特許 7363670 光送信装置、その制御方法および制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】光送信装置、その制御方法および制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/015 20060101AFI20231011BHJP

   H04B 10/516 20130101ALN20231011BHJP

【ＦＩ】

G02F1/015 502

H04B10/516

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020088192

(22)【出願日】2020-05-20

(65)【公開番号】P2021182114

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2022-11-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】石川 務

【審査官】山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０６６７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２４０８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１１０４３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２１７１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２６８１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－７／００

Ｈ０４Ｂ １０／００－１０／９０

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器と、
前記マッハツェンダ変調器に電圧を印加することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する位相制御部と、
前記マッハツェンダ変調器から出射される光を遮蔽することが可能なシャッタと、
前記シャッタの開閉を制御するシャッタ制御部と、
前記マッハツェンダ変調器の前記アーム導波路を伝搬する光を変調する変調制御部と、を具備し、
前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相制御部は、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせ、
前記マッハツェンダ変調器および前記シャッタは１つのユニットを形成し、
前記変調制御部が複数の前記ユニットのうち第１ユニットのマッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、かつ前記位相制御部が前記第1ユニットのマッハツェンダ変調器に印加する前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記変調制御部は前記複数のユニットのうち第２ユニットのマッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、前記位相制御部は、前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器と同じ電圧を前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器に印加し、
前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器への前記電圧の印加の後、前記シャッタ制御部は前記第１ユニットのシャッタを閉じ、かつ前記第２ユニットのシャッタを開き、
前記第１ユニットのシャッタを閉じた後、前記位相制御部は、前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器を伝搬する前記光の位相が２π変化するのに対応する量だけ前記電圧をシフトさせる光送信装置。

【請求項2】

前記マッハツェンダ変調器は２つの前記アーム導波路を有し、
前記２つのアーム導波路それぞれに第１電極が設けられ、
前記位相制御部は、２つの前記第１電極のうち一方に第１電圧と第２電圧との和である第３電圧を印加し、前記２つの第１電極のうち他方に前記第１電圧と前記第２電圧との差である第４電圧を印加することで、前記光の位相を制御し、
前記第２電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相制御部は、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ前記第２電圧をシフトさせる請求項１に記載の光送信装置。

【請求項3】

前記位相制御部は、２つの前記アーム導波路間の光の位相差をπまたはπと等価な値、あるいは０．５πまたは０．５πと等価な値に調整する請求項１または請求項２に記載の光送信装置。

【請求項4】

前記電圧の所定の範囲の広さは、－π以上π以下の前記位相の範囲に対応する範囲以上であり、－３π以上３π以下の前記位相の範囲に対応する範囲以下である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光送信装置。

【請求項5】

アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器に電圧を入力することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する工程と、
前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる工程と、
前記マッハツェンダ変調器から出射される光を遮蔽することが可能なシャッタを開閉する工程と、
前記マッハツェンダ変調器の前記アーム導波路を伝搬する光を変調する工程と、を有し、
前記マッハツェンダ変調器および前記シャッタは１つのユニットを形成し、
前記変調する工程において、複数の前記ユニットのうち第１ユニットのマッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、かつ前記位相を制御する工程において、前記第1ユニットのマッハツェンダ変調器に印加する前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記複数のユニットのうち第２ユニットのマッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、かつ前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器と同じ電圧を前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器に印加し、
前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器への前記電圧の印加の後、前記シャッタを開閉する工程を行い、前記第１ユニットのシャッタを閉じ、かつ前記第２ユニットのシャッタを開き、
前記第１ユニットのシャッタを閉じた後、前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器を伝搬する前記光の位相が２π変化するのに対応する量だけ前記電圧をシフトさせる光送信装置の制御方法。

【請求項6】

コンピュータに、
アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器に電圧を入力することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する処理と、
前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる処理と、
前記マッハツェンダ変調器から出射される光を遮蔽することが可能なシャッタを開閉する処理と、
前記マッハツェンダ変調器の前記アーム導波路を伝搬する光を変調する処理と、を実行させ、
前記マッハツェンダ変調器および前記シャッタは１つのユニットを形成し、
前記変調する処理において、複数の前記ユニットのうち第１ユニットのマッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、かつ前記位相を制御する処理において、前記第1ユニットのマッハツェンダ変調器に印加する前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記複数のユニットのうち第２ユニットのマッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、かつ前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器と同じ電圧を前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器に印加し、
前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器への前記電圧の印加の後、前記シャッタを開閉する処理を行い、前記第１ユニットのシャッタを閉じ、かつ前記第２ユニットのシャッタを開き、
前記第１ユニットのシャッタを閉じた後、前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器を伝搬する前記光の位相が２π変化するのに対応する量だけ前記電圧をシフトさせる光送信装置の制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は光送信装置、その制御方法および制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体層で形成され、光を変調するマッハツェンダ変調器が開発されている（特許文献１および２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１６４２４３号公報

【文献】特開２０１６－１１１３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光はマッハツェンダ変調器のアーム導波路を伝搬する。マッハツェンダ変調器に電圧を印加することで、光の位相を制御することができる。マッハツェンダ変調器における光の位相は、マッハツェンダ変調器に加わる応力、温度などによって変化することがある。自動バイアス制御（ＡＢＣ：Ａｕｔｏ Ｂｉａｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって電圧を制御することで、光の位相を最適な位相とする。自動バイアス制御による位相の調整範囲を広げるためには、マッハツェンダ変調器に印加する電圧を大きくすればよい。しかし電圧を大きくすることで、消費電力の増大、光損失の増大、光変調器の大型化などの問題が生じる恐れがある。そこで、光の位相を制御するための電圧の増大を抑制することが可能な光送信装置、その制御方法および制御プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に係る光送信装置は、アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器と、前記マッハツェンダ変調器に電圧を印加することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する位相制御部と、を具備し、前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相制御部は、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる。

【0006】

本開示に係る光送信装置の制御方法は、アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器に電圧を入力することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する工程と、前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる工程と、を有する。

