(57)【要約】［課題］非線形効果に起因する出力の非対称性を有する光変調器の特性を明確化する。［解決手段］光送信器は、所定の波長の光を出力する光源と、光源から出力された光を変調信号によって変調する変調器と、変調器に変調信号を出力する変調器駆動部と、変調器及び変調器駆動手段に低周波信号を出力し、変調信号を低周波信号で振幅変調し、振幅変調された変調信号を低周波信号で強度変調し、低周波信号の成分を含むモニタ信号を受信する制御部と、変調器から出力される光信号の低周波成分を抽出して、モニタ信号として出力する検出部と、を備える。
2018180537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を変調信号によって変調する変調器と、
前記変調器に前記変調信号を出力する変調器駆動手段と、
前記変調器及び前記変調器駆動手段に低周波信号を出力し、前記変調信号を前記低周波信号で振幅変調し、前記振幅変調された前記変調信号を前記低周波信号で強度変調し、前記低周波信号の成分を含むモニタ信号を受信する制御手段と、
前記変調器から出力される光信号の低周波成分を抽出して、前記モニタ信号として出力する検出手段と、
を備える光送信器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記振幅変調及び前記強度変調された前記変調信号の正側の包絡線及び負側の包絡線の一方のみに前記低周波信号が重畳されるように前記振幅変調及び前記強度変調を行う、請求項１に記載された光送信器。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記振幅変調及び前記強度変調された前記変調信号の正側の包絡線のみに低周波成分が重畳されるように第１の前記振幅変調及び前記強度変調を行い、
前記振幅変調及び前記強度変調された前記変調信号の負側の包絡線のみに低周波成分が重畳されるように第２の前記振幅変調及び前記強度変調を行う、
請求項１又は２に記載された光送信器。
【請求項４】
前記制御手段は、前記モニタ信号に基づいて前記変調器の伝達特性を検出する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載された光送信器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記光源の波長及び出力パワーの少なくとも一方を切り替える機能を備え、前記切り替えの実行を契機として前記変調器の伝達特性を検出する、請求項４に記載された光送信器。
【請求項６】
前記制御手段は、検出された前記伝達特性に基づいて前記変調器の駆動条件を設定する、請求項４又は５に記載された光送信器。
【請求項７】
前記制御手段は、前記変調器に印加されるバイアス電圧、前記変調信号の駆動振幅、前記変調信号のプリディストーション、のうち少なくとも１つに基づいて前記駆動条件を設定する、請求項６に記載された光送信器。
【請求項８】
前記変調器は、前記変調信号を終端する終端手段、終端された前記変調信号に基づいて前記光源から出力された光を変調する光変調手段、前記光変調手段の出力の一部を分岐する分岐手段及び分岐された出力光を電気信号に変換して前記電気信号を前記検出手段へ出力する変換手段を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された光送信器。
【請求項９】
所定の波長の光を出力し、
変調器において、光源から出力された光を変調信号によって変調し、
前記変調器に前記変調信号を出力し、
前記変調信号を低周波信号で振幅変調し、
前記振幅変調された前記変調信号を前記低周波信号で強度変調し、
前記変調器から出力される光信号の低周波成分をモニタ信号として出力し、
前記モニタ信号に基づいて前記変調器の伝達特性を検出する、
光送信方法。
【請求項１０】
