(57)【要約】【課題】  MZ変調器の変調器ドライバより出力される駆動信号は高周波の信号であるため、周囲環境変化や経時変化による変調器ドライバの出力振幅の変動を直接制御する場合、駆動波形を劣化が生じ困難である。【解決手段】  駆動信号のＨ／Ｌ出力に対応する２つの包絡線に、互いに同相となるように低周波信号を重畳し、変調器出力に含まれる低周波成分をモニタする。変調器ドライバより出力される駆動信号の振幅を、駆動波形を劣化させることなく調整することができる。【選択図】  図４
2005148329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を変調し出力する変調手段と、
第１の周波数の信号を出力する第１信号送出部と、
第２の周波数の信号を出力する第２信号送出部と、
送信データおよび前記第１の周波数の信号を入力し前記送信データに応じた駆動信号を前記変調部に出力するとともに前記駆動信号の２つの包絡線に前記第１の周波数の信号が逆相で現れるように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に重畳する変調器駆動部と、
第２の周波数の信号を入力し前記変調手段に前記第２の周波数の信号を重畳したバイアスを与えるバイアス印加部と、
前記変調手段の出力光を分岐し電気信号に変換したモニタ信号を出力するモニタ手段を備え、
前記モニタ信号に含まれる前記第１の周波数成分に基づき前記バイアスを制御するとともに、前記モニタ信号に含まれる前記第２の周波数成分に基づき前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
入力光を変調し出力する変調手段と、
第１の周波数の信号を出力する第１信号送出部と、
第２の周波数の信号を出力する第２信号送出部と、
送信データおよび前記第１の周波数の信号を入力し前記送信データに応じた駆動信号と前記駆動信号と前記第２の周波数の信号を混合し前記変調部に出力するとともに前記駆動信号の２つの包絡線に前記第１の周波数の信号が逆相で現れるように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に重畳する変調器駆動部と、
前記変調手段にバイアスを与えるバイアス印加部と、
前記変調手段の出力光を分岐し電気信号に変換したモニタ信号を出力するモニタ手段を備え、
前記モニタ信号に含まれる前記第１の周波数成分に基づき前記バイアスを制御するとともに、前記モニタ信号に含まれる前記第２の周波数成分に基づき前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする光変調装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光変調装置であって、
前記変調器駆動部は前記第１の周波数の信号を入力し前記駆動信号の包絡線の片側の前記第１の周波数成分を打ち消すように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に混合することを特徴とする光変調装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の光変調装置であって、
前記第１信号送出部は前記第１の周波数の信号を前記バイアス印加部に入力し、
前記バイアス印加部は前記駆動信号の包絡線の片側の前記第１の周波数成分を打ち消すように前記バイアスを前記第１の周波数で変調することを特徴とする光変調装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載の光変調装置であって、
前記第１信号送出部は前記第１の周波数の信号を前記モニタ部に入力し、
前記モニタ部は、前記光変調手段の包絡線の片側の前記第１の周波数成分を打ち消すように前記第１の周波数の信号を前記モニタ信号に混合することを特徴とする光変調装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５記載の光変調装置であって、
前記第２信号送出部は前記第２の周波数の信号を前記変調器駆動部に入力し、
前記変調器駆動部は前記駆動信号の振幅を前記第２の周波数で変調し出力し、
前記変調器駆動部に入力する前記第２の周波数の信号の強度を制御することにより前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする光変調装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５記載の光変調装置であって、
前記第２信号送出部は前記第２の周波数の信号を前記モニタ部に入力し、
前記モニタ部は前記第２の周波数の信号を前記モニタ信号に混合し、
前記モニタ部に入力する前記第２の周波数の信号の強度を制御することにより前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする光変調装置。
【請求項８】
入力光を変調し出力するマッハツェンダ型変調器と、
第１の周波数の信号を出力する第１信号送出部と、
第２の周波数の信号を出力する第２信号送出部と、
送信データおよび前記第１の周波数の信号を入力し前記送信データに応じた駆動信号を前記変調器に出力するとともに前記駆動信号の２つの包絡線に前記第１の周波数の信号が逆相で現れるように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に重畳する変調器駆動部と、
第２の周波数の信号を入力し前記変調器に前記第２の周波数の信号を重畳したバイアスを与えるバイアス印加部と、
前記変調器の出力光を分岐し電気信号に変換したモニタ信号を出力するモニタ手段を備え、
前記変調器の周期的特性と前記モニタ信号に含まれる前記第１の周波数成分に基づき前記バイアスを制御するとともに、前記変調器の周期的特性と前記モニタ信号に含まれる前記第２の周波数成分に基づき前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする光変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッハツェンダ型光変調器を備えた光変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいては、光ファイバ等の伝送媒体に信号により変調された光パルス列（信号光）を伝送することにより、通信が行われている。光通信システムにおける伝送品質は、ビット誤り率、すなわち受信装置で信号光より復調された信号ビット列の誤り率により表される。
【０００３】
信号光を光ファイバで長距離伝送した場合、光波長のチャープと伝送媒質である光ファイバの分散により、信号光の光パルスの圧縮または伸張が顕著になる。信号波形の変化は、ビット誤り率で表される伝送品質に支配的な影響を与えるので、ビット誤り率を減少させるために、信号光を復号化する際の０／１を判定する符号識別閾値を、受信波形に最適化する制御が行われる。
【０００４】
図２４は、パルス圧縮された信号波形に対する最適閾値を示したものである。パルスが圧縮されることにより、パルスのデューティ比が小さくなるので、パルス圧縮された信号波形に対する最適閾値Pbは、パルス圧縮されていない信号波形に対する最適閾値Paよりも低いレベルとなる。Ｈレベルの信号光の平均強度をPhigh、Ｌレベルの信号光の平均強度をPlowとすると、パルス圧縮により符号識別閾値が低くなった場合、符号誤り率はPlowにより大きく変化する。
【０００５】
ここで、信号波形の消光比は、
【０００６】
【数１】
2005148329.tif 000003
と表されるから、符号誤り率を小さくするためには、十分な消光比を確保する必要がある。すなわち、符号誤り率を小さくし、伝送品質を高くするためには、受信装置で最適な符号識別閾値を選択するとともに、送信装置で送出される信号光の消光比を高くする必要がある。
【０００７】
長距離の伝送を行う場合、光送信器としては、連続発光（CW；continuous wave）光源より出力された光を、外部変調器により変調する外部変調方式が主に用いられる。外部変調器としては、例えば、LiNbO3（LN；Lithium Niobate）基板上に形成されたマッハツェンダ（MZ；Mach-Zehnder）変調器が用いられる。
【０００８】
図１３にＺカットのLN基板を用いたMZ変調器２の模式図を示す。図１３に示されるMZ変調器２は、導波路２２Ａおよび２２Ｂ、Ｙ分岐導波路２３Ａおよび２３Ｂ、平行導波路２４Ａおよび２４Ｂが、LN基板２１上に形成される。また、信号電極２５Ａと、接地電極２５Ｂが、バッファ層の上に形成される。バッファ層１１Ａは、平行導波路２４Ａおよび２４Ｂを伝搬する光が、信号電極２５Ａおよび接地電極２５Ｂに吸収されるのを防止する。
【０００９】
信号電極２５Ａは、抵抗２１０により終端された進行波電極となっており、信号入力ポート２２０Ａより、高周波（RF；Radio Frequency）信号が印加される。
【００１０】
