(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導波路と第２導波路を含み、前記第１導波路と前記第２導波路の各々において、２ｎ値（ｎは２以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号で搬送光を変調する光変調器と、
前記第１導波路から出力される第１の光信号と、前記第２導波路から出力される第２の光信号との間に所定の位相差を与える位相シフト部と、
前記位相差が与えられた前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して得られる多値光変調信号の一部を検出して光電変換する光検出器と、
前記検出された変調信号の交流成分の変化を検出するモニタ部と、
前記検出された交流成分の変化に基づいて、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と前記第２導波路に与える第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出される交流成分のパワーが大きくなるように制御する制御部と、
を備える光送信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と、前記第２導波路に与えられる第２バイアス電圧と、前記位相シフト部に与えられる第３バイアス電圧を、同時または時分割方式で制御し、前記第１バイアス電圧と前記第２バイアス電圧を前記交流成分のパワーが大きくなるように制御し、前記第３バイアス電圧を前記検出される交流成分のパワーが小さくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
低周波信号を生成する低周波信号生成回路と、
前記低周波信号を直流電圧に重畳して前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧を生成するバイアス回路と、
をさらに備え、
前記モニタ部は、前記交流成分に含まれる前記低周波信号を検出し、
前記制御部は、前記第１バイアス電圧と前記第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出された前記低周波信号がゼロに近づくように制御することで前記交流成分のパワーが大きくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項４】
第１低周波信号、第２低周波信号、及び第３低周波信号を生成する低周波信号生成回路と、
前記第１低周波信号を直流電圧に重畳して前記第１バイアス電圧を生成し、前記第２低周波信号を直流電圧に重畳して前記第２バイアス電圧を生成し、前記第３低周波信号を直流電圧に重畳して前記第３バイアス電圧を生成するバイアス回路と、
をさらに備え、
前記モニタ部は、前記交流成分に含まれる前記第１低周波信号と前記第２低周波信号と前記第３低周波信号を検出し、
前記制御部は、前記第１低周波信号と前記第２低周波信号をゼロに近づけることで前記交流成分のパワーが大きくなるように前記第１バイアス電圧と前記第２バイアス電圧を制御し、前記第３低周波信号をゼロに近づけることで前記交流成分のパワーが小さくなるように前記第３バイアス電圧を制御することを特徴とする請求項２に記載の光送信装置。
【請求項５】
光変調器の第１導波路と第２導波路を伝送する光を、２ｎ値（ｎは２以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号でそれぞれ変調し、
前記第１導波路から出力される第１の光信号と、前記第２導波路から出力される第２の光信号との間に所定の位相差を与え、
前記位相差が与えられた前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して得られる多値光変調信号の一部を検出して光電変換し、
前記検出された変調信号の交流成分の変化を検出して、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と、前記第２導波路に与えられる第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出される交流成分のパワーが大きくなるように制御する、
ことを特徴とする光送信装置の制御方法。
【請求項６】
直流電圧に低周波信号を重畳して前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧を生成し、
前記交流成分に含まれる前記低周波信号を検出し、
前記検出された前記低周波信号がゼロに近づくように制御することで前記交流成分のパワーが大きくなるように、前記第１バイアス電圧と前記第２バイアス電圧の少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の光送信装置の制御方法。
【請求項７】
第１低周波信号、第２低周波信号、及び第３低周波信号を生成し、
直流電圧に前記第１低周波信号を重畳して前記第１バイアス電圧を生成し、直流電流に前記第２低周波信号を重畳して前記第２バイアス電圧を生成し、直流電流に前記第３低周波信号を重畳して前記位相差を与える位相シフト部に与えられる第３バイアス電圧を生成し、
前記交流成分に含まれる前記第１低周波信号と前記第２低周波信号と前記第３低周波信号を検出し、
前記検出された前記第１低周波信号及び前記第２低周波信号がゼロに近づくように制御することで前記交流成分のパワーが大きくなるように前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧を制御し、前記第３低周波信号がゼロに近づくように制御することで前記交流成分のパワーが小さくなるように前記第３バイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の光送信装置の制御方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光送信装置と、
前記光送信装置から出力される変調信号を伝送する伝送路と、
前記伝送路を介して前記変調信号を受信する光受信装置と、
を含む光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信装置、その制御方法、及び光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の長距離・大容量通信システム実現のために、送信側ディジタル信号処理により変調部入力信号に分散予等化情報を与える、あるいはソフトウェアにより所望の多値光変調信号を生成する、などの研究が行なわれている（後者につき、たとえば非特許文献１参照）。
【０００３】
ディジタル信号処理を適用したシステムでは、変調部入力信号に対して、伝送中に発生する信号品質劣化を補償する処理を行うことによって、送信信号特性を最適にすることが可能である。しかし、変調部で用いられる光変調器自体は、従来と同様に、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（例えば、マッハツェンダ型のＬＮ変調器）であることが一般的であり、ドリフトによる伝送信号の劣化が依然として問題となる。これを解決するために、自動バイアス制御（ＡＢＣ：Automatic Bias Control）が必要となる。
【０００４】
ＤＱＰＳＫ変調方式等に対応した変調制御技術として、光変調器に入力される駆動信号に低周波信号を重畳し、光変調器からの出力光の一部をモニタして低周波成分を検出し、検出された低周波成分に基づいて動作点の変動を補償する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１は、一般的な１６ＱＡＭ光変調部１０００の構成例である。１６ＱＡＭ光変調部１０００には、ディジタル信号処理部１００１とディジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）１００２、１００３により生成された４値の駆動電気信号が入力される。光源１００７で生成された搬送光は、４値の駆動電気信号によって変調される。４値の駆動信号は、ＬＮ変調器１００８のＩアーム１００８Ｉと、Ｑアーム１００８Ｑの各々に入力され、２×Ｖπの駆動信号振幅で変調を行なう。π／２位相シフト部１００９は、Ｉアーム１００８Ｉからの光信号とＱアーム１００８Ｑからの光信号の間に、π／２の位相差を与える。位相差が与えられた光信号は合波されて、１６ＱＡＭ光変調信号として出力される。
