(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データからＩアーム駆動信号およびＱアーム駆動信号を生成する駆動信号生成器と、
Ｉアーム、Ｑアーム、および前記Ｉアームと前記Ｑアームとの間に所定の位相差を与える位相シフト器を含み、印加される電圧に対して出力光の強度が変化する電圧対光強度特性を有し、前記Ｉアーム駆動信号および前記Ｑアーム駆動信号に対応する光信号を生成する光変調器と、
前記光変調器により生成される光信号を表す電気信号を出力する受光器と、
前記Ｉアーム駆動信号または前記Ｑアーム駆動信号を選択するスイッチと、
前記スイッチにより選択されるＩアーム駆動信号またはＱアーム駆動信号と前記光信号を表す電気信号とを掛け合わせる乗算器と、
前記乗算器の出力に基づいて前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部、を備え、
前記制御部は、
前記スイッチに前記Ｉアーム駆動信号を選択させ、前記Ｉアーム駆動信号と前記電気信号との乗算結果が最適化されるように前記Ｉアームのバイアス電圧を制御する第１の処理、
前記スイッチに前記Ｑアーム駆動信号を選択させ、前記Ｑアーム駆動信号と前記電気信号との乗算結果が最適化されるように前記Ｑアームのバイアス電圧を制御する第２の処理、
前記位相シフト器の位相を最適化する第３の処理、
を所定の順番で繰り返し実行する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記Ｉアーム駆動信号および前記Ｑアーム駆動信号をフィルタリングする第１の帯域フィルタと、
前記電気信号をフィルタリングする第２の帯域フィルタと、をさらに有し、
前記乗算器は、前記第１の帯域フィルタによってフィルタリングされたＩアーム駆動信号またはＱアーム駆動信号と前記第２の帯域フィルタによってフィルタリングされた電気信号とを掛け合わせて出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記乗算器の出力信号を平均化する平均化器をさらに有し、
前記制御部は、前記平均化器の出力に基づいて前記光変調器のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項４】
前記制御部は、前記平均化器の出力をゼロに近づけるように、前記光変調器のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の光送信器。
【請求項５】
前記乗算器の出力信号のパワーを検出するパワー検出器をさらに有し、
前記制御部は、前記パワー検出器の出力に基づいて前記光変調器のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項６】
前記制御部は、前記パワー検出器により検出されるパワーを小さくするように、前記光変調器のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の光送信器。
【請求項７】
前記光変調器のバイアス電圧にパイロット信号を重畳する重畳器をさらに有し、
前記制御部は、前記乗算器の出力信号に含まれている前記パイロット信号の周波数成分に基づいて、前記光変調器のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項８】
前記Ｉアーム駆動信号および前記Ｑアーム駆動信号を所定の周波数で変調する変調回路と、
前記乗算器の出力信号を前記所定の周波数で復調する復調回路と、をさらに有し
前記乗算器は、前記変調回路によって変調されたＩアーム駆動信号またはＱアーム駆動信号と前記光信号を表す電気信号とを掛け合わせ、
前記制御部は、前記復調器によって復調された前記乗算器の出力信号に基づいて前記光変調器のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項９】
入力データから第１のＩアーム駆動信号、第１のＱアーム駆動信号、第２のＩアーム駆動信号、および第２のＱアーム駆動信号を生成する駆動信号生成器と、
Ｉアーム、Ｑアーム、および前記Ｉアームと前記Ｑアームとの間に所定の位相差を与える位相シフト器を含み、印加される電圧に対して出力光の強度が変化する電圧対光強度特性を有し、前記第１のＩアーム駆動信号および前記第１のＱアーム駆動信号に対応する第１の光信号を生成する第１の光変調器と、
Ｉアーム、Ｑアーム、および前記Ｉアームと前記Ｑアームとの間に所定の位相差を与える位相シフト器を含み、印加される電圧に対して出力光の強度が変化する電圧対光強度特性を有し、前記第２のＩアーム駆動信号および前記第２のＱアーム駆動信号に対応する第２の光信号を生成する第２の光変調器と、
前記第１の光信号および前記第２の光信号を多重化して偏波多重光信号を生成するコンバイナと、
前記第１の光信号を表す第１の電気信号を出力する第１の受光器と、
前記第２の光信号を表す第２の電気信号を出力する第２の受光器と、
前記第１のＩアーム駆動信号または前記第１のＱアーム駆動信号を選択する第１のスイッチと、
前記第２のＩアーム駆動信号または前記第２のＱアーム駆動信号を選択する第２のスイッチと、
前記第１のスイッチにより選択される第１のＩアーム駆動信号または第１のＱアーム駆動信号と前記第１の光信号を表す第１の電気信号とを掛け合わせる第１の乗算器と、
前記第２のスイッチにより選択される第２のＩアーム駆動信号または第２のＱアーム駆動信号と前記第２の光信号を表す第２の電気信号とを掛け合わせる第２の乗算器と、
前記第１の乗算器の出力に基づいて前記第１の光変調器のバイアス電圧を制御すると共に、前記第２の乗算器の出力に基づいて前記第２の光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１のスイッチに前記第１のＩアーム駆動信号を選択させ、前記第１のＩアーム駆動信号と前記第１の電気信号との乗算結果が最適化されるように前記第１の光変調器のＩアームのバイアス電圧を制御する第１の処理、
前記第１のスイッチに前記第１のＱアーム駆動信号を選択させ、前記第１のＱアーム駆動信号と前記第１の電気信号との乗算結果が最適化されるように前記第１の光変調器のＱアームのバイアス電圧を制御する第２の処理、
前記第１の光変調器の位相シフト器の位相を最適化する第３の処理、
前記第２のスイッチに前記第２のＩアーム駆動信号を選択させ、前記第２のＩアーム駆動信号と前記第２の電気信号との乗算結果が最適化されるように前記第２の光変調器のＩアームのバイアス電圧を制御する第４の処理、
前記第２のスイッチに前記第２のＱアーム駆動信号を選択させ、前記第２のＱアーム駆動信号と前記第２の電気信号との乗算結果が最適化されるように前記第２の光変調器のＱアームのバイアス電圧を制御する第５の処理、
前記第２の光変調器の位相シフト器の位相を最適化する第６の処理、
を所定の順番で繰り返し実行する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項１０】
Ｉアーム、Ｑアーム、および前記Ｉアームと前記Ｑアームとの間に所定の位相差を与える位相シフト器を含み、印加される電圧に対して出力光の強度が変化する電圧対光強度特性を有し、入力データから生成されるＩアーム駆動信号およびＱアーム駆動信号に対応する光信号を生成する光変調器のバイアスを制御するバイアス制御方法であって、
前記Ｉアーム駆動信号と前記光信号を表す電気信号との乗算結果が最適化されるように前記Ｉアームのバイアス電圧を制御する第１の処理、
前記Ｑアーム駆動信号と前記光信号を表す電気信号との乗算結果が最適化されるように前記Ｑアームのバイアス電圧を制御する第２の処理、
前記位相シフト器の位相を最適化する第３の処理
を所定の順番で繰り返し実行する
ことを特徴とするバイアス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器および光送信器内の光変調器のバイアスを制御する方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
