(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、
外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、
外部電源が供給されると交流変調電圧を発生する交流電圧源と、
前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流電圧源により発生された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、
前記外部電源の立ち上げの際には、前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧が所定の値を越えた後に前記交流電圧源を前記バイアスティーに接続し、前記外部電源の立ち下げの際には、前記交流電圧源と前記バイアスティーとの接続が切れるまで前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧を所定の値以上に保持する手段とを備えたことを特徴とする電気吸収型光変調器駆動回路。
【請求項２】
電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、
外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、
電源が供給されると入力された交流変調電圧を増幅する交流増幅器と、
外部電源が供給されると前記交流増幅器に電源を供給する交流増幅器電源と、前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流増幅器から出力された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、
前記外部電源の立ち上げの際には、前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧が所定の値を越えた後に前記交流増幅器電源を前記交流増幅器に接続し、前記外部電源の立ち下げの際には、前記交流増幅器電源と前記交流増幅器との接続が切れるまで前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧を所定の値以上に保持する手段とを備えたことを特徴とする電気吸収型光変調器駆動回路。
【請求項３】
入力側に光ファイバ増幅器を有する電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、
外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、
外部電源が供給されると交流変調電圧を発生する交流電圧源と、
前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流電圧源により発生された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、
前記電気吸収型光変調器へ入射する光信号が断たれたことを感知した場合、前記交流変調電圧を立ち下げ光信号の再入射により電気吸収型光変調器内の消費電力が大きくなることを防止する保護手段とを備えたことを特徴とする電気吸収型光変調器駆動回路。
【請求項４】
入力側に光ファイバ増幅器を有する電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、
外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、
外部電源が供給されると交流変調電圧を発生する交流電圧源と、
前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流電圧源により発生された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、
前記電気吸収型光変調器内に流れる吸収電流をモニタし、該電気吸収型光変調器への印加電圧が順方向に振り込むことを感知した場合、前記交流変調電圧を立ち下げる手段とを備えたことを特徴とする電気吸収型光変調器駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いる半導体電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体電気吸収型光変調器はｄＢで表した消光比が印加電圧に対しほぼ線形な関係を持つものであり、電気吸収型光変調器に一定強度のレーザ光を入射し正弦波状の印加電圧を加えるとトランスフォームリミットの形の光パルスを発生させることができる。また、送信データで印加電圧を制御し、ＮＲＺ（ノン・リターン・トゥ・ゼロ）またはＲＺ（リターン・トゥ・ゼロ）で入射光を変調することも可能である。
