(57)【要約】【課題】送信光遮断機能が起動されている状態において、光受信器の機能を停止させることなく、また可変光減衰器を備えることなく、送信光強度を十分に低い値まで低下させることができる光送受信器およびその制御方法を実現する。【解決手段】親子のマッハツェンダー変調器が入れ子となって構成されている直交変調器を備える光送受信器において、送信光信号を遮断する際は、親子のマッハツェンダー変調器の各アームに於ける位相差がともに180度となるようにマッハツェンダー変調器の位相変調部のバイアス電圧を調整することを特徴とする光送受信器およびその制御方法とした。【選択図】図２
2020017849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源が出力する連続光を送信電気信号により光変調する直交変調器であって、前記光源が出力する連続光を分岐した一対の経路のそれぞれに、子マッハツェンダー変調器と位相変調部を有してなり、前記一対の経路の出力を合波して送信光信号を出力する親マッハツェンダー変調器を備えた直交変調器と、  前記直交変調器に外部からの入力電気信号に応じた前記送信電気信号を印加する送信電気回路と、
を含む光送信器、
前記直交変調器にバイアス電圧を印加する制御回路、および
前記光源からの連続光と外部からの受信光信号を干渉させ電気信号に変換し出力電気信号として外部へ出力する光受信器、
を備えた光送受信器であって、
前記送信光信号を遮断する際は、前記送信電気回路は前記送信電気信号を停止するとともに、前記制御回路は前記子マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となり、前記親マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となるように前記バイアス電圧を調整する
ことを特徴とする光送受信器。
【請求項２】
前記送信光信号を遮断する際は、前記制御回路は前記送信光信号の一部を受光する受光素子が検出する光強度が最小となるように前記バイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送受信器。
【請求項３】
光源が出力する連続光を分岐した一対の経路に、それぞれ子マッハツェンダー変調器が入れ子となって構成されている親マッハツェンダー変調器を備えた直交変調器が送信光信号を出力する光送信器と、
前記直交変調器にバイアス電圧を印加する制御回路と、
前記光源からの連続光と外部からの受信光信号を干渉させて受信する光受信器と
を備える光送受信器の制御方法であって、
前記送信光信号を遮断する際は、前記制御回路は送信電気信号を停止するとともに、前記子マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となり、前記親マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となるように前記バイアス電圧を調整する
ことを特徴とする光送受信器の制御方法。
【請求項４】
前記送信光信号を遮断する際は、前記制御回路は前記送信光信号の一部を分岐した光信号の光強度が最小となるように前記バイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の光送受信器の制御方法。
【請求項５】
前記親マッハツェンダー変調器の制御と子マッハツェンダー変調器の制御を交互に反復して行い、前記送信光信号の光強度を十分に低い値まで低下させる
ことを特徴とする請求項４に記載の光送受信器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送受信器及び光送受信器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル信号処理とコヒーレント検波を組み合わせた、デジタルコヒーレント技術に基づいた光送受信器の開発が進んでいる。従来のデジタルコヒーレント技術を適用した光送受信器は、光送信器用の光源と光受信器用の光源の合計２台の光源を有する構成であった。近年、光送受信器の小型化、及び低電力化を図るために、光送信器と光受信器で光源を共用する構成が提案されている（例えば、非特許文献１：Fig.1参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Bo Zhang， Ted Schmidt， Christian Malouin， Jason O’Neil， Roberto Marcoccia， Tom Broekaert， Zbigniew Nosal and Keith Nellis “Practical Limits of Coherent Receivers for Unamplified 100Gb/s Applications” OFC/NFOEC OW1E.3 (2013)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光送受信器は標準機能として、送信光の出力強度を予め決められた値未満（例えば、-30dBm未満）まで減衰させる機能（送信光遮断機能）を有することが求められる。この送信光遮断機能は、例えば光送受信器内の光源の連続光出力を停止させること、または光送信器に可変光減衰器を備え、送信光遮断機能が起動された際に可変光減衰器を用いて送信光強度を減衰させること等により実現できる。