MZ変調器２に入力された光は、Ｙ分岐導波路２３Ａにより、平行導波路２４Ａおよび２４Ｂの２本の導波路に分波される。信号電極２５Ａに印加されたRF信号により、平行導波路２４Ａと平行導波路２４Ｂの屈折率が異なるので、平行導波路２４Ａを伝搬する光と、平行導波路２４Ｂを伝搬する光の間に位相差が生じ、Ｙ分岐導波路２３Ｂにより合波された光は、光導波路２２Ｂより出力される。
【００１１】
図１４（ａ）に、導波路２２Ａに入力された光の強度Pinと、導波路２２Ｂより出力される光の強度Poutの関係を、平行導波路２４Ａと平行導波路２４Ｂの伝搬光の位相差θに対して示す。出力光の強度は位相差θにより変化し、位相差θがπの奇数倍の時に最小強度が、位相差θがπの偶数倍の時に最大強度が得られ、PinとPoutの関係は、損失を無視すると、θを変数として、
【００１２】
【数２】
2005148329.tif 000004
と表される。
【００１３】
図１４（ｂ）に、変調電圧、すなわち、信号電極２５Ａに印加されたRF信号の電圧（Vin）と、位相差θとの関係を示す。MZ変調器２の位相差θは変調電圧Vinに比例する。また、位相差θが０となる変調電圧は、オフセット電圧Voffと呼ばれている。
【００１４】
図１４（ｃ）に、変調電圧と出力光強度の関係を示す。変調電圧がオフセット電圧Voffとなるとき、MZ変調器の出力光強度は最小となる。出力光強度を最小から最大に変化させる変調電圧は特にＶπ(Vpp)と呼ばれている。Ｖπは、変調電圧による位相の差がπとなる電圧であり、PinとPoutの関係は、損失を無視すると、Vinを変数として、
【００１５】
【数３】
2005148329.tif 000005
と表される。
【００１６】
MZ変調器の出力光の消光比を最大とし、符号間干渉を最小とするためには、変調信号Vinの最大・最小が、出力光強度Poutの最大・最小（またはその逆）と対応している必要がある。すなわち、図１５に示されるように、出力光強度が最大となる電圧と最小となる電圧の中間を動作電圧Vop（V）とすると、変調器ドライバより出力される変調信号のドライバ出力振幅Vdrv（Vpp）がＶπ（Vpp）となり、直流バイアスVmz（V）がVop（V）となるように制御される必要がある。
【００１７】
MZ変調器の動作電圧Vopは温度によって変動するので、動作電圧Vopの変化に伴って直流バイアスVmzを変化させる必要がある。MZ変調器の直流バイアス電圧を、入力信号に低周波を重畳することにより制御する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【００１８】
図１６に、変調器ドライバの直流バイアスVmzを制御する光変調装置を示す。図１６に示される光変調装置１９は、MZ変調器２、変調器ドライバ３１、バイアスティ（Bias Tee）４１、終端部４２、増幅部４３、分岐部５１、モニタPD５２、増幅部５３、発振部６１、極性切替部６２、増幅部６３、位相比較部７３、ローパスフィルタ（LPF；Low Pass Filter）７２、バンドパスフィルタ（BPF；Band Pass Filter）７１より構成される。
【００１９】
送信信号は、外部より変調器ドライバ３１に入力され、MZ変調器２を駆動するのに適切な振幅まで増幅され、コンデンサ３２により交流成分VdrvがMZ変調器２に供給される。また、MZ変調器２の駆動信号の直流成分Vmzは、増幅部４３よりバイアスティ４１を通じて供給される。終端部４２は変調器ドライバ３１の出力回路の終端回路として機能する。
【００２０】
送信信号を増幅する変調器ドライバ３１とバイアスティ４１からのバイアス電圧によりMZ変調器２が駆動されることにより、外部のCW光源より入力された光は強度変調され、出力される。分岐部５１はMZ変調器２の出力光を、光変調装置１９の出力とPD５２の入力に分岐し、分岐されたMZ変調器２の出力光は、PD５２により電気信号に変換される。PD５２の高域遮断周波数は送信データ信号のビットレートに比べて十分低く、MZ変調器２の信号光出力の平均値に比例した電流が出力される。
【００２１】
次に、図１６に示されるMZ変調器のバイアス制御（ABC；Auto Bias Control）について説明する。
【００２２】
発振部６１は周波数f1のバイアス制御パイロット信号を発生し、位相比較部７３および極性切替部６２へ入力される。極性切替部６２に入力されたバイアス制御パイロット信号は、必要に応じて極性を反転され、増幅部６３で増幅された後、変調器ドライバ３１の振幅制御端子へ加えられる。
【００２３】
変調器ドライバ３１に加えられたバイアス制御パイロット信号により、変調器ドライバ３１の出力信号は周波数f1で振幅変調され、コンデンサ３２を通じてMZ変調器２に入力される。
【００２４】
MZ変調器を駆動する変調器ドライバ３１の出力信号は、周波数f1で振幅変調されているが、MZ変調器の出力光の状態は、直流バイアスVmzと動作電圧Vopの関係によって異なる。
【００２５】
図１７に、MZ変調器２に印加された直流バイアスVmzとMZ変調器２の動作電圧Vopが等しい場合の、変調器駆動信号波形と変調器出力光波形を示す。直流バイアスVmzと動作電圧Vopが等しい場合、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧にあたるので、出力信号光の最大強度および最小強度の包絡線に現れる周波数f1または2f1の成分は逆相となり、出力光波形は対称となる。
【００２６】
したがって、直流バイアスVmzと動作電圧Vopが等しい場合、出力光波形の平均値に周波数f1の成分は現れず、PD５２の出力電流には周波数f1の成分は現れない。
【００２７】
一方、直流バイアスVmzと動作電圧Vopが等しくない場合を、図１８（Vmz ＞ Vop）および図１９（Vmz ＜ Vop）に示す。VmzとVopが等しくない場合、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧からずれるので、光出力波形の平均値には周波数f1の成分が含まれ、PD５２の出力電流にも周波数f1の成分が含まれる。
【００２８】
PD５２の出力電流に含まれる周波数f1の成分は、VmzのVopに対するずれの方向に応じた極性と、VmzのVopに対するずれの大きさに比例した振幅で変化するので、周波数f1の成分の強度に応じて直流バイアスVmzをフィードバック制御することにより、最適な直流バイアスが得られる。
【００２９】
PD５２の出力電流は、増幅部５３で電流／電圧変換され、BPF７１で周波数f1以外の成分を除去した後、位相比較部７３により発振部６１より出力された周波数f1のバイアス制御パイロット信号と位相比較される。
【００３０】
位相比較部７３からはVmzのVopに対するずれ量と方向に応じた極性と大きさの電圧が出力され、LPF７２で平滑された後、増幅部４３により増幅され、バイアスティ４１を通じてMZ変調器２に加えられる。
【００３１】
バイアス制御パイロット信号の極性を、MZ変調器２〜位相比較部７３〜MZ変調器２の経路でVmzについて負帰還となるように極性切替部６２で設定すると、上記の構成により直流バイアスVmzと動作電圧Vopが等しくなった時点でVmzが安定する。これにより、直流バイアスをMZ変調器２の変調特性に最適となるように設定し、変調器された信号光の消光比を高くすることができる。
【００３２】
上記構成ではバイアス制御パイロット信号によりMZ変調器入力信号を変調したが、バイアス制御パイロット信号でMZ変調器入力信号をバイアス変調してPDより出力されるバイアス制御パイロット信号成分が最大となるよう制御することによっても、直流バイアスVmzを動作電圧Vopと等しくなるようにする制御が可能である。
【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】
【００３３】
上述のようなMZ変調器のバイアス制御を行うことにより、温度変動等による動作電圧Vopの変動に応じてMZ変調器の直流バイアスVmzを変化させることが可能である。
【００３４】
一方、変調器を最適に動作させ、出力信号光の消光比を高くするためには、動作電圧Vopが直流バイアスVmzに等しいだけでなく、変調器ドライバの出力振幅Vdrv（Vpp）がＶπ（Vpp）と等しい状態で動作させることが重要である。
【００３５】
動作電圧Vopと同様にMZ変調器のＶπも製造上のばらつきを持つため、VdrvをＶπと等しくするために、初期調整時に光出力波形の消光比が最大となるように調整が行われる。MZ変調器のＶπは、環境変化による変化や経時変化は小さいのに対し、変調器ドライバの出力振幅Vdrvは、入力信号の振幅、温度、電源電圧の変動の影響を受け、経時変化も存在する。
【００３６】
図２３（ａ）（ｂ）は、出力振幅Vdrvと出力信号光の関係を示したものである。出力振幅VdrvがＶπに等しい場合、図２３（ａ）に示されるように、入力信号のＨ入力およびＬ入力の電圧は、MZ変調器の変調特性の山または谷の部分にあたるので、入力信号のノイズは、ある程度、変調特性により圧縮される。
【００３７】
一方、出力振幅VdrvがＶπに等しくない場合、図２３（ｂ）に示されるように、MZ変調器の変調特性によるノイズ圧縮の効果が生じないので、入力信号のノイズが出力信号光波形に重畳されてしまう。