【０００３】
従来よく使われているＬＮ変調器に比べて、この電気吸収型光変調器は消光比が大きくとれ偏光依存性も小さいという利点がある。また、この偏光依存性が小さいという特徴から受信側においては、時分割多重された光信号から欲しいチャネルの光信号を取り出す光ＤＥＭＵＸ（デマルチプレクサ）にも応用が考えられている。
【０００４】
図８は従来の電気吸収型光変調器駆動回路の一例である。電気吸収型光変調器駆動回路１０１は、直流バイアス電圧源１０２、交流変調電圧源１０３およびバイアス・ティー１０４から構成される。電気吸収型光変調器１０５は、その使用目的に応じて、駆動回路１０１により逆バイアス領域の電圧を印加され駆動される。特に、ソリトンパルス発生や光ＤＥＭＵＸにおいては大振幅の変調電圧が必要であるため、交流変調電圧源１０３内においては交流信号を大振幅化する増幅器１０６が含まれる。
【０００５】
このような従来の電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路を用いた場合、駆動回路の電源を立ち上げた際、あるいは電源を立ち下げた際に、電気吸収型光変調器が破損することがあった。
【０００６】
また、従来の電気吸収型光変調器駆動回路を用いた場合、電気吸収型光変調器の入力側に１個以上の光増幅器を有する場合には、駆動回路の電源を立ち上げたときおよび電源を立ち下げたとき以外にも、電気吸収型光変調器が破損することがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気吸収型光変調器駆動回路では、その電源を立ち上げた際、あるいは電源を立ち下げた際に、電気吸収型光変調器を破損させることがあった。また、入力側に１個以上の光増幅器を有する電気吸収型光変調器に対しては、電源の立ち上げ立ち下げのとき以外にも電気吸収型光変調器を破損させることがあった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、駆動回路の電源を立ち上げた際あるいは電源を立ち下げた際の電気吸収型光変調器の破損を防ぐことの可能な、信頼性の高い電気吸収型光変調器を実現できる、電気吸収型光変調器駆動回路を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、入力側に１個以上の光増幅器を有する場合でも電気吸収型光変調器の破損を防ぐことの可能な、信頼性の高い電気吸収型光変調器を実現できる、電気吸収型光変調器駆動回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）は、電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、外部電源が供給されると交流変調電圧を発生する交流電圧源と、前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流電圧源により発生された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、前記外部電源の立ち上げの際には、前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧が所定の値を越えた後に前記交流電圧源を前記バイアスティーに接続し、前記外部電源の立ち下げの際には、前記交流電圧源と前記バイアスティーとの接続が切れるまで前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧を所定の値以上に保持する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明（請求項２）は、電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、電源が供給されると入力された交流変調電圧を増幅する交流増幅器と、外部電源が供給されると前記交流増幅器に電源を供給する交流増幅器電源と、前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流増幅器から出力された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、前記外部電源の立ち上げの際には、前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧が所定の値を越えた後に前記交流増幅器電源を前記交流増幅器に接続し、前記外部電源の立ち下げの際には、前記交流増幅器電源と前記交流増幅器との接続が切れるまで前記直流電圧源により前記電気吸収型光変調器に印加される電圧を所定の値以上に保持する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、外部電源を立ち上げた際、前記交流電圧源と前記バイアスティーとの接続、あるいは前記交流増幅器電源と前記交流増幅器との接続は、リレーを含む回路により遅延を与えられてなされることを特徴とする。
