(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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周期的に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、
前記駆動信号に第１の参照信号を重畳し、前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳する重畳器と、
前記光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、検出した第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および検出した第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成する検出器と、
前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて決まる方式で、前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第２のモニタ信号により表される位相が変化するバイアス電圧における前記第１のモニタ信号により表される位相に基づいて、前記バイアス電圧を制御する方式を決定する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２のモニタ信号により表される位相が前記第２の参照信号と同相である状態から前記第２の参照信号と逆相である状態に変化するバイアス電圧を特定し、前記特定したバイアス電圧における前記第１のモニタ信号により表される位相が前記第１の参照信号と同相であるか逆相であるかに応じて、前記バイアス電圧を制御する方式を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２のモニタ信号により表される位相が前記第２の参照信号と逆相である状態から前記第２の参照信号と同相である状態に変化するバイアス電圧を特定し、前記特定したバイアス電圧における前記第１のモニタ信号により表される位相が前記第１の参照信号と同相であるか逆相であるかに応じて、前記バイアス電圧を制御する方式を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項４】
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周期的に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、
前記駆動信号に第１の参照信号を重畳し、前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳する重畳器と、
前記光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、検出した第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および検出した第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成する検出器と、
前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて決まる方式で、前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第２の参照信号および前記光信号から検出される前記第２の参照信号の周波数成分が同相であったときに前記バイアス電圧を高くし、前記第２の参照信号および前記光信号から検出される前記第２の参照信号の周波数成分が逆相であったときに前記バイアス電圧を低くする第１の制御方式、および、前記第２の参照信号および前記光信号から検出される前記第２の参照信号の周波数成分が同相であったときに前記バイアス電圧を低くし、前記第２の参照信号および前記光信号から検出される前記第２の参照信号の周波数成分が逆相であったときに前記バイアス電圧を高くする第２の制御方式を実行することができ、
前記制御部は、前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて、前記第１の制御方式または前記第２の制御方式の一方を選択する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項５】
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周期的に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、
前記駆動信号に第１の参照信号を重畳し、前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳する重畳器と、
前記光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、検出した第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および検出した第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成する検出器と、
前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて決まる方式で、前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を有し、
前記バイアス電圧の掃引に対して前記第２のモニタ信号が変化しないときは、前記制御部は、前記駆動信号の振幅を変えて、前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて、前記バイアス電圧を制御する方式を決定する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項６】
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周期的に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、
前記駆動信号に第１の参照信号を重畳し、前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳する重畳器と、
前記光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、検出した第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および検出した第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成する検出器と、
前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて決まる方式で、前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第２のモニタ信号により表される位相が変化するバイアス電圧における前記第１のモニタ信号と前記第２のモニタ信号との積に基づいて、前記バイアス電圧を制御する方式を決定する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項７】
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周期的に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、