【０００５】
しかしながら、光送信器と光受信器で光源を共用している場合、送信光遮断機能が起動されている際に光源の連続光出力を停止すると、光受信器への連続光が得られなくなるため、光受信器が使用できないという問題が生じる。また、光送信器に可変光減衰器を備えることは部品数が増加するため光送受信器の小型化の観点から望ましくない、という問題もあった。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、光送信器と光受信器で光源を共用化した場合に、送信光遮断機能が起動された際であっても光受信器を使用可能とし、また可変光減衰器を備えることなく、光送信器からの送信光強度を十分に低い値まで減衰させることを可能とする光送受信器及び光送受信器の制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（構成１）
光源が出力する連続光を送信電気信号により光変調する直交変調器であって、前記光源が出力する連続光を分岐した一対の経路のそれぞれに、子マッハツェンダー変調器と位相変調部を有してなり、前記一対の経路の出力を合波して送信光信号を出力する親マッハツェンダー変調器を備えた直交変調器と、  前記直交変調器に外部からの入力電気信号に応じた前記送信電気信号を印加する送信電気回路と、
を含む光送信器、
前記直交変調器にバイアス電圧を印加する制御回路、および
前記光源からの連続光と外部からの受信光信号を干渉させ電気信号に変換し出力電気信号として外部へ出力する光受信器、
を備えた光送受信器であって、
前記送信光信号を遮断する際は、前記送信電気回路は前記送信電気信号を停止するとともに、前記制御回路は前記子マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となり、前記親マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となるように前記バイアス電圧を調整する
ことを特徴とする光送受信器。
【０００９】
（構成２）
前記送信光信号を遮断する際は、前記制御回路は前記送信光信号の一部を受光する受光素子が検出する光強度が最小となるように前記バイアス電圧を制御する
ことを特徴とする構成１に記載の光送受信器。
【００１０】
（構成３）
光源が出力する連続光を分岐した一対の経路に、それぞれ子マッハツェンダー変調器が入れ子となって構成されている親マッハツェンダー変調器を備えた直交変調器が送信光信号を出力する光送信器と、
前記直交変調器にバイアス電圧を印加する制御回路と、
前記光源からの連続光と外部からの受信光信号を干渉させて受信する光受信器と
を備える光送受信器の制御方法であって、
前記送信光信号を遮断する際は、前記制御回路は送信電気信号を停止するとともに、前記子マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となり、前記親マッハツェンダー変調器の一方の経路を通る連続光と他方の経路を通る連続光との位相差が180度となるように前記バイアス電圧を調整する
ことを特徴とする光送受信器の制御方法。
【００１１】
（構成４）
前記送信光信号を遮断する際は、前記制御回路は前記送信光信号の一部を分岐した光信号の光強度が最小となるように前記バイアス電圧を制御する
ことを特徴とする構成３に記載の光送受信器の制御方法。
【００１２】
（構成５）
前記親マッハツェンダー変調器の制御と子マッハツェンダー変調器の制御を交互に反復して行い、前記送信光信号の光強度を十分に低い値まで低下させる
ことを特徴とする構成４に記載の光送受信器の制御方法。
【００１３】
