(57)【要約】  電気光学変調器のバイアスを制御するためのバイアス制御装置および方法が提供される。この方法では、受信した変調器の温度の表示に対して、ルックアップ テーブルにアクセスして、要求されたバイアス点のための、変調器に印加する、対応するバイアス電圧値を決定するステップが提供される。そのような値が記憶されていないときは、変調器に入力するパイロットトーンを生成し、変調器によって出力された変調された光信号の信号成分から、要求されたバイアス点における変調器の動作を認識し、必要に応じて変調器に印加されるバイアス電圧の値を調節する追加のステップが提供される。要求されたバイアス点における動作が認識されると、その変調器の温度に対するバイアス電圧のそれぞれの値がルックアップ テーブルに記憶される。同じ方法が、所与の変調器に関してバイアス制御装置を構成するために必要に応じて最初から提供される。【選択図】      図３
2010501908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学変調器のバイアスを制御する方法であって、
（ｉ）前記変調器の温度の表示を受信するステップと、
（ｉｉ）要求されたバイアス点に対して、ルックアップ テーブルにアクセスして、前記受信した変調器の温度の表示に対応するバイアス電圧の値を決定するステップと、
（ｉｉｉ）前記変調器に印加するために前記決定された値のバイアス電圧を生成するステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）において、前記ルックアップ テーブルが前記要求されたバイアス点に対するバイアス電圧の値を含んでいない場合に、前記方法は、
（ｖ）前記変調器に入力するパイロットトーンを生成するステップと、
（ｖｉ）前記変調器によって出力された変調された光信号の信号成分を決定して、それによって、前記要求されたバイアス点における前記変調器の動作を認識するステップと、
（ｖｉｉ）ステップ（ｖｉ）において、前記変調器が前記要求されたバイアス点において動作していないときは、前記変調器に印加する前記バイアス電圧の値を調節するステップと、
（ｖｉｉｉ）前記要求されたバイアス点における動作が認識されるまで、ステップ（ｖｉ）および（ｖｉｉ）を繰り返すステップと、
（ｉｘ）それぞれの前記バイアス電圧の値および前記受信した変調器の温度の表示を前記ルックアップ テーブルに記憶するステップとをさらに含む、方法。
【請求項２】
ステップ（ｖｉ）において、前記信号成分を決定するステップは、前記パイロットトーンの周波数および前記パイロットトーンの第二高調波の周波数において、前記変調された光信号の信号振幅を監視するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｖｉ）において、前記要求されたバイアス点は、前記パイロットトーンの基本周波数における実質的に最大の信号振幅と前記パイロットトーンの前記第二高調波の周波数における実質的に最小の信号振幅とによって認識可能な、前記変調器の直交バイアス点である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｖｉ）において、前記要求されたバイアス点は、前記パイロットトーンの前記基本周波数における実質的に最小の信号振幅と前記パイロットトーンの前記第二高調波の周波数における実質的に最大の信号振幅とによって認識可能な、前記変調器の最大または最小バイアス点である、請求項２記載の方法。
【請求項５】
電気光学変調器のバイアスを制御するバイアス制御装置を構成する方法であって、
前記バイアス制御装置は、
前記変調器の温度の表示を受信する入力と、
前記変調器に印加されるバイアス電圧を生成する手段と、
複数の温度点の各々に対して、要求されたバイアス点に関して前記変調器に印加される対応するバイアス電圧を含んでいるルックアップ テーブルを記憶する記憶装置と、
前記ルックアップ テーブルを参照して、前記受信した変調器の温度の表示に対して前記変調器に印加されるバイアス電圧を決定するように動作可能な制御手段とを含み、
前記方法は、
（ｉ）前記変調器の温度の表示を受信するステップと、
（ｉｉ）前記変調器に入力するパイロットトーンを生成するステップと、
