(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を第一のＣＷ光と第二のＣＷ光とに分岐させる光分岐手段と、
動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第一のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第一の駆動信号入力端子群とを有し、前記第一のＣＷ光を変調して出力する第一の光変調器と、
動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第二のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第二の駆動信号入力端子群とを有し、前記第二のＣＷ光を変調して出力する第二の光変調器と、
前記第一の光変調器と前記第二の光変調器とから出力される光信号を偏波多重して出力する偏波多重手段と、
前記第一の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第一のフォトデテクタと、
前記第二の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第二のフォトデテクタと、
前記第一のフォトデテクタおよび前記第二のフォトデテクタによってモニタされた光パワを示す電気信号を差動増幅して出力することにより前記ＣＷ光源から出力されるＣＷ光に重畳された強度揺らぎを相殺させる差動増幅手段と、
前記差動増幅手段からの出力に基づいて、前記第一のバイアス電圧印加端子群と前記第二のバイアス電圧印加端子群とに印加されるバイアス電圧、または前記第一の駆動信号入力端子群と前記第二の駆動信号入力端子群とに入力される駆動信号の振幅を調整する調整回路と、
前記第一の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅に対してディザリングを行う第一のディザリング手段と、
前記第二の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅に対してディザリングを行う第二のディザリング手段と、
前記差動増幅手段によって差動増幅された電気信号から前記第一のディザリング手段および前記第二のディザリング手段によって加えられたディザ信号または当該ディザ信号の高調波を同期検波する同期検波回路と、
を有し、
前記調整回路は、前記同期検波回路による同期検波結果に基づいて、前記第一のバイアス電圧印加端子群および前記第二のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧、または前記第一の駆動信号入力端子群および前記第二の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅を調整する、光送信器。
【請求項２】
前記第一のディザリング手段および前記第二のディザリング手段は、互いに異なる周波数のディザ信号を用いる、
請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記第一のディザリング手段および前記第二のディザリング手段は、同じ周波数のディザ信号を用い、それぞれが異なる期間においてディザリングを行うことにより、ディザ信号をタイムシェアリングする、
請求項１に記載の光送信器。
【請求項４】
ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を第一のＣＷ光と第二のＣＷ光とに分岐させる光分岐手段と、
動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第一のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第一の駆動信号入力端子群とを有し、前記第一のＣＷ光を変調して出力する第一の光変調器と、
動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第二のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第二の駆動信号入力端子群とを有し、前記第二のＣＷ光を変調して出力する第二の光変調器と、
前記第一の光変調器と前記第二の光変調器とから出力される光信号を偏波多重して出力する偏波多重手段と、
前記第一の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第一のフォトデテクタと、
前記第二の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第二のフォトデテクタと、
前記第一のフォトデテクタおよび前記第二のフォトデテクタによってモニタされた光パワを示す電気信号を差動増幅して出力することにより前記ＣＷ光源から出力されるＣＷ光に重畳された強度揺らぎを相殺させる差動増幅手段と、
前記差動増幅手段からの出力に基づいて、前記第一のバイアス電圧印加端子群と前記第二のバイアス電圧印加端子群とに印加されるバイアス電圧、または前記第一の駆動信号入力端子群と第二の駆動信号入力端子群とに入力される駆動信号の振幅を調整する調整回路と、
前記第一のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧または前記第一の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅に対してディザリングを行う第一のディザリング手段と、
前記第二のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧または前記第二の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅に対してディザリングを行う第二のディザリング手段と、
前記差動増幅手段によって差動増幅された電気信号から前記第一のディザリング手段および前記第二のディザリング手段によって加えられたディザ信号または当該ディザ信号の高調波を同期検波する同期検波回路と、