【0007】

本開示に係る光送信装置の制御プログラムは、コンピュータに、アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器に電圧を入力することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する処理と、前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる処理と、を実行させる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば光の位相を制御するための電圧の増大を抑制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】図１Ａは第１実施形態に係る光変調器を例示するブロック図である。

【図1B】図１Ｂは制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図2A】図２Ａは変調器を例示する平面図である。

【図2B】図２Ｂは変調器を例示する平面図である。

【図3】図３は電圧と位相の変化量（位相調整量）との関係を例示する図である。

【図4】図４は親ＭＺ変調器の動作点を示す図である。

【図5】図５は子ＭＺ変調器の動作点を示す図である。

【図6】図６は制御部が実行する処理を例示するフローチャートである。

【図7】図７は第２実施形態に係る光送信装置を例示するブロック図である。

【図8】図８は制御部が実行する処理を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0011】

本開示の一形態は、（１）アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器と、前記マッハツェンダ変調器に電圧を印加することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する位相制御部と、を具備し、前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相制御部は、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる光送信装置である。電圧のシフトにより電圧が所定の範囲内に収まる。この結果、光の位相を制御するための電圧の増大を抑制することができる。
（２）前記マッハツェンダ変調器は２つの前記アーム導波路を有し、前記２つのアーム導波路それぞれに第１電極が設けられ、前記位相制御部は、２つの前記第１電極のうち一方に第１電圧と第２電圧との和である第３電圧を印加し、前記２つの第１電極のうち他方に前記第１電圧と前記第２電圧との差である第４電圧を印加することで、前記光の位相を制御し、前記２電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相制御部は、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ前記第２電圧をシフトさせてもよい。第２電圧を変化させればよいため、制御が簡単である。
（３） 前記位相制御部は、２つの前記アーム導波路間の光の位相差をπまたはπと等価な値、あるいは０．５πまたは０．５πと等価な値に調整してもよい。光の位相差をπと等価な値とすることで、マッハツェンダ変調器を消光点に調整することができる。光の位相差を０．５πと等価な値とすることで、変調光の位相を直交させることができる。
（４）前記電圧の所定の範囲の広さは、－π以上π以下の前記位相の範囲に対応する範囲以上であり、－３π以上３π以下の前記位相の範囲に対応する範囲以下でもよい。シフト後の電圧は、所定の範囲の中央の値に近づき、当該範囲内に収まる。このため電圧の増大を抑制することができる。
（５）前記マッハツェンダ変調器から出射される光を遮蔽することが可能なシャッタと、前記シャッタの開閉を制御するシャッタ制御部と、前記マッハツェンダ変調器の前記アーム導波路を伝搬する光を変調する変調制御部と、を具備し、前記マッハツェンダ変調器および前記シャッタは１つのユニットを形成し、前記変調制御部が複数の前記ユニットのうち第１ユニットの前記マッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、かつ前記位相制御部が前記第1ユニットのマッハツェンダ変調器に印加する前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記変調制御部は前記複数のユニットのうち第２ユニットのマッハツェンダ変調器において前記光の変調を行い、前記位相制御部は、前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器と同じ電圧を前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器に印加し、前記第２ユニットのマッハツェンダ変調器への電圧の印加の後、前記シャッタ制御部は前記第１ユニットのシャッタを閉じ、かつ前記第２ユニットのシャッタを開き、前記第１ユニットのシャッタを閉じた後、前記位相制御部は、前記第１ユニットのマッハツェンダ変調器を伝搬する光の位相が２π変化するのに対応する量だけ前記電圧をシフトさせてもよい。シャッタの開閉により、変調光を出射するユニットを切り替える。変調光の乱れが抑制されるため、光信号の伝送エラーが起こりにくい。
（６）アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器に電圧を入力することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する工程と、前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる工程と、を有する光送信装置の制御方法である。電圧のシフトにより電圧が所定の範囲内に収まる。この結果、電圧の増大を抑制することができる。
（７）コンピュータに、アーム導波路を有するマッハツェンダ変調器に電圧を入力することで、前記アーム導波路を伝搬する光の位相を制御する処理と、前記電圧が所定の範囲を超えた場合、前記位相が２π変化するのに対応する量だけ、前記所定の範囲を超える側とは反対側に前記電圧をシフトさせる処理と、を実行させる光送信装置の制御プログラムである。電圧のシフトにより電圧が所定の範囲内に収まる。この結果、電圧の増大を抑制することができる。

【0012】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光送信装置、その制御方法および制御プログラムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0013】

＜第１実施形態＞
（光送信装置）
図１Ａは第１実施形態に係る光送信装置１００を例示するブロック図である。図１Ａに示すように、光送信装置１００は、制御部１０、２つのユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２、および合波器２１を備える。

【0014】

ユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２のそれぞれは、波長可変レーザ素子２２、自動バイアス制御（ＡＢＣ）回路２４、ドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２６、シャッタ２８および変調器４０を有する。

【0015】

波長可変レーザ素子２２は、例えば半導体レーザ素子などを含む発光素子である。ＡＢＣ回路２４は変調器４０に位相調整のための電圧を印加し、自動バイアス制御を行う。ドライバＩＣ２６は変調器４０に変調信号を入力する。変調器４０は、波長可変レーザ素子２２から入射される光を変調し、変調光を出射する。シャッタ２８は例えば開閉可能であり、閉じることで光を遮蔽し、開くことで光を出射させる。シャッタ２８は例えば半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などでもよい。ＳＯＡを光吸収状態とすることで光を吸収し、ＳＯＡを光透過状態とすることで光を出射させる。

【0016】

合波器２１はユニット２０ｃｈ１の出射光および２０ｃｈ２の出射光のうち一方を外部に出射してもよいし、２つのユニットの出射光を合波して波長多重変調光として光送信装置１００の外部に出射することもできる。合波器２１から出射される光は例えば不図示の光ファイバなどに入射する。

【0017】

ユニット２０ｃｈ１とユニット２０ｃｈ２とは互いに独立に動作する。例えばユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２のうち一方が光の変調を行い、他方は行わなくてもよい。ユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２の両方が光の変調を行ってもよい。ユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２において、光の波長、変調信号、光の位相などを同じにすることが可能であり、異ならせることも可能である。以下の例では、ユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２のうち、ユニット２０ｃｈ１は通常時に動作するユニットであり、ユニット２０ｃｈ２はバックアップ用である。