（ｉｉｉ）前記変調器に印加するバイアス電圧を生成するステップと、
（ｉｖ）前記変調器によって出力された変調された光信号の信号成分を決定して、それによって、要求されたバイアス点における前記変調器の動作を認識するステップと、
（ｖ）ステップ（ｉｖ）において、前記変調器が前記要求されたバイアス点において動作していないときは、前記生成されたバイアス電圧の値を調節するステップと、
（ｖｉ）前記要求されたバイアス点における動作が認識されるまで、ステップ（ｉｖ）および（ｖ）を繰り返すステップと、
（ｖｉｉ）前記要求されたバイアス点に対して、前記バイアス制御装置の前記記憶装置内の前記ルックアップ テーブルにそれぞれの前記バイアス電圧の値および前記受信した変調器の温度の表示を書き込むステップとを含む、方法。
【請求項６】
（ｖｉｉｉ）異なる変調器の温度の表示を受信すると、前記異なる変調器の温度に関して、ステップ（ｉｉ）乃至（ｖｉｉ）を繰り返すステップをさらに含む、請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイアス制御装置、限定していないがとくに、電気光学変調器のための、例えばいわゆるマッハ−ツェンダ変調器のための、バイアス制御装置に関する。このような変調器は、とくに光通信システムの分野において有用である。
【背景技術】
【０００２】
とくにマッハ−ツェンダ電気光学変調器の場合、特定の応用において、変調器が直交点（quadrature point）または直交点近くで確実に動作し続けるように変調器のバイアスを定期的に調節することが必要であることが知られている。マッハ−ツェンダ電気光学変調器の動作中に所与の変調電圧レベルが変調器からの光出力レベルとわずかに不整合になる理由は様々ある。例えば、バイアス点（bias point）−例えば変調器を直交点または直交点近くに戻すためにバイアス電極に印加される必要のある電圧−が時間と共にドリフトし易いからである。これは、変調器の導波路おけるトラップ電荷（trapped charge）、温度変化、または他の影響に起因し得る。
【０００３】
とくに温度変化は、例えばマッハ−ツェンダ変調器の干渉計の長さに物理的変化をもたらす可能性が高く、その結果バイアス点を変化させる。ある期間にわたって電気的に安定し続けるバイアス点を有する（すなわち、トラップ電荷または同様のドリフトの影響がない)特定のタイプのマッハ−ツェンダ干渉計(Mach-Zehnder Interferometer, MZI)型光変調器がある。しかしながら、このような変調器もやはり温度の影響を受け易く、温度変化が干渉計の長さを変える。マッハ−ツェンダ変調器の干渉計は非対称(asymmetric)であるので、温度変化により非対称の長さも変わり、したがってバイアス点はシフトし、それを修正するために印加されるｄｃバイアス電圧の調節が必要になる。
【発明の概要】
【０００４】
第１の態様から、本発明は、電気光学変調器のバイアスを制御する方法であって、
（ｉ）変調器の温度の表示を受信するステップと、
（ｉｉ）要求されたバイアス点に対して、ルックアップ テーブルにアクセスして、受信した変調器の温度の表示に対応するバイアス電圧の値を決定するステップと、
（ｉｉｉ）変調器に印加するために、決定された値のバイアス電圧を生成するステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）において、ルックアップ テーブルが要求されたバイアス点に対するバイアス電圧の値を含んでいない場合に、方法は、
（ｖ）変調器に入力するパイロットトーンを生成するステップと、
（ｖｉ）変調器によって出力された変調された光信号の信号成分（signal content）を決定して、それによって、要求されたバイアス点における変調器の動作を認識するステップと、
（ｖｉｉ）ステップ（ｖｉ）において、変調器が要求されたバイアス点において動作していないときは、変調器に印加するバイアス電圧の値を調節するステップと、
（ｖｉｉｉ）要求されたバイアス点における動作が認識されるまで、ステップ（ｖｉ）および（ｖｉｉ）を繰り返すステップと、
（ｉｘ）それぞれのバイアス電圧の値および受信した変調器の温度の表示を前記ルックアップ テーブルに記憶するステップとをさらに含む方法に関する。