【００１３】
また、好ましくは、外部電源を立ち下げた際、コンデンサを含む回路により前記直流バイアス電圧を保持することを特徴とする。
電気吸収型光変調器は、逆バイアス方向の直流バイアス電圧と交流変調電圧を印加することにより駆動され、その印加電圧に応じて、電気吸収型光変調器の消光比が変動し、電気吸収型光変調器に入射される光信号を変調する。従来、駆動回路の電源を立ち上げた際、また立ち下げた際電気吸収型光変調器が破損する原因として、電源の立ち上げ、立ち下げ時に電気吸収型光変調器に順方向電圧が印加されていることが考えられる。つまり、駆動回路の電源を立ち上げたとき、交流変調電圧が直流バイアス電圧よりも早く立ち上がる、また駆動回路の電源を立ち下げたとき、直流バイアス電圧が、交流変調電圧よりも早く立ち下がると電気吸収型光変調器には一時的に順方向電圧が印加されることとなり電気吸収型光変調器が破損する。
【００１４】
そこで、本発明（請求項１、２）では、駆動回路の電源を立ち上げると、直流バイアス電圧は即立ち上がり、交流変調電圧は、逆バイアス方向の直流バイアス電圧が特定のしきい値以上印加された後、立ち上がる制御機能を設けることで、電気吸収型光変調器に瞬時たりとも順方向の電圧が印加されることを防ぐことができる。
【００１５】
反対に、駆動回路の電源を立ち下げると、交流変調電圧は即立ち下がり、直流バイアス電圧には逆バイアス方向の電圧を充電する機能を備えさせ、逆バイアス方向の直流バイアス電圧は徐々に小さくなっていくようにすることで、電気吸収型光変調器に瞬時たりとも順方向の電圧が印加されることを防ぐができる。
【００１６】
本発明（請求項３）は、入力側に光ファイバ増幅器を有する電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、外部電源が供給されると交流変調電圧を発生する交流電圧源と、前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流電圧源により発生された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、前記電気吸収型光変調器へ入射する光信号が断たれたことを感知した場合、前記交流変調電圧を立ち下げ光信号の再入射により電気吸収型光変調器内の消費電力が大きくなることを防止する保護手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、電気吸収型光変調器へ入射する光信号が断たれたことを感知し交流変調電圧を立ち下げ、さらにその後、逆バイアス方向の直流バイアス電圧を小さくするようにしても良い。
【００１８】
電気吸収型光変調器内の消費電力は逆バイアス方向の印加電圧の大きさと、電気吸収型光変調器の入射する光信号の光レベルの大きさに応じて大きくなる。そのため、従来、逆バイアス方向の電圧が印加されている電気吸収型光変調器に光レベルの大きい光信号が入射すると、電気吸収型光変調器内の消費電力が大きくなり過ぎ、電気吸収型光変調器の吸収層が破壊される。光レベルの大きい光信号が電気吸収型光変調器に入射する要因として電気吸収型光変調器の入力側にある１個以上の光増幅器があげられる。光増幅器は光通信システムにおいて伝送による光損失を補う装置であり、光増幅器へ入射する光信号が数ｍｓ以上断たれると、その後の数ｍｓの間、再入射してきた光信号に対して増幅率が大きくなる。この過増幅された光信号が電気吸収型光変調器に入射されると、電気吸収型光変調器において電気吸収型光変調器内の消費電力が一時的に大きくなり、電気吸収型光変調器が破損する。上記の要因から、電気吸収型光変調器入力側に１個以上の光増幅器を有する場合には、電気吸収型光変調器の破損の可能性が高くなる。
【００１９】
本発明（請求項３）では、この不具合を解決するため、電気吸収型光変調器へ入射する光信号が断たれていることを感知したら、交流変調電圧を立ち下げる制御機能を設けている。そして、光信号が断たれていた後の光増幅器により過増幅された光信号の電気吸収型光変調器への入射に対し、電気吸収型光変調器内の消費電力の増加を防ぎ、電気吸収型光変調器の破損を防ぐことができる。
【００２０】