本発明は、親子のマッハツェンダー変調器が入れ子となって構成されている直交変調器を備える光送受信器において、送信光信号を遮断する際は、親子のマッハツェンダー変調器の各アームに於ける位相差がともに180度となるようにマッハツェンダー変調器の位相変調部のバイアス電圧を調整することを特徴とする光送受信器およびその制御方法であるということもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、送信光遮断機能が起動されている状態において、光受信器の機能を停止させることなく、また可変光減衰器を備えることなく、送信光強度を十分に低い値まで低下させることが可能な光送受信器及び光送受信器の制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光送受信器を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる光送受信器の、偏波多重直交変調器の詳細構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る光送受信器１０の基本構成図である。光送受信器１０は、光送信器１と光受信器２とからなる。光送信器１は、連続光を出力する光源３と、外部からの低速の入力電気信号を高速の送信電気信号へ変換する送信電気回路４と、送信電気信号を直交した二つの偏波を多重化した光信号へ変換し、送信光信号として出力する偏波多重直交変調器５とからなる。
【００１８】
光受信器２は、光源３からの連続光と受信光信号を干渉させ、光信号を電気信号へ変換（復調）し、光ファイバ伝送で生じた歪をデジタル信号処理で補償した後、低速な出力電気信号として外部へ出力する。
【００１９】
図１において、光源３は光送信器１の中に位置しているが、光受信器２と共用であるから光送信器１の外に位置づけることもできる。また、光送受信器１０は、外部からの制御信号により、光送受信器を構成する要素光電気回路の動作状態を監視・制御する、制御回路６を含んでいる。
【００２０】
図２は、図１の偏波多重直交変調器５の一例を示す偏波多重直交変調器２００の詳細構成図である。偏波多重直交変調器２００は、図示しない光源（図１の光源３）からの連続光を各偏波用に分岐する光分岐部２０１と、各偏波用に分岐された連続光をそれぞれ変調するＸ偏波用の直交変調器２１０とＹ偏波用の直交変調器２２０と、それぞれの直交変調器の変調出力の送信光信号を数パーセント分岐し、分岐された変調光を受光して光強度を検出、監視するための受光素子２１４，２２４と、Ｘ偏波変調光とＹ偏波変調光を直交合波し、偏波多重の送信光信号として出力する光合波部２０２とからなる。
【００２１】
図２の各直交変調器２１０、２２０はそれぞれ、各偏波用に入力される連続光を更に二つの経路（アーム）に分岐し、上経路を通る光と下経路を通る光との位相差に応じて光を干渉させる子マッハツェンダー変調器２１１、２１２、２２１、２２２と、子マッハツェンダー変調器がそれぞれ上経路と下経路に備わった親マッハツェンダー変調器２１３、２２３とが入れ子となって構成されている。親子で計６個の各マッハツェンダー変調器２１１〜２１３、２２１〜２２３の上経路と下経路は、それぞれ電気信号で駆動され経路を通過する光の位相を変化させる計１２個の位相変調部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂ、２１３ａ、２１３ｂ、２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａ、２２３ｂを有している。
【００２２】
図１の制御回路６が出力するバイアス電圧と、送信電気回路４が出力する送信電気信号の電圧によって、各マッハツェンダー変調器の位相変調部は上経路（上アーム）を通る光と下経路（下アーム）を通る光との間に位相差を発生させる。その位相差に応じて各マッハツェンダー変調器の出力部で光を干渉させることで、電気信号で連続光を変調して、各偏波の変調光へと変換する。
【００２３】
すなわち、Ｘ偏波用の直交変調器２１０とＹ偏波用の直交変調器２２０はそれぞれ、
光源が出力する連続光を送信電気信号により光変調する直交変調器であって、光源が出力する連続光を分岐した一対の経路のそれぞれに子マッハツェンダー変調器と位相変調部を有してなり、前記一対の経路の出力を合波して送信光信号を出力する親マッハツェンダー変調器を備えた直交変調器、であるということができる。
【００２４】
ここで、親マッハツェンダー変調器の分岐した一対の経路（アーム）において、子マッハツェンダー変調器と親マッハツェンダー変調器の位相変調部を設ける順番は逆とすることもできる。例えば図２の、Ｘ偏波用の直交変調器２１０の親マッハツェンダー変調器２１３であれば、位相変調部２１３ａ、２１３ｂを親のアームの入力側に設けて、子マッハツェンダー変調器２１１、２１２を親のアームの出力側に設けてもよい。
【００２５】
（光送受信器の制御方法）
通常の運用状態（光送信器が変調動作している状態）では、制御回路６は、子マッハツェンダー変調器の位相変調部に対しては、上経路を通る光と下経路を通る光との位相差が180度となるバイアス電圧（Null点）を与え、親マッハツェンダー変調器の位相変調部に対しては、上経路を通る光と下経路を通る光との位相差が90度となるバイアス電圧（Quad点）を印加する。送信電気回路４は、子マッハツェンダー変調器の位相変調部に対して制御回路６が発生するNull点を中心に送信電気信号を印加することで、変調光を生成する。
【００２６】