次世代の長距離・大容量通信システムを実現するために、光送信器において、デジタル信号処理を利用して送信信号を生成する技術が研究および開発されてきている。例えば、デジタル信号処理を利用して、分散予等化信号、変調信号などの所望の光信号波形を生成することができる。
【０００３】
図１は、光送信器の一例を示す図である。図１に示す光送信器は、光源（ＬＤ）１１、光変調器１２を有する。光変調器１２は、マッハツェンダ型のＬＮ変調器であって、ＩアームおよびＱアームを有する。さらに、光変調器１２は、ＩアームとＱアームとの間に位相差π／２を与えるための位相シフト器を有する。
【０００４】
光源１１により生成される連続（ＣＷ：Continuous Wave）光は、光スプリッタにより分岐されて、光変調器１２のＩアームおよびＱアームに導かれる。また、光変調器１２のＩアームおよびＱアームには、それぞれデータ信号Ｉおよびデータ信号Ｑが与えられる。データ信号Ｉおよびデータ信号Ｑの振幅は、例えば、２Ｖπである。Ｖπは、ＬＮ変調器の駆動電圧対光強度特性の半周期に相当する電圧（すなわち、半波長電圧）である。Ｉアームにおいて、データ信号Ｉで連続光が変調されてＩアーム変調光信号が生成される。同様に、Ｑアームにおいて、データ信号Ｑで連続光が変調されてＱアーム変調光信号が生成される。そして、Ｉアーム変調光信号およびＱアーム変調光信号を合波することにより、ＱＰＳＫ変調光信号が生成される。
【０００５】
上記構成の光送信器において、品質のよい光信号を生成するためには、ＩアームおよびＱアームのバイアス電圧がそれぞれ適切に制御される。そして、光送信器は、光変調器１２のバイアス電圧を制御するために、制御部１３、受光器（ＰＤ）１４、検出部１５を有する。
【０００６】
制御部１３は、光変調器１２のバイアス電圧に低周波信号を重畳する。以下、ｆ0は、低周波信号の周波数を表す。光変調器１２から出力される変調光信号は、低周波信号の周波数成分（すなわち、ｆ0成分）を含む。受光器１４は、光変調器１２から出力される変調光信号を電気信号に変換する。検出部１５は、受光器１４により生成される電気信号に基づいて、変調光信号に含まれているｆ0成分の強度および位相を検出する。そして、制御部１３は、変調光信号に含まれているｆ0成分がゼロに近づくように、ＩアームおよびＱアームのバイアス電圧をフィードバック制御する。この結果、ＩアームおよびＱアームのバイアス電圧が最適化され、品質のよい光信号が生成される。上述のフィードバック制御は、自動バイアス制御（ＡＢＣ：Automatic Bias Control）と呼ばれることがある。
【０００７】
なお、光送信器において低周波信号を利用して光変調器のバイアスを制御する方法は、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１６２５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光変調器の駆動信号（図１では、データ信号Ｉ、データ信号Ｑ）の振幅は、温度または経年により変化することがある。しかし、温度または経年による駆動信号の振幅の変化は小さい。よって、従来の光送信器においては、通信システムの運用中は、駆動信号の振幅はほぼ一定である。
【００１０】
これに対して、デジタル信号処理を利用して送信信号を生成する光送信器においては、通信システムの運用中に、変調方式の変更および／または予等化量の変更が行われることがある。そして、変調方式および／または予等化量が変更されると、光変調の駆動信号の振幅が変わることがある。
【００１１】
例えば、図２（ａ）は、光送信器がＱＰＳＫ変調を行うときの駆動信号の波形を示し、図２（ｂ）は、光送信器が１６ＱＡＭ変調を行うときの駆動信号の波形を示す。この例では、ＱＰＳＫ変調において、駆動信号の振幅は約２Ｖπである。また、１６ＱＡＭ変調では、駆動信号の振幅は約０．６Ｖπである。このように、変調方式が変わると、駆動信号の振幅も変化する。
【００１２】
図２（ｃ）は、光送信器がＱＰＳＫ変調を行い、且つ予等化を実施しているときの駆動信号の波形を示す。この場合、駆動信号の振幅は、Ｖπよりも小さい。なお、予等化は、送信器と受信器との間の光伝送路の波長分散を補償するように、送信器において信号波形に予め歪みを与えることにより実現される。また、予等化は、デジタル信号処理により実現される。
【００１３】
このように、近年または将来の光送信器においては、変調方式の変更等に応じて、光変調器の駆動条件（上述の例では、駆動信号の振幅）が大きく変わることがある。そして、駆動条件が変わると、光変調器のバイアスが適切に制御されず、光送信器が品質の良い光信号を生成できないことがある。以下、図１に示す構成を参照しながら、従来のバイアス制御についての課題を説明する。
【００１４】
図３は、駆動振幅Ｖd＞Ｖπであるときのバイアス制御を説明する図である。この動作状態は、たとえば、図２（ａ）に示すＱＰＳＫ変調で光信号が生成されるケースに相当する。図４は、駆動振幅Ｖd’＜Ｖπであるときのバイアス制御を説明する図である。この動作状態は、たとえば、図２（ｂ）に示す１６ＱＡＭ変調または図２（ｃ）に示す予等化に相当する。
【００１５】
なお、図３および図４において、光変調器のバイアス電圧Ｖbは、最適点に対して低電圧側にずれているものとする。また、バイアス電圧Ｖbには、低周波信号ｆ0が重畳されている。
【００１６】
Ｖd＞Ｖπであるときは、図３に示すように、駆動信号の一方のエッジにおいてｆ0成分Ａが生成され、駆動信号の他方のエッジにおいてｆ0成分Ｂが生成される。ｆ0成分Ａおよびｆ0成分Ｂは、周波数ｆ0の光信号成分であり、変調光信号に含まれる。したがって、変調光信号は、ｆ0成分Ｃ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）を含む。
【００１７】
この例では、ｆ0成分Ｂの振幅は、ｆ0成分Ａの振幅よりも大きい。よって、ｆ0成分Ｃの位相は、ｆ0成分Ｂの位相と同じである。ここで、ｆ0成分Ｂは、駆動電圧対光強度特性の傾きが正である領域で生成されている。したがって、この例では、変調光信号から検出されるｆ0成分Ｃの位相は、バイアス電圧に重畳された低周波信号の位相と同じである。
【００１８】
この場合、光変調器のバイアス電圧は、下記規則（ａ）〜（ｃ）基づいて制御される。
（ａ）ｆ0成分Ｃの位相が、バイアス電圧に重畳された低周波信号と同じであれば、バイアス電圧を高くする。
（ｂ）ｆ0成分Ｃの位相が、バイアス電圧に重畳された低周波信号と逆であれば、バイアス電圧を低くする。
（ｃ）ｆ0成分Ｃの強度がゼロであれば、バイアス電圧を維持する。（ゼロは、十分に小さい閾値よりも小さい状態を含む）
【００１９】
これに対して、Ｖd’＜Ｖπであるときには、図４に示すように、駆動信号の一方のエッジにおいてｆ0成分Ａ’が生成され、駆動信号の他方のエッジにおいてｆ0成分Ｂ’が生成される。ｆ0成分Ａ’およびｆ0成分Ｂ’は、周波数ｆ0の光信号成分であり、変調光信号に含まれる。よって、変調光信号は、ｆ0成分Ｃ’（Ｃ’＝Ａ’＋Ｂ’）を含む。
【００２０】
この例では、ｆ0成分Ａ’の振幅は、ｆ0成分Ｂ’の振幅よりも大きい。したがって、ｆ0成分Ｃ’の位相は、ｆ0成分Ａ’の位相と同じである。ここで、ｆ0成分Ａ’は、駆動電圧対光強度特性の傾きが負である領域で生成されている。よって、この例では、変調光信号から検出されるｆ0成分Ｃ’の位相は、バイアス電圧に重畳された低周波信号の位相と逆である。
【００２１】
この場合、もし、光送信器１が規則（ａ）〜（ｃ）を使用するものとすると、バイアス電圧は最適点に近づくようには制御されない。すなわち、規則（ａ）〜（ｃ）によれば、図４に示すように、ｆ0成分Ｃ’の位相がバイアス電圧に重畳された低周波信号の位相と逆であるときは、バイアス電圧を低くする制御が行われる。そうすると、バイアス電圧は、最適点に対する誤差が大きくなる方向に制御されてしまう。この結果、バイアス電圧を最適化するためのフィードバック制御は発散してしまう。