前記駆動信号に第１の参照信号を重畳し、前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳する重畳器と、
前記光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、検出した第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および検出した第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成する検出器と、
前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて決まる方式で、前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を有し、
前記光変調器は、ＩアームおよびＱアームを有し、
前記駆動信号生成器は、Ｉアーム駆動信号およびＱアーム駆動信号を生成し、
前記制御部は、Ｉアームについてバイアス電圧を制御する方式を決定する処理、およびＱアームについてバイアス電圧を制御する方式を決定する処理を、異なる時間に実行する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項８】
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周期的に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、
前記駆動信号に第１の参照信号を重畳し、前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳する重畳器と、
前記光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、検出した第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および検出した第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成する検出器と、
前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて決まる方式で、前記光変調器のバイアス電圧を制御する制御部と、を有し、
前記光変調器は、ＩアームおよびＱアームを有し、
前記駆動信号生成器は、Ｉアーム駆動信号およびＱアーム駆動信号を生成し、
前記Ｉアーム駆動信号に重畳される参照信号、前記Ｉアームのバイアス電圧に重畳される参照信号、前記Ｑアーム駆動信号に重畳される参照信号、前記Ｑアームのバイアス電圧に重畳される参照信号の周波数は互いに異なり、
前記制御部は、Ｉアームについてバイアス電圧を制御する方式を決定する処理、およびＱアームについてバイアス電圧を制御する方式を決定する処理を、並列に実行する
ことを特徴とする光送信器。
【請求項９】
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、
入力データから生成される駆動信号に第１の参照信号を重畳し、
前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳し、
前記バイアス電圧を掃引しながら、前記光変調器により生成される光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、
前記光信号から検出される第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および前記光信号から検出される第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成し、
前記第２のモニタ信号により表される位相が変化するバイアス電圧における前記第１のモニタ信号により表される位相に基づいて、前記光変調器のバイアス電圧を制御する方式を決定し、決定した方式で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。【００１４】
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】
【００１５】
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周期的に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、前記駆動信号に第１の参照信号を重畳し、前記光変調器のバイアス電圧に第２の参照信号を重畳する重畳器と、前記光信号に含まれている前記第１の参照信号および前記第２の参照信号を検出し、検出した第１の参照信号の強度および位相を表す第１のモニタ信号、および検出した第２の参照信号の強度および位相を表す第２のモニタ信号を生成する検出器と、前記第１のモニタ信号および前記第２のモニタ信号に基づいて決まる方式で、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】
【００１６】
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】
【００１７】
【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】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】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６】実施形態の光送信器の構成を示す図である。
【図７】制御部および検出部の実施例を示す図である。
【図８】バイアス電圧を掃引しながら検出されたモニタ信号を示す。
【図９】バイアス掃引時のモニタ信号の変化をまとめた表である。
【図１０】光変調器を制御する方法を示すフローチャートである。
【図１１】バイアス制御の方式を決定する処理を示すフローチャートである。
【図１２】モニタ信号データメモリの一例を示す図である。
【図１３】光変調器のバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。
【図１４】他の方法で駆動振幅を判定するケースで使用されるモニタ信号の変化をまとめた表である。
【図１５】２つのモニタ信号を異なる時刻に取得するケースで使用される制御部および検出部の構成を示す図である。
【図１６】ＩアームおよびＱアームの制御方式を同時に決定する方法を説明する図である。
【図１７】図１６に示す構成においてバイアス電圧を掃引しながら検出されたモニタ信号を示す。
【図１８】図１６に示す構成においてバイアス制御の方式を決定する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図３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である。図３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。
【００１９】
実施形態の光送信器１は、図３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。
【００２０】
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、例えば、ＢＰＳＫ、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することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
