(57)【要約】  本発明の外部変調器の制御装置は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、前記光源の出力を制御する光出力制御手段と；所定の周波数を有する低周波信号を生成して、出力する低周波信号生成手段と；前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される前記低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報を出力する低周波信号検出手段と；前記光出力制御手段によって、前記外部変調器の出力が所定の目標値以下となるように前記光源の出力が制御されているときに、前記位相差情報に基づいて前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う動作点制御手段と；を有する。
2009078435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、
前記光源の出力を制御する光出力制御手段と；
所定の周波数を有する低周波信号を生成して、出力する低周波信号生成手段と；
前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；
前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される前記低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報を出力する低周波信号検出手段と；
前記光出力制御手段によって、前記外部変調器の出力が所定の目標値以下となるように前記光源の出力が制御されているときに、前記位相差情報に基づいて前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う動作点制御手段と；
を有することを特徴とする外部変調器の制御装置。
【請求項２】
前記光出力制御手段は、
前記光源の光出力を検出する光出力センサと；
前記光源の光出力の目標値を設定する光出力設定手段と；
前記光出力センサ及び前記光出力設定手段の出力に基づいて前記光源の光出力を制御する出力制御手段と；
を有し、
前記出力制御手段は、
第１の段階で、前記外部変調器の光出力が前記目標値以下の光出力となるように制御し
第２の段階で、前記外部変調器の光出力が前記目標値となるように、前記光源の出力を制御し；
前記動作点制御手段は、
前記第１の段階と前記第２の段階との間の時間帯に、前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う；
ことを特徴とする請求項１に記載の外部変調器の制御装置。
【請求項３】
前記光出力制御手段により前記光源の光出力を制御する制御時間帯の途中で、前記動作点制御手段による動作点制御を行うようにし、
前記制御時間帯の制御開始時から制御終了時までに要する第１の時定数は、前記動作点制御手段による動作点制御の引き込み制御開始時から引き込み制御終了時までに要する第２の時定数より十分に大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の外部変調器の制御装置。
【請求項４】
前記動作点制御部を動作状態、または非動作状態とする駆動制御手段をさらに有し、
この駆動制御手段は、前記光源の光出力制御時に、前記動作点制御部を動作開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の外部変調器の制御装置。
【請求項５】
光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御方法であって、
光出力制御手段により、光源の出力を制御する第１のステップと；
低周波信号生成手段により、所定の周波数を有する低周波信号を生成し、出力する第２のステップと；
信号重畳手段により、前記入力信号である第１の変調信号に前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する第３のステップと；
低周波信号検出手段により、前記外部変調器の光出力から前記低周波信号の成分を検出し、この低周波信号検出手段で検出される低周波信号の位相と、前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報を出力する第４のステップと；
前記光出力制御手段によって外部変調器の出力が目標値以下の時に、動作点制御手段により、前記位相差情報に基づいて前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う第５のステップと；
を有し、
前記第５のステップによる前記動作点の引き込み制御の動作を、前記第１のステップによる光の出力を制御している動作の途中で開始する
ことを特徴とする外部変調器の制御方法。
【請求項６】
前記第１のステップは、第１の段階と第２の段階とからなり、
前記第１の段階では、前記光源の光出力が目標値以下の光出力となるように制御し；
前記第２の段階では、前記光源の光出力が前記目標値となるように制御し；
前記第１の段階と前記第２の段階との間の時間帯に、前記第５のステップを行う
ことを特徴とする請求項５に記載の外部変調器の制御方法。
【請求項７】
前記光出力制御手段により前記光源の光出力を制御する制御時間帯の途中で前記動作点制御手段による動作点制御を行うようにし、
前記光出力制御手段による前記光源の光出力制御の制御開始時から制御終了時までに要する第１の時定数は、前記動作点制御手段による動作点制御の引き込み制御開始時から引き込み制御終了時までに要する第２の時定数より十分に大きくした
ことを特徴とする請求項５に記載の外部変調器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに使用されるマッハツェンダ型光変調器等の、外部変調器の制御装置及び制御方法に関する。
