記外部からの入力光信号と同期した光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、
上記外部からの入力光信号に基づいて、入力光信号と同一波長及び同一位相の連続光を出力する光位相同期手段と、
上記クロック信号生成手段からの上記電気クロック信号に基づいて、上記光位相同期手段からの連続光を受け入れ、光注入同期現象により上記外部からの入力光信号と同一波長及び同一位相の光パルス列を発生する第２光パルス列発生手段と、
上記第２光パルス列発生手段からの光クロックパルス列と、上記外部からの入力光信号との干渉光を出力する光カップラと、
上記光カップラからの出力光を制御光として入力すると共に、上記第１光パルス列発生手段からの光パルス列を信号光として入力するものであって、請求項１〜６のいずれかに記載の光変調器と
を備えることを特徴とする光信号発生装置。
【請求項８】
上記外部からの入力光信号に基づいて入力光信号の符号フォーマットを判別し、その判別結果を上記光変調器の偏波面回転調整手段に与える光信号識別手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の光信号発生装置。
【請求項９】
上記第１光パルス発生手段が、上記外部からの入力光信号の波長と同一の波長の光パルス列を発生するものであって、
上記光カップラから上記光変調器までの光経路上に、上記光カップラから出力される干渉光の波長を変換する波長変換手段を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の光信号発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１８６６０６（Ｐ２００９−１８６６０６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４２７４（Ｐ２００８−２４２７４）
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人情報通信研究機構「λユーティリティ技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受けるもの）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人情報通信研究機構「λユーティリティ技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受けるもの）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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