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JP5168685B2 - 直交振幅変調信号発生装置 - Google Patents

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Description

本発明は，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置などに関する。
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（amplitude− and phase−shift−keying），及びＱＡＭ（直交振幅変調：quadrature−amplitude−modulation）といった，様々な多レベルの光変調フォーマットが，光通信チャネルのスペクトル効率を向上させるために研究されている。
特に，２つの（ｄｕａｌ）並列したマッハツェンダー変調器（ＤＰＭＺＭ）を用いたＤＱＰＳＫは，最も現実的であり，注目される。それは，変調器を用いることで，キャリア信号のＩ成分（in−phase components）と，Ｑ成分（quadrature components）とを別々に変調することができるからである（下記非特許文献１）。ＤＱＰＳＫ変調器として，変調速度が５０Ｇｂａｕｄ以上の高速二値データ信号により駆動され，１００Ｇｂ／ｓを超えるものも開発されている。
ＱＡＭスキームは，ＱＰＳＫよりもスペクトル効率が高いものである。そして，上記したＤＰＭＺＭを用いたＤＱＰＳＫを用いることで，ＱＡＭスキームの性能を高めることができる。しかし，そのような技術において，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，多レベルの電気信号へと変換して用いていた。なお，現在では，この用途に高速任意波形整形器が一般的に用いられている。そして，電気回路は，非線形性が抑圧され，回路の周波数応答性については慎重に設計されている。このような理由から，ＱＡＭ信号のレートは，数Ｇａｕｄ以下でしかない。
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置や方法が望まれる。
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る直交振幅変調信号発生装置を提供することを目的とする。
本発明は，基本的には，４つの並列したＭＺＭ（ＱＰＭＺＭ）など並列した複数のＭＺＭを用いることで，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直交振幅変調信号発生装置などを提供できるという知見に基づくものである。
具体的には，以下の発明があげられる。
［１］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，を具備する，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置。
［２］ 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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）とを具備する， 上記［１］に記載の装置。
［３］ 前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号の振幅を，前記第１のＱＰＳＫ変調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， 上記いずれかに記載の装置。
［４］ 前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号の振幅を，前記第１のＱＰＳＫ変調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，
上記いずれかに記載の装置。
［５］ 前記第１のＱＰＳＫ変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は， それぞれ， 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）で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）とを具備する，
上記いずれかに記載の装置。
［６］ 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）は，ＬｉＮｂＯ３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ＬｉＮｂＯ３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，
上記いずれかに記載の装置。
［７］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備し， 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と， 前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分である前記第２のＱＰＳＫ変調器（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。
［８］ 前記第１のＱＰＳＫ変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は， それぞれ， 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）で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）とを具備し， 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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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， 上記いずれかに記載の方法。
［９］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，を具備し， 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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。
［１０］ 前記第２のＱＰＳＫ変調器は，前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する 上記いずれかに記載の方法。
［１１］ 前記第１のＱＰＳＫ変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は， それぞれ， 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）で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）とを具備し， 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，０度又は１８０度となり， 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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， 上記いずれかに記載の方法。
［１２］ 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）変調器（５３）と，前記第１の導波路（５３）と合波点（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変調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変調器（５６）と，前記第２の導波路（５５）と合波点（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変調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変調器（５９）と，を具備する，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置。
［１３］ 前記第１のＱＰＳＫ変調器（５３），前記第２のＱＰＳＫ変調器（５６）および前記第３のＱＰＳＫ変調器（５９）は， それぞれ， メインマッハツェンダー導波路と， 前記メインマッハツェンダー導波路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とを具備する， 上記いずれかに記載の装置。
［１４］ 前記第２のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅は，前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分となり， 前記第３のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅は，前記第２のＱＰＳＫ変調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， 上記いずれかに記載の装置。
［１５］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備し， 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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， 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。
［１６］ 前記テスト信号は，その周波数が１０ｋＨｚ以下である 上記いずれかに記載の装置。
［１７］ 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 上記いずれかに記載の装置。
［１８］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（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力が合波される合波部を有する，信号発生システム。
