光时分复用差分相位调制信号生成装置

摘要

本发明提供光时分复用差分相位调制信号生成装置，可检测构成OTDM－DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差。OTDM－DPSK信号生成部具有光分支器、第1相位调制器、第2相位调制器、光耦合器和监视信号分支器。光分支器把光脉冲串2分割成第1光脉冲串和第2光脉冲串。第1相位调制器和第2相位调制器分别生成和输出第1信道的DPSK信号和第2信道的DPSK信号。把1位延迟赋给DPSK信号和DPSK信号而生成的DPSK信号被输入光耦合器，作为OTDM－DPSK信号输出而输入到监视信号分支器。监视信号分支器从OTDM－DPSK信号分支出监视信号来输入到光载波相位差检测部。光载波相位差检测部生成和输出作为光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号。

说明书

技术领域

本发明涉及对以差分相位调制(DPSK：Differentially Phase ShiftKeying：差分相移键控)方式所编码的光脉冲信号进行光时分复用(OTDM：Optical Time Division Multiplexing)，生成光时分复用差分相位调制信号(OTDM-DPSK信号)进行输出的光脉冲信号生成装置，特别是涉及OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差的检测和光脉冲间的光载波相位差的控制。

背景技术

在光通信技术领域中，除了直接检波(IM-DD：Inteensity Modulation-Direct Dectection：强度调制-直接检波)方式以外，还探讨了平衡检波(Balanced detection)方式(例如，参照非专利文献1)。

IM-DD方式是在接收侧使用光电二极管检测接收信号的光载波的包络线强度来进行检波的方式，使用以ASK方式所编码的光脉冲信号的光通信是代表例。强度调制一般标记为ASK(Amplitude Shift Keying：幅移键控)或OOK(On Off Keying：通断键控)，然而在以下描述中标记为ASK。

并且，平衡检波方式是使用平衡检波器检测具有IM-DD方式的2倍大小的振幅的电信号来进行检波的方式，使用以DPSK方式所编码的光脉冲信号的光通信是代表例。

IM-DD方式具有可使用简易的装置进行收发、并且还能应用于装入有光放大器的强度再现装置的优点，因而得到广泛利用。另一方面，DPSK方式是以下方式，即：以0和π的2个变量进行光脉冲串的调制来生成发送信号进行发送，在接收侧，把接收信号2分割成第1和第2接收信号，把一个光脉冲(1位)在时间轴上所占的时间即时间延迟赋予给第1接收信号，将被赋予该时间延迟的第1接收信号和第2接收信号合波，对该合波获得的接收信号进行平衡检波。以下，设n为正整数，有时把一个光脉冲在时间轴上所占的时间的1/n称为与1/n位相当的时间。并且，有时把以0和π的2个变量进行光脉冲串的调制而生成的发送信号(光脉冲信号)称为以DPSK方式所编码的发送信号或者以DPSK方式所编码的光脉冲信号。

这里，对光脉冲和光脉冲的相位进行说明。作为光强度的变化而观测的光脉冲表示为光载波的电场向量的振幅波形的包络线。因此，在以下的说明中，在提到光脉冲的时间波形的情况下，表示光载波的电场向量的振幅波形的包络线。

作为光脉冲的光载波的相位意味着光载波的峰值对光脉冲的电场向量的包络线的峰值的相对相位，被称为光载波相位或者绝对相位。并且，光载波相位或者绝对相位，更严格地说，有时也被称为光载波包络相位(carrier-envelope phase：大多简称为CEP)。以下，假定把作为光脉冲的光载波的相位称为光载波相位。光脉冲的电场向量的包络线的一个峰值包含有非常多的光载波峰值。

例如，假定光载波的波长是1.5μm，则将该波长转换成频率时为2×10¹⁴Hz左右。另一方面，光脉冲的重复频率假定是40GHz左右，则是4×10¹⁰Hz。因此，在该情况下，光脉冲的电场向量的包络线的一个峰值包含有5000(＝(2×10¹⁴)/(4×10¹⁰)＝5×10³)个光载波峰值。

上述的以0和π的2个变量对光脉冲进行调制，意味着使形成光脉冲的光载波的电场向量的相位(作为光载波的相位)相对于光载波的包络线保持原样或者进行π相移。即，以0和π的2个变量对光脉冲进行调制，意味着使光载波相位保持原样或者进行π相移。

公知的是，根据应用于DPSK方式的平衡检波方式，与应用于ASK方式的直接检波方式相比较，实现了3dB以上的接收灵敏度的提高(例如，参照非专利文献1)。

在非专利文献1公开的DPSK方式的OTDM通信系统中，生成40Gbit/s的DPSK信号，把该DPSK信号4分割，除了第1系统的信号(1个信道的信号)以外，把与1/4、2/4、3/4位相当的时间延迟分别赋予给第2～第4的3个系统的信号(3个信道的信号)，包含未赋予时间延迟的第1系统的信号在内，对第1～第4系统的信号进行复用，从而生成OTDM信号。即，4个系统的信号中，第1系统可看作实际的信号，而剩余的第2～第4的3个系统可看作第1系统的信号的复制信号。在实用的生成装置中，由于有必要把各个信号载入第1～第4系统的各信号内，因而在将非专利文献1公开的DPSK方式的OTDM通信系统照原样利用时，不能实现生成实用的OTDM-DPSK信号的装置。

作为对实用的多个信道的以DPSK方式所编码的光脉冲信号进行光时分复用来生成光时分复用差分相位调制信号的装置(以下，有时也称为OTDM-DPSK信号生成装置)，参照图1对非专利文献1公开的根据DPSK方式的OTDM通信系统而构成的一例进行说明。图1是OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

OTDM-DPSK信号生成装置10构成为具有光分支器12、第1相位调制器14、第2相位调制器16、1/2位延迟器18以及光耦合器20。从第1调制器驱动器22和第2调制器驱动器24把发送信号提供给OTDM-DPSK信号生成装置10。

在时间轴上等间隔地排列光脉冲的光脉冲串11被输入到OTDM-DPSK信号生成装置10中。光脉冲串11由光分支器12进行2分割，生成第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2。第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2分别被输入到第1相位调制器14和第2相位调制器16中。

在第1相位调制器14和第2相位调制器16中，第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2分别根据从第1调制器驱动器22和第2调制器驱动器24所提供的发送信号23和25以DPSK方式来编码，生成第1相位调制信号15和第2相位调制信号17来输出。

第2相位调制信号17被输入到1/2位延迟器18中，被赋予与1/2位相当的时间延迟，生成延迟第2相位调制信号19来输出。第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19由光合波器20复用，生成复用相位调制信号21来输出。即，OTDM-DPSK信号生成装置10具有以下功能，即：根据光脉冲串11，把从第1调制器驱动器22和第2调制器驱动器24所提供的2个信道的发送信号转换成DPSK信号，对该2个信道的DPSK信号进行光时分复用来输出。

图1示出实现2个信道的光时分复用的例子，然而信道数是几个都一样。例如，为了实现4个信道的光时分复用，只要把与0、1/4、2/4、3/4位相当的时间延迟分别赋予给第1～第4信道的以DPSK方式所编码的光脉冲信号进行复用即可。

为了使OTDM-DPSK信号生成装置10作为生成OTDM-DPSK信号的装置来动作，必要的是，由光分支器12所分割的第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2分别不接受由第1相位调制器14、第2相位调制器16以及1/2位延迟器18所提供的相位调制以外的相位调制。即，在光合波器20中，构成第1相位调制信号15的光脉冲间的光载波相位差和构成延迟第2相位调制信号19的光脉冲间的光载波相位差不得取0或π以外的值。

然而，在第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2传播的传送路径、第1相位调制信号15和第2相位调制信号17传播的传送路径、以及延迟第2相位调制信号19传播的传送路径的各方中，由于温度变动等而发生光路长度的波动。把该光路长度的波动大小抑制到换算成光载波相位而与0或π相比较可忽视的程度的大小以下，这在技术上极其困难。因此，有必要采用某种方法检测和控制构成光脉冲信号的光脉冲间的光载波相位差。

检测和控制光载波相位差的方法的一例在专利文献1中作了公开。专利文献1公开的检测光载波相位差的方法是分支出以ASK方式所编码的光脉冲信号的一部分，把该分支出的光脉冲信号导入干涉仪，观测从该干涉仪所输出的干涉光的强度的方法。

例如，以光载波抑制RZ(Carrier-suppressed-RZ：CS-RZ)格式的光脉冲信号为例进行说明。CS-RZ格式的光脉冲信号是对将相邻光脉冲按照彼此的光载波相位是π的相位差排列的光脉冲串(以下，有时也称为CS光脉冲串)以ASK方式进行编码而生成的光脉冲信号。

对CS-RZ格式的光脉冲信号的一部分进行强度分割，导入到光载波相位差检测装置，以便检测光载波相位差。输入到光载波相位差检测装置的CS-RZ格式的光脉冲信号被2分割，向其中一方赋予1位延迟，再次使两者干涉。这样当使干涉信号从光载波相位差检测装置输出时，相邻光脉冲间的光载波相位差不取π以外的值，在理想的CS-RZ格式的光脉冲信号的情况下，输出光的强度为0。

原因是，CS-RZ格式是针对每1位，根据相位以0、π反转的最小光脉冲来生成的，当对光脉冲串进行2分割，并向其中一方赋予1位延迟来使其干涉时，光载波相位是π的光脉冲之间相互干涉。

另一方面，在CS-RZ格式的光脉冲信号的相邻光脉冲间的光载波相位差取0或π以外的值的情况下，从光载波相位差检测装置输出强度是最大的干涉信号。即，当考虑光脉冲间的光载波相位差从0或π偏离φ(0＜φ≤π)的情况时，φ的值越接近0，从光载波相位差检测装置所输出的干涉信号的强度就越大，在φ＝0的情况下输出最大强度的干涉信号。因此，通过监视从光载波相位差检测装置所输出的干涉信号的强度的时间平均值，可知道φ的值。并且，进行反馈控制，以使从光载波相位差检测装置所输出的干涉信号的强度的时间平均值总是最小，从而相邻光脉冲间的光载波相位差不取π以外的值，可生成理想的CS-RZ格式的光脉冲信号。以下，有时也把φ称为相位波动大小。

【非专利文献1】R.Ludwig，et al.，″160Gbit/s DPSK-Transmission-Technologies and System Impact″，Proc.30th European Conference onOptical Communicaition(ECOC 2004)，Tul.1，1.

【专利文献1】日本特开2005-006175号公报

然而，上述的利用CS-RZ格式的光脉冲信号的光载波相位差检测方法不能利用于从参照图1所说明的OTDM-DPSK信号生成装置所输出的OTDM-DPSK信号。参照图2(A)、(B)和(C)对该理由进行说明。图2(A)、(B)和(C)示出图1所示的OTDM-DPSK信号生成装置的各部位的光信号的时间波形，分别是示出(A)第1相位调制信号15、(B)延迟第2相位调制信号19以及(C)复用相位调制信号21的时间波形的图。图2(A)、(B)和(C)所示的时间波形示出光载波的电场向量的振幅波形的包络线中的取正值的侧的包络线，删除取负值的侧的包络线。并且，分别以任意刻度在横轴方向示出时间轴，在纵轴方向示出振幅大小。

图2(A)所示的第1相位调制信号15和图2(B)所示的延迟第2相位调制信号19以构成各自的信号的光脉冲的光载波相位是0和φ、φ和π、0和(π+φ)以及π和(π+φ)的相位差进行干涉。对理想的CS-RZ格式的光脉冲信号进行光时分复用来生成复用相位调制信号21的情况是指相位波动大小是0，即φ＝0的情况。然而，如上所述，在OTDM-DPSK信号生成装置的光信号传播的光传送路径的各方中发生光路长度的波动，因而只要不进行某种控制，就不能总是保持φ＝0的状态。

在第1相位调制器14和第2相位调制器16中，对构成CS光脉冲串的光脉冲进行光载波相位0或π的调制。即，对构成CS光脉冲串的光脉冲进行使光脉冲的光载波相位不变化(进行0的调制)、或者使光脉冲的光载波相位移动π(进行π的调制)的任一种调制。

构成第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19的各自的光脉冲的光载波相位被施加第1相位调制器14和第2相位调制器16中的调制结果，即光载波相位是保持原样(图2(A)和(B)中表示为0)或者移动π(图2(A)和(B)中表示为π)的任一种相位变化。存在有以下光脉冲，即：除了该相位调制以外，还对构成第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19的各自的光脉冲的光载波相位施加由光路长度的波动等引起的φ的相位波动(图2(A)和(B)中表示为φ)。

其结果，图2(A)所示的第1相位调制信号15和图2(B)所示的延迟第2相位调制信号19被合波的结果生成的复用相位调制信号21的时间波形是图2(C)所示的形状。以下对该理由进行说明。

在图2(A)、(B)和(C)中，针对各光脉冲，将包含该光脉冲之一的时间范围用纵的虚线隔开示出。首先，在图2(A)、(B)和(C)中，着眼于最左侧的光脉冲。图2(A)所示的构成第1相位调制信号15的光脉冲中的最左侧的光脉冲的光载波相位是0。图2(B)所示的构成延迟第2相位调制信号19的光脉冲中的最左侧的光脉冲的光载波相位是φ。在该情况下，两者的光脉冲的干涉结果生成的光脉冲是像图2(C)所示的复用相位调制信号21的光脉冲中的最左侧的光脉冲那样具有不同于0的有限大小的振幅(称为第1大小振幅)的光脉冲。