【００２２】
このように、従来技術においては、光変調器の駆動条件が変わる場合には、バイアス電圧を適切に制御できないことがある。そして、光変調器のバイアス電圧が適切に制御されないと、光送信器から送信される光信号の品質が劣化する。
【００２３】
本発明の目的は、光変調器の駆動条件が変化した場合にも品質の良い光信号を生成できる光送信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の１つの態様の光送信器は、入力データから駆動信号を生成する駆動信号生成器と、印加される電圧に対して出力光の強度が変化する電圧対光強度特性を有し、前記駆動信号に対応する光信号を生成する光変調器と、前記駆動信号と前記光信号を表す電気信号とを掛け合わせる乗算器と、前記乗算器の出力に基づいて前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００２５】
上述の態様によれば、光変調器の駆動条件が変化した場合にも品質の良い光信号を生成できる光送信器が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】光送信器の一例を示す図である。
【図２】光変調器に印加される駆動信号の波形の例を示す図である。
【図３】光変調器のバイアス制御について説明する図（Ｖd＞Ｖπ）である。
【図４】光変調器のバイアス制御について説明する図（Ｖd’＜Ｖπ）である。
【図５】実施形態に係る光送信器が使用される通信システムの一例を示す図である。
【図６】第１の実施形態の光送信器の構成を示す図である。
【図７】バイアス電圧のずれに対するモニタ信号の変化についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図８】第１の実施形態のバイアス制御方法を示すフローチャートである。
【図９】バイアス電圧のずれに対するモニタ信号のパワーについてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】第１の実施形態の他のバイアス制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態の光送信器の他の構成を示す図である。
【図１２】第１の実施形態の光送信器のさらに他の構成を示す図である。
【図１３】第２の実施形態の制御部の構成を示す図である。
【図１４】第３の実施形態の光送信器の構成を示す図である。
【図１５】バイアス電圧のずれに対するモニタ信号の変化についてのシミュレーション結果を示す図（その１）である。
【図１６】バイアス電圧のずれに対するモニタ信号の変化についてのシミュレーション結果を示す図（その２）である。
【図１７】バイアス電圧のずれに対するモニタ信号のパワーについてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】第３の実施形態のバイアス制御方法を示すフローチャートである。
【図１９】第３の実施形態の光送信器の他の構成を示す図である。
【図２０】第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成を示す図である。
【図２１】第４の実施形態の光送信器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図５は、実施形態に係る光送信器が使用される通信システムの一例を示す。図５に示す通信システムは、複数の光ノード１００Ａ〜１００Ｃ、およびネットワーク管理システム１０１を有する。
【００２８】
実施形態の光送信器１は、図５では、光ノード１００Ａに設けられている。ただし、光ノード１００Ｂ、１００Ｃも、同様の光送信器を有する。また、各光ノード１００Ａ〜１００Ｃは、光信号を受信する光受信器を有する。各光ノード１００Ａ〜１００Ｃは、光ファイバを介して他の光ノードへ光信号を送信することができる。
【００２９】
ネットワーク管理システム１０１は、通信システムを管理し、光ノード１００Ａ〜１００Ｃに対して指示および制御情報を与える。たとえば、ネットワーク管理システム１０１は、データの送信元ノードおよび送信先ノードに対して、使用すべき変調方式を指示することができる。変調方式は、たとえば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＰ−ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等の中から選択される。また、ネットワーク管理システム１０１は、光信号の伝送距離に応じて、光伝送路の波長分散量を送信元ノードに通知できる。さらに、偏波多重光信号が伝送される場合には、ネットワーク管理システム１０１は、送信元ノードに対して偏波回転角度を通知してもよい。
【００３０】
光送信器１は、ネットワーク管理システム１０１から受信する指示および／または制御情報に従って、光信号を生成する。たとえば、光送信器１は、ネットワーク管理システム１０１から指示された変調方式でデータ信号から駆動信号を生成する。また、光送信器１は、ネットワーク管理システム１０１から指示された波長分散量／偏波回転角度に応じて予等化を施した駆動信号を生成してもよい。そして、光送信器１の光変調器は、このようにして生成される駆動信号で変調光信号を生成する。
【００３１】
このように、図５に示す例では、光送信器１は、ネットワーク管理システム１０１から受信する指示および／または制御情報に従って、光変調器の駆動信号を生成する。すなわち、光送信器１において、光変調器の駆動条件（ここでは、駆動信号の振幅）は、ネットワーク管理システム１０１から受信する指示および／または制御情報に応じて変化することがある。
【００３２】
＜第１の実施形態＞
図６は、第１の実施形態の光送信器の構成を示す。第１の実施形態の光送信器１Ａは、図６に示すように、デジタル信号処理部２１、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉ、２２ｑ、増幅器２３ｉ、２３ｑ、光源（ＬＤ）２４、光変調器２５、制御部２６、受光器（ＰＤ）２７、スイッチ２８、乗算器２９、検出部３０を有する。
【００３３】
デジタル信号処理部２１は、送信データから駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する駆動信号生成部２１ａを有する。送信データは、例えば、不図示のアプリケーション層で生成される。或いは、送信データは、クライアントにより生成されてクライアント回線を介して光送信器１Ａに入力される。
【００３４】
デジタル信号処理部２１は、例えば、プロセッサおよびメモリを利用して実現される。また、デジタル信号処理部２１は、駆動信号を生成する機能（すなわち、駆動信号生成部２１ａ）に加えて、他の機能を提供することもできる。
【００３５】
駆動信号生成部２１ａは、ネットワーク管理システム１０１から受信する指示および／または制御情報に基づいて、送信データから駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。すなわち、駆動信号生成部２１ａは、例えば、指示された変調方式に応じて駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。なお、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑは、光変調器２５の駆動信号として使用される。
【００３６】