本願は、２００７年１２月１７日に、日本国に出願された特願２００７−３２４７１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
外部変調器としてＬｉＮｂＯ３変調器（ＬＮ変調器）に代表されるマッハツェンダ（ＭＺ）型変調器は、印加電圧に対し光の透過特性が正弦波状（周期２Ｖπ）に変化する。しかし、この透過特性は温度変化などの外乱に敏感で、経時変化（動作点ドリフト）が起こってしまう。
ここでいう「動作点ドリフト」とは、印加電圧と光出力パワーとの関係を表す特性曲線において、印加電圧が増減する方向へのドリフトをいう。【０００３】
マッハツェンダ（ＭＺ）型変調器等の外部変調器の動作点を補償するには、様々な方法がある。その中でも、低周波重畳方式は簡便であることから広く用いられている。この低周波重畳方式は、変調信号に予め低周波数信号を重畳しておき、外部変調器の出力から検出された上記低周波信号成分と、元の低周波信号との位相差に応じて動作点のずれ量を補償する方法である。図７に低周波重畳方式を用いた従来の外部変調器の制御装置の構成（特許文献１参照）を示す。【０００４】
図７に示すように、光通信に用いられる従来の外部変調器の制御装置２は、光源２０と、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器２２と、光分岐部２３と、低周波発振器２４と、低周波重畳部２５と、低周波信号検出部２６と、動作点制御部２７とを有している。【０００５】
上記構成において、光源２０から出力された連続光は、マッハツェンダ型光変調器２２に入力され、光変調が行われる。その光変調に用いられる電気信号は、低周波発振器２４から出力された低周波信号（周波数ｆ）が、低周波重畳部２５にて変調信号に重畳されたものである。したがって、光変調信号には前記低周波信号（周波数ｆ）が含まれている。【０００６】
マッハツェンダ型光変調器２２では、光源２０より出力された連続光が、低周波重畳部２５から出力された上記低周波信号を含む変調信号により変調され、光分岐部２３に出力される。
マッハツェンダ型光変調器２２の変調出力は、光分岐部２３により、光出力側と低周波信号検出部２６側とに分岐して出力される。【０００７】
低周波信号検出部２６は、前記低周波信号成分（周波数ｆ）を検出し、その検出した低周波信号の位相と、低周波発振器２４から出力される低周波信号（周波数ｆ）の位相とを比較し、その位相差情報、すなわちマッハツェンダ型光変調器２２の動作点のずれ量を示す信号（直流電圧信号）を、動作点制御部２７に出力する。すなわち、この低周波信号検出部２６では、光分岐部２３で取りだされた光出力が、ホトダイオードで電気信号に変換され、検出される。この電気信号には、低周波重畳部２５で重畳された低周波信号成分が含まれている。この検出された電気信号は、増幅器で適宜増幅された後、ミキサで、低周波発信器２４から入力された低周波信号と混合されて位相差が検出される。この位相差に相当するミキサからの出力信号は、ローパスフィルタで所定の周波数以上の信号がカットされ、直流電圧信号が、動作点制御部２７に出力される。【０００８】
動作点制御部２７では、前記位相差情報に基づいてマッハツェンダ型光変調器２２の動作点ドリフト（動作点ずれ量）を補償するような制御電圧を、マッハツェンダ型光変調器２２に印加する。すなわち、低周波信号検出部２６から出力された電気信号に応じてバイアス電圧をシフトさせ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器２２の動作点ドリフトを補償する。
以上の、光分岐部２３と、低周波信号検出部２６と、動作点制御部２７とのフィードバックループによるフィードバック制御動作により、マッハツェンダ型光変調器２２の動作点ドリフトを補償し、動作点ドリフトに追従して安定に、光源２０から出射された連続光の変調が行われている。
【特許文献１】特開平３−２５１８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されている外部変調器の制御装置２では、マッハツェンダ型光変調器２２の動作点制御を、上述したように、光分岐部２３と、低周波信号検出部２６と、動作点制御部２７とのフィードバックループによるフィードバック制御方式で行なうことについて示されているのみである。マッハツェンダ型光変調器２２の動作点制御において、初期状態から収束状態まで引き込む際の過渡応答については開示されていない。【００１０】
既述したように、マッハツェンダ型光変調器は、印加電圧に対し、光の透過特性が正弦波状（周期２Ｖπ）に変化する。そのため、初期状態によっては、動作点が収束する過程で、透過ピークを通過することになり、光出力パワーにオーバーシュートが生じる可能性がある。この状態を図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）は、マッハツェンダ型光変調器２２に印加される駆動電圧と光出力パワーとの関係を示した図である。図８（ｂ）は、マッハツェンダ型光変調器２２の光出力パワーを時間経過とともに示した図である。【００１１】
図８（ｂ）に示すような、マッハツェンダ型光変調器２２の光出力パワーのオーバーシュートは、特に光アンプを使ったシステムにおいて、光アンプ出力のサージや、チャンネル間クロストークを起こすなどの問題が生じる虞があった。【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マッハツェンダ型光変調器等の外部変調器の出力におけるオーバーシュートの発生の防止を図った外部変調器の制御装置及び制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