【０００６】
図２Ａ及び図２Ｂは、２×Ｖπの駆動振幅で動作するＬＮ変調部１１００に印加されるバイアス電圧の制御方法を示す図である。この方法は、ＣＳＲＺ変調方式、光デュオバイナリ変調方式、ＤＰＳＫ変調方式、ＤＱＰＳＫ変調方式など、光変調器の駆動電圧対光強度特性が、山、谷、山と周期的に変化し、２×Ｖπの振幅を持つ電気信号で変調する変調方式（図２Ｂ参照）に適用される。
【０００７】
図２Ａにおいて、光変調器（ＬＮ変調器）１１０８の各アーム１１０８ａ、１１０８ｂの信号電極に、駆動回路１１０４、１１０５を介して互いに符号が反転された振幅Ｖπの電気信号が入力される。すなわち、光変調器１１０８は駆動振幅２×Ｖπでプッシュプル駆動される。光変調器１１０８には、低周波発生回路１１１５により生成された低周波成分ｆ0が、バイアス電圧とともに印加される。光変調器１１０８の出力の一部はフォトダイオード１１１１で検出され、光電変換される。位相比較部１１１２は、低周波信号ｆ0との位相比較により、検出された電気信号中の低周波信号を抽出して、バイアス供給回路１１１３に供給する。バイアス供給回路１１１３は、低周波信号成分がゼロ付近となる方向にバイアス電圧を制御する。このように、重畳された低周波信号成分の変化を同期検波により検出し、バイアス最適点になるようにフィードバック制御を行う。
【０００８】
図２Ｂに示すように、バイアスが最適状態ａにあるとき、すなわち駆動電圧対光強度特性の谷にバイアス電圧があるとき、ｆ0成分は発生しない。バイアス電圧が最適状態ａからずれたときに、すなわち状態ｂまたは状態ｃにシフトしたときに、ｆ0成分が発生する。バイアス最適点からのずれ方向に応じてｆ0成分の位相が反転するため、検出されたｆ0信号の位相をみることによって、ずれの方向を検出することができる。ずれを最適点ａに補正する方向のバイアスを印加する。
【０００９】
しかし、以下で説明するように、この方法を１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭといった、より多値の変調方式に適用することはできない。
【００１０】
なお、最大動作点や最小動作点以外の任意の動作点での動作を維持するために、低周波信号を用いずに、変調器への入力光に信号光とは別の検査光を重畳し、検査光の変調状態に基づいて変調器に与えるバイアス電圧を制御する方法（たとえば、特許文献２参照）が知られている。また、ＱＳＰＫあるいはＤＱＰＳＫにおいて、変調部から出力される変調光信号の一部をモニタして信号光に重畳されている連続する周波数成分を抽出し、抽出された連続周波数成分が最小になるように位相シフト部に与えるバイアス電圧を制御する方法（たとえば、特許文献３参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１６２５６３号公報
【特許文献２】特開２００５−９１５１７号公報
【特許文献３】特許第４６５７８９０号（特開２００７−８２０９４号公報）
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Sofware-Defined Multi-Format Transmitter with Real-Time Signal Processing for up to 160 Gbit/s, SPtuC4, OSA/SPPCom 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図３に、図２Ａ及び図２Ｂの公知技術を１６ＱＡＭ変調方式に適用した場合の課題を示す。１６ＱＡＭ変調に用いる４値の駆動信号のレベルを１、２、３、４とする。１６ＱＡＭ変調においても、ＬＮ変調器の駆動電圧対光強度特性の谷が、バイアス最適点となる。図３（Ａ）に示すように、バイアス最適時には、駆動信号１、４のレベルで２ｆ0成分（最適点で発生する成分）が発生し、中間レベルの２，３のレベルでｆ0成分が発生する。中間レベル２，３のｆ0成分は逆位相となり、互いに打ち消し合うので、結局はバイアス最適状態で発生する成分は２ｆ0成分となる。
【００１４】
これに対して、図３（Ｂ）のように、バイアス電圧（２×Ｖπの振幅の中心）が駆動電圧対光強度信号特性の谷からずれた状態（バイアスずれ時）では、駆動信号１と４のレベルにおいてもｆ0成分が発生するが、１，４のレベルで発生するｆ0成分（実線）と、中間の２，３のレベルで発生するｆ0成分（破線）が逆位相となり、かつ強度が異なるため、バイアスのずれ度合いによっては、ｆ0成分がまったく検出されないか、検出されても制御に用いることができない程度に小さいものとなる。
【００１５】
したがって、従来のバイアス制御手法を１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどの多値変調に適用しても安定した伝送信号特性を得ることができない。
【００１６】
そこで、光変調部のバイアス制御を効果的に行って安定した伝送信号特性を得ることのできる光送信装置と光変調制御方法、およびそれを適用した光伝送システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の観点では、光送信装置は、
第１導波路と第２導波路を含み、前記第１導波路と前記第２導波路の各々において、２ｎ値（ｎは１以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号で搬送光を変調する光変調器と、
前記第１導波路から出力される第１の光信号と、前記第２導波路から出力される第２の光信号との間に所定の位相差を与える位相シフト部と、
前記位相差が与えられた前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して得られる多値光変調信号の一部を検出して光電変換する光検出器と、
前記検出された変調信号の交流成分の変化を検出するモニタ部と、
前記検出された交流成分の変化に基づいて、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と前記第２導波路に与える第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出される交流成分のパワーが大きくなるように制御する制御部と、
を備える。
【００１８】
第２の観点では、光送信装置の制御方法を提供する。この制御方法は、
光変調器の第１導波路と第２導波路を伝送する光を、２ｎ値（ｎは１以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号でそれぞれ変調し、
前記第１導波路から出力される第１の光信号と、前記第２導波路から出力される第２の光信号との間に所定の位相差を与え、
前記位相差が与えられた前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して得られる多値光変調信号の一部を検出して光電変換し、
前記検出された変調信号の交流成分の変化を検出して、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と、前記第２導波路に与えられる第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出される交流成分のパワーが大きくなるように制御する、
ことを特徴とする。
【００１９】
第３の観点では、光伝送システムを提供する。光伝送システムは、
第１の観点で上述した光送信装置と、
前記光送信装置から出力される変調信号を伝送する伝送路と、
前記伝送路を介して前記変調信号を受信する光受信装置と、
を含む。
【発明の効果】
【００２０】
２ｎ値（ｎは１以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号で変調を行う光変調方式の光送信装置、光伝送システムにおいて、安定した伝送信号特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の１６ＱＡＭ光変調部の構成を示す図である。
【図２Ａ】２×Ｖπの駆動振幅で変調するＬＮ変調器の従来のバイアス制御構成を示す図である。
【図２Ｂ】２×Ｖπの駆動振幅で変調するＬＮ変調器のバイアス制御の原理を示す図である。