【００３８】
したがって、出力信号光の波形の劣化を防ぎ、消光比を高めるためには、MZ変調器を最適に動作させることが重要であり、バイアス電圧Vmzを動作電圧Vopに合わせて制御するだけでなく、変調器ドライバの出力Vdrvを安定化させる必要がある。
【００３９】
しかしながら、変調器ドライバより出力される駆動信号の周波数は、MZ変調器に入力されるCW光を変調する送信信号の周波数であり、変調器ドライバの出力Vdrvを直接安定化させるのは困難である。
【００４０】
例えば、図２０（ａ）は、変調器ドライバ３１より出力される駆動信号の振幅を抵抗３１１Ａおよび振幅検出回路３１０により検出し、振幅検出電圧を増幅器３１５で増幅し、変調器ドライバ３１の振幅制御端子にフィードバックすることにより駆動信号の出力振幅Vdrvを制御する構成である。
【００４１】
しかしながら、変調器ドライバより出力される高周波は、図２０（ｂ）に示されるように、５０Ωのマイクロストリップライン３１６ＡによりMZ変調器に入力されており、抵抗３１１Ａにより振幅を検出することにより、ストリップライン３１６Ａのインピーダンスが乱れ、反射波が生じる。
【００４２】
すなわち、変調器ドライバの駆動信号の出力振幅を検出することにより、反射波が生じ、駆動信号の波形が劣化することとなる。
【００４３】
また、振幅検出回路３１０のダイオード３１４は、図２１（ａ）に示されるような高周波特性を持つため、送信信号の信号パターンにより検出電圧が変化し、正しい出力振幅Vdrvを計測できないという問題もある。例えば、送信信号が図２１（ｂ）に示されるように同一ビットが連続する信号パターンである場合の周波数faと、図２１（ｃ）に示されるように１／０を交互に繰り返している場合の周波数fbとでは、同じ出力振幅であっても検出電圧に差が生じてしまい、正しい出力振幅を検出することができない。
【００４４】
すなわち、変調器ドライバの駆動信号の出力振幅を検出して出力振幅を制御する場合、振幅検出回路の周波数特性が問題となる可能性もある。
【００４５】
変調器ドライバの駆動信号の出力振幅を擬似的に安定化する方法として、図２２（ａ）に示されるように、ドライバ出力部のFETドレイン電流を定電流化する方法も知られている。しかしながら、図２２（ｂ）に示されるように、変調器ドライバの出力特性（α）は、温度変動等による変化や経時変化の影響を受けるので、電流Idに対して線形である理想特性（β）との間に誤差を生じるので、出力振幅Vdrvを安定化させることは困難である。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
本発明は上記課題を解決するものであって、第１の発明による光変調装置は、入力光を変調し出力する変調手段と、第１の周波数の信号を出力する第１信号送出部と、第２の周波数の信号を出力する第２信号送出部と、送信データおよび前記第１の周波数の信号を入力し前記送信データに応じた駆動信号を前記変調部に出力するとともに前記駆動信号の２つの包絡線に前記第１の周波数の信号が逆相で現れるように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に重畳する変調器駆動部と、第２の周波数の信号を入力し前記変調手段に前記第２の周波数の信号を重畳したバイアスを与えるバイアス印加部と、前記変調手段の出力光を分岐し電気信号に変換したモニタ信号を出力するモニタ手段を備え、前記モニタ信号に含まれる前記第１の周波数成分に基づき前記バイアスを制御するとともに、前記モニタ信号に含まれる前記第２の周波数成分に基づき前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする。
【００４７】
第２の発明による光変調装置は、入力光を変調し出力する変調手段と、第１の周波数の信号を出力する第１信号送出部と、第２の周波数の信号を出力する第２信号送出部と、送信データおよび前記第１の周波数の信号を入力し前記送信データに応じた駆動信号と前記駆動信号と前記第２の周波数の信号を混合し前記変調部に出力するとともに前記駆動信号の２つの包絡線に前記第１の周波数の信号が逆相で現れるように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に重畳する変調器駆動部と、前記変調手段にバイアスを与えるバイアス印加部と、前記変調手段の出力光を分岐し電気信号に変換したモニタ信号を出力するモニタ手段を備え、前記モニタ信号に含まれる前記第１の周波数成分に基づき前記バイアスを制御するとともに、前記モニタ信号に含まれる前記第２の周波数成分に基づき前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする。
【００４８】
第３の発明による光変調装置は、第１または第２の発明による光変調装置であって、前記変調器駆動部は前記第１の周波数の信号を入力し前記駆動信号の包絡線の片側の前記第１の周波数成分を打ち消すように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に混合することを特徴とする光変調装置。
【００４９】
第４の発明による光変調装置は、第１または第２の発明による光変調装置であって、前記第１信号送出部は前記第１の周波数の信号を前記バイアス印加部に入力し、前記バイアス印加部は前記駆動信号の包絡線の片側の前記第１の周波数成分を打ち消すように前記バイアスを前記第１の周波数で変調することを特徴とする光変調装置。
【００５０】
第５の発明による光変調装置は、第１または第２の発明による光変調装置であって、前記第１信号送出部は前記第１の周波数の信号を前記モニタ部に入力し、前記モニタ部は、前記光変調手段の包絡線の片側の前記第１の周波数成分を打ち消すように前記第１の周波数の信号を前記モニタ信号に混合することを特徴とする光変調装置。
【００５１】
第６の発明による光変調装置は、第１ないし第５の発明による光変調装置であって、前記第２信号送出部は前記第２の周波数の信号を前記変調器駆動部に入力し、前記変調器駆動部は前記駆動信号の振幅を前記第２の周波数で変調し出力し、前記変調器駆動部に入力する前記第２の周波数の信号の強度を制御することにより前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする。
【００５２】
第７の発明による光変調装置は、第１ないし第５の発明による光変調装置であって、前記第２信号送出部は前記第２の周波数の信号を前記モニタ部に入力し、前記モニタ部は前記第２の周波数の信号を前記モニタ信号に混合し、前記モニタ部に入力する前記第２の周波数の信号の強度を制御することにより前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする。
【００５３】
第７の発明による光変調装置は、入力光を変調し出力するマッハツェンダ型変調器と、第１の周波数の信号を出力する第１信号送出部と、第２の周波数の信号を出力する第２信号送出部と、送信データおよび前記第１の周波数の信号を入力し前記送信データに応じた駆動信号を前記変調器に出力するとともに前記駆動信号の２つの包絡線に前記第１の周波数の信号が逆相で現れるように前記第１の周波数の信号を前記駆動信号に重畳する変調器駆動部と、第２の周波数の信号を入力し前記変調器に前記第２の周波数の信号を重畳したバイアスを与えるバイアス印加部と、前記変調器の出力光を分岐し電気信号に変換したモニタ信号を出力するモニタ手段を備え、前記変調器の周期的特性と前記モニタ信号に含まれる前記第１の周波数成分に基づき前記バイアスを制御するとともに、前記変調器の周期的特性と前記モニタ信号に含まれる前記第２の周波数成分に基づき前記駆動信号の振幅を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００５４】
本発明による光変調装置では、駆動信号の２つの包絡線に逆相となるように第１の周波数の信号を重畳し、変調器出力に含まれる第１の周波数の成分をモニタすることにより、変調器駆動部から出力される駆動信号の振幅を、駆動波形を劣化させることなく調整することができる。これにより、変調器出力の消光比の長期にわたって安定化させることができる。
【００５５】
また、第１および／または第２の周波数成分を、駆動信号や、バイアス印加部、モニタ部に加えることにより、変調器の入力バイアス・入力振幅のいずれか、または両方の収束点に任意のオフセットを与えることができるので、変調器の出力信号波形を修正することができる。
【００５６】
特に、マッハツェンダ変調器の周期的な特性にあわせて、変調器の入力バイアスおよび入力振幅を連動させ制御することにより、変調器の出力信号波形を修正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
〔ａ〕第１実施形態の説明
本発明の第１実施形態による光変調装置を図１に示す。
【００５８】
第１実施形態による光変調装置１１Ａは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【００５９】