前記振幅変調及び前記強度変調された前記変調信号の正側の包絡線及び負側の包絡線の一方のみに前記低周波信号が重畳されるように前記振幅変調及び前記強度変調を行う、請求項９に記載された光送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光送信器及び光送信方法に関し、特に、光変調器を備える光送信器及び光送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光トランシーバ（光送受信器）及び光送信器で用いられる光変調器には、ニオブ酸リチウム（Lithium Niobate、LN）変調器が使用されてきた。しかし、近年、光送受信器において低消費電力化及び小型化が要求されている。例えば、ＣＦＰ（C Form Factor Pluggable）２、ＣＦＰ４のような、小型のプラガブル光トランシーバが標準化されている。このため、光変調器の小型化が求められている。【０００３】
光送受信器の小型化と並んで、伝送容量を増加させるために、ＱＰＳＫ、ＤＰ−８ＱＡＭ、ＤＰ−１６ＱＡＭ等の多値変調や、ナイキストフィルタを使用した狭帯域化による周波数利用効率の向上が求められる。ＱＰＳＫはQuadrature Phase Shift Keying、ＤＰ−８ＱＡＭはDual Polarization-8 Quadrature Amplitude Modulationを意味する。このような背景から、伝送容量の増加と高品質な伝送特性とを実現するための、高性能な変調器及び変調制御方法が要求されている。【０００４】
本発明に関連して、特許文献１は、光変調器の駆動振幅を最適化する方法を開示している。特許文献１の技術は、光変調器に入力される変調信号に低周波信号（ディザ信号）を重畳させ、光変調器の光出力に現れるディザ信号をモニタすることにより、変調度の最適値を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３２５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
小型の光変調器としては、インジウムリンやシリコンを材料としたマッハツェンダー型半導体光変調器が知られている。ＬＮ光変調器と比べて、半導体光変調器は、半導体特有の電界吸収効果に起因して、入出力特性（伝達特性）の非線形性が高い場合がある。伝達特性が非線形であると、光変調器の駆動振幅に対する変調出力が正の位相変調方向と負の位相変調方向とで非対称となる。そして、この非対称性の影響により、特許文献１に記載された方法を用いても、光変調器の最適な動作点（バイアス）及び駆動振幅を特定することが困難であり、結果として伝送特性の劣化を招く。一方、光変調器の駆動振幅の範囲を限定することで伝達特性の線形性を確保できる。しかし、光変調器の駆動振幅を下げると、光変調器の出力光の振幅が低下し、光出力パワーの低下を招く。従って、半導体光変調器を最適な条件で駆動するためには、光変調器の伝達特性を明確化する必要がある。【０００７】
（発明の目的）
本願発明の目的は、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する光変調器の特性を明確化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光送信器は、所定の波長の光を出力する光源と、前記光源から出力された光を変調信号によって変調する変調器と、前記変調器に前記変調信号を出力する変調器駆動手段と、前記変調器及び前記変調器駆動手段に低周波信号を出力し、前記変調信号を前記低周波信号で振幅変調し、前記振幅変調された前記変調信号を前記低周波信号で強度変調し、前記低周波信号の成分を含むモニタ信号を受信する制御手段と、前記変調器から出力される光信号の低周波成分を抽出して、前記モニタ信号として出力する検出手段と、を備える。【０００９】
本発明の光送信方法は、所定の波長の光を出力し、変調器において、前記光源から出力された光を変調信号によって変調し、前記変調器に前記変調信号を出力し、前記変調信号を低周波信号で振幅変調し、前記振幅変調された前記変調信号を前記低周波信号で強度変調し、前記変調器から出力される光信号の低周波成分をモニタ信号として出力し、前記モニタ信号に基づいて前記変調器の伝達特性を検出する、ことを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する光変調器の特性を明確化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の光送信器１００の構成例を示すブロック図である。
【図２】変調器１０２の変調動作の例を説明する第１の図である。
【図３】変調器１０２の変調動作の例を説明する第２の図である。
