(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調用のデータ信号を受けて増幅し、電界吸収型光変調器（１）を変調駆動するための駆動信号を終段トランジスタの特定端子と負荷抵抗との接続点から出力する駆動回路（２１）において、
前記終段トランジスタの前記特定端子の直流電圧と、該特定端子とともに該終段トランジスタの動作点を決定する別の端子の直流電圧とを同一方向に連動変化させて、前記終段トランジスタの動作点の変動を抑制しつつ、前記電界吸収型光変調器に出力する前記駆動信号の直流電圧を変化させる電圧連動可変手段（３０）を備えたことを特徴とする電界吸収型光変調器の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界吸収型光変調器に与える駆動信号の直流電圧可変に伴う駆動信号波形の劣化を防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光通信システムでは、高速に光変調を行うことができる変調器として、半導体素子の電界吸収効果を利用した電界吸収型（Electro  Absorption）光変調器（以下、ＥＡ変調器という）が使用されている。
【０００３】
電界吸収効果とは、電界が印加された半導体のバンド構造が変化し、光の吸収量が変化する効果であり、具体的には、レーザダイオード等からの連続光を受けたＥＡ変調用の半導体素子に逆バイアス電圧を印加すると半導体素子の光吸収量が増加して、光は透過しなくなり（オフ状態）、逆バイアス電圧の印加を止めると、半導体素子の光吸収量が減少して光は透過する（オン状態）ので、逆バイアス電圧からゼロバイアスまでの範囲でレベルが変化する駆動信号を半導体素子に供給することで、強度変調された光信号を出力させることができる。
【０００４】
この電界吸収効果を利用したＥＡ変調器を高速に駆動するための駆動回路として、従来では、図６に示すように、変調用のデータ信号ｄをプリアンプ１１で増幅し、その増幅した信号ｄ′をドライバ回路１２によってさらに増幅してＥＡ変調器１に供給している。
【０００５】
ＥＡ変調器１の変調特性は、例えば図７のようにバイアス電圧が負（逆バイアス）の範囲内で傾斜した特性となっており、その変調特性に対応して−Ｖａ〜−Ｖｂの振幅の駆動信号ＤをＥＡ変調器１に与えることで、強度が明レベルと暗レベルの間を遷移する変調光Ｐが出力される。
【０００６】
このＥＡ変調器１の変調特性は、周囲の温度等などの影響を受けてシフト（図７で左右に）し、これによって変調光Ｐの明暗のレベルが変化し、特に、変調特性がバイアス電圧の正方向にシフトすると、明レベルの低下が顕著となり、所望の消光比が得られない。
【０００７】
また、変調特性は、ＥＡ変調器の製造バラツキによる固体差も存在するので、同じ駆動信号で、均一な光出力特性を得るのが難しいという問題もある。
【０００８】
そのために、従来では変調特性の温度変動や製造バラツキによる個体差に合わせて、駆動信号Ｄの直流電圧ＶＤＣ（動作点電圧）を可変させて、変調光のレベルが一定となるように調整している。
【０００９】
例えば、図６の例では、ドライバ回路１２の終段トランジスタＴＲの出力端子（この場合コレクタと負荷抵抗ＲＬの接続点）を、抵抗Ｒａを介して可変電源１４に接続し、この可変電源１４によって駆動信号Ｄの直流電圧ＶＤＣを変化させている（図中Ｒｅはエミッタ抵抗である）。
【００１０】
なお、このように、ＥＡ変調器１に入力される駆動信号の直流分を調整する技術は、例えば次の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−６１５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１では、駆動信号の交流成分と直流電圧とを、交流通過用のコンデンサと直流通過用のコイルとからなるバイアスＴ回路を介してＥＡ変調器に与えているため、回路が複雑化するとともに、扱うデータ信号がＮＲＺ方式の場合、同一レベルのデータが連続するとバイアスＴ回路のＣ結合による波形の劣化を招く。
【００１３】
これに対し、前述したようにドライバ回路１２の終段トランジスタＴＲの信号出力用の特定端子（コレクタ）の電圧を直接ＥＡ変調器１に供給する直結方式では、Ｃ結合による波形劣化は原理的に発生しない利点がある。
【００１４】
しかしながら、前記したように、ドライバ回路１２の終段トランジスタＴＲの信号出力用の特定端子の電圧のみを外部から変化させる方式は、その終段トランジスタＴＲの動作点（この場合コレクタ・エミッタ間電圧）をも変動させることになり、それによる駆動信号Ｄの波形劣化が生じる。