【図３】公知のバイアス制御方法を１６ＱＡＭ変調方式に適用した場合に生じる問題点を説明するための図である。
【図４】実施例１の光送信装置の構成例を示す図である。
【図５】Ｉ／Ｑ変調器のＩアーム（またはＱアーム）におけるバイアスずれに対するモニタ信号の電気スペクトルの変化を示す図である。
【図６】π／２位相シフト部のバイアスずれに対するモニタ信号の電気スペクトルの変化を示す図である。
【図７】Ｉ／Ｑ変調器とπ／２位相シフト部のバイアスずれに対するモニタ出力のＡＣ成分のパワー変化を示すグラフである。
【図８】モニタ信号に帯域制限をかけた場合のＩ／Ｑ変調器とπ／２位相シフト部のバイアスずれに対するモニタ出力のＡＣ成分のパワー変化を示すグラフである。
【図９Ａ】実施例１の原理をＱＰＡＫ変調に適用したときのＩ／Ｑアームバイアスずれ、駆動信号波形、及び光変調信号波形を示す図である。
【図９Ｂ】実施例１の原理を１６ＱＡＭ変調に適用したときのＩ／Ｑアームバイアスずれ、駆動信号波形、及び光変調信号波形を示す図である。
【図９Ｃ】実施例１の原理を６４ＱＡＭ変調方式に適用したときのＩ／Ｑアームバイアスずれ、駆動信号波形、及び光変調信号波形を示す図である。
【図１０】実施例１のバイアス制御フローの例を示す図である。
【図１１】実施例２の光送信装置の構成例を示す図である。
【図１２】Ｉ／Ｑ変調器とπ／２位相シフト部のバイアスずれに対するモニタ出力の低周波信号成分の強度変化を示すグラフである。
【図１３】実施例２のバイアス制御フロー例を示す図である。
【図１４】実施例３の光送信装置の構成例を示す図である。
【図１５】実施例３のバイアス制御フロー例を示す図である。
【図１６】実施例３の光送信装置の変形例を示す図である。
【図１７】実施例３の変形例のバイアス制御フロー例を示す図である。
【図１８】実施例の光送信装置を用いた光伝送システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下で、図面を参照して本発明の実施例を説明する。実施例では、１６ＱＡＭなどの多値変調部を有する光送信機において、光変調部の出力のＡＣ（交流）成分のパワーの変化に基づいて、Ｉ／Ｑ変調器のＩアーム及びＱアームのバイアスと、位相シフト部のバイアスと、を個別に制御する。Ｉ／Ｑ変調器のバイアスと、位相シフト部のバイアスを独立して制御するという技術思想は、Ｉ／Ｑ変調器のバイアスずれに対する変調出力信号の変動と、位相シフト部のバイアスずれに対する変調出力信号の変動は、異なる特性を示すという新たな知見に基づくものである。
【００２３】
実施例の構成と手法は、２ｎ値（ｎは１以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号を用いて位相変調を行う任意の光送信装置に適用可能である。ｎ＝１の場合は、２値の駆動信号による直交位相変調（ＱＰＳＫ）に適用され、ｎ＝２の場合は４値の駆動信号による１６ＱＡＭ変調に適用され、ｎ＝４の場合は８値の駆動信号による６４ＱＡＭ変調に適用可能である。また、２５６ＱＡＭ（ｎ＝１６）など、より多値の変調方式にも本発明の原理は適用可能である。
【００２４】
Ｉ／Ｑ変調器のバイアスずれと、位相シフト部のバイアスずれは独立して検出、制御可能である。また、Ｉ／Ｑ変調器のＩアームのバイアスずれと、Ｑアームのバイアスずれも個別に検出、制御が可能である。したがって、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、位相シフト部バイアスの中の少なくとも１つを制御することによって、ドリフト（動作点ずれ）や位相シフトずれを防止して、バイアス値を最適に設定することができる。
【００２５】
以下で、具体的な実施例に基づいて発明を詳細に説明する。実施例では、Ｉ／Ｑ変調器のＩアームのバイアス、Ｑアームのバイアス、π／２位相シフト部のバイアスという３つのバイアスすべてを制御する例を中心として説明する。また、実施例では、変調部において光変調器の一例としてLN変調器を用いているが、これに限定されるものではなく、マッハツェンダ型の光変調器に適用可能である。たとえば、半導体マッハツェンダ型変調器にも同様に適用される。
【実施例１】
【００２６】
図４は、実施例１の光送信装置１０Ａの概略構成図である。実施例１では、光変調部２０のモニタ出力のＡＣ（交流）成分のパワー変化に基づいて、Ｉ／Ｑアームのバイアスと、π／２位相シフト部のバイアスとを制御する。
【００２７】
光送信装置１０Ａは、光変調部２０と、光変調部２０の出力信号の一部を光電変換する光検出器（ＰＤ：フォトダイオード）２１と、検出された変調信号から交流成分（以下「ＡＣ成分」と略称する）のパワーを抽出するモニタ部３９と、抽出されたＡＣ成分のパワー変化に基づいて光変調部２０に与えるバイアス電圧を制御する制御部３５とを含む。モニタ部３９と制御部３５で、バイアス制御部３０を構成する。モニタ部３９と制御部３５は別回路、別ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、別プロセッサで構成してもよいし、ひとつの回路、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、プロセッサとして構成してもよい。また、ＰＤ２１とＡＣ成分抽出部３３の間に、電気信号の帯域を制限するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２を挿入してもよい。
【００２８】
光変調部２０は、光源１７と、Ｉ／Ｑ変調器１８と、π／２位相シフト部１９を含む。Ｉ／Ｑ変調器１８は、Ｉアーム（第１導波路）１８Ｉと、Ｑアーム１８Ｑ（第２導波路）を有する。π／２位相シフト部１９は、Ｉアーム１８Ｉから出力される光信号と、Ｑアーム１８Ｑから出力される光信号との間にπ／２の位相差を与える。π／２位相シフト部１９は、たとえばＩ／Ｑ変調器１８とともにＬｉＮｂＯ3結晶基板上にモノリシックに形成され、バイアス印加電極１９ａを有する。π／２位相シフト部１９は、物理的な導波路長を異ならせる、あるいは温度差により光学長を調整することによって、２つの光信号の間に位相差を与える。
【００２９】
光送信装置１０Ａはまた、ディジタル信号処理部１１、ディジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）１２、１３、電気アンプ１４、１５を有する。ディジタル信号処理部１１は、２つの符号系列を生成する。符号系列は、ディジタル-アナログコンバータ１２、１３によって４つの電気波形を有するアナログ駆動信号に変換され、電気アンプで振幅調整されてＩ／Ｑ変調器１８のＩアーム１８ＩとＱアーム１８Ｑに入力される。Ｉアーム１８ＩとＱアーム１８Ｑに入力されるアナログ駆動信号（振幅Ｖπ）は、符号が反転した相補的な駆動信号であり、駆動振幅は２×Ｖπとなる。
【００３０】
光源（ＬＤ）１７から出射された光は、分岐されて、Ｉアーム１８ＩとＱアーム１８Ｑの各々に入力される。Ｉアーム１８ＩとＱアーム１８Ｑは、それぞれ４値のアナログ駆動信号により、駆動振幅２×Ｖπで入力光を変調する。アーム１８Ｉ、１８Ｑから出力される２つの光信号は、π／２位相シフト部１９でπ／２の位相差が与えられ、合波されて、光変調部２０から出力される。光変調部２０の出力光信号は、４段階の振幅と４段階の位相を有する１６ＱＡＭ光変調信号となる。
【００３１】
光変調部２０の変調出力光の一部は、ＰＤ２１で光電変換されて、バイアス制御部３０に入力される。π／２の位相差が与えられた２つの光信号の合波と、ＰＤ２１への分波は、図示しない光カプラにより行なうことができる。
【００３２】
モニタ部３９は、ＡＣ成分抽出部３３と、ＡＣ成分パワー検出部３４を含む。ＡＣ成分抽出部３３は、入力された電気信号からＡＣ（交流）成分を抽出する。ＡＣ成分抽出部３３は、たとえば、直流成分を遮断し交流成分のみを透過させるカップリングコンデンサである。ＡＣ成分パワー検出部３４は、図示しない光スペクトルアナライザの光スペクトルに基づき、抽出されたＡＣ成分のパワー値（積分値）を検出する。検出されたＡＣ成分パワー値は、制御部３５に供給される。
【００３３】
制御部３５は、ＡＣ成分パワー検出部の検出値に基づいて、Ｉアーム１８Ｉ、Ｑアーム１８Ｑ、及びπ／２位相シフト部１９のそれぞれに与えるバイアス電圧を制御する。制御部３５は、Ｉアーム１８Ｉ、Ｑアーム１８Ｑ、及びπ／２位相シフト部１９に対するバイアス制御を切り替えるスイッチ３６を含む。具体的には、制御部３５は、