【図４】変調器１０２の変調動作の例を説明する第３の図である。
【図５】光送信器１００の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態における変調器１０２の変調動作の例を説明する図である。
【図７】第４の実施形態の光送信器２００の構成例を示すブロック図である。
【図８】第５の実施形態の光送信器３００の構成例を示すブロック図である。
【図９】第６の実施形態の光送信器４００の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（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１００の構成例を示すブロック図である。以降の実施形態及び図面では、「光変調器」を単に「変調器」と記載する。光送信器１００は、変調器駆動部１０１、変調器１０２、光源１０３、検出部１０４、制御部１０５を備える。変調器駆動部１０１は、変調器１０２に変調信号を出力する変調器駆動手段を担う。検出部１０４は、変調器１０２から出力される光信号の低周波成分を抽出する検出手段を担う。制御部１０５は、変調信号を制御する制御手段を担う。
【００１３】
光源１０３は所定の波長の連続光を出力する。変調器駆動部１０１は、変調器１０２へ変調信号を出力する。制御部１０５は、変調信号よりも周波数が低い低周波信号によって、変調器駆動部１０１において変調信号の振幅を変調する。制御部１０５は、さらに、変調器駆動部１０１において振幅変調された変調信号を、変調器１０２において、低周波信号を用いて強度変調する。振幅変調及び強度変調を受けた変調信号は、変調器１０２に入力された光源１０３の出力光を変調する。
【００１４】
変調器１０２は、光源１０３の出力光を変調し、変調された光（送信光）を出力する。制御部１０５は、検出部１０４において抽出された低周波信号（モニタ信号）を受信する。
【００１５】
光送信器１００の動作例を以下に説明する。図２は、変調器１０２の変調動作の例を説明する第１の図である。図２は、制御部１０５から変調器駆動部１０１のみに低周波信号が入力された場合の、変調器１０２の変調動作の例を示す。すなわち、図２は、変調信号は変調器駆動部１０１において振幅変調を受けるが、変調器１０２においては強度変調を受けない場合を示す。
【００１６】
図２の正弦波状の曲線（Ａ）は変調器１０２の伝達特性を示す。伝達特性の横軸は変調器１０２の駆動電圧であり、縦軸は変調器１０２の光出力パワーである。曲線（Ａ）で示されるように、変調器１０２の伝達特性の左側のピーク（Ｐ２）と右側のピーク（Ｐ１）の高さ、すなわち変調器１０２の出力パワーは非対称である。この非対称性は、変調器１０２の材料の特性の非線形性に起因する。このように、変調器１０２の伝達特性のピークの高さがピーク毎に異なる場合がある。
【００１７】
図２の下の波形（Ｂ）は、変調器１０２に入力される変調信号及びその包絡線を示す。波形（Ｂ）の横軸は変調信号の電圧であり、縦軸は時間である。変調器駆動部１０１は、低周波信号によって振幅変調された変調信号を出力する。図２の波形（Ｂ）に示すように、振幅変調された変調信号の包絡線の左右の振幅の変動量は同一で位相は逆位相となる。
【００１８】
図２の波形（Ｃ）は、モニタ信号に含まれる、伝達特性のピークＰ１及びＰ２に対応する低周波信号成分のピーク毎の波形を示す。モニタ信号（Ｐ１）はピークＰ１に対するモニタ信号であり、モニタ信号（Ｐ２）はピークＰ２に対するモニタ信号である。これらの信号の振幅は、変調信号の振幅の中心が伝達特性のピークと一致する場合に最小となる。
【００１９】
図２の波形（Ｂ）では、ピークＰ１に対応する変調信号の包絡線（以下、「正側の包絡線」という。）の中心の電圧とピークＰ１との電圧差（左右方向の位置ずれ）Ｖ１は、左側のピークＰ２に対応する包絡線（以下、「負側の包絡線」という。）の中心の電圧とピークＰ２との電圧差Ｖ２よりも大きい。そして、正側の包絡線の振幅の中心付近では、負側の包絡線の振幅の中心付近と比べて伝達特性の傾きが大きいため、モニタ信号（Ｐ１）の振幅は、モニタ信号（Ｐ２）の振幅と比べて大きい。
【００２０】