【００１５】
図８、図９はその様子を示す図である。図８は、トランジスタＴＲの典型的なＩＣ−ＶＣＥ特性のグラフ上に、信号Ｄ出力時の負荷曲線を示した図であり、動作点Ｐｂを中心にしたＢの負荷曲線のように、コレクタ・エミッタ間電圧が適正な軌跡を描く動作であれば、図９の（ｂ）のように、駆動信号の波形（アイパターン）に顕著な劣化は生じないが、図８のＡのように、負荷曲線が低電圧側にあると、飽和領域に入り、図９の（ａ）のように駆動信号の波形のジッタが増加し、図８のＣのように、負荷曲線が高電圧側にあると、図９の（ｃ）のように、アンダーシュートが生じてしまう。
【００１６】
このため、ドライバ回路１２の特定端子の直流電圧の可変範囲が大きく制限されてしまい、ＥＡ変調器１の動作点の可変制御を十分行えないという問題があった。
【００１７】
本発明は、この問題を解決し、ＥＡ変調器に供給する駆動信号の直流電圧可変に伴う駆動信号波形の劣化を防止した駆動回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の電界吸収型光変調器の駆動回路は、
変調用のデータ信号を受けて増幅し、電界吸収型光変調器（１）を変調駆動するための駆動信号を終段トランジスタの特定端子と負荷抵抗との接続点から出力する駆動回路（２１）において、
前記終段トランジスタの前記特定端子の直流電圧と、該特定端子とともに該終段トランジスタの動作点を決定する別の端子の直流電圧とを同一方向に連動変化させて、前記終段トランジスタの動作点の変動を抑制しつつ、前記電界吸収型光変調器に出力する前記駆動信号の直流電圧を変化させる電圧連動可変手段（３０）を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明の電界吸収型光変調器の駆動回路は、ドライバ回路の終段トランジスタの出力用の特定端子の直流電圧と、他の端子の直流電圧とを、同一方向に連動可変させて、終段トランジスタの動作点の変動を抑制しつつ、電界吸収型光変調器に与える駆動信号の直流電圧を変化させる電圧連動可変手段を有しているから、駆動信号の直流電圧可変に伴う駆動信号波形の劣化が防止され、波形劣化の無い変調光を出力させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のシングル駆動型の実施形態の構成図
【図２】実施形態の要部の回路例を示す図
【図３】本発明の差動駆動型の実施形態の構成図
【図４】分布型の増幅回路を用いた実施形態を示す図
【図５】差動カスコード型の増幅回路を用いた実施形態を示す図
【図６】従来の駆動回路を示す図
【図７】ＥＡ変調器の変調特性の例を示す図
【図８】駆動回路の終段トランジスタの動作点を示す図
【図９】動作点に対応する駆動信号波形の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した駆動回路を用いたＥＡ変調装置２０の全体構成図である。
【００２２】
このＥＡ変調装置２０は、前述したＥＡ変調器１と駆動回路２１によって構成されている。ＥＡ変調器１は、前記したように、半導体素子の光に対する電界吸収効果を用いたものであり、例えば半導体レーザ等から出力さた連続光Ｐinを受け、駆動回路２１からの駆動信号Ｄのレベルに応じてオン（透過）、オフ（遮断）して、変調光Ｐoutを出力する。
【００２３】
駆動回路２１は、プリアンプ２２、ドライバ回路２５および電圧連動可変手段３０によって構成されている。なお、ここではプリアンプ２２、ドライバ回路２５を区別して図示しているが、これらは同一半導体基板上に形成された集積回路でもよい。
【００２４】
プリアンプ２２は、入力されるデータ信号ｄを増幅し、その増幅したデータ信号ｄ′を信号ドライバ回路２５に入力する。
【００２５】
ドライバ回路２５は、プリアンプ２２の出力信号ｄ′をさらに増幅して、シングルエンドの駆動信号Ｄを終段トランジスタＴＲの特定端子（この場合、コレクタ端子）と負荷抵抗ＲＬの接続点から出力する。この駆動信号Ｄは、前記したように、ＥＡ変調器１の変調特性に対応した振幅を有しているものとする（図中Ｒｅはエミッタ抵抗である）。
【００２６】