（ａ）Ｉアーム１８ＩとＱアーム１８Ｑに与えるバイアス電圧を、ＰＤ２１の出力におけるＡＣ成分パワーが大きくなるように（最大となるように）制御する。他方、
（ｂ）π／２位相シフト部１９に与えるバイアス電圧を、ＰＤ２１の出力におけるＡＣ成分パワーが小さくなるように（最小となるように）制御する。
【００３４】
この個別制御の原理を、図５と図６を参照して説明する。
【００３５】
図５は、Ｉアーム１８ＩまたはＱアーム１８Ｑのバイアスずれに対するモニタ信号の電気スペクトル変化のシミュレーション結果である。モニタ信号は、図４のＡＣ成分抽出部３３の出力（矢印Ｅで示す個所）をモニタリングした信号スペクトルである。
【００３６】
Ｉアーム１８ＩとＱアーム１８Ｑの場合、図５（Ｂ）のように、バイアス最適点、すなわちバイアス電圧がＩ／Ｑ変調器１８の駆動電圧対光強度特性の谷にある地点（図２Ｂ参照）で、モニタ信号のＡＣ成分パワーが最大となる。図５（Ａ）や図５（Ｃ）のように、バイアスが最適点からずれると、全体的にモニタ信号のＡＣ成分パワーが下がる方向に変化する。そこで、このＡＣ成分パターの変化を利用して、ＡＣ成分パワーが最大になる方向に、Ｉアーム１８Ｉのバイアス電圧と、Ｑアーム１８Ｑのバイアス電圧を制御する。
【００３７】
図６は、π／２位相シフト部１９のバイアスずれに対するモニタ信号の電気スペクトル変化のシミュレーション結果である。このモニタ信号も、図４のＡＣ成分抽出部３３の出力の信号スペクトルである。π／２位相シフト部の場合、図５とは逆に、図６（Ｂ）のバイアス最適点で、ＡＣ成分パワーが最小となる。図６（Ａ）、図６（Ｃ）のように、バイアスがずれると、全体的にＡＣ成分のパワーが大きくなる方向に変化する。そこで、このＡＣ成分の変化を利用して、ＡＣ成分パワーが最小になる方向にπ／２位相シフト部１９のバイアス電圧を制御する。
【００３８】
この構成によると、ＰＤ出力のＡＣ成分の大きさをそのままモニタリングして、Ｉアーム１８Ｉ、Ｑアーム１８Ｑ、π／２位相シフト部１９のバイアス電圧にフィードバックすることができる。実施例１の構成では、低周波信号を発生させて光信号に重畳する、あるいは別途検出波を搬送波に重畳する、などの追加の構成、工程を要しないので、制御が直接的かつ簡便であり、装置構成も簡単になる。
【００３９】
図７は、ＰＤ２１の全出力のＡＣ成分をモニタリングしたときのバイアスずれとＡＣ成分変化の関係を示すグラフである。図７（Ａ）は、Ｉアーム１８ＩまたはＱアーム１８Ｑのバイアスずれ［×Ｖπ］に対するＡＣパワーの変化を示し、図７（Ｂ）は、π／２位相シフト部１９のバイアスずれ［度］に対するＡＣ成分の変化を示す。図７（Ａ）の場合、バイアスずれがゼロのときに、ＡＣパワーが最大になる。他方、図７（Ｂ）では、バイアスずれがゼロのとき（すなわち位相差がπ／２のとき）に、ＡＣパワーが最小になる。これらのＡＣ成分のパワー変化を用いて、Ｉ／Ｑ変調器１８と、π／２位相シフト部１９のバイアスを、フィードバック制御する。
【００４０】
図８は、ＰＤ２１とＡＣ成分抽出部３３との間に、カットオフ周波数が１００ＭＨｚのＬＰＦ３２を挿入したときの、バイアスずれに対するＡＣ成分変化のシミュレーション結果である。ＬＰＦ３２による帯域制限を行なった場合にも、図７と同程度の感度でＡＣ成分変化を得ることが可能である。この構成では、回路の帯域を抑制できるので、汎用部品で実用化でき、小型化、低コスト化に貢献する。
【００４１】
図９Ａ〜図９Ｃは、実施例１をＱＰＳＫ変調、６４ＱＡＭ変調に拡張する例を示す図である。図９ＡはＱＰＳＫ変調、図９Ｂは１６ＱＡＭ変調、図９Ｃは６４ＱＡＭ変調の特性であり、それぞれ、Ｉアーム（またはＱアーム）バイアスずれに対するＡＣ成分のパワー変化を、ＬＮ駆動信号波形及び光変調信号波形に対応づけて示している。
【００４２】
図９Ａ〜図９Ｃのシミュレーション結果から明らかなように、駆動信号波形が２ｎ（ｎは１以上の整数）の強度レベルを持つ変調方式では、１６ＱＡＭと同様に、バイアス最適点でＡＣモニタ成分の強度が最大となることがわかる。したがって、実施例１の構成と手法は、１６ＱＡＭ以外に、２ｎ（ｎは１以上の整数）の強度レベルで変調される多値変調方式に適用可能である。この場合、図４に示す光変調部２０とバイアス制御部３０の構成は同じであり、Ｉ／Ｑ変調器（ＬＮ変調器）１８に入力される駆動信号の波形が異なるだけである。
【００４３】
図１０は、実施例１の制御フローを示す。制御部３５は、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスに対する制御を、スイッチ３６で時間分割により順次切り換える。便宜上、Ｉアームバイアスに対する処理を処理Ａ、Ｑアームバイアスに対する処理を処理Ｂ、π／２位相シフト部バイアスに対する処理を処理Ｃとする。
【００４４】
制御が開始されると、まずＡＣ成分パワー値を初期値ＡＣ0 に設定する（Ｓ１０１）。初期値ＡＣ0 は、たとえば０（ゼロ）とする。次に、処理対象をＡ、Ｂ、Ｃの中から選択する（Ｓ１０２）。各処理（Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアス）のモニタリング及びバイアス設定は別個に行なわれるので、制御対象としては、
(i) Ｉアームバイアスのみ、あるいはＱアームバイアスのみを制御する、
(ii) ＩアームバイアスとＱアームバイアスの双方を制御する、
(iii) π／２位相シフト部バイアスのみを制御する、
(iv) Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスのすべてを制御する、
など、光送信装置１０Ａの動作状態に応じて、適宜選択することができる。
【００４５】
一例として、(iv)のようにＩアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスの３つを順次選択して制御することとする。
【００４６】
制御部３５は、まずＩアームバイアス（処理Ａ）を制御対象に設定する（Ｓ１０２）。すなわち、バイアスがＩアームにのみ与えられるようにスイッチングする。モニタ部３９のＡＣパワー検出部３４は、ＰＤ２１の出力信号からＡＣ成分パワー値ＡＣnを検出し、検出結果を制御部３５に供給する（Ｓ１０３）。制御部３５は、最後に受け取ったＩアームのＡＣ成分パワー値を、前回値ＡＣn-1として格納しており、今回のモニタ値ＡＣnを、前回の値ＡＣn-1と比較する（Ｓ１０４）。制御部３５は、前回のＡＣパワー値との比較回数がＮ回に達するまで（Ｓ１０５でＮＯ）、比較結果に基づいてバイアスを設定する（Ｓ１０６）。
【００４７】
たとえば、Ｉアームバイアスに着目した処理において、今回のＡＣ成分パワー値が、前回値よりも大きい場合（ＡＣn＞ＡＣn-1）、それはＡＣ成分のパワーが最大値（最適点）に向かう方向にバイアスが変化していることを示す（図７（Ａ）、図８（Ａ）参照）。この場合、制御部３５は、現在のバイアスを維持する。今回のＡＣ成分パワー値が、前回値よりも小さい場合（ＡＣn＜ＡＣn-1）は、最適点から離れていることを示すので、バイアスをプラス側またはマイナス側へ変化させる。
【００４８】
これまでの処理で、バイアスずれ値が小さくなる方向にバイアスを変化させている場合は、図７（Ａ）、図８（Ａ）のプラス側でバイアス調整行なっているので、バイアスをマイナス側に変化させる。これまでの処理で、バイアスのずれ値が大きくなる方向に変化させている場合は、図７（Ａ）、図８（Ａ）のマイナス側でバイアス調整を行なっているので、バイアスをプラス側に変化させる。なお、バイアスを変化させるステップサイズは、あらかじめ所定の値に設定しておく、または可変にしてもよい。Ｉアーム１８ＩおよびＱアーム１８Ｑのバイアス調整のステップサイズと、π／２位相シフト部１９のバイアス調整のステップサイズは異なっていてもよい。
【００４９】
バイアスの設定後、制御部３５はＡＣ成分パワー値を記憶し、ｎをインクリメントしてＳ１０３に戻る。すなわち、ＡＣ成分パワー検出部３４から今回値ＡＣn（ｎ＝ｎ＋１）を取得し（Ｓ１０３）、格納した直前の値ＡＣｎ-1と比較し（Ｓ１０４）、ｎがＮに達するまで、バイアスの設定を行なう（Ｓ１０５、１０６）。Ｎ回の処理が終了すると（Ｓ１０５でＹＥＳ）、Ｉアームバイアスに対する制御が終了し、Ｓ１０２に戻る。
【００５０】
Ｓ１０２で、制御部３５は、制御対象を、Ｑアームバイアス（処理Ｂ）に切り換える。これにより、バイアスがＱアームに与えられる。最初に与えられるバイアスは、たとえば前回最後に設定されていたバイアス値である。Ｑアームについても、Ｉアームと同様に、Ｓ１０３〜Ｓ１０６をＮ回繰り返して、Ｑアームバイアスを最適に設定する。