［１９］ 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）変調器（５３）と，前記第１の導波路（５３）と合波点（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変調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変調器（５６）と，前記第２の導波路（５５）と合波点（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変調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変調器（５９）と， “第ｎ−１の導波路と合波点を有する第ｎの導波路と， 前記第ｎの導波路に設けられ，第ｎ−１のＱＰＳＫ変調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変調器“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。
［２０］ 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）変調器（３）と， 前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，
を具備する， 信号発生装置。
［２１］
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）変調器（５３）と， 前記第１の導波路（５３）と合波点（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変調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変調器（５６）と， 前記第２の導波路（５５）と合波点（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変調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変調器（５９）と，を具備する，信号発生装置。
［２２］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備し， 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ， 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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し， 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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と， 前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分である前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号と， を合波する， ＱＡＭ信号の発生方法。
［２３］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，を具備し， 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ， 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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し， 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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と， 前記第２のＱＰＳＫ変調器（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。
［２４］ 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，を具備し， 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は， それぞれ， 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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し， 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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と， 前記第２のＱＰＳＫ変調器（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。
［２５］ 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， 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変調器。
［２６］ 前記テスト信号は，その周波数が１０ｋＨｚ以下である上記いずれかに記載の装置。
［２７］ 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度の位相差を持つ上記いずれかに記載の装置。
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ができる直交振幅変調信号発生装置を提供できる。
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）信号発生装置の概略図である。図１に示されるように，本発明の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）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，を具備する。このＱＡＭ信号発生装置は，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）へと光が伝播するものが好ましい。
振幅が大きなＱＰＳＫ信号で，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ものである。換言すると，図２の黒点の位置を振幅が大きなＱＰＳＫ信号で決めて，白点の位置（ＱＡＭ信号の位置）を，振幅が小さなＱＰＳＫ信号で決める。そして，それぞれのＱＰＳＫ信号は，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。
導波路は，光信号が伝播する道であり，ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられたチタン拡散導波路（ＬｉＮｂＯ３導波路）などがあげられる。
図１に示されるように，第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び第２のＱＰＳＫ変調器（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）とを具備するものがあげられる。このＱＰＳＫ変調器の構成は，光ＳＳＢ変調器や光ＦＳＫ変調器などとして，公知のものである。よって，このＱＰＳＫ変調器も公知の方法を適宜採用することができる。光ＳＳＢ（Single Slide−Band）変調器は，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変調器については特開２００７−８６２０７号公報，特開２００７−５７７８５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，本明細書に取り込むものとする。
第２のＱＰＳＫ変調器（６）は，好ましくは，前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力するものである。前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号の振幅は，前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分となるように調整されることが好ましい。このようにすることで，等間隔のＱＡＭ信号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，ＱＡＭ信号として実質的に区別できるような値であれば，構わない。具体的には，前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号の振幅は，前記第１のＱＰＳＫ変調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，４５％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，適宜強度変調器を導波路に設け，強度変調器により所定の強度変調を行うことにより振幅を調整しても良い。
一方，ＱＰＳＫ信号，または，後述する４値のＡＳＫ信号の位相差が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度以外の場合は，第２のＱＰＳＫ変調器（６）が，前記第１のＱＰＳＫ変調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度または１８０度であるものと、４値のＡＳＫ信号の位相差が９０度または２７０度であるものについて説明するが，ＱＰＳＫ信号，または，４値のＡＳＫ信号の位相差がこれら以外の場合であっても同様にして調整することができる。
なお，前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号の振幅は，前記第１のＱＰＳＫ変調器からの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変調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，振幅を小さくするように駆動すればよい。また，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い。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）へ光信号が伝播される場合，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,公知であってカプラや導波路を調整することで，容易に達成できる。