Ｄ／Ａコンバータ２２ｉおよび２２ｑは、それぞれ、駆動信号生成部２１ａにより生成される駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑをアナログ信号に変換する。増幅器２３ｉおよび２３ｑは、それぞれ、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉおよび２２ｑから出力される駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを増幅する。増幅器２３ｉおよび２３ｑにより増幅された駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑは、光変調器２５のＩアームおよびＱアームに印加される。各増幅器２３ｉ、２３ｑは、電気信号を増幅する電気増幅器である。また、各増幅器２３ｉ、２３ｑは、利得制御信号を受信する利得制御端子を有している。
【００３７】
光源２４は、例えば、レーザダイオードを含むレーザ素子であり、ＣＷ光を生成する。光源２４により生成されるＣＷ光は、光変調器２５に入力される。
光変調器２５は、この実施例では、マッハツェンダ型のＬＮ変調器である。すなわち、光変調器２５は、印加される電圧に対して出力光の強度が周期的に変化する電圧対光強度特性を有する。また、光変調器２５は、光スプリッタ２５ａ、Ｉアーム、Ｑアーム、位相シフト器２５ｂ、光コンバイナ２５ｃを有する。
【００３８】
光スプリッタ２５ａは、入力ＣＷ光を分岐してＩアームおよびＱアームに導く。Ｉアームは、Ｉアーム光導波路およびＩアーム光導波路の近傍に形成されるＩアーム信号電極を含む。Ｉアーム光導波路の屈折率（すなわち、光学的なパス長）は、Ｉアーム信号電極に印加される電圧に応じて変化する。ここで、Ｉアーム信号電極には、駆動信号Ｉが印加される。したがって、Ｉアームにおいては、駆動信号ＩでＣＷ光が変調され、光信号Ｉが生成される。
【００３９】
なお、この例では、Ｉアームは、１組の光導波路を有する。１組の光導波路には、それぞれ信号電極が設けられている。この場合、特に限定されるものではないが、駆動信号Ｉは差動信号であってもよい。
【００４０】
Ｑアームの構成は、実質的にＩアームと同じである。すなわち、Ｑアームは、Ｑアーム光導波路およびＱアーム信号電極を含む。ただし、Ｑアーム信号電極には、駆動信号Ｑが印加される。したがって、Ｑアームにおいては、駆動信号ＱでＣＷ光が変調され、光信号Ｑが生成される。
【００４１】
位相シフト器２５ｂは、ＩアームとＱアームとの間に位相差π／２を与える。位相シフト器２５ｂは、例えば、Ｉアームおよび／またはＱアームの光学的なパス長を調整するための電極により実現される。この場合、この電極に印加される電圧は、光変調器２５から出力される光信号を利用して制御される。
【００４２】
光コンバイナ２５ｃは、Ｉアームで生成される光信号ＩおよびＱアームで生成される光信号Ｑを合波する。これにより、光変調器２５は、変調光信号（例えば、ＱＰＳＫ変調光信号）を生成する。
【００４３】
制御部２６は、光変調器２５のバイアス電圧を制御する。このとき、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧およびＱアームのバイアス電圧を個々に制御する。なお、制御部２６は、例えば、ソフトウェアを利用して実現される。或いは、制御部２６は、ソフトウェアおよびハードウェア回路で実現される。ソフトウェアの動作は、プロセッサおよびメモリを利用して実現される。
【００４４】
受光器２７は、光変調器２５において生成される変調光信号を電気信号に変換する。すなわち、受光器２７は、光変調器２５において生成される変調光信号を表す電気信号を出力する。受光器２７は、例えば、フォトダイオードで実現される。また、受光器２７は、光変調器２５の出力側に設けられる。この場合、受光器２７は、光変調器２５から出力される変調光信号を電気信号に変換する。なお、光変調器２５が変調光信号をモニタするための受光器を内蔵している場合には、その受光器を受光器２７として使用してもよい。
【００４５】
スイッチ２８は、制御部２６の制御に従って、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉから出力される駆動信号ＩまたはＤ／Ａコンバータ２２ｑから出力される駆動信号Ｑを選択する。なお、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧を制御するときは、スイッチ２８に駆動信号Ｉを選択させる。また、制御部２６は、Ｑアームのバイアス電圧を制御するときは、スイッチ２８に駆動信号Ｑを選択させる。
【００４６】
乗算器２９は、受光器２７から出力される電気信号とスイッチ２８により選択された駆動信号とを掛け合わせる。ここで、この電気信号は、上述したように、光変調器２５において生成される変調光信号を表す。よって、スイッチ２８により駆動信号Ｉが選択されたときは、乗算器２９は、光信号を表す電気信号と駆動信号Ｉとを掛け合わせる。また、スイッチ２８により駆動信号Ｑが選択されたときは、乗算器２９は、光信号を表す電気信号と駆動信号Ｑとを掛け合わせる。なお、乗算器２９は、例えば、アナログミキサにより実現される。
【００４７】
検出部３０は、乗算器２９の出力信号を平均化する。この場合、検出部３０は、入力信号を平均化する平均化器を有する。或いは、検出部３０は、乗算器２９の出力信号のパワーを検出する。この場合、検出部３０は、例えば、入力信号を積分する積分器またはＲＦパワーディテクタにより実現される。
【００４８】
そして、制御部２６は、検出部３０の出力信号に基づいて、光変調器２５のバイアス電圧を制御する。すなわち、制御部２６は、駆動信号と光信号を表す電気信号とを掛け合わせることで得られる信号に基づいて、光変調器２５のバイアス電圧を制御する。
【００４９】
尚、光送信器１Ａは、特に限定されるものではないが、数Gbit/s〜数１０Gbit/sの光信号を送信する。この場合、駆動信号Ｉ、Ｑは、非常に高速な信号である。そうすると、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉ、２２ｑから出力される駆動信号Ｉ、Ｑを乗算器２９へ導く配線パターンの設計が難しく、また、帯域の広い高価な乗算器２９が必要となる。
【００５０】
この問題に対処するため、光送信器１Ａは、帯域フィルタ（ＬＰＦ）３１ｉ、３１ｑを有するようにしてもよい。ＬＰＦのカットオフ周波数は、乗算器２９の性能などに応じて決めることができ、例えば、数MHz〜１GHｚ程度である。
【００５１】
帯域フィルタ３１ｉは、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉから出力される駆動信号Ｉをフィルタリングする。帯域フィルタ３１ｑは、Ｄ／Ａコンバータ２２ｑから出力される駆動信号Ｑをフィルタリングする。この場合、スイッチ２８は、帯域フィルタ３１ｉによりフィルタリングされた駆動信号Ｉまたは帯域フィルタ３１ｑによりフィルタリングされた駆動信号Ｑを選択する。
【００５２】
同様に、光送信器１Ａは、受光器２７から出力される電気信号をフィルタリングする帯域フィルタ３１ａを有するようにしてもよい。帯域フィルタ３１ａは、例えば、帯域フィルタ３１ｉ、３１ｑと同等なＬＰＦである。
【００５３】
上記構成の光送信器１Ａにおいて、駆動信号生成部２１ａは、データ信号から駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑを生成する。光変調器２５は、駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑで変調光信号を生成する。制御部２６は、光変調器２５のＩアームおよびＱアームのバイアス電圧を制御する。
【００５４】