しかしながら、実際には、検出部１０４から出力されるモニタ信号には、図２の波形（Ｃ）で示したモニタ信号（Ｐ１）及びモニタ信号（Ｐ２）が重なって出力される。このため、変調信号を低周波信号で振幅変調したのみでは、モニタ信号に含まれる低周波信号からは、変調器１０２の伝達特性（すなわち、駆動電圧と出力パワーとの関係）をピーク毎に知ることができない。
【００２１】
図３は、変調器１０２の変調動作の例を説明する第２の図である。図３では、変調信号は変調器駆動部１０１において低周波信号による図２の振幅変調を受けず、変調器１０２において低周波信号による強度変調を受ける。すなわち、制御部１０５は、変調器１０２に入力された変調信号を、低周波信号で強度変調する。図３の中央の正弦波状の曲線（Ｄ）は、図２と同様に、変調器１０２の伝達特性を示す。
【００２２】
制御部１０５は、変調器１０２において、変調信号を低周波信号によって強度変調する。すなわち、図３の下側の波形（Ｅ）に示すように、図２とは異なり、変調信号は振幅が一定のまま、包絡線が低周波信号によって変調される。すなわち、包絡線の正側の波形及び負側の波形は同位相で変動する。
【００２３】
図３の波形（Ｆ）は、モニタ信号の波形の例を示す。図３の波形（Ｅ）では、正側の包絡線の波形の位相が図２の波形（Ｂ）と比較して反転している。このため、正側の包絡線に対応する低周波成分の波形（モニタ信号（Ｐ１））も図２の波形（Ｃ）とは逆位相になる。
【００２４】
しかしながら、図３の場合も、検出部１０４から出力されるモニタ信号には、図３の波形（Ｆ）で示したモニタ信号（Ｐ１）及びモニタ信号（Ｐ２）が重なっている。このため、図３のように変調信号を低周波信号で強度変調した場合も、図２の場合と同様に、モニタ信号に含まれる低周波信号からは、変調器１０２の伝達特性をピーク毎に知ることができない。
【００２５】
そこで、本実施形態では、制御部１０５は、変調器駆動部１０１から出力される変調信号を低周波信号で振幅変調し、さらに、振幅変調された変調信号を低周波信号で強度変調する。すなわち、制御部１０５は、低周波信号を変調器駆動部１０１及び変調器１０２の両方へ出力する。この場合、変調器１０２において光源１０３の出力光を変調する変調信号の包絡線は、図２及び図３の変調信号の包絡線を重畳した形となる。
【００２６】
図４は、変調器１０２の変調動作の例を説明する第３の図である。図４は、制御部１０５が低周波信号を変調器駆動部１０１及び変調器１０２の両方へ出力した場合の、変調器１０２における変調信号の波形の例を示す。変調信号は変調器駆動部１０１において振幅変調され、変調器１０２において強度変調される。図４の曲線（Ｇ）は、図２及び図３と同様の、変調器１０２の伝達特性を示す。
【００２７】
図４においては、変調器駆動部１０１において低周波信号によって生成された変調信号の正側の包絡線は、変調器１０２に入力された低周波信号によって打ち消される。その結果、変調信号の負側にのみ低周波信号による包絡線が生じる（図４の波形（Ｈ））。その結果、検出部１０４は、低周波信号が重畳されている負側の包絡線に対応するモニタ信号（Ｐ２）のみを出力する（図４の波形（Ｉ））。このモニタ信号は、変調器１０２のピークＰ２側の伝達特性を示す。制御部１０５は、このモニタ信号に基づいて変調器１０２のピークＰ２側の駆動電圧を設定できる。
【００２８】
図５は、第１の実施形態における制御部１０５の動作手順の例を示すフローチャートである。制御部１０５は、変調器駆動部１０１及び変調器１０２へ低周波信号を出力する（ステップＳ０１）。制御部１０５は、変調器駆動部１０１及び変調器１０２に、変調信号への振幅変調及び強度変調を行わせる（ステップＳ０２）。制御部１０５は、変調器１０２から出力される電気信号の低周波成分のみを持つモニタ信号を受信する（ステップＳ０３）。
【００２９】
以上説明したように、このような構成を備える第１の実施形態の光送信器１００は、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する変調器の特性を明確化できる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図１及び図４を参照して第２の実施形態について説明する。第１の実施形態で説明したように、検出部１０４は、変調器１０２が出力する電気信号をフィルタして、変調器駆動部１０１及び変調器１０２に入力された低周波信号の周波数の信号をモニタ信号として制御部１０５に出力する。第２の実施形態において、制御部１０５は、検出部１０４から受信したモニタ信号に基づき変調器１０２の駆動条件を設定する。変調器１０２の駆動条件の設定は、変調器１０２に印加されるバイアス電圧、変調信号の駆動振幅、プリディストーションによって行うことができる。プリディストーションとは、変調器１０２の出力光の非対称性が低減されるような歪みがあらかじめ加えられた変調信号を用いて変調器１０２を動作させる操作をいう。
