(57)【要約】      （修正有）【課題】汎用性が高く、かつ、外部変調器を用いて所望の変調度を得ることが可能な光送信器および光変調方法を提供する。【解決手段】光通信機１００ａにおいて、駆動部１０１は、駆動信号を出力する。バイアス印加部１０２は、パイロット信号を重畳したバイアス電圧を出力する。光源１０３は、光を出射する。外部変調器１０４は、光源１０３からの光を駆動信号の振幅およびバイアス電圧に応じて変調して、パイロット信号が重畳された光信号として出力する。振幅検出部１０５は、光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出する。パワー検出部１０６は、光信号のパワーを検出する。調整部１０７は、パイロット信号の振幅および光信号のパワーに基づいて、駆動信号の振幅を調整する。【選択図】図６
2020113806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号を出力する駆動部と、
パイロット信号を重畳したバイアス電圧を出力するバイアス印加部と、
光源と、
光源からの光を前記駆動信号の振幅および前記バイアス電圧に応じて変調して、前記パイロット信号が重畳された光信号として出力する外部変調器と、
前記光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出する振幅検出部と、
前記光信号のパワーを検出するパワー検出部と、
前記振幅およびパワーに基づいて、前記駆動信号の振幅を調整する調整部と、を有する光送信器。
【請求項２】
前記調整部は、前記パワーに基づいて前記駆動信号の振幅が前記外部変調器の半波長電圧以上か否かを判断し、当該判断結果と前記パイロット信号の振幅とに基づいて、前記駆動信号の振幅を調整する、請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記調整部は、前記パワーが所定値以上か否かを判断することで、前記駆動信号の振幅が前記外部変調器の半波長電圧以上か否かを判断する、請求項２に記載の光送信器。
【請求項４】
データ信号を出力する信号源をさらに有し、
前記駆動部は、前記データ信号を増幅して前記駆動信号として出力し、
前記調整部は、前記データ信号の増幅率を調整することで、前記駆動信号の振幅を調整する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光送信器。
【請求項５】
駆動信号を出力し、
パイロット信号を重畳したバイアス電圧を出力し、
光源からの光を、前記駆動信号の振幅と前記バイアス電圧とに応じて光を変調して光信号として出射し、
前記光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出し、
前記光信号のパワーを検出し、
前記パイロット信号の振幅およびパワーに基づいて、前記駆動信号の振幅を調整する、光変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光信号を生成する光送信器および光変調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光を駆動信号に応じて変調して光信号として出力する外部変調器と、外部変調器に対して駆動信号を入力する駆動回路とを備えた光送信器には、駆動信号の振幅である駆動振幅に応じて、外部変調器の変調度が変化するものがある。
【０００３】
上記の光送信器では、変調度を表す指標を実動作中に検出することができないため、一般的には、所望の変調度を有する光信号に応じた電気信号の波形に基づいて、変調度が所望の変調度となるように駆動振幅が予め設定されている。しかしながら、この場合には、実動作中に環境変動（例えば、温度変動や光源の波長変動など）により光信号の変調度が変化しても、駆動振幅を調整することができないため、光信号の主信号特性が劣化してしまうという問題がある。
【０００４】
これに対して特許文献１〜５には、光信号にパイロット信号を重畳し、その光信号に含まれるパイロット信号を用いて変調器の変調度を調整する技術が開示されている。これらの技術では、実動作中にパイロット信号に基づいて変調度を表す指標を検出することができるため、実動作中に変調度を調整することが可能になる。したがって、信号の主信号特性の劣化を抑制することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開０５−２６７７６６号公報