Ｉアームのバイアス電圧を制御するときは、制御部２６は、スイッチ２８に駆動信号Ｉを選択させる。そうすると、乗算器２９は、光信号を表す電気信号と駆動信号Ｉとを掛け合わせる。そして、制御部２６は、この状態における乗算器２９の出力に基づいてＩアームのバイアス電圧を制御する。一方、Ｑアームのバイアス電圧を制御するときは、制御部２６は、スイッチ２８に駆動信号Ｑを選択させる。そうすると、乗算器２９は、光信号を表す電気信号と駆動信号Ｑとを掛け合わせる。そして、制御部２６は、この状態における乗算器２９の出力に基づいてＱアームのバイアス電圧を制御する。なお、Ｉアームのバイアス電圧制御およびＱアームのバイアス電圧制御は、実質的に互いに同じである。
【００５５】
図７は、バイアス電圧のずれに対するモニタ信号の変化についてのシミュレーション結果を示す。なお、このシミュレーションは、以下の条件で実施された。変調方式は、ＱＰＳＫである。光送信器１Ａにおいて光伝送路の波長分散を補償（すなわち、予等化）するために、10000ps/nmに相当する波形歪みが与えられる。即ち、波長分散10000ps/nmが補償されるように、駆動信号生成部２１ａにおいて駆動信号に対して波形歪みが与えられる。そして、図７では、バイアス電圧が最適点に制御されている状態、バイアス電圧が最適点から＋０．２Ｖπだけシフトしている状態、およびバイアス電圧が最適点から−０．２Ｖπだけシフトしている状態が記載されている。
【００５６】
駆動信号は、上述のように、波長分散を補償するための波形歪みが与えられている。したがって、駆動信号は、アイパターンの開口が無い状態である。また、この例では、駆動信号の振幅は、０．４×２Ｖπである。なお、図７に示す駆動信号は、駆動信号Ｉまたは駆動信号Ｑの一方を示している。
【００５７】
光信号は、上記駆動信号によって生成される。したがって、光信号の波形においても、アイパターンの開口が無い
モニタ信号は、乗算器２９の出力信号を表す。すなわち、モニタ信号は、スイッチ２８により選択された駆動信号（例えば、駆動信号Ｉ）と光信号を表す電気信号とを掛け合わせるにより得られる。ここで、バイアス電圧が最適点に制御されているときは、モニタ信号の中心は「ゼロ」である。なお、図７に示すモニタ信号は、電圧波形を表している。
【００５８】
バイアス電圧が最適点からずれると、モニタ信号の中心も「ゼロ」からシフトする。この例では、バイアス電圧が最適点よりも大きいときは、モニタ信号の中心は、「ゼロ」に対して＋電圧側にシフトしている。これに対して、バイアス電圧が最適点よりも小さいときは、モニタ信号の中心は、「ゼロ」に対して−電圧側にシフトしている。なお、この傾向は、図７に示すように、光送信器１Ａが帯域フィルタ３１ａ、３１ｉ、３１ｑを有しているときも同じである。
【００５９】
図７に示す例では、バイアス電圧が最適点よりも大きいときにモニタ信号の中心が＋電圧側にシフトし、バイアス電圧が最適点よりも小さいときにモニタ信号の中心が−電圧側にシフトしている。ただし、光送信器の構成によっては、バイアス電圧が最適点よりも大きいときにモニタ信号の中心が−電圧側にシフトし、バイアス電圧が最適点よりも小さいときにモニタ信号の中心が＋電圧側にシフトする。しかしながら、いずれのケースであっても、バイアス電圧が最適点からずれると、そのずれの方向に応じてモニ信号の中心もシフトする。
【００６０】
よって、光送信器１Ａは、検出部３０を用いてモニタ信号の中心レベルを検出する。この場合、検出部３０は、入力信号の電圧を平均化する平均化器である。すなわち、モニタ信号の電圧を平均化することにより、モニタ信号の中心レベルが検出される。そして、制御部２６は、検出部３０により得られるモニタ信号の中心レベルがゼロに近づくように、バイアス電圧を制御する。すなわち、モニタ信号を利用したフィードバック制御が行われる。このフィードバック制御によりモニタ信号の中心レベルがゼロに近づくと、光変調器２５のバイアス電圧は最適点に近づき、光信号の品質が向上する。
【００６１】
図８は、第１の実施形態の光送信器１Ａにおいて光変調器２５のバイアス電圧を制御する方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、制御部２６によって実行される。また、このフローチャートの処理は、光送信器１Ａが光信号を送信しているときに実行される。ただし、制御部２６は、光送信器１Ａが光信号を送信していないときにこのフローチャートの処理を実行してもよい。この場合、駆動信号生成部２１ａは、ダミー駆動信号を生成してもよい。なお、検出部３０は、モニタ信号（すなわち、乗算器２９の出力信号）の平均電圧を出力するものとする。
【００６２】
Ｓ１において、制御部２６は、ＩアームおよびＱアームのバイアス電圧をそれぞれ初期値に設定する。初期値は、特に限定されるものではないが、例えば、０ボルトである。この場合、光変調器２５のＩアームおよびＱアームには、バイアス電圧としてそれぞれ０ボルトが与えられる。
【００６３】
Ｓ２において、制御部２６は、バイアス電圧を制御する対象として、Ｉアームを選択する。このとき、制御部２６は、スイッチ２８に駆動信号Ｉを選択させる。そうすると、スイッチ２８は、駆動信号Ｉを選択する。そして、乗算器２９は、駆動信号Ｉと光信号を表す電気信号とを掛け合わせてモニタ信号を生成する。
【００６４】
Ｓ３において、制御部２６は、モニタ信号の平均電圧（または、中心レベル）の符号を検出する。このとき、モニタ信号は、駆動信号Ｉと光信号を表す電気信号との乗算結果であり、そのモニタ信号の平均電圧は検出部３０により得られる。
【００６５】
Ｓ４において、制御部２６は、モニタ信号の平均電圧に基づいて、Ｉアームのバイアス電圧を制御する。たとえば、モニタ信号の平均電圧がゼロよりも大きければ、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧ＶdiをΔＶだけ小さくする。ΔＶは、光変調器２５のＶπに対して十分に小さいものとする。一方、モニタ信号の平均電圧がゼロ以下であれば、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧ＶdiをΔＶだけ大きくする。すなわち、制御部２６は、モニタ信号の平均電圧がゼロに近づくように、Ｉアームのバイアス電圧Ｖdiを制御する。図８に表記されているＳmは、モニタ信号の平均電圧を表す。
【００６６】
Ｓ５〜Ｓ７の処理は、実質的にＳ２〜Ｓ４と同じである。ただし、Ｓ５〜Ｓ７では、Ｑアームのバイアス電圧が制御される。すなわち、Ｓ５において、制御部２６は、Ｑアームを選択する。これにより、スイッチ２８は、駆動信号Ｑを選択し、乗算器２９は、駆動信号Ｑと光信号を表す電気信号とを掛け合わせてモニタ信号を生成する。Ｓ６において、制御部２６は、モニタ信号の平均電圧の符号を検出する。そして、Ｓ７において、制御部２６は、モニタ信号の平均電圧に基づいて、Ｑアームのバイアス電圧を制御する。例えば、モニタ信号の平均電圧がゼロよりも大きければ、制御部２６は、Ｑアームのバイアス電圧ＶdqをΔＶだけ小さくする。一方、モニタ信号の平均電圧がゼロ以下であれば、制御部２６は、Ｑアームのバイアス電圧ＶdqをΔＶだけ大きくする。すなわち、制御部２６は、モニタ信号の平均電圧がゼロに近づくように、Ｑアームのバイアス電圧Ｖdqを制御する。そして、Ｓ８において、制御部２６は、位相シフト器２５ｂの位相を制御する。なお、位相シフト器２５ｂの位相を最適化する方法は、特に限定されるものではないが、公知の技術により実現可能である。よって、位相シフト器２５ｂの位相を制御する方法についての詳しい説明は省略する。
【００６７】
制御部２６は、Ｓ２〜Ｓ８の処理を定期的に繰り返し実行する。したがって、光変調器２５のＩアームのバイアス電圧およびＱアームのバイアス電圧は、それぞれ、常に、最適化または略最適化される。
【００６８】
Ｓ２〜Ｓ４が実行されている期間は、Ｑアームのバイアス電圧は維持される。同様に、Ｓ５〜Ｓ７が実行されている期間は、Ｉアームのバイアス電圧は維持される。
なお、Ｓ４においてモニタ信号の平均電圧がゼロまたはほぼゼロであったときは、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧Ｖdiを維持してもよい。同様に、Ｓ７においてモニタ信号の平均電圧がゼロまたはほぼゼロであったときは、制御部２６は、Ｑアームのバイアス電圧Ｖdqを維持してもよい。