本発明（請求項４）は、入力側に光ファイバ増幅器を有する電気吸収型光変調器を駆動する電気吸収型光変調器駆動回路において、外部電源が供給されると前記電気吸収型光変調器の逆バイアス方向の直流バイアス電圧を発生する直流電圧源と、外部電源が供給されると交流変調電圧を発生する交流電圧源と、前記直流電圧源により発生された前記直流バイアス電圧および前記交流電圧源により発生された前記交流変調電圧を合わせ、前記電気吸収型光変調器に印加するバイアスティーと、前記電気吸収型光変調器内に流れる吸収電流をモニタし、該電気吸収型光変調器への印加電圧が順方向に振り込むことを感知した場合、前記交流変調電圧を立ち下げる手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
従来、電気吸収型光変調器において、交流変調電圧が大きくなること、また逆バイアス方向の直流バイアス電圧が小さくなることで、順方向電圧が印加されることもある。前述の通り、電気吸収型光変調器に順方向電圧が印加されると破損の原因となる。このように電気吸収型光変調器への印加電圧が順方向に振り込んだ場合、吸収電流が逆方向に流れ出そうとするため、吸収電流値が小さくなる。
【００２２】
本発明（請求項４）では、吸収電流モニタでこの現象を感知し、交流変調電圧を立ち下げる制御機能を設けることで、電気吸収型光変調器への順方向電圧の振り込みを防ぐことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、電気吸収型光変調器を直流バイアス電圧と交流変調電圧にて駆動する駆動回路において、該駆動回路の電源を立ち上げた際、交流変調電圧が直流バイアス電圧よりも遅く立ち上がるようにし、また、駆動回路の電源を立ち下げた際、交流変調電圧は即立ち下がり、直流バイアス電圧は持続されて、徐々に立ち下がるようにすることで、電気吸収型光変調器には瞬時たりとも順方向の電圧が印加されないようにしたものである。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る電気吸収型光変調器駆動回路を原理的に示したブロック図である。
図１の電気吸収型光変調器駆動回路１は、直流バイアス電圧源２、交流変調電圧源３、直流バイアス電圧と交流変調電圧を合わせるバイアスティー４、直流バイアス電圧の立ち上がり／立ち下がりの特性を調整するとともに、交流変調電圧源３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御回路８ａを備えている。交流変調電圧源３内には必要に応じて交流増幅器６が含まれる。また、制御回路８ａは、直流バイアス電圧を充電する充電回路７、交流用リレーのスイッチ１０ａ、充電回路７の充電電圧を検出し、その検出結果に応じてスイッチ１０ａを開閉制御する直流バイアス電圧検出器９から構成される。
【００２５】
制御回路８ａでは、電圧検出器９により充電回路７に充電された直流バイアス電圧を検出し、この電圧が逆バイアス方向で所定のしきい値以上になった場合、すなわち逆バイアス方向で所定のしきい値以上の直流バイアス電圧が電気吸収型光変調器５に印加されていることを感知した場合に、スイッチ１０ａをＯＮ状態にして交流変調電圧源３をバイアスティ４に接続し、そうでない場合にはスイッチ１０ａをＯＦＦ状態にして交流変調電圧源３とバイアスティ４との接続を切る。なお、スイッチ１０ａをＯＦＦ状態からＯＮ状態にする場合は、感知からＯＮにするまでに所定の遅延を設けるのが好ましく、ＯＮ状態からＯＦＦ状態にする場合は、即遮断するのが好ましい。
【００２６】
図１において、駆動回路１の電源（図示せず）が立ち上がると、直流バイアス電圧源２により充電回路７が充電され、この充電電圧がバイアスティ４から電気吸収型光変調器５に印加される。この充電電圧が除々に高くなり、逆バイアス方向で所定のしきい値以上になると、電圧検出器９により所定の遅延が設けられた後にスイッチ１０ａが閉じられ、交流変調電圧源３がバイアスティー４に接続される。この時点で始めて、直流バイアス電圧と交流変調電圧が合わされて電気吸収型光変調器５に印加される。
【００２７】
従って、駆動回路１の電源（図示せず）が立ち上がりにおいて、交流変調電圧だけが、電気吸収型光変調器５に印加されることはなく、また交流変調電圧が印加されるのは逆バイアス方向の直流バイアス電圧が十分な大きさになってからになるので、電気吸収型光変調器５に順方向の電圧が印加されることはない。
【００２８】
一方、図１において、駆動回路１の電源が立ち下がると、制御回路８ａによりスイッチ１０ａがＯＦＦにされ交流変調電圧は即遮断されるが、直流バイアス電圧としては、充電回路７に充電された電圧が電気吸収型光変調器５に放電されながら徐々に立ち下がっていく。
【００２９】