同样，当着眼于从最左侧起第2个光脉冲时，得到光载波相位是φ的光脉冲和光载波相位是π的光脉冲的干涉，生成具有与上述的第1大小振幅不同大小的振幅(称为第2大小振幅)的光脉冲。

如以上说明那样，当从最左侧顺次观察图2(A)、(B)和(C)所示的构成信号的光脉冲的振幅大小时，得到以下结论。即，生成具有第1大小振幅的光脉冲，是在构成第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19的光脉冲之间的干涉中，彼此的光载波相位是0和φ的组合、以及π和(π+φ)的组合的情况。并且，生成具有第2大小振幅的光脉冲，是在构成第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19的光脉冲之间的干涉中，彼此的光载波相位是φ和π的组合、以及0和(π+φ)的组合的情况。

因此知道，构成复用相位调制信号21的光脉冲由具有第1和第2大小的2种构成。构成复用相位调制信号21的2种光脉冲的振幅大小分别为由光路长度的波动等引起的φ的函数，在φ接近0的情况下，第1振幅大小大于第2振幅大小，在φ接近π的情况下，第2振幅大小大于第1振幅大小。图2(C)所示的例子示出第1振幅大小大于第2振幅大小的情况，即φ接近0的情况。

这样，当φ的值在从0到π之间变化时，伴随于此，第1振幅大小和第2振幅大小分别根据一方减少而另一方增大的关系变动。即，复用相位调制信号21的平均强度不变动，在上述的光载波相位差检测方法中，不能检测相位差φ。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有可检测构成OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差的光脉冲间的光载波相位差检测部的OTDM-DPSK信号生成装置。

并且，本发明还提供一种可根据由该光载波相位差检测部检测出的光载波相位差的值来控制以DPSK方式所编码的光脉冲信号的光载波相位差的OTDM-DPSK信号生成装置。

为了达到上述目的，根据本发明的要旨，提供了第1～第4 OTDM-DPSK信号生成装置。

第1 OTDM-DPSK信号生成装置构成为具有OTDM-DPSK信号生成部和光载波相位差检测部。生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的第1 OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部和光载波相位差检测部构成如下。

OTDM-DPSK信号生成部具有光分支器、第1和第2相位调制器、光耦合器、以及监视信号分支器。光分支器把光脉冲串2分割成第1光脉冲串和第2光脉冲串。第1和第2相位调制器分别输入第1光脉冲串和第2光脉冲串，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1和第2信道的DPSK信号。光耦合器对第1和第2信道的DPSK信号进行光时分复用，生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号。监视信号分支器从2复用的OTDM-DPSK信号分支取出监视信号。

光载波相位差检测部输入监视信号，生成和输出作为构成该监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号。

一般情况下，生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号(这里，N是大于等于2的整数)的第1 OTDM-DPSK信号生成装置明显可以按如下构成。首先，OTDM-DPSK信号生成部构成为具有光分支器、第1～第2^N相位调制器、(2^N-1)个光耦合器、(2^N-1)个1次监视信号分支器、以及(2^N-k)个k次监视信号分支器。

即，OTDM-DPSK信号生成部具有光分支器、第1～第2^N相位调制器、(2^N-1)个光耦合器、以及(2^N-k)个(这里，k是从1到N的所有整数)k次监视信号分支器。光分支器把光脉冲串2^N分割成第1～第2^N光脉冲串。第1～第2^N相位调制器分别输入第1～第2^N光脉冲串，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1～第2^N信道的DPSK信号。(2^N-1)个光耦合器对第1～第2^N信道的DPSK信号进行光时分复用(OTDM)，生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号。(2^N-1)个1次监视信号分支器从对相邻的第i信道和第(i+1)信道的DPSK信号(i是从1到2^N-1的所有整数)进行光时分复用而生成的(2^N-1)个1次OTDM-DPSK信号分别分支取出1次监视信号。(2^N-k)个(这里，k是从1到N的所有整数)k次监视信号分支器依次从(2^N-k)个k次光时分复用差分相位调制信号分别分支取出k次监视信号。

光载波相位差检测部输入1～k次监视信号，生成和输出作为分别构成这些1～k次监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而分别给出的(2^N-1)个光载波相位差检测信号。

这里，对光载波相位差检测信号的总数为(2^N-1)个的理由进行说明。如上所述，光载波相位差检测信号的各方是作为分别构成这些1～k次监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而分别给出的，因而光载波相位差检测信号的总数等于1～k次监视信号的总数。1次监视信号的个数是(2^N-1)个，2次监视信号的个数是(2^N-2)个，一般情况下，k次监视信号的个数是(2^N-k)个，因而1～k次监视信号的总数为2^N-1+2^N-2…+2⁰＝2^N-1(个)。

第2 OTDM-DPSK信号生成装置构成为具有OTDM-DPSK信号生成部、光载波相位差检测部以及光载波相位差控制部。生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号、而且具有根据由该光载波相位差检测部检测出的光载波相位差的值来控制OTDM-DPSK信号的光载波相位差的功能的第2 OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部、光载波相位差检测部以及光载波相位差控制部构成如下。

OTDM-DPSK信号生成部具有光分支器、第1和第2相位调制器、光耦合器、以及监视信号分支器。光分支器把光脉冲串2分割成第1光脉冲串和第2光脉冲串。第1和第2相位调制器分别输入第1光脉冲串和第2光脉冲串，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1和第2信道的DPSK信号。光耦合器对第1和第2信道的DPSK信号进行光时分复用，生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号。监视信号分支器从2复用的OTDM-DPSK信号分支取出监视信号。

光载波相位差检测部输入监视信号，生成和输出作为构成该监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号。

光载波相位差控制部输入光载波相位差检测信号，生成和输出光载波相位差控制信号，该光载波相位差控制信号用于控制OTDM-DPSK信号生成部，以使作为构成OTDM-DPSK信号的光脉冲的光载波相位与应取的相位值即0或π的偏差量来定义的波动量为0。

一般情况下，生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号(这里，N是大于等于2的整数)的第2 OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部、光载波相位差检测部以及光载波相位差控制部按如下构成。

OTDM-DPSK信号生成部具有光分支器、第1～第2^N相位调制器、(2^N-1)个光耦合器、(2^N-1)个1次监视信号分支器、以及(2^N-k)个(这里，k是从1到N的所有整数)k次监视信号分支器。光分支器把光脉冲串2^N分割成第1～第2^N光脉冲串。第1～第2^N相位调制器分别输入第1～第2^N光脉冲串，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1～第2^N信道的DPSK信号。(2^N-1)个光耦合器对第1～第2^N信道的DPSK信号进行光时分复用，生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号。(2^N-1)个1次监视信号分支器从对相邻的第i信道和第(i+1)信道的DPSK信号(i是从1到2^N-1的所有整数)进行光时分复用而生成的(2^N-1)个1次OTDM-DPSK信号分别分支取出1次监视信号。(2^N-k)个k次监视信号分支器依次从(2^N-k)个k次光时分复用差分相位调制信号分别分支取出k次监视信号。

光载波相位差检测部输入1～k次监视信号，生成和输出作为分别构成这些1～k次监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而分别给出的(2^N-1)个光载波相位差检测信号。

光载波相位差控制部输入光载波相位差检测信号，生成和输出第1～第k光载波相位差控制信号，该第1～第k光载波相位差控制信号用于控制OTDM-DPSK信号生成部，以使作为构成OTDM-DPSK信号的光脉冲的光载波相位与应取的相位值即0或π的偏差量来定义的波动量为0。

第3 OTDM-DPSK信号生成装置构成为具有OTDM-DPSK信号生成部和光载波相位差检测部。

OTDM-DPSK信号生成部具有WDM(Wavelength DivisionMultiplexing：波分复用)耦合器、光分支器、第1和第2相位调制器、光耦合器、以及WDM分波器。WDM耦合器将波长是λ₁的光脉冲串和波长是λ₂的光脉冲串合波来生成多波长光脉冲串进行输出。光分支器把多波长光脉冲串2分割成第1多波长光脉冲串和第2多波长光脉冲串。

第1和第2相位调制器分别输入第1多波长光脉冲串和第2多波长光脉冲串，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1和第2信道的DPSK信号。光耦合器对第1和第2信道的DPSK信号进行光时分复用，生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号。WDM分波器把2复用的OTDM-DPSK信号波长分割成波长是λ₁的OTDM-DPSK信号和波长是λ₂的监视信号来输出。

光载波相位差检测部输入监视信号，生成和输出作为构成该监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号。

第4 OTDM-DPSK信号生成装置具有OTDM-DPSK信号生成部和干涉信号检测部。

OTDM-DPSK信号生成部具有WDM耦合器、光分支器、第1和第2相位调制器、以及复合型光合波/分波器。WDM耦合器将波长是λ₁的光脉冲串和波长是λ₂的连续波光合波来生成多波长光脉冲串进行输出。光分支器把多波长光脉冲串2分割成第1多波长光脉冲串和第2多波长光脉冲串。第1和第2相位调制器分别输入第1多波长光脉冲串和第2多波长光脉冲串，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1和第2信道的DPSK信号。复合型光合波/分波器输入第1和第2信道的DPSK信号，对上述第1和第2信道的DPSK信号进行光时分复用，生成和输出波长λ₁的2复用的OTDM-DPSK信号，并生成和输出波长是λ₂的干涉监视信号。

干涉信号检测部输入干涉监视信号，生成和输出作为构成该干涉监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号。

复合型光合波/分波器可以构成为具有第1半透镜、第2半透镜、第3半透镜、1/4波长板以及第4半透镜。第2半透镜设置在将入射到第1半透镜上的第1信道的DPSK信号反射输出的该第1半透镜的输出侧。第3半透镜设置在将入射到第1半透镜上的第1信道的DPSK信号透射输出的该第1半透镜的输出侧。1/4波长板设置在将入射到第3半透镜上的第1信道的DPSK信号反射输出的该第3半透镜的输出侧。第4半透镜设置在由第2半透镜反射而从第2半透镜输出的信号光与由第3半透镜反射而透过1/4波长板的信号光干涉的位置。

在上述的第1～第4 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部的优选实施例中，可以具有位延迟器。位延迟器把为了对第1和第2信道的各自的DPSK信号进行位交织和光时分复用所需要的时间延迟赋予给第2信道的DPSK信号。该时间延迟量是与构成第2信道的DPSK信号的1个光脉冲在时间轴上所占的时间的1/2相当的时间延迟量。

并且，在上述的第1～第2 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部的优选实施例中，可以具有位延迟单元。位延迟单元把为了对第2～2^N信道的各自的DPSK信号进行位交织和光时分复用所需要的时间延迟赋予给该第2～2^N信道的各自的DPSK信号。

在上述的第1～第4 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的光载波相位差检测部的优选实施例中，可以具有光载波干涉仪和干涉信号检测部。光载波干涉仪输入监视信号，把通过根据构成该监视信号的光脉冲间的光载波相位差来调制监视信号的强度而生成的干涉光作为干涉监视信号来输出。干涉信号检测部输入干涉监视信号来生成光载波相位差检测信号进行输出。

干涉信号检测部具有：光电转换器，其对干涉复用监视信号进行光电转换，作为电干涉信号来输出；低通滤波器，其遮断电干涉信号的高频分量来输出低频电干涉信号；以及强度检测器，其检测低频电干涉信号的时间平均强度，作为光载波相位差检测信号来输出。

并且，在上述的第1和第2 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的光载波相位差检测部的优选实施例中，可以具有k个光载波干涉仪(这里，k是满足2^N-1的所有整数)和干涉信号检测部。k个光载波干涉仪输入所输入的1次监视信号至k次监视信号，把通过根据构成1次监视信号至k次监视信号的光脉冲间的光载波相位差来调制1次监视信号至k次监视信号的强度而生成的干涉光作为1～k干涉监视信号来输出。干涉信号检测部输入1～k干涉监视信号来生成(2^N-1)个光载波相位差检测信号。

干涉信号检测部具有：k个光电转换器，其对1～k干涉监视信号进行光电转换，作为1～k电干涉信号来输出；低通滤波器，其遮断1～k电干涉信号的高频分量来输出1～k低频电干涉信号；以及强度检测器，其检测1～k低频电干涉信号的时间平均强度，作为光载波相位差检测信号来输出。

在上述的第2 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的优选实施例中，光载波相位差控制部可以具有偏置信号调整器以及第1和第2信号耦合器。偏置信号调整器把第1和第2偏置调整信号分别提供给第1和第2相位调制器。第1和第2信号耦合器将第1和第2偏置调整信号分别耦合附加给从第1和第2调制器驱动器分别提供的第1和第2信道的发送信号。

并且，在上述的第2 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的优选实施例中，光载波相位差控制部可以具有偏置信号调整器以及第1～第2^N信号耦合器。偏置信号调整器把第1～第2^N偏置调整信号分别提供给第1～第2^N相位调制器。第1～第2^N信号耦合器将第1～第2^N偏置调整信号分别耦合附加给从第1～第2^N调制器驱动器分别提供的第1～第2^N信道的发送信号。