電圧連動可変手段３０は、駆動回路２１の終段トランジスタ、即ち、ドライバ回路２５の終段トランジスタＴＲの特定端子（コレクタ端子）の直流電圧ＶＣと、この特定端子（コレクタ端子）とともにこの終段トランジスタＴＲの動作点を決定する他の端子（この場合エミッタ端子）の直流電圧ＶＥとを同一方向にほぼ同一電圧連動可変させて、終段トランジスタＴＲの動作点（コレクタ・エミッタ間電圧）の変動を抑制しつつ、駆動信号Ｄの直流電圧を変化させるものである。なお、バイポーラトランジスタは、動作時のベース・エミッタ間の直流電圧ＶＢＥが一定であるので、ここではベース直流電圧を変えることで間接的にエミッタの直流電圧ＶＥを可変させている。
【００２７】
図１では、電圧連動可変手段３０の理解しやすい構成として、終段トランジスタＴＲのコレクタに接続した抵抗Ｒａと、ベースに接続した抵抗Ｒｂを、固定電源−Ｖ′に接続された連動型可変抵抗器（半導体による構成であってよい）ＶＲ１、ＶＲ２に低出力インピーダンスの電圧バッファＢＵＦ１、ＢＵＦ２を介して接続し、その連動型可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２を、図示しない制御系（例えばＥＡ変調器１の動作点の変動を抑制する制御系）による自動制御や手動操作により、連動可変させる構成となっている。
【００２８】
電圧連動可変手段３０の構成は任意であり、例えば図２のように、抵抗Ｒａ、Ｒｂの一端同士を接続し、その接続点と電圧可変器（半導体による構成でよい）ＶＲ３との間を電圧バッファＢＵＦ３を介して接続して、電圧可変器ＶＲ３の自動制御や手動操作により、終段トランジスタＴＲのコレクタ直流電圧とベース直流電圧とを連動可変させる構成でもよい。
【００２９】
このように構成された駆動回路２１では、駆動信号Ｄの直流電圧を変化させるために終段トランジスタＴＲのコレクタ直流電圧ＶＣを変化させると、それと連動して、ベース直流電圧ＶＢも同一方向に同一電圧変化し、それによりベース・エミッタ間の直流電圧ＶＢＥ分低いエミッタ直流電圧ＶＥも、同一方向に同一電圧変化するので、終段トランジスタＴＲの動作点（コレクタ・エミッタ間電圧）を、常に前記した図８のＢの状態に保持することができ、波形劣化のない駆動信号ＤをＥＡ変調器１に供給することができる。
【００３０】
前記実施形態はシングル駆動型の例であったが、図３に、差動駆動型の回路例を示す。この差動駆動型の場合、差動入力されるデータ信号ｄ(+)、d(-)が差動型のプリアンプ２２に入力されて増幅され、その出力信号ｄ(+)′、d(-)′が、差動型のドライバ回路２５のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２と抵抗Ｒ１、Ｒ２からなるエミッタホロアに入力される。これらのトランジスタＴＲ１、ＴＲ２のエミッタは、差動接続された二つの終段トランジスタＴＲ３、ＴＲ４のベースに接続され、これらの終段トランジスタＴＲ３、ＴＲ４が、両エミッタホロアから出力されるデータ信号を増幅する。
【００３１】
終段トランジスタＴＲ３、ＴＲ４のコレクタには負荷抵抗ＲＬ１、ＲＬ２が接続され、エミッタは共通の電流源Ｉに接続されており、それぞれのベースに位相が反転した信号を受け、その入力と位相が反転した信号をコレクタに発生する。ここでは、駆動信号Ｄはシングルエンドなので、一方の終段トランジスタＴＲ３のコレクタから駆動信号Ｄを出力している。
【００３２】
ここで、ドライバ回路２５の終段トランジスタＴＲ３、ＴＲ４のコレクタには、前記したように、駆動信号Ｄの直流電圧を可変するための抵抗Ｒａ１、Ｒａ２が接続されている。また、入力側のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２のベースにも前記同様の抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２が接続されており、これらの抵抗は前記した連動電圧可変器ＶＲ１、ＶＲ２あるいは共通の電圧可変器ＶＲ３に接続されていて、連動電圧可変器ＶＲ１、ＶＲ２の連動可変あるいは電圧可変器ＶＲ３の可変により、終段トランジスタＴＲ３、ＴＲ４のコレクタ直流電圧ＶＣが変化するとともに、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のベース直流電圧ＶＢおよびエミッタ直流電圧ＶＥが同一方向に同一電圧変化する。その結果、終段ドランジスタＴＲ３、ＴＲ４のベース直流電圧、エミッタ直流電圧も同一方向に同一電圧変化することになり、終段トランジスタＴＲ３、ＴＲ４の動作点の変動が抑制された状態で、終段トランジスタＴＲ３、ＴＲ４のコレクタ直流電圧ＶＣを変化させることができ、前記した動作点変動による波形劣化は起こらない。
【００３３】