従って、直流バイアス電圧は交流変調電圧よりも早く立ち下がることはなく、電気吸収型光変調器５に順方向の電圧が印加されることはない。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００３０】
第１の実施形態で交流変調電圧のスイッチに用いた交流リレーは広帯域性を必要とすることなどから比較的高価なものであるが、電源の遮断により直ちに出力が低下する交流増幅器が用いられていれば、安価な直流リレーを利用することができる。本実施形態では、直流リレーを用いた電気吸収型光変調器駆動回路について説明する。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る電気吸収型光変調器駆動回路を原理的に示したブロック図である。
図２の電気吸収型光変調器駆動回路１は、基本的には第１の実施形態と同様であるが、図１の交流用リレー１０ａに替わり、直流用リレー１０ｂを交流増幅器電源１１と交流増幅器６の間に挿入している。
【００３２】
制御回路８ａは、逆バイアス方向の直流バイアス電圧が所定のしきい値以上電気吸収型光変調器５に印加されていることを電圧検出器９により感知し、リレー１０ｂにより遅延を加えて交流増幅器電源１１を交流増幅器６に接続する。
【００３３】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様にして、駆動回路１の電源の立ち上がりの際にも、立ち下がりの際にも、電気吸収型光変調器５に順方向の電圧は印加されない。
【００３４】
ところで、第１の実施形態や第２の実施形態の他に、直流バイアス電圧と交流変調電圧の立ち上がり、立ち下がりの順序を制御する回路として、論理回路による順序回路を用いることが考えられる。しかしながら、順序回路はブレーカ遮断、停電時などの非常時に、順序回路自体の電源が落ちるため、立ち下げ順序の制御がきかず対応ができない。それに対して、第１の実施形態や第２の実施形態においてコンデンサによる充電回路を備えた場合、停電などがおきても、コンデンサの充電機能がなくなることはなく、直流バイアス電圧を交流変調電圧よりも遅く立ち下げられる。つまり、いかなる状況に対しても保護できる機能としては充電回路にコンデンサを用いる形態が優れている。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、入力側に１個またはそれ以上の光増幅器を有する電気吸収型光変調器において、該電気吸収型光変調器に入射する光信号が断たれたとき、これを感知して交流変調電圧を立ち下げ、電気吸収型光変調器への印加電圧が逆方向に大きく振り込むことを回避し、該光増幅器で過増幅された光信号の再入射により電気吸収型光変調器内の消費電力が大きくなることを防止する保護機能を設けたものである。
【００３６】
図３は、本実施形態に係る電気吸収型光変調器駆動回路の構成を示すブロック図である。
図３の電気吸収型光変調器駆動回路１は、直流バイアス電圧源２、交流増幅器６、交流増幅器電源１１、直流バイアス電圧と交流変調電圧を合わせるバイアスティー４、制御回路８ｂを備えている。また、電気吸収型光変調器駆動回路１の入力側には光増幅器１２が接続されている。
【００３７】
制御回路８ｂは、リレー１０ｂ、電気吸収型光変調器５内の吸収電流をモニタし、その吸収電流値からリレー１０ｂをＯＮ／ＯＦＦ制御する吸収電流モニタ回路１３、および直流バイアス電圧を小さくする減衰器１４から構成される。
【００３８】
電気吸収型光変調器５内の消費電力は、電気吸収型光変調器５に入射する光信号の光レベルの大きさと、印加される逆バイアス方向電圧の大きさに応じて大きくなる。電気吸収型光変調器５に電圧が印加されているときに吸収電流値が小さくなった場合、電気吸収型光変調器５に入射されている光信号が断たれていることになる。そこで、吸収電流モニタ回路１３において、吸収電流値が所定のしきい値以下になると、電気吸収型光変調器５に入射している光信号が断たれたと判断し、リレー１０ｂにより交流増幅器電源１１から交流増幅器６への電圧の供給を断つように制御回路８ｂを働かせる。
【００３９】
光信号が断たれていた後に光増幅器１２により過増幅された光信号が電気吸収型光変調器５へ入射するとき、電気吸収型光変調器５には、逆バイアス方向の直流バイアス電圧のみが印加されているため、消費電力がそれほど大きくならず、電気吸収型光変調器５が破損することはない。
【００４０】
また、本実施形態では、光増幅器１２の過増幅が非常に大きく、交流変調電圧を立ち下げただけでは、依然として電気吸収型光変調器内の消費電力が大き過ぎるような場合に対処するため、交流変調電圧を立ち下げた後に、逆バイアス方向の直流バイアス電圧を減衰器１４により小さくする制御を加えるようにしている。これによって、光増幅器１２から入射されるより過増幅された光信号に対しても、電気吸収型光変調器５内の消費電力が大きくなることを防ぐことができ、より高い信頼性を提供できる。