在上述的光载波干涉仪的优选实施例中，可以具有第1光分支器、第2光分支器、第3光分支器、π移相器、π/2移相器、第1光耦合器、第2光耦合器、以及第3光耦合器。

第1光分支器把监视信号强度分割成第1分支监视信号和第2分支监视信号来输出，并分别输入到第1波导支路和第2波导支路。

第2光分支器把第1分支监视信号强度分割成第(1-1)分支监视信号和第(1-2)分支监视信号来输出，并分别输入到第(1-1)波导支路和第(1-2)波导支路。

第3光分支器把第2分支监视信号强度分割成第(2-1)分支监视信号和第(2-2)分支监视信号来输出，并分别输入到第(2-1)波导支路和第(2-2)波导支路。

第(1-1)波导支路和第(1-2)波导支路的光路长度被设定成在第(1-1)分支监视信号和第(1-2)分支监视信号之间具有与1个光脉冲在时间轴上所占的时间相当的时间延迟差。

第(2-1)波导支路和第(2-2)波导支路的光路长度被设定成在第(2-1)分支监视信号和第(2-2)分支监视信号之间具有与1个光脉冲在时间轴上所占的时间相当的时间延迟差。

π移相器设置在第(2-2)波导支路的途中，使第(2-1)分支监视信号的光载波相位移动π，生成和输出π相移第(2-1)分支监视信号。

第2光耦合器对分别在第(1-1)波导支路和第(1-2)波导支路上传播的第(1-1)分支监视信号和第(1-2)分支监视信号进行复用，生成和输出第2复用监视信号。

第3光耦合器对从π移相器所输出的π相移第(2-2)分支监视信号和在第(2-1)波导支路上传播的第(2-1)分支监视信号进行复用，生成和输出第3复用监视信号。

π/2移相器使第3复用监视信号的光载波相位移动π/2，生成和输出π/2相移第3复用监视信号。

第1光耦合器对从第2光耦合器所输出的第2复用监视信号和π/2相移第3复用监视信号进行复用，生成和输出第1复用监视信号。

然后，从第1光分支器到第2光分支器的光路长度和从第1光分支器到第3光分支器的光路长度被设定为相等，从第2光耦合器到第1光耦合器的光路长度和从第3光耦合器到第1光耦合器的光路长度被设定为相等。

在上述的光载波干涉仪的另一优选实施例中，可以具有第1半透镜、1/4波长板、第2半透镜、第11/2位延迟器、第1相位微调整元件、第1全反射镜、第2全反射镜、第3半透镜、第2 1/2位延迟器、第2相位微调整元件、第3全反射镜以及第4全反射镜。

该光载波干涉仪朝入射到第1半透镜上的输入信号透射的方向依次串联配置有第1半透镜、1/4波长板、第2半透镜、第1 1/2位延迟器、第1相位微调整元件以及第1全反射镜。并且，朝入射到第1半透镜上的输入信号反射的方向依次串联配置有第1半透镜、第3半透镜、第2 1/2位延迟器、第2相位微调整元件以及第3全反射镜。然后，第2全反射镜设置在透射第1半透镜而入射到第2半透镜上的信号光被反射输出的侧的面上。第4全反射镜设置在从第1半透镜反射而入射到第3半透镜上的信号光被反射输出的侧的面上。

在上述的光载波干涉仪的另一优选实施例中，可以具有偏光镜、半透镜、1/2位延迟器、第1全反射镜、第1单轴性晶体、第2全反射镜、第2单轴性晶体以及检偏镜。

该光载波干涉仪朝入射到半透镜上的输入信号透射半透镜的方向依次串联配置有偏光镜、半透镜、第1单轴性晶体以及第2全反射镜。并且，从入射到半透镜上的输入信号光被反射输出的半透镜的输出端面开始依次配置有1/2位延迟器和第1全反射镜。然后，从与入射到半透镜上的输入信号光被反射输出的半透镜的输出端面相反侧的端面开始依次配置有第2单轴性晶体和检偏镜。

根据生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的第1 OTDM-DPSK信号生成装置，由该装置具有的监视信号分支器从该OTDM-DPSK信号分支取出监视信号。

该监视信号如后所述，包含有OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差相关的信息。监视信号被输入到光载波相位差检测部，生成和输出作为构成监视信号的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号。

因此，根据第1 OTDM-DPSK信号生成装置，由于具有光载波相位差检测部，因而可检测构成OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差。

即使在将第1 OTDM-DPSK信号生成装置扩展为一般生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号的装置的情况下，也能检测构成2^N复用的OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差。

生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的第2 OTDM-DPSK信号生成装置构成为除了具有OTDM-DPSK信号生成部和光载波相位差检测部以外，还具有光载波相位差控制部。因此，根据第2 OTDM-DPSK信号生成装置，可检测构成OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差，并可根据从光载波相位差检测部提供给光载波相位差控制部的光载波相位差检测信号，控制以DPSK方式所编码的光脉冲信号的光载波相位差。

即使在将第2 OTDM-DPSK信号生成装置扩展为一般生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号的装置的情况下，也能检测构成2^N复用的OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差，并可根据从光载波相位差检测部提供给光载波相位差控制部的光载波相位差检测信号，控制以DPSK方式所编码的光脉冲信号的光载波相位差。

第3 OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部具有将波长是λ₁的光脉冲串和波长是λ₂的光脉冲串合波来生成多波长光脉冲串进行输出的WDM耦合器。并且，具有把2复用的OTDM-DPSK信号波长分割成波长是λ₁的OTDM-DPSK信号和波长是λ₂的监视信号来输出的WDM分波器。

因此，第3 OTDM-DPSK信号生成装置可生成与OTDM-DPSK信号不同波长的监视信号。通过采用这种结构，第3 OTDM-DPSK信号生成装置可进行如下动作，即：在OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ最小的状态下，使光载波相位差检测信号的值取极大值与极小值之间的值。由此，可随着光载波相位差检测信号的值的增减，使相位波动大小φ的值增减，可判定相位波动大小φ的值的变动方向(增大方向或减少方向)。

第4 OTDM-DPSK信号生成装置具有OTDM-DPSK信号生成部和光载波相位差检测部，OTDM-DPSK信号生成部采用替代光耦合器和WDM分波器而使用兼备两者的功能的复合型光合波/分波器。即，复合型光合波/分波器输入第1和第2信道的DPSK信号，生成和输出波长λ₁的2复用的OTDM-DPSK信号，并生成和输出波长是λ₂的监视信号。这样，通过使用复合型光合波/分波器，可减少构成OTDM-DPSK信号生成部的部件数量，并可实现用于形成装置的成本的低廉化。

复合型光合波/分波器采用具有第1半透镜、第2半透镜、第3半透镜、1/4波长板以及第4半透镜的上述结构，因而可实现以下功能，即：输入第1和第2信道的DPSK信号，生成和输出波长λ₁的2复用的OTDM-DPSK信号，并生成和输出波长是λ₂的监视信号。

第1～第4 OTDM-DPSK信号生成装置由于具有位延迟器，因而可将第1和第2信道的各自的DPSK信号进行位交织来生成2复用的OTDM-DPSK信号。并且，上述的第1和第2 OTDM-DPSK信号生成装置由于具有位延迟单元，因而可将第2～2^N信道的各自的DPSK信号进行位交织来生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号。

第1～第4 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的光载波相位差检测部具有光载波干涉仪和干涉信号检测部，因而可生成和输出光载波相位差检测信号。同样，上述的第1和第2 OTDM-DPSK信号生成装置，即生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号的OTDM-DPSK信号生成装置的光载波相位差检测部由于具有k个光载波干涉仪和干涉信号检测部，因而可生成和输出(2^N-1)个光载波相位差检测信号。

光载波干涉仪具有第1光分支器、第2光分支器、第3光分支器、π移相器、π/2移相器、第1光耦合器、第2光耦合器、以及第3光耦合器，因而可根据监视信号生成和输出第1复用监视信号。

这里，为了便于说明，在对光载波干涉仪单独的功能进行说明的情况下，把与上述的干涉监视信号相当的信号称为第1复用监视信号。然而，这是为了避开把光载波干涉仪的功能作为构成要素装入光载波相位差检测部内的限定而进行一般说明所采取的措施。即，在把光载波干涉仪作为构成要素装入光载波相位差检测部内的情况下，将监视信号输入到光载波干涉仪而获得的输出信号是干涉监视信号。

并且，另一优选实施例的光载波干涉仪还能构成为具有第1半透镜、1/4波长板、第2半透镜、第1 1/2位延迟器、第1相位微调整元件、第1全反射镜、第2全反射镜、第3半透镜、第2 1/2位延迟器、第2相位微调整元件、第3全反射镜以及第4全反射镜。当这样构成光载波干涉仪时，在以少量生产为前提的情况下，可制造成低成本的光载波干涉仪。

并且，另一优选实施例的光载波干涉仪还能构成为具有偏光镜、半透镜、1/2位延迟器、第1全反射镜、第1单轴性晶体、第2全反射镜、第2单轴性晶体以及检偏镜。当这样构成光载波干涉仪时，在以少量生产为前提的情况下，可制造成低成本且小型化的光载波干涉仪。

附图说明

图1是OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

图2示出OTDM-DPSK信号生成装置中的光信号的时间波形，分别是示出(A)第1相位调制信号、(B)延迟第2相位调制信号以及(c)复用相位调制信号的时间波形的图。

图3是具有光载波相位差检测部的2复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

图4是光载波干涉仪的概略结构图。

图5是示出光载波干涉仪的各处的光信号的时间波形的图，分别是是示出(A)第(1-1)分支监视信号和第(2-1)分支监视信号、(B)第(1-2)分支监视信号、(C)π相移第(2-1)分支监视信号、(D)第2复用监视信号、(E)第3复用监视信号、(F)π/2相移第3复用监视信号、(G-1)在φ＝0或者φ＝π的情况下的第1复用监视信号、(G-2)在φ＝π/4或者φ＝3π/4的情况下的第1复用监视信号、以及(G-3)在φ＝π/2的情况下的第1复用监视信号的时间波形的图。

图6是对相位调制信号的合成进行说明的图。

图7是示出复用相位调制信号的强度与相位波动φ的关系的图。(A)是将第1复用监视信号具有的2种光脉冲强度的各方作为φ的函数来给出的图，(B)是把光载波相位差检测信号的强度作为φ的函数来给出的图。

图8是具有光载波相位差检测部的4复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

图9是具有光载波相位差检测部和光载波相位差控制部并具有光载波相位差控制功能的2复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

图10是具有光载波相位差检测部和光载波相位差控制部并具有光载波相位差控制功能的4复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

图11是具有光载波相位差检测部的利用2波长光脉冲串的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

图12是示出把波长λ₁的干涉监视信号具有的2种光脉冲强度的平均值作为φ的函数来给出的曲线(曲线λ₁)和把波长λ₂的干涉监视信号133具有的2种光脉冲强度的平均值作为φ的函数来给出的曲线(曲线λ₂)的图。

图13是将图12的φ＝0的附近放大的详图。

图14是光合波/分波器由复合型光合波/分波器构成的具有光载波相位差检测部的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

图15是用于对光合波/分波器由复合型光合波/分波器构成的具有光载波相位差检测部的OTDM-DPSK信号生成装置中的波长是λ₂的监视信号的生成过程进行说明的图。(A)是示出OTDM-DPSK信号生成部的概略以及复合型光合波/分波器的结构的图，(B)是用于对根据复合型光合波/分波器中的第1信道的DPSK信号和第2信道的DPSK信号来生成波长是λ₂的监视信号的过程进行说明的图。

图16是示出第4 OTDM-DPSK信号生成装置的特别是复合型光合波/分波器的各处的光信号的时间波形的图，分别是示出(A)波长是λ₂的第1信道的DPSK信号、(B)向第2信道的DPSK信号提供1位时间延迟而生成的第2信道的DPSK信号、(C)第(2-2)信号的时间波形、(D)第(3-2)信号的时间波形、(E)第(3-2)相位差附加信号的时间波形、(F)第(4-1)信号的时间波形，即(F-1)在φ＝0或者φ＝π的情况下的第(4-1)信号、(F-2)在φ＝π/4或者φ＝3π/4的情况下的第(4-1)信号、以及(F-3)在φ＝π/2的情况下的第(4-1)信号的时间波形的图。

图17是使用第1体光学元件的光载波干涉仪的概略结构图。(A)是从斜上方观察使用第1体光学元件的光载波干涉仪的透视图，(B)是从上方观察使用第1体光学元件的光载波干涉仪的平面图。

图18是使用第2体光学元件的光载波干涉仪的概略结构图。(A)是从斜上方观察使用第2体光学元件的光载波干涉仪的透视图，(B)是从上方观察使用第2体光学元件的光载波干涉仪的平面图。

图19是用于对使用第2体光学元件的光载波干涉仪的动作进行说明的图。(A)是对在第1路径上行进的第1分支信号的偏光状态进行说明的图，(B)是对在第2路径上行进的第2分支信号的偏光状态进行说明的图，(C)是对在第1路径上行进的第1分支信号和在第2路径上行进的第2分支信号被干涉而生成的干涉信号的偏光状态进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，各图是示出根据本发明的一个结构例的图，只不过在能理解本发明的程度上概略示出各构成要素的配置关系等，本发明并不限于图示例。并且，在以下说明中，有时使用特定条件等，然而这些条件等只不过是优选例之一，因此，丝毫不限于这些条件。在各图中，使用沿着信号的传送路径的箭头，附上识别在该传送路径中传播的信号的识别编号或识别符号，然而有时也省略沿着传送路径的箭头而把识别在该传送路径中传播的信号的识别编号直接附给传送路径。并且，关于各图中相同的构成要素，附上同一编号示出，有时也省略其重复说明。

<第1实施例>

参照图3对第1 OTDM-DPSK信号生成装置的结构及其动作进行说明。图3是具有检测构成OTDM-DPSK信号的光脉冲间的光载波相位差的光载波相位差检测部的、2复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