【０００５】
例えば、対応するバイアス電圧の値がルックアップ テーブルに記憶されていない変調器の温度の値があるとき、またはルックアップ テーブルが最初に空であるとき、これらの追加のステップ（ｖ）乃至（ｉｘ）により、バイアス制御装置の動作中にルックアップ テーブルを新たな情報で埋めることができる。好ましくは、バイアス電圧の新たな値を記憶すると、パイロットトーンが終了する。
【０００６】
好ましくは、ステップ（ｖｉ）において、特定のバイアス点における変調器の動作を認識するために、信号成分を決定するステップは、とくに、１つ以上の周波数において、変調された光信号の実質的に最小または実質的に最大の振幅を検出する目的で、変調された光信号の出力における信号振幅を監視するステップを含む。これらの周波数は、パイロットトーンの基本周波数と、パイロットトーンの第二高調波の周波数とをとくに含み得る。好ましくは１０乃至１００ｋＨｚの範囲内、例えば２０ｋＨｚの周波数のパイロットトーンが使用される。
【０００７】
直交バイアスにおける変調器の動作が要求されるとき、ステップ（ｖｉ）において、変調器の直交バイアス点は、パイロットトーンの基本周波数における実質的に最大の信号振幅と、パイロットトーンの第二高調波の周波数における実質的に最小の信号振幅とによって認識できる。
【０００８】
最大または最小バイアス点における変調器の動作が要求されるとき、ステップ（ｖｉ）において、変調器の最大または最小バイアス点は、パイロットトーンの基本周波数における実質的に最小の信号振幅と、パイロットトーンの第二高調波の周波数における実質的に最大の信号振幅とによって認識できる。さらに変調器によって出力された信号電力のＤＣ成分を監視することによって、最大または最小バイアス点を区別することができる。
【０００９】
第２の態様から、本発明は、電気光変調器のバイアスを制御するバイアス制御装置を構成する方法であって、
バイアス制御装置は、
変調器の温度の表示を受信する入力と、
変調器に印加されるバイアス電圧を生成する手段と、
複数の温度点の各々について、要求されたバイアス点に関して変調器に印加される対応するバイアス電圧を含んでいるルックアップ テーブルを記憶する記憶装置と、
ルックアップ テーブルを参照して、受信した変調器の温度の表示に対して変調器に印加されるバイアス電圧を決定するように動作可能な制御手段とを含み、
方法は、
（ｉ）変調器の温度の表示を受信するステップと
（ｉｉ）変調器に入力するパイロットトーンを生成するステップと、
（ｉｉｉ）変調器に印加するバイアス電圧を生成するステップと、
（ｉｖ）変調器によって出力された変調された光信号の信号成分を決定して、それによって、要求されたバイアス点における変調器の動作を認識するステップと、
（ｖ）ステップ（ｉｖ）において、変調器が要求されたバイアス点において動作していないときは、生成されたバイアス電圧の値を調節するステップと、
（ｖｉ）要求されたバイアス点における動作が認識されるまで、ステップ（ｉｖ）および（ｖ）を繰り返すステップと、
（ｖｉｉ）前記要求されたバイアス点に対して、前記バイアス制御装置の前記記憶装置内の前記ルックアップ テーブルにそれぞれのバイアス電圧の値および受信した変調器の温度の表示を書き込むステップとを含む、方法に関する。
【００１０】
これは、例えば、バイアス制御装置を最初から構成する、または以前に検出されなかった変調器の温度に対するバイアス電圧の値の情報により更新することを可能にする。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態が添付の図面に関連して例示的にさらに詳しく次に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】典型的なマッハ−ツェンダ干渉計(ＭＺＩ)変調器の例示的な模式図である。
【図２】図１に示されているＭＺＩ変調器の典型的な伝達特性の一部を示すグラフである。
【図３】電気光学変調器に連結された、本発明の好ましい実施形態にしたがうバイアス制御装置の例示的な模式図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態にしたがうバイアス制御装置で実行する好ましいバイアス制御アルゴリズムの動作のステップ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】