このように、図３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。
【００２３】
次に、光変調器のバイアス制御について説明する。光送信器１は、品質のよい光信号を生成するために、光変調器のバイアス電圧を適切に制御する。以下、図１に示す構成を参照しながら、光変調器のバイアス電圧を制御する方法を説明する。
【００２４】
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（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５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。
【００２５】
なお、図４および図５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。
【００２６】
Ｖd＞Ｖπであるときは、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。したがって、変調光信号は、ｆ0成分Ｃ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）を含む。
【００２７】
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。
【００２８】
この場合、光変調器のバイアス電圧は、下記の方式１で制御される。
＜方式１＞
（１）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。
（２）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。
（３）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）
【００２９】
Ｖd’＜Ｖπであるときは、図５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。
【００３０】
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。
【００３１】
この場合、もし、光送信器１が上述の方式１を使用するものとすると、バイアス電圧が最適点に近づくように制御することは出来ない。すなわち、方式１によれば、図５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る。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。
【００３２】
したがって、図５に示すケース（Ｖd’＜Ｖπ）では、方式１とは異なる方式でバイアス電圧を制御する必要がある。具体的には、図５に示すケースでは、光変調器のバイアス電圧は、下記の方式２で制御される。
＜方式２＞
（１）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、バイアス電圧を低くする。
（２）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、バイアス電圧を高くする。
（３）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）
【００３３】
実施形態の光送信器１においては、上述したように、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、光変調器の駆動条件（ここでは、駆動信号の振幅）が変わることがある。そして、光変調器の駆動条件が変わる場合には、バイアス電圧を制御する方式を変更する必要が生じる場合がある。そこで、実施形態の光送信器１は、駆動信号の振幅を検出し、その検出結果に応じてバイアス電圧を制御する方式を選択する。
【００３４】
図６は、実施形態の光送信器１の構成を示す図である。実施形態の光送信器１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、検出部２８を有する。
【００３５】
デジタル信号処理部２１は、送信データからデータ信号Ｉおよびデータ信号Ｑを生成する。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。また、デジタル信号処理部２１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、送信データからデータ信号Ｉおよびデータ信号Ｑを生成する。すなわち、デジタル信号処理部２１は、例えば、指示された変調方式に応じてデータ信号Ｉおよびデータ信号Ｑを生成する。なお、データ信号Ｉおよびデータ信号Ｑは、光変調器２５の駆動信号として使用される。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。
【００３６】
Ｄ／Ａコンバータ２２ｉおよび２２ｑは、それぞれ、デジタル信号処理部２１により生成されるデータ信号Ｉおよびデータ信号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から出力されるデータ信号Ｉおよびデータ信号Ｑを増幅する。増幅器２３ｉおよび２３ｑによって増幅されたデータ信号Ｉおよびデータ信号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。なお、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。
【００３８】
光変調器２５は、駆動電圧に応じて出力光のパワーが周期的に変化する変調器であり、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。
【００３９】
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、駆動信号としてデータ信号Ｉが印加される。したがって、Ｉアームにおいては、データ信号ＩでＣＷ光が変調され、光信号Ｉが生成される。
【００４０】
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、データ信号Ｉは差動信号であってもよい。
【００４１】
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、駆動信号としてデータ信号Ｑが印加される。したがって、Ｑアームにおいては、データ信号ＱでＣＷ光が変調され、光信号Ｑが生成される。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、まずバイアス電圧を最適化するための制御方式を決定する。その後、制御部２６は、決定した制御方式でバイアス電圧を最適化する。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。
【００４５】
制御部２６は、バイアス制御の方式を決定するときは、駆動信号（データ信号Ｉ、データ信号Ｑ）に低周波信号ｆ１を重畳し、光変調器２５のバイアス電圧に低周波信号ｆ２を重畳する。低周波信号ｆ１および低周波信号ｆ２は、特に限定されるものではないが、例えば、正弦波信号である。また、低周波信号ｆ１および低周波信号ｆ２の周波数は、データ信号のビットレートと比較して十分に遅いものとする。例えば、低周波信号ｆ１および低周波信号ｆ２の周波数は、数ｋＨｚ〜数ＭＨｚである。ただし、この実施例では、低周波信号ｆ１および低周波信号ｆ２の周波数は、互いに異なっている。
【００４６】