（１）本発明の外部変調器の制御装置は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、前記光源の出力を制御する光出力制御手段と；所定の周波数を有する低周波信号を生成して、出力する低周波信号生成手段と；前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される前記低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報を出力する低周波信号検出手段と；前記光出力制御手段によって、前記外部変調器の出力が所定の目標値以下となるように前記光源の出力が制御されているときに、前記位相差情報に基づいて前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う動作点制御手段と；を有する。【００１４】
上記（１）に記載の外部変調器の制御装置では、光出力制御手段によって前記外部変調器の出力が目標値以下の時に、動作点制御手段が前記位相差情報に基づいて前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う。そのため、外部変調器の動作点制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。【００１５】
（２）前記光出力制御手段は、前記光出力制御手段は、前記光源の光出力を検出する光出力センサと；前記光源の光出力の目標値を設定する光出力設定手段と；前記光出力センサ及び前記光出力設定手段の出力に基づいて前記光源の光出力を制御する出力制御手段と；を有し、前記出力制御手段は、第１の段階で、前記外部変調器の光出力が前記目標値以下の光出力となるように、前記光源の出力を制御し、第２の段階で、前記外部変調器の光出力が前記目標値となるように、前記光源の出力を制御し；前記動作点制御手段は、前記第１の段階と前記第２の段階との間の時間帯に前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う。【００１６】
上記（２）の場合、第１の段階の出力制御が行われる時間帯と、第２の段階の光出力制御が行われる時間帯との間の時間帯に、前記外部変調器の動作点の引き込み制御が行われる。そのため、外部変調器の出力を確実に目標値以下に下げた状態で、動作点の引き込み制御が行われる。ゆえに、外部変調器の動作点制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを、より効果的に防止できる。【００１７】
（３）前記光出力制御手段により前記光源の光出力を制御する制御時間帯の途中で、前記動作点制御手段による動作点制御を行うようにし、前記制御時間帯の制御開始時から制御終了時までに要する第１の時定数は、前記動作点制御手段による動作点制御の引き込み制御開始時から引き込み制御終了時までに要する第２の時定数より十分に大きい。【００１８】
上記（３）の場合、光出力制御手段によって光源の光出力制御が行われている時、すなわち、外部変調器の出力が目標値以下の時に、外部変調器の動作点の引き込み制御を行える。そのため、外部変調器の動作点の引き込み制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを、効果的に防止できる。【００１９】
（４）前記動作点制御部を動作状態、または非動作状態とする駆動制御手段をさらに有し、この駆動制御手段は、前記光源の光出力制御時に、前記動作点制御部を動作開始させる。【００２０】
（５）本発明の外部変調器の制御方法は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御方法であって、光出力制御手段により、光源の出力を制御する第１のステップと；低周波信号生成手段により、所定の周波数を有する低周波信号を生成し、出力する第２のステップと；信号重畳手段により、前記入力信号である第１の変調信号に前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する第３のステップと；低周波信号検出手段により、前記外部変調器の光出力から前記低周波信号の成分を検出し、この低周波信号検出手段で検出される低周波信号の位相と、前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報を出力する第４のステップと；前記光出力制御手段によって外部変調器の出力が目標値以下の時に、動作点制御手段により、前記位相差情報に基づいて前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う第５のステップと；を有し、前記第５のステップによる前記動作点の引き込み制御の動作を、前記第１のステップによる光の出力を制御している動作の途中で開始する。【００２１】
上記（５）に記載の外部変調器の制御方法では、第１のステップによって前記外部変調器の出力が目標値以下の時に、前記位相差情報に基づいて、動作点制御手段により前記外部変調器の動作点の引き込み制御を行う。そのため、外部変調器の動作点制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。【００２２】
（６）前記第１のステップは、第１の段階と第２の段階とからなり、前記第１の段階では、前記光源の光出力が目標値以下の光出力となるように制御し；前記第２の段階では、前記光源の光出力が前記目標値となるように制御し；前記第１の段階と前記第２の段階との間の時間帯に、前記第５のステップを行う。【００２３】
上記（６）の場合、光源の光出力、延いては外部変調器の出力を目標値以下に下げた状態で、外部変調器の動作点の引き込み制御が行われる。ゆえに、外部変調器の動作点制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。【００２４】