本発明の好ましい態様は，前記第１のＱＰＳＫ変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，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）で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）とを具備する，上記いずれかに記載の装置があげられる。
このように多くのバイアス電極を具備することで，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，様々な態様でＱＡＭ信号を得ることができることとなる。
本発明の好ましい態様は，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）は，ＬｉＮｂＯ３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ＬｉＮｂＯ３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，上記いずれかに記載の装置である。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を行うことで，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できることとなる。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ある。
すなわち，本発明のＱＡＭ信号発生装置は，光ＳＳＢ変調器，光ＦＳＫ変調器などの技術，ＰＬＣなどの技術に，当業者の有する通常の技術知識を組み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信号の生成方法は，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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分である前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，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）で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）とを具備し，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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，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変調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きる。
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）変調器（３）と，第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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信号の発生方法があげられる。
この態様の好ましい例は，前記第１のＱＰＳＫ変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，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）で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）とを具備し，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，０度，又は１８０度となり，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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方法があげられる。
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）を発生させ，これらを一番外側の干渉計で合成すればよい。この際，これらが９０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変調器を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信号発生装置は，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）変調器（５３）と，前記第１の導波路（５３）と合波点（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変調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変調器（５６）と，前記第２の導波路（５５）と合波点（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変調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変調器（５９）と，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信号を２つ重畳するか，又は２つのＱＡＭ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うものである。一方，図３に示されるＱＡＭ発生装置では，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の白点に示されるそれぞれの位置から，さらに４つ移動させることで，新たなＱＡＭ信号を得ることができる。
すなわち，ｎ個並列にならんだＱＰＳＫ変調器を用いた場合，ｎ番目の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，２２ｎＱＡＭ信号を発生できることとなる。すなわち，２ｎＱＡＭ信号を２つ得て，それらを９０度又は２７０度の位相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度又は１８０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／（２ｎ）のように順次半分になるように調整すればよい。
２ｎＡＳＫ信号の各レベルは，（２ｎ−１）／（２ｎ−１), (２ｎ−１−２ｘ１)／(２ｎ−１),..(２ｎ−１−２＊ｋ)／(２ｎ−１),...(２ｎ−１−２＊（２ｎ−１））／（２ｎ−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る。具体的には，光回路内にアッテネータなどを設置して，適宜振幅を調整しても良い。また，入力信号を各ＱＰＳＫ変調器に分波する際に，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，伝送に影響を与えない低い周波数（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ト用正弦波信号を入力する。ＳＳＢ条件が満たされているときには側波帯成分が片側しか出ないが，ずれているときには両方が出力され，これらのビートから変調周波数の２倍成分が発生する。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，正弦波信号を入力し，同じ周波数成分を最小，２倍成分を最大とすることで，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相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，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，上記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，最適なバイアス状況に自動的に調整することができることとなる。
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１０ｋＨｚ以下である上記いずれかに記載の装置に関する。すなわち，周波数が１０ｋＨｚの信号であれば，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る。
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，前記メインマッハツェンダー導波路の出力光の振幅を小さくするように前記第１のサブマッハツェンダー導波路と，前記第２のサブマッハツェンダー導波路とに供給するバイアス信号を調整する，バイ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，光信号の位相を１８０度変化させるのに要する電圧である半波長電圧と同じか，又はそれより大き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ス信号を供給する信号源と連結された制御装置を具備する。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，バイアス信号に関する情報を信号源に供給する。すなわち，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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（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力が合波される合波部を有する，信号発生システムに関する。
すなわち，たとえば，先に説明した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変調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変調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ものが好ましい。また，この信号発生システムとして，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。