【００５１】
次に、Ｓ１０２で、制御部３５は、π／２位相シフト部バイアスの処理（処理Ｃ）に切り換える。π／２位相シフト部バイアスの場合、Ｓ１０３〜Ｓ１０５はＩアームバイアス、Ｑアームバイアスと同様であるが、Ｓ１０６のバイアス設定の判断は、Ｉアームバイアス（処理Ａ）及びＱアームバイアス（処理Ｂ）と逆になる。
【００５２】
すなわち、今回のＡＣ成分パワー値が、前回値よりも小さい場合（ＡＣn＜ＡＣn-1）、ＡＣ成分パワーが最小値に向かう方向にバイアスが変化していることを意味する（図７（Ｂ）、図８（Ｂ）参照）。この場合、制御部３５は、現在のバイアスを維持する。今回のＡＣ成分パワー値が、前回値よりも大きい場合（ＡＣn＞ＡＣn-1）は、最適点（位相シフト量がπ／２となる点）から離れていることを意味するので、バイアスをプラス側またはマイナス側へ変化させる。これまでの処理で、バイアスずれ値が小さくなる方向にバイアスを変化させている場合は、バイアスずれの調整を図７（Ｂ）、図８（Ｂ）のプラス側で行なっているので、バイアスをマイナス側に変化させる。これまでの処理で、バイアスずれ値が大きくなる方向に変化させている場合は、バイアスずれの調整を図７（Ｂ）、図８（Ｂ）のマイナス側で行なっているので、バイアスをプラス側に変化させる。
【００５３】
π／２位相シフト部バイアスに対する処理ＣをＮ回実施したならば（Ｓ１０５でＹＥＳ）、制御部３５は、再度、制御対処を処理Ａに切り換える（Ｓ１０２）。
【００５４】
このようにして、変調光のＡＣ成分のパワー変化に基づいて、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスを順次制御する。
【００５５】
図４では図示していないが、制御部３５は、各処理Ａ，Ｂ，Ｃごとに、前回のＡCパワー値やバイアス値を格納する記憶部や、カウンタを有する。これらについては一般的な手段を用いることができるので、説明を省略する。
【実施例２】
【００５６】
図１１は、実施例２の光送信装置１０Ｂの構成図である。実施例２では、光変調部２０に与えるバイアス電圧に低周波信号ｆ0を重畳し、検出されたＡＣ成分に含まれる低周波信号ｆ0の変化から、バイアスを最適点へ制御する。光送信装置１０Ｂの光変調部２０、ＰＤ２１、ディジタル信号処理部１１、ＤＡＣ１２、１３、電気アンプ１４、１５の構成は、実施例１と同様である。
【００５７】
光送信装置１０Ｂのバイアス制御部４０は、ＡＣ成分抽出部３３、ＡＣ成分パワー検出部３４、任意で設けるＬＰＦ３２に加えて、同期検波部４１、低周波信号生成部４２、ＤＣバイアス回路４３、制御部４５を有する。ＬＰＦ３２、ＡＣ成分抽出部３３、ＡＣ成分パワー検出部３４、及び同期検波部４１で、モニタ部４９を構成する。モニタ部４９、低周波信号生成部４２、ＤＣバイアス回路４３、制御部４５は別回路、別ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、別プロセッサで構成してもよいし、ひとつの回路、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、プロセッサとして構成してもよい。
【００５８】
低周波信号生成部４２は、Ｉ／Ｑ変調器１８の変調波の周波数（シンボル周波数）よりも低い低周波信号ｆ0を生成し、低周波信号ｆ0をＤＣバイアス回路４３に供給する。ＤＣバイアス回路４３は、生成したＤＣバイアス電圧に低周波信号ｆ0を重畳する。これによりＤＣバイアス電圧は周波数ｆ0で変化することになる。ＤＣバイアス回路４３はスイッチ４７を有し、制御部４５の切換手段４６の指示に基づいて、低周波信号ｆ0が重畳されたバイアス電圧を、Ｉアーム１８Ｉ、Ｑアーム１８Ｑ、π／２位相シフト部１９に、順次切り換えて供給する。すなわち、制御対象として着目する個所に、低周波信号ｆ0が重畳されたバイアス電圧を印加する。
【００５９】
ＰＤ２１は、光変調部２０から出力される変調光の一部を受け取って光電変換し、検出信号をバイアス制御部４０のＡＣ成分抽出部３３に供給する。ＡＣ成分抽出部３３と、ＡＣ成分パワー検出部３４の動作、機能は、実施例１と同様である。異なる点は、ＡＣ成分抽出部３３で抽出され、パワーが検出されたＡＣ成分に、重畳された低周波信号成分ｆ0が含まれている点である。
【００６０】
ＡＣ成分パワー検出部３４の出力は同期検波部４１に供給される。同期検波部４１は、低周波信号生成部４２で生成される低周波信号ｆ0を用いて、同期検波により、ＡＣ成分に含まれる低周波成分ｆ0を抽出する。抽出結果は、モニタ信号として制御部４５に入力される。制御部４５は、モニタ信号ｆ0が実質的にゼロになるように、ＤＣバイアス回路４３が生成するＤＣバイアスを制御する。この動作を、図１２を参照して説明する。
【００６１】
図１２は、モニタ信号（ＡＣ成分から抽出されたｆ0信号）の強度とバイアスずれの関係を示すグラフである。図１２（Ａ）は、ＩアームバイアスまたはＱアームバイアスの特性を、図１２（Ｂ）はπ／２位相シフト部バイアスの特性を示す。図１２（Ａ）のグラフは、図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示したＡＣ成分の最大点からの変化を低周波信号ｆ0の変化として表わしたものである。図１２（Ｂ）のグラフは、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示したＡＣ成分の最小点からの変化を低周波信号ｆ0の変化として表わしたものである。Ｉアームバイアス及びＱアームバイアスと、π／２位相シフト部バイアスでは、変化の方向が逆である。
【００６２】
縦軸の信号強度でマイナスの値となっているのは、低周波信号成分ｆ0の位相が反転していることを示す。Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスのすべてにおいて、最適点（縦軸のバイアスずれがゼロとなる点）でモニタ信号ｆ0 成分はゼロである。また、最適点の前後で、ｆ0成分の位相が反転している。したがって、モニタされた低周波信号ｆ0がゼロ付近になるように、または、低周波信号ｆ0の位相反転する点を見つけるように、またはこれらの組み合わせによって、バイアスの最適点を検出する。
【００６３】
この方法では、モニタ信号（ｆ0）の符号（±）によって変動方向を検知することができる。ＩアームバイアスとＱアームバイアスにおいて、検出されたモニタ信号ｆ0の値がプラスならば、バイアスを正方向に設定し、検出されたモニタ信号ｆ0の値がマイナスならば、バイアスを負方向に設定する。他方、π／２位相シフト部バイアスについては、変化の方向が逆なので、検出されたモニタ信号ｆ0がプラスならば、バイアスを負方向に設定し、検出されたモニタ信号ｆ0マイナスならば、バイアスを正方向に設定する。
【００６４】
ＩアームバイアスとＱアームバイアスで、ｆ0がゼロになる方向へのバイアス制御は、実施例１のＡＣ成分パワーが最大になる方向へのバイアス制御に対応する。π／２位相シフトバイアスで、ｆ0がゼロになる方向へのバイアス制御は、実施例１のＡＣ成分パワーが最小になる方向へのバイアス制御に対応する。
【００６５】
実施例２でも、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフトバイアスに対するモニタリング及び制御を、共通のバイアス制御部４０により時分割で制御する。制御部４５は切換制御手段４６を有し、ＤＣバイアス回路４３のスイッチ４７の動作を制御する。
【００６６】
図１３は、実施例２の制御フローの例を示す。便宜上、Ｉアームバイアスに対する処理を処理Ａ、Ｑアームバイアスに対する処理を処理Ｂ、π／２位相シフト部バイアスに対する処理を処理Ｃとする。
【００６７】
制御が開始されると、制御部４５は、Ｉアームバイアス（処理Ａ）を制御対象に設定する（Ｓ２０１）。制御部４５の切換制御手段４６は、バイアスがＩアームに与えられるようにDＣバイアス回路４３のスイッチ４７を制御する。低周波信号生成部４２により低周波信号ｆ0が生成され、ＤＣバイアスに重畳される（Ｓ２０２）。低周波信号ｆ0が重畳されたバイアスは、着目しているＩアーム１８Ｉに与えられる。ＡＣパワー検出部３４により、ＰＤ２１の出力信号からＡＣ成分が検出され（Ｓ２０３）、同期検波により低周波信号ｆ0がモニタ信号として抽出される（Ｓ２０４）。制御部４５は、検出回数がＮ回に達するまで（Ｓ２０５でＮＯ）、モニタ信号に基づいてバイアスを設定する（Ｓ２０６）。