変調器駆動部３は、変調器ドライバ３１と、コンデンサ３２と、混合部３５より構成される。混合部３５は、振幅制御部９より出力された振幅制御信号と、バイアス制御パイロット信号送出部６より出力されたバイアス制御パイロット信号を混合し、変調器ドライバ３１の振幅制御端子に出力する。変調器ドライバ３１は、外部より入力された送信信号を、MZ変調器２を駆動するのに適切な振幅まで増幅するとともに、振幅制御端子に入力された信号により振幅変調を行う。
【００６０】
バイアス印加部４は、バイアスティ（Bias Tee）４１と、終端部４２と、増幅部４３と、混合部４５より構成される。終端部４２は、変調器ドライバ３１よりMZ変調器２の電極に印加された駆動信号を終端する。増幅部４３の出力およびバイアスティ４１により、MZ変調器２にバイアス電圧が印加される。混合部４５は、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された振幅制御パイロット信号と、バイアス制御部７より出力されたバイアス制御信号を混合し、増幅部４３に出力する。
【００６１】
モニタ部５は、分岐部５１と、PD５２と、増幅部５３より構成される。分岐部５１はMZ変調器２の出力光を、光変調装置１１Ａの出力とPD５２の入力に分岐し、分岐されたMZ変調器２の出力光は、PD５２により電気信号に変換される。PD５２より出力されるモニタ信号は、増幅部５３により増幅され、バイアス制御部７および振幅制御部９に入力される。
【００６２】
バイアス制御パイロット信号送出部６は、発振部６１と、極性切替部（POL）６２と、増幅部６３より構成される。発振部６１は、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を発生し、バイアス制御部７および極性切替部６２に出力する。極性切替部６２に入力されたバイアス制御パイロット信号は、必要に応じて極性が反転され、増幅部６３により増幅され、変調器駆動部３に出力される。
【００６３】
バイアス制御部７は、バンドパスフィルタ（BPF）７１、ローパスフィルタ（LPF）７２、位相比較部７３より構成される。BPF７１は、モニタ部５より出力されるモニタ信号のうち、バイアス制御パイロット信号の周波数f1の信号成分のみを位相比較部７３にフィルタ出力する。位相比較部７３は、バイアス制御パイロット信号送出部６より出力されたバイアス制御パイロット信号と、BPF７１でフィルタされたモニタ信号を入力し、両者の位相差に応じた電圧を出力する。
位相比較部７３より出力されたバイアス制御信号は、LPF７２で平滑化され、バイアス印加部４に入力される。
【００６４】
振幅制御パイロット信号送出部８は、発振部８１と、増幅部８３より構成される。発振部８１は、周波数f2の振幅制御パイロット信号を発生し、振幅制御部９および増幅部８３に出力する。増幅部８３により増幅された振幅制御パイロット信号は、バイアス印加部４に出力される。
【００６５】
振幅制御部９は、BPF９１、LPF９２、位相比較部９３より構成される。BPF９１は、モニタ部５より出力されるモニタ信号のうち、振幅制御パイロット信号の周波数f2の信号成分のみを位相比較部９３にフィルタ出力する。位相比較部９３は、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された振幅制御パイロット信号と、BPF９１でフィルタされたモニタ信号を入力し、両者の位相差に応じた電圧を出力する。
位相比較部９３より出力された振幅制御信号は、LPF９２で平滑化され、変調器駆動部３に入力される。
【００６６】
送信信号のビットレートはPD５２の高域遮断周波数よりも十分高く、PD５２より出力されるモニタ信号は、MZ変調器２の信号光出力の平均値に比例した電流が出力される。また、バイアス制御パイロット信号の周波数f1および振幅制御パイロット信号の周波数f2は、PD５２の高域遮断周波数よりも十分低く、MZ変調器２に印加される信号またはバイアス電圧がパイロット信号の周波数f1またはf2で変調され、MZ変調器２の出力光に前記パイロット信号の変調成分が含まれている場合、PD５２より出力されるモニタ信号にもパイロット信号による変調成分が含まれる。
【００６７】
（バイアス制御ループ）
まず、バイアス制御ループについて説明する。バイアス制御ループは、バイアス制御パイロット信号送出部６と、変調器駆動部３と、MZ変調器２と、モニタ部５と、バイアス制御部７と、バイアス印加部４により構成される。
【００６８】
MZ変調器２に印加される直流バイアスVmzは、増幅部４３に入力される信号により変化する。バイアス制御ループでは、直流バイアスVmzと動作電圧Vopの差に対応する量を増幅部４３にフィードバックすることにより、直流バイアスVmzを動作電圧Vopと等しくする制御が行われる。
【００６９】
変調器ドライバの振幅制御信号を周波数fで変調することにより、送信信号のＨ入力に対応する駆動信号の包絡線の周波数fの成分と、送信信号のＬ入力に対応する駆動信号の包絡線の周波数fの成分とが、逆相で印加される。
【００７０】
直流バイアスVmzが動作電圧Vopよりも大きい（Vmz ＞ Vop）場合、図１８に示されるように、Ｈ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数f）は、変調器の静特性の減少（−１）部分に対応し、Ｌ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数-f）は、変調器の静特性の増加（＋１）部分に対応する。
【００７１】
したがって、光出力波形のＨ入力に対応する包絡線（周波数-f）と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線（周波数-f）とは同相となるので、その平均値には周波数fの成分（周波数-f）が現れる。
【００７２】
一方、直流バイアスVmzが動作電圧Vopよりも小さい（Vmz ＜ Vop）場合、図１９に示されるように、Ｈ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数f）は、変調器の静特性の増加（＋１）部分に対応し、Ｌ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数-f）は、変調器の静特性の減少（−１）部分に対応する。
【００７３】
したがって、光出力波形のＨ入力に対応する包絡線（周波数f）と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線（周波数f）とは同相となるので、その平均値には周波数fの成分（周波数f）が現れる。
【００７４】
したがって、変調器ドライバの振幅制御信号を周波数fで変調することにより、光出力波形の平均には、直流バイアスVmzと動作電圧Vopの大小に応じた符号の信号成分が現れ、信号成分の大きさはVmzとVopの差に応じて変化するので、フィードバック制御により、VmzをVopと等しくする制御が可能となる。
【００７５】
以下、図１を参照し、バイアス制御ループを説明する。
【００７６】
発振部６１は周波数f1のバイアス制御パイロット信号を発生し、位相比較部７３および極性切替部６２へ入力される。極性切替部６２に入力されたバイアス制御パイロット信号は、必要に応じて極性を反転され、増幅部６３で増幅され、混合部３５で、振幅制御部９より出力された振幅制御信号と混合される。
【００７７】
変調器ドライバ３１の出力信号の振幅は、振幅制御端子に加えられた信号により制御される。変調器ドライバ３１の振幅制御端子には、周波数f1のバイアス制御パイロット信号も入力されるので、変調器ドライバ３１の出力信号振幅の包絡線には、周波数f1の振幅変調成分が含まれる。
【００７８】
分岐部５１により分岐されたMZ変調器２の出力信号は、PD５２により電気信号に変換され、増幅器５３により増幅され、モニタ信号として出力されるが、モニタ信号に含まれる周波数f1の成分は、直流バイアスVmzと動作電圧Vopの関係によって異なる。
【００７９】
直流バイアスVmzと動作電圧Vopが等しくない場合、図１８（Vmz ＞ Vop）および図１９（Vmz ＜ Vop）に示すように、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧からずれるので、光出力波形の平均値には周波数f1の成分が含まれ、PD５２の出力電流にも周波数f1の成分が含まれる。
【００８０】
PD５２の出力電流に含まれる周波数f1の成分は、上述したように、VmzのVopに対するずれの方向に応じた極性と、VmzのVopに対するずれの大きさに比例した振幅で変化するので、周波数f1の成分の強度に応じて直流バイアスVmzをフィードバック制御することにより、最適な直流バイアスが得られる。
【００８１】
PD５２の出力電流は、増幅部５３で電流／電圧変換され、BPF７１で周波数f1以外の成分を除去した後、位相比較部７３により発振部６１より出力された周波数f1のバイアス制御パイロット信号と位相比較される。
【００８２】