一方、本発明において送信光遮断機能が起動された状態では、まず送信電気回路４はその出力振幅を零に設定することで、送信電気信号を停止する。送信電気回路４の出力振幅の零設定は、制御回路６が行ってもよい。
【００２７】
さらに、制御回路６は、子マッハツェンダー変調器と親マッハツェンダー変調器の位相変調部に対して、それぞれの上経路を通る光と下経路を通る光との位相差が180度となるようにバイアス電圧を印加する。これは、制御回路６が、受光素子２１４，２２４から出力される平均電流を検出、監視して平均電流が最小となるように、子マッハツェンダー変調器２１１，２１２，２２１，２２２と、親マッハツェンダー変調器２１３，２２３の位相変調部に印加するバイアス電圧を制御することで実現できる。
【００２８】
各マッハツェンダー変調器の位相変調部に印加するバイアス電圧の制御は、それぞれのマッハツェンダー変調器の対となる位相変調部、例えば子マッハツェンダー変調器２１１であれば位相変調部２１１ａと２１１ｂ、親マッハツェンダー変調器２１３であれば位相変調部２１３ａと２１３ｂを組として、位相差が180度となる方向にバイアス電圧を制御することによって行う。
【００２９】
送信光遮断機能が起動された状態では、子マッハツェンダー変調器の上経路を通る光と下経路を通る光との位相差が180度であるため、子マッハツェンダー変調器からはほとんど光が出力されない。ここで「ほとんど光が出力されない」と表現したのは、マッハツェンダー変調器の上経路と下経路への光の分岐比が正確に50:50でないため、上経路を通る光と下経路を通る光の位相差を180度としても、完全には光を消光できないためである。
【００３０】
このような、子マッハツェンダー変調器で完全に消光できずに残った光を、親マッハツェンダー変調器の上経路を通る光と下経路を通る光との位相差を180度とすることでさらに消光し、偏波多重直交変調器からの送信光強度を十分低い値まで減衰することができる。
【００３１】
バイアス電圧を制御する順番は、子マッハツェンダー変調器を先に制御した後に親マッハツェンダー変調器を制御しても良いし、逆に親マッハツェンダー変調器を制御した後に子マッハツェンダー変調器を制御しても良い。さらには、親子のマッハツェンダー変調器の制御を交互に反復して減衰して、送信光強度を十分に低い値まで低下させてもよい。
【００３２】
本発明の光送受信器および制御方法によれば、送信光遮断機能が起動されている状態において、光源からの連続光を停止することなく、送信電気回路の送信電気信号を停止すると同時に子マッハツェンダー変調器と親マッハツェンダー変調器の上経路を通る光と下経路を通る光との位相差を180度とすることで、送信光強度を十分低い値まで減衰することができる。その結果、光受信器の機能を停止することなく、また光可変減衰器を追加することなく、光送信器の出力光強度を十分低い値まで低下させることができる。
【００３３】
なお、実施例では偏波多重直交変調器を用いた例を説明したが、本発明の光送受信器及び光送受信器の制御方法は、偏波多重ではない直交変調器にも適用可能であることは明らかである。すなわち図２の構成であれば、光分岐部２０１とＹ偏波用の直交変調器２２０、および光合波部２０２を除いた、１つの直交変調器２１０からなる光変調器の構成であっても、本願発明を適用可能である。
【００３４】
また、光送受信器としてサイズ（エリア）に余裕がある場合は、以上説明した光送受信器の出力端子に可変光減衰器を追加して接続し、送信光遮断機能が起動されている際の送信光強度をさらに減衰して、低下させることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、光送信器と光受信器で光源を共用化した場合に、送信光遮断機能が起動された際であっても光受信器を使用可能とし、また可変光減衰器を備えることなく、光送信器からの送信光強度を十分に低い値まで減衰、低下させることを可能とする光送受信器及び光送受信器の制御方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  光送受信器
１  光送信器
２  光受信器
３  光源
４  送信電気回路
５、２００  偏波多重直交変調器
６  制御回路
２０１  光分岐部
２０２  光合波部
２１０  Ｘ偏波用の直交変調器
２２０  Ｙ偏波用の直交変調器
２１４，２２４  受光素子
２１１、２１２、２２１、２２２  子マッハツェンダー変調器
２１３、２２３  親マッハツェンダー変調器
２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂ、２１３ａ、２１３ｂ、２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａ、２２３ｂ  位相変調部
【図１】
2020017849.tif 000003
【図２】
2020017849.tif 000004