【００４１】
また、電気吸収型光変調器５において逆バイアス方向の直流バイアス電圧と交流変調電圧の和である印加電圧が順方向に振り込むと、吸収電流の流れが反転するため、吸収電流が小さくなる。この現象を本実施形態の吸収電流モニタ１３により感知することが可能となる。よって、電気吸収型光変調器５の印加電圧が順方向に大きく振り込む前に交流変調電圧を立ち下げる制御を働かすことで、電気吸収型光変調器５には逆バイアス方向の直流バイアス電圧のみがかかるようにできる。これにより、電気吸収型光変調器５に順方向の電圧が印加されることを防ぎ、破損を防ぐことができる。
【００４２】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
電気吸収型光変調器の入力側に設けられた光増幅器の自然放出光（ＡＳＥ）は、常に電気吸収型光変調器に入射される。このＡＳＥが大きい場合、光信号が入射されているときと、入射されていないときにおける吸収電流の大きさの差はそれほど顕著でないため、第３の実施形態におけるような吸収電流モニタでは光信号が断たれているかを感知することが難しいことがある。このように光増幅器のＡＳＥが大きい場合には、吸収電流をモニタするのではなく、電気吸収型光変調器への入射前の光信号からクロック成分を抽出し、そのクロック成分をモニタすることで、光信号が断たれていることを確実に感知することが好ましい又は必要である。本実施形態では、上記のようなクロック成分抽出に基づく制御を行う電気吸収型光変調器駆動回路について説明する。
【００４３】
図４は、本実施形態に係る電気吸収型光変調器駆動回路を原理的に示したブロック図である。
本実施形態は、第３の実施形態において電気吸収型光変調器５の入力側に光カプラ１５を挿入し、図４における吸収電流モニタ１３に代わり、クロック抽出回路１６を設けたものである。
【００４４】
電気吸収型光変調器５への入射前の入射光を光カプラ１５からクロック抽出回路１６に送り、クロック成分を抽出する。その際、光信号が入射されていればクロック成分を抽出できるが、光信号が断たれていると、ＡＳＥしか存在しないためクロック成分は抽出できない。クロック成分が抽出できなかったことによって、光信号が断たれていることを感知したら、制御回路８ｃによりリレー１０ｂをＯＦＦにし、交流増幅器電源１１の交流増幅器６への供給を遮断し、その後、逆バイアス方向の直流バイアス電圧を減衰器１４により小さくする。これによって、再入射してくる過増幅された光信号に対し、電気吸収型光変調器５内の消費電力の上昇を抑え、電気吸収型光変調器５の破損を防ぐことができる。
【００４５】
なお、電気吸収型光変調器５の入力側の光増幅器１２のＡＳＥが大きく問題となるのは、主に光信号レベルが小さい受信側である。
（第３の実施形態の回路例）
次に、第３の実施形態の電気吸収型光変調器駆動回路の具体的な回路構成の一例を示す。ここでは、交流変調電圧の電気吸収型光変調器５への印加に遅延が加えられる機能、直流バイアス電圧の立ち下げに備わっている充電機能、吸収電流モニタより交流変調電圧を立ち下げる機能等について、具体的な回路例をもとに説明する。
【００４６】
図５に、第３の実施形態の電気吸収型光変調器駆動回路の回路図の一例である。この電気吸収型光変調器駆動回路は、−ＶＣＣ１、−ＶＣＣ２、＋ＶＣＣ３、および−ＶＣＣ４の４つの電源、交流信号用増幅器６、バイアスティー４、リレー１０ｂ、抵抗Ｒ１〜Ｒ６、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２、差動アンプＩＣ１，ＩＣ２、コンデンサＣ１〜Ｃ４、ダイオードＣＤ１，ＣＤ２、ツェナーダイオードＺ１，Ｚ２、ならびにトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４から構成される。
【００４７】
図５において、まず、駆動回路１に外部からの電源（図示せず）が投入されると、−ＶＣＣ１、−ＶＣＣ２、＋ＶＣＣ３、−ＶＣＣ４の電源が立ち上がる。−ＶＣＣ１は、図３の直流バイアス電圧源２であり、電源立ち上がり後、直ちにダイオードＣＤ２、トランジスタＴＲ１、抵抗Ｒ１、バイアスティー４を介して、電気吸収型光変調器５に直流バイアス電圧として印加される。ダイオードＣＤ１は直流バイアス電圧が順方向電圧にならないように保護している。この直流バイアス電圧値について、２つのツェナーダイオードＺ１，Ｚ２により最大電圧値が決められ、可変抵抗ＶＲ１により印加される電圧値が可変される。