位相比較部７３からはVmzのVopに対するずれ量と方向に応じた極性と大きさの電圧が出力され、LPF７２で平滑された後、振幅制御パイロット信号出力部８より出力された振幅制御パイロット信号と混合部４５で混合され、増幅部４３に入力される。
【００８３】
一方、直流バイアスVmzとMZ変調器２の動作電圧Vopが等しい場合、図１７に示すように、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧にあたる。出力信号光の最大強度および最小強度の包絡線に現れる周波数f1または2f1の成分は互いに逆相となるので、出力光波形は対称となる。このため、出力光波形の平均値に周波数f1の成分は現れず、PD５２の出力電流に周波数f1の成分は現れない。
【００８４】
したがって、BPF７１から位相比較部７３に入力される周波数f1の成分は０となるので、VmzとVopの差に応じた位相比較部７３の出力は０となる。このとき、バイアス印加部４の混合部４５より増幅部４３に入力される信号は、振幅制御パイロット信号出力部８より出力された振幅制御パイロット信号と、VmzとVopの差に無関係な位相比較部７３の出力のみとなる。
【００８５】
バイアス制御パイロット信号の極性を、MZ変調器２〜位相比較部７３〜MZ変調器２の経路でVmzについて負帰還となるように極性切替部６２で設定すると、上記の構成により直流バイアスVmzと動作電圧Vopが等しくなった時点でVmzが安定する。これにより、直流バイアスをMZ変調器２の変調特性に最適となるように設定し、MZ変調器２より出力された信号光の消光比を高くすることができる。
【００８６】
上記のバイアス制御ループの説明は、変調器ドライバの出力振幅VdrvがＶπと等しい場合を考えたが、変調器ドライバの出力振幅VdrvがＶπと必ずしも等しくなくてもよい。
【００８７】
すなわち、VdrvがＶπと異なる場合もバイアス制御ループの安定点が存在し、この安定点において、直流バイアスVmzと動作電圧Vopが等しくなる。この場合、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する電圧が、変調器特性の山および谷には必ずしも一致しないが、後述の振幅制御を行うことにより、VdrvがＶπと等しくすることができるので、MZ変調器２より出力される信号光の消光比を高くすることができる。
【００８８】
（振幅制御ループ）
次に、振幅制御ループについて説明する。振幅制御ループは、振幅制御パイロット信号送出部８と、バイアス印加部４と、変調器駆動部３と、MZ変調器２と、モニタ部５と、振幅制御部９により構成される。
【００８９】
変調器ドライバ３１よりMZ変調器２に印加される変調信号の出力振幅Vdrvは、混合部３５より変調器ドライバ３１の振幅制御端子に入力される信号により変化する。振幅制御ループでは、出力振幅VdrvとＶπの差に対応する量を変調器ドライバ３１の振幅制御端子入力にフィードバックすることにより、出力振幅VdrvをＶπと等しくする制御が行われる。
【００９０】
MZ変調器２の直流バイアス電圧は、増幅部４３よりバイアスティ４１を通じて印加され、増幅部４３の入力に周波数fの成分が含まれると、MZ変調器２の直流バイアス電圧も周波数fの成分が含まれる。
【００９１】
増幅部４３の入力に周波数fで変調された信号が含まれると、増幅部４３およびバイアスティ４１よりMZ変調器２のバイアス電圧は周波数fで変調され、MZ変調器２を駆動する駆動信号の包絡線のうち、送信信号のＨ入力に対応する包絡線に含まれる周波数fの成分と、送信信号のＬ入力に対応する包絡線に含まれる周波数fの成分との位相関係は同相となる。
【００９２】
変調信号の出力振幅VdrvがＶπよりも大きい（Vdrv ＞ Ｖπ）場合、図２に示されるように、Ｈ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数f）および、Ｌ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数f）は、ともに変調器の静特性の減少（−１）部分に対応する。
【００９３】
したがって、光出力波形のＨ入力に対応する包絡線（周波数-f）と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線（周波数-f）とは同相となるので、その平均値には周波数fの成分（周波数-f）が現れる。
【００９４】
一方、出力振幅VdrvがＶπよりも小さい（Vdrv ＜ Ｖπ）場合、図３に示されるように、Ｈ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数f）は、Ｈ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数f）および、Ｌ入力に対応する駆動信号の包絡線（周波数f）は、ともに変調器の静特性の増加（＋１）部分に対応する。
【００９５】
したがって、光出力波形のＨ入力に対応する包絡線（周波数f）と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線（周波数f）とは同相となるので、その平均値には周波数fの成分（周波数f）が現れる。
【００９６】
すなわち、増幅部４３の入力に周波数fの成分を加えることにより、光出力波形の平均には、変調信号の出力振幅VdrvとＶπの大小に応じた符号の信号成分が現れ、信号成分の大きさはVdrvとＶπの差に応じて変化するので、フィードバック制御により、VdrvとＶπと等しくする制御が可能となる。
【００９７】
以下、図１を参照し、振幅制御ループを説明する。
【００９８】
発振部８１は周波数f2の振幅制御パイロット信号を発生し、位相比較部９３および増幅部８３へ入力される。増幅部８３で増幅された振幅制御パイロット信号は、バイアス制御部７より出力されたバイアス制御信号と混合部４５で混合され、バイアス印加部４の増幅部４３に入力される。
【００９９】
増幅部４３の入力には、振幅制御パイロット信号の周波数f2の成分が含まれるので、MZ変調器２に印加される直流バイアスには、周波数f2の成分が含まれる。これにより、光出力波形のＨ入力に対応する包絡線と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線には、周波数f2の成分が同相で重畳される。
【０１００】
分岐部５１により分岐されたMZ変調器２の出力信号は、PD５２により電気信号に変換され、増幅器５３により増幅され、モニタ信号として出力されるが、モニタ信号に含まれる周波数f2の成分は、変調器ドライバ３１の出力振幅VdrvとＶπとの関係によって異なる。
【０１０１】
出力振幅VdrvがＶπよりも大きい場合（Vdrv ＞ Ｖπ）、図２に示すように、バイアス電圧Vmzが動作電圧Vopに等しい場合であっても、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧よりも外側となるので、光出力波形の平均値には周波数f2の成分が含まれ、PD５２の出力電流にも周波数f2の成分が含まれる。
【０１０２】
PD５２の出力電流に含まれる周波数f2の成分は、VdrvのＶπに対するずれの方向に応じた極性と、VdrvのＶπに対するずれの大きさに比例した振幅で変化するので、周波数f2の成分の強度に応じて変調器ドライバ３１の振幅制御端子に加えられる信号の強度をフィードバック制御することにより、変調器ドライバ３１より出力される駆動信号の出力振幅Vdrvを、最適な振幅に制御することができる。
【０１０３】
PD５２の出力電流は、増幅部５３で電流／電圧変換され、BPF９１で周波数f2以外の成分を除去した後、位相比較部９３により発振部８１より出力された周波数f2の振幅制御パイロット信号と位相比較される。
【０１０４】
位相比較部９３からはVdrvのＶπに対するずれ量と方向に応じた極性と大きさの電圧が出力され、LPF９２で平滑された後、バイアス制御パイロット信号出力部６より出力されたバイアス制御パイロット信号と混合部４５で混合され、増幅部４３に入力される。
【０１０５】
一方、出力振幅VdrvとＶπが等しい場合、図４に示すように、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧にあたる。光出力波形のＨ入力に対応する包絡線と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線に現れる周波数f2または2f2の成分は互いに逆相となるので、出力光波形は対称となる。このため、出力光波形の平均値に周波数f2の成分は現れず、PD５２の出力電流に周波数f2の成分は現れない。
【０１０６】
したがって、BPF９１から位相比較部９３に入力される周波数f2の成分は０となるので、VdrvとＶπの差に応じた位相比較部９３の出力は０となる。このとき、混合部３５より変調器ドライバ３１の振幅制御端子に入力される信号は、バイアス制御パイロット信号出力部６より出力されたバイアス制御パイロット信号と、VdrvとＶπの差と無関係な振幅制御部７の出力のみとなる。
【０１０７】