【００１３】
バイアス点がある期間にわたって電気的に安定していて、変調器の動作中のバイアス点のドリフトの唯一の重要な原因が温度変化による影響であると仮定して、マッハ−ツェンダ干渉計(Mach-Zehnder Interferometer, MZI)変調器との関連において本発明の好ましい実施形態を次に説明する。ＭＺＩ変調器の動作原理および構造の概要を図１および図２を参照して最初に提供する。
【００１４】
最初に図１を参照して、光通信システムでよく使用されているタイプの既知のＭＺＩ変調器１の例示的な模式図を提供する。
【００１５】
ＭＺＩ変調器は、入力光搬送波信号が通信信号、例えばＲＦ通信信号で変調され得る機構を提供する。この例では、変調器はニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ３)、ガリウム砒素(ＧａＡｓ)、または燐化インジウム(ＩｎＰ)のような適切な基板に光導波路を形成することによって生成される干渉計を備える。図１に示されている変調器の導波路11は、２本の分岐11aおよび11bに分割され、その一方(この例における参照番号11a)は小さな非対称（asymmetry）15を含み、これは導波路11のそれぞれの分岐11a、11bを通る光に位相差、通常は動作波長の９０°を取り込むように機能する。各導波路11a、11bを通った光は光カプラ13で再結合される。光の典型的な動作波長は、１３００または１５５０ナノメートルの範囲内である。
【００１６】
好ましくはレーザからの光線の形態をとる光搬送波信号は、図１の左側から変調器の導波路11に入り、導波路の両者の分岐を通り抜けて、図１の右側のカプラ13から変調器を出る。ＭＺＩ変調器1はカプラ13からの１つの光出力を備えているか、または２つの光出力を備えていることもあり、２つの光出力の一方からの光出力信号は、他方の出力からの光出力信号と位相が１８０°ずれている。本発明は、１つおよび２つの両者の出力のＭＺＩ変調器に関する動作を意図している。
【００１７】
ニオブ酸リチウムは(ＧａＡｓまたはＩｎＰのような他の候補の光導波路材料と同様に)、電気光学効果を示す結晶構造を備えたガラスのような材料であり、したがって電圧がそれに印加されると結晶構造の屈折率が変化する。具体的には、印加電圧によって引き起こされる電界の方向は屈折率を増加または低減させ、増加した屈折率は結晶を通る光の速度を遅くするように作用し、低減した屈折率は結晶を通る光の速度を高めるように作用する。ＭＺＩ変調器において、ニオブ酸リチウム材料は通常は、入力光信号に対してＸカット、Ｙ伝搬結晶方位を有するように構成され、この状況においてＸ方向に加えられる電界(正または負)は、材料の屈折率を変化させ、Ｙ軸に沿って通る光の速度に影響を与える。
【００１８】
図１に示されているように、変調電極７が導波路の分岐11a、11b間に備えられ、この電極は印加された信号によって(例えば無線周波数またはディジタル通信信号によって)エネルギを与えられると、正および負の電界が、変調電極７と、第１の接地面３および第２の接地面５の各々との間にそれぞれ確立される。変調電極は伝送線路として設計され、したがって変調信号は光搬送波信号と共に変調器を通り、それによって高い変調周波数を達成することができる。
【００１９】
正および負の電界は導波路11の２本の分岐11a、11bの屈折率を変化させ（正の電界は分岐11aの屈折率を増加させ、負の電界は分岐11bの屈折率を低減させる）、光搬送波信号が各分岐を通った結果の異なる伝搬速度が、光結合器13に出力される信号の位相の変化をもたらし、この位相の変化が光結合器13からの光の出力レベルを変化させる。実際には、各分岐によって経験される電界は、変調電極に印加される通信信号により変化し、したがって２本の分岐を通る光の位相差が変化し、結合器13から出力される光信号の出力レベルがそれに応じて変化する。この正味の効果（net effect）は、入力光搬送波信号が変調電極７に印加された通信信号により変調されることである。
【００２０】