【００４８】
交流変調電圧については、交流増幅器６に電源が供給されると、交流信号が交流増幅器６、バイアスティー４を介し、電気吸収型光変調器５に印加される。この増幅器６の電源の＋ＶＣＣ３が、図３の交流増幅器電源１１であり、リレー１０ｂにより電源投入時は遮断されている。このリレー１０ｂにおいて、＋ＶＣＣ３が増幅器６に流れるためには、トランジスタＴＲ３のベースに所定以上の電圧がかかり、トランジスタＴＲ３がＯＮ状態になる必要がある。このベース電圧は、２つのツェナーダイオードＺ１，Ｚ２で決まる直流バイアス電圧が、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ２を介してつながったものである。
【００４９】
直流バイアス電圧が所定の値以上を持つと、トランジスタＴＲ３のベースに抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２の時定数により遅延を与えられて電圧がかかり、トランジスタＴＲ３がＯＮ状態になり、リレー１０ｂが働き、＋ＶＣＣ３が交流増幅器６に供給され、交流変調電圧が電気吸収型光変調器５に印加される。なお、リレー１０ｂにおいても、応答速度が数ｍｓあり、＋ＶＣＣ３はさらに遅延が加えられて増幅器６にかかることとなる。つまり、駆動回路電源の立ち上げの際、電気吸収型光変調器５には、直流バイアス電圧は即印加されるが、交流変調電圧は、直流バイアス電圧が所定以上の電圧値をもった後、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２の時定数とリレー１０ｂにより遅延を与えられてから印加されることになり、順方向電圧は印加されることはない。
【００５０】
図５において、駆動回路１の電源を立ち下げた際は、−ＶＣＣ１、−ＶＣＣ２、＋ＶＣＣ３、−ＶＣＣ４が同時に立ち下がる。交流増幅器電源６の＋ＶＣＣ３が立ち下がると、交流増幅器６もＯＦＦになるので交流変調電圧は即立ち下がる。それに対し、直流バイアス電圧は、コンデンサＣ１により貯えられていた電荷が電気吸収型光変調器５に放電されながら徐々に小さくなっていく。コンデンサＣ１の電荷容量が大きければ大きいほど、直流バイアス電圧は電気吸収型光変調器５に長い時間印加されていることになる。
【００５１】
つまり、電源立ち下げの際、交流変調電圧は即立ち下がり、直流バイアス電圧はコンデンサによる充電機能により、徐々に小さくなるので、電気吸収型光変調器５には順方向電圧が印加されることはない。仮に直流バイアス電圧源となる−ＶＣＣ１が他のＶＣＣよりも早く立ち下がった場合においても、ＴＲ３のベース電圧が立ち下がり、リレー１０ｂがＯＦＦ状態になり、交流増幅器６への電源供給が遮断され、交流変調電圧が立ち下がる。その交流変調電圧が立ち下がるまでの時間に対し、コンデンサＣ１における直流バイアス電圧の充電量が十分であるよう、コンデンサＣ１の電荷容量を選択することで、電気吸収型光変調器５には決して順方向電圧が印加されないようにすることができる。
【００５２】
ところで、電気吸収型光変調器５内に流れる吸収電流は、抵抗Ｒ１に流れる電流と等しいので、差動アンプＩＣ１により、抵抗Ｒ１に流れる電流を読みとり、吸収電流をモニタすることができる。電気吸収型光変調器５への入射光が断たれると、吸収電流値が小さくなり、抵抗Ｒ６、可変抵抗ＶＲ２、−ＶＣＣ４において設けられた所定のしきい値以下になると、トランジスタＴＲ４がＯＦＦ状態になる。トランジスタＴＲ４がＯＦＦ状態になると、交流増幅器６への電源供給が遮断され、交流変調電圧が立ち下がる。この電源のＯＮ／ＯＦＦの切り替えにトランジスタＴＲ４を用いることで、リレーのような機械的スイッチ方法に比べてより早い交流変調電圧の立ち下げを実現できる。このような電源のＯＮ／ＯＦＦの切り替えで問題となる点は、電源切り替え時の大きな突入電源により、トランジスタのＰＮ接合部分が破壊されることがあげられるが、ＰＮ間にコンデンサＣ３を並列に挿入することで、大きな突入電流を抑えることができ、ＴＲ４の破損を防ぐことができる。
【００５３】
このトランジスタＴＲ４とコンデンサＣ３からなる回路は、リレー１０ｂがＯＮ状態になり交流増幅器６に電源供給される際にリレー１０ｂの接点を保護する働きもある。すなわち、リレー１０ｂの接点が閉じてＯＮ状態になった瞬間、コンデンサＣ３によりトランジスタＴＲ４はＯＦＦ状態になり、その後コンデンサＣ３が充電されてゆるやかにトランジスタＴＲ４はＯＮ状態へと移行する。この動作により突入電流が大きくなることを抑え、リレー１０ｂの接点が保護される。
【００５４】