【００６８】
上述したように、Ｉアームバイアスの場合、検出されたモニタ信号の符号がプラスの場合は、バイアスを正方向に変化させる。検出されたモニタ信号の符号がマイナスの場合はバイアスを負方向に変化させる。バイアスを変化させるステップサイズはあらかじめ適切な値に決める、または、回を追う毎に小さくする、つまり可変してもよい。
【００６９】
処理がＮ回繰り返されたならば（Ｓ２０５でＹＥＳ）、制御部４５は、処理をＱアームバイアス（処理Ｂ）の制御に切り換える（Ｓ２０１）。処理Ｂの制御は処理Ａと同様である。Ｑアームバイアスの処理がＮ回繰り返されたなら、π／２位相シフト部バイアス（処理Ｃ）の制御に移行する（Ｓ２０１）。π／２位相シフト部バイアスでは、検出されたモニタ信号ｆ0がプラスの値ならば、バイアスを負方向に変化させ、検出されたモニタ信号ｆ0がマイナスの値ならば、バイアスを正方向に変化させる（Ｓ２０６）。バイアスを変化させるステップサイズは、あらかじめ適切な値に決めておく。このステップサイズは、ＩアームバイアスやＱアームバイアスの調整のためのステップサイズとは異なる値であってもよい。
【００７０】
π／２位相シフト部バイアスに対する処理ＣをＮ回実施したならば（Ｓ２０５でＹＥＳ）、制御部４５は、再度、制御対処を処理Ａに切り換える（Ｓ２０１）。
【００７１】
このようにして、変調光のＡＣ成分に含まれる低周波信号ｆ0の変化に基づいて、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスを順次制御する。
【００７２】
実施例２では、ＤＣバイアスに低周波信号を重畳することによって、制御の感度を向上することができる。なお、実施例２で同期検波部４１を省略することは可能である。同期検波を行なわずに低周波信号成分ｆ0を検出する場合は、変化の方向（符号）は検出されずに大きさのみが検出されることになる。この場合は、実施例１と同様に、前回の検出値を記憶しておき、今回の検出値と前回の検出値とを比較してバイアス制御を行う。
【００７３】
実施例２の方法によると、前回値との比較を行わなくても、モニタ信号の符号（プラスまたはマイナス）から直接変化の方向を知ることができる。また、制御感度が向上する。
【実施例３】
【００７４】
図１４は、実施例３の光送信装置１０Ｃの概略構成図である。実施例３では、複数の低周波信号を用いて周波数分割によりバイアス制御を行う。具体的には、Ｉアームバイアスに周波数ｆ1、Ｑアームバイアスに周波数ｆ2、π／２位相シフト部バイアスに周波数ｆ3の低周波信号を重畳する。
【００７５】
光信号装置１０Ｃの構成は、基本的に実施例２の構成と同様である。異なる点は、バイアス制御部５０の低周波信号生成部５２は、ｆ1〜ｆ3の３種類の低周波信号を生成する点にある。実施例３でも、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスの制御を時分割で行う。したがって、低周波信号生成部５２は、制御部５５の指示に基づき、Ｉアームバイアスの制御時には低周波信号ｆ1を生成し、Ｑアームバイアスの制御時には低周波信号ｆ2を生成し、π／２位相シフト部バイアスの制御時には低周波信号ｆ3を生成する。低周波信号ｆ1、ｆ2、ｆ3は、Ｉ／Ｑ変調部１８のシンボルレートよりも低い周波数である。
【００７６】
ＤＣバイアス回路５３は、制御部５５の切換制御部手段５６の指示に基づいて、Ｉアームバイアス制御時には、低周波信号生成部５２から受け取った低周波信号ｆ1 をバイアス電圧に重畳し、スイッチ５７をＩアーム１８Ｉ側に切り換えて、低周波信号ｆ1 が重畳されたバイアス電圧をＩアーム１８Ｉに印加する。同様に、Ｑアームバイアス制御時には、低周波信号生成部５２から受け取った低周波信号ｆ2をバイアス電圧に重畳し、スイッチ５７をＱアーム１８Ｑ側に切り換えて、低周波信号ｆ2が重畳されたバイアス電圧をＱアーム１８Ｑに印加する。π／２位相シフト部バイアスの制御時には、低周波信号生成部５２から受け取った低周波信号ｆ3をバイアス電圧に重畳し、スイッチ５７をπ／２位相シフト部１９側に切り換えて、低周波信号ｆ3が重畳されたバイアス電圧をπ／２位相シフト部１９のバイアス印加電極１９ａに印加する。
【００７７】
モニタ部５９は、光変調部２０の出力である１６ＱＡＭ光変調信号の一部を、ＰＤ２１から電気信号として受け取る。ＡＣ成分抽出部３３、ＡＣ成分パワー検出部３４の動作は実施例１、２と同様である。同期検波部５１の動作は実施例２と同様である。同期検波部５１により検出されるモニタ信号ｆ1とｆ2 は、図１２（Ａ）のモニタ信号ｆoと同様の変化の方向を示す。モニタ信号ｆ3は、図１２（Ｂ）のモニタ信号ｆ0と同様の変化の方向を示す。なお、モニタ部５９、低周波信号生成部５２、ＤＣバイアス回路５３、制御部５５は別回路、別ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、別プロセッサで構成してもよいし、ひとつの回路、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、プロセッサとして構成してもよい。
【００７８】
図１５は、実施例３の制御フローを示す図である。便宜上、Ｉアームバイアスに対する処理を処理Ａ、Ｑアームバイアスに対する処理を処理Ｂ、π／２位相シフト部バイアスに対する処理を処理Ｃとする。
【００７９】
制御が開始されると、制御部５５は、Ｉアームバイアス（処理Ａ）を制御対象に設定する（Ｓ３０１）。制御部５５の切換制御手段５６は、バイアスがＩアーム１８Ｉに与えられるように、ＤＣバイアス回路５３のスイッチ５７を制御する。また、Ｉアームバイアス用の低周波信号ｆ1が生成されるように、低周波信号生成部５２を制御する。低周波信号生成部５２により低周波信号ｆ1が生成され、ＤＣバイアスに重畳される（Ｓ３０２）。低周波信号ｆ1が重畳されたバイアスは、着目しているＩアーム１８Ｉに与えられる。ＡＣパワー検出部３４によりＰＤ２１の出力信号からＡＣ成分が検出され（Ｓ３０３）、同期検波により低周波信号ｆ1がモニタ信号として検出される（Ｓ３０４）。制御部５５は、検出回数がＮ回に達するまで（Ｓ３０５でＮＯ）、モニタ信号に基づいてバイアスを設定する（Ｓ３０６）。モニタ信号ｆ1の符号がプラスならば、バイアスを正方向に設定する。モニタ信号ｆ1の符号がマイナスならば、バイアスを負方向に設定する。
【００８０】
処理がＮ回繰り返されたならば（Ｓ３０５でＹＥＳ）、制御部５５は、制御対象をＱアームバイアス（処理Ｂ）に切り換える（Ｓ３０１）。制御部５５の切換制御手段５６は、バイアスがＱアーム１８Ｑに与えられるように、ＤＣバイアス回路５３のスイッチ５７を制御する。また、Ｑアームバイアス用の低周波信号ｆ2が生成されるように、低周波信号生成部５２を制御する。低周波信号生成部５２により低周波信号ｆ2が生成されて、ＤＣバイアスに重畳される（Ｓ３０２）。低周波信号ｆ2が重畳されたバイアスは、着目しているＱアーム１８Ｑに与えられる。ＡＣパワー検出部３４によりＰＤ２１の出力信号からＡＣ成分が検出され（Ｓ３０３）、同期検波により低周波信号ｆ2がモニタ信号として検出される（Ｓ３０４）。制御部５５は、検出回数がＮ回に達するまで（Ｓ３０５でＮＯ）、モニタ信号に基づいてバイアスを設定する（Ｓ３０６）。バイアスの設定は、Ｉアームバイアスの制御と同様である。
【００８１】
処理がＮ回繰り返されたならば（Ｓ３０５でＹＥＳ）、制御部５５は、処理をπ／２位相シフト部バイアス（処理Ｃ）の制御に切り換える（Ｓ３０１）。制御部５５の切換制御手段５６は、バイアスがπ／２位相シフト部１９に与えられるように、DＣバイアス回路５３のスイッチ５７を制御する。また、Ｑアームバイアス用の低周波信号ｆ3が生成されるように、低周波信号生成部５２を制御する。低周波信号生成部５２により低周波信号ｆ3が生成されて、ＤＣバイアスに重畳される（Ｓ３０２）。低周波信号ｆ3が重畳されたバイアスは着目しているπ／２位相シフト部１９に与えられる。ＡＣパワー検出部３４によりＰＤ２１の出力信号からＡＣ成分が検出され（Ｓ３０３）、同期検波により低周波信号ｆ3がモニタ信号として検出される（Ｓ３０４）。制御部５５は、検出回数がＮ回に達するまで（Ｓ３０５でＮＯ）、モニタ信号に基づいてバイアスを設定する（Ｓ３０６）。バイアス設定は、検出されたモニタ信号ｆ3の符号がプラスのときはバイアスを負方向に設定し、モニタ信号ｆ3の符号がマイナスのときはバイアスを正方向に設定する。