次に添付図面の図２を参照すると、変調器の全体的な伝達特性は印加電圧にしたがってほぼ正弦関数であることが示されており、最も線形の変調は直交点および直交点近くで達成されている（直交点は単に「直交（quadrature）」としても知られており、両者の用語は本明細書において互換的に使用されている）。直交点は、すなわち、導波路のそれぞれの分岐11a、11bを通る光に９０°の位相関係があって、光出力電力がピーク出力電力の約半分である地点（point）である。伝達関数は反復関数であり、したがって印加電圧ごとに、全て名目的に同じ電力の出力を有するが、多くの直交点がある。図２には、第１の直交点Ａが示されている。一般にＭＺＩ変調器は、印加電圧がゼロであるときに変調器がほぼ直交であるように製造される。出力電力が印加電圧と共に増加する直交点Ａにおいて、この直交点は、正の傾斜の直交点と称される。出力電力が印加電圧と共に低減する２つの別の直交点ＢおよびＣも示されており、これらの直交点はそれぞれ、負の傾斜の直交点と称される。
【００２１】
実際には、既に記載したように、所与の直交点に対応する印加電圧の値は、様々な影響により、変調器の動作中にドリフトする傾向がある。本発明の目的において、直交点の位置におけるドリフトの主な原因は、変調器の温度の変化である。とくに変調電極７における所与の印加電圧に対する予測可能なレベルの出力電力を維持するために、変調器に印加される全電圧を調節して、直交点の位置のドリフトを補償する必要がある。この電圧調節は「バイアス」電圧として知られており、主に２つのやり方で印加され得る。当業者には明らかであるように、バイアスティー（bias-Tee）を使用して変調電極７に印加される変調電圧と結合され得るＤＣ電圧を調節するか、または専用バイアス電極９に別々のＤＣバイアス電圧を印加する。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態は、変調器の動作中の任意の特定の時間においてバイアス電圧がどれだけであるべきかを決定することに関する。とくに、バイアス電圧を変える必要の主な理由が、変調器の温度変化およびその結果生じる影響であると仮定して、本発明の好ましい実施形態は、所与の変調器の温度に対して印加されるべきバイアス電圧を決定するバイアス制御装置に関する。このバイアス制御装置を図３および図４に関連して次に説明する。
【００２３】
最初に図３を参照すると、上述で説明したＭＺＩ変調器のような電気光学変調器300に印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御装置の例示的な模式図が提供されている。変調器300は、レーザ310から光搬送波信号を受信する光入力305、変調電気信号、例えば無線周波数(radio frequency, RF)信号を受信する信号入力315、および変調された光搬送波信号を出力する光出力320を有する。変調器300は、所定のバイアス点に達して維持できるように、バイアス電圧を受け取るバイアス電圧入力325を備えている。
【００２４】
この好ましい実施形態の装置が要求されたバイアス電圧のレベルを決定するために、変調器300は温度センサ330を備えており、温度センサ330は、熱電対、サーミスタ、ダイオードに接続されたトランジスタまたはダイオードを含み、変調器300自体の温度を推定する目的で変調器300のケーシングに取り付けられるか、または好ましくは、温度のより正確な読取値を与えるために変調器基板自体の中に組み入れられてもよい。温度センサ330は、温度センサ330の出力をプロセッサ340に入力するためにディジタル信号に変換する対応するインターフェイス回路、例えば温度測定集積回路(integrated circuit, IC)335に連結される。プロセッサ340は、変調器の温度をバイアス電圧に関連付ける情報を含んでいるルックアップ テーブル345を記憶する記憶装置にも連結されている。後述の好ましい実施形態で説明されるように、プロセッサ340はバイアス制御アルゴリズムを実行するように構成されている。プロセッサ340は、例えば、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ(digital signal processor, DSP)チップ、またはフィールド プログラマブル ゲート アレイ(Field-Programmable Gate Array, FPGA)を含み得る。