【００６９】
Ｓ８おいて位相シフト部２５ｂを制御する処理は、必須ではなく、省略してもよい。さらに、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧を制御する前に、Ｑアームのバイアス電圧を制御してもよい。
【００７０】
図８に示すフローチャートでは、図７に示すシミュレーション結果に対応する制御が記載されている。ただし、バイアス電圧が最適点よりも大きいときにモニタ信号の中心レベルが−電圧側にシフトし、バイアス電圧が最適点よりも小さいときにモニタ信号の中心レベルが＋電圧側にシフトする構成では、Ｓ４およびＳ７において上述と異なる制御が行われる。すなわち、この場合、モニタ信号の平均電圧がゼロよりも大きければ、制御部２６は、バイアス電圧をΔＶだけ大きくする。一方、モニタ信号の平均電圧がゼロ以下であれば、制御部２６は、バイアス電圧をΔＶだけ小さくする。
【００７１】
図７〜図８に示す例では、制御部２６は、モニタ信号の中心レベル（すなわち、モニタ信号の平均電圧）に基づいてバイアス電圧を制御する。これに対して、以下の例では、制御部２６は、モニタ信号のパワーに基づいてバイアス電圧を制御する。
【００７２】
図９は、バイアス電圧のずれに対するモニタ信号のパワーについてのシミュレーション結果を示す。このシミュレーションは、以下の条件で実施された。変調方式は、ＱＰＳＫである。帯域フィルタ（３１ａ、３１ｉ、３１ｑ）のカットオフ周波数は、１GHzである。予等化で補償される波長分散は、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）においてそれぞれ、ゼロ、3000ps/nm、10000ps/nmである。
【００７３】
図９に示す各グラフの横軸は、バイアス電圧の最適点に対するずれ量を表す。また、縦軸は、モニタ信号（すなわち、乗算器２９の出力信号）のパワー（平均パワー）を表す。
図９（ａ）〜図９（ｃ）において、特性Ａは、駆動信号の振幅が0.8×Ｖπであるときのモニタ信号のパワーを表す。また、特性Ｂは、駆動信号の振幅が1.6×Ｖπであるときのモニタ信号のパワーを表す。
【００７４】
図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、光変調器２５のバイアス電圧が最適点に制御されているときは、モニタ信号のパワーは最小である。また、最適点に対してバイアス電圧のずれ量が大きくなると、モニタ信号のパワーは大きくなる。
【００７５】
この傾向は、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す３つのケースにおいて共通している。すなわち、予等化で補償される波長分散の量が変化しても、バイアス電圧が最適点に制御されているときに、モニタ信号のパワーは最小である。また、図９（ａ）〜図９（ｃ）において、特性Ａおよび特性Ｂの双方とも、バイアス電圧が最適点に制御されているときにモニタ信号のパワーが最小になっている。すなわち、駆動信号の振幅が変化しても（駆動信号の振幅がＶπよりも大きいかＶπよりも小さいかにかかわらず）、バイアス電圧が最適点に制御されているときに、モニタ信号のパワーは最小である。
【００７６】
したがって、光送信器１Ａは、モニタ信号のパワーに基づいて、光変調器２５のバイアス電圧を適切に制御することができる。この場合、検出部３０は、モニタ信号のパワーを検出するために、例えば、積分回路またはＲＦパワー検出器で実現される。そして、制御部２６は、検出部３０により得られるモニタ信号のパワーを小さくするように、バイアス電圧を制御する。すなわち、モニタ信号を利用したフィードバック制御が行われる。このフィードバック制御によりモニタ信号のパワーが最小化または略最小化されると、光変調器２５のバイアス電圧は最適点の近づき、光信号の品質が向上する。
【００７７】
従来技術においては、駆動信号の振幅が変わると、光変調器のバイアス電圧を適切に制御できないことがあった。例えば、図３〜図４に示す例では、駆動信号の振幅がＶπよりも大きいときに使用されるバイアス制御方法は、駆動信号の振幅がＶπよりも小さい動作状態に適用することは出来ない。これに対して、本発明の実施形態においては、駆動信号の振幅がＶπよりも大きいかＶπよりも小さいかにかかわらず）、光変調器のバイアス電圧を適切に制御することができる。したがって、デジタル信号処理で所望の光信号を生成する光送信器において、１つのバイアス制御アルゴリズムで光変調器のバイアス電圧を適切に制御できる。
【００７８】
図１０は、第１の実施形態の光送信器１Ａにおいて光変調器２５のバイアス電圧を制御する他の方法を示すフローチャートである。なお、制御部２６がこのフローチャートを使用するときは、検出部３０は、モニタ信号（すなわち、乗算器２９の出力信号）のパワーを出力するものとする。
【００７９】
Ｓ１１〜Ｓ１８の処理は、図８に示すＳ１〜Ｓ８と類似している。ただし、Ｓ１３およびＳ１６において、制御部２６は、モニタ信号のパワーを検出する。また、Ｓ１４において、制御部２６は、Ｓ１３で検出したモニタ信号のパワーを小さくするように、Ｉアームのバイアス電圧を制御する。同様に、Ｓ１７において、制御部２６は、Ｓ１６で検出したモニタ信号のパワーを小さくするように、Ｑアームのバイアス電圧を制御する。
【００８０】
制御部２６は、Ｓ１２〜Ｓ１８の処理を定期的に繰り返し実行する。したがって、光変調器２５のＩアームのバイアス電圧およびＱアームのバイアス電圧は、それぞれ、常に、最適化または略最適化される。
【００８１】
以上、第１の実施形態について説明したが、光送信器１Ａは、図６に示す構成に限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、１つのデバイス（ここでは、デジタル信号処理部２１）の中に、駆動信号処理部２１ａおよびＤ／Ａコンバータ２２ｉ、２２ｑを実装してもよい。或いは、１つのデバイスの中に、駆動信号処理部２１ａ、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉ、２２ｑ、および帯域フィルタ３１ｉ、３１ｑを実装してもよい。
【００８２】
また、図１２に示すように、１つのデバイス（ここでは、デジタル信号処理部２１）の中に、駆動信号処理部２１ａ、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉ、２２ｑ、およびスイッチ２８を実装してもよい。或いは、１つのデバイスの中に、駆動信号処理部２１ａ、Ｄ／Ａコンバータ２２ｉ、２２ｑ、帯域フィルタ３１ｉ、３１ｑ、およびスイッチ２８を実装してもよい。
さらに、ＩアームおよびＱアームそれぞれに対して乗算器２９および検出部３０を設けてもよい。
【００８３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の光送信器の構成は、第１の実施形態と実質的に同じである。即ち、第２の実施形態は、図６、図１１、図１２に示す構成に適用可能である。ただし、第２の実施形態では、パイロット信号を利用して光変調器２５のバイアス電圧が制御される。パイロット信号は、光信号のシンボルレートに対して十分に低速な低周波信号であり、バイアス電圧に重畳される。
【００８４】
図１３は、第２の実施形態の光送信器が有する制御部３０の構成を示す図である。第２の実施形態の制御部３０は、図１３に示すように、バイアス電圧計算器４１、パイロット信号生成器４２、スイッチ４３、重畳器４４ｉ、４４ｑ、同期検波器４５を有する。
【００８５】
バイアス電圧計算器４１は、光変調器２５のＩアームバイアス電圧およびＱアームバイアス電圧を計算する。パイロット信号生成器４２は、パイロット信号を生成する。パイロット信号は、例えば、正弦波信号である。この場合、正弦波の周波数は、光信号のシンボルレートと比較して十分に低いものとする。スイッチ４３は、重畳器４４ｉまたは４４ｑへパイロット信号を導く。重畳器４４ｉおよび４４ｑは、Ｉアームバイアス電圧およびＱアームバイアス電圧にパイロット信号を重畳する。