【0018】

制御部１０は例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのコンピュータを含み、ユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２を制御する。

【0019】

図１Ｂは制御部１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１Ｂに示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）３０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、記憶装置３４、インターフェース３６を備える。ＣＰＵ３０、ＲＡＭ３２、記憶装置３４およびインターフェース３６は互いにバスなどで接続されている。ＲＡＭ３２はプログラムおよびデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置３４は例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ハードディスクドライブ（ＨＨＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）などである。記憶装置３４は、後述の処理を実行するためのプログラムなどを記憶する。

【0020】

ＣＰＵ３０がＲＡＭ３２に記憶されるプログラムを実行することにより、制御部１０に、図１Ａに示す位相制御部１２、レーザ制御部１４、変調制御部１６およびシャッタ制御部１８が実現される。位相制御部１２はＡＢＣ回路２４を制御し、かつＡＢＣ回路２４が変調器４０に印加する電圧を取得する。レーザ制御部１４は波長可変レーザ素子２２を制御する。変調制御部１６はドライバＩＣ２６を制御する。シャッタ制御部１８はシャッタ２８を制御する。制御部１０の各部は、回路などのハードウェアでもよい。

【0021】

（変調器）
図１Ａのユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２の変調器４０として、図２Ａに示す変調器４０ａおよび図２Ｂに示す変調器４０ｂを用いることができる。

【0022】

図２Ａは変調器４０ａを例示する平面図である。変調器４０ａは、ＩＱ（Ｉｎ－ｐｈａｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）変調器であり、２つの子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂを有する親マッハツェンダ変調器である。子マッハツェンダ変調器４２ａはＩチャネルおよびＱチャネルの一方（例えばＩチャネル）の変調光を生成する。子マッハツェンダ変調器４２ｂはＩチャネルおよびＱチャネルの他方（例えばＱチャネル）の変調光を生成する。子マッハツェンダ変調器４２ａの変調光の位相が子マッハツェンダ変調器４２ｂの変調光の位相と直交するように、光の位相が調整される。

【0023】

変調器４０ａは、基板４３、入力導波路５０、アーム導波路５２ａおよび５２ｂ、６０ａ～６０ｄ、６２ａおよび６２ｂ、ならびに出力導波路６４、カプラ５２、５４ａおよび５４ｂ、５６ａおよび５６ｂ、ならびに５８、電極６６ａ～６６ｄ、６８ａ～６８ｄ、７０ａおよび７０ｂを有する。

【0024】

アーム導波路５２ａ、６０ａ、６０ｂおよび６２ａ、カプラ５４ａおよび５６ａ、電極６６ａ、６６ｂ、６８ａおよび６８ｂは子マッハツェンダ変調器４２ａを構成する。アーム導波路５２ｂ、６０ｃ、６０ｄおよび６２ｂ、カプラ５４ｂおよび５６ｂ、電極６６ｃ、６６ｄ、６８ｃおよび６８ｄは子マッハツェンダ変調器４２ｂを構成する。子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂは、カプラ５２とカプラ５８との間に並列に配置される。アーム導波路６０ａおよび６０ｃはｐ側の導波路である。アーム導波路６０ｂおよび６０ｄはｎ側の導波路である。

【0025】

基板４３は例えばインジウムリン（ＩｎＰ）などの半導体で形成された半導体基板である。基板４３に入力導波路５０、出力導波路６４、アーム導波路およびカプラが形成されている。カプラ５２、５４ａおよび５４ｂ、５６ａおよび５６ｂ、ならびに５８は１×２カプラである。電極は金属で形成されている。電極６６ａ～６６ｃは光の変調に用いられる変調用電極である。電極６８ａ～６８ｄ、電極７０ａおよび７０ｂは光の位相の調整に用いられる位相調整用電極である。

【0026】

入力導波路５０の一端は基板４３の１つの端面に位置し、他端はカプラ５２の入力端に接続されている。カプラ５２の２つの出力端の一方にアーム導波路５２ａが接続され、他方にアーム導波路５２ｂの一端が接続されている。

【0027】

アーム導波路５２ａの他端はカプラ５４ａの入力端に接続されている。アーム導波路６０ａおよび６０ｂの一端はカプラ５４ａの２つの出力端に接続されている。アーム導波路６０ａおよび６０ｂの他端はカプラ５６ａの２つの入力端に接続されている。アーム導波路６０ａおよび６０ｂはカプラ５４ａとカプラ５６ａとの間において並列に延伸する。電極６６ａおよび６８ａは、アーム導波路６０ａの上に設けられ、カプラ５４ａ側からカプラ５６ａ側に向けて順に並ぶ。電極６６ｂおよび６８ｂは、アーム導波路６０ｂの上に設けられ、カプラ５４ａ側からカプラ５６ａ側に向けて順に並ぶ。

【0028】

アーム導波路５２ｂの他端はカプラ５４ｂの入力端に接続されている。アーム導波路６０ｃおよび６０ｄの一端はカプラ５４ｂの２つの出力端に接続されている。アーム導波路６０ｃおよび６０ｄの他端はカプラ５６ｂの２つの入力端に接続されている。アーム導波路６０ｃおよび６０ｄはカプラ５４ｂとカプラ５６ｂとの間において並列に延伸する。電極６６ｃおよび６８ｃは、アーム導波路６０ｃの上に設けられ、カプラ５４ｂ側からカプラ５６ｂ側に向けて順に並ぶ。電極６６ｄおよび６８ｄは、アーム導波路６０ｄの上に設けられ、カプラ５４ｂ側からカプラ５６ｂ側に向けて順に並ぶ。

【0029】

アーム導波路６２ａの一端はカプラ５６ａの出力端に接続されている。アーム導波路６２ｂの一端はカプラ５６ｂの出力端に接続されている。アーム導波路６２ａおよび６２ｂの他端はカプラ５８の２つの入力端に接続されている。アーム導波路６２ａおよび６２ｂは、カプラ５６ａおよび５６ｂとカプラ５８との間で並列に延伸する。電極７０ａはアーム導波路６２ａの上に設けられている。電極７０ｂはアーム導波路６２ｂの上に設けられている。出力導波路６４の一端はカプラ５８の出力端に接続され、他端は基板４３の端面のうち入力導波路５０の一端が位置する面とは反対側の面に位置する。