【特許文献２】特表２００１−５１９０９８号公報
【特許文献３】特開２００４−０９３９４５号公報
【特許文献４】特開２００４−１５８６４４号公報
【特許文献５】特開２００８−１９７６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、パイロット信号が重畳されたデータ信号に応じた光信号が出力され、その光信号全体の信号レベルと、その光信号に含まれるパイロット信号の信号レベルとの比が変調度として算出される。そして、その変調度が所定の基準値となるように変調器の駆動回路が制御されている。しかしながら、この技術では、パイロット信号の信号レベルとの比を変調度として算出するためにデータ信号にパイロット信号を予め重畳させなければならず、汎用性が低い。
【０００７】
特許文献２および４に記載の技術は、データ信号に応じた変調電流を光源に直接入力することで光信号を変調するものであり、光源からの光を駆動信号に応じて変調する外部変調器を制御する技術には適用することが困難である。
【０００８】
特許文献３および５に記載の技術は、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）変調器のバイアス電圧を調整するものであり、バイアス電圧の調整だけでは、所望の変調度を得ることができない場合がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を鑑み、汎用性が高く、かつ、外部変調器を用いて所望の変調度を得ることが可能な光送信器および光変調方法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】
【００１０】
本発明による光送信器は、駆動信号を出力する駆動部と、パイロット信号を重畳したバイアス電圧を出力するバイアス印加部と、光源と、光源からの光を前記駆動信号の振幅および前記バイアス電圧に応じて変調して、前記パイロット信号が重畳された光信号として出力する外部変調器と、前記光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出する振幅検出部と、前記光信号のパワーを検出するパワー検出部と、前記振幅およびパワーに基づいて、前記駆動信号の振幅を調整する調整部と、を有する。
【００１１】
本発明による光変調方法は、駆動信号を出力し、パイロット信号を重畳したバイアス電圧を出力し、光源からの光を、前記駆動信号の振幅と前記バイアス電圧とに応じて光を変調して光信号として出射し、前記光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出し、前記光信号のパワーを検出し、前記パイロット信号の振幅およびパワーに基づいて、前記駆動信号の振幅を調整する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、汎用性が高く、かつ、外部変調器を用いて所望の変調度を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態の光送信器の構成を示す図である。
【図２Ａ】復調パイロット信号の一例を示す図である。
【図２Ｂ】復調パイロット信号の他の例を示す図である。
【図２Ｃ】復調パイロット信号の他の例を示す図である。
【図２Ｄ】復調パイロット信号の他の例を示す図である。
【図３】復調パイロット信号の振幅と駆動振幅との関係を示す図である。
【図４】光信号のパワーと駆動振幅の関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の光送信器の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態の光送信器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の光送信器の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
【００１５】
(第１の実施形態)