低周波信号ｆ１は、この実施例では、増幅器２３ｉ、２３ｑの利得制御端子に与えられる。このとき、低周波信号ｆ１は、直流の利得制御信号に重畳されて増幅器２３ｉ、２３ｑの利得制御端子に印加されてもよい。増幅器２３ｉ、２３ｑに低周波信号ｆ１が与えられると、駆動信号の振幅は、周波数ｆ１で振動することになる。すなわち、駆動信号に低周波信号ｆ１が重畳される。そして、駆動信号に低周波信号ｆ１が重畳されると、光変調器２５によって生成される変調光信号は、ｆ１成分を含むことになる。なお、制御部２６および増幅器２３ｉ、２３ｑは、駆動信号に低周波信号ｆ１を重畳する重畳器の一例である。
【００４７】
低周波信号ｆ２は、光変調器２５のバイアス電圧に重畳される。この場合、光変調器２５には、低周波信号ｆ２が重畳されたバイアス電圧が印加される。したがって、光変調器２５により生成される変調光信号は、ｆ２成分を含むことになる。
【００４８】
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。受光器２７は、例えば、フォトダイオードで実現される。受光器２７は、例えば、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。
【００４９】
検出部２８は、受光器２７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ｆ１成分およびｆ２成分を検出する。ｆ１成分は、低周波信号ｆ１の周波数成分であり、ｆ２成分は、低周波信号ｆ２の周波数成分である。ここで、検出部２８は、例えば同期検波により、ｆ１成分およびｆ２成分のそれぞれについて、強度および位相を検出する。そして、検出部２８は、ｆ１成分の強度および位相を表すｆ１モニタ信号、およびｆ２成分の強度および位相を表すｆ２モニタ信号を出力する。
【００５０】
制御部２６は、検出部２８により生成されるｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号に基づいて、バイアス制御の方式を決定する。このとき、制御部２８は、ｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号に基づいて、光変調器２５の駆動信号の振幅を検出できる。一例としては、制御部２８は、光変調器２５の駆動信号の振幅がＶπよりも大きいか、Ｖπよりも小さいかを判定できる。この場合、制御部２８は、この判定結果に応じて、バイアス制御の方式として、上述した方式１または方式２を選択する。
【００５１】
この後、制御部２８は、決定した制御方式で光変調器２５のバイアス電圧を制御する。なお、制御方式が決定した後は、駆動信号に低周波信号ｆ１が重畳されないことが好ましい。
【００５２】
このように、制御部２６は、変調光信号に含まれる低周波信号ｆ１および低周波信号ｆ２に基づいてバイアス制御方式を決定する。すなわち、低周波信号ｆ１および低周波信号ｆ２は、バイアス制御方式を決定するために使用される。低周波信号ｆ１および低周波信号ｆ２は、参照信号（第１の参照信号および第２の参照信号）の一例である。
【００５３】
図７は、制御部２６および検出部２８の実施例を示す。図７において、ｆ１信号生成部３１は、低周波信号ｆ１を生成する。また、ｆ２信号生成部３２は、低周波信号ｆ２を生成する。なお、ｆ１信号生成部３１およびｆ２信号生成部３２は、制御部２６の中に設けられてもよい。
【００５４】
検出部２８は、分岐器２８ａ、同期検波部２８ｂ、同期検波部２８ｃを有する。分岐器２８ａは、受光器２７から出力される電気信号を分岐して同期検波部２８ｂ、２８ｃに導く。受光器２７から出力される電気信号は、光変調器２５により生成される変調光信号を表す。
【００５５】
同期検波部２８ｂは、ｆ１信号生成部３１により生成される低周波信号ｆ１を利用して同期検波を行う。すなわち、同期検波部２８ｂは、光変調器２５によって生成される変調光信号に含まれているｆ１成分の強度および位相を検出する。そして、同期検波部２８ｂは、ｆ１成分の強度および位相を表すｆ１モニタ信号を出力する。なお、以下の説明においては、ｆ１信号生成部３１から同期検波部２８ｂに与えられる低周波信号ｆ１を「基準低周波信号ｆ１」と呼ぶことがある。
【００５６】
ｆ１モニタ信号の絶対値は、検出されたｆ１成分の強度を表す。また、検出されたｆ１成分の位相が基準低周波信号ｆ１と同じ（または、ほぼ同じ）であれば、ｆ１モニタ信号は正の値を表す。一方、検出されたｆ１成分の位相が基準低周波信号ｆ１と逆（または、ほぼ逆）であれば、ｆ１モニタ信号は負の値を表す。
【００５７】
同様に、同期検波部２８ｃは、ｆ２信号生成部３２により生成される低周波信号ｆ２を利用して同期検波を行う。すなわち、同期検波部２８ｃは、光変調器２５により生成される変調光信号に含まれているｆ２成分の強度および位相を検出する。そして、同期検波部２８ｃは、ｆ２成分の強度および位相を表すｆ２モニタ信号を出力する。なお、以下の説明においては、ｆ２信号生成部３２から同期検波部２８ｃに与えられる低周波信号ｆ２を「基準低周波信号ｆ２」と呼ぶことがある。
【００５８】
ｆ２モニタ信号の絶対値は、検出されたｆ２成分の強度を表す。また、検出されたｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２と同じ（または、ほぼ同じ）であれば、ｆ２モニタ信号は正の値を表す。一方、検出されたｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２と逆（または、ほぼ逆）であれば、ｆ２モニタ信号は負の値を表す。
【００５９】
制御部２６は、ｆ１信号生成部３１により生成される低周波信号ｆ１を増幅器２３ｉ、２３ｑに与える。ただし、制御部２６は、光変調器２５のＩアームの制御方式を決定するときは、低周波信号ｆ１を増幅器２３ｉに与える。また、制御部２６は、光変調器２５のＱアームの制御方式を決定するときは、低周波信号ｆ１を増幅器２３ｑに与える。なお、制御部２６は、増幅器２３ｉ、２３ｑの利得を制御するためにＤＣ電圧信号に低周波信号ｆ１を重畳してもよい。
【００６０】
制御部２６は、ＤＣバイアス制御部２６ａ、加算器２６ｉ、２６ｑを有する。ＤＣバイアス制御部２６ａは、光変調器２５のバイアスを制御するためのＤＣバイアス電圧信号を生成する。ＤＣバイアス電圧は、フィードバック系で制御される。ただし、ＤＣバイアス制御部２６ａは、光変調器２５のＩアームの制御方式を決定するときは、Ｉアームに与えるＤＣバイアス電圧を所定の範囲で掃引する。また、ＤＣバイアス制御部２６ａは、光変調器２５のＱアームの制御方式を決定するときは、Ｑアームに与えるＤＣバイアス電圧を所定の範囲で掃引する。
【００６１】
加算器２６ｉは、制御部２６がＩアームの制御方式を決定するときに、ＩアームのＤＣバイアス電圧信号に低周波信号ｆ２を重畳する。同様に、加算器２６ｑは、制御部２６がＱアームの制御方式を決定するときに、ＱアームのＤＣバイアス電圧信号に低周波信号ｆ２を重畳する。なお、加算器２６ｉ、２６ｑは、制御部２６が光変調器２５のバイアスを制御するときに、対応するＤＣバイアス電圧信号に低周波信号ｆ２を重畳してもよい。加算器２６ｉ、２６ｑは、低周波信号ｆ２をバイアス電圧に重畳する重畳器の一例である。
【００６２】
次に、光変調器２５のバイアス制御の方式を決定する方法について説明する。この実施例では、制御部２６は、Ｉアームの制御方式を決定し、その後でＱアームの制御方式を決定する。ただし、制御部２６は、Ｑアームの制御方式を決定し、その後でＩアームの制御方式を決定してもよい。
【００６３】
Ｉアームの制御方式を決定する方法およびＱアームの制御方式を決定する方法は、実質的に互いに同じである。よって、以下では、Ｉアームの制御方式を決定する方法を説明する。
【００６４】