[结构]

2复用的第1 OTDM-DPSK信号生成装置构成为具有OTDM-DPSK信号生成部28和光载波相位差检测部30。

OTDM-DPSK信号生成部28具有光分支器12、第1相位调制器14、第2相位调制器16、1/2位延迟器18、光耦合器20、以及监视信号分支器26。光分支器12把光脉冲串11 2分割成第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2。第1相位调制器14和第2相位调制器16分别输入第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1信道的DPSK信号15和第2信道的DPSK信号17。

第1信道的2值数字信号由第1调制器驱动器22放大到第1相位调制器14可动作的水准，作为第1信道的电信号23来提供给第1相位调制器14。并且，同样，第2信道的2值数字信号由第2调制器驱动器24放大到第2相位调制器16可动作的水准，作为第2信道的电信号25来提供给第2相位调制器16。

第1信道的DPSK信号15是由第1相位调制器14将第1光脉冲串13-1以DPSK方式编码而生成的信号，被输入到光耦合器20。另一方面，第2信道的DPSK信号17是由第2相位调制器16将第2光脉冲串13-2以DPSK方式编码而生成的信号，被输入到1/2位延迟器18。1/2位延迟器18把与构成所输入的DPSK信号17的1个光脉冲在时间轴上所占的时间的1/2相当的时间延迟(以下有时也称为“1/2位时间延迟”)提供给DPSK信号17，生成DPSK信号19来输出。DPSK信号19被输入到光耦合器20。

1/2位延迟器18可由BK7玻璃等的标准具(etalon)构成。为了将标准具用作1/2位延迟器18，只要选择为了向透射该标准具的DPSK信号17提供1/2位时间延迟所需要的厚度的标准具，来将其插入在第2相位调制器16与光耦合器20之间的光路内即可。

光耦合器20通过位交织来对第1信道的DPSK信号15和进行1/2位时间延迟而生成的DPSK信号19进行光时分复用，生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号21。OTDM-DPSK信号21被输入到监视信号分支器26。

监视信号分支器26从OTDM-DPSK信号21分支取出监视信号27-2，并把OTDM-DPSK信号27-1作为OTDM-DPSK信号生成部28的输出信号来输出。监视信号27-2被输入到光载波相位差检测部30。

光载波相位差检测部30生成和输出作为构成监视信号27-2的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号35。

生成和输出光载波相位差检测信号35的光载波相位差检测部30具有光载波干涉仪32和干涉信号检测部34。光载波干涉仪32输入监视信号27-2，把进行了与构成监视信号27-2的光脉冲间的光载波相位差对应的强度调制的干涉信号光作为干涉监视信号33来输出。干涉信号检测部34输入干涉监视信号33，生成光载波相位差检测信号35来输出。

干涉信号检测部34具有光电转换器36、低通滤波器38以及强度检测器40。光电转换器36对干涉监视信号33进行光电转换，作为电干涉信号37来输出。当对干涉监视信号33进行了光电转换时，干涉监视信号33的光载波的作为波的信息(光载波的频率分量)消失，由光载波的包络线形成的电信号波形被生成电干涉信号37。即，光电转换器36对频率远比干涉复用监视信号的位速率频率高的光载波的频率分量不能响应，只有由等于干涉复用监视信号的位速率频率的光载波的包络线形成的电信号分量被生成电干涉信号37。

低通滤波器38遮断电干涉信号37的高频分量，输出单纯的电压信号即电干涉信号39。强度检测器40检测电干涉信号39的时间平均强度(直流电压)，转换成可驱动后述的光载波相位差控制部的程度的直流信号，作为光载波相位差检测信号35来输出。低通滤波器38可适当利用环滤波器等。

参照图4对光载波干涉仪32的结构进行说明。图4是光载波干涉仪的概略结构图。

光载波干涉仪32具有第1光分支器42、第2光分支器44、第3光分支器46、π移相器54、π/2移相器56、第1光耦合器52、第2光耦合器48、以及第3光耦合器50。

第1光分支器42把监视信号41(27-2)强度分割成第1分支监视信号42-1和第2分支监视信号42-2来输出，并分别输入到第1波导支路60和第2波导支路62。

第2光分支器44把第1分支监视信号42-1强度分割成第(1-1)分支监视信号44-1和第(1-2)分支监视信号44-2来输出，并分别输入到第(1-1)波导支路64和第(1-2)波导支路66。

第3光分支器46把第2分支监视信号42-2强度分割成第(2-1)分支监视信号46-1和第(2-2)分支监视信号46-2来输出，并分别输入到第(2-1)波导支路68和第(2-2)波导支路70。

第(1-1)波导支路64和第(1-2)波导支路66的光路长度被设定成在第(1-1)分支监视信号44-1和第(1-2)分支监视信号44-2之间，具有与1个光脉冲在时间轴上所占的时间相当的时间延迟差。

第(2-1)波导支路68和第(2-2)波导支路70的光路长度被设定成在第(2-1)分支监视信号46-1和第(2-2)分支监视信号46-2之间，具有与1个光脉冲在时间轴上所占的时间相当的时间延迟差。

π移相器54设置在第(2-2)波导支路70的途中，使第(2-2)分支监视信号46-2的光载波相位移动π，生成和输出π相移第(2-2)分支监视信号54-2。π移相器54通过使波导的一部分的有效折射率变化，可容易形成。

因此，对第(2-1)波导支路68和第(2-2)波导支路70的光路长度被设定成在第(2-1)分支监视信号46-1和第(2-2)分支监视信号46-2之间，具有与1个光脉冲在时间轴上所占的时间相当的时间延迟差作了说明，然而严格地说，与1个光脉冲在时间轴上所占的时间相当的时间延迟差还加上第(2-2)分支监视信号46-2的光载波相位仅移动π的光路长度差。

第2光耦合器48对在第(1-1)波导支路64和第(1-2)波导支路66上分别传播的第(1-1)分支监视信号44-1和第(1-2)分支监视信号44-2进行复用，生成和输出第2复用监视信号49。

第3光耦合器50对从π移相器54所输出的π相移第(2-2)分支监视信号54-2和在第(2-1)波导支路68上传播的第(2-1)分支监视信号46-1进行复用，生成和输出第3复用监视信号51-1。

π/2移相器56使第3复用监视信号51-1的光载波相位移动π/2，生成和输出π/2相移第3复用监视信号51-2。π/2移相器56通过使波导的一部分的有效折射率变化，可容易形成。

第1光耦合器52对从第2光耦合器48所输出的第2复用监视信号49和π/2相移第3复用监视信号51-2进行复用，生成和输出第1复用监视信号53。

然后，从第1光分支器42到第2光分支器44的光路长度和从第1光分支器42到第3光分支器46的光路长度被设定为相等，从第2光耦合器48到第1光耦合器52的光路长度和从第3光耦合器50到第1光耦合器52的光路长度被设定为相等。然而，严格地说，通过插入了π/2移相器56，在从第2光耦合器48到第1光耦合器52的光路长度与从第3光耦合器50到第1光耦合器52的光路长度之间存在仅使第3复用监视信号51-1的光载波相位移动π/2的光路长度差。

[动作]

参照图3～图7对2复用的第1 OTDM-DPSK信号生成装置的动作进行说明。当对2复用的第1 OTDM-DPSK信号生成装置的动作进行说明时，假定第1信道的DPSK信号即第1相位调制信号15和第2信道的DPSK信号即第2相位调制信号17的位速率均是40Gbit/s。因此，对第1相位调制信号15和第2相位调制信号17进行光时分复用而生成的复用相位调制信号21(2复用的OTDM-DPSK信号)的位速率是80Gbit/s。这样，即使把第1和第2信道的DPSK信号假定为特定的位速率来进行说明，以下说明对于与该位速率不同的位速率的情况也照原样成立，不失一般性。

频率是40GHz的光脉冲串11被输入到OTDM-DPSK信号生成部28。光脉冲串11由光分支器12进行2分割，生成第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2。第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2分别被输入到第1相位调制器14和第2相位调制器16。

在第1相位调制器14和第2相位调制器16中，第1光脉冲串13-1和第2光脉冲串13-2分别根据从第1调制器驱动器22和第2调制器驱动器24所提供的发送信号以DPSK方式来编码，生成第1相位调制信号15和第2相位调制信号17来输出。

第2相位调制信号17被输入到1/2位延迟器18，被提供与1/2位相当的时间延迟1.25×10^-7秒(＝1/(2×40×10⁹))，生成延迟第2相位调制信号19来输出。第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19由光耦合器20复用，生成复用相位调制信号21来输出。即，在OTDM-DPSK信号生成部28中，根据光脉冲串11，把从第1调制器驱动器22和第2调制器驱动器24所提供的2个信道的发送信号转换成DPSK信号，对该2个信道的DPSK信号进行光时分复用，生成OTDM-DPSK信号即复用相位调制信号21。

生成和输出复用相位调制信号21是OTDM-DPSK信号生成部28的本来功能，而OTDM-DPSK信号生成部28具有监视信号分支器26，该监视信号分支器26用于从复用相位调制信号21分支出监视信号27-2，用来检测构成复用相位调制信号21的光脉冲间的光载波相位差。由监视信号分支器26所分支取出的监视信号27-2被输入到光载波相位差检测部30。

当在光耦合器20中对第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19进行复用来生成复用相位调制信号21时，由于未设有用于将第1相位调制信号15和延迟第2相位调制信号19的相位关系规定为一定关系来复用的单元，因而构成复用相位调制信号21的光脉冲间的相位差以0、φ、π以及φ+π中的任意一方的关系随机分布。

以DPSK方式所编码的DPSK信号通过把构成DPSK信号的光脉冲间的相位差设定为是0或者是π的任意一方，从而构成为2值数字信号。因此，理想的是，构成复用相位调制信号21的光脉冲间的相位差按照是0或者是π的任意一方的关系分布。即，理想的是，构成复用相位调制信号21的光脉冲间的相位差的关系被规定为总是φ＝0。

因此，首先，为了生成被规定为总是φ＝0的复用相位调制信号21，需要知道φ的值。用于计量该φ的值的单元是光载波相位差检测部30，从光载波相位差检测部30生成和输出作为构成复用相位调制信号21的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号35。

下面，对在光载波相位差检测部30中，在输入监视信号27-2并生成光载波相位差检测信号35之前的动作进行说明。在生成光载波相位差检测信号35之前，发挥中心作用的是光载波干涉仪32，因而参照示出光载波干涉仪32的结构的图4和示出光载波干涉仪32的各处的光信号的时间波形的图5，并适当参照图6和图7，对光载波干涉仪32的动作进行说明。

图5(A)～(G-3)是示出光载波干涉仪的各处的光信号的时间波形的图，分别是示出图4所示的(A)第(1-1)分支监视信号44-1和第(2-1)分支监视信号46-1、(B)第(1-2)分支监视信号44-2、(C)π相移第(2-1)分支监视信号54-2、(D)第2复用监视信号49、(E)第3复用监视信号51-1、(F)π/2相移第3复用监视信号51-2、(G-1)在φ＝0或者φ＝π的情况下的第1复用监视信号53、(G-2)在φ＝π/4或者φ＝3π/4的情况下的第1复用监视信号53、以及(G-3)在φ＝π/2的情况下的第1复用监视信号53的时间波形的图。横轴是时间轴，以任意刻度标示出。并且，纵轴表示振幅。图5(D)～(F)所示的A、B、C和D分别表示后述的∠A、∠B、∠C和∠D。

光载波相位差检测部30不限于第1 OTDM-DPSK信号生成装置，也可用于后述的第2～第4 OTDM-DPSK信号生成装置，因而这里，输入到光载波相位差检测部30的信号不限于监视信号27-2，把该信号作为监视信号41进行一般说明。

监视信号41的时间波形是图5(A)所示的时间波形。当表示信号的时间波形时，时间轴的原点可任意设定，因而为了便于说明，假定第(1-1)分支监视信号44-1和第(2-1)分支监视信号46-1的时间波形也给出为图5(A)所示的时间波形，以下进行说明。即，监视信号41的时间波形的时间轴的原点与第(1-1)分支监视信号44-1和第(2-1)分支监视信号46-1的时间波形的时间轴的原点在本来偏离的位置，然而在以下说明中，关于两者的原点位置，无需看作问题。

当监视信号41被输入到光载波干涉仪32时，由第1光分支器42强度2分割成第1分支监视信号42-1和第2分支监视信号42-2。第1分支监视信号42-1和第2分支监视信号42-2分别由第2光分支器44和第3光分支器46进行强度2分割，生成第(1-1)分支监视信号44-1、第(1-2)分支监视信号44-2、第(2-1)分支监视信号46-1以及第(2-2)分支监视信号46-2。

第(1-1)波导支路64和第(1-2)波导支路66的光路长度被设定成在第(1-1)分支监视信号44-1和第(1-2)分支监视信号44-2之间，具有与1个光脉冲在时间轴上所占的时间相当的时间延迟差(以下，有时也称为“1位延迟差”。这里是2.5×10^-7秒。)，因而第(1-2)分支监视信号44-2针对第(1-1)分支监视信号44-1，根据1位延迟差由第2光耦合器48合波。

另一方面，第(2-1)波导支路68和第(2-2)波导支路70的光路长度被设定成在第(2-1)分支监视信号46-1和第(2-2)分支监视信号46-2之间具有1位延迟差，π移相器54设置在第(2-2)波导支路70的途中。因此，第(2-2)分支监视信号46-2针对第(2-1)分支监视信号46-1，根据1位延迟差以及使第(2-2)分支监视信号46-2的光载波的相位移动π(附加与相位π相当的时间差)的延迟差，由第3光耦合器50合波。