を有し、
前記調整回路は、前記同期検波回路による同期検波結果に基づいて、前記第一のバイアス電圧印加端子群および前記第二のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧、または前記第一の駆動信号入力端子群および前記第二の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅を調整し、
前記第一のディザリング手段および前記第二のディザリング手段は、それぞれ互いに異なる第一および第二の周波数のディザ信号を用い、
前記差動増幅手段は、前記第一および第二の周波数のディザ成分を含む電気信号を差動増幅する、光送信器。
【請求項５】
ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を第一のＣＷ光と第二のＣＷ光とに分岐させる光分岐手段と、
動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第一のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第一の駆動信号入力端子群とを有し、前記第一のＣＷ光を変調して出力する第一の光変調器と、
動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第二のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第二の駆動信号入力端子群とを有し、前記第二のＣＷ光を変調して出力する第二の光変調器と、
前記第一の光変調器と前記第二の光変調器とから出力される光信号を偏波多重して出力する偏波多重手段と、
前記第一の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第一のフォトデテクタと、
前記第二の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第二のフォトデテクタと、
前記第一のフォトデテクタおよび前記第二のフォトデテクタによってモニタされた光パワを示す電気信号を差動増幅して出力することにより前記ＣＷ光源から出力されるＣＷ光に重畳された強度揺らぎを相殺させる差動増幅手段と、
前記差動増幅手段からの出力に基づいて、前記第一のバイアス電圧印加端子群と前記第二のバイアス電圧印加端子群とに印加されるバイアス電圧、または前記第一の駆動信号入力端子群と第二の駆動信号入力端子群とに入力される駆動信号の振幅を調整する調整回路と、
を有し、
前記差動増幅手段は、
前記第一のフォトデテクタから出力される電気信号または前記第二のフォトデテクタから出力される電気信号を減衰させる減衰器、を有し、
前記第一のフォトデテクタによるモニタリングと前記第二のフォトデテクタによるモニタリングとに感度の差がある場合、前記減衰器により感度の差を低減させる、光送信器。
【請求項６】
前記第一の光変調器または前記第二の光変調器は、一つのマハツェンダ干渉計または複数のマハツェンダ干渉計を用いて構成される、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光送信器。
【請求項７】
ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を第一のＣＷ光と第二のＣＷ光とに分岐させる光分岐手段と、
動作点または光位相を調整するためのバイアス電圧が印加されるバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される駆動信号入力端子群とを有し、前記第一のＣＷ光を変調して出力する光変調器と、
前記光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第一のフォトデテクタと、
前記第二のＣＷ光の光パワをモニタする第二のフォトデテクタと、
前記第一のフォトデテクタおよび前記第二のフォトデテクタによってモニタされた光パワを示す電気信号を差動増幅して出力することにより前記ＣＷ光源から出力されるＣＷ光に重畳された強度揺らぎを相殺させる差動増幅手段と、
前記差動増幅手段からの出力に基づいて、前記バイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧、または前記駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅を調整する調整回路と、
を有する光送信器。
【請求項８】
前記光変調器は、一つのマハツェンダ干渉計または複数のマハツェンダ干渉計を用いて構成される、
請求項７に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光送信器に用いる光信号を生成する手段として、ＣＷ光（連続光）の強度や光位相を変調する機能を有する光変調器が広く用いられている。光変調器は幾つかのタイプが存在するが、基本的な構成の光変調器では、ＣＷ光源を入力する光入力端子、変調された信号を出力する光出力端子、および電気のデータ信号を入力するための駆動信号入力端子を有する。理想的な状態にある光変調器では、駆動信号入力端子に入力された高速電気信号に対応する光強度変調信号や光位相変調信号が、光出力端子から出力される。
【０００３】
現実の光変調器は、温度変動その他の理由により、光出力端子から出力される光信号の品質が時間と共に劣化することがある。特に、光変調器の動作点や光変調器が有する干渉計の光位相差を定めるバイアス電圧の最適値が時間と共に変動するバイアスドリフトという現象は、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）を用いた光変調器では放置すれば数時間のうちに光信号が復調不可能なほどに劣化するため、インサービスでのＡＢＣ（Auto Bias Control：バイアス電圧自動調整）が必須となる。また、駆動信号を生成する駆動アンプも、経時劣化により駆動振幅が減少してゆくことがあるため、送信器の長期運用においては、インサービスでの駆動振幅の監視および自動調整もまた重要となる。
【０００４】