Ｉアームの制御方式を決定するときは、制御部２６は、増幅器２３ｉに低周波信号ｆ１を与える。すなわち、Ｉアームの駆動信号として使用されるデータ信号Ｉに、低周波信号ｆ１が重畳される。また、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧に低周波信号ｆ２を重畳する。
【００６５】
制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧を所定の範囲で掃引する。バイアス電圧の掃引の初期値は、特に限定されるものではないが、例えば、ゼロである。この掃引動作では、バイアス電圧は、初期値から徐々に増加していくものとする。また、バイアス電圧の掃引の範囲は、Ｖπ以上である。ただし、バイアス電圧の掃引の範囲は、２Ｖπ以上であることが好ましい。さらに、バイアス電圧に対する光変調器２５の光強度特性の製造ばらつきを考慮する場合には、３Ｖπ以上に渡って掃引を行うことが好ましい。なお、Ｖπは、光変調器２５の半波長電圧である。
【００６６】
制御部２６および検出部２８は、Ｉアームのバイアス電圧を掃引しながら、変調光信号に含まれているｆ１成分およびｆ２成分を検出する。検出されたｆ１成分およびｆ２成分は、ｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号によって表される。そして、制御部２６は、ｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号を利用して、光変調器２５の駆動信号の振幅がＶπよりも大きいか、Ｖπよりも小さいかを判定する。
【００６７】
図８は、バイアス電圧を掃引しながら検出されたｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号を示す。図８（ａ）は、駆動振幅Ｖdが、Ｖπ＜Ｖd＜２Ｖπであるときのモニタ信号を示す。図８（ｂ）は、駆動振幅Ｖdが、Ｖd＜Ｖπであるときのモニタ信号を示す。
【００６８】
図８において、横軸は、バイアス電圧を表す。図８においてバイアス電圧は、Ｖπ＝１で正規化されている。縦軸は、ｆ１成分およびｆ２成分に対応するモニタ信号を表す。モニタ信号の絶対値は、ｆ１成分およびｆ２成分の強度（パワーまたは振幅）を表す。モニタ信号の符号は、ｆ１成分およびｆ２成分の位相を表す。
【００６９】
各モニタ信号は、図８に示すように、バイアス電圧に対して周期的に変化する。バイアス電圧に対するモニタ信号の変化の周期は、２Ｖπである。バイアス電圧に対するモニタ信号の変化は、ほぼ正弦波カーブで表される。２つのカーブの位相は、互いにＶπ／２だけシフトしている。
【００７０】
Ｖπ＜Ｖd＜２Ｖπであるときは、図８（ａ）に示すように、バイアス電圧掃引においてｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が負から正に変化するゼロクロス点（●印で表されている）で、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号は、正の値を有する。また、バイアス電圧掃引においてｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が正から負に変化するゼロクロス点（▲印で表されている）で、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号は、負の値を有する。
【００７１】
Ｖd＜Ｖπであるときは、図８（ｂ）に示すように、バイアス電圧掃引においてｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が正から負に変化するゼロクロス点（○印で表されている）で、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号は、正の値を有する。また、バイアス電圧掃引においてｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が負から正に変化するゼロクロス点（△印で表されている）で、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号は、負の値を有する。
【００７２】
図９は、バイアス掃引時のモニタ信号の変化をまとめた表である。なお、図８は、ｆ２成分がゼロに近い領域でのモニタ信号の変化を表している。図９（ａ）は、バイアス電圧が最適点の近傍であるときのモニタ信号の符号（正、負、またはゼロ）を示している。バイアス電圧の最適点は、例えば、図８（ａ）では●印で表され、図８（ｂ）では○印で表されている。また、図９（ｂ）は、他のゼロクロス点が得られるバイアス電圧の近傍におけるモニタ信号の符号を示している。他のゼロクロス点が得られるバイアス電圧は、例えば、図８（ａ）では▲印で表され、図８（ｂ）では△印で表されている。
【００７３】
上述のように、バイアス電圧を掃引しながらｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号を検出すれば、光変調器２５の駆動振幅がＶπよりも大きいか、Ｖπよりも小さいかを判定することができる。すなわち、制御部２６は、以下の判定を行うことが可能である。
（１）ｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が正から負に変化するバイアス電圧において、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号が正の値を有していれば、駆動振幅はＶπよりも小さい。
（２）ｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が負から正に変化するバイアス電圧において、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号が正の値を有していれば、駆動振幅はＶπよりも大きい。
（３）ｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が負から正に変化するバイアス電圧において、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号が負の値を有していれば、駆動振幅はＶπよりも小さい。
（４）ｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が正から負に変化するバイアス電圧において、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号が負の値を有していれば、駆動振幅はＶπよりも大きい。
【００７４】
なお、「ｆ２モニタ信号が正から負に変化するバイアス電圧」は、ｆ２モニタ信号が正から負に変化するバイアス電圧の近傍の電圧を含むものとする。また、「ｆ２モニタ信号が負から正に変化するバイアス電圧」は、ｆ２モニタ信号が負から正に変化するバイアス電圧の近傍の電圧を含むものとする。
【００７５】
そして、制御部２６は、駆動振幅についての判定結果に基づいて、光変調器２５のバイアス電圧を制御する方式を決定する。この実施例では、駆動振幅がＶπよりも大きいときは、制御部２６は、上述した方式１を選択する。また、駆動振幅がＶπよりも小さいときは、制御部２６は、上述した方式２を選択する。ただし、本発明は、この構成に限定されるものではない。すなわち、光送信器の構成によっては、駆動振幅がＶπよりも大きいときに方式２を選択し、駆動振幅がＶπよりも小さいときに方式１を選択するようにしてもよい。
【００７６】
なお、駆動振幅ＶdがＶπであるときは、制御部２６は、適切なモニタ信号を得ることができない。一例としては、Ｖd＝Ｖπであるときは、バイアス電圧を掃引したときに、ｆ２成分を表すｆ２モニタ信号が常にゼロとなる。このような場合、制御部２６は、例えば、駆動振幅を一次的に変更してもよい。