【0030】

図１Ａに示した波長可変レーザ素子２２は、図２Ａの変調器４０ａの入力端（入力導波路５０の端部）に結合する。図１Ａに示したシャッタ２８は、図２Ａの変調器４０ａの出力端（出力導波路６４の端部）側に位置する。

【0031】

図１Ａに示す制御部１０のレーザ制御部１４は、波長可変レーザ素子２２に光を出射させる。図２Ａに示す変調器４０ａの入力導波路５０に入射した光は、カプラ５２においてアーム導波路５２ａおよび５２ｂに分岐する。アーム導波路５２ａを伝搬する光は、カプラ５４ａにおいてアーム導波路６０ａおよび６０ｂに分岐する。アーム導波路５２ｂを伝搬する光は、カプラ５４ｂにおいてアーム導波路６０ｃおよび６０ｄに分岐する。

【0032】

図１Ａの制御部１０に送信データが入力されると、制御部１０の変調制御部１６は送信データに基づいて変調信号を生成し、ドライバＩＣ２６に入力する。ドライバＩＣ２６から電極６６ａ～６６ｄに変調信号が入力されることで、アーム導波路６０ａ～６０ｄの屈折率が変化し、光の変調が行われる。

【0033】

アーム導波路６０ａを伝搬する変調光とアーム導波路６０ｂを伝搬する変調光とは、カプラ５６ａで合流し、アーム導波路６２ａを伝搬する。アーム導波路６０ｃを伝搬する変調光とアーム導波路６０ｄを伝搬する変調光とは、カプラ５６ｂで合流し、アーム導波路６２ｂを伝搬する。アーム導波路６２ａを伝搬する変調光とアーム導波路６２ｂを伝搬する変調光とは、カプラ５８で合流し、出力導波路６４を伝搬する。変調光は出力導波路６４の端部から出射される。図１Ａに示したシャッタ２８が開いている場合、変調光は合波器２１を介して光送信装置１００から出射される。シャッタ２８が閉じている場合、変調光はシャッタ２８により遮蔽され、光送信装置１００の外に出射されない。

【0034】

図２Ｂは変調器４０ｂを例示する平面図である。変調器４０ｂは、２つの変調器４０ａ１および４０ａ２を有するＤＰ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）－ＩＱ変調器である。変調器４０ａ１および４０ａ２は、図２Ａの変調器４０ａと同様のＩＱ変調器である。変調器４０ａ１は子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂを有する。変調器４０ａ２は子マッハツェンダ変調器４２ｃおよび４２ｄを有する。子マッハツェンダ変調器４２ｃおよび４２ｄの構成は、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂと同じである。

【0035】

入力導波路７１の一端は基板４３の端面に位置し、他端はカプラ７２の入力端に接続されている。カプラ７２の２つの出力端の一方に変調器４０ａ１の入力導波路５０ａが接続され、他方に変調器４０ａ２の入力導波路５０ｂが接続されている。変調器４０ａ１の出力導波路６４ａおよび変調器４０ａ２の出力導波路６４ｂは基板４３の入力導波路７１とは反対側の端面に位置する。

【0036】

変調器４０ａ１はＸチャネル（Ｘ偏波）の変調光を生成する。変調器４０ａ２はＹチャネル（Ｙ偏波）の変調光を生成する。Ｘ偏波の偏波面はＹ偏波の偏波面と直交する。図１Ａに示す合波器２１は、Ｘチャネルの変調光とＹチャネルの変調光とを合波して出射する。以下では、図１Ａの変調器４０として図２Ａの変調器４０ａを用いるものとする。

【0037】

制御部１０の位相制御部１２は、ＡＢＣ回路２４を用いて自動バイアス制御を行う。具体的に位相制御部１２は、ＡＢＣ回路２４に、変調器４０ａの電極６８ａ～６８ｄ、電極７０ａおよび７０ｂに電圧を印加させる。電圧の印加によってアーム導波路の屈折率が変化し、光の位相が変化する。位相制御部１２は、親マッハツェンダ変調器（変調器４０ａ）における位相差と、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂにおける位相差とを独立に制御することができる。

【0038】

位相制御部１２は、アーム導波路６２ａを伝搬する光の位相とアーム導波路６２ｂを伝搬する光の位相との位相差を例えば０．５π（ｒａｄ）または０．５πと等価な値に調整する。すなわち、親マッハツェンダ変調器では光の位相を直交させる。０．５πに等価な位相差は、光の位相が直交する値であり、０．５π±２π×ｎ、１．５π±２π×ｎである（ｎは負または正の整数）。光の位相が直交するように調整された状態が親マッハツェンダ変調器の動作点である。

【0039】

位相制御部１２は、アーム導波路６０ａを伝搬する光の位相とアーム導波路６０ｂを伝搬する光の位相との位相差を例えばπ（ｒａｄ）またはπに等価な値に調整する。すなわち、変調信号を印加しない状態で、子マッハツェンダ変調器４２ａおよび４２ｂはそれぞれ消光点に調整される。πに等価な位相差は、消光点となる値であり、π±２π×ｎである（ｎは負または正の整数）。消光点に調整された状態が子マッハツェンダ変調器の動作点である。

【0040】

ＡＢＣ回路２４から変調器４０ａに印加される電圧について説明する。アーム導波路６２ａ上の電極７０ａに印加する電圧ＶＩ（第３電圧）、およびアーム導波路６２ｂ上の電極７０ｂに印加する電圧ＶＱ（第４電圧）は、中心電圧Ｖｃｐ（第１電圧）および差動電圧Ｖｄｐ（第２電圧）を用いて、次のように表される。
ＶＩ＝Ｖｃｐ＋Ｖｄｐ （１）
ＶＱ＝Ｖｃｐ－Ｖｄｐ （２）
電圧ＶＩと電圧ＶＱとの差は２Ｖｄｐである。位相制御部１２は、中心電圧Ｖｃｐを一定値に固定し、差動電圧Ｖｄｐを変化させることで、電圧ＶＩおよびＶＱを変化させ、変調器４０ａの動作点を調整する。