【００３１】
駆動条件をより好ましく設定することにより変調器１０２の伝達特性を考慮した条件で変調器１０２を駆動させることができるため、高出力かつ高品質な伝送特性が実現される。変調信号のバイアス電圧、変調信号の駆動振幅、プリディストーションの制御は、制御部１０５が変調器駆動部１０１又は変調器１０２を制御することで行われる。例えば、制御部１０５は、図４においてモニタ信号（Ｐ２）の振幅が最小になるようにバイアス電圧及び変調信号の振幅を制御することで、ピークＰ２における変調器の動作条件を改善できる。例えば、制御部１０５は、このモニタ信号の振幅が最小になるような変調信号の振幅の半値を変調器１０２の負側の駆動電圧とすることができる。変調器１０２は、制御部１０５の指示によりバイアス電圧を制御してもよい。変調器駆動部１０１は、制御部１０５の指示により変調信号の振幅を制御してもよい。変調器１０２の駆動条件の改善により変調器１０２をより大きい振幅で駆動できるため、光送信器１００において高出力かつ高品質な伝送特性が実現される。
【００３２】
なお、変調器１０２の駆動条件の設定は、システムが光送信器１００に要求する特性の変化に応じて、光送信器１００の運用中に実行されてもよい。駆動条件の設定の契機は、変調器１０２の伝達特性の経時的な変動の検出やシステム側の経路切り替え等でもよい。
【００３３】
以上のように、第２の実施形態では、変調器の特性を観測することで駆動信号の最適化を行い信号品質の劣化を防ぐことができる。すなわち、第２の実施形態の構成によれば、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する変調器の特性を明確化できるとともに、高出力かつ高品質な伝送特性を実現可能な光送信器を提供できる。
【００３４】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の図４では、ピークＰ２側の伝達特性のみを出力するために、変調信号の負側の包絡線のみに低周波信号が重畳された場合について説明した。しかしながら、制御部１０５において変調器駆動部１０１及び変調器１０２へ出力する低周波信号の位相差を０度又は１８０度とすることで、正側又は負側の一方の包絡線にのみ低周波信号を重畳させることができる。すなわち、制御部１０５は、低周波信号の位相差を調整することで、正側の包絡線にのみ低周波信号を重畳させることができる。
【００３５】
図１及び図６を参照して第３の実施形態を説明する。図６は、第３の実施形態における変調器１０２の変調動作の例を説明する図である。図４とは異なり、図６は、変調信号の正側の包絡線にのみ低周波信号が重畳されている例を示す。図６の曲線（Ｊ）は、図２〜図４と同様に、変調器１０２の伝達特性を示す。制御部１０５は、変調信号の負側の低周波信号の包絡線のみが打ち消されるように低周波信号を変調器駆動部１０１及び変調器１０２に入力することで、正側にのみ低周波信号の包絡線が生じる（図６の波形（Ｋ））。この場合、制御部１０５は、変調器駆動部１０１及び変調器１０２へ出力する低周波信号の位相差を図４とは反転させ、負側の包絡線の低周波信号成分が変調器１０２において打ち消されるように低周波信号の振幅を調整する。その結果、検出部１０４は、低周波信号が重畳されている正側の包絡線に対応するモニタ信号（Ｐ１）のみを出力する（図６の波形（Ｌ））。
【００３６】