【００２５】
ルックアップ テーブル345は、バイアス制御装置が接続される変調器300ごとに予め埋められるか、またはテーブル345は、後述で詳しく説明されるバイアス制御アルゴリズムによって自動的に埋められてもよい。何れの場合も、ルックアップ テーブル345は、分解可能温度点（resolvable temperature point）ごとに、例えば、典型的な温度測定ＩＣの摂氏温度の８分の１ごとに、変調器300に印加される正確なバイアス電圧を記憶するように意図されている。プロセッサ340の出力は、ルックアップ テーブル345を参照することによって決定されるバイアス電圧のディジタル表示をアナログＤＣ電圧信号へ変換するために、ディジタル アナログ(digital to analogue, D-A)コンバータ350に連結されている。ＤＣ電圧信号は緩衝増幅器355において必要に応じて増幅され、低域フィルタ360を経由して変調器300のバイアス電圧入力325へ出力される。
【００２６】
プロセッサ340上で実行するときにバイアス制御アルゴリズムは、変調器の温度を定期的に測定し、対応するバイアス電圧を決定して変調器300に出力し、変調器300がその伝達特性の要求される領域において、例えば直交で確実に動作し続けるようにする。ルックアップ テーブル345が、各温度点におけるバイアス電圧に対する要求値で埋められていると仮定すると、バイアス制御装置は中断することなく動作し得る。しかしながら、ルックアップ テーブル345が空であるか、または完全に情報で埋められていない場合は、次に図４を参照してさらに説明されるように、バイアス制御アルゴリズムは、所与の変調器の温度に対する要求バイアス電圧を決定して、欠けている情報についてルックアップ テーブル345を自動的に埋めることを要求される。
【００２７】
図４をさらに参照すると、とくに、ルックアップ テーブル345を自動的に埋める目的でプロセッサ340において実行される好ましいバイアス制御アルゴリズムの動作の好ましいステップを示すために、フローチャートが提供されている。ステップ400において、既に説明したように、プロセッサ340は、温度測定ＩＣ335の出力を読み取ることによって変調器300の温度を定期的に測定する。ステップ405において、プロセッサ340は、現在の測定された温度に対して、対応するバイアス電圧の記憶された値がルックアップ テーブル345にあるかどうかを決定する。ある場合は、既に説明したように、次にステップ410において、プロセッサ340は、ルックアップ テーブル345からバイアス電圧の値を読み出して、変調器300のバイアス電圧入力325に印加するバイアス電圧信号を生成するように構成されている。
【００２８】
ステップ405において、現在の測定された温度に対して、バイアス電圧の対応する値がルックアップ テーブル345に記憶されていないときは、ステップ415において、プロセッサ340は、対応するバイアス電圧を自動的に決定するプロセスを開始するように構成されている。最初に、ステップ415において、プロセッサ340はパイロットトーンのディジタル表示を生成するように構成されており、これはＤ−Ａコンバータ350に出力されるときに好ましくは１０乃至１００ｋＨｚの範囲内、例えば２０ｋＨｚで周波数ｆ０のアナログ パイロットトーンに変換される。パイロットトーンを増幅して(参照番号355)、低域フィルタ360でフィルタにかけて、パイロットトーンが高スペクトル純度を確実に有するようにする。パイロットトーンは、変調器300へのバイアス電圧入力325に印加され、変調器300に同時に供給されるＤＣバイアス電圧信号と結合され得る。その代わりに、プロセッサ340は、周波数ｆ０の高品質のパイロットトーンの個々のアナログ源をアクティブにするように構成されてもよい。パイロットトーンは、変調器300、すなわちバイアス電圧入力325または変調信号入力315の何れかに、より直接的に入力されてもよい。後者の場合には、同時に印加される任意の変調信号と混合される。
【００２９】