ＡＢＣや自動駆動振幅調整にはさまざまなアプローチが存在するが、バイアス電圧や変調器駆動信号の振幅に僅かなディザリングを施し、変調器の動作点や駆動振幅のコンディションをモニタして、バイアス電圧や駆動アンプの利得を制御するという手法が、その簡便さゆえに広く採用されている。
【０００５】
ここで、現在広く用いられている光送信器の一例として、ＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer：マハツェンダ干渉計）型の光変調器を用いた光送信器について説明する。図４は、ＭＺＩ型の光変調器３および周辺装置の典型的な構成例を示す図である。光変調器３は、第一のカプラ１と、第二のカプラ２と、第一および第二の駆動信号入力端子４、５と、第一および第二のバイアス電圧印加端子７、８とを有する。光変調器３の光入力端子に入力されたＣＷ光は、第一のカプラ１により２つのＣＷ光に分割され、ＭＺＩの２つのアームを伝搬する。これら２つのアームのもつ光路長は、外部から与えられる電界により僅かに変化させることができる。２つのアームを伝搬したＣＷ光は、第二のカプラ２により合波され、光変調器３の光出力端子を経由して外部に出力される。出力光の強度または光位相は、２つのアームにおけるＣＷ光の遅延差によって定まる。従って、２つのアームに加える電界に変調を加えることにより、光強度変調信号や光位相変調信号、あるいはそのバリエーションを生成することができる。２つのアームに加える電界は、第一の駆動信号入力端子４から入力される駆動信号￣Ｄａｔａ１および第二の駆動信号入力端子５から入力される駆動信号Ｄａｔａ１と、第一のバイアス電圧印加端子７から加えられるバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１および第二のバイアス電圧印加端子８から加えられるバイアス電圧￣Ｖｂｉａｓ１との２種類からなる。
【０００６】
次に、光変調器３の周辺装置について説明する。駆動アンプ６は、データ信号を増幅し、これを差動出力することにより駆動信号Ｄａｔａ１、￣Ｄａｔａ１を生成する。駆動アンプ６から出力される駆動信号Ｄａｔａ１、￣Ｄａｔａ１は、第一および第二の駆動信号入力端子４、５に入力される。ＤＣアンプ１０は、可変ＤＣ電源９から出力されたＤＣ電圧を増幅し、これを差動出力することによりバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１、￣Ｖｂｉａｓ１を生成する。ＤＣアンプ１０から出力されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１、￣Ｖｂｉａｓ１は、第一および第二のバイアス電圧印加端子７、８に印加される。
【０００７】
変調器制御のためのディザリングは、その目的に応じて複数のスタイルがあるが、ここではバイス電圧Ｖｂｉａｓ１、￣Ｖｂｉａｓ１の電圧値にディザリングを加え、ＡＢＣを行う構成について説明する。発振器１２によって生成された角振動数ωｄのディザ信号は、可変ＤＣ電源９から出力されたバイアス電圧に、バイアスＴ（Bias Tee）１１を用いて重畳される。ここで、伝送信号品質に影響を与えないように、角振動数ωｄはデータ信号のシンボルレートより十分低くし、またディザ信号の振幅はＤａｔａ１、￣Ｄａｔａ１の振幅よりも十分小さくする。光変調器３から出力される変調光は、光送信器の光出力端子から出力されるとともに、光タップ１３によってタップされ、フォトデテクタ１４に入力される。フォトデテクタ１４は、入力された変調光を電気信号に変換し、変換により得られた電気信号を同期検波回路１５へ出力する。同期検波回路１５は、発振器１２の出力をリファレンスクロックとして、フォトデテクタ１４で得られた電気信号から角振動数ωｄの変動をもつ成分と角振動数ωｄの整数倍の変動をもつ成分（高調波）とを同期検波する。同期検波結果は、フィードバック制御回路１６に入力され、バイアス電圧が過大であるか過小であるかの判定がなされる。判定結果は可変ＤＣ電源９にフィードバックされ、ＡＢＣが達成される。
【０００８】
同期検波結果から可変ＤＣ電源９へのフィードバック信号の大きさをどのように決めるかは、変調フォーマットや駆動振幅によって異なるため一概には言えないが、一例として図４の構成で、フルスイングの駆動信号にてＣＳ−ＲＺ信号を生成する場合は、ωｄの変動をもつ成分を同期検波結果し、結果が０となるよう可変ＤＣ電源９の出力電圧を変更すればよい。より複雑な変調フォーマットの光信号、例えば光ＱＡＭを生成する場合は、複数のＭＺＩの複合からなる光変調器が必要であるが、このような光変調器のＡＢＣを実現する場合は、例えば非特許文献１に記載の非対称バイアスディザリングを用いることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Hiroto Kawakami, Takayuki Kobayashi, Mitsuteru Yoshida, Tomoyoshi Kataoka and Yutaka Miyamoto, "Auto bias control and bias hold circuit for IQ-modulator in flexible optical QAM transmitter with Nyquist filtering", OpticsExpress, 2014, Vol.22, No. 23, p.28163-28168
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４に示した従来構成では、理想的なＣＷ光を光変調器３に入力するものとして説明を行った。しかし現実のＣＷ光源では理想的なＣＷ光を生成することは必ずしも容易ではない。光位相の僅かな揺らぎによるコヒーレンシーの劣化や、光回路の内での多重反射さや外乱によって、光パワに僅かな強度変調が重畳することがしばしばあり得る。変調器出力光に重畳されたディザ成分を検出するスタイルのＡＢＣ回路や自動駆動振幅調整回路では、ＣＷ光源の出力の不安定さに由来する不規則な揺らぎがディザ信号に由来する周期変動に重畳し、同期検波回路の出力にノイズが生じるため、制御誤差が発生することがあるという問題があった。