【００７７】
図１０は、光変調器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、光送信器１が動作を開始するときに実行される。また、このフローチャートの処理は、光送信器１の動作条件（変調方式、予等化のための分散補償量など）が変更されたときにも実行される。なお、光送信器１の動作条件は、例えば、ネットワーク管理システム１０１から通知される。
【００７８】
Ｓ１において、デジタル信号処理部２１は、設定された動作条件に従って、入力データからデータ信号Ｉおよびデータ信号Ｑを生成する。生成されるデータ信号Ｉおよびデータ信号Ｑは、上述したように、駆動信号として光変調器２５のＩアームおよびＱアームに印加される。
【００７９】
Ｓ２において、制御部２６は、Ｉアームについてバイアス制御方式を決定する。Ｓ３において、制御部２６は、Ｑアームについてバイアス制御方式を決定する。なお、Ｓ２およびＳ３を実行する順番は、特に限定されるものではない。すなわち、制御部２６は、Ｑアームについてバイアス制御方式を決定した後に、Ｉアームについてバイアス制御方式を決定してもよい。
【００８０】
Ｓ４において、制御部２６は、光変調器２５のバイアスを制御する。Ｓ４は、ＩアームおよびＱアームのバイアスを制御するＳ４−１、および位相シフト器２５ｂのバイアスを制御するＳ４−２を含む。そして、制御部２６は、光送信器１の動作条件が変更されるまで、Ｓ４のバイアス制御を継続する。このとき、制御部２６は、例えば、Ｓ４−１およびＳ４−２を交互に実行する。
【００８１】
Ｓ４−１において、制御部２６は、ＩアームおよびＱアームのバイアスを制御する。制御方式は、Ｓ２〜Ｓ３において決定されている。Ｓ４−２において、制御部２６は、位相シフト器２５ｂの位相をπ／２に制御する。このとき、制御部２６は、光変調器２５によって生成される変調光信号に基づいて、位相シフト器２５ｂの位相を制御することができる。なお、位相シフト器２５ｂの位相を制御する方法は、公知の技術を利用できるので、詳しい説明は省略する。
【００８２】
図１１は、バイアス制御の方式を決定する処理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、図１０に示すＳ２およびＳ３に相当する。即ち、制御部２６は、Ｓ２として図１１に示すフローチャートを実行し、Ｓ３として図１１に示すフローチャートを実行する。以下では、Ｉアームについて制御方式を決定する場合について説明する。Ｑアームについて制御方式を決定する手順は、実質的にＩアームについて制御方式を決定する手順と同じである。
【００８３】
Ｓ１１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、特に限定されるものではないが、ゼロを使用してもよい。Ｓ１２において、制御部２６は、駆動信号（ここでは、データ信号Ｉ）に低周波信号ｆ１を重畳する。また、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧に低周波信号ｆ２を重畳する。
【００８４】
Ｓ１３〜Ｓ１６において、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧を掃引しながら、ｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号の値を保存する。すなわち、Ｓ１３において、制御部２６は、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号およびｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号を取得する。なお、ｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号は、検出部２８によって生成される。Ｓ１４において、制御部２６は、現在のバイアス電圧に対応づけて、ｆ１モニタ信号により表される強度および符号、およびｆ２モニタ信号により表される強度および符号をモニタ信号データメモリに保存する。強度は、変調光信号から抽出されるｆ１成分およびｆ２成分のパワーまたは振幅を表す。また、符合は、ｆ１成分およびｆ２成分の位相を表し、「正」「負」を識別する。モニタ信号データメモリは、例えば、制御部２６に内蔵されている。
【００８５】
Ｓ１５において、制御部２６は、Ｉアームのバイアス電圧Ｖbを更新する。すなわち、Ｖb＝Ｖb＋ΔＶが実行される。ΔＶは、光変調器２５のＶπに対して十分に小さいものとする。また、この実施例では、ΔＶは正の値であるものとする。すなわち、バイアス電圧は、Ｓ１３〜Ｓ１６を繰り返し実行することにより、徐々に高くなっていく。Ｓ１６において、制御部２６は、バイアス電圧Ｖbが掃引範囲を超えたか判定する。掃引範囲は、予め指定されているものとする。図８に示す例では、掃引範囲は、３Ｖπである。
【００８６】
バイアス電圧が掃引範囲を超えると（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、制御部２６の処理はＳ２１に移行する。バイアス電圧が掃引範囲を超えていなければ（Ｓ１６：Ｎｏ）、制御部２６の処理はＳ１３に戻る。すなわち、制御部２６は、全掃引範囲に渡ってｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号のデータを収集するまで、Ｓ１３〜Ｓ１６の処理を繰り返し実行する。
【００８７】
Ｓ２１において、制御部２６は、モニタ信号データメモリを参照し、ｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号の符号が変化する点の前後のバイアス電圧データを抽出する。ここで、モニタ信号データメモリには、図１２に示すデータが格納されているものとする。図１２示す例では、バイアス電圧Ｖbが「０．５０」から「０．５５」に増加したときに、２成分に対応するｆ２モニタ信号の符号か「負」から「正」に変化している。したがって、この場合、１組のバイアス電圧Ｖb1＝０．５０、Ｖb2＝０．５５が得られる。
【００８８】
Ｓ２２において、制御部２６は、Ｓ２１で適切なバイアス電圧データを取得できたか判定する。バイアス電圧データを取得できたときは（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、制御部２６は、Ｓ２３〜Ｓ２５の処理を実行する。バイアス電圧データを取得できなかったときは（Ｓ２２：Ｎｏ）、制御部２６は、Ｓ２６の処理を実行する。
【００８９】
Ｓ２３において、制御部２６は、モニタ信号データメモリを参照し、Ｓ２１で取得したバイアス電圧データに対応するｆ１モニタ信号の符号を検出する。図１２に示す例では、１組のバイアス電圧Ｖb1＝０．５０、Ｖb2＝０．５５に対して「＋０．９９」「＋０．９８」が格納されている。よって、この場合、「正」および「正」が得られる。
【００９０】
Ｓ２４において、制御部２６は、ｆ２モニタ信号の符号の変化の方向、およびｆ１モニタ信号の符号に基づいて、駆動振幅Ｖdの状態を判定する。上述の例では、ｆ２モニタ信号の符号が「負」から「正」に変化している。このとき、ｆ１モニタ信号の符号は「正」である。よって、この場合、駆動振幅Ｖdは、図９（ａ）に示す「Ｖπ＜Ｖd＜２Ｖπ」であると判定される。
【００９１】
なお、この実施例では、ｆ２モニタ信号がゼロになるバイアス電圧の近傍の２点で得られるｆ１モニタ信号の符号に基づいて、駆動振幅の状態が判定されている。ただし、Ｓ１５のΔＶ（すなわち、バイアス電圧の掃引のステップ）は、光変調器２５のＶπに対して十分に小さい。よって、駆動振幅の状態は、実質的に、ｆ２モニタ信号がゼロになるバイアス電圧におけるｆ１モニタ信号の符号に基づいて判定される。