参照图5(A)～(E)对在第2光耦合器48和第3光耦合器50中分别生成和输出的第2复用监视信号49和第3复用监视信号51-1的时间波形是什么样进行说明。

在第(1-1)波导支路64上传播的第(1-1)分支监视信号44-1和在第(1-2)波导支路66上传播的第(1-2)分支监视信号44-2分别具有图5(A)和(B)所示的时间波形，两者在第2光耦合器48中发生干涉，成为第2复用监视信号49来输出。其结果，第2复用监视信号49的时间波形为图5(D)所示的时间波形。并且，在第(2-1)波导支路68上传播的第(2-1)分支监视信号46-1和在第(2-2)波导支路70上传播的π相移第(2-2)分支监视信号54-2分别具有图5(A)和(C)所示的时间波形，两者在第3光耦合器50中发生干涉，成为第3复用监视信号51-1来输出。其结果，第3复用监视信号51-1的时间波形为图5(E)所示的时间波形。

如图5(A)所示，构成第(1-1)分支监视信号44-1和第(2-1)分支监视信号46-1的光脉冲间的相位差按照0、φ、π以及φ+π的任意一方的关系随机分布。并且，由于第(1-2)分支监视信号44-2与第(1-1)分支监视信号44-1和第(2-1)分支监视信号46-1具有1位延迟差，因而如图5(B)所示，光脉冲的相位移动1位。

第2复用监视信号49是第(1-1)分支监视信号44-1和第(1-2)分支监视信号44-2干涉的结果而生成的信号，因而该信号的时间波形为图5(D)所示。这里，以φ的值比π充分小的情况为例，对第2复用监视信号49的时间波形为图5(D)所示的理由进行说明。

假定把图5(D)的光脉冲存在的时隙从最左侧依次称为第1位、第2位等。当观察图5(D)的第1位时，图5(A)所示的第(1-1)分支监视信号44-1的光脉冲的相位是0，图5(B)所示的第(1-2)分支监视信号44-2的光脉冲的相位是φ。因此，图5(D)所示的第2复用监视信号49的光脉冲的相位为0+φ，由于以大致相同的相位进行干涉，因而成为强的光强度的光脉冲A。

同样当观察第2位时，第2复用监视信号49的光脉冲的相位为φ+π，由于以大致相反的相位进行干涉，因而成为弱的光强度的光脉冲B。第5位由于第2复用监视信号49的光脉冲的相位为0+(π+φ)，因而成为弱的光强度的光脉冲C。第6位由于第2复用监视信号49的光脉冲的相位为(π+φ)+π，因而成为强的光强度的光脉冲D。

即，在第(1-1)分支监视信号44-1的光脉冲与第(1-2)分支监视信号44-2的光脉冲的干涉中，有必要考虑以下(1)～(4)的4种干涉。(1)两者的光脉冲的相位是0和φ(或者φ和0)的情况，在该情况下，干涉结果是生成强的光强度的光脉冲A。(2)两者的光脉冲的相位是π和φ(或者φ和π)的情况，在该情况下，干涉结果是生成弱的光强度的光脉冲B。(3)两者的光脉冲的相位是0和π+φ(或者π+φ和0)的情况，在该情况下，干涉结果是生成弱的光强度的光脉冲C。(4)两者的光脉冲的相位是π+φ和π(或者π和π+φ)的情况，在该情况下，干涉结果是生成强的光强度的光脉冲D。

关于图5(E)所示的第3复用监视信号51-1的时间波形，与上述的图5(D)所示的第2复用监视信号49的时间波形一样来说明。

参照图6(A)～(D)，分别对相互干涉的光脉冲的相位关系是上述的(1)两者的光脉冲的相位是0和φ(或者φ和0)的情况、(2)两者的光脉冲的相位是π和φ(或者φ和π)的情况、(3)两者的光脉冲的相位是0和π+φ(或者π+φ和0)的情况、以及(4)两者的光脉冲的相位是π+φ和π(或者π和π+φ)的情况、和干涉结果生成的光脉冲的强度进行说明。

图6(A)～(D)是用于对相位调制信号的合成进行说明的图，通过相量(phasor)显示，示出构成相位调制信号的光脉冲的状态。这里，相量显示是使用位置向量来显示与构成相位调制信号的光脉冲的状态对应的复平面上的点的位置(与复数一对一对应)的方法。即，相量显示是把复数的绝对值和相位分别设定为构成相位调制信号的光脉冲的光载波的振幅和相位，将与该复数对应的位置向量显示在复平面(高斯平面)上的方法。

图6(A)是两者的光脉冲的相位是0和φ(或者φ和0)的情况，图6(B)是两者的光脉冲的相位是π和φ(或者φ和π)的情况，图6(C)是两者的光脉冲的相位是0和π+φ(或者π+φ和0)的情况，以及图6(D)是两者的光脉冲的相位是π+φ和π(或者π和π+φ)的情况。

在以下的(1)～(4)的情况下的光脉冲之间的干涉的说明中，把进行干涉的光脉冲之间的振幅分别标准化为1来表示。

(1)两者的光脉冲的相位是0和φ(或者φ和0)的情况

相位是0的光脉冲的状态由e^i×0＝1给出。并且，相位是φ的光脉冲的状态由e^i给出。然而，由于相位是0和φ的光脉冲的光载波(把角频率设定为ω)的时间依赖项e^iωt不会给以下讨论带来本质影响，因而省略示出。在(2)～(4)的情况的说明中，同样时间依赖项e^iωt省略示出。

两者在相量显示中是用作复平面上的位置向量的量。相位是0的光脉冲和相位是φ的光脉冲的干涉结果生成的光脉冲的状态I₁由下述式(1)给出。

I₁＝1+e^iφ    (1)

干涉结果生成的光脉冲的状态I₁的相位∠A由下述式(2)给出，其强度|I₁|由下述式(3)给出。

$\angle A={\tan }^{-1}\left(\frac{\sin \phi }{1+\cos \phi }\right)---\left(2\right)$

$\left|I_1\right|=\sqrt{2(1+\cos \phi )}---\left(3\right)$

在图6(A)中，光脉冲的状态I₁的相位∠A是作为表示光脉冲的状态I₁的向量I₁与实轴形成的角度来给出的。并且，强度|I₁|给出上述的图5(D)所示的强的光强度的光脉冲A强度。

(2)两者的光脉冲的相位是π和φ(或者φ和π)的情况

相位是π的光脉冲的状态由e^iπ＝-1给出。并且，相位是φ的光脉冲的状态由e^i给出。相位是π的光脉冲和相位是φ的光脉冲的干涉结果生成的光脉冲的状态I₂由下述式(4)给出。

I₂＝-1+e^iφ    (4)

干涉结果生成的光脉冲的状态I₂的相位∠B由下述式(5)给出，其强度|I₂|由下述式(6)给出。

$\angle B={\tan }^{-1}\left(\frac{-\sin \phi }{1-\cos \phi }\right)+\pi ---\left(5\right)$

$\left|I_2\right|=\sqrt{2(1-\cos \phi )}---\left(6\right)$

在图6(B)中，光脉冲的状态I₂的相位∠B是作为表示光脉冲的状态I₂的向量I₂与实轴形成的角度来给出的。然而，相位∠B是以实轴的正方向为起点绕左测量的角度。并且，强度|I₂|给出上述的图5(D)所示的弱的光强度的光脉冲B强度。

(3)两者的光脉冲的相位是0和π+φ(或者π+φ和0)的情况

相位是0的光脉冲的状态由e^i×0＝1给出。并且，相位是π+φ的光脉冲的状态由e^i(π+)给出。相位是0的光脉冲和相位是π+φ的光脉冲的干涉结果生成的光脉冲的状态I₃由下述式(7)给出。

I₃＝1+e^i(π+φ)    (7)

干涉结果生成的光脉冲的状态I₃的相位∠C由下述式(8)给出，其强度|I₃|由下述式(9)给出。

$\angle C={\tan }^{-1}\left(\frac{-\sin \phi }{1-\cos \phi }\right)---\left(8\right)$

$\left|I_3\right|=\sqrt{2(1-\cos \phi )}---\left(9\right)$

在图6(C)中，光脉冲的状态I₃的相位∠C是作为表示光脉冲的状态I₃的向量I₃与实轴形成的角度来给出的。然而，相位∠C是以实轴的正方向为起点绕左测量的角度。并且，强度|I₃|给出上述的图5(D)所示的弱的光强度的光脉冲C强度。

(4)两者的光脉冲的相位是π+φ和π(或者π和π+φ)的情况

相位是π的光脉冲的状态由e^iπ＝-1给出。并且，相位是π+φ的光脉冲的状态由e^i(π+)给出。相位是π的光脉冲和相位是π+φ的光脉冲的干涉结果生成的光脉冲的状态I₄由下述式(10)给出。

I₄＝-1+e^i(π+φ)    (10)

干涉结果生成的光脉冲的状态I₄的相位∠D由下述式(11)给出，其强度|I₄|由下述式(12)给出。

$\angle D={\tan }^{-1}\left(\frac{\sin \phi }{1+\cos \phi }\right)+\pi ---\left(11\right)$

$\left|I_4\right|=\sqrt{2(1+\cos \phi )}---\left(12\right)$

在图6(D)中，光脉冲的状态I₄的相位∠D是作为表示光脉冲的状态I₄的向量I₄与实轴形成的角度来给出的。然而，相位∠D是以实轴的正方向为起点绕左测量的角度。并且，强度|I₄|给出上述的图5(D)所示的强的光强度的光脉冲D强度。

在光脉冲间的光载波相位差是0或者与π的偏差量即φ(0＜φ≤π)是0的情况下，得到|I₂|＝|I₃|＝0，弱的光强度的光脉冲B和C消失，得到|I₁|＝|I₄|＝2，光脉冲A和D为具有最大强度的光脉冲。并且，在φ＝π的情况下，得到|I₁|＝|I₄|＝0，强的光强度的光脉冲A和C消失，得到|I₂|＝|I₃|＝2，光脉冲B和C为具有最大强度的光脉冲。

在图5(D)和(E)所示的第2复用监视信号49和第3复用监视信号51-1的时间波形是φ＝0和π的任意一方的情况下，弱的光强度的光脉冲消失，仅得到强的光强度的光脉冲的光脉冲信号。

图5(F)所示的时间波形是使图5(E)所示的第3复用监视信号51-1的作为光载波的相位移动π/2后的干涉信号的时间波形。

从式(2)、(5)、(8)和(11)以及根据图6(A)～(D)可以看出，向量I₁和I₂、向量I₁和I₃、向量I₂和I₄以及向量I₃和I₄分别相互正交。这里，把表示光脉冲的状态I₁～I₄的向量分别设定为向量I₁～I₄。

因此，第2复用监视信号49和第3复用监视信号51-1的相位偏移90°(π/2弧度)或-90°(-π/2弧度)。因此，采取以下对策，即：在光载波干涉仪32中，使第3复用监视信号51-1通过π/2移相器56，从而使其相位延迟90°(π/2弧度)，生成π/2相移第3复用监视信号51-2。

其结果，第2复用监视信号49和π/2相移第3复用监视信号51-2由第1光耦合器52合波而生成的第1复用监视信号53的时间波形为图5(G-1)至(G-3)所示的形状。即，第1复用监视信号53由强的光强度I_a的光脉冲和弱的光强度I_b的光脉冲的2种光脉冲构成。光强度I_a和I_b根据式(3)、(6)和(9)，由下式(13)和(14)给出。

$I_a=\sqrt{2(1+\cos \phi )}+\sqrt{2(1-\cos \phi )}---\left(13\right)$

$I_b=\sqrt{2(1+\cos \phi )}-\sqrt{2(1-\cos \phi )}---\left(14\right)$

参照图7(A)和(B)对光强度I_a和I_b的相位波动φ依赖性进行说明。图7(A)和(B)是示出复用相位调制信号的强度与相位波动φ的关系的图。图7(A)是把第1复用监视信号53具有的2种光脉冲强度(光强度I_a和I_b)的各方作为φ的函数来给出的图，图7(B)是给出光强度I_a和I_b的平均值的图，横轴表示φ的值，纵轴以任意刻度标示出光强度。即，该图是把光载波相位差检测信号35的强度作为φ的函数来给出的图。

如图7(A)所示，在φ＝π/2弧度(0.5π弧度)时光强度I_a为极大，光强度I_b为极小(极小值是0)。并且，如图7(B)所示，光强度I_a和I_b的平均值在φ＝π/2弧度(0.5π弧度)时取极小值。

第1复用监视信号53在图3所示的2复用的OTDM-DPSK信号生成装置中，相当于干涉监视信号33。从光载波干涉仪32所输出的干涉监视信号33被输入到干涉信号检测部34具有的光电转换器36进行光电转换，作为电干涉信号37来输出。当对干涉监视信号33进行了光电转换时，只有由光载波的包络线形成的、且由与干涉复用监视信号的位速率频率相等的光载波的包络线形成的电信号分量生成电干涉信号37。电干涉信号37被输入到低通滤波器38，对电干涉信号的交流分量进行时间平均，从而遮断高频分量，作为电干涉信号39来输出。