【0041】

ＡＢＣ回路２４から子マッハツェンダ変調器４２ａに印加される電圧について説明する。アーム導波路６０ａ上の電極６８ａに印加する電圧Ｖｐ（第３電圧）、およびアーム導波路６０ｂ上の電極６８ｂに印加する電圧Ｖｎ（第４電圧）は、中心電圧Ｖｃｃ（第１電圧）および差動電圧Ｖｄｃ（第２電圧）を用いて、次のように表される。
Ｖｐ＝Ｖｃｃ＋Ｖｄｃ （３）
Ｖｎ＝Ｖｃｃ－Ｖｄｃ （４）
電圧Ｖｐと電圧Ｖｎとの差は２Ｖｄｃである。位相制御部１２は、中心電圧Ｖｃｃを一定値に固定し、差動電圧Ｖｄｃを変化させることで、電圧ＶｐおよびＶｎを変化させ、子マッハツェンダ変調器４２ａの動作点を調整する。子マッハツェンダ変調器４２ｂにも電圧ＶｐおよびＶｎが印加される。

【0042】

図３は電圧と位相の変化量（位相調整量）との関係を例示する図である。横軸は差動電圧ＶｄｐまたはＶｄｃを表し、縦軸は位相調整量Δφを表す。図３に示すように、差動電圧と位相調整量Δφとの関係は非線形であり、かつ原点に対して点対称である。差動電圧が０ならば位相調整量Δφも０である。差動電圧が正の側に大きくなると、位相調整量Δφも正の側に大きくなる。差動電圧が負の側に大きくなると、位相調整量Δφも負の側に大きくなる。差動電圧がＶ１、Ｖ２およびＶ３それぞれの場合、位相調整量Δφはπ、２πおよび３πになる。差動電圧が－Ｖ１、－Ｖ２および－Ｖ３それぞれの場合、位相調整量Δφは－π、－２πおよび－３πになる。

【0043】

２つのアーム導波路間の位相差φは、次式のように初期位相差φ０と位相調整量Δφとの和として表される。
φ＝φ０＋Δφ （５）
初期位相差φ０は変調器４０ａのアーム導波路間の光路長の差などによって決まる。位相調整量は、電圧の印加による位相の変化量である。

【0044】

波長可変レーザ素子２２から出射される光のアーム導波路内での波長λは例えば４８４ｎｍ（真空中では１５５０ｎｍ）である。一方、子マッハツェンダ変調器４２ａのアーム導波路６０ａおよび６０ｂ、子マッハツェンダ変調器４２ｂのアーム導波路６０ｃおよび６０ｄの長さは例えば６ｍｍであり、波長λの１万倍以上である。製造誤差などでアーム導波路の光路長にばらつきが生じる。２つのアーム導波路間の光路長の差ΔＬと、２つのアーム導波路間の光の初期位相差φ０との関係は、整数ｍを用いて次の式で表される。
φ０＋２ｍπ＝２πΔＬ／λ （６）

【0045】

例えばアーム導波路６０ａとアーム導波路６０ｂとのように、対になる２つのアーム導波路間の光路長の差ΔＬが、設計された寸法の１万分の１以上になることがある。この場合、光路長の差ΔＬが光の波長λ以上になるため、初期位相差φ０は０（ｒａｄ）以上、２π（ｒａｄ）以下の範囲に分布する。

【0046】

光送信装置１００の動作中にも、変調器４０に加わる応力および温度変化などにより、アーム導波路の光路長が変化することがある。光路長の変化により、初期位相差φ０が変動し、位相差φも変わる。位相制御部１２は、自動バイアス制御を行い、位相差φの変動に応じて、電極６８ａ～６８ｄ、７０ａおよび７０ｂに印加する電圧を変化させ、動作点を調整する。

【0047】

図４は親ＭＺ変調器の動作点を示す図である。横軸は差動電圧Ｖｄｐを表し、縦軸は位相差φを表す。複数の実線は上から順に初期位相差φ０が２π、１．２５π、π、０．７５π、および０の例を示す。Ｖ１ｐは例えば０．８Ｖであり、Ｖ２ｐは例えば１．５Ｖである。

【0048】

初期位相差φ０＝０の場合、位相差φ＝０．５πであるためには、位相調整量Δφが０．５πであればよい。位相制御部１２は差動電圧ＶｄｐをＶ２ｐに設定し、位相調整量Δφを０．５πとし、位相差φを０．５πに調整する。初期位相差φ０＝０．７５πの場合、位相差φ＝０．５πであるためには位相調整量Δφが－０．２５πであればよい。位相制御部１２は差動電圧Ｖｄｐを‐Ｖ１ｐに設定する。初期位相差φ０＝πの場合、位相差φ＝１．５πであるためには位相調整量Δφが０．５πであればよい。位相制御部１２は差動電圧ＶｄｐをＶ２ｐに設定する。初期位相差φ０＝１．２５πの場合、位相差φ＝１．５πであるためには位相調整量Δφが０．２５πであればよい。位相制御部１２は差動電圧ＶｄｐをＶ１ｐに設定する。初期位相差φ０＝２πの場合、位相差φ＝１．５πであるためには位相調整量Δφが－０．５πであればよい。位相制御部１２は差動電圧Ｖｄｐを－Ｖ２ｐに設定する。

【0049】

図５は子ＭＺ変調器の動作点を示す図である。横軸は差動電圧Ｖｄｃを表し、縦軸は位相差φを表す。複数の実線は上から順に初期位相差φ０が２π、０．７５π、０、－０．５π、－２π、－２．５πの例を示す。図５中の電圧の例は以下のとおりである。Ｖ１ｃは０．８Ｖ、Ｖ２ｃは２．９Ｖ、Ｖ３ｃは４．３Ｖ、Ｖ４ｃは７．４Ｖ、－Ｖ５ｃは－１．５Ｖである。