【００８６】
Ｉアームバイアス電圧の制御時には、スイッチ４３は、パイロット信号を重畳器４４ｉに導く。そして、重畳器４４ｉは、Ｉアームバイアス電圧にパイロット信号を重畳する。このとき、Ｑアームバイアス電圧にはパイロット信号は重畳されない。一方、Ｑアームバイアス電圧の制御時には、スイッチ４３は、パイロット信号を重畳器４４ｑに導く。そして、重畳器４４ｑは、Ｑアームバイアス電圧にパイロット信号を重畳する。このとき、Ｉアームバイアス電圧にはパイロット信号は重畳されない。
【００８７】
バイアス電圧にパイロット信号が重畳されると、光変調器２５から出力される光信号はパイロット信号の周波数成分を含む。そうすると、乗算器２９により生成されるモニタ信号は、パイロット信号の周波数成分を含む。ここで、検出部３０は、モニタ信号のパワーを検出するものとする。この場合、制御部２６の入力信号（すなわち、モニタ信号のパワーを表す信号）もパイロット信号の周波数成分を含んでいる。
【００８８】
同期検波器４５は、入力信号にパイロット信号を掛け合わせることによって、モニタ信号のパワーを表す信号からパイロット信号成分を検出する。そして、バイアス電圧計算器４１は、同期検波器４５により検出されたパイロット信号成分に基づいて、バイアス電圧を制御する。例えば、バイアス電圧計算器４１は、検出されたパイロット信号成分を小さくするように、バイアス電圧を制御する。このとき、バイアス電圧計算器４１は、パイロット信号生成器４２により生成されるパイロット信号の位相と、検出されたパイロット信号成分の位相とを比較することで、バイアス電圧を大きくすべきか小さくすべきかを判定することができる。
【００８９】
なお、第２の実施形態において、異なる周波数を持つ２つのパイロット信号（パイロット信号生成器および同期検波器）を利用してバイアス電圧を制御してもよい。この場合、各パイロット信号がそれぞれＩアームバイアス電圧およびＱアームバイアス電圧に重畳される。この構成によれば、Ｉアームバイアス電圧およびＱアームバイアス電圧を同時にまたは並列に制御できる。
【００９０】
第２の実施形態によれば、モニタ信号の検出感度が高くなる。この結果、光変調器２５のバイアス電圧が精度よく制御される。
【００９１】
＜第３の実施形態＞
図１４は、第３の実施形態の光送信器の構成を示す。第３の実施形態の光送信器１Ｂは、偏波多重光信号を送信する。
【００９２】
光送信器１Ｂは、図１４に示すように、デジタル信号処理部２１、Ｄ／Ａコンバータ２２Ｘｉ、２２Ｘｑ、２２Ｙｉ、２２Ｙｑ、増幅器２３Ｘｉ、２３Ｘｑ、２３Ｙｉ、２３Ｙｑ、光源（ＬＤ）２４、光変調部５０、制御部２６、受光器（ＰＤ）２７Ｘ、２７Ｙ、スイッチ２８Ｘ、２８Ｙ、乗算器２９Ｘ、２９Ｙ、検出部３０Ｘ、３０Ｙを有する。
【００９３】
デジタル信号処理部２１は、駆動信号生成部２１ａを有し、駆動信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを生成する。駆動信号ＸＩ、ＸＱは、Ｄ／Ａコンバータ２２Ｘｉ、２２Ｘｑによりアナログ信号に変換され、さらに増幅器２３Ｘｉ、２３Ｘｑにより増幅された後、光変調部５０に与えられる。同様に、駆動信号ＹＩ、ＹＱは、Ｄ／Ａコンバータ２２Ｙｉ、２２Ｙｑによりアナログ信号に変換され、さらに増幅器２３Ｙｉ、２３Ｙｑにより増幅された後、光変調部５０に与えられる。
【００９４】
光変調部５０は、光変調器２５Ｘ、２５Ｙ、および偏波ビームコンバイナ（ＰＢＣ）５１を有する。光変調器２５Ｘ、２５Ｙは、それぞれ、第１の実施形態の光変調器２５と実質的に同じである。ただし、光変調器２５Ｘは、駆動信号ＸＩ、ＸＱで光信号Ｘを生成する。また、光変調器２５Ｙは、駆動信号ＹＩ、ＹＱで光信号Ｙを生成する。そして、偏波ビームコンバイナ５１は、光信号Ｘおよび光信号Ｙを偏波多重して偏波多重光信号を生成する。
【００９５】
受光器２７Ｘ、スイッチ２８Ｘ、乗算器２９Ｘ、検出部３０Ｘは、第１の実施形態の受光器２７、スイッチ２８、乗算器２９、検出部３０と実質的に同じである。ただし、受光器２７Ｘ、スイッチ２８Ｘ、乗算器２９Ｘ、検出部３０Ｘは、駆動信号ＸＩと光信号Ｘを表す電気信号との乗算結果（モニタ信号ＸＩ）、および駆動信号ＸＱと光信号Ｘを表す電気信号との乗算結果（モニタ信号ＸＱ）を出力する。
【００９６】
受光器２７Ｙ、スイッチ２８Ｙ、乗算器２９Ｙ、検出部３０Ｙも、第１の実施形態の受光器２７、スイッチ２８、乗算器２９、検出部３０と実質的に同じである。ただし、受光器２７Ｙ、スイッチ２８Ｙ、乗算器２９Ｙ、検出部３０Ｙは、駆動信号ＹＩと光信号Ｙを表す電気信号との乗算結果（モニタ信号ＹＩ）、および駆動信号ＹＱと光信号Ｙを表す電気信号との乗算結果（モニタ信号ＹＱ）を出力する。
【００９７】
制御部２６は、モニタ信号ＸＩに基づいて光変調器２５ＸのＩアームのバイアス電圧を制御し、また、モニタ信号ＸＱに基づいて光変調器２５ＸのＱアームのバイアス電圧を制御する。同様に、制御部２６は、モニタ信号ＹＩに基づいて光変調器２５ＹのＩアームのバイアス電圧を制御し、また、モニタ信号ＹＱに基づいて光変調器２５ＹのＱアームのバイアス電圧を制御する。
【００９８】
なお、光送信器１Ｂは、駆動信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱをそれぞれフィルタリングするための帯域フィルタ（ＬＰＦ）を有してもよい。また、光送信器１Ｂは、受光器２７Ｘ、２７Ｙの出力信号をそれぞれフィルタリングするための帯域フィルタ（ＬＰＦ）を有してもよい。
【００９９】
図１５および図１６は、第３の実施形態においてバイアス電圧のずれに対するモニタ信号の変化についてのシミュレーション結果を示す。このシミュレーションの条件は、以下の通りである。
変調方式：ＤＰ−ＱＰＳＫ
偏波回転：３０度
駆動信号の振幅：0.8×Ｖπ
波長分散（図１５）：ゼロ
波長分散（図１６）：10000ps/nm
【０１００】
図１５および図１６において、駆動信号は、駆動信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの中の１つ（例えば、駆動信号ＸＩ）を示している。また、光波形は、光信号Ｘまたは光信号Ｙの一方（例えば、光信号Ｘ）の波形を示している。モニタ信号は、乗算器２９Ｘまたは２９Ｙの一方（例えば、乗算器２９Ｘ）の出力信号を示している。
【０１０１】
図１５〜図１６に示すように、第３の実施形態においても、バイアス電圧が最適点に制御されているときは、モニタ信号の中心レベルは「ゼロ」である。また、バイアス電圧が最適点からずれると、モニタ信号の中心レベルも「ゼロ」からシフトする。このとき、モニタ信号の中心レベルがシフトする方向は、バイアス電圧がずれている方向に依存する。これらの傾向は、予等化を行う場合、および予等化を行わない場合の双方で同じである。
【０１０２】
したがって、第３の実施形態の光送信器１Ｂは、第１の実施形態と同様に、モニタ信号の中心レベルがゼロに近づくように、バイアス電圧を制御する。すなわち、モニタ信号を利用したフィードバック制御が行われる。そして、このフィードバック制御により各モニタ信号の中心レベルがゼロに近づくと、光変調器２５Ｘ、２５Ｙのバイアス電圧はそれぞれ最適点に近づき、偏波多重光信号の品質が向上する。
【０１０３】
図１７は、第３の実施形態においてバイアス電圧のずれに対するモニタ信号のパワーについてのシミュレーション結果を示す。このシミュレーションの条件は、以下の通りである。
変調方式：ＤＰ−ＱＰＳＫ
偏波回転：３０度
帯域フィルタ（ＬＰＦ）のカットオフ周波数：1GHz
駆動信号の振幅：0.8×Ｖπ、1.6×Ｖπ
波長分散（図１７（ａ））：ゼロ
波長分散（図１７（ｂ））：3000ps/nm
波長分散（図１７（ｃ））：10000ps/nm
【０１０４】