【００８２】
π／２位相シフト部バイアスに対する処理ＣをＮ回実施したならば（Ｓ３０５でＹＥＳ）、制御部５５は、再度、制御対処を処理Ａに切り換える（Ｓ３０１）。
【００８３】
このようにして、変調光のＡＣ成分に含まれる低周波信号ｆ0の変化に基づいて、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスを順次制御する。実施例３では、それぞれのバイアス制御対象に応じた低周波信号を重畳することで、モニタリング及び制御の精度をさらに向上することができる。
【００８４】
図１６は、実施例３の変形例である光送信装置１０Ｄの概略構成図である。図１４及び図１５に示した構成、手法では、ひとつのバイアス制御部５０によりＩアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスを時分割で制御した。変形例では、Ｉアームバイアス、Ｑアームバイアス、π／２位相シフト部バイアスのそれぞれに対応してバイアス制御部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを設けて、同時処理を行なう。
【００８５】
Ｉアームバイアス用のバイアス制御部６０Ａは、モニタ部５９と、制御部６５と、ＤＣバイアス回路６３と、低周波信号生成部６２を有する。モニタ部５９の構成、動作は、図１４に示すモニタ部と同様である。低周波信号生成部６２は、Ｉアームバイアス用に低周波信号ｆ1を生成する。生成された低周波信号ｆ1は、ＤＣバイアス回路６３と、同期検波部５１に入力される。制御部６５は、同期検波部５１で検出されたＡＣ成分中の低周波成分ｆ1の変動に基づいて、Ｉアームバイアスを調整する。
【００８６】
Ｑアームバイアス用のバイアス制御部６０Ｂは、Ｉアームバイアス用のバイアス制御部６０Ａと同様の構成である。異なる点は、低周波信号生成部６２が、Ｑアームバイアス用に低周波信号ｆ2を生成する点である。
【００８７】
π／２位相シフト部バイアス用のバイアス制御部６０Ｃも、バイアス制御部６０Ａ、６０Ｂと同様の構成である。異なる点は、低周波信号生成部６２が、π／２位相シフト部バイアス用に低周波信号ｆ3を生成する点と、制御部６５によるバイアス調整の方向が、バイアス制御部６０Ａ，６０Ｂと逆方向になる点である。
【００８８】
図１７は、実施例３の変形例の制御フローを示す。変形例では、Ｉアームバイアスに対する処理（処理Ａ）と、Ｑアームバイアスに対する処理（処理Ｂ）と、π／２位相シフト部バイアスに対する処理（処理Ｃ）を並列で行う。
【００８９】
Ｉアームバイアスの制御では、Ｉアームバイアス用の低周波信号ｆ1がバイアス電圧に重畳される（Ｓ４０１）。光変調部２０の出力の一部からＡＣ成分が検出され（Ｓ４０２）、同期検波により低周波信号ｆ1がモニタ信号として検出される（Ｓ４０３）。制御部６５は検出されたモニタ信号に基づいてバイアスを設定する（Ｓ４０４）。バイアス設定後、ステップＳ４０３、Ｓ４０４を繰り返す。
【００９０】
Ｑアームバイアスの制御では、Ｑアームバイアス用の低周波信号ｆ2がバイアス電圧に重畳される（Ｓ４１１）。光変調部２０の出力の一部からＡＣ成分が検出され（Ｓ４１２）、同期検波により低周波信号ｆ2がモニタ信号として検出される（Ｓ４１３）。対応するバイアス制御部６０Ｂの制御部６５は、検出されたモニタ信号に基づいてバイアスを設定する（Ｓ４１４）。バイアス設定後、ステップＳ４１３、Ｓ４１４を繰り返す。
【００９１】
π／２位相シフト部バイアスの制御では、π／２位相シフト部バイアス用の低周波信号ｆ3がバイアス電圧に重畳される（Ｓ４２１）。光変調部２０の出力の一部からＡＣ成分が検出され（Ｓ４２２）、同期検波により低周波信号ｆ3がモニタ信号として検出される（Ｓ４２３）。対応するバイアス制御部６０Ｃの制御部６５は、検出されたモニタ信号に基づいてバイアスを設定する（Ｓ４２４）。バイアス設定後、ステップＳ４２３、Ｓ４２４を繰り返す。
【００９２】
変形例の方法では、Ｎ回繰り返し後に処理対象を切り換える必要がない。
【００９３】
以上述べたように、多値の電気信号で変調を行うディジタル処理を適用した光送信装置において、ＡＣ成分の変化を利用したＬＮ変調器バイアスのフィードバック制御により、伝送システム全体として安定した伝送信号特性を得ることができる。また、モニタ部を共用する場合は、回路規模の増大を防ぐことができる。
【００９４】
図１８は、実施例１〜３の任意の光送信装置を用いた光伝送システム１００の概略構成図である。光伝送システム１００は、上述した光送信装置１０と、光送信装置１０から出力される変調信号を伝送する伝送路１０１と、伝送路を介して変調信号を受信する光受信装置１１０を含む。光送信装置１０は、光源１７と、光源から照射された光を２ｎ値（ｎは１以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号を用いて位相変調する変調部２０と、変調部２０に与えられるバイアス電圧を制御するバイアス制御部３０（あるいは４０、５０、６０Ａ〜６０Ｃ）を有する。バイアス制御部３０（あるいは４０、５０、６０Ａ〜６０Ｃ）の動作は、実施例１−３で説明したとおりである。
【００９５】
伝送路１０１は、石英ファイバ、プラスチックファイバ等、適切な光ファイバで構成されている。光受信装置１１０は、図示はしないが、一例として、受信した光信号を各変調成分に分離し、光電変換し、ディジタル変換した後に、ディジタル信号処理により復調する。光伝送装置１０として実施例１−３の構成を採用することで、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどの多値変調を適用した光伝送システムにおいて、安定した伝送信号特性を得ることが可能になる。
【００９６】
以上の説明について以下の付記を提示する。
（付記１）
第１導波路と第２導波路を含み、前記第１導波路と前記第２導波路の各々において、２ｎ値（ｎは１以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号で搬送光を変調する光変調器と、
前記第１導波路から出力される第１の光信号と、前記第２導波路から出力される第２の光信号との間に所定の位相差を与える位相シフト部と、
前記位相差が与えられた前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して得られる多値光変調信号の一部を検出して光電変換する光検出器と、
前記検出された変調信号の交流成分の変化を検出するモニタ部と、
前記検出された交流成分の変化に基づいて、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と前記第２導波路に与える第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出される交流成分のパワーが大きくなるように制御する制御部と、
を備える光送信装置。
（付記２）
前記制御部は、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と、前記第２導波路に与えられる第２バイアス電圧と、前記位相シフト部に与えられる第３バイアス電圧を、同時または時分割方式で制御し、前記検出される交流成分のパワーが小さくなるように前記第３バイアス電圧を制御することを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
（付記３）
低周波信号を生成する低周波信号生成回路と、  
前記低周波信号を直流電圧に重畳して前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧を生成するバイアス回路と、
をさらに備え、
前記モニタ部は、前記交流成分に含まれる前記低周波信号を検出し、
前記制御部は、前記第１バイアス電圧と前記第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出された前記低周波信号がゼロに近づくように制御することを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
（付記４）
前記低周波信号生成部は、前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧に共通に重畳される単一の周波数を生成することを特徴とする付記３に記載の光送信装置。