ステップ420において、プロセッサ340は、変調器300に印加されるバイアス電圧を調節し、変調器300によって光出力320において出力される変調された光搬送波信号の高調波成分に対する調節の結果を監視するように構成されている。これを達成するために、光タップカプラ365が変調器の光出力320に備えられて、光出力信号の電力の１乃至５％をタップし得る。タップされた光信号は、電気信号に変換するために低帯域幅のフォトダイオード370に供給される。低帯域幅のフォトダイオードが使用されると、パイロットトーンの周波数およびより低次の高調波における光強度の変化には応答するが、無線周波数(ＲＦ)変調による変化に比較的には応答し難くなる。これは、高帯域幅のフォトダイオードが使用された場合に、ＲＦ変調から対象のパイロットトーンの周波数を分離するのに必要とされたであろうフィルタリングを省くという長所を有する。
【００３０】
光タップカプラ365の代わりとして、フォトダイオード370を変調器300自体に組み入れる、例えば変調器の導波路11上のエファネセントフィールド（effanescent field）に連結するか、または組み入れられた監視フォトダイオード／反射タップ（reflective tap）を変調器300と共に使用して同じ目的を達成することができる。
【００３１】
フォトダイオード370によって出力される電気信号は、基本パイロットトーン周波数ｆ０に中心を置いた帯域フィルタ375、およびパイロットトーンの第二高調波の周波数ｆ１に中心を置いた帯域フィルタ380でフィルタリングされる。次に、各フィルタ375、380によって出力された信号振幅を監視して、バイアス制御装置が、変調器300が要求されたバイアス点で動作しているときを決定できるようにする。変調器300が直交点で動作しているとき、基本パイロットトーン周波数(ｆ０)の信号振幅は実質的に最大になり、第二高調波の周波数(ｆ１)の信号振幅は実質的に最小になる。変調器300が伝達特性の最小または最大バイアス点で動作しているとき、基本パイロットトーン周波数(ｆ０)の信号振幅は実質的に最小になり、第二高調波の周波数(ｆ１)の信号振幅は実質的に最小になる。最大バイアス点または最小バイアス点における動作を区別するために、出力された信号電力のＤＣ成分の情報が必要とされる。これは、アナログディジタル（analogue to digital, A-D）コンバータ395におけるディジタル化後にフォトダイオード370の出力を分析することによってプロセッサ340によって決定することができる。信号電力のＤＣ成分が多いときは、変調器300は最大バイアス点で動作し、ＤＣ成分がないときは、変調器300は最小バイアス点で動作する。
【００３２】
フィルタにかけられた信号における極値の信号振幅（extreme signal amplitude）−最大または最小−の検出を助けるために、ピークレベル検出器385、390が備えられ、フィルタにかけられた信号の各々の振幅を監視するように構成されている。各ピークレベル検出器385、390の出力は、Ａ−Ｄコンバータ395によってディジタル化され、変調器300が要求されたバイアス点で動作しているときを決定するためにさらに分析するためにプロセッサ340に供給される。
【００３３】
変調器300が要求されたバイアス点で動作しているという各表示を検出すると、プロセッサ340は、そのバイアス点に関してルックアップ テーブル345に現在受信した変調器の温度および現在印加されているバイアス電圧を書き込む。次に、パイロットトーンはオフにされる。次に、新しい温度点が検出され、対応するバイアス電圧値がルックアップ テーブル345に記憶されていないとき、プロセスは繰り返され得る。必要に応じて、変調器300が変調に使用されていないスケジュールされたまたは暫定的な期間中に、このプロセスが実行され得る。このプロセスは、それが非常に迅速に、変調器300の動作の中断を最小にして実行され得るという長所を有する。さらに、パイロットトーンが短く予想可能に印加され得るので、パイロットトーンの信号振幅は、通常使用されるものよりもはるかに大きくてもよく、出力信号における雑音下限よりも正確に検出するのが困難であったであろう点である、第二高調波をより正確に最小化することができる。したがってこれは、直交バイアスで使用されるとき、変調器の線形性を高める。
【００３４】