従って、まず、制御部１０５は、図４で説明したように、変調信号の負側の包絡線にのみ低周波信号が重畳されるように低周波信号の位相を調整する。その結果、制御部１０５はモニタ信号（Ｐ２）に基づいてピークＰ２の伝達特性を検出できる。次に、制御部１０５は、図６で説明したように、変調信号の正側の包絡線にのみ低周波信号が重畳されるように変調器１０２に加える低周波信号の位相を反転させる。そうすると、制御部１０５はモニタ信号（Ｐ１）に基づいてピークＰ１の伝達特性を検出できる。このようにして、制御部１０５はピークＰ１及びＰ２の双方の伝達特性を検出できる。制御部１０５は、モニタ信号の振幅が最小になるような変調信号の振幅の半値をピークＰ１及びＰ２のそれぞれについて求め、求められた振幅に基づいて変調器１０２のピーク毎の駆動電圧を設定してもよい。なお、制御部１０５は、変調器１０２に加える低周波信号の位相を反転させる代わりに、変調器駆動部１０１に加える低周波信号の位相を反転させてもよい。
【００３７】
第３の実施形態の構成によっても、第２の実施形態と同様に、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する変調器の特性を観測することで駆動信号の最適化を行い信号品質の劣化を防ぐことができる。さらに、第３の実施形態によれば、制御部１０５はピークＰ１及びＰ２のそれぞれに対応する伝達特性を得ることができるため、一方のピークのみの伝達特性を検出する場合と比較して、変調器１０２の駆動条件をさらに改善できる。
【００３８】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態の光送信器２００の構成例を示すブロック図である。図１に示した光送信器１００と比較して、光送信器２００は、制御部１０５が光源１０３の波長を制御する機能をさらに備える点で相違する。例えば、光源１０３は、外部からの制御で波長を設定可能な波長可変レーザである。制御部１０５は、光源１０３の波長を変更した場合には、第１〜第３の実施形態で説明した手順により変調器１０２の伝達特性を検出し、検出された伝達特性に基づいて変調器１０２の駆動条件を設定する。このような構成により、第４の実施形態の光送信器２００は、光源１０３の波長が変更された場合でも、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する変調器の特性を波長毎に明確化できる。また、光送信器２００は、波長毎に最適な変調条件で変調器１０２を駆動できる。なお、以降の図面及び説明では既出の要素には同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００３９】
なお、制御部１０５は光源１０３の出力パワーを制御する機能をさらに備えてもよい。そして、制御部１０５は、光源１０３の出力パワーを変更する毎に第１〜第３の実施形態で説明したいずれかの手順により変調器１０２の伝達特性を検出し、検出された伝達特性に基づいて変調器１０２の駆動条件を設定してもよい。
【００４０】
さらに、制御部１０５は、変調器１０２の特性の経時的な変化の予測値を記載したルックアップテーブル及びタイマを備えてもよい。タイマに設定された所定の時間が経過すると、制御部１０５はルックアップテーブルを参照し、経過時間に対応する変調器１０２の特性の予測値を読み出し、その予測値に基づいて変調器１０２の駆動条件を設定してもよい。ルックアップテーブルは、光源１０３に設定可能な波長あるいは出力パワーに対応する、変調器１０２の伝達特性の経時変化の予測値を含んでもよい。
【００４１】
第４の実施形態の光送信器２００も、第２及び第３の実施形態と同様に、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する変調器の特性を観測することで駆動信号の最適化を行い信号品質の劣化を防ぐことができる。さらに、第４の実施形態の光送信器２００は、光源１０３の波長又は出力パワーを切り替えた場合でも、切替後の変調器１０２の出力特性を検出し、最適な変調条件で動作することが可能となる。また、変調器１０２の伝達特性の経時変化を補償することも可能となる。
【００４２】
（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態の光送信器３００の構成例を示すブロック図である。光送信器３００は、図１で説明した光送信器１００の詳細な構成例である。光送信器３００では、光源１０３は、固定波長レーザ又は波長可変レーザである。変調器１０２は、インジウムリンやシリコンを材料とした半導体光変調器である。検出部１０４は、制御部１０５が変調器駆動部１０１及び変調器１０２へ出力する低周波信号の周波数ｆ０よりも高い周波数を阻止するローパスフィルタ又はバンドパスフィルタである。