（付記５）
前記低周波信号生成部は、前記第１バイアス電圧に重畳される第１の低周波信号（f1）と、第２バイアス電圧に重畳される前記第２の低周波信号（f2）を生成し、
前記モニタ部は、前記交流成分に含まれる前記第１の低周波信号と、前記交流成分に含まれる前記第２の低周波信号を検出し、
前記制御部は、前記検出された前記第１の低周波信号がゼロに近づくように前記第１バイアス電圧を制御し、前記検出された前記第２の低周波信号がゼロに近づくように前記第２バイアス電圧を制御する、
ことを特徴とする付記３に記載の光送信装置。
（付記６）
前記制御部は、前記第１導波路に与えられる前記第１バイアス電圧の制御と、前記第２導波路に与えられる前記第２バイアス電圧の制御を切り換えて制御することを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
（付記７）
前記モニタ部と前記制御部は、前記第１バイアス電圧の制御と前記第２バイアスの制御の各々に対して設けられ、前記第１バイアス電圧の制御と、前記第２バイアス電圧の制御が並列に行われることを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
（付記８）
低周波信号を生成する低周波信号生成回路と、
前記低周波信号を直流電圧に重畳して前記第１バイアス電圧、前記第２バイアス電圧、及び前記第３バイアス電圧を生成するバイアス回路と、
をさらに備え、
前記モニタ部は、前記交流成分に含まれる前記低周波信号を検出し、
前記制御部は、前記検出された前記低周波信号がゼロに近づくように前記第１バイアス電圧、前記第２バイアス電圧、及び前記第３バイアス電圧を制御することを特徴とする付記２に記載の光送信装置。
（付記９）
前記制御部は、前記検出された前記低周波信号がプラスならば、前記第１のバイアス電圧または前記第２のバイアス電圧を正方向に変化させ、前記第３のバイアス電圧を負方向に変化させ、
前記検出された前記低周波信号がマイナスならば、前記第１のバイアス電圧または前記第２のバイアス電圧を負方向に変化させ、前記第３のバイアス電圧を正方向に変化させることを特徴とする付記８に記載の光送信装置。
（付記１０）
前記低周波信号生成部は、前記第１バイアス電圧、前記第２バイアス電圧、及び前記第３バイアス電圧に共通に重畳される単一の周波数を生成することを特徴とする付記８に記載の光送信装置。
（付記１１）
前記低周波信号生成部は、前記第１バイアス電圧に重畳される第１の低周波信号と、第２バイアス電圧に重畳される前記第２の低周波信号と、前記第３バイアス電圧に重畳される第３の低周波信号を生成し、
前記モニタ部は、前記交流成分に含まれる前記第１の低周波信号、前記第２の低周波信号、及び前記第３の低周波信号をそれぞれ検出し、
前記制御部は、前記検出された前記第３の低周波信号がゼロに近づくように前記第３バイアス電圧を制御する、
ことを特徴とする付記８に記載の光送信装置。
（付記１２）
光変調器の第１導波路と第２導波路を伝送する光を、２ｎ値（ｎは１以上の整数）の強度レベルを有する変調駆動信号でそれぞれ変調し、
前記第１導波路から出力される第１の光信号と、前記第２導波路から出力される第２の光信号との間に所定の位相差を与え、
前記位相差が与えられた前記第１の光信号と前記第２の光信号を合波して得られる多値光変調信号の一部を検出して光電変換し、
前記検出された変調信号の交流成分の変化を検出して、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と、前記第２導波路に与えられる第２バイアス電圧の少なくとも一方を、前記検出される交流成分のパワーが大きくなるように制御する、
ことを特徴とする光送信装置の制御方法。
（付記１３）
更に、前記検出された交流成分の変化に基づいて、前記第１導波路に与える第１バイアス電圧と、前記第２導波路に与えられる第２バイアス電圧と、前記位相シフト部に与えられる第３バイアス電圧を、同時または時分割方式で制御し、前記第３バイアス電圧の制御は、前記検出される交流成分のパワーが小さくなるように制御することを特徴とする付記１２に記載の光送信装置の制御方法。
（付記１４）
直流電圧に低周波信号を重畳して前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧を生成し、
前記交流成分に含まれる前記低周波信号を検出し、
前記検出された前記低周波信号がゼロに近づくように、前記第１バイアス電圧と前記第２バイアス電圧の少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする付記１２に記載の制御方法。
（付記１５）
前記低周波信号は、前記第１バイアス電圧及び前記第２バイアス電圧に共通に用いられることを特徴とする付記１２に記載の光変調制御方法。
（付記１６）
前記低周波信号は、前記第１バイアス電圧に重畳される第１の低周波信号と、第２バイアス電圧に重畳される前記第２の低周波信号を含み、
前記交流成分に含まれる前記第１の低周波信号を検出して、前記検出された前記第１の低周波信号がゼロに近づくように前記第１バイアス電圧を制御し、前記交流成分に含まれる前記第２の低周波信号を検出して、前記検出された前記第２の低周波信号がゼロに近づくように前記第２バイアス電圧を制御する、
ことを特徴とする付記１２に記載の制御方法。
（付記１７）
直流電圧に低周波信号を重畳して前記第１バイアス電圧、前記第２バイアス電圧、及び前記第３バイアス電圧を生成し、
前記交流成分に含まれる前記低周波信号を検出し、
前記検出された前記低周波信号がゼロに近づくように、前記第１バイアス電圧、前記第２バイアス電圧、及び前記第３バイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１３に記載の制御方法。
（付記１８）
前記検出された前記低周波信号がプラスならば、前記第１のバイアス電圧または前記第２のバイアス電圧を正方向に変化させ、前記第３のバイアス電圧を負方向に変化させ、
前記検出された前記低周波信号がマイナスならば、前記第１のバイアス電圧または前記第２のバイアス電圧を負方向に変化させ、前記第３のバイアス電圧を正方向に変化させる
ことを特徴とする付記１７に記載の制御方法。
（付記１９）
付記１〜１１のいずれか１に記載の光送信装置と、
前記光送信装置から出力される変調信号を伝送する伝送路と、
前記伝送路を介して前記変調信号を受信する光受信装置と、
を含む光伝送システム。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
光通信の分野に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  光送信装置
１８  光変調器
１８Ｉ  Ｉアーム（第１導波路）
１８Ｑ  Ｑアーム（第２導波路）
１９  π／２位相シフト部
２０  光変調部
２１  光検出器（ＰＤ）
３０、４０、５０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ  バイアス制御部
３３  ＡＣ成分抽出部
３４  ＡＣ成分パワー検出部
３５、４５、５５、６５  制御部
３９、４９、５９  モニタ部
４１  同期検波部
４２、５２、６２  低周波信号生成部
１００  光伝送システム
１０１  光伝送路
１１０  光受信装置
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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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９Ａ】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１】
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【図４】
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【図９Ｂ】
0005874202.tif 000018
【図９Ｃ】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１６】
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