（７）前記光出力制御手段により前記光源の光出力を制御する制御時間帯の途中で前記動作点制御手段による動作点制御を行うようにし、前記光出力制御手段による前記光源の光出力制御の制御開始時から制御終了時までに要する第１の時定数は、前記動作点制御手段による動作点制御の引き込み制御開始時から引き込み制御終了時までに要する第２の時定数より十分に大きくする。【００２５】
上記（７）の場合、光出力制御手段により光源の光出力制御が行われる際に、外部変調器の出力が、目標出力値以下の状態で、外部変調器の動作点の引き込み制御を行える。そのため、外部変調器の動作点制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
上記（１）に記載の外部変調器の制御装置によれば、光出力制御手段によって外部変調器の出力が目標値以下の時に、動作点制御手段が、低周波信号検出手段で検出された位相差情報に基づいて、外部変調器の動作点の引き込み制御を行う。そのため、外部変調器の動作点制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る外部変調器の制御装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、同実施形態の光出力制御手段の構成を、模式的に示した図である。
【図３】図３は、同実施形態の制御特性を示した図である。
【図４】図４は、同実施形態の低周波信号検出手段の構成を、模式的に示した図である。
【図５】図５は、同実施形態の動作点制御手段の構成を、模式的に示した図である。
【図６】図６は、同実施形態で得られる、直流電圧信号とドリフト量との関係を示した図である。
【図７】図７は、従来の外部変調器の制御装置の構成を示したブロック図である。
【図８】図８は、図７に示した従来の外部変調器の制御装置の、制御特性を示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    外部変調器の制御装置
１０    光源
１１    光出力制御手段
１２    外部変調器
１３    光分岐部
１４    低周波信号生成手段
１５    信号重畳手段
１６    低周波信号検出手段
１７    動作点制御手段
１８    駆動制御手段
１９    マイクロコントローラ
１１０  光出力センサ
１１１  光出力設定手段
１１２  出力制御手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜外部変調器の制御装置＞
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１に本発明の実施形態に係る外部変調器の制御装置の構成を示す。同図において、本発明の一実施形態に係る外部変調器の制御装置１は、光源１０と、光出力制御手段１１と、光分岐部１３と、低周波信号生成手段１４と、信号重畳手段１５と、低周波信号検出手段１６と、動作点制御手段１７と、駆動制御手段１８と、マイクロコントローラ１９とを有している。この外部変調器の制御装置１によって、外部変調器１２は、光源１０からの出射光を入力信号に基づいて変調するように制御されている。【００３０】
本発明では、外部変調器１２としてマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２を用いる。このマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２には、光源１０からの光出力と、信号重畳手段１５から出力された変調信号と、動作点制御手段１７からのバイアス電圧とが入力される。マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２は、このバイアス電圧をうけて、信号重畳手段１５から入力される変調信号に応じて、光源１０からの連続光を変調し、出力する。【００３１】
光出力制御手段１１は、光源１０の出力を制御する。この光出力制御手段１１の構成の一例を、図２に示す。この光出力制御手段１１は、光出力センサ１１０と、光出力設定手段１１１と、出力制御手段１１２とを有している。【００３２】
光出力センサ１１０は、例えば、ホトダイオード１１０ａを備え、光源１０の光出力を検出する。光源１０から出射された光出力は、ホトダイオード１１０ａによって電気信号に変換され、光源１０の光出力に応じた電圧が、出力制御手段１１２に入力される。【００３３】
光出力設定手段１１１は、光源１０の光出力が所望の値となるような電圧を、出力制御手段１１２に印加する。光出力設定手段１１１には、マイクロコントローラ１９が接続されている。光出力設定手段１１１の出力電圧は、このマイクロコントローラ１９によって決定される。このような光出力設定手段１１１としては、例えば、Ｄ／Ａコンバータ等が挙げられる。【００３４】
出力制御手段１１２は、光出力設定手段１１１から入力される電圧の大きさに応じて、光源１０の光出力を制御する。この出力制御手段１１２は、例えば図２に示すように、増幅器１１２ａとコンデンサ１１２ｂとから構成される。この構成により、光出力設定手段１１１から入力される電圧と、光出力センサ１１０から入力される電圧とが一致するように、出力制御手段１１２は動作する。すなわち、この出力制御手段１１２では、光出力設定手段１１１の出力電圧によって、出力制御手段１１２から光源１０へ出力される電圧が調節され、最終的に光源１０の光出力が決定される。【００３５】
マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点がずれ、このマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が変動した場合であっても、その光出力は、最適バイアス時の２倍を超えることが無い。したがって、光源１０の光出力が目標値の半分以下となるように、マイクロコントローラ１９によって光出力設定手段１１１の出力電圧を制御するのが好ましい。これにより、動作点制御時には、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が、目標値を超えることが無い。ゆえに、従来のように、動作点制御時にマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器の光出力が目標値以上となり、オーバーシュートが発生するのを抑制できる。このとき、光源１０の光出力の値を小さくしすぎても、ゲインが足らなくなり、光分岐部１３と低周波信号検出手段１６と動作点制御手段１７とからなるフィードバックループによる制御が不安定になる。そのため、適用する回路や電源回路等にもよるが、光源１０の光出力が、目標値の１／１０〜１／２程度となるように、光出力設定手段１１１の出力電圧を設定するのが好ましい。【００３６】
マイクロコントローラ１９は、光出力設定手段１１１の出力電圧を制御すると共に、駆動制御手段１８を介して動作点制御手段１７の状態を、ＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態に制御する。すなわち、光出力設定手段１１１によってマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値以下の時に、マイクロコントローラ１９は、駆動制御手段１８を介して動作点制御手段１７をＯＮ状態（図５で示すＯＮ／ＯＦＦスイッチ１８が開いた状態）とする。その結果、光分岐部１３と低周波信号検出手段１６と動作点制御手段１７とからなるフィードバックループによる制御が有効となり、低周波信号検出手段１６からの入力信号に応じて、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点の引き込み制御が行われる。この際、光源１０の光出力は目標値の半分以下である。そのため、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の目標値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。
また、マイクロコントローラ１９は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点の引き込み制御が行われた後、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値となるように、光出力設定手段１１１の出力電圧を制御し、光源１０の出力が調節される。このように、マイクロコントローラ１９は、動作点制御手段１７の動作を、駆動制御手段１８を介して制御して、上記フィードバック制御を有効にしたり、光出力設定手段１１１の出力電圧を調節して、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が所望の値となるように、光源１０の光出力を調節している。【００３７】
このマイクロコントローラ１９としては、光出力設定手段１１１から出力される電圧と、駆動制御手段１８の状態とを、順番に制御できれば、特に限定されるものではなく、従来公知のものを適用できる。このマイクロコントローラ１９は、アナログ回路で構成することもできる。【００３８】
駆動制御手段１８は、マイクロコントローラ１９からの入力信号に応じて、動作点制御手段１７の動作状態、すなわち、動作可能な状態（ＯＮ状態）、あるいは非動作状態（ＯＦＦ状態）のいずれかの状態にする。
この駆動制御手段１８としては、マイクロコントローラ１９からの入力信号に応じて、動作点制御手段１７の動作状態を上記の状態にできれば特に限定されるものではなく、例えばＯＮ／ＯＦＦスイッチ等が挙げられる。ＯＮ／ＯＦＦスイッチを用いた場合では、図５に示すように、スイッチが開いた状態の時に、フィードバックループが形成される。一方、スイッチが閉じた状態の時は、コンデンサ１７ｂが放電され、フィードバック回路がＯＦＦになる。【００３９】
図３は、光出力制御手段１１によって光出力が制御されたマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の、出力特性を示す図である。図３（ａ）は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に印加される駆動電圧と光出力との関係を示した図である。図３（ｂ）は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力を時間経過とともに示した図である。マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力は、図３（ｂ）に示すように、マイクロコントローラ１９による光出力設定手段１１１の出力電圧に基づいて、第１の段階で、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値以下の光出力となるように制御されている。続いて、動作点の引き込み制御がされた後に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力は、第２の段階で、マイクロコントローラ１９による光出力設定手段１１１の出力電圧に基づいて、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値になるまで、光源１０の出力が増加するように制御されている。【００４０】