【００１１】
従来構成のもう一つの問題点として、偏波多重信号生成時における回路規模の倍増が挙げられる。近年の光通信では、周波数利用効率を高めるため、１つのＣＷ光源から生成されるキャリア用ＣＷ光を用いて、２つの異なる信号を偏波多重で送信することが広く行われている。このような光送信器のためのＡＢＣ回路や自動駆動振幅調整回路は、図４に示した従来構成の光変調器を２台並列運用し、出力光を偏波多重することで実現可能ではある。しかし、回路規模が２台になってしまうと同時に、前述のＣＷ光源の不安定さに由来する制御誤差が、２つの偏波の両者に対して現れるという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、変調光に重畳したディザ成分を検出することによって光変調器の状態をモニタし各種の制御を行う際に、ＣＷ光源出力が不安定な場合であっても制御誤差を低減することができる光送信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を第一のＣＷ光と第二のＣＷ光とに分岐させる光分岐手段と、動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第一のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第一の駆動信号入力端子群とを有し、前記第一のＣＷ光を変調して出力する第一の光変調器と、動作点または内部の光位相を調整するためのバイアス電圧が印加される第二のバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される第二の駆動信号入力端子群とを有し、前記第二のＣＷ光を変調して出力する第二の光変調器と、前記第一の光変調器と前記第二の光変調器とから出力される光信号を偏波多重して出力する偏波多重手段と、前記第一の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第一のフォトデテクタと、前記第二の光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第二のフォトデテクタと、前記第一のフォトデテクタおよび前記第二のフォトデテクタによってモニタされた光パワを示す電気信号を差動増幅して出力することにより前記ＣＷ光源から出力されるＣＷ光に重畳された強度揺らぎを相殺させる差動増幅手段と、前記差動増幅手段からの出力に基づいて、前記第一のバイアス電圧印加端子群と前記第二のバイアス電圧印加端子群とに印加されるバイアス電圧、または前記第一の駆動信号入力端子群と第二の駆動信号入力端子群とに入力される駆動信号の振幅を調整する調整回路と、を有する光送信器である。
【００１４】
また、本発明の一態様は、上記の光送信器において、前記第一のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧または前記第一の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅に対してディザリングを行う第一のディザリング手段と、前記第二のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧または前記第二の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅に対してディザリングを行う第二のディザリング手段と、前記差動増幅手段によって差動増幅された電気信号から前記第一のディザリング手段および前記第二のディザリング手段によって加えられたディザ信号または当該ディザ信号の高調波を同期検波する同期検波回路と、を有し、前記調整回路は、前記同期検波回路による同期検波結果に基づいて、前記第一のバイアス電圧印加端子群および前記第二のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧、または前記第一の駆動信号入力端子群および前記第二の駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅を調整する。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記の光送信器において、前記第一のディザリング手段と前記第二のディザリング手段とは、異なる周波数のディザ信号を用いる。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記の光送信器において、前記第一のディザリング手段と前記第二のディザリング手段とは、同じ周波数のディザ信号を用い、それぞれが異なる期間においてディザリングを行うことにより、ディザ信号をタイムシェアリングする。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記の光送信器において、前記第一の光変調器または前記第二の光変調器は、一つのマハツェンダ干渉計または複数のマハツェンダ干渉計を用いて構成される。
【００１８】
また、本発明の一態様は、ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を第一のＣＷ光と第二のＣＷ光とに分岐させる光分岐手段と、動作点または光位相を調整するためのバイアス電圧が印加されるバイアス電圧印加端子群と駆動信号が入力される駆動信号入力端子群とを有し、前記第一のＣＷ光を変調して出力する光変調器と、前記光変調器から出力される光信号の光パワをモニタする第一のフォトデテクタと、前記第二のＣＷ光の光パワをモニタする第二のフォトデテクタと、前記第一のフォトデテクタおよび前記第二のフォトデテクタによってモニタされた光パワを示す電気信号を差動増幅して出力することにより前記ＣＷ光源から出力されるＣＷ光に重畳された強度揺らぎを相殺させる差動増幅手段と、前記差動増幅手段からの出力に基づいて、前記バイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧、または前記駆動信号入力端子群に入力される駆動信号の振幅を調整する調整回路と、を有する光送信器である。
【００１９】