図１は、本発明の第１の実施形態の光送信器の構成を示す図である。図１において、光送信器１００は、信号源１と、光信号出力部２と、パイロット信号生成回路３と、バイアス印加回路４と、パイロット信号復調回路５と、オシロスコープ６と、光パワーメータ７とを有する。
【００１６】
信号源１は、電気信号であるデータ信号を出力する。信号源１は、本実施形態では、パルスパターンを示す電気信号を出力するＰＰＧ（Pulse Pattern Generator：パルスパターンジェネレ−タ）である。
【００１７】
光信号出力部２は、信号源１から出力されたデータ信号に応じた光信号を出力する。光信号出力部２は、具体的には、光源２１と、駆動回路（ＤＲＶ：Driver）２２と、調整回路２３と、外部変調器２４とを含む。
【００１８】
光源２１は、光を外部変調器２４に向けて出射する。本実施形態では、光源２１は、ＩＴＬＡ(Integrated Tunable Laser Assembly)型波長可変レーザであり、光として所定の波長を有するレーザ光を出射する。
【００１９】
駆動回路２２は、外部変調器２４を駆動するための駆動信号を出力する駆動部である。駆動回路２２には、信号源１からデータ信号が入力され、調整回路２３からデータ信号の増幅率を示す振幅調整信号が入力される。駆動回路２２は、入力されたデータ信号を、振幅調整信号が示す増幅率に応じて増幅して駆動信号として出力する。このため、増幅率に応じて駆動信号の振幅である駆動振幅が決定される。
【００２０】
調整回路２３は、駆動回路２２が出力する駆動信号の駆動振幅を調整する調整部である。調整回路２３には、オシロスコープ６から、光信号に含まれるパイロット信号の振幅を示す振幅検出信号が入力され、光パワーメータ７から、光信号全体のパワーを示すパワー検出信号が入力される。調整回路２３は、振幅検出信号が示すパイロット信号の振幅と、パワー検出信号が示す光信号のパワーとに基づいて、調整回路２３によるデータ信号の増幅率を決定する。そして調整回路２３は、その増幅率を示す振幅調整信号を駆動回路２２に入力することで、駆動振幅を調整する。なお、増幅率を決定する処理の詳細な説明は後述する。
【００２１】
外部変調器２４には、駆動回路２２から駆動信号が入力され、バイアス印加回路４からバイアス電圧が入力される。外部変調器２４は、駆動信号の振幅およびバイアス電圧に基づいて、光源２１からの光を変調して光信号として出力する。バイアス電圧には、後述するようにパイロット信号が重畳されている。このため、外部変調器２４から出力される光信号には、パイロット信号が重畳されている。なお、外部変調器２４は、ＲＦ（Radio Frequency）変調器である。
【００２２】
パイロット信号生成回路３は、パイロット信号を生成して出力する。本実施形態では、パイロット信号生成回路３は、交流電圧信号を生成するファンクションジェネレータである。ファンクションジェネレータは、生成する交流電圧信号の周波数および波形を調整することができる。したがって、パイロット信号は交流電圧信号である。パイロット信号の周波数は、駆動信号の周波数帯よりも低い低周波帯に含まれる。
【００２３】
バイアス印加回路４は、バイアス電圧を外部変調器２４に出力するバイアス印加部である。バイアス印加回路４は、パイロット信号生成回路３からパイロット信号が入力される。バイアス印加回路４は、直流のバイアス電圧を生成する。バイアス印加回路４は、入力されたパイロット信号を直流のバイアス電圧に重畳し、そのパイロット信号を重畳したバイアス電圧を外部変調器２４に出力する。これにより、上述したように外部変調器２４からパイロット信号が重畳した光信号が出力されることになる。なお、出力された光信号は、分岐されてパイロット信号復調回路５と光パワーメータ７とに入力される。
【００２４】
パイロット信号復調回路５は、入力された光信号からパイロット信号を復調し、その復調したパイロット信号である復調パイロット信号をオシロスコープ６に出力する。
【００２５】
オシロスコープ６は、パイロット信号復調回路５から出力された復調パイロット信号の振幅を検出する振幅検出部である。オシロスコープ６には、パイロット信号復調回路５から復調パイロット信号が入力され、パイロット信号生成回路３から元もパイロット信号が入力される。オシロスコープ６は、元のパイロット信号の振幅との比を用いて復調パイロット信号の振幅を検出する。オシロスコープ６は、検出した振幅を示す振幅検出信号を調整回路２３に入力する。