図３（ｂ）に示すように、第１の段階の光源１０の光出力の制御が行なわれる時間帯と、第２の段階の光源１０の光出力の制御が行なわれる時間帯との間で、マイクロコントローラ１９による駆動制御手段１８の動作状態が制御されている。ゆえに、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値以下の時に、動作点制御手段１７によって、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点の引き込み制御が行われる。この際、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力は、最大で引き込み制御の最終値（収束値）の２倍までしか増加しない。本発明の外部変調器の制御装置１では、動作点の引き込み制御が行われる時、光源１０の光出力は、目標値の半分以下となっている。そのため、動作点の引き込み制御の過程で、光出力が２倍まで増加したとしても、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値を超えることがない。ゆえに、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の初期状態によらず、動作点制御時に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の目標値を超えるオーバーシュートが発生するのを確実に防止できる。そのため、外部変調器の制御装置１の後段に光アンプを使った場合であっても、光アンプ出力のサージや、チャンネル間クロストークを抑制できる。【００４１】
低周波信号生成手段１４は、所定の周波数ｆを有する低周波信号を生成し、出力する。ここで、所定の周波数ｆとは、第１の変調信号と帯域が重ならず、かつ、ローパスフィルタ１６ｄで容易に分離できる周波数である。第１の変調信号は、通常１０ｋＨｚ〜４０ＧＨｚ程度であるため、その周波数ｆとしては、例えば、１ｋＨｚ程度が好ましい。周波数ｆが小さすぎると、制御のスピードが落ち、また、後述するローパスフィルタ１６ｄで分離するのが困難となる。
低周波信号生成手段１４としては、上記所定の周波数を生成できれば、低周波発信器など、従来公知のものを適用できる。【００４２】
信号重畳手段１５は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の入力信号である元の変調信号（第１の変調信号）に、低周波信号生成手段１４より出力される周波数ｆの低周波信号を重畳させ、第２の変調信号とする。そして、信号重畳手段１５は、この第２の変調信号を新たな変調信号としてマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に印加する。
信号重畳手段１５としては、第１の変調信号を周波数ｆの低周波信号で振幅変調し、第２の変調信号として出力できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば可変利得アンプ等が適用できる。信号重畳手段１５から出力された第２の変調信号は、コンデンサを介して、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に入力される。この第２の変調信号により、光源１０からマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に入力された連続光が変調され、光分岐部１３に出力される。【００４３】
光分岐部１３は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２から出力された光を、図示してない光出力部側と、低周波信号検出手段１６側とに分岐する。【００４４】
低周波信号検出手段１６は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力から低周波信号成分（周波数ｆ）を検出し、この検出した低周波信号の位相と、低周波信号生成手段１４から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報（動作点ずれ量）を検出し、動作点制御手段１７に出力する。
低周波信号検出手段１６は、例えば図４に示すように、ホトダイオード１６ａと、帯域増幅器１６ｂと、ミキサ１６ｃと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６ｄとから概略構成されている。光分岐部１３で取り出された外部変調器１２の光出力は、ホトダイオード１６ａによって、電気信号に変換される。この電気信号は、周波数ｆの低周波信号成分を選択増幅する帯域増幅器１６ｂを介して、ミキサ１６ｃの一方の入力端子に入力される。ミキサ１６ｃの他方の入力端子には、低周波信号生成手段１４から出力された低周波信号が入力される。ミキサ１６ｃは、これらの信号の位相を比較し、この位相差に応じた信号を、ローパスフィルタ１６ｄに出力する。ローパスフィルタ１６ｄは、ミキサ１６ｃからの出力のうち、所定の周波数以上の信号（例えば、上記信号の乗算で生じた２倍の周波数成分や、漏れこんでくる周波数ｆの成分）をカットし、直流電圧信号を動作点制御手段１７に出力する。ローパスフィルタ１６ｄは、これらの信号を十分に遮断するため、そのカットオフ周波数は１００Ｈｚ以下が好ましい。【００４５】
動作点制御手段１７は、低周波信号検出手段１６から出力された直流電圧信号（位相差情報）に基づいてバイアス電圧をシフトさせ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点ドリフトを補償するように制御する。
動作点制御手段１７は、例えば図５に示すように、増幅器１７ａとコンデンサ１７ｂとから概略構成されている。この構成により、低周波信号検出手段１６から出力された電気信号に依存した出力がなされ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点ドリフトが補償される。