また、本発明の一態様は、上記の光送信器において、前記光変調器は、一つのマハツェンダ干渉計または複数のマハツェンダ干渉計を用いて構成される。
【００２０】
また、本発明の一態様は、上記の光送信器において、前記差動増幅手段は、前記第一のフォトデテクタから出力される電気信号または前記第二のフォトデテクタから出力される電気信号を減衰させる減衰器、を有し、前記第一のフォトデテクタによるモニタリングと前記第二のフォトデテクタによるモニタリングとに感度の差がある場合、前記減衰器により感度の差を低減させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光変調器の入力ポートに接続されるＣＷ光源出力が不安定な場合であっても、制御誤差を低減することができ、精度の高いＡＢＣや駆動振幅調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態における光送信器の構成例を示す図である。
【図２】第３の実施形態における光送信器の構成例を示す図である。
【図３】第５の実施形態における光送信器の構成例を示す図である。
【図４】ＭＺＩ型の光変調器および周辺装置の典型的な構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における光送信器を説明する。各実施形態において示す光送信器は、光変調器の自動制御に関する特徴を有し、特に、ディザ信号を用いて光変調器のバイアス電圧または駆動信号の振幅を最適値に制御する特徴を有する。以下に説明する各実施形態において、図４に示した構成要素または他の実施形態における構成要素と同じ構成要素に対しては同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における光送信器の構成例を示す図である。第１の実施形態では、偏波多重信号を生成する光送信器にＡＢＣ（バイアス電圧自動調整）を適用することを前提としている。第１の実施形態における光送信器は、図１に示すように、偏波保持カプラ６００、第一の光変調器３ｘ、第二の光変調器３ｙ、第一の光タップ１３ｘ、第二の光タップ１３ｙ、偏波コンバイナ６０１、第一の駆動アンプ６ｘ、第二の駆動アンプ６ｙ、第一のフォトデテクタ１４ｘ、第二のフォトデテクタ１４ｙ、第一の減衰器６０３ｘ、第二の減衰器６０３ｙ、差動増幅アンプ６０２、第一の発振器１２ｘ、第二の発振器１２ｙ、第一の同期検波回路１５ｘ、第二の同期検波回路１５ｙ、第一のフィードバック制御回路１６ｘ、第二のフィードバック制御回路１６ｙ、第一の可変ＤＣ電源９ｘ、第二の可変ＤＣ電源９ｙ、第一のバイアスＴ１１ｘ、第二のバイアスＴ１１ｙ、第一のＤＣアンプ１０ｘおよび第二のＤＣアンプ１０ｙを有する。
【００２５】
第１の実施形態の光送信器では、第一のフォトデテクタ１４ｘ、第二のフォトデテクタ１４ｙ、第一の減衰器６０３ｘ、第二の減衰器６０３ｙ、差動増幅アンプ６０２、第一の発振器１２ｘ、第二の発振器１２ｙ、第一の同期検波回路１５ｘ、第二の同期検波回路１５ｙ、第一のフィードバック制御回路１６ｘ、第二のフィードバック制御回路１６ｙ、第一の可変ＤＣ電源９ｘ、第二の可変ＤＣ電源９ｙ、第一のバイアスＴ１１ｘ、第二のバイアスＴ１１ｙ、第一のＤＣアンプ１０ｘおよび第二のＤＣアンプ１０ｙにより、調整回路としてのＡＢＣ回路が構成される。ただし、第一の光タップ１３ｘおよび第一のフォトデテクタ１４ｘ、または第二の光タップ１３ｙおよび第二のフォトデテクタ１４ｙを筐体内に内蔵している光変調器も多く、ＡＢＣ回路はこれらのフォトデテクタの出力に接続される構成であってもよい。
【００２６】
光送信器の光入力端子から入力されるＣＷ光は、偏波保持カプラ６００により２つのＣＷ光（第一のＣＷ光、第二ＣＷ光）に分岐される。第一のＣＷ光は、第一の偏波成分の光信号を生成する第一の光変調器３ｘに入力される。第二のＣＷ光は、第二の偏波成分の光信号を生成する第二の光変調器３ｙに入力される。第一の光変調器３ｘと第二の光変調器３ｙの構成は、図４にて示した光変調器３と同様の構成である。
【００２７】
第一の光変調器３ｘは、第一の駆動信号入力端子群としての第一および第二の駆動信号入力端子４ｘ、５ｘと、第一のバイアス電圧印加端子群としての第一および第二のバイアス電圧印加端子７ｘ、８ｘ、とを有する。第一の光変調器３ｘでは、第一のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧に応じて、動作点ないし第一の光変調器３ｘ内部の光位相それぞれが調整される。また、第一の駆動信号入力端子群から入力される駆動信号に応じて、入力される第一のＣＷ光に対して光強度変調や光位相変調が行われる。
【００２８】
第二の光変調器３ｙは、第二の駆動信号入力端子群としての第一および第二の駆動信号入力端子４ｙ、５ｙと、第二のバイアス電圧印加端子群としての第一および第二のバイアス電圧印加端子７ｙ、８ｙとを有する。第二の光変調器３ｙでは、第一のバイアス電圧印加端子群に印加されるバイアス電圧に応じて、動作点ないし第二の光変調器３ｙ内部の光位相それぞれが調整される。また、第二の駆動信号入力端子群から入力される駆動信号に応じて、入力される第二のＣＷ光に対して強度変調や光位相変調が行われる。
【００２９】
偏波コンバイナ６０１は、第一の光変調器３ｘにより生成された第一の偏波成分の光信号と、第二の光変調器３ｙにより生成された第二の偏波成分の光信号とを偏波多重し、偏波多重して得られた光信号を光送信器の光出力端子から出力する。
【００３０】
次に、第一の光変調器３ｘと第二の光変調器３ｙとの周辺装置について説明する。第一の駆動アンプ６ｘは、データ信号を増幅し、増幅結果を差動出力することにより駆動信号ＤａｔａＸ、￣ＤａｔａＸを生成する。第二の駆動アンプ６ｙは、データ信号を増幅し、増幅結果を差動出力することにより駆動信号ＤａｔａＹ、￣ＤａｔａＹを生成する。
【００３１】