构成第1复用监视信号53的2种光脉冲强度的平均值((I_a+I_b)/2)也是与从低通滤波器38所输出的电干涉信号39的时间平均值成正比的值。因此，电干涉信号39是给出图7(B)所示的光强度I_a和I_b的平均值的高频分量被遮断而生成的反映了光强度I_a和I_b的平均值的(与光强度I_a和I_b的时间平均值成正比的)信号。

即，在第1 OTDM-DPSK信号生成装置中的光载波相位差检测部30中，生成与光强度I_a和I_b的时间平均值成正比的电干涉信号39。然后，作为直流信号的电干涉信号39由强度检测器40转换成能驱动后述的光载波相位差控制部的程度的直流信号，生成和输出光载波相位差检测信号35。由此，可检测构成OTDM-DPSK信号21的光脉冲间的光载波相位差。

并且，如图7(B)所示，光强度I_a和I_b的平均值在φ＝π/2弧度(0.5π弧度)时取极小值，因而从低通滤波器38所输出的电干涉信号39的直流电压值在φ＝π/2弧度时为极小。复用相位调制信号的相位波动大小φ是0～2π弧度，然而在0的情况下和π的情况下，相邻的光脉冲间的光载波相位差为π，因而为相同状态的信号。因此，只要φ考虑为0至π/2，就能把握所有状态。在φ是0至π/2时，光载波相位差检测信号35在复用相位调制信号的相位波动大小φ最小(φ＝0)时为最大，在φ最大(φ＝π/2弧度)时为最小。即，通过把OTDM-DPSK信号生成部38控制成可生成OTDM-DPSK信号21，以使光载波相位差检测信号35的值为最大，可控制以DPSK方式所编码的光脉冲信号15和19的光载波相位差。

[2^N复用的第1 OTDM-DPSK信号生成装置]

参照图8对生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号(这里，N是大于等于2的整数)的第1 OTDM-DPSK信号生成装置的结构进行说明。这里，以N＝2的情况，即生成和输出4复用的OTDM-DPSK信号的第1 OTDM-DPSK信号生成装置为例进行说明，然而即使N大于等于3，也是一样。并且，关于动作，由于与上述的生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号的第1 OTDM-DPSK信号生成装置相同，因而省略其说明。图8是具有光载波相位差检测部的4复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

OTDM-DPSK信号生成部200在一般把N设定为大于等于2的整数的情况下，具有光分支器、第1～第2^N相位调制器、(2^N-1)个光耦合器、以及从(2^N-k)个(这里，k是从1到N的所有整数)k次光时分复用差分相位调制信号分别分支取出k次监视信号的(2^N-k)个k次监视信号分支器。因此，在N＝2的情况下，由于k仅是1和2，因而具有第1～第2²相位调制器(第1～第4相位调制器，(2²-1)个光耦合器(3个光耦合器)、2个(即，(2^2-1)个＝2¹个)1次监视信号分支器、以及1个(即，(2^2-2)个＝2⁰个)2次监视信号分支器。

因此，如图8所示，在N＝2的情况下，即4复用的第1 OTDM-DPSK信号生成装置具有光分支器212、第1～第4相位调制器214-1～4、3个光耦合器216、220和232、2个1次监视信号分支器218和234、以及1个2次监视信号分支器222。

光分支器212把光脉冲串211 4分割成第1～第4光脉冲串213-1～4。第1～第4相位调制器214-1～4分别输入第1～第4光脉冲串213-1～4，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1～第4信道的DPSK信号。第1～第4信道的电信号243-1～4分别从第1～第4调制器驱动器240-1～4被提供给第1～第4相位调制器214-1～4。

3个光耦合器216、220和232对第1～第4信道的DPSK信号进行光时分复用，生成和输出4复用的OTDM-DPSK信号223。并且，具有位延迟单元230，该位延迟单元230提供为了对第1～第4信道的各自的差分相位调制信号进行位交织和光时分复用所需要的时间延迟。这里，位延迟单元230是指位延迟器224、226和228。位延迟器224和228是具有附加与构成第1～第4信道的DPSK信号的1个光脉冲在时间轴上所占的时间的1/2相当的时间延迟量的功能的位延迟器。并且，位延迟器226是具有附加与构成第1～第4信道的DPSK信号的1个光脉冲在时间轴上所占的时间的1/4相当的时间延迟量的功能的位延迟器。

1次监视信号分支器有2个，是1次监视信号分支器218和234。1次监视信号分支器218从对第1信道的DPSK信号和第3信道的DPSK信号进行光时分复用而生成的1次OTDM-DPSK信号分支取出1次监视信号251-1。1次监视信号分支器234从对第2信道的DPSK信号和第4信道的DPSK信号进行光时分复用而生成的1次OTDM-DPSK信号分支取出1次监视信号251-2。2次监视信号分支器222从2次OTDM-DPSK信号分支取出2次监视信号251-3。

光载波相位差检测部250具有光载波干涉仪244-1～3和干涉信号检测部246-1～3，并生成和输出作为分别构成1次和2次监视信号251-1～3的光脉冲间的光载波相位差的函数而分别给出的光载波相位差检测信号247-1～3。

<第2实施例>

参照图9对第2 OTDM-DPSK信号生成装置的结构及其动作进行说明。图9是具有光载波相位差检测部和光载波相位差控制部并具有光载波相位差控制功能的2复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。

第2 OTDM-DPSK信号生成装置构成为具有OTDM-DPSK信号生成部28、光载波相位差检测部30以及光载波相位差控制部80。其中，OTDM-DPSK信号生成部28和光载波相位差检测部30与第1 OTDM-DPSK信号生成装置相同，因而不重复其结构和功能的说明。

光载波相位差控制部80具有偏置信号调整器72，该偏置信号调整器72把第1偏置调整信号73-1和第2偏置调整信号73-2分别提供给第1相位调制器14和第2相位调制器16。并且，具有第1信号耦合器74和第2信号耦合器76，该第1信号耦合器74和第2信号耦合器76用于将第1偏置调整信号73-1和第2偏置调整信号73-2分别耦合附加给从第1调制器驱动器22和第2调制器驱动器24分别提供的第1和第2信道的发送信号。第1信号耦合器74和第2信号耦合器76分别可利用由电容器和电阻构成的被称为偏置T的元件。构成第1信号耦合器74和第2信号耦合器76的电容器发挥以下作用，即：防止第1偏置调整信号73-1和第2偏置调整信号73-2分别被输入到第1调制器驱动器22和第2调制器驱动器24。

在光载波相位差控制部80中，当光载波相位差检测信号35被输入时，生成用于控制第1相位调制器14和第2相位调制器16，以使OTDM-DPSK信号27-1的波动量φ为0的第1偏置调整信号73-1和第2偏置调整信号73-2。然后，第1偏置调整信号73-1和第2偏置调整信号73-2分别经由第1信号耦合器74和第2信号耦合器76与第1和第2信道的发送信号耦合，作为光载波相位差控制信号75和77被分别提供给第1相位调制器14和第2相位调制器16。

如上所述，光载波相位差检测信号35在复用相位调制信号的相位波动大小φ最小(φ＝0)时为最大，在φ最大(φ＝π/2弧度)时为最小。即，可根据从光载波相位差控制部80提供给OTDM-DPSK信号生成部28的光载波相位差控制信号75和77，对OTDM-DPSK信号生成部28进行反馈控制，以使光载波相位差检测信号35的值为最大(波动大小φ为最小)。因此，根据第2 OTDM-DPSK信号生成装置，可控制以DPSK方式所编码的光脉冲信号的光载波相位差。

[2^N复用的第2 OTDM-DPSK信号生成装置]

参照图10对生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号(这里，N是大于等于2的整数)的第2 OTDM-DPSK信号生成装置的结构进行说明。图10是具有光载波相位差检测部和光载波相位差控制部并具有光载波相位差控制功能的4复用的OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。这里，以N＝2的情况，即生成和输出4复用的OTDM-DPSK信号的第2 OTDM-DPSK信号生成装置为例进行说明，然而即使N大于等于3，也是一样。

一般情况下，生成和输出2^N复用的OTDM-DPSK信号(这里，N是大于等于2的整数)的第2 OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部200、光载波相位差检测部250以及光载波相位差控制部252按如下构成。其中，OTDM-DPSK信号生成部200和光载波相位差检测部250与参照图8所说明的第1 2^N复用的OTDM-DPSK信号生成装置相同，因而不重复其结构和功能的说明。

光载波相位差控制部252具有偏置信号调整器248和第1～第4信号耦合器242-1～4。第1～第4信号耦合器242-1～4分别是与上述的第1信号耦合器74和第2信号耦合器76相同的结构。第1～第4信号耦合器242-1～4将第1～第4偏置调整信号分别耦合附加给从第1～第4调制器驱动器240-1～4所输出的第1～第4信道的发送信号243-1～4，生成和输出光载波相位差控制信号249-1～4。光载波相位差控制信号249-1～4分别被提供给第1～第4相位调制器214-1～4。

即，由光载波相位差控制部252对OTDM-DPSK信号生成部200进行反馈控制，以使光载波相位差检测信号247-1～3的值为最大(波动大小φ为最小)，从而可控制由第1～第4相位调制器214-1～4所生成和输出的以DPSK方式所编码的光脉冲信号的光载波相位差。

<第3实施例>

在第1和第2实施例的OTDM-DPSK信号生成装置中，从光载波相位差检测部所输出的光载波相位差检测信号在OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ最小的状态下取极大值。因此，相对于OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ的变动量的光载波相位差检测信号的变动量大小由于在极值附近，因而不太大。并且，在光载波相位差检测信号的极值附近，光载波相位差检测信号的值减少的情况下，判定不出相位波动大小φ的值是减少还是增大。即，针对光载波相位差检测信号的值的增减，不能判定相位波动大小φ的值的变动方向(增大方向或减少方向)。

因此，对从光载波相位差检测部所输出的光载波相位差检测信号在OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ最小的状态下取极大值的关系进行变更的是第3 OTDM-DPSK信号生成装置。具体地说，采用可生成与OTDM-DPSK信号不同的波长的监视信号的结构。即，第3 OTDM-DPSK信号生成装置构成为，在OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ最小的状态下，与OTDM-DPSK信号不同的波长的监视信号的值取极大值与极小值之间的值。采用以下结构，即：取代观测光载波相位差检测信号的变动量大小，而观测与OTDM-DPSK信号不同的波长的监视信号的变动大小，从而可评价OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ。

因此，如果把光载波相位差检测信号和OTDM-DPSK信号设定成在时间轴上偏移的关系，则与OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ为O的情况对应的光载波相位差检测信号的变动量大小由于在远离极值的位置而会充分增大。并且，由于与OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ为0的情况对应的光载波相位差检测信号的变动量大小在远离极值的位置，因而光载波相位差检测信号的变动处于单调减少或单调增加的任一状态。因此，对应于OTDM-DPSK信号的相位波动大小φ的减少，光载波相位差检测信号的值确定为减少或增加的任意一种。即，针对光载波相位差检测信号的值的增减，可判定相位波动大小φ的值的变动方向(增大方向或减少方向)。

[结构]

由于采用上述的可生成与OTDM-DPSK信号不同的波长的监视信号的结构，因而图11所示的第3 OTDM-DPSK信号生成装置构成为具有OTDM-DPSK信号生成部90和光载波相位差检测部96，然而OTDM-DPSK信号生成部90的结构与上述的第1和第2 OTDM-DPSK信号生成装置不同。

OTDM-DPSK信号生成部90具有WDM耦合器92、光分支器112、第1相位调制器114、第2相位调制器116、位延迟器118、光耦合器120、以及WDM分波器94。WDM耦合器92将波长是λ₁的光脉冲串91和波长是λ₂的光脉冲串99合波来生成多波长光脉冲串93进行输出。这里，λ₁≠λ₂。光分支器112把多波长光脉冲串93 2分割成第1多波长光脉冲串113-1和第2多波长光脉冲串113-2。

第1相位调制器114和第2相位调制器116分别输入第1多波长光脉冲串113-1和第2多波长光脉冲串113-2，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1信道的DPSK信号115和第2信道的DPSK信号117。位延迟器118把1/2位时间延迟赋予给所输入的DPSK信号117，生成DPSK信号119来输出。DPSK信号119被输入到光耦合器20。第1信道的DPSK信号115和第2信道的DPSK信号117全都包含有波长是λ₁的信号分量和波长是λ₂的信号分量。

光耦合器120对DPSK信号115和DPSK信号119进行光时分复用，生成和输出2复用的OTDM-DPSK信号121。WDM分波器94执行作为监视信号分支器的功能，即：把2复用的OTDM-DPSK信号121波长分割成波长是λ₁的OTDM-DPSK信号95-1和波长是λ₂的监视信号95-2。

光载波相位差检测部96生成和输出作为构成波长是λ₂的监视信号95-2的光脉冲间的光载波相位差的函数而给出的光载波相位差检测信号135。

生成和输出光载波相位差检测信号135的光载波相位差检测部96具有光载波干涉仪132和干涉信号检测部134。光载波干涉仪132输入监视信号95-2，把通过根据构成监视信号95-2的光脉冲间的光载波相位差来调制监视信号的强度而生成的干涉光作为干涉监视信号133来输出。干涉信号检测部134输入干涉监视信号133，生成光载波相位差检测信号135来输出。

由于干涉信号检测部134的结构与上述的第1和第2 OTDM-DPSK信号生成装置具有的干涉信号检测部34相同，因而省略对其结构和动作的说明。

[动作]