本発明の別の好ましい態様は，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）変調器（５３）と，前記第１の導波路（５３）と合波点（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変調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変調器（５６）と，前記第２の導波路（５５）と合波点（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変調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変調器（５９）と，“第ｎ−１の導波路と合波点を有する第ｎの導波路と，前記第ｎの導波路に設けられ，第ｎ−１のＱＰＳＫ変調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変調器“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付き具備する，信号発生装置である。
すなわち，図３に示されるように，複数の分岐を持たせることで様々な出力の信号を得ることができるところ，さらに小さなＱＰＳＫ変調器を具備することで，より多様な信号を得ることができる。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変調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変調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ものが好ましい。また，この信号発生装置として，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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備する，信号発生装置に関する。
「第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号と合波される信号」を，第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の半分の振幅を有する信号とすれば，先に説明したＱＡＭ信号発生装置をえることができる。一方，たとえば第１のＱＰＳＫ変調器からの出力と，第２のＱＰＳＫ変調器からの出力を同じとしても，それらの信号が重畳して，様々な変調信号をえることができる。なお，この信号発生システムは，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られるものが好ましい。また，この信号発生システムとして，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）変調器（５３）と，前記第１の導波路（５３）と合波点（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変調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変調器（５６）と，前記第２の導波路（５５）と合波点（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変調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変調器（５９）と，を具備する，信号発生装置に関する。
「第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号と合波される信号」を，第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の半分の振幅を有する信号とすれば，先に説明したＱＡＭ信号発生装置をえることができる。一方，たとえば第１のＱＰＳＫ変調器からの出力と，第２のＱＰＳＫ変調器からの出力を同じとしても，それらの信号が重畳して，様々な変調信号をえることができる。なお，この信号発生システムは，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られるものが好ましい。また，この信号発生システムとして，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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分である前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号と，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，いわゆる入れ子型のマッハツェンダー導波路を用いるが，バイアス電極はいずれのマッハツェンダー導波路に設けられていても構わない。こ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変調器におけるもの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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，前記第２のＱＰＳＫ変調器（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構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）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，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変調器である。このＱＰＳＫ変調器においては，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，光検出装置からの検出データを監視すればよい。
このＱＰＳＫ変調器として，好ましくは，前記テスト信号は，その周波数が１０ｋＨｚ以下である上記いずれかに記載の装置である。
このＱＰＳＫ変調器として，好ましくは，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度の位相差を持つ上記いず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ＱＰＳＫ信号を重ね合わせることで，１６ＱＡＭ信号が得られる。２つのＱＰＳＫ信号の強度差は，６ｄＢとした。大きな振幅を有するＱＰＳＫ信号（図４のＱＰＳＫ２で示されるもの）は，四値（ｑｕａｄｒａｎｔ）がマッピングされる領域を決定する。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信号を組み合わせることで，位相ダイアグラムにおいて，等間隔な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値データを用いるこ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，ＬｉＮｂＯ３導波路と，シリコンベースのＰＬＣ（planner lightwave circuit）を光学的に結合したものを用いて，１６ＱＡＭ変調用のＱＰＭＺＭ（４つの並列したＭＺＭ）を具備する変調器を製造した。このＱＰＭＺＭは，４つのＭＺＭ（ＭＺＭ−Ｉ，ＭＺＭ−Ｑ，ＭＺＭ−ｉ及びＭＺＭ−ｑ）が，並列に結合されていた。換言すると，このＱＰＭＺＭは，２つのＤＰＭＺＭ（２つの並列した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間の位相オフセット（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ＤＰＭＺＭの入力及び出力は，その末端においてＰＬＣベースの光カプラと結合された。
各電極における電気―光応答周波数レスポンスを図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２５Ｇｂａｕｄまでの高速変調に用いることができることがわかった。それぞれのＭＺＭの半波電圧（ｈａｌｆ ｗａｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ）は，直流電圧の場合は２．９Ｖであり，１０ＧＨｚの場合は４．２Ｖであった。本実施例で用いた変調器のファイバーからファーバーへの挿入ロスは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ある。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がＱＰＭＺＭにより１６ＱＡＭ変調された。変調器のそれぞれのアームを，常用される４チャンネルパルスパターン発生器によって生成された，１２．５Ｇｂ／ｓの２値ＮＲＺ（non-return−to−zero）のＰＲＢＳ（pseudo random bit sequence）データであって，データ長が２９−１のものを用いて，プッシュプル駆動した。ひと組のＭＺＭ（ＭＺＭ−Ｉ及びＭＺＭ−Ｑ）を，大きな振幅の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，振幅の小さな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，光学的９０度のハイブリッドカプラを用いて，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は，その４つの出力ポートの間に９０度の位相オフセットを与えた。そして，［０度，１８０度］及び［−９０度，９０度］の組のバランスト光検波により，ＬＯに射影されたＩ成分とＱ成分とを回復した。検出された光信号を高速ＡＤコンバータに入力した。そして，ＱＡＭ信号用に調整したデジタル信号プロセッサにより，信号とＬＯとの位相差を計算した。このようにして，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マップ（constellation map）である。図８（ｂ）は，ＭＺＭ−ｉとＭＺＭ−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８（ｃ）から，１６ＱＡＭが生成できたことが分かる。
受信されたＩ成分及びＱ成分は，多レベルのシグナルである。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）限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の転送を達成するために,偏光多重化（polarization multiplexing）と共に用いることによって，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ＱＰＳＫを重畳することにより１６ＱＡＭ変調を行うことができる。そして，本実施例により，５０Ｇｂ／ｓの１６ＱＡＭ変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利用されうる。