第一の光変調器３ｘから出力される変調光は、第一の光タップ１３ｘによってタップされ、第一のフォトデテクタ１４ｘによって電気信号に変換される。第一のフォトデテクタ１４ｘから出力される電気信号は、第一の減衰器６０３ｘを介して、差動増幅アンプ６０２へ入力される。第二の光変調器３ｙから出力される変調光は、第二の光タップ１３ｙによってタップされ、第二のフォトデテクタ１４ｙによって電気信号に変換される。第二のフォトデテクタ１４ｙから出力される電気信号は、第二の減衰器６０３ｙを介して、差動増幅アンプ６０２へ入力される。差動増幅アンプ６０２は、入力される二つの電気信号を差動増幅して第一の同期検波回路１５ｘと第二の同期検波回路１５ｙとに出力する。変調前のＣＷ光がもっている強度の揺らぎは、第一のフォトデテクタ１４ｘおよび第二のフォトデテクタ１４ｙそれぞれから出力される電気信号に重畳されている。しかし、差動増幅アンプ６０２において差動増幅が行われる過程で、この強度の揺らぎは相殺される。光部品の精度誤差や、第一のフォトデテクタ１４ｘおよび第二のフォトデテクタ１４ｙの変換効率の差が無視できない大きさの場合は、第一の減衰器６０３ｘおよび第二の減衰器６０３ｙを用いて変換効率の差を低減させた上で、差動増幅により電気信号に含まれるＣＷ光の強度揺らぎを完全に相殺させる。また、第一のフォトデテクタ１４ｘおよび第二のフォトデテクタ１４ｙのモニタリングにおける感度の差がある場合、同様に、第一の減衰器６０３ｘおよび第二の減衰器６０３ｙを用いて感度の差を低減させるようにしてもよい。
【００３２】
第一の発振器１２ｘは、角振動数ωｄｘのディザ信号を生成し、生成したディザ信号を第一の同期検波回路１５ｘとバイアスＴ１１ｘとに出力する。バイアスＴ１１ｘは、第一の可変ＤＣ電源９ｘから出力されるＤＣ電圧に、角振動数ωｄｘのディザ信号を重畳して第一のＤＣアンプ１０ｘへ出力する。第一のＤＣアンプ１０ｘは、ディザ信号が重畳されたＤＣ電圧を増幅し、これを差動出力することによりバイアス電圧ＶｂｉａｓＸ、￣ＶｂｉａｓＸを生成する。バイアス電圧ＶｂｉａｓＸ、￣ＶｂｉａｓＸは、第一の光変調器３ｘの第一および第二のバイアス電圧印加端子７ｘ、８ｘに印加される。
【００３３】
第二の発振器１２ｙは、角振動数ωｄｙのディザ信号を生成し、生成したディザ信号を第二の同期検波回路１５ｙとバイアスＴ１１ｙとに出力する。バイアスＴ１１ｙは、第二の可変ＤＣ電源９ｙから出力されるＤＣ電圧に、角振動数ωｄｙのディザ信号を重畳して第二のＤＣアンプ１０ｙへ出力する。第二のＤＣアンプ１０ｙは、ディザ信号が重畳されたＤＣ電圧を増幅し、これを差動出力することによりバイアス電圧ＶｂｉａｓＹ、￣ＶｂｉａｓＹを生成する。バイアス電圧ＶｂｉａｓＹ、￣ＶｂｉａｓＹは、第二の光変調器３ｙの第一および第二のバイアス電圧印加端子７ｙ、８ｙに印加される。
【００３４】
ここで、伝送信号品質に影響を与えないように角振動数ωｄｘおよびωｄｙは、データ信号のシンボルレートより十分低く定められる。なお、角振動数ωｄｘおよびωｄｙには異なる値が用いられ、２つのディザ信号の周波数は異なる。また、ディザ信号の振幅は、駆動信号ＤａｔａＸ、ＤａｔａＹの振幅よりも十分小さく定められる。
【００３５】
差動増幅アンプ６０２によって増幅された信号は、第一の同期検波回路１５ｘおよび第二の同期検波回路１５ｙに入力される。差動増幅アンプ６０２から出力される信号には、角振動数ωｄｘおよびωｄｙのディザ成分が含まれる。第一の同期検波回路１５ｘは、第一の発振器１２ｘから出力されるディザ信号をリファレンスクロックとして、差動増幅アンプ６０２から出力される信号から角振動数ωｄｘの整数倍（１倍を含む）の変動をもつ成分を同期検波する。また、第二の同期検波回路１５ｙは、第二の発振器１２ｙから出力されるディザ信号をリファレンスクロックとして、差動増幅アンプ６０２から出力される信号から角振動数ωｄｙの整数倍の変動をもつ成分を同期検波する。
【００３６】
第一のフィードバック制御回路１６ｘは、第一の同期検波回路１５ｘによる同期検波結果に基づいて、第一の可変ＤＣ電源９ｘから出力されるＤＣ電圧（バイアス電圧）が過大であるか過小であるかの判定を行う。第一のフィードバック制御回路１６ｘによる判定結果は、第一の可変ＤＣ電源９ｘにフィードバックされる。第一の可変ＤＣ電源９ｘは、フィードバックされた判定結果に応じて、出力するＤＣ電圧を変化させる。このようにして、第一の光変調器３ｘに対するＡＢＣが達成される。また、第二のフィードバック制御回路１６ｙは、第二の同期検波回路１５ｙによる同期検波結果に基づいて、第二の可変ＤＣ電源９ｙから出力されるＤＣ電圧(バイアス電圧)が過大であるか過小であるかの判定を行う。第二のフィードバック制御回路１６ｙによる判定結果は、第二の可変ＤＣ電源９ｙにフィードバックされる。第二の可変ＤＣ電源９ｙは、フィードバックされた判定結果に応じて、出力するＤＣ電圧を変化させる。このようにして、第二の光変調器３ｙに対するＡＢＣが達成される。
【００３７】
第一の可変ＤＣ電源９ｘの出力の変化量は、第一の同期検波回路１５ｘの出力に基づき、公知の技術を用いて第一のフィードバック制御回路１６ｘにより決定される。同様に、第二の可変ＤＣ電源９ｙの出力の変化量は、第二の同期検波回路１５ｙの出力に基づき、公知の技術を用いて第二のフィードバック制御回路１６ｙにより決定される。このように、第一の同期検波回路１５ｘおよび第二の同期検波回路１５ｙによる同期検波結果を用いて、第一の可変ＤＣ電源９ｘおよび第二の可変ＤＣ電源９ｙから出力されるバイアス電圧が調整される。
【００３８】
以上説明した第１の実施形態における光送信器では、図４に示した従来の構成と比較してＡＢＣ回路の規模が約２倍となるものの、光パワのモニタ結果を示す電気信号に含まれるＣＷ光源の強度揺らぎをキャンセルして精度のよいＡＢＣを実現できる。また、第１の実施形態におけるＡＢＣ回路は、偏波多重型の光送信器に対応可能である。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
図１に示した第１の実施形態では、偏波多重信号を生成する光送信器にＡＢＣを適用する構成を示した。第２の実施形態における光送信器では、第１の実施形態のバリエーションとして、バイアス電圧に代えて駆動信号の振幅に対してディザリングを施し、第一の同期検波回路１５ｘおよび第二の同期検波回路１５ｙによる同期検波結果を用いて、第一の駆動アンプ６ｘおよび第二の駆動アンプ６ｙから出力される駆動信号の振幅を調整する構成としてもよい。
【００４０】