上記の構成により出力振幅VdrvとＶπが等しくなった時点でVdrvが安定する。これにより、出力振幅VdrvをMZ変調器２の変調特性に最適となるように設定し、MZ変調器２より出力された信号光の消光比を高くすることができる。
【０１０８】
上記の振幅制御ループの説明は、直流バイアスVmzと変調器ドライバの動作電圧Vopと等しい場合を考えたが、VmzがVopと必ずしも等しくなくてもよい。
【０１０９】
すなわち、VmzがVopと異なる場合も、Vmzが変調器特性の谷の電圧と山の電圧の間にあれば、振幅制御ループの安定点が存在し、この安定点において、出力振幅VdrvとＶπが等しくなる。この場合、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する電圧が、変調器特性の山および谷には必ずしも一致しないが、前述のバイアス制御を行うことにより、VmzとVopを等しくすることができるので、MZ変調器２より出力される信号光の消光比を高くすることができる。
【０１１０】
上記のように、第１実施形態による光変調装置１１Ａは、バイアス制御ループと、振幅制御ループの２つの制御ループを有し、MZ変調器２のバイアス電圧Vmzと、MZ変調器２を駆動する変調器ドライバ３１の出力振幅Vdrvを最適に制御することにより、MZ変調器２の出力光の消光比を高くすることができる。
【０１１１】
モニタ部５より出力されるモニタ信号は、バイアス制御部７および振幅制御部９において、それぞれBPF７１およびBPF９１により、それぞれ周波数f1および周波数f2の成分のみに基づき制御を行うので、VmzとVopの差およびVdrvとＶπの差が制御ループが正常に動作する範囲内であれば、上記の振幅制御およびバイアス制御は同時に行ってもよい。
【０１１２】
また、第１実施形態による光変調装置１１Ａを光伝送システムの送信端局に用いることにより、消光比の高い信号光による伝送を行うことができるので、受信端における符号誤り率を低減させることができる。
〔ｂ〕第２実施形態の説明
本発明の第２実施形態による光変調装置を図５に示す。
【０１１３】
第２実施形態による光変調装置１１Ｂは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【０１１４】
第２実施形態による光変調装置１１Ｂは、振幅制御パイロット信号送出部８の出力を、バイアス印加部４ではなく、変調器駆動部３に入力し、MZ変調器２を駆動する点で、第１実施形態と異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１５】
変調器駆動部３は、変調器ドライバ３１と、コンデンサ３２と、混合部３５Ａおよび３５Ｂより構成される。混合部３５Ａは、振幅制御部９より出力された振幅制御信号と、バイアス制御パイロット信号送出部６より出力されたバイアス制御パイロット信号を混合し、変調器ドライバ３１の振幅制御端子に出力する。変調器ドライバ３１は、外部より入力された送信信号を、MZ変調器２を駆動するのに適切な振幅まで増幅するとともに、振幅制御端子に入力された信号により振幅変調を行う。混合部３５Ｂは、変調器ドライバ３１の交流成分と、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された振幅制御パイロット信号を混合し、MZ変調器２に入力する。
【０１１６】
バイアス印加部４は、バイアスティ４１と、終端部４２と、増幅部４３より構成される。終端部４２は、変調器ドライバ３１よりMZ変調器２の電極に印加された駆動信号を終端する。増幅部４３の出力およびバイアスティ４１により、MZ変調器２にバイアス電圧が印加される。
【０１１７】
次に、第２の実施形態による光変調装置１１Ｂの動作について説明する。
【０１１８】
第２の実施形態による光変調装置１１Ｂのバイアス制御ループ動作は、第１の実施形態と同様である。すなわち、バイアス制御パイロット信号送出部６より出力された周波数f1のバイアス制御パイロット信号を、変調器ドライバ３１の振幅制御入力に加え、モニタ部５より出力されるモニタ信号に含まれる周波数f1の成分に基づき、バイアス電圧の制御をバイアス制御部７で行う。
【０１１９】
第２の実施形態による振幅制御ループは、振幅制御パイロット信号送出部８と、変調器駆動部３と、MZ変調器２と、モニタ部５と、振幅制御部９により構成される。
【０１２０】
第２の実施形態による光変調装置１１Ｂの振幅制御ループ動作は、振幅制御パイロット信号の周波数をf2とすると、MZ変調器２を駆動する駆動信号の包絡線のうち、送信信号のＨ入力に対応する包絡線に含まれる周波数f2の成分と、送信信号のＬ入力に対応する包絡線に含まれる周波数f2の成分との位相関係が同相となる点で、第１の実施形態による光変調装置１１Ａの振幅制御ループ動作と同様であるが、振幅制御パイロット信号をMZ変調器２の変調器ドライバ３１側の電極より加える点で異なる。
【０１２１】
変調器ドライバ３１よりMZ変調器２に印加される変調信号の出力振幅Vdrvは、混合部３５より変調器ドライバ３１の振幅制御端子に入力される信号により変化する。振幅制御ループでは、出力振幅VdrvとＶπの差に対応する量を変調器ドライバ３１の振幅制御端子入力にフィードバックすることにより、出力振幅VdrvをＶπと等しくする制御が行われる。
【０１２２】
変調器ドライバ３１よりMZ変調器２に印加される変調信号は、コンデンサ３２により、交流成分のみが混合部３５Ｂに入力され、振幅制御パイロット信号と混合されて出力される。振幅制御パイロット信号と変調器ドライバ３１の出力信号は、コンデンサ３２の後段で混合部３５Ｂにより混合されるので、MZ変調器２を駆動する駆動信号の包絡線のうち、送信信号のＨ入力に対応する包絡線と、送信信号のＬ入力に対応する包絡線は、ともに周波数f2の成分が含まれ、その位相関係は同相となる。
【０１２３】
以下、図５を参照し、振幅制御ループを説明する。
【０１２４】
発振部８１は周波数f2の振幅制御パイロット信号を発生し、位相比較部９３および増幅部８３へ入力される。増幅部８３で増幅された振幅制御パイロット信号は、コンデンサ３２より出力された変調器ドライバ３１出力の交流成分と混合部３５Ｂにより混合され、MZ変調器２の変調器ドライバ３１側の電極に入力される。これにより、光出力波形のＨ入力に対応する包絡線と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線には、周波数f2の成分が同相で重畳される。
【０１２５】
第１の実施形態と同様に、分岐部５１により分岐されたMZ変調器２の出力信号は、PD５２により電気信号に変換され、増幅器５３により増幅され、モニタ信号として出力されるが、モニタ信号に含まれる周波数f2の成分は、変調器ドライバ３１の出力振幅VdrvとＶπとの関係によって異なる。
【０１２６】
出力振幅VdrvがＶπよりも大きい場合（Vdrv ＞ Ｖπ）、図２に示すように、バイアス電圧Vmzが動作電圧Vopに等しい場合であっても、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧よりも外側となるので、光出力波形の平均値には周波数f2の成分が含まれ、PD５２の出力電流にも周波数f2の成分が含まれる。
【０１２７】
第１の実施形態と同様に、PD５２の出力電流に含まれる周波数f2の成分は、VdrvのＶπに対するずれの方向に応じた極性と、VdrvのＶπに対するずれの大きさに比例した振幅で変化するので、周波数f2の成分の強度に応じて変調器ドライバ３１の振幅制御端子に加えられる信号の強度をフィードバック制御することにより、変調器ドライバ３１より出力される駆動信号の出力振幅Vdrvを、最適な振幅に制御することができる。
【０１２８】
PD５２の出力電流は、増幅部５３で電流／電圧変換され、BPF９１で周波数f2以外の成分を除去した後、位相比較部９３により発振部８１より出力された周波数f2の振幅制御パイロット信号と位相比較される。
【０１２９】
位相比較部９３からはVdrvのＶπに対するずれ量と方向に応じた極性と大きさの電圧が出力され、LPF９２で平滑された後、バイアス制御パイロット信号出力部６より出力されたバイアス制御パイロット信号と混合部４５で混合され、増幅部４３に入力される。
【０１３０】
一方、出力振幅VdrvとＶπが等しい場合、図４に示すように、変調器駆動信号の最大電圧・最小電圧は、変調器特性の谷および山の電圧にあたる。光出力波形のＨ入力に対応する包絡線と、光出力波形のＬ入力に対応する包絡線に現れる周波数f2または2f2の成分は互いに逆相となるので、出力光波形は対称となる。このため、出力光波形の平均値に周波数f2の成分は現れず、PD５２の出力電流に周波数f2の成分は現れない。
【０１３１】
したがって、BPF９１から位相比較部９３に入力される周波数f2の成分は０となるので、VdrvとＶπの差に応じた位相比較部９３の出力は０となる。このとき、混合部４５より増幅部４３に入力される信号は、振幅制御パイロット信号出力部６より出力された振幅制御パイロット信号と、VdrvとＶπの差と無関係な位相比較部７３の出力のみとなる。
【０１３２】