【００２６】
光パワーメータ７は、入力された光信号のパワーを検出するパワー検出部である。光パワーメータ７は、検出したパワーを示すパワー検出信号を調整回路２３に入力する。
【００２７】
図２Ａ〜図２Ｄは、パイロット信号の重畳と復調についての原理的な説明するための図である。図２Ａ〜図２Ｄの左上の波形で示すように、外部変調器２４の出力強度である光出力強度は、外部変調器２４に印加される電圧に応じて変化する。なお、図２Ａに示すように光出力強度が最大から最小になるまでの電圧幅は半波長電圧Ｖπと呼ばれる。
【００２８】
本実施形態では、外部変調器２４に駆動信号とパイロット信号が重畳されたバイアス電圧とが入力されるため、駆動信号とバイアス電圧との和が外部変調器２４に印加される印加電圧となる。バイアス電圧の直流成分は、最適バイアス点（光強度特性の最低点）Ｖ０と一致するように予め設定されている。
【００２９】
パイロット信号復調回路５にて復調される復調パイロット信号の波形は、駆動信号の振幅である駆動振幅に応じて異なる。図２Ａ〜図２Ｄの右側の波形は、それぞれ異なる駆動振幅における復調パイロット信号を示している。なお、光出力強度が最大から最小になるまでの電圧幅が半波長電圧Ｖπなので、駆動振幅を２Ｖπとすることで最大の光出力強度が得られる。
【００３０】
図２Ａでは、駆動振幅が２Ｖπの場合の復調パイロット信号が示されている。この例では、バイアス電圧に重畳されたパイロット信号によりバイアス電圧が最適バイアス点からずれると、それに伴い、動作点もずれる。このとき、バイアス電圧が最適バイアス点よりも高圧側にずれても低圧側にずれても、高圧側および低圧側の動作点の光出力強度は両方とも低くなる。このため、復調パイロット信号の波長は、元のパイロット信号の波長の半分となる。
【００３１】
図２Ｂでは、駆動振幅が２Ｖπよりも小さく、かつ、Ｖπおよび０でない場合の復調パイロット信号が示されている。この例では、バイアス電圧に重畳されたパイロット信号によって動作点の光出力強度は、高圧側と低圧側とで逆向きにシフトする。例えば、バイアス電圧が最適バイアス点よりも高圧側にずれると、高圧側の動作点の光出力強度は低くなり、低圧側の動作点の光出力強度が高くなる。また、バイアス電圧が最適バイアス点よりも低圧側にずれると、低圧側の動作点の光出力強度は高くなり、低圧側の動作点の光出力強度が低くなる。これらの光出力強度の差が復調パイロット信号として検出される。この場合、復調パイロット信号は、駆動振幅がＶπより大きい場合、元のパイロット信号と同位相となり、駆動振幅がＶπより大きい場合、元のパイロット信号と逆位相となる。
【００３２】
図２Ｃでは、駆動振幅がＶπの場合の復調パイロット信号が示されている。この例では、バイアス電圧に重畳されたパイロット信号による動作点の光出力強度は、高圧側と低圧側とで逆向きにシフトし、それらは互いに打ち消し合う。このため、パイロット信号を示す低周波成分が検出されない。
【００３３】
図２Ｄでは、駆動振幅が０、つまり駆動信号が入力されていない場合の復調パイロット信号が示されている。この例では、駆動信号がないため、復調パイロット信号は元のパイロット信号と同等な波形となる。
【００３４】
図３は、オシロスコープにて検出される復調パイロット信号の振幅と駆動振幅との関係の一例を示す図である。図３に示すように復調パイロットの振幅は、駆動振幅がＶπの場合に最も低い最低値３０１となり、駆動振幅が０および２Ｖπの場合に極大値３０２および３０３となる。したがって、復調パイロットの振幅は、駆動振幅が０からＶπまでは、駆動振幅が大きくなるほど小さくなり、駆動振幅がＶπから２Ｖπまでは、駆動振幅が大きくなるほど大きくなる。したがって、復調パイロット信号の振幅だけでは、駆動振幅を特定することができない。
【００３５】
図４は、光パワーメータ７にて検出される光信号のパワーである光パワーと駆動振幅との関係の一例を示す図である。図４に示すように駆動振幅が大きくなるほど、パワーが大きくなる。なお、駆動振幅の変化に対する光パワーの変化の割合は比較的小さく、光パワーだけでは駆動振幅を正確に特定することは困難である。
【００３６】