具体的には、第一のフィードバック制御回路１６ｘは、第一の同期検波回路１５ｘによる同期検波結果に基づいて、第一の駆動アンプ６ｘから出力される駆動信号の振幅が過大であるか過小であるかの判定を行う。第一のフィードバック制御回路１６ｘによる判定結果は、第一の駆動アンプ６ｘにフィードバックされ、駆動信号の振幅調整が達成される。また、第二のフィードバック制御回路１６ｙは、第二の同期検波回路１５ｙによる同期検波結果に基づいて、第二の駆動アンプ６ｙから出力される駆動信号の振幅が過大であるか過小であるかの判定を行う。第二のフィードバック制御回路１６ｙによる判定結果は、第二の駆動アンプ６ｙにフィードバックされ、駆動信号の振幅調整が達成される。なお、第一の駆動アンプ６ｘおよび第二の駆動アンプ６ｙの振幅の変更量は、各同期検波結果に基づき、公知の技術を用いて決定することができる。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
図１に示した第１の実施形態の光送信器では、図４に示した光送信器におけるＡＢＣ回路に比べ、ほぼ２倍の回路規模となっている。第３の実施形態では、回路規模を削減したＡＢＣ回路の構成例を示す。図２は、第３の実施形態における光送信器の構成例を示す図である。
【００４２】
第３の実施形態における光送信器は、図２に示すように、偏波保持カプラ６００、第一の光変調器３ｘ、第二の光変調器３ｙ、第一の光タップ１３ｘ、第二の光タップ１３ｙ、偏波コンバイナ６０１、第一のフォトデテクタ１４ｘ、第二のフォトデテクタ１４ｙ、第一の減衰器６０３ｘ、第二の減衰器６０３ｙ、差動増幅アンプ６０２、発振器１２、同期検波回路１５、フィードバック制御回路１６、第一の可変ＤＣ電源９ｘ、第二の可変ＤＣ電源９ｙ、第一のバイアスＴ１１ｘ、第二のバイアスＴ１１ｙ、第一のＤＣアンプ１０ｘ、第二のＤＣアンプ１０ｙ、スイッチ６０４およびコントローラ６０５を有する。第３の実施形態における光送信器では、第一のフォトデテクタ１４ｘ、第二のフォトデテクタ１４ｙ、第一の減衰器６０３ｘ、第二の減衰器６０３ｙ、差動増幅アンプ６０２、発振器１２、同期検波回路１５、フィードバック制御回路１６、第一の可変ＤＣ電源９ｘ、第二の可変ＤＣ電源９ｙ、第一のバイアスＴ１１ｘ、第二のバイアスＴ１１ｙ、第一のＤＣアンプ１０ｘ、第二のＤＣアンプ１０ｙ、スイッチ６０４およびコントローラ６０５により、調整回路としてのＡＢＣ回路が構成される。ただし、第一の光タップ１３ｘおよび第一のフォトデテクタ１４ｘ、または第二の光タップ１３ｙおよび第二のフォトデテクタ１４ｙを筐体内に内蔵している光変調器も多く、ＡＢＣ回路はこれらのフォトデテクタの出力に接続される構成であってもよい。
【００４３】
第１の実施形態の光送信器は、第一の発振器１２ｘおよび第二の発振器１２ｙによって角振動数ωｄｘおよびωｄｙのディザ信号を生成した。第３の実施形態の光送信器は、これら２つの第一の発振器１２ｘおよび第二の発振器１２ｙに代えて単一の発振器１２を有し、発振器１２をタイムシェアリングで用いる。発振器１２によって生成された角振動数ωｄのディザ信号は、スイッチ６０４によって、バイアスＴ１１ｘとバイアスＴ１１ｙとのいずれかに出力される。ディザ信号がスイッチ６０４からバイアスＴ１１ｘへ出力される場合、ディザ信号が第一の可変ＤＣ電源９ｘから出力されるバイアス電圧にバイアスＴ１１ｘによって重畳される。ディザ信号がスイッチ６０４からバイアスＴ１１ｙへ出力される場合、ディザ信号が第二の可変ＤＣ電源９ｙから出力されるバイアス電圧にバイアスＴ１１ｙによって重畳される。スイッチ６０４のスイッチングのタイミングは、コントローラ６０５によって制御される。スイッチングは、例えば、予め定められた周期で、ディザ信号の出力先をバイアスＴ１１ｘとバイアスＴ１１ｙとに交互に切り替えるようにして異なる期間でディザリングを行うようにしてもよい。
【００４４】
また、第１の実施形態の光送信器は、第一の同期検波回路１５ｘおよび第二の同期検波回路１５ｙを用いた。第３の実施形態の光送信器は、これら２つの第一の同期検波回路１５ｘおよび第二の同期検波回路１５ｙに代えて、同期検波回路１５を有する。同期検波回路１５は、発振器１２から出力されるディザ信号をリファレンスクロックとして、差動増幅アンプ６０２の出力から角振動数ωｄの整数倍（１倍を含む）の変動を同期検波する。同期検波結果は、フィードバック制御回路１６に入力され、バイアス電圧が過大であるか過小であるかの判定がなされる。この判定結果は、第一の可変ＤＣ電源９ｘまたは第二の可変ＤＣ電源９ｙのいずれかにフィードバックされる。判定結果のフィードバック先は、コントローラ６０５によって制御される。判定結果のフィードバック先は、スイッチ６０４によってディザ信号が出力される側（バイアスＴ１１ｘとバイアスＴ１１ｙ）と一致するように、第一の可変ＤＣ電源９ｘまたは第二の可変ＤＣ電源９ｙのいずれかが選択される。バイアス電圧が過大であるか過小であるかの判定と、ディザ信号の重畳とがタイムシェアリング制御されることにより、第一の光変調器３ｘおよび第二の光変調器３ｙに対するＡＢＣが達成される。
【００４５】
第３の実施形態における光送信器によれば、第１および第２の実施形態に示した光送信器の構成と比較して、発振器および同期検波回路の数が半減し、ＡＢＣ回路の規模を抑えることが可能となる。
【００４６】
＜第４の実施形態＞
図２に示した第３の実施形態では、偏波多重信号を生成する光送信器にＡＢＣを適用する構成を示した。第３の実施形態の光送信器に対するバリエーションとして、第一の可変ＤＣ電源９ｘおよび第二の可変ＤＣ電源９ｙから出力されるバイアス電圧に代えて、第一の駆動アンプ６ｘおよび第二の駆動アンプ６ｙから出力される駆動信号の振幅に角振動数ωｄのディザ信号を重畳するディザリングを施すようにしてもよい。この場合、同期検波回路１５による同期検波結果を用いて、第一の駆動アンプ６ｘおよび第二の駆動アンプ６ｙから出力される駆動信号の振幅をタイムシェアリングで調整する構成としてもよい。また、この場合、フィードバック制御回路１６は、同期検波結果に基づいて、第一の駆動アンプ６ｘおよび第二の駆動アンプ６ｙにより増幅された駆動信号の振幅が過大であるか過小であるかの判定を行う。フィードバック制御回路１６は、判定結果を第一の駆動アンプ６ｘまたは第二の駆動アンプ６ｙにフィードバックし、第一の駆動アンプ６ｘおよび第二の駆動アンプ６ｙの増幅率を制御することで、駆動信号の振幅調整が達成される。なお、第一の駆動アンプ６ｘおよび第二の駆動アンプ６ｙの振幅の変更量は、各同期検波結果に基づき、公知の技術を用いて決定することができる。