変調器300の動作中に使用するのに適したルックアップ テーブル345を埋める自動的なプロセスを、図４を参照して説明した。しかしながら、例えば、ルックアップ テーブル345を埋めるか、あるいはインストール前または送る前の期間中、例えば製造時に要求される情報を決定するために、代わりのプロセスが実施され得る。このプロセスはマニュアルまたは半自動のプロセスであり得る。１つのこのようなプロセスでは、変調器300をオーブンに入れ、その温度はゆっくりと変化する。変調器300は光搬送波源にリンクされ、パイロットトーンは変調器300に印加される。各要求された温度点において、結果の光出力の高調波成分を監視して、一方で可変バイアス電圧を変調器300に印加する。パイロットトーンの第二高調波の周波数において最小出力信号電力をもたらすバイアス電圧、および測定された変調器の温度は、ルックアップ テーブル345に後で埋めるためにメモリに書き込まれる。この例において、これらの電圧は、直交を維持するためのバイアス電圧である。しかしながら、既に記載したように、異なる信号条件および他の周波数、例えばパイロットトーンの基本周波数を使用して、温度点ごとに、変調器の他のバイアス点に必要なバイアス電圧を決定してもよい。このプロセスのバリエーションは、当業者に明らかであるだろう。
【００３５】
変調器300の長期的な劣化を考慮に入れて、本発明のバイアス制御装置は、ルックアップ テーブル345を定期的に完全に埋め直すように構成され得ることが好ましい。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態にしたがうバイアス制御装置は、主としてディジタル構成であり、幾つかの変調器のバイアスを制御するために装置のハードウェアの多くを再使用して、容易にこれを調整することができる。例えば、バイアス制御装置の設計は、多入力Ａ−Ｄ(395)および多出力Ｄ−Ａ(350)コンバータ、１つのプロセッサ340、並びにより大きなルックアップ テーブル345を使用することによって、多数の変調器を制御するように拡張され得る。システムにおける幾つかの変調器間で温度が良く整合するとき(すなわち、それらが一緒に配置され、温度変化の速度が遅い)、本発明にしたがうバイアス制御装置は、１つの温度測定デバイスを使用して、全変調器のバイアスを制御するように動作可能であり得る。
【００３７】
上述で提供した情報に基づいてこの分野における普通の技能を有する者に明らかであるように、ルックアップ テーブル345の内容を微調節し、バイアス電圧を自動的に決定するプロセスにより、１つ以上の変調器300が、直交、最小、最大、または他の任意のバイアス点で動作するようにバイアス制御装置によって設定され得る。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態は、超高速ディジタルリンクに応用することができ、従来のバイアス制御装置のディザートーンを除去することにより最大可能データレートおよび／またはリンク長を増加することができる。
【００３９】
長い期間のドリフトから保護するために、本発明にしたがうバイアス制御装置を含むシステムは、要求に応じてまたは(例えば)起動後に少し時間を置いて、パイロットトーンを印加することによって、ルックアップ テーブル345内の情報を定期的にチェックすることができる。要求されたバイアス点において重大なエラーが検出されると、再較正を行うかまたはアドバイスが出され得る。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・ＭＺＩ変調器、３・・・第１の接地面、７・・・第２の接地面、９・・・専用バイアス電極、11・・・導波路、11a、11b・・・分岐、13・・・光カプラ、15・・・非対称部、300・・・電気光学変調器、305・・・光入力、315・・・信号入力、320・・・光出力、325・・・バイアス電圧入力、330・・・温度センサ、355・・・緩衝増幅器、360・・・低域フィルタ、365・・・光タップカプラ、375、380・・・帯域通過フィルタ、385、390・・・ピークレベル検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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