【0050】

図５に示すように、初期位相差φ０＝０の場合、位相差φ＝πであるためには位相調整量Δφがπであればよい。位相制御部１２は差動電圧ＶｄｃをＶ２ｃに設定することで、位相調整量Δφをπとし、位相差φをπに調整する。初期位相差φ０＝０．７５πの場合、位相差φ＝πであるためには位相調整量Δφが０．２５πであればよい。位相制御部１２は差動電圧ＶｄｃをＶ１ｃに設定する。初期位相差φ０＝２πの場合、位相差φ＝πであるためには位相調整量Δφが－πであればよい。位相制御部１２は差動電圧Ｖｄｃを－Ｖ２ｃに設定する。

【0051】

前述のように光送信装置１００の動作中にも、初期位相差φ０は変化することがある。位相制御部１２は、初期位相差φ０の変化に追従して差動電圧Ｖｄｃを変化させ、動作点を調整する。

【0052】

子マッハツェンダ変調器の２つのアーム導波路（例えば子マッハツェンダ変調器４２ａのアーム導波路６０ａおよび６０ｂ）の間の初期位相差φ０が０．７５πとする。この場合、図５のφ０＝０．７５πの実線で示すように、位相制御部１２は差動電圧ＶｄｃをＶ１ｃに設定する。動作中に初期位相差φ０が０．７５πから０に変化した場合、位相制御部１２は差動電圧ＶｄｃをＶ２ｃに設定することで、位相調整量Δφをπとし、位相差φをπに調整する。初期位相差φ０が－０．５πに変化した場合、位相制御部１２は差動電圧ＶｄｃをＶ３ｃに設定する。

【0053】

初期位相差φ０が－０．５πから例えば－２πに変化した場合、図５に矢印Ａ１で示すように、差動電圧ＶｄｃをＶ３ｃよりも大きなＶ４ｃとすることで、φ＝πの点を動作点とすることができる。しかし、差動電圧Ｖｄｃが正の方向に大きくなることで、電圧Ｖｐが大きくなる。また、差動電圧Ｖｄｃが負の方向に大きくなることで、電圧Ｖｎが大きくなる。つまり、差動電圧Ｖｄｃの絶対値の増大により、位相調整のための電圧ＶｐおよびＶｎが大きくなってしまう。

【0054】

電圧ＶｐおよびＶｎが大きくなることで、消費電力の増大、アーム導波路における光損失の増大などが発生する。ＶｐとＶｎとの差２Ｖｄｃが大きくなることで、アーム導波路間における光損失の差が大きくなり、消光比が低下する。変調器４０をセラミック製などの強固なパッケージに固定することで、応力を抑制することができる。ペルチェ素子などを用いることで、温度変化を抑制することができる。しかし部品点数が増加し、光送信装置１００のサイズおよびコストが増大する。

【0055】

そこで第１実施形態においては、差動電圧Ｖｄｃを例えば－Ｖ３ｃ以上、Ｖ３ｃ以下の範囲内（－Ｖ３ｃ≦Ｖｄｃ≦Ｖ３ｃ）とし、当該範囲を超える場合には差動電圧Ｖｄｃを２πの位相変化に相当する量（２π相当量）シフトさせる。差動電圧のシフトによって、電圧ＶｐおよびＶｎの増大を抑制する。

【0056】

図５において、初期位相差φ０が－０．５πから負の方向へと変化する場合、位相制御部１２は差動電圧ＶｄｃをＶ３ｃより高い電圧には変化させず、位相２πの変化に対応する量だけ高電圧側とは反対側に差動電圧Ｖｄｃをシフトさせる。図５の初期位相差φ０＝－０．５πの線上において、位相差φをπから－πに２π変化させることに対応して、差動電圧ＶｄｃをＶ３ｃから－Ｖ５ｃに変化させる。すなわち、図５の矢印Ａ２で示すように、動作点がπから－πに移動する。位相差φが－πになることで、変調信号を印加しない状態において、子マッハツェンダ変調器は消光点に調整される。電圧－Ｖ５ｃは－Ｖ３ｃより大きくかつ０より小さく、－Ｖ３ｃ～Ｖ３ｃの範囲内である。言い換えれば、シフト後の差動電圧Ｖｄｃの絶対値は、シフト前の絶対値に比べて小さくなる。このため電圧ＶｐおよびＶｎの増大が抑制される。

【0057】

初期位相差φ０が例えば－０．５πから－２πに変化した場合、位相制御部１２は差動電圧Ｖｄｃを－Ｖ５ｃからＶ２ｃに変化させ、動作点を－πに保つ。初期位相差φ０が例えば－２．５πに変化すると、差動電圧ＶｄｃはＶ３ｃまで増加する。このとき位相制御部１２は、位相２πの変化に対応する量だけ高電圧側とは反対側に差動電圧Ｖｄｃをシフトさせる。図５に矢印Ａ３で示すように、差動電圧ＶｄｃはＶ３ｃから－Ｖ５ｃになり、－Ｖ３ｃ以上、Ｖ３ｃ以下の範囲内である。位相差φは－３πになる。矢印Ａ２およびＡ３で示した例では、差動電圧ＶｄｃがＶ３ｃより高くなる場合、位相制御部１２が、低電圧側に、２π相当量だけ差動電圧Ｖｄｃをシフトさせる。差動電圧Ｖｄｃが‐Ｖ３ｃより低くなる場合には、位相制御部１２は、高電圧側に、２π相当量だけ差動電圧Ｖｄｃをシフトさせる。変調信号を印加しない状態において、子マッハツェンダ変調器は消光点に調整される。

【0058】

図６は制御部１０が実行する処理を例示するフローチャートであり、子マッハツェンダ変調器の電圧の再設定を示す。処理の開始時点において、図１Ａの光送信装置１００のユニット２０ｃｈ１は動作中である。ユニット２０ｃｈ１の波長可変レーザ素子２２は光を出射する。ユニット２０ｃｈ１のＡＢＣ回路２４は、電極６８ａ～６８ｄ、電極７０ａおよび７０ｂに電圧を印加し、自動バイアス制御を行う。変調制御部１６の制御に応じて、ユニット２０ｃｈ１のドライバＩＣ２６は電極６６ａ～６６ｄに電圧を印加する。ユニット２０ｃｈ１の変調器４０ａは変調光を生成する。ユニット２０ｃｈ２は動作していない。ユニット２０ｃｈ１のシャッタ２８は開いており、ユニット２０ｃｈ２のシャッタ２８は閉じている。ユニット２０ｃｈ１の変調光は合波器２１を通じて出射されている。