図６は、外部変調器の制御装置１で得られる、動作点制御手段１７に入力される直流電圧信号とドリフト量との関係を示す図である。グラフの縦軸は直流電圧信号の大きさ、横軸はドリフト量を示している。グラフ中Ｖ１は、外部変調器の制御装置１で、最適な光出力がマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２からなされている時の、直流電圧信号の大きさを表している。また、グラフ中Ｄ１は、最適な光出力がマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２からなされている時の状態（初期値）を示している。温度変動やマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に加わる電圧等によって動作点ドリフト（Ｄ２，Ｄ３）が生じた場合、このドリフト方向に応じて、同相、あるいは位相の反転した周波数ｆの低周波成分が検出される。この動作点ドリフトで生じた位相差を低周波信号検出手段１６で検出して、出力された直流電圧信号が一定値となるように（Ｖ２，Ｖ３がＶ１となるように）、動作点制御手段１７でバイアス電圧を制御できる。そのため、温度変動やマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に加わる電圧等によって生じた動作点ドリフトを補償できる。【００４６】
本発明の外部変調器の制御装置１では、上述したように、光出力制御手段１１による光源１０の出力制御によって、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力が目標値以下に制御されている時に、動作点制御手段１７が、低周波信号検出手段１６で検知された位相差情報に基づいて、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点の引き込み制御を行う。そのため、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点制御時に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の目標値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。特に、このマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点制御は、出力制御手段１１２にて、第１段階の出力制御が行われる時間帯と、第２段階の光出力制御が行われる時間帯との間の時間帯に行う。この場合、光源１０の光出力、延いてはマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力を目標値以下に確実に下げた状態で、動作点の引き込み制御が行われる。ゆえに、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点制御時に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値を超えるオーバーシュートの発生を、より効果的に防止できる。
すなわち、本実施形態の外部変調器の制御装置１は、上述したように温度変動やマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に加わる電圧等で生じる動作点ドリフトを抑制できるとともに、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の初期状態によらず、動作点制御時にオーバーシュートが生じることも抑制できる。【００４７】
＜外部変調器の制御方法＞
次に、本発明の外部変調器の制御装置１を用いた、外部変調器１２の制御方法について説明する。
この外部変調器の制御方法は、光出力制御手段１１により、光源１０の出力を制御する第１のステップと；低周波信号生成手段１４により、所定の周波数ｆを有する低周波信号を生成し、出力する第２のステップと；信号重畳手段１５により、前記入力信号である第１の変調信号に、前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を外部変調器１２に印加する第３のステップと；低周波信号検出手段１６により、外部変調器１２の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と低周波信号生成手段１４から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報を出力する第４のステップと；光出力制御手段１１による光源１０の出力制御によって、光源１０の出力が目標値以下である状態の時に、動作点制御手段１７により、前記位相差情報に基づいて外部変調器１２の動作点の引き込み制御を行う第５のステップと；を有する。また、第５のステップによる動作点の引き込み制御の動作を、第１のステップによる光の出力を制御している動作の途中で開始する。以下、それぞれのステップについて説明する。【００４８】
＜第１のステップ＞
第１のステップでは、光出力制御手段１１により、光源１０の出力を制御する。この第１のステップは、第１の段階と第２の段階とからなる。第１の段階では、光源１０の光出力が目標値の１／２〜１／１０程度となるように、光源１０の出力を制御する。第２の段階では、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値となるように、光源１０の出力を制御する。
まず、図３（ｂ）に示すように、第１の段階で、光出力制御手段１１によって、光源１０の光出力パワーが目標値の１／２〜１／１０程度となるように、光源１０の光出力を制御する。この際、マイクロコントローラ１９は、光源１０の光出力が目標値の１／２〜１／１０程度となるように光出力設定手段１１１の出力電圧を調節し、出力制御手段１１２から光源１０へと印加される電圧の大きさを変化させる。