【００９２】
Ｓ２５において、制御部２６は、駆動振幅Ｖdの状態に基づいて、バイアス制御の方式を決定する。この実施例では、制御部２６は、上述した方式１または方式２の一方を選択する。例えば、Ｖπ＜Ｖd＜２Ｖπが得られているときは、制御部２６は、上述した方式１を選択する。
【００９３】
Ｓ２６は、例えば、Ｖd＝Ｖπであったときに実行される。Ｓ２６においては、制御部２６は、駆動信号の振幅を変化させる。例えば、制御部２６は、増幅器２３ｉに与える利得制御信号を調整することにより、駆動信号の振幅を変化させることができる。また、制御部２６は、デジタル信号処理部２１に対して、予等化で使用するパラメータの変更を指示してもよい。変更対象のパラメータは、たとえば、分散補償量または非線形補償量である。この場合、デジタル信号処理部２１は、制御部２６から受ける指示に従って駆動信号を生成する。例えば、図２（ａ）は、予等化が施されていないときのＱＰＳＫ変調のための駆動信号の波形を表し、図２（ｃ）は、予等化が施されているときのＱＰＳＫ変調のための駆動信号の波形を表す。
【００９４】
Ｓ２６において駆動振幅が変更された後、制御部２６の処理はＳ１３に戻る。そして、制御部２６は、上述したＳ１３〜Ｓ１６、Ｓ２１〜Ｓ２５の処理を実行する。このとき、Ｖd≠Ｖπなので、制御部２６は、モニタ信号に基づいて制御方式を決定することができる。
【００９５】
図１３は、光変調器２５のバイアス電圧を制御する処理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、図１０に示すＳ４−１に相当する。したがって、このフローチャートの処理が実行される前に、制御部２６は、駆動振幅の状態を判定している。以下では、Ｉアームのバイアス電圧を制御する場合について説明する。Ｑアームのバイアス制御は、実質的にＩアームのバイアス制御と同じである。
【００９６】
Ｓ３１において、制御部２６は、駆動振幅ＶdがＶπよりも大きいか、Ｖπよりも小さいかを判定する。Ｖd＞Ｖπであれば、制御部２６は、制御方式１を選択し、Ｓ３２〜Ｓ３５を実行する。一方、Ｖd＜Ｖπであれば、制御部２６は、制御方式２を選択し、Ｓ３６〜Ｓ３９を実行する。なお、制御部２６は、Ｓ３２〜Ｓ３５またはＳ３６〜Ｓ３９を実行するときは、Ｉアームのバイアス電圧に所定の低周波信号（例えば、低周波信号ｆ２）を重畳する。
【００９７】
Ｓ３２において、制御部２６は、変調光信号に含まれているｆ２成分がゼロであるか判定する。ｆ２成分の強度および位相は、上述したように、検出部２８によって同期検波で検出される。また、「ｆ２成分がゼロ」は、ｆ２成分が十分に小さい状態（すなわち、ほぼゼロ）を含むものとする。
【００９８】
ｆ２成分がゼロでなければ、制御部２６は、Ｓ３３において、ｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２の位相と同相であるか逆相であるかを判定する。ｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２の位相と同相であれば、制御部２６は、現在のバイアス電圧Ｖbが最適バイアス電圧よりも低いと判定する。よって、この場合、制御部２６は、Ｓ３４において、バイアス電圧ＶbをΔＶだけ高くする。一方、ｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２の位相と逆相であれば、制御部２６は、現在のバイアス電圧Ｖbが最適バイアス電圧よりも高いと判定する。よって、この場合、制御部２６は、Ｓ３５において、バイアス電圧ＶbをΔＶだけ低くする。
【００９９】
Ｓ３６、Ｓ３７は、実質的にＳ３２、Ｓ３３と同じである。すなわち、ｆ２成分がゼロでなかったときに、制御部２６は、ｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２の位相と同相であるか逆相であるかを判定する。ただし、Ｓ３８、Ｓ３９は、以下のように、Ｓ３４、Ｓ３５とは異なっている。
【０１００】
ｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２の位相と同相であれば、制御部２６は、現在のバイアス電圧Ｖbが最適バイアス電圧よりも高いと判定する。よって、この場合、制御部２６は、Ｓ３８において、バイアス電圧ＶbをΔＶだけ低くする。一方、ｆ２成分の位相が基準低周波信号ｆ２の位相と逆相であれば、制御部２６は、現在のバイアス電圧Ｖbが最適バイアス電圧よりも低いと判定する。よって、この場合、制御部２６は、Ｓ３９において、バイアス電圧ＶbをΔＶだけ高くする。
【０１０１】
方式１および方式２のいずれにおいても、ｆ２成分がゼロであれば、制御部２６は、現在のバイアス電圧Ｖbが最適であると判定する。よって、この場合、制御部２６は、バイアス電圧を制御を終了する。
【０１０２】
このように、実施形態の光送信器１は、変調光信号をモニタすることで、光変調器２５の駆動信号の振幅の状態を検出する。そして、光送信器１は、駆動信号の振幅に応じて、光変調器のバイアス電圧を制御する方式を決定する。よって、変調方式の変更などに起因して駆動信号の振幅が変わっても、光変調器２５のバイアス電圧は適切に制御される。
【０１０３】
なお、図１３に示す例では、駆動振幅がＶπよりも大きいときに方式１が選択され、駆動振幅がＶπよりも小さいときに方式２を選択されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、光送信器の構成によっては、駆動振幅がＶπよりも大きいときに方式２を選択し、駆動振幅がＶπよりも小さいときに方式１を選択するようにしてもよい。
【０１０４】
＜他の実施形態＞
図８〜図９を参照しながら説明した実施例では、ｆ２成分の強度がゼロとなるバイアス電圧におけるｆ１成分の符号（正または負）に基づいて、駆動振幅の状態が判定される。しかしながら、本発明は、この方法に限定されるものではない。例えば、ｆ１成分に対応するｆ１モニタ信号とｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号との積を利用して、駆動振幅の状態を判定してもよい。この場合、以下のようにして駆動振幅の状態が判定される（図１４（ａ）および図１４（ｂ）参照）。
【０１０５】
バイアス電圧掃引においてｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が負から正に変化するゼロクロス点（図８（ａ）に示す●印、および図８（ｂ）に示す△印）では、以下のように判定される。なお、ｆ１＊ｆ２は、ｆ１モニタ信号とｆ２モニタ信号の積の符号（正または負）を表す。
（１）ｆ１＊ｆ２の符号が負から正に変化すれば、Ｖπ＜Ｖd＜２Ｖπ
（２）ｆ１＊ｆ２の符号が正から負に変化すれば、Ｖd＜Ｖπ
【０１０６】
一方、バイアス電圧掃引においてｆ２成分に対応するｆ２モニタ信号が正から負に変化するゼロクロス点（図８（ａ）に示す▲印、および図８（ｂ）に示す○印）では、以下のように判定される。
（１）ｆ１＊ｆ２の符号が負から正に変化すれば、Ｖπ＜Ｖd＜２Ｖπ
（２）ｆ１＊ｆ２の符号が正から負に変化すれば、Ｖd＜Ｖπ
【０１０７】
図８〜図９を参照しながら説明した実施例では、ｆ２成分の強度がゼロとなるバイアス電圧におけるｆ１成分の符号（正または負）に基づいて駆動振幅の状態が判定されるが、ｆ１成分の強度がゼロとなるバイアス電圧におけるｆ２成分の符号（正または負）に基づいて駆動振幅の状態を判定してもよい。
【０１０８】