【0059】

図６に示すように、制御部１０の位相制御部１２は、子マッハツェンダ変調器に印加する差動電圧Ｖｄｃをモニタ信号として取得し、差動電圧ＶｄｃがＶ３ｃ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。Ｎｏの場合、ステップＳ１０が繰り返される。Ｙｅｓの場合、制御部１０はユニット２０ｃｈ２を起動させ、ユニット２０ｃｈ１と同じ条件で動作させる（ステップＳ１２）。ユニット２０ｃｈ２における、波長可変レーザ素子２２の出射光の波長および強度、ＡＢＣ回路２４が印加する電圧ＶｐおよびＶｎ、ＶＩおよびＶＱ、ドライバＩＣ２６が印加する電圧のそれぞれが、ユニット２０ｃｈ１の対応するものに等しい。ユニット２０ｃｈ２の変調器４０はユニット２０ｃｈ１の変調器４０と同等の変調光を生成する。ユニット２０ｃｈ２のシャッタ２８は閉じているため、ユニット２０ｃｈ２の変調光は光送信装置１００の外に出射されない。

【0060】

制御部１０のシャッタ制御部１８は、ユニット２０ｃｈ１のシャッタ２８を閉じ、ユニット２０ｃｈ２のシャッタ２８を開く（ステップＳ１４）。ユニット２０ｃｈ１の変調光は光送信装置１００の外に出射されない。一方、ユニット２０ｃｈ２からは、ユニット２０ｃｈ１と同じ変調光が出射される。光送信装置１００から変調光が途切れずに出射されるため、変調光の乱れが起きにくく、伝送エラーが抑制される。

【0061】

位相制御部１２は、ユニット２０ｃｈ１の差動電圧Ｖｄｃを、位相を２π変化させる量（２π相当量）シフトさせる（ステップＳ１６）。例えば図５において説明したように、ユニット２０ｃｈ１の子マッハツェンダ変調器４２ａの初期位相差φ０が－０．５πから－２πに変動する場合、位相制御部１２は電圧をＶ３ｃから－Ｖ５ｃにシフトさせる。シャッタ制御部１８は、ユニット２０ｃｈ２のシャッタ２８を閉じ、ユニット２０ｃｈ１のシャッタ２８を開く（ステップＳ１８）。ユニット２０ｃｈ２の変調光は光送信装置１００の外に出射されず、ユニット２０ｃｈ１の変調光が出射される。制御部１０はユニット２０ｃｈ２を停止する（ステップＳ２０）。以上で処理は終了する。

【0062】

第１実施形態によれば、位相制御部１２は、差動電圧Ｖｄｃが－Ｖ３ｃ以上、Ｖ３ｃ以下の範囲を超えた場合、当該範囲を超える側とは反対側に、位相が２π変化するのに対応する量だけ差動電圧Ｖｄｃをシフトさせる。シフトにより差動電圧Ｖｄｃを－Ｖ３ｃ～Ｖ３ｃの範囲内に収めることができる。差動電圧Ｖｄｃの絶対値は小さくなり、電圧ＶｐおよびＶｎの増大が抑制される。消費電力の抑制、アーム導波路における光損失の抑制が可能である。アーム導波路間の電圧の差２Ｖｄｃの増大が抑制されるため、消光比の低下が抑制される。変調器４０を固定する強固なパッケージ、および温度調整素子などを増設しなくてよい。部品点数を抑制し、光送信装置１００のサイズおよびコストの増大を抑制することができる。

【0063】

差動電圧Ｖｄｃのシフト量は２π相当量である。したがって電圧シフト後も光の位相差は動作点に調整される。図５に示すように、位相制御部１２は、子マッハツェンダ変調器の２つのアーム導波路間における光の位相差をπに制御する。自動バイアス制御により子マッハツェンダ変調器が消光点に調整される。

【0064】

子マッハツェンダ変調器の位相調整用の電極６８ａおよび６８ｃに印加される電圧は、中心電圧Ｖｃｃと差動電圧Ｖｄｃとの和Ｖｐｃである。子マッハツェンダ変調器の位相調整用の電極６８ｂおよび６８ｄに印加される電圧は、中心電圧Ｖｃｃと差動電圧Ｖｄｃとの差Ｖｐｎである。位相制御部１２は、差動電圧Ｖｄｃを変化させることで、電圧ＶｐｃおよびＶｐｎを変化させ、位相を調整することができる。位相制御部１２は、２πの位相変化に対応する量だけ差動電圧Ｖｄｃを変化させる。差動電圧Ｖｄｃを調整すればよいため、制御が簡単である。

【0065】

第１実施形態を親マッハツェンダ変調器に適用してもよい。位相制御部１２は、図２Ａに示したアーム導波路６２ａおよび６２ｂ間における光の位相差を０．５πに制御する。位相制御部１２は、位相が２π変化するのに対応する量だけ差動電圧Ｖｄｐをシフトさせることで、Ｖｄｐの増大を抑制することができる。自動バイアス制御により、位相差は０．５πに維持され、親マッハツェンダ変調器の２つの変調光の位相が直交する。位相制御部１２による光の位相の調整は、子マッハツェンダ変調器を消光点に調整すること、親マッハツェンダ変調器において位相を直交させることに限定されない。

【0066】

２π相当量シフト後の差動電圧は、シフト前に比べ、差動電圧の範囲の中心値である０Ｖに近いことが好ましい。例えば、図５のφ０＝０の曲線における－３π以上３π以下の位相調整量に対応する範囲（図５では－Ｖ４ｃ～Ｖ４ｃ）よりも、電圧の範囲が広いと仮定する。２π相当量だけ差動電圧Ｖｄｃをシフトさせても、位相０±πに対応する範囲内にＶｄｃが収まらない。また、電圧の範囲が－π以上π以下の位相調整量に対応する範囲（図５では－Ｖ２ｃ～Ｖ２ｃ）よりも狭い場合、２π相当量だけ差動電圧Ｖｄｃをシフトさせると、電圧が中央の値（０）から遠くなり、シフト前よりも絶対値が増大してしまう。