【００４３】
変調器１０２は、変調信号を終端する終端手段を担う終端部１０６、終端された変調信号に基づいて光源１０３から出力された光を変調する光変調手段を担う変調部１０７を備える。変調器１０２は、さらに、変調部１０７の出力の一部を分岐する分岐手段を担う分岐部１０８、分岐された出力光を電気信号に変換して電気信号を検出部１０４へ出力する変換手段を担う変換部１０９を備える。終端部１０６は、さらに、制御部１０５から入力された低周波信号を用いて、変調信号に強度変調を行う。変調信号に対する強度変調については、図３で説明した。終端部１０６は、低周波信号により変調部１０７のバイアス電圧を変化させることで、変調信号を強度変調できる。変調部１０７は、光源１０３の出力光を、終端部で終端された変調信号に応じて位相変調して出力する。変調部１０７として、公知のマッハツェンダー型半導体光変調器を用いることができる。
【００４４】
分岐部１０８は、変調部１０７の出力光の一部を分岐して変換部１０９に出力する。変換部１０９は、分岐された出力光を電気信号に変換する光−電気変換機能を備える。変換部１０９は、変調部１０７の出力パワーに比例した強度を持つ電気信号を検出部１０４へ出力する。分岐部１０８として半導体光導波路で構成された方向性結合器を用いることができる。また、変換部１０９として、フォトダイオードを用いることができる。なお、分岐部１０８及び変換部１０９は、変調器１０２の外部に配置されてもよい。
【００４５】
制御部１０５は、周波数ｆ０の低周波信号を生成する機能を備え、周波数ｆ０の低周波信号を変調器駆動部１０１及び変調器１０２へ出力する。低周波信号の周波数ｆ０は、光源１０３が出力する連続光が位相変調される周波数（変調周波数）よりも低い。制御部１０５は、変調器駆動部１０１及び変調器１０２へ出力する低周波信号の位相差を調整できる。制御部１０５は、変調信号の正側の包絡線及び負側の包絡線の一方の低周波成分のみが変調器１０２において打ち消されるように、変調器駆動部１０１及び終端部１０６へ出力する低周波信号の位相及び振幅を調整する。その結果、変調信号の正側又は負側にのみ周波数ｆ０の包絡線が生じる。図２〜図４及び図６で説明したように、変調光の包絡線の形状は、変調器駆動部１０１及び変調器１０２に加えられた低周波信号によって定まる。
【００４６】
図８に示す光送信器３００において、変調器駆動部１０１は、制御部１０５から入力された低周波信号によって、変調器１０２を駆動する変調信号を振幅変調し、振幅変調された変調信号を終端部１０６へ出力する。終端部１０６は、振幅変調された変調信号を、制御部１０５から入力された低周波信号を用いて強度変調する。そして、変調部１０７は、光源１０３から入力された光を、終端された変調信号に基づいて位相変調する。制御部１０５は検出部１０４から出力されるモニタ信号を受信し、モニタ信号に含まれる周波数ｆ０の成分に基づいて変調器１０２の伝達特性を検出できる。
【００４７】
このような構成を備える第５の実施形態の光送信器３００も、第１乃至第４の実施形態と同様に、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する変調器の特性を明確化できる。
【００４８】
制御部１０５は、さらに、第２の実施形態で説明したように、検出部１０４から受信したモニタ信号に基づき変調器１０２の駆動条件を設定してもよい。その結果、第５の実施形態の光送信器３００は、非線形効果に起因する出力の非対称性を有する変調器の特性を観測することで駆動信号の最適化を行い信号品質の劣化を防ぐことができる。
【００４９】
制御部１０５は、さらに、第３の実施形態で説明したように、伝達特性のピークＰ１及びＰ２のそれぞれに対応する伝達特性を検出することで、変調器１０２の駆動条件を設定してもよい。
【００５０】
制御部１０５は、さらに、第４の実施形態で説明したように、光源１０３の波長又は出力パワーを切り替える機能を備え、これらの切り替えを行った場合でも、切替後の変調器１０２の出力特性を検出し、変調器１０２をより好ましい変調条件で動作させてもよい。
【００５１】