例えば、図８（ａ）および図８（ｂ）において、ｆ１成分を表すｆ１モニタ信号が負から正に変化するゼロクロス点に注目する。この場合、図８（ａ）に示すように、ｆ２成分を表すｆ２モニタ信号が負であれば、駆動振幅がＶπよりも大きいと判定される。また、図８（ｂ）に示すように、ｆ２成分を表すｆ２モニタ信号が正であれば、駆動振幅がＶπよりも小さいと判定される。
【０１０９】
図６〜図７に示す実施例では、駆動信号に低周波信号ｆ１が重畳され、バイアス電圧に低周波信号ｆ２が重畳される。すなわち、異なる周波数の低周波信号を利用することにより、制御部２６は、同時にｆ１モニタ信号およびｆ２モニタ信号を得ることができる。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、光送信器１は、駆動信号に低周波信号を重畳してモニタ信号を得る動作、およびバイアス電圧に低周波信号を重畳してモニタ信号を得る動作を異なる時刻に行ってもよい。この場合、駆動信号に重畳される低周波信号の周波数およびバイアス電圧に重畳される低周波信号の周波数は、互いに同じであってもよい。
【０１１０】
図１５は、２つのモニタ信号を異なる時刻に取得するケースで使用される制御部２６および検出部２８の構成を示す図である。この場合、制御部２６は、信号生成部３３により生成される低周波信号を使用する。ここでは、信号生成部３３は、低周波信号ｆ１を生成するものとする。そして、ｆ１モニタ信号に相当するモニタ信号を取得するときは、制御部２６は、増幅器２３ｉ（２３ｑ）に低周波信号を与える。これにより、駆動信号に低周波信号が重畳される。また、図６〜図７でのｆ２モニタ信号に相当するモニタ信号を取得するときは、制御部２６は、バイアス電圧に低周波信号を重畳する。
【０１１１】
制御部２８は、同期検波部２８ｄを有する。同期検波部２８ｄは、信号生成部３３により生成される低周波信号を利用して、変調光信号に含まれている低周波成分の強度および位相を検出する。そして、駆動信号に低周波信号が重畳されているときは、同期検波部２８ｄは、ｆ１モニタ信号に相当するモニタ信号を出力する。また、バイアス電圧に低周波信号を重畳されているときは、同期検波部２８ｄは、図６〜図７でのｆ２モニタ信号に相当するモニタ信号を出力する。
【０１１２】
図１６は、ＩアームおよびＱアームの制御方式を同時に決定する方法を説明する図である。図１６に示す光送信器の構成は、図６に示す構成と実質的に同じである。ただし、図１６に光送信器おいては、互いに周波数の異なる４つの低周波信号ｆ１〜ｆ４が同時に使用される。このとき、増幅器２３ｉに低周波信号ｆ１が与えられ、駆動信号（データ信号Ｉ）に低周波信号ｆ１が重畳される。Ｉアームバイアス電圧に低周波信号ｆ２が重畳される。増幅器２３ｑに低周波信号ｆ３が与えられ、駆動信号（データ信号Ｑ）に低周波信号ｆ３が重畳される。Ｑアームバイアス電圧に低周波信号ｆ４が重畳される。
【０１１３】
制御部２６は、制御方式を決定するときは、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掃引する。ＩアームおよびＱアームにおいて、掃引速度および掃引範囲は互いに同じにすることができる。
【０１１４】
検出部２８は、変調光信号に含まれているｆ１〜ｆ４成分の強度および位相を検出するために４つの同期検波部を有する。４つの同期検波部は、それぞれｆ１〜ｆ４成分の強度および位相を表すモニタ信号を出力する。そして、制御部２６は、ｆ１成分を表すモニタ信号およびｆ２を表すモニタ信号に基づいて、Ｉアームバイアスの制御方式を決定する。同様に、制御部２６は、ｆ３成分を表すモニタ信号およびｆ４を表すモニタ信号に基づいて、Ｑアームバイアスの制御方式を決定する。
【０１１５】
図１７は、図１６に示す構成においてバイアス電圧を掃引しながら検出されたモニタ信号を示す。Ｉアーム側からは、Ｉアーム側の駆動信号の振幅に応じて、図１７（ａ）または図１７（ｂ）に示す１組のモニタ信号が得られる。図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示す１組のモニタ信号は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す１組のモニタ信号と実質的に同じである。したがって、ｆ１成分を表すモニタ信号およびｆ２成分を表すモニタ信号に基づいて、Ｉアーム側の駆動振幅がＶπよりも大きいか、Ｖπよりも小さいかが判定される。
【０１１６】
同様に、Ｑアーム側からは、Ｑアーム側の駆動信号の振幅に応じて、図１７（ｃ）または図１７（ｄ）に示すモニタ信号が得られる。図１７（ｃ）および図１７（ｄ）に示す１組のモニタ信号も、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す１組のモニタ信号と実質的に同じである。したがって、ｆ３成分を表すモニタ信号およびｆ４成分を表すモニタ信号に基づいて、Ｑアーム側の駆動振幅がＶπよりも大きいか、Ｖπよりも小さいかが判定される。
【０１１７】
図１８は、図１６に示す構成においてバイアス制御の方式を決定する処理を示すフローチャートである。このフローチャートのＳ４１〜Ｓ４６、Ｓ５１〜Ｓ５６は、図１１に示すフローチャートのＳ１１〜Ｓ１６、Ｓ２１〜Ｓ２６に対応する。よって、以下の説明では、図１１に示すフローチャートの処理との差異を説明する。
【０１１８】
Ｓ４１において、制御部２６は、Ｉアームバイアス電圧およびＱアームバイアス電圧の初期値を設定する。Ｓ４２において、制御部２６は、Ｉアーム駆動信号に低周波信号ｆ１を重畳し、Ｑアーム駆動信号に低周波信号ｆ３を重畳し、Ｉアームバイアス電圧に低周波信号ｆ２を重畳し、Ｑアームバイアス電圧に低周波信号ｆ４を重畳する。Ｓ４３〜Ｓ４６において、制御部２６は、Ｉアームバイアス電圧およびＱアームバイアス電圧を掃引しながら、ｆ１〜ｆ４成分の強度および位相を検出する。ｆ１〜ｆ４成分について検出した情報は、モニタ信号データとしてモニタ信号データメモリに格納される。
【０１１９】
Ｓ５１〜Ｓ５２において、制御部２６は、モニタ信号データメモリを参照し、ｆ２、ｆ４成分を表すモニタ信号の符号が変化する点の前後のバイアス電圧データを抽出する。Ｓ５３において、制御部２６は、モニタ信号データメモリを参照し、Ｓ５１で抽出したバイアス電圧データに対応するｆ１、ｆ３成分を表すモニタ信号の符号をサーチする。Ｓ５４において、制御部２６は、ｆ２成分についての符号変化、およびｆ１成分についての符号に基づいて、Ｉアームの駆動振幅の状態を判定する。また、制御部２６は、ｆ４成分についての符号変化、およびｆ３成分についての符号に基づいて、Ｑアームの駆動振幅の状態を判定する。このように、図１６に示す構成においては、ＩアームおよびＱアームの駆動振幅の状態が同時に判定される。
【０１２０】
なお、図６〜図１８に示す実施例では、光変調器の駆動信号の振幅がＶπよりも大きいか、Ｖπよりも小さいかが判定されるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、光変調器の駆動信号の振幅が任意の閾値よりも大きいか否かを判定する構成および方法に適用可能である。
【０１２１】
また、図６〜図１８に示す実施例では、ＩアームおよびＱアームそれぞれについて駆動信号の状態が判定されるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＩアームおよびＱアームの動作条件が互いに同じであるときは、ＩアームまたはＱアームの一方についてバイアス制御の方式を決定し、決定した方式でＩアームおよびＱアームのバイアス電圧を制御してもよい。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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