後述する第５のステップで、動作点の引き込み制御が終わった後、図３（ｂ）に示すように、第２の段階で、光出力制御手段１１によって、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが目標値となるように、光源１０の光出力を制御する。すなわち、第５のステップで動作点の引き込み制御が行なわれた後に、マイクロコントローラ１９は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値となるように光出力設定手段１１１の出力電圧を調節し、出力制御手段１１２から光源１０へと印加される電圧の大きさを変化させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値となる。【００４９】
＜第２のステップ＞
第２のステップでは、上述した所定の周波数ｆを有する低周波信号を、低周波信号生成手段１４により生成し、この低周波信号を信号重畳手段１５と低周波信号検出手段１６とに出力する。【００５０】
＜第３のステップ＞
第３のステップでは、信号重畳手段１５によって、入力信号である第１の変調信号に、前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号をマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に印加する。この第２の変調信号により、光源１０からマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に入力された連続光が変調され、光分岐部１３に出力される。【００５１】
＜第４のステップ＞
第４のステップでは、上述した低周波信号検出手段１６により、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力から前記低周波信号の成分を検出し、低周波信号検出手段１６で検出されたこの低周波信号の位相と、低周波信号生成手段１４から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報を動作点制御手段１７に出力する。【００５２】
＜第５のステップ＞
第５のステップでは、光出力制御手段１１によってマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力が目標値以下の時に、低周波信号検出手段１６から入力される位相差情報に基づいて、動作点制御手段１７により、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点の引き込み制御を行う。すなわち、第１のステップの第１の段階によって、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが目標値以下となるように光源１０の出力が制御されている時に、低周波信号検出手段１６から出力された位相差情報に基づいて、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の駆動電圧を制御し、最適の動作点に引き込む。【００５３】
従来では、動作点の引き込み制御時に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力が目標値を超えるオーバーシュートを生じる可能性があった。本発明の外部変調器の制御方法によれば、動作点の引き込み制御時に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが目標値以下の値に保持される。そのため、上記オーバーシュートを確実に抑制できる。【００５４】
上記の実施の形態では、光出力制御手段１１による光源の光出力の制御（第１のステップ）を第１の段階と第２の段階とに分け、その間の時間帯に動作点の引き込み制御を行うようにしているが、これに限らず、例えば、光出力制御手段１１により光源１０の光出力を制御する制御時間帯の途中で、動作点制御手段１７による動作点の引き込み制御を行ってもよい。この場合、光出力制御手段１１による光源１０の光出力制御の制御開始時から制御終了時までに要する第１の時定数を、動作点制御手段１７による動作点の引き込み制御開始時から引き込み制御終了時までに要する第２の時定数より十分に大きくする。より具体的には、第１の時定数は、動作点の引き込み制御時に、マッハツェンダ型光変調器１２の光出力が目標値を超えないように、第２の時定数との関係をふまえて設定される。【００５５】
これにより、光出力制御手段１１により光源１０の光出力制御が行われる際に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力が目標値を超えることなく、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点制御を行える。ゆえに、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点制御時に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを効果的に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の外部変調器の制御装置では、光源の出力が目標値以下である状態の時に、動作点制御手段が、低周波検出手段で検出された位相差情報に基づいて、外部変調器の動作点の引き込み制御を行う。そのため、外部変調器の動作点制御時に、外部変調器の目標出力値を超えるオーバーシュートが発生するのを防止できる。
【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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【国際調査報告】
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