したがって、復調パイロット信号の振幅と光信号のパワーに基づいて駆動振幅を検出することが可能になる。このため、調整回路２３は、復調パイロット信号の振幅と光信号のパワーとに基づいて、駆動振幅を所望の値に調整することができる。
【００３７】
具体的には、調整回路２３は、先ず、光信号のパワーに基づいて、駆動振幅が外部変調器２４の半波長電圧Ｖπ以上か否かを判断する。例えば、調整回路２３は、光信号のパワーが所定値以上か否かを判断し、パワーが所定値以上の場合、駆動振幅が半波長電圧Ｖπ以上と判断し、パワーが所定値未満の場合、駆動振幅が半波長電圧Ｖπ未満と判断する。
【００３８】
調整回路２３は、上記の判断結果とパイロット信号の振幅とに基づいて、駆動振幅を特定する。例えば、調整回路２３は、駆動振幅が半波長電圧Ｖπ以上の場合におけるパイロット信号の振幅と駆動振幅との対応関係と、駆動振幅が半波長電圧Ｖπ未満の場合におけるパイロット信号の振幅と駆動振幅との対応関係とを示す対応情報を保持し、その対応情報を用いて駆動振幅を特定する。
【００３９】
調整回路２３は、その特定した駆動振幅と所望の駆動振幅とを比較して、駆動振幅が所望の駆動振幅になるように駆動回路２２の増幅率を決定する。
【００４０】
次に動作を説明する。
【００４１】
図５は、本実施形態の光送信器１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
先ず、パイロット信号生成回路３は、パイロット信号を生成し、そのパイロット信号をバイアス印加回路４に入力する。バイアス印加回路４は、入力されたパイロット信号を直流のバイアス電圧に重畳し、そのパイロット信号を重畳したバイアス電圧を外部変調器２４に入力する（ステップＳ５０１）
【００４３】
一方、調整回路２３は、所定の増幅率を示す振幅調整信号を駆動回路２２に入力する（ステップＳ５０２）。駆動回路２２は、入力された振幅調整信号が示す増幅率で、信号源１からのデータ信号を増幅して駆動信号として外部変調器２４に入力する（ステップＳ５０３）。外部変調器２４は、光源２１からの光を、入力された駆動信号およびバイアス電圧に応じて変調して光信号として出射する（ステップＳ５０４）。
【００４４】
外部変調器２４から出射された光信号は分岐されてパイロット信号復調回路５および光パワーメータ７に入力される。パイロット信号復調回路５は、入力された光信号からパイロット信号を復調し、その復調した復調パイロット信号をオシロスコープ６に入力する（ステップＳ５０５）。オシロスコープ６は、入力された復調パイロット信号の振幅を検出し、その振幅を示す振幅検出信号を調整回路２３に入力する（ステップＳ５０６）。一方、光パワーメータ７は、入力された光信号のパワーを検出し、そのパワーを示すパワー検出信号を調整回路２３に入力する（ステップＳ５０７）。
【００４５】
調整回路２３は、入力された振幅検出信号およびパワー検出信号に基づいて、増幅率を決定し、その増幅率を示す振幅調整信号を駆動回路２２に入力する（ステップＳ５０８）。その後、ステップＳ５０３が実行される。
【００４６】
以上説明したように本実施形態によれば、駆動回路２２は、駆動信号を出力する。バイアス印加回路４は、パイロット信号を重畳したバイアス電圧を出力する。外部変調器２４は、光源２１からの光を駆動信号の振幅およびバイアス電圧に応じて変調して、パイロット信号が重畳された光信号として出力する。オシロスコープ６は、光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出する。光パワーメータ７は、光信号のパワーを検出する。調整回路２３は、パイロット信号の振幅および光信号のパワーに基づいて、駆動信号の振幅を調整する。
【００４７】
この場合、バイアス電圧に重畳されたパイロット信号の振幅と光信号のパワーとに基づいて、外部変調器２４の駆動信号の振幅が調整される。このため、データ信号に予めパイロット信号を重畳させなくても、外部変調器２４を用いて所望の変調度を得ることが可能になる。
【００４８】
また、本実施形態では、調整回路２３は、光信号のパワーに基づいて駆動振幅が外部変調器の半波長電圧以上か否かを判断し、その判断結果とパイロット信号の振幅とに基づいて、駆動振幅を調整する。このとき、調整回路２３は、光信号のパワーが所定値以上か否かを判断することで、駆動振幅が外部変調器２４の半波長電圧以上か否かを判断する。このため、駆動振幅をより正確に調整することが可能になる。