在波长是λ₂的监视信号95-2被输入到光载波相位差检测部96，并生成和输出光载波相位差检测信号135之前的光载波相位差检测部96中的信号处理过程与上述的第1和第2 OTDM-DPSK信号生成装置具有的光载波相位差检测部30中的过程相同。即，从光载波干涉仪132所输出的干涉监视信号133与图4所示的第1复用监视信号53对应，由强的光强度I_a的光脉冲和弱的光强度I_b的光脉冲的2种光脉冲构成。然后，光强度I_a和I_b由上述的式(13)和(14)给出。然而，与第1复用监视信号53对应的干涉监视信号133是与OTDM-DPSK信号(波长是λ₁)不同的波长(λ₂)。

对于监视信号95-2，根据从波长λ₂的脉冲光源98所提供的波长是λ₂的光脉冲串99，由第1相位调制器114、第2相位调制器116以及位延迟器118所生成的波长是λ₂的OTDM-DPSK信号是由WDM分波器94分支获得的信号。因此，在以下说明中，干涉监视信号133可以考虑为与图3所示的干涉复用监视信号33相同的信号。然而，波长λ₁的OTDM-DPSK信号95-1和波长λ₂的监视信号95-2在分配有1/2位的时间轴上的时隙位置发生偏移。

这样为了使两者的时隙位置错开，当把波长是λ₁的光脉冲串91和波长是λ₂的光脉冲串99的两者输入到WDM耦合器92时，只要使波长是λ₁的光脉冲串91和波长是λ₂的光脉冲串99的两者的时隙位置错开即可。理想的是，可以调整把波长是λ₁的光脉冲串91和波长是λ₂的光脉冲串99输入到WDM耦合器92的定时，以使在波长是λ₁的光脉冲串91的相邻的时隙的中间存在波长是λ₂的光脉冲串99的时隙。

参照图12和图13对光载波相位差检测信号135进行说明。波长是λ₂的干涉监视信号133由2种强度的光脉冲构成，将给出该2种强度的光脉冲强度的平均值((I_a+I_b)/2)的高频分量遮断而生成的反映了光强度I_a和I_b的平均值的(与光强度I_a和I_b的时间平均值成正比的)信号是光载波相位差检测信号135。图12是示出把波长λ₁的OTDM-DPSK信号具有的2种光脉冲强度的平均值作为φ的函数来给出的曲线(以下，有时也称为“曲线λ₁”)和把波长λ₂的干涉监视信号133具有的2种光脉冲强度的平均值作为φ的函数来给出的曲线(以下，有时也称为“曲线λ₂”)的图。即，曲线λ₂是把干涉监视信号133具有的2种光脉冲强度(I_a和I_b)的平均值((I_a+I_b)/2)作为φ的函数来给出的图，图13是图12的φ＝0的附近的放大图。在图12和图13中，横轴表示φ的值，纵轴以任意刻度标示出光强度。

在图12中，表示为λ₁的曲线是与把图7(B)所示的干涉复用监视信号具有的2种光脉冲强度的平均值作为φ的函数来给出的曲线相当的曲线。由于使波长λ₁的OTDM-DPSK信号95-1和波长λ₂的监视信号95-2在时间轴上的位置错开，因而曲线λ₂相对于曲线λ₁在横轴方向偏移。

将λ₂的监视信号95-2相对于波长λ₁的OTDM-DPSK信号95-1错开，以使波长λ₂的监视信号95-2在分配有1位的时间轴上的时隙被分配给波长λ₁的OTDM-DPSK信号95-1的相邻时隙的正中间，从而可进行如下。即，可构成为，在波长λ₁的OTDM-DPSK信号95-1的相位波动大小φ最小的状态下，光载波相位差检测信号135的值取极大值与极小值之间的值。

从图12可以看出，在波长λ₁的OTDM-DPSK信号95-1具有的2种光脉冲强度的平均值为极大的φ＝0的位置，在给出波长λ₂的干涉监视信号133具有的2种光脉冲强度的平均值的曲线中，偏离极大值。图13将图12中的曲线λ₁取极大的φ＝0的附近放大示出。在曲线λ₁中，在φ＝0的附近相对于φ的值的微小变动量±Δφ的2种光脉冲强度的平均值的变动量ΔI₁如图13所示非常小。相比之下，在曲线λ₂中，相对于φ的值的微小变动量+Δφ和-Δφ的2种光脉冲强度的平均值的变动量ΔI₂分别是+ΔI₂和-ΔI₂。曲线λ₂中的变动量ΔI₂充分大于曲线λ₁中的变动量ΔI₁。而且在曲线λ₂中，针对φ的值的微小变动量+Δφ和-Δφ的各方，变动量ΔI₂分别与+ΔI₂和-ΔI₂符号不同。

因此，在光载波相位差检测信号的极值附近(波长λ₁的OTDM-DPSK信号95-1具有的2种光脉冲强度的平均值为极大的φ＝0的位置)，光载波相位差检测信号的值减少的情况下，相位波动大小φ的值是减少还是增大的判定可根据上述的变动量ΔI₂的符号来进行。

<第4实施例>

第4 OTDM-DPSK信号生成装置具有OTDM-DPSK信号生成部400和作为光载波相位差检测部的干涉信号检测部134，OTDM-DPSK信号生成部400的结构与第3 OTDM-DPSK信号生成装置不同。并且，无需设置光载波干涉仪。取代第3 OTDM-DPSK信号生成装置的OTDM-DPSK信号生成部90中的光耦合器120和WDM分波器94，而使用兼有两者的功能的复合型光合波/分波器142，按以下构成OTDM-DPSK信号生成部400，从而可减少构成OTDM-DPSK信号生成部400的部件数量，并且无需另行设置光载波干涉仪，因而可降低用于形成装置的成本。

[结构]

参照图14、图15(A)和(B)对第4 OTDM-DPSK信号生成装置的结构进行说明。图14是光合波/分波器由复合型光合波/分波器构成的具有光载波相位差检测部的第4 OTDM-DPSK信号生成装置的概略框结构图。图15(A)和(B)是用于对光合波/分波器由复合型光合波/分波器构成的具有光载波相位差检测部的OTDM-DPSK信号生成装置中的波长是λ₂的监视信号的生成过程进行说明的图。(A)是示出OTDM-DPSK信号生成部的概略以及复合型光合波/分波器的结构的图，(B)是用于对根据复合型光合波/分波器中的第1信道的DPSK信号和第2信道的DPSK信号来生成波长是λ₂的监视信号的过程进行说明的图。

OTDM-DPSK信号生成部400具有WDM耦合器92、光分支器112、第1相位调制器114、第2相位调制器116、位延迟器118、以及复合型光合波/分波器142。由于OTDM-DPSK信号生成部400具有的WDM耦合器92、光分支器112、第1相位调制器114、第2相位调制器116以及位延迟器118与第3 OTDM-DPSK信号生成装置中的OTDM-DPSK信号生成部90相同，因而附上同一编号示出。然而，OTDM-DPSK信号生成部400的结构与第3 OTDM-DPSK信号生成装置中的OTDM-DPSK信号生成部90的不同是具有复合型光合波/分波器142等，而且由OTDM-DPSK信号生成部400所处理的信号与由第3 OTDM-DPSK信号生成装置中的OTDM-DPSK信号生成部90所处理的信号不同，因而附上不同编号，将第3和第4 OTDM-DPSK信号生成装置中的信号分别加以区别。

WDM耦合器92将波长是λ₁的光脉冲串101和波长是λ₂的连续波光145合波来生成多波长光脉冲串193进行输出。光分支器112把多波长光脉冲串193 2分割成第1多波长光脉冲串413-1和第2多波长光脉冲串413-2。第1相位调制器114和第2相位调制器116分别输入第1多波长光脉冲串413-1和第2多波长光脉冲串413-2，分别生成和输出以DPSK方式所编码的第1信道的DPSK信号415和第2信道的DPSK信号417。另外，第2多波长光脉冲串413-2由反射镜238反射而输入到第2相位调制器116。第1信道的DPSK信号415和第2信道的DPSK信号417全都包含有波长是λ₁的信号分量和波长是λ₂的信号分量。

位延迟器118把1/2位时间延迟赋予给所输入的第2信道的DPSK信号417，生成DPSK信号419来输出。位延迟器118把为了对第1信道的DPSK信号415和第2信道的DPSK信号417进行位交织和光时分复用所需要的时间延迟赋予给第2信道的DPSK信号417。该时间延迟量是与构成第2信道的DPSK信号417的1个光脉冲在时间轴上所占的时间的1/2相当的时间延迟量。第1信道的DPSK信号415和第2信道的DPSK信号419分别由反射镜236和238反射而输入到复合型光合波/分波器142。

复合型光合波/分波器142如图15(B)所示，具有第1半透镜260、第2半透镜262、第3半透镜264、1/4波长板268以及第4半透镜270。第2半透镜262设置在将入射到第1半透镜260上的入射光反射输出的第1半透镜260的输出侧。第3半透镜264设置在将入射到第1半透镜260上的入射光透射输出的第1半透镜260的输出侧。1/4波长板268设置在将入射到第3半透镜264上的入射光反射输出的第3半透镜264的输出侧。第4半透镜270设置在由第2半透镜262反射而从第2半透镜262输出的反射光与由第3半透镜264反射而从第3半透镜264输出的反射光产生干涉的位置。

第2半透镜262是WDM分波器，使波长λ₁的入射光透射，使波长λ₂的入射光反射。第3半透镜264是WDM分波器，使波长λ₁的入射光透射，使波长λ₂的入射光反射。

复合型光合波/分波器142分别输入DPSK信号415和DPSK信号419并对这些信号进行光时分复用，生成和输出波长λ₁的2复用的OTDM-DPSK信号443-1，并生成和输出波长λ₂的干涉监视信号271-1(443-2)。

干涉信号检测部134是与第1和第2 OTDM-DPSK信号生成装置具有的干涉信号检测部34相同的结构，并输入波长λ₂的干涉监视信号443-2，输出光载波相位差检测信号235。

[动作]

参照图15和图16对第4 OTDM-DPSK信号生成装置的动作进行说明。图16(A)～(F-3)所示的时间波形是示出第4 OTDM-DPSK信号生成装置的特别是复合型光合波/分波器142的各处的光信号的时间波形的图，分别是示出(A)波长是λ₂的第1信道的DPSK信号、(B)把1位时间延迟赋予给第2信道的DPSK信号而生成的第2信道的DPSK信号、(C)第(2-2)信号的时间波形、(D)第(3-2)信号的时间波形、(E)第(3-2)相位差附加信号的时间波形、(F)第(4-1)信号的时间波形，即(F-1)在φ＝0或者φ＝π的情况下的第(4-1)信号、(F-2)在φ＝π/4或者φ＝3π/4的情况下的第(4-1)信号、以及(F-3)在φ＝π/2的情况下的第(4-1)信号的时间波形的图。图16(C)～(E)所示的A、B、C和D分别意味着上述的∠A、∠B、∠C、∠D。

由于波长λ₁的2复用的OTDM-DPSK信号443-1是仅通过了复合型光合波/分波器142的信号，因而与从第3 OTDM-DPSK信号生成装置的WDM光分波器94所输出的波长是λ₁的OTDM-DPSK信号95-1相同。

波长是λ₂的第1信道的DPSK信号415和把1/2位时间延迟赋予给第2信道的DPSK信号417而生成的第2信道的DPSK信号419分别具有图16(A)和(B)所示的时间波形。波长是λ₂的信号由于是根据从波长λ₂的连续波光源144所提供的连续波光而生成的信号，因而不是图5(A)～(G-3)所示的脉冲信号，而是直流信号。在图16(A)～(F-3)中，虚线表示信号强度0的水准，实线与虚线的间隔表示信号强度。

DPSK信号415和DPSK信号419首先被输入到复合型光合波/分波器142的第1半透镜260。由第1半透镜260的反射面反射的光的相位偏移π/2。因此，在DPSK信号419透射第1半透镜260的反射面，并且DPSK信号415由第1半透镜260的反射面反射而使其相位偏移了π/2的状态下，两者被合波而作为第(1-2)信号261-2被输入到第2半透镜262。第2半透镜262是WDM光合波/分波器，使波长λ₁的信号分量透射，使波长λ₂的信号分量反射。因此，输入到第2半透镜262的第(1-2)信号261-2中，波长是λ₁的信号分量即第(1-2)透射信号443-1被透射，波长是λ₂的信号分量即第(2-2)信号263被反射，分别被输出。第(2-2)信号263当从第2半透镜262输出时，被输入到第4半透镜270。

第3半透镜264也是WDM光合波/分波器，使波长λ₁的信号分量透射，使波长λ₂的信号分量反射。因此，输入到第3半透镜264的第(1-1)信号261-1中，波长是λ₁的信号分量即透射分量265-1被透射，波长是λ₂的信号分量即第(3-2)信号265-2被反射，分别被输出。其中，透射分量265-1照原样被废弃。

输入到第2半透镜262并由其反射面反射而生成的第(2-2)信号263的时间波形是图16(C)所示的时间波形。并且，由第1半透镜260的反射面合波而生成的第(1-1)信号261-1由第3半透镜264的反射面反射后的第(3-2)信号265-2的时间波形是图16(D)所示的时间波形。

第(3-2)信号265-2通过1/4波长板268，从而被附加π/2的相位差，生成第(3-2)相位差附加信号267来输出。第(3-2)相位差附加信号267的时间波形是图16(E)所示的时间波形。第(2-2)信号263和第(3-2)相位差附加信号267由第4半透镜270合波，作为第(4-1)信号271-1来输出。并且，第(2-2)信号263和第(3-2)相位差附加信号267由第4半透镜270合波，作为第(4-2)信号271-2来输出，然而这些信号被废弃。