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に示すように、いずれのケースにおいても、光変調器のバイアス電圧が最適点に制御されているときに、モニタ信号のパワーは最小である。また、最適点に対してバイアス電圧のずれ量が大きくなると、モニタ信号のパワーは大きくなっている。
【０１０５】
したがって、第３の実施形態の光送信器１Ｂは、第１の実施形態と同様に、モニタ信号のパワーを小さくするように、バイアス電圧を制御する。すなわち、モニタ信号を利用したフィードバック制御が行われる。そして、このフィードバック制御により各モニタ信号のパワーが最小化または略最小化されると、光変調器２５Ｘ、２５Ｙのバイアス電圧はそれぞれ最適点に近づき、光信号の品質が向上する。
【０１０６】
図１８は、第３の実施形態のバイアス制御方法を示すフローチャートである。このフローチャートは、光送信器１Ｂの制御部２６によって実行される。
Ｓ２１において、制御部２６は、バイアス電圧の初期値を設定する。初期値は、たとえば、０ボルトである。この場合、制御部２６は、光変調器２５ＸのＩアームおよびＱアームのバイアス電圧をゼロに設定すると共に、光変調器２５ＹのＩアームおよびＱアームのバイアス電圧をゼロに設定する。
【０１０７】
Ｓ２２において、制御部２６は、光変調器２５Ｘのバイアス電圧を制御する。Ｓ２３において、制御部２６は、光変調器２５Ｙのバイアス電圧を制御する。なお、Ｓ２２およびＳ２３を実行する順番は、特に限定されるものではなく、Ｓ２２の前にＳ２３を実行してもよい。
【０１０８】
Ｓ２２、Ｓ２３は、それぞれ、例えば、図８に示すＳ２〜Ｓ８により実現される。この場合、Ｓ２２において、光変調器２５Ｘに対してＳ２〜Ｓ８の処理が実行される。また、Ｓ２３において、光変調器２５Ｙに対してＳ２〜Ｓ８の処理が実行される。
【０１０９】
あるいは、Ｓ２２、Ｓ２３は、それぞれ、図１０に示すＳ１２〜Ｓ１８で実現してもよい。この場合、Ｓ２２において、光変調器２５Ｘに対してＳ１２〜Ｓ１８の処理が実行される。また、Ｓ２３において、光変調器２５Ｙに対してＳ１２〜Ｓ１８の処理が実行される。
【０１１０】
光送信器１Ｂの制御部２６は、Ｓ２２〜Ｓ２３の処理を定期的に繰り返し実行する。これにより、光変調器２５Ｘおよび２５Ｙのバイアス電圧は、常に、最適化または略最適化される。この結果、光送信器１Ｂから送信される偏波多重光信号の品質が良好な状態に維持される。
【０１１１】
以上、第３の実施形態について説明したが、光送信器１Ｂは、図１４に示す構成に限定されるものではない。例えば、図１９に示すように、１つのデバイス（ここでは、デジタル信号処理部２１）の中に、駆動信号処理部２１ａおよびＤ／Ａコンバータ２２Ｘｉ、２２Ｘｑ、２２Ｙｉ、２２Ｙｑを実装してもよい。或いは、１つのデバイスの中に、駆動信号処理部２１ａ、Ｄ／Ａコンバータ２２Ｘｉ、２２Ｘｑ、２２Ｙｉ、２２Ｙｑ、および対応する帯域フィルタ（ＬＰＦ）を実装してもよい。
【０１１２】
また、図２０に示すように、１つのデバイス（ここでは、デジタル信号処理部２１）の中に、駆動信号処理部２１ａ、Ｄ／Ａコンバータ２２Ｘｉ、２２Ｘｑ、２２Ｙｉ、２２Ｙｑ、スイッチ２８Ｘ、２８Ｙを実装してもよい。或いは、１つのデバイスの中に、駆動信号処理部２１ａ、Ｄ／Ａコンバータ２２Ｘｉ、２２Ｘｑ、２２Ｙｉ、２２Ｙｑ、対応する帯域フィルタ（ＬＰＦ）、スイッチ２８Ｘ、２８Ｙを実装してもよい。
【０１１３】
さらに、検出部３０Ｘ、３０Ｙを１つの検出部３０で実現してもよい。この場合、検出部３０の入力側に、乗算器２９Ｘ、２９Ｙの出力信号を選択するスイッチを設ける。そして、検出部３０には、スイッチにより選択されたモニタ信号が入力される。
【０１１４】
さらに、駆動信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを選択するスイッチ、および受光器２７Ｘ、２７Ｙの出力信号を選択するスイッチを設ければ、１つの乗算器および１つの検出部で各バイアス電圧を制御することができる。
【０１１５】
なお、第２の実施形態および第３の実施形態は、組み合わせることが可能である。すなわち、第３の実施形態光送信器１Ｂは、第２の実施形態のパイロット信号を利用して各バイアス電圧を制御してもよい。
【０１１６】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態の光送信器は、１／ｆ雑音を抑制する機能を備える。この機能は、第１の実施形態の光送信器および第２の実施形態の光送信器に適用可能である。以下では、第１の実施形態の光送信器に１／ｆ雑音を抑制する機能を加えた構成について説明する。
【０１１７】
図２１は、第４の実施形態の光送信器の構成を示す。図２１に示す光送信器１Ｃは、図６、図１１、または図１２に示す光送信器１Ａの各要素に加えて、チョッパ信号生成部６１、変調用チョッパ器６２ｉ、６２ｑ、復調用チョッパ器６３を有する。
【０１１８】
チョッパ信号生成部６１は、所定の周波数のチョッパ信号を生成する。このチョッパ信号の周波数は、帯域フィルタ（ＬＰＦ）３１ｉ、３１ｑのカットオフ周波数よりも低いことが好ましい。
【０１１９】
変調用チョッパ器６２ｉは、帯域フィルタ３１ｉによってフィルタリングされた駆動信号Ｉをチョッパ信号で変調する。このとき、変調用チョッパ器６２ｉは、チョッパ信号の周期で、駆動信号Ｉをオン／オフする。また、変調用チョッパ器６２ｑは、帯域フィルタ３１ｑによってフィルタリングされた駆動信号Ｑをチョッパ信号で変調する。このとき、変調用チョッパ器６２ｑは、チョッパ信号の周期で、駆動信号Ｑをオン／オフする。
【０１２０】
スイッチ２８は、制御部２６の指示に従って、変調された駆動信号Ｉまたは変調された駆動信号Ｑを選択する。よって、Ｉアームのバイアス制御時には、乗算器２９は、変調された駆動信号Ｉと光信号を表す電気信号を掛け合わせてモニタ信号を生成する。また、Ｑアームのバイアス制御時には、乗算器２９は、変調された駆動信号Ｑと光信号を表す電気信号を掛け合わせてモニタ信号を生成する。そして、復調用チョッパ器６３は、乗算器２９から出力されるモニタ信号をチョッパ信号で復調する。
【０１２１】
検出部３０は、復調用チョッパ器６３によって復調されたモニタ信号のパワーを検出する。そして、制御部２６は、検出部３０の出力に基づいて光変調器２５のバイアス電圧を制御する。
【０１２２】
上記構成によれば、光変調器２５のバイアス電圧を制御するフィードバック系において１／ｆ雑音の影響が抑制される。したがって、光変調器２５のバイアス電圧がより精度よく制御され、生成される光信号の品質が向上する。
【０１２３】
＜他の実施形態＞
第１〜第４の実施形態において、光変調器２５（２５Ｘ、２５Ｙ）のバイアス電圧を制御する制御部２６は、デジタル信号処理部２１の一部として実現してもよい。この構成によれば、光送信器のサイズを小さくできる。
【符号の説明】
【０１２４】
１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）  光送信器
２１  デジタル信号処理部
２１ａ  駆動信号生成部
２４  光源（ＬＤ）
２５  光変調器
２６  制御部
２７  受光器（ＰＤ）
２８  スイッチ
２９  乗算器
３０  検出部
３１ａ、３１ｉ、３１ｑ  帯域フィルタ（ＬＰＦ）
６２ｉ、６２ｑ  変調用チョッパ器
６３  復調用チョッパ器
【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【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６】
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【図７】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２１】
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