第１実施形態と同様に、第２実施形態においても、VmzがVopと必ずしも等しくなくてもよい。
【０１３３】
すなわち、VmzがVopと異なる場合も、Vmzが変調器特性の谷の電圧と山の電圧の間にあれば、振幅制御ループの安定点が存在し、この安定点において、出力振幅VdrvとＶπが等しくなる。この場合、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する電圧が、変調器特性の山および谷には必ずしも一致しないが、前述のバイアス制御を行うことにより、VmzとVopを等しくすることができるので、MZ変調器２より出力される信号光の消光比を高くすることができる。
【０１３４】
上記のように、第２実施形態による光変調装置１１Ｂは、バイアス制御ループと、振幅制御ループの２つの制御ループを有し、MZ変調器２のバイアス電圧Vmzと、MZ変調器２を駆動する変調器ドライバ３１の出力振幅Vdrvを最適に制御することにより、MZ変調器２の出力光の消光比を高くすることができる。
【０１３５】
モニタ部５より出力されるモニタ信号は、バイアス制御部７および振幅制御部９において、それぞれBPF７１およびBPF９１により、それぞれ周波数f1および周波数f2の成分のみに基づき制御を行うので、VmzとVopの差およびVdrvとＶπの差が制御ループが正常に動作する範囲内であれば、上記の振幅制御およびバイアス制御は同時に行ってもよい。
【０１３６】
また、第２実施形態による光変調装置１１Ａを光伝送システムの送信端局に用いることにより、消光比の高い信号光による伝送を行うことができるので、受信端における符号誤り率を低減させることができる。
〔ｃ〕第３実施形態の説明
本発明の第３実施形態による光変調装置を図６に示す。
【０１３７】
第３実施形態による光変調装置１２Ａは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【０１３８】
第３実施形態による光変調装置１２Ａは、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を混合部３５Ｂに加え、周波数f1の振幅変調成分を含む変調器ドライバ３１の駆動信号と混合することにより、送信信号のＨ入力またはＬ入力のいずれか一方に対応する包絡線に含まれる周波数f1の成分を打ち消す構成である。
【０１３９】
MZ変調器２、バイアス印加部４、モニタ部５、バイアス制御部７、振幅制御パイロット信号送出部８、振幅制御部９の構成および動作は、第１実施形態による光変調装置１１Ａと同様である。
【０１４０】
バイアス制御パイロット信号送出部６は、発振部６１と、極性切替部（POL）６２と、増幅部６３より構成される。発振部６１は、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を発生し、バイアス制御部７および極性切替部６２に出力する。極性切替部６２に入力されたバイアス制御パイロット信号は、必要に応じて極性が反転され、増幅部６３に出力されるとともに、混合部３５Ｂに入力される。増幅部６３で増幅されたバイアス制御パイロット信号は、変調器駆動部３に出力される。
【０１４１】
変調器駆動部３は、変調器ドライバ３１と、コンデンサ３２と、混合部３５Ａおよび３５Ｂより構成される。混合部３５Ａは、振幅制御部９より出力された振幅制御信号と、バイアス制御パイロット信号送出部６より出力されたバイアス制御パイロット信号を混合し、変調器ドライバ３１の振幅制御端子に出力する。変調器ドライバ３１は、外部より入力された送信信号を、MZ変調器２を駆動するのに適切な振幅まで増幅するとともに、振幅制御端子に入力された信号により振幅変調を行う。混合部３５Ｂは、変調器ドライバ３１の交流成分と、バイアス制御パイロット信号送出部６の極性切替部６２より出力されたバイアス制御パイロット信号を混合し、MZ変調器２に入力する。
【０１４２】
次に、第３の実施形態による光変調装置１２Ａの動作について説明する。
【０１４３】
第１の実施形態と同様に、外部より入力された送信信号は、変調器ドライバ３１によりMZ変調器２を駆動するのに適切な振幅まで増幅され、コンデンサ３２を通じてMZ変調器２に入力される。また、増幅部４３およびバイアスティ４１により、MZ変調器２にバイアス電圧が印加される。
【０１４４】
外部より入力されたCW光は、変調器駆動部３より入力された駆動信号に応じてMZ変調器２で変調され、出力される。MZ変調器２の出力光は分岐部５１により、光変調装置１１Ａの出力とPD５２の入力に分岐される。PD５２に入力された光は電気信号に変換され、増幅部５３に出力される。
【０１４５】
第３の実施形態による光変調装置１２Ａの制御ループは、バイアス制御パイロット信号を用いたバイアス制御ループと、振幅制御パイロット信号を用いた振幅制御ループの二系統より構成される。
【０１４６】
第３の実施形態による光変調装置１２Ａの振幅制御ループ動作は、第１の実施形態と同様である。すなわち、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された周波数f2の振幅制御パイロット信号を、バイアス制御信号と混合して増幅器４３バイアス電圧に加えることにより、バイアス電圧に周波数f2の成分を重畳し、モニタ部５より出力されるモニタ信号に含まれる周波数f2の成分に基づき、変調器ドライバ３１の振幅制御端子入力を、振幅制御部９で行う。
【０１４７】
以下に、バイアス制御パイロット信号を混合部３５Ｂに加え、送信信号のＨ入力またはＬ入力のいずれか一方に対応する包絡線に含まれる周波数f1の成分を打ち消すことにより、変調器ドライバVdrvとＶπを等しくする制御について説明する。
【０１４８】
混合部３５Ａにより、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を変調器ドライバ３１の振幅制御端子に入力することにより、コンデンサ３２を通じて混合部３５Ｂに出力される変調器駆動信号の振幅は、周波数f1で変調され、図１７の変調器駆動信号および図７（ａ）に示されるように、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する包絡線は、周波数f1の成分を含んでおり、その位相関係は逆相となっている。
【０１４９】
混合部３５Ｂにより、極性切替部６２から出力されたバイアス制御パイロット信号と、コンデンサ３２より出力された変調器駆動信号を混合することにより、送信信号のＨ入力またはＬ入力に対応する包絡線の周波数f1の成分が打ち消され、例えば、図７（ｃ）に示される波形の変調器駆動信号が混合部３５ＢよりMZ変調器２の駆動電極に印加される。
【０１５０】
送信信号の包絡線のうち、Ｈ入力対応する包絡線とＬ入力に対応する包絡線のどちらが打ち消されるかは、極性切替部６２により切り替えられる。
【０１５１】
変調器駆動信号のＨ入力またはＬ入力の片方にのみ、周波数f1の成分が含まれる場合、MZ変調器２〜モニタ部５〜バイアス制御部７〜バイアス印加部４によるバイアス制御ループにより、例えば図２５（ａ）に示されるように、周波数f1の成分が含まれる入力の電圧が、変調特性の山または谷に固定される制御が行われる。
【０１５２】
周波数f1の成分が含まれる入力側の電圧が、変調特性の山または谷に固定するように制御された状態、例えば図２５（ａ）に示される状態で、MZ変調器２〜モニタ部５〜振幅制御部９〜変調器駆動部３による振幅制御ループにより振幅制御を行い、図２５（ｂ）に示されるように、変調器ドライバの出力振幅VdrvをＶπと等しくすることにより、信号波形の消光比を高くするバイアス制御および振幅制御を行うことができる。
【０１５３】
すなわち、振幅制御ループにより、VdrvがＶπと等しくなるような制御が行われる一方、バイアス制御ループにより、周波数f1の成分が含まれる入力側の電圧が、変調特性の山または谷に固定するように制御されるので、VdrvはＶπと等しくなるように制御され、直流バイアスVmzは変調器駆動信号のＨ入力およびＬ入力の双方が、変調特性の山または谷となるように制御される。
【０１５４】
これにより、変調器駆動信号の包絡線の両側に周波数f1の成分を重畳した場合と比較して、変調器駆動信号の片側の電圧を変調器特性の谷の部分により細かく近づくように制御される。信号波形の消光比は、式（１）で示されるように、PlowとPhighの比により表されるが、変調器駆動信号の片側の電圧を変調器特性の谷の部分により細かく近づけることにより、Plowをより低くすることができるので、消光比をより高くすることができる。
〔ｄ〕第４実施形態の説明
本発明の第４実施形態による光変調装置を図８に示す。
【０１５５】
第４実施形態による光変調装置１２Ｂは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【０１５６】
第４実施形態による光変調装置１２Ｂは、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を混合部４５Ｂに加え、バイアス電圧に周波数f1の成分を加えることにより、送信信号のＨ入力またはＬ入力のいずれか一方に対応する包絡線に含まれる周波数f1の成分を打ち消す構成である。