なお、ここでは、回路のバランスを保持させるために、駆動信号出力用の終段トランジスタＴＲ３だけでなく、これと対をなす終段トランジスタＴＲ４についてもコレクタ直流電圧ＶＣを可変させて、それに合わせてベース直流電圧ＶＢも連動させていたが、回路のアンバランスが問題にならない場合には、抵抗Ｒａ２またはＲｂ２を省略して、終段トランジスタＴＲ４のベース直流電圧ＶＢまたはコレクタ直流電圧ＶＣを可変しない（固定した）回路としてもよい。
【００３４】
また、ここではドライバ回路２５の前段にプリアンプ２２を設けていたが、入力するデータ信号の直流レベルや振幅が上記構成のドライバ回路２５に対応していれば、プリアンプを省略できる。
【００３５】
また、前記実施形態は、終段トランジスタがバイポーラ型であったが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いた場合でも本発明を適用可能である。ＦＥＴを用いたソース接地型の増幅器の場合の動作点は、ドレイン・ソース間電圧となり、その動作点の変動により波形劣化が生じるので、ドレイン直流電圧の可変に対してソース直流電圧を連動可変させることで動作点変動を抑制しつつ、駆動信号の直流電圧を可変させることができる。
【００３６】
また、前記実施形態は、単一のドライバ回路２５で増幅した駆動信号ＤをＥＡ変調器１に与えていたが、単一のドライバ回路２５でＥＡ変調器１の駆動に必要な振幅の駆動信号を得ることができない場合、図４に示すような分布型（あるいは進行波型）の増幅回路を用いてもよい。
【００３７】
この分布型の増幅回路は、プリアンプ２２の出力信号が差動型の伝送路４０を介して、所定間隔Ｌで設けられた複数のドライバ回路２５（１）〜２５（Ｎ）に入力され、各ドライバ回路で増幅された信号が出力側の伝送路５０で同相合波されることで、広帯域な信号を高出力に増幅できる（図中、符号４０ａ、４０ｂは一対の主線路である）。
【００３８】
この場合、プリアンプ２２の出力が供給される差動型の伝送路４０の終端抵抗Ｒｚ１、Ｒｚ２を前記した電圧可変用の抵抗Ｒｂとして兼用し、出力側の伝送路５０の一端に電圧可変用の抵抗Ｒａを接続して、駆動信号Ｄの直流電圧を変化させるとともに、各ドライバ回路２５（１）〜２５（Ｎ）の終段トランジスタＴＲ（１）〜ＴＲ（Ｎ）のベース直流電圧ＶＢも前記同様に同一方向に変化させて、その動作点を適正状態に保持する。この回路の場合、各ドライバ回路２５（１）〜２５（Ｎ）の終段トランジスタＴＲ（１）〜ＴＲ（Ｎ）の負荷抵抗は、出力側の伝送路５０の他端に接続された終端抵抗Ｒｚ３である。
【００３９】
なお、上記実施形態では、エミッタ接地型回路の終段トランジスタのコレクタから駆動信号を出力させる例について説明したが、コレクタ接地型やドレイン接地型、あるいは、カスコード型の場合でも本発明を適用できる。
【００４０】
図５に、差動カスコード型のドライバ回路２５の構成例を示す。この回路は、前記した差動型のドライバ回路のトランジスタＴＲ３、ＴＲ４のコレクタと負荷抵抗ＲＬ１、ＲＬ２の間に、トランジスタＴＲ５、ＴＲ６によるベース接地回路が挿入されたものであり、一般的に、エミッタ接地回路単独の構成より広帯域な特性を得ることができることで知られている。
【００４１】
この差動カスコード型のドライバ回路２５の場合、二つの終段トランジスタＴＲ５、ＴＲ６の少なくとも一方（ここではトランジスタＴＲ５）のコレクタ端子に接続した抵抗Ｒａ１と、二つの終段トランジスタＴＲ５、ＴＲ６のベース端子の接続点に接続した抵抗Ｒｂ３とを、前記した電圧連動可変手段３０に接続して、前記同様に、駆動信号Ｄの直流電圧の可変に終段トランジスタＴＲ５、ＴＲ６のベース直流電圧ＶＢを連動させ、動作点変動による波形劣化を防止する。なお、この回路の場合、トランジスタＴＲ３、ＴＲ４のベース直流電圧についても、電圧連動可変手段３０に接続された抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２を介して、上記終段トランジスタＴＲ５、ＴＲ６の各電圧と連動させて、カスコード回路全体の動作点の変動を抑制しているが、このトランジスタＴＲ３、ＴＲ４のベース電圧の連動可変は省略することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１……ＥＡ変調器、２０……ＥＡ変調装置、２１……駆動回路、２２……プリアンプ、２５……ドライバ回路、３０……電圧連動可変手段、４０……伝送路、５０……伝送路
【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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