図１は，本発明の直交振幅変調信号発生装置の概略図である。 図２は，直交振幅変調信号を説明するための図である。 図３は，ＱＰＳＫ変調器を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示す。 図６は，実施例２における各電極における電気―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図である。 図８（ａ）は，ＭＺＭ−ＩとＭＺＭ−Ｑとを駆動して得られるマップ（constellation map）である。図８（ｂ）は，ＭＺＭ−ｉとＭＺＭ−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ペクトルを示す。
符号の説明
１ 直交振幅変調信号発生装置； ２ 第１の導波路； 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のＱＰＳＫ変調器

Claims (12)

  1. 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）変調器（３）と，
    前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，
    を具備する
    直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置において，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）とを具備し，
    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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，
    直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置。
  2. 前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号の振幅を，前記第１のＱＰＳＫ変調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に記載の装置。
  3. 前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号の振幅を，前記第１のＱＰＳＫ変調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に記載の装置。
  4. 前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）は，ＬｉＮｂＯ３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ＬｉＮｂＯ３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。
  5. 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）変調器（３）と，
    前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，
    を具備し，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分である前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号と，
    を合波する工程を含む，ＱＡＭ信号の発生方法において，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）とを具備し，
    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，０度又は１８０度となり，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，
    ＱＡＭ信号の発生方法。
  6. 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）変調器（３）と，
    前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，
    を具備し，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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信号の発生方法において，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）とを具備し，
    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，０度又は１８０度となり，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，
    ＱＡＭ信号の発生方法。
  7. 前記第２のＱＰＳＫ変調器は，前記第１のＱＰＳＫ変調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。
  8. 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）変調器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（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力が合波される合波部を有する，
    信号発生システムにおいて，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）とを具備し，
    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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，
    信号発生システム。
  9. 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）変調器（３）と，
    前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，
    を具備する，
    信号発生装置において，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）とを具備し，
    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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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，
    信号発生装置。
  10. 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）変調器（３）と，
    前記第１の導波路（２）と合波点（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変調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変調器（６）と，
    を具備し，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，
    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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器からの出力信号の振幅の半分である前記第２のＱＰＳＫ変調器（６）からの出力信号と，
    を合波する，
    ＱＡＭ信号の発生方法。
  11. 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）変調器（３）と，
    前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，
    を具備し，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，
    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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，
    前記第２のＱＰＳＫ変調器（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。
  12. 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）変調器（３）と，
    前記第１の導波路（２）と合波点（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変調器（６）と，
    を具備し，
    前記第１のＱＰＳＫ変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器（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変調器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，
    それぞれ，
    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）で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）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，
    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変調器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ変調器（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変調器からの出力信号と，
    前記第２のＱＰＳＫ変調器（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。
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