トランジスタＴＲ２においてはベース側に挿入された抵抗Ｒ５とコンデンサＣ４の時定数により遅延を与えられてＯＮ状態になり、それによりツェナーダイオードＺ１はツェナー電圧を保てなくなり、直流バイアス電圧値が交流変調電圧より遅れて小さくなる。この小さくなった直流バイアス電圧値では、トランジスタＴＲ３がＯＮ状態にならないようにツェナーダイオードＺ２の値を選び、トランジスタＴＲ３もＯＦＦ状態にし、光信号の再入射後に交流変調電圧が直流バイアス電圧よりも遅く立ち上がるようにする。光増幅器１２により過増幅された光信号が再入射しても、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ４の時定数によりトランジスタＴＲ２はすぐにはＯＦＦ状態にならず、直流バイアス電圧は瞬時に立ち上がらない。抵抗Ｒ５とコンデンサＣ４の時定数値は、光増幅器１２の過増幅がおさまってから直流バイアス電圧が立ち上がるように設定する。光増幅器１２がＥｒドープファイバ増幅器の場合は抵抗Ｒ５とコンデンサＣ４の時定数は１ｍ秒以上に設定することが望ましい。
【００５５】
図６は、図５において電気吸収型光変調器駆動回路１の電源を立ち上げた際の、直流バイアス電圧を示すＡ点と交流変調電圧をつくる交流増幅器６の電源を示すＢ点の立ち上がりの違いを示している。
【００５６】
図７は、図５において電気吸収型光変調器駆動回路１の電源を立ち下げた時の、直流バイアス電圧を示すＡ点と交流増幅器６の電源を示すＢ点の立ち下がりの違いを示している。
【００５７】
図７のように、駆動回路１の電源を立ち上げたとき、交流変調電圧をつくる交流増幅器６の電源は直流バイアス電圧よりも遅く立ち上がるように制御されており、また図６のように、駆動回路１の電源を立ち下げたとき、交流増幅器６の電源は即立ち下がることで交流変調電圧が即立ち下がり、直流バイアス電圧はコンデンサの充電機能により徐々に立ち下がる。
【００５８】
以上のことから、電気吸収型光変調器５には、駆動回路１の電源立ち上げ、立ち下げの際にも、順方向電圧が印加されることはなく、電気吸収型光変調器５が破損することはない。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において種々変形して実施することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動回路の電源を立ち上げた際、また立ち下げた際においても、電気吸収型光変調器に瞬時たりとも順方向電圧が印加されないように制御することができ、電気吸収型光変調器に順方向電圧が印加されることによる電気吸収型光変調器の破損を防ぐことができる。
【００６０】
また、本発明によれば、電気吸収型光変調器へ入射する光信号が断たれたことを感知し、交流変調電圧を立ち下げる制御機能を備えることにより、電気吸収型光変調器入力側に１個以上有す光増幅器において過増幅された光信号の電気吸収型光変調器への再入射に対しても、電気吸収型光変調器内の消費電力が大きくなりすぎることはなく、電気吸収型光変調器の破損を防ぐことができる。
本発明によって、信頼性の高い電気吸収型光変調器を用いた光伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示した原理ブロック図
【図２】本発明の第２の実施形態を示した原理ブロック図
【図３】本発明の第３の実施形態を示した原理ブロック図
【図４】本発明の第４の実施形態を示した原理ブロック図
【図５】本発明の第３の実施形態の具体例を示した回路図
【図６】図５の駆動回路電源を立ち上げたときの直流バイアス電圧と交流増幅器電源の立ち上がりの相違を示す波形図
【図７】図５の駆動回路電源を立ち下げたときの直流バイアス電圧と交流増幅器電源の立ち下がりの相違を示す波形図
【図８】従来の電気吸収型光変調器駆動回路の一例を示す図
【符号の説明】
１…電気吸収型光変調器駆動回路
２…直流バイアス電圧源
３…交流変調電圧源
４…バイアスティー
５…電気吸収型光変調器
６…交流増幅器
７…充電回路
８ａ〜８ｃ…制御回路
９…直流バイアス電圧検出器
１０ａ，１０ｂ…リレー
１１…交流増幅器電源
１２…光増幅器
１３…吸収電流モニタ
１４…直流バイアス電圧減衰器
１５…光カプラ
１６…クロック成分抽出回路
Ｒ１〜Ｒ６…抵抗
ＶＲ１，ＶＲ２…可変抵抗
ＴＲ１，ＴＲ４…トランジスタ
Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ
ＣＤ１，ＣＤ２…ダイオード
Ｚ１，Ｚ２…チェナーダイオード
ＶＣＣ１〜ＶＣＣ４…電源
ＩＣ１，ＩＣ２…差動アンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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