制御部１０５は、正側の包絡線又は負側の包絡線の一方のみに低周波信号を重畳させた状態で変調器１０２へ入力される変調信号の振幅を変化させ、その際のモニタ信号の振幅の変化を調べてもよい。このような手順により、変調器１０２の伝達特性をより詳細に知ることができる。その結果、例えば、多値振幅変調時の各レベルの変調器１０２の出力パワーに対応する駆動電圧を、変調器１０２の非線形性を加味した上でより好ましく設定できる。変調信号の振幅の制御は、制御部１０５が変調器駆動部１０１に指示して行われてもよい。制御部１０５は、このようにして検出した伝達特性に基づいて、多値振幅変調のレベル間のスペースを補償可能なプリディストーション信号を生成できる。このようにして生成されたプリディストーション信号を用いることで、変調された信号のシンボル間の間隔を均一化できるため、変調器１０２の出力光の誤り率が低減され、高品質な伝送が可能になる。
【００５２】
（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態の光送信器４００の構成例を示すブロック図である。光送信器４００は、２台の変調器１０２−１及び１０２−２、分岐器１１０、移相器１１１、結合器１１２をさらに備える。変調器１０２−１及び１０２−２は、これまでの実施形態で説明した変調器１０２と同一の変調器である。
【００５３】
分岐器１１０は光源１０３の出力光を分割するビームスプリッタである。分岐器１１０は、光源１０３の出力光を分岐して変調器１０２−１及び１０２−２へ出力する。変調器１０２−１及び１０２−２は、分岐されたそれぞれの光を変調する。変調器１０２−２の出力光の位相は、移相器１１１によって、変調器１０２−１の出力光との位相差がπ／２となるように調整される。変調器１０２−１の出力光と移相器１１１の出力光とは結合器１１２で結合されて送信光として出力される。結合器として、ＰＢＣ（Polarization Beam Combiner）を用いることができる。
【００５４】
このような構成により、光送信器４００は、第１乃至第５の実施形態で説明した光送信器１００、２００及び３００の効果に加えて、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）による大容量通信を可能とする。また、光送信器４００を２台用意し、それぞれの出力光を偏波合成することでさらに２倍の容量の伝送（Dual Polarization-QPSK）も可能となる。
【００５５】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００５６】
また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。
【００５７】
また、各実施形態に記載された機能及び手順は、制御部１０５が備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された、一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体としては制御部１０５が備える半導体メモリが用いられるが、これには限定されない。
【００５８】
この出願は、２０１７年３月２８日に出願された日本出願特願２０１７−０６３１８３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００、３００、４００    光送信器
１０１    変調器駆動部
１０２、１０２−１、１０２−２    変調器
１０３    光源
１０４    検出部
１０５    制御部
１０６    終端部
１０７    変調部
１０８    分岐部
１０９    変換部
１１０    分岐器
１１１    移相器
１１２    結合器
【図１】
2018180537.tif 000003
【図２】
2018180537.tif 000004
【図３】
2018180537.tif 000005
【図４】
2018180537.tif 000006
【図５】
2018180537.tif 000007
【図６】
2018180537.tif 000008
【図７】
2018180537.tif 000009
【図８】
2018180537.tif 000010
【図９】
2018180537.tif 000011
【国際調査報告】
2018180537.tif 000012
2018180537.tif 000013
2018180537.tif 000014
2018180537.tif 000015