【００４７】
＜第５の実施形態＞
前述の第１から第４の実施形態では、偏波多重された光信号を生成する光送信器にＡＢＣまたは駆動振幅制御を適用する構成を示した。しかし、第１から第４の実施形態において示したＡＢＣや駆動振幅制御は、単一偏波の光信号を生成する光送信器においても適用することができる。第５の実施形態では、単一偏波の光信号を生成する光送信器にＡＢＣや駆動振幅制御を適用した構成例を示す。図３は、第５の実施形態における光送信器の構成例を示す図である。
【００４８】
第５の実施形態における光送信器は、図３に示すように、光タップ７００、光変調器３、光タップ１３、駆動アンプ６、第一のフォトデテクタ１４ｘ、第二のフォトデテクタ１４ｙ、第一の減衰器６０３ｘ、第二の減衰器６０３ｙ、差動増幅アンプ６０２、発振器１２、同期検波回路１５、フィードバック制御回路１６、可変ＤＣ電源９、バイアスＴ１１およびＤＣアンプ１０を有する。第５の実施形態では、第一のフォトデテクタ１４ｘ、第二のフォトデテクタ１４ｙ、第一の減衰器６０３ｘ、第二の減衰器６０３ｙ、差動増幅アンプ６０２、発振器１２、同期検波回路１５、フィードバック制御回路１６、可変ＤＣ電源９、バイアスＴ１１およびＤＣアンプ１０により、調整回路としてのＡＢＣ回路が構成される。ただし、光タップ１３および第一のフォトデテクタ１４ｘを筐体内に内蔵している光変調器も多く、ＡＢＣ回路はこのフォトデテクタの出力に接続される構成であってもよい。
【００４９】
第５の実施形態における光送信器では、光送信器の光入力端子に入力されるＣＷ光を、光変調器３に入力する前に、光タップ７００を用いてＣＷ光を分岐する。光タップ７００により分岐されたＣＷ光は、第二のフォトデテクタ１４ｙによって電気信号に変換される。第二のフォトデテクタ１４ｙにより得られる電気信号は、ディザリングの影響を受けないが、ＣＷ光のもつ強度揺らぎの影響を受ける。光変調器３から出力される変調光は、第１から第４の実施形態における光送信器と同様に、光送信器の光出力端子から出力されるとともに、光タップ１３により分岐され、第一のフォトデテクタ１４ｘへ入力される。第一のフォトデテクタ１４ｘにより変調光は、電気信号に変換される。
【００５０】
第一のフォトデテクタ１４ｘおよび第二のフォトデテクタ１４ｙによる変換で得られるこれらの電気信号は、差動増幅アンプ６０２によって差動増幅され、増幅結果が同期検波回路１５へ入力される。変調前のＣＷ光がもっている強度揺らぎは、第一のフォトデテクタ１４ｘおよび第二のフォトデテクタ１４ｙから出力される電気信号の両方に重畳されている。しかし、差動増幅アンプ６０２において差動増幅が行われる過程で、この強度揺らぎは相殺されるため、精度の高いＡＢＣが可能となる。
【００５１】
＜第６の実施形態＞
第１から第５の実施形態では、単一のマハツェンダ干渉計による光変調器を用いた光送信器の構成を示した。しかし、光ＱＡＭ信号などの複雑な光信号を生成するためには、複数のマハツェンダ干渉計を組み合わせたネスト型の光変調器を用いる必要がある。前述の各実施形態において示したＡＢＣや駆動振幅制御は、このようなネスト型の光変調器を用いた光送信器にも適用できる。ネスト型の光変調器のＡＢＣは、単一のマハツェンダ干渉計による光変調器のＡＢＣよりも複雑であるが、非特許文献１に記載の非対称バイアスディザリングを用いて実現することができる。ネスト型の光変調器から出力される変調光は、第１から第５の実施形態の光送信器と同様に、差動増幅アンプを用いて増幅され、ＣＷ光源の強度揺らぎを除去したフィードバック信号により、精度の高いＡＢＣを行うことが可能となる。
【００５２】
なお、前述の第１から第６の実施形態において、光変調器３、３ｘ、３ｙを構成する素材について特に触れなかった。現在、光変調器は、ＬｉＮｂＯ３を用いた光導波路の屈折率変化を利用するタイプのＬＮ変調器と、半導体の屈折率変化を利用するタイプの半導体光変調器とが主流であるが、前述の各実施形態において示したＡＢＣや駆動振幅制御は、いずれのタイプの光変調器に対しても適用可能である。
【００５３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
ＣＷ光源出力が不安定な場合であっても制御誤差を低減することが不可欠な用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１…第一のカプラ、２…第二のカプラ、３…光変調器、３ｘ…第一の光変調器、３ｙ…第二の光変調器、４，４ｘ，４ｙ…第一の駆動信号入力端子、５，５ｘ，５ｙ…第二の駆動信号入力端子、６…駆動アンプ、６ｘ…第一の駆動アンプ、６ｙ…第二の駆動アンプ、７，７ｘ，７ｙ…第一のバイアス電圧印加端子、８，８ｘ，８ｙ…第二のバイアス電圧印加端子、９…可変ＤＣ電源、９ｘ…第一の可変ＤＣ電源、９ｙ…第二の可変ＤＣ電源、１０…ＤＣアンプ、１０ｘ…第一のＤＣアンプ、１０ｙ…第二のＤＣアンプ、１１，１１ｘ，１１ｙ…バイアスＴ、１２…発振器、１２ｘ…第一の発振器、１２ｙ…第二の発振器、１３…光タップ、１３ｘ…第一の光タップ、１３ｙ…第二の光タップ、１４…フォトデテクタ、１４ｘ…第一のフォトデテクタ、１４ｙ…第二のフォトデテクタ、１５…同期検波回路、１５ｘ…第一の同期検波回路、１５ｙ…第二の同期検波回路、１６…フィードバック制御回路、１６ｘ…第一のフィードバック制御回路、１６ｙ…第二のフィードバック制御回路、６００…偏波保持カプラ、６０１…偏波コンバイナ、６０２…差動増幅アンプ、６０３ｘ…第一の減衰器、６０３ｙ…第二の減衰器、６０４…スイッチ、６０５…コントローラ、７００…光タップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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