【００４９】
また、本実施形態では、駆動回路２２は、信号源１からのデータ信号を増幅して駆動信号として出力する。調整回路２３、駆動回路２２によるデータ信号の増幅率を調整することで、駆動振幅を調整する。このため、駆動振幅を容易に調整することが可能になる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第１の実施形態の光送信器の構成を示す図である。図１において、光送信器１００ａは、駆動部１０１と、バイアス印加部１０２と、光源１０３と、外部変調器１０４と、振幅検出部１０５と、パワー検出部１０６と、調整部１０７とを有する。
【００５１】
駆動部１０１は、駆動信号を出力する。バイアス印加部１０２は、パイロット信号を重畳したバイアス電圧を出力する。光源１０３は、光を出射する。外部変調器１０４は、光源１０３からの光を駆動信号の振幅およびバイアス電圧に応じて変調して、パイロット信号が重畳された光信号として出力する。振幅検出部１０５は、光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出する。パワー検出部１０６は、光信号のパワーを検出する。調整部１０７は、パイロット信号の振幅および光信号のパワーに基づいて、駆動信号の振幅を調整する。
【００５２】
図７は、本実施形態の光送信器１００ａの動作を説明するためのフローチャートである。
【００５３】
先ず、バイアス印加部１０２は、パイロット信号を重畳したバイアス電圧を外部変調器１０４に入力する（ステップＳ７０１）また、一方、調整部１０７は、駆動信号の振幅である駆動振幅を所定の駆動振幅に設定する（ステップＳ７０２）。駆動部１０１は、設定された駆動振幅を有する駆動信号として外部変調器１０４に入力する（ステップＳ７０３）。外部変調器１０４は、光源１０３からの光を、入力された駆動信号およびバイアス電圧に応じて変調して光信号として出射する（ステップＳ７０４）。
【００５４】
外部変調器１０４から出射された光信号は分岐されて振幅検出部１０５およびパワー検出部１０６に入力される。振幅検出部１０５は、入力された光信号に含まれるパイロット信号の振幅を検出し、その振幅を示す振幅検出信号を調整部１０７に入力する（ステップＳ７０５）。一方、パワー検出部１０６は、入力された光信号のパワーを検出し、そのパワーを示すパワー検出信号を調整部１０７に入力する（ステップＳ７０６）。
【００５５】
調整部１０７は、入力された振幅検出信号およびパワー検出信号に基づいて、駆動部１０１から出力される駆動信号の振幅を調整する（ステップＳ７０７）。
【００５６】
以上説明した本実施形態でも、第１の実施形態と同様にバイアス電圧に重畳されたパイロット信号の振幅と光信号のパワーとに基づいて、外部変調器１０４の駆動信号の振幅が調整される。このため、データ信号に予めパイロット信号を重畳させなくても、外部変調器１０４を用いて所望の変調度を得ることが可能になる。
【００５７】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５８】
１  信号源
２  光信号出力部
３  パイロット信号生成回路
４  バイアス印加回路
５  パイロット信号復調回路
６  オシロスコープ
７  光パワーメータ
２１  光源
２２  駆動回路
２３  調整回路
２４  外部変調器
１００、１００ａ  光送信器
１０１  駆動部
１０２  バイアス印加部
１０３  光源
１０４  外部変調器
１０５  振幅検出部
１０６  パワー検出部
１０７  調整部
【図１】
2020113806.tif 000003
【図２Ａ】
2020113806.tif 000004
【図２Ｂ】
2020113806.tif 000005
【図２Ｃ】
2020113806.tif 000006
【図２Ｄ】
2020113806.tif 000007
【図３】
2020113806.tif 000008
【図４】
2020113806.tif 000009
【図５】
2020113806.tif 000010
【図６】
2020113806.tif 000011
【図７】
2020113806.tif 000012