第(4-1)信号271-1的时间波形在相位波动φ的值是0或π的情况下，是图16(F-1)所示的时间波形，在φ的值是π/4或者3π/4的情况下，是图16(F-2)所示的时间波形，在φ的值是π/2的情况下，是图16(F-3)所示的时间波形。即，第(4-1)信号271-1的时间波形根据相位波动φ的值而如图16(F-1)～(F-3)所示那样变化，因而利用第(4-1)信号271-1可监视相位波动φ的值。由于第(4-1)信号271-1对应于图14所示的波长λ₂的干涉监视信号443-2，因而可把第(4-1)信号271-1输入到干涉信号检测部134，生成和输出光载波相位差检测信号235。

<使用第1体光学元件的光载波干涉仪>

作为第1～第3实施例的第1～第3 OTDM-DPSK信号生成装置具有的光载波干涉仪，上述结构如参照图4所说明的那样，是由平面光波导(PLC：P1anar Lightwave Circuit)形成的光波导型的干涉仪。由PLC形成的光载波干涉仪具有能大量廉价生成的特长。然而，当以少量生产为前提时，由PLC形成的光载波干涉仪的单价增高。

因此，假定少量生产OTDM-DPSK信号生成装置的情况，参照图17(A)和(B)对能以低成本少量生产的利用体光学元件而形成的光载波干涉仪的例子(使用第1体光学元件的光载波干涉仪)进行说明。图17(A)和(B)是使用第1体光学元件的光载波干涉仪的概略结构图。(A)是从斜上方观察使用第1体光学元件的光载波干涉仪的透视图，(B)是从上方观察使用第1体光学元件的光载波干涉仪的平面图。

使用第1体光学元件的光载波干涉仪构成为具有第1半透镜280、1/4波长板282、第2半透镜284、第1 1/2位延迟器286、第1相位微调整元件288、第1全反射镜290、第2全反射镜292、第3半透镜294、第2 1/2位延迟器296、第2相位微调整元件298、第3全反射镜300以及第4全反射镜302。

朝入射到第1半透镜280上的输入信号透射的方向依次串联配置有第1半透镜280、1/4波长板282、第2半透镜284、第1 1/2位延迟器286、第1相位微调整元件288以及第1全反射镜290。并且，朝入射到第1半透镜280上的输入信号反射的方向依次串联配置有第1半透镜280、第3半透镜294、第2 1/2位延迟器296、第2相位微调整元件298以及第3全反射镜300。第2全反射镜292设置在透射第1半透镜280的信号光由第2半透镜284反射输出的侧的面上。第4全反射镜302设置在由第1半透镜280反射的信号光由第3半透镜294反射输出的侧的面上。

通过了光隔离器276的输入信号277被输入到第1半透镜280，被分支成第1光信号281-1和第2光信号281-2。这里，作为输入信号277，假定了OTDM-DPSK信号。第1光信号28 1-1和第2光信号281-2的时间波形分别是图5(A)和(B)所示的时间波形。

第1光信号281-1是透射第1半透镜280的光信号，当从第1半透镜280输出时，通过1/4波长板282而被输入到第2半透镜284，被分支成第(1-1)光信号285-1和第(1-2)光信号285-2。第(1-1)光信号285-1透射第2半透镜284，通过第11/2位延迟器286和第1相位微调整元件288，由第1全反射镜290反射，再次通过第1相位微调整元件288和第1 1/2位延迟器286，返回到第2半透镜284。

另一方面，第(1-2)光信号285-2由第2全反射镜292反射而返回到第2半透镜284。在第2半透镜284中，由第1全反射镜290反射而返回的第(1-1)光信号285-1和由第2全反射镜292反射的第(1-2)光信号285-2在第2半透镜284的反射面上产生干涉。

第(1-1)光信号285-1由于2次通过第1 1/2位延迟器286，因而在相对于第(1-2)光信号285-2延迟了1位的状态下产生干涉。并且，第(1-1)光信号285-1由于在第1相位微调整元件288中往返，因而作为光信号的光载波的相位相对于第(1-2)光信号285-2延迟π。由第1全反射镜290和第2全反射镜292分别反射而返回到第2半透镜284的第(1-1)光信号285-1和第(1-2)光信号285-2产生干涉而生成第3光信号285-3，从第2半透镜284被输出。

由第1半透镜280分支而生成的第2光信号281-2被输入到第3半透镜294，被分支成第(2-1)光信号303-1和第(2-2)光信号303-2。第(2-1)光信号303-1是透射第3半透镜294的光信号。第(2-1)光信号303-1通过第2 1/2位延迟器296和第2相位微调整元件298，由第3全反射镜300反射，再次通过第2相位微调整元件298和第2 1/2位延迟器296，返回到第3半透镜294。第(2-2)光信号303-2是由第3半透镜294反射的光信号。第(2-2)光信号303-2由第4全反射镜302反射，返回到第3半透镜294。

第(2-1)光信号303-1由于在第2 1/2位延迟器296和第2相位微调整元件298中往返，因而在第3半透镜294中，在相对于第(2-2)光信号303-2延迟了1位的状态下产生干涉。并且，第(2-1)光信号303-1由于在第2相位微调整元件298中往返，因而在第3半透镜294中，作为光信号的光载波的相位与第(2-2)光信号303-2同相位。由第3全反射镜300和第4全反射镜302分别反射而返回到第3半透镜294的第(2-1)光信号303-1和第(2-2)光信号303-2通过干涉而生成第4光信号303-3，从第3半透镜294被输出。

第3光信号285-3从第2半透镜284被输出后，通过1/4波长板282，从而作为该光信号的光载波的相位延迟π/2，被输入到第1半透镜280。作为光信号的光载波的相位延迟了π/2的第3光信号285-3在第1半透镜280中与第4光信号303-3产生干涉而作为干涉信号281-3从第1半透镜280被输出。

对构成使用第1体光学元件的光载波干涉仪的构成要素与构成图4所示的光载波干涉仪的构成要素的对应关系进行说明。两者的构成要素的对应关系如下所述。即，第1半透镜280发挥兼有图4所示的光载波干涉仪的第1光分支器42和第1光耦合器52的功能。第2半透镜284发挥兼有图4所示的光载波干涉仪的第3光分支器46和第3光耦合器50的功能。第3半透镜294发挥兼有图4所示的光载波干涉仪的第2光分支器44和第2光耦合器48的功能。

根据上述的构成使用第1体光学元件的光载波干涉仪的构成要素与构成图4所示的光载波干涉仪的构成要素的对应关系，从第1半透镜280所输出的干涉信号281-3的时间波形等同于上述的图5(G-1)～(G-3)。即知道，干涉信号281-3是与图4所示的第1复用监视信号53同等的光信号，是与从第1～第3 OTDM-DPSK信号生成装置具有的光载波干涉仪所输出的干涉监视信号相同的光信号。

设置在使用第1体光学元件的光载波干涉仪的输入侧的光隔离器276发挥从光载波干涉仪遮断反射光的作用。根据使用第1体光学元件的光载波干涉仪，可实现与上述的第1～第3实施例的第1～第3 OTDM-DPSK信号生成装置具有的使用PLC的光载波干涉仪相同的功能。即，根据使用第1体光学元件的光载波干涉仪，可根据监视信号生成和输出第1复用监视信号。

<使用第2体光学元件的光载波干涉仪>

上述的使用第1体光学元件的光载波干涉仪的形状大。当光载波干涉仪的形状大时，为了将温度保持均匀且恒定而需要高级技术。当光载波干涉仪的温度变化时，构成光载波干涉仪的波长板等的体光学元件的折射率变动，作为光载波干涉仪，不能保障按照设计的动作。

因此，提供小型、可实现光载波干涉仪的功能的使用第2体光学元件的光载波干涉仪。参照图18(A)和(B)对使用第2体光学元件的光载波干涉仪的结构及其动作进行说明。图18(A)和(B)是使用第2体光学元件的光载波干涉仪的概略结构图，图18(A)是从斜上方观察使用第2体光学元件的光载波干涉仪的透视图，图18(B)是从上方观察使用第2体光学元件的光载波干涉仪的平面图。

使用第2体光学元件的光载波干涉仪构成为具有偏光镜310、半透镜312、1/2位延迟器316、第1全反射镜318、第1单轴性晶体320、第2全反射镜322、第2单轴性晶体324以及检偏镜326。

朝入射到半透镜312上的输入信号透射的方向依次串联配置有偏光镜310、半透镜312、第1单轴性晶体320以及第2全反射镜322。并且，从入射到半透镜312上的输入信号光被反射输出的半透镜312的输出端面312-1开始依次配置有1/2位延迟器316和第1全反射镜318。并且，从与入射到半透镜312上的输入信号光被反射输出的半透镜312的输出端面312-1相反侧的端面312-2开始依次配置有第2单轴性晶体324和检偏镜326。

作为第1单轴性晶体320的晶体轴，可利用例如由晶体板形成的1/2波长板。设光的波长为λ，晶体对正常光线和异常光线的折射率差为Δn，以及m为整数，则第1单轴性晶体320在光行进方向上的厚度d由下式(15)给出。

$\frac{\mathrm{\Delta n}·d}{\lambda }=m+\frac{1}{2}---\left(15\right)$

并且，第2单轴性晶体324也与上述的第1单轴性晶体320同样配置，而且可利用发挥相同功能的1/2波长板。

参照图18和图19(A)～(C)对使用第2体光学元件的光载波干涉仪的动作进行说明。图19(A)～(C)是用于对使用第2体光学元件的光载波干涉仪的动作进行说明的图。图19(A)是对在第1路径上行进的第1分支信号的偏光状态进行说明的图，图19(B)是对在第2路径上行进的第2分支信号的偏光状态进行说明的图。图19(C)是对在第1路径上行进的第1分支信号和在第2路径上行进的第2分支信号干涉而生成的干涉信号的偏光状态进行说明的图。把光(信号)的行进方向取为z轴示出。在被附给第1单轴性晶体320和第2单轴性晶体324的线段的两端附上箭头的记号表示晶体轴的方向。并且，在被附给检偏镜326的线段的两端附上箭头的记号表示要透射的光的电场向量的振动方向。

输入信号311通过偏光镜310而生成直线偏光来输出，被输入到半透镜312，被分支成第1分支信号311-1和第2分支信号311-2。这里，作为输入信号311，假定了OTDM-DPSK信号。

第1分支信号311-1是在第1路径上传播的信号。第1路径是从半透镜312的反射面通过1/2位延迟器316而由第1全反射镜318反射，再次通过/12位延迟器316而到达半透镜312的反射面的路径。

第1分支信号311-1如图19(A)所示，由于通过1/2位延迟器316而受到1/2位的延迟，由第1全反射镜318反射。由第1全反射镜318反射的第1分支信号311-1由于再次通过1/2位延迟器316而再次受到1/2位的延迟，作为受到合计1位的延迟的信号，即第1反射信号315而到达半透镜312的反射面。

图19(A)概略示出在第1路径上行进的第1分支信号311-1在第1路径上传播而生成第1反射信号315，到达半透镜312的反射面之前的作为光载波的电场向量的振动(作为正弦波的光波)。假定包含相位波动φ。由于第1反射信号315不通过1/2波长板，因而正交的偏光分量之间的相位差为0。

另一方面，第2分支信号311-2是在第2路径上传播的信号。第2路径是透射半透镜312的反射面，通过第1单轴性晶体320(1/2波长板)而由第2全反射镜322反射，再次通过第1单轴性晶体320而到达半透镜312的反射面的路径。第2分支信号311-2如图19(B)所示，由于在第1单轴性晶体320上往返而作为第2反射信号321到达半透镜312的反射面时，与x轴方向形成45°的偏光分量和与y轴方向形成45°的偏光分量产生π的相位差。在图19(B)和(C)中，用虚线表示第2反射信号321的电场向量的振动状况，以便容易与图19(A)所示的第1反射信号315的电场向量的振动状况加以区别。

第1反射信号315和第2反射信号321在半透镜312的反射面产生干涉，生成干涉信号317，被输入到第2单轴性晶体324。此时，第1反射信号315和第2反射信号321在各自的振动方向相等的分量之间产生干涉。

与第1单轴性晶体320的晶体轴垂直的分量根据图5(A)和(B)所示的关系产生干涉，从而获得具有图5(D)所示的时间波形的干涉信号。并且，与第1单轴性晶体320的晶体轴垂直的分量根据图5(A)和(C)所示的关系产生干涉，从而获得具有图5(E)所示的时间波形的干涉信号。第1单轴性晶体320的晶体轴被调整成与干涉信号317的偏光方向平行，并且与垂直于该方向的方向的偏光分量的相位差为π/2(往返为π)。

干涉信号317还由于通过检偏镜326，因而与第1单轴性晶体320的晶体轴平行的分量和垂直的分量相互干涉而生成干涉信号327来输出。干涉信号327的时间波形等同于上述的图5(G-1)～(G-3)。即，干涉信号327是与图4所示的第1复用监视信号53同等的光信号，是与从第1～第3 OTDM-DPSK信号生成装置具有的光载波干涉仪所输出的干涉监视信号相同的光信号。即，根据使用第2体光学元件的光载波干涉仪，可根据监视信号生成和输出第1复用监视信号。

根据使用第2体光学元件的光载波干涉仪，半透镜只需一个半透镜312即可，能以比构成使用第1体光学元件的光载波干涉仪的部件数量少的部件实现同等的功能，可实现小型化。