【０１５７】
MZ変調器２、モニタ部５、バイアス制御パイロット信号送出部６、バイアス制御部７、振幅制御パイロット信号送出部８、振幅制御部９の構成および動作は、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様である。また、変調器駆動部３の構成および動作は、第１実施形態による光変調装置１１Ａと同様である。
【０１５８】
バイアス印加部４は、バイアスティ４１と、終端部４２と、増幅部４３と、混合部４５Ａおよび４５Ｂより構成される。終端部４２は、変調器ドライバ３１よりMZ変調器２の電極に印加された駆動信号を終端する。混合部４５Ｂの出力およびバイアスティ４１により、MZ変調器２にバイアス電圧が印加される。混合部４５Ａは、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された振幅制御パイロット信号と、バイアス制御部７より出力されたバイアス制御信号を混合し、増幅部４３に出力する。混合部４５Ｂは、極性切替部６より出力されたバイアス制御信号と、増幅部４３の出力を混合し、バイアスティ４１に出力する。
【０１５９】
第４実施形態による光変調装置１２Ｂは、極性切替部６より出力されたバイアス制御パイロット制御信号を、変調器駆動部３のコンデンサ３２の出力と混合するのではなく、バイアス印加部４の増幅部４３の出力と混合部４５Ｂで混合する点で、第３実施形態による光変調装置１２Ａと異なる。その他の構成は、第３実施形態と同様である。
【０１６０】
次に、第４の実施形態による光変調装置１２Ｂの動作について説明する。
【０１６１】
第４の実施形態による光変調装置１２Ｂの振幅制御ループ動作は、第３の実施形態と同様である。すなわち、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された周波数f2の振幅制御パイロット信号を、バイアス制御信号と混合して増幅器４３バイアス電圧に加えることにより、バイアス電圧に周波数f2の成分を重畳し、モニタ部５より出力されるモニタ信号に含まれる周波数f2の成分に基づき、変調器ドライバ３１の振幅制御端子入力を、振幅制御部９で行う。
【０１６２】
第４の実施形態による光変調装置１２Ｂのバイアス制御ループ動作は、送信信号のＨ入力またはＬ入力のいずれか一方に対応する包絡線に含まれる周波数f1の成分を打ち消す点で、第３の実施形態による光変調装置１２Ａの振幅制御ループ動作と同様であるが、バイアス制御パイロット信号をMZ変調器２の変調器ドライバ３１側の電極より加える点で異なる。
【０１６３】
混合部４５Ｂにより、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を増幅部４３の出力に混合することにより、バイアスティ４１を通じてMZ変調器２に出力されるバイアス電圧には、周波数f1の成分が含まれる。図１７の変調器駆動信号および図７（ａ）に示されるように、変調器ドライバ３１より印加される駆動信号の、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する包絡線は、周波数f1の成分を含んでおり、その位相関係は逆相となっている。
【０１６４】
バイアス電圧に周波数f1の成分を混合することにより、送信信号のＨ入力またはＬ入力に対応する包絡線の周波数f1の成分が打ち消され、第３実施形態と同様に、例えば、図７（ｃ）に示される波形の変調器駆動信号が混合部３５ＢよりMZ変調器２の駆動電極に印加される。
【０１６５】
駆動信号の包絡線の片方に含まれる周波数f1の成分を打ち消すことにより、信号波形の消光比を高くするバイアス制御および振幅制御を行う動作については、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様である。
〔ｅ〕第５実施形態の説明
本発明の第５実施形態による光変調装置を図９に示す。
【０１６６】
第５実施形態による光変調装置１２Ｃは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【０１６７】
第５実施形態による光変調装置１２Ｃは、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を混合部５５に加え、モニタ信号に周波数f1の成分を加えることにより、送信信号のＨ入力またはＬ入力のいずれか一方に対応する包絡線に含まれる周波数f1の成分が、PD５２および増幅部５３によりモニタ信号として出力されたものを打ち消す構成である。
【０１６８】
MZ変調器２、バイアス制御パイロット信号送出部６、バイアス制御部７、振幅制御パイロット信号送出部８、振幅制御部９の構成および動作は、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様である。また、変調器駆動部３およびバイアス印加部４の構成および動作は、第１実施形態による光変調装置１１Ａと同様である。
【０１６９】
モニタ部５は、分岐部５１と、PD５２と、増幅部５３と、混合部５５より構成される。分岐部５１はMZ変調器２の出力光を、光変調装置１２Ｃの出力とPD５２の入力に分岐し、分岐されたMZ変調器２の出力光は、PD５２により電気信号に変換される。PD５２より出力されるモニタ信号は、増幅部５３により増幅される。混合部５５は、極性切替部６２より出力されたバイアス制御パイロット信号と、増幅部５３の出力を混合し、出力する。混合部５５の出力は、バイアス制御部７および振幅制御部９に入力される。
【０１７０】
第５の実施形態による光変調装置１２Ｃの振幅制御ループ動作は、第３の実施形態と同様である。すなわち、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された周波数f2の振幅制御パイロット信号を、バイアス制御信号と混合して増幅器４３バイアス電圧に加えることにより、バイアス電圧に周波数f2の成分を重畳し、モニタ部５より出力されるモニタ信号に含まれる周波数f2の成分に基づき、変調器ドライバ３１の振幅制御端子入力を、振幅制御部９で行う。
【０１７１】
次に、第５の実施形態による光変調装置１２Ｃのバイアス制御ループ動作について説明する。
【０１７２】
図１７の変調器駆動信号および図７（ａ）に示されるように、変調器ドライバ３１より印加される駆動信号の、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する包絡線は、周波数f1の成分を含んでおり、その位相関係は逆相となっている。MZ変調器２の出力光の、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する包絡線も周波数f1の成分を含んでおり、PD５２より出力される電気信号にも周波数f1の成分が含まれる。
【０１７３】
ここで、極性切替部６２より出力されたバイアス制御パイロット信号を、PD５２の後段の増幅部５３を出力した電気信号と混合する。バイアス制御パイロット信号が、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する周波数f1の信号成分のいずれか一方を打ち消す位相および振幅であるとき、モニタ部５より出力されるモニタ信号には、送信信号のＨ入力またはＬ入力のいずれか一方に対応する周波数f1の信号成分のみが含まれ、バイアス制御部７に入力される。
【０１７４】
バイアス制御部７は、入力されたモニタ信号に含まれる周波数f1の信号成分が最小となるように、バイアス電圧を制御するから、モニタ信号に周波数f1の信号成分が含まれる送信入力の電圧、すなわち、極性切替部６２の出力に対応したＨ入力またはＬ入力の電圧が、変調特性の山または谷に固定される制御が行われる。
【０１７５】
極性切替部６２の出力に対応したＨ入力またはＬ入力の電圧を、変調特性の山または谷に固定することにより、信号波形の消光比を高くするバイアス制御および振幅制御を行う動作については、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様である。
〔ｆ〕第６実施形態の説明
本発明の第６実施形態による光変調装置を図１０に示す。
【０１７６】
第６実施形態による光変調装置１３Ａは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【０１７７】
第６実施形態による光変調装置１３Ａは、周波数f2の振幅制御パイロット信号を混合部３５Ａに加え、変調器駆動部３〜MZ変調器２〜モニタ部５〜振幅制御部７による振幅制御ループの動作収束点をずらすことにより、ドライバ出力振幅Vdrvを、Ｖπの近傍の任意の電圧に設定することができる。
【０１７８】
MZ変調器２、バイアス印加部４、モニタ部５、バイアス制御パイロット信号送出部６、バイアス制御部７、振幅制御部９の構成および動作は、第１実施形態による光変調装置１１Ａと同様である。
【０１７９】
振幅制御パイロット信号送出部８は、発振部８１と、増幅部８３より構成される。発振部８１は、周波数f2の振幅制御パイロット信号を発生し、振幅制御