【0067】

差動電圧の範囲の広さは、中央の値（０Ｖ）から位相調整量－π以上π以下に対応する範囲以上であり、－３π以上３π以下に対応する範囲以下であることが好ましい。２π相当量シフト後の電圧を中央の値から例えば±πに対応する範囲に収めることができる。シフト後の差動電圧の絶対値がシフト前より小さくなることで、電圧ＶｐおよびＶｎの増大を抑制することができる。

【0068】

第１実施形態では、親マッハツェンダ変調器の位相調整のための電圧ＶＩおよびＶＱは、中心電圧Ｖｃｐと差動電圧Ｖｄｐとの和および差で表される。子マッハツェンダ変調器の位相調整のための電圧ＶｐおよびＶｎは、中心電圧Ｖｃｃと差動電圧Ｖｄｃとの和および差で表される。位相調整のための電圧は中心電圧および差動電圧を含まなくてもよい。位相制御部１２は、位相調整のための電圧ＶＩおよびＶ１Ｑ、ＶｐおよびＶｎを２π相当量シフトさせればよい。

【0069】

ユニット２０ｃｈ１および２０ｃｈ２はそれぞれシャッタ２８を有する。例えばユニット２０ｃｈ１を通常時の動作用とし、ユニット２０ｃｈ２をバックアップ用とする。位相制御部１２がユニット２０ｃｈ１の電圧を再設定する前に、ユニット２０ｃｈ２にユニット２０ｃｈ１と同じ電圧を印加する（図６のステップＳ１２）。変調制御部１６はユニット２０ｃｈ２においても、ユニット２０ｃｈ１と同様に光の変調を行う。シャッタ制御部１８は、ユニット２０ｃｈ１のシャッタ２８を閉じることに同期して、ユニット２０ｃｈ２のシャッタ２８を開く（ステップＳ１４）。ユニット２０ｃｈ２から変調光が出射され、かつ再設定中のユニット２０ｃｈ１から変調光は出射されない。変調光の乱れが抑制され、光信号の伝送エラーが起こりにくい。

【0070】

例えば伝送速度を１１Ｇｂ／ｓとし、１０Ｍビットのデータ送信ごとに１Ｍビットのバッファ期間を設定する。１ｍｓごとに１００μｓ程度のバッファ期間が得られる。当該バッファ期間にユニットの切り替えを行うことで、伝送エラーのないデータ送信が可能である。

【0071】

ユニット２０ｃｈ１における電圧の再設定後、ユニット２０ｃｈ１のシャッタ２８は閉じたままとし、ユニット２０ｃｈ２を動作させ続け、ユニット２０ｃｈ２から光を出射させてもよい。ユニット２０ｃｈ１をバックアップ用とし、ユニット２０ｃｈ２を通常動作用としてもよい。

【0072】

＜第２実施形態＞
図７は第２実施形態に係る光送信装置２００を例示するブロック図である。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。光送信装置２００はユニット２０ｃｈ１～２０ｃｈ１０１の１０１個のユニットを有する。各ユニットは同じ構成を有する。１００個のユニット（例えばユニット２０ｃｈ１～２０ｃｈ１００）は通常動作用であり、１つのユニット（例えばユニット２０ｃｈ１０１）はバックアップ用である。

【0073】

図８は制御部１０が実行する処理を例示するフローチャートであり、子マッハツェンダ変調器の電圧の再設定を示す。ユニット２０ｃｈ１～２０ｃｈ１００のいずれか１つ（例えばユニット２０ｃｈ１）において差動電圧ＶｄｃがＶ３ｃ以上になった場合（ステップＳ１０）、制御部１０はユニット２０ｃｈ１０１を起動する（ステップＳ２２）。シャッタ制御部１８は、ユニット２０ｃｈ１のシャッタ２８を閉じ、ユニット２０ｃｈ１０１のシャッタ２８を開く（ステップＳ２４）。位相制御部１２がユニット２０ｃｈ１の差動電圧Ｖｄｃを、２π相当量シフトさせた後（ステップＳ１６）、シャッタ制御部１８は、ユニット２０ｃｈ１０１のシャッタ２８を閉じ、ユニット２０ｃｈ１のシャッタ２８を開く（ステップＳ２８）。制御部１０はユニット２０ｃｈ１０１を停止させる（ステップＳ３０）。

【0074】

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、差動電圧Ｖｄｃを－Ｖ３ｃ～Ｖ３ｃの範囲内とすることで、電圧ＶｐおよびＶｎの増大が抑制される。１００個のユニット２０ｃｈ１～２０ｃｈ１００が通常動作用であり、１つのユニット２０ｃｈ１０１がバックアップ用である。１００チャネルの伝送容量に対してバックアップ用ユニットは１つでよいため、光送信装置２００のコストが低減される。通常動作用のユニットの数は１００以下でもよいし、１００以上でもよい。バックアップ用のユニットの数は１つ以上でもよい。バックアップ用のユニットの数に対する通常動作用のユニットの数の比率を高めるほど、低コスト化が可能である。

【0075】

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0076】

１０ 制御部
１２ 位相制御部
１４ レーザ制御部
１６ 変調制御部
１８ シャッタ制御部
２０ｃｈ１～２０ｃｈ１０１ ユニット
２２ 波長可変レーザ素子
２４ ＡＢＣ回路
２６ ドライバＩＣ
２８ シャッタ
４０、４０ａ、４０ａ１、４０ａ２、４０ｂ 変調器
４２ａ～４２ｄ 子マッハツェンダ変調器
４３ 基板
５２ａ、５２ｂ、６０ａ～６０ｄ、６２ａ、６２ｂ アーム導波路
５０、５０ａ、５０ｂ、７１ 入力導波路
６４、６４ａ、６４ｂ 出力導波路
５２、５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂ、５８、７２ カプラ
６６ａ～６６ｄ、６８ａ～６８ｄ、７０ａ，７０ｂ 電極
１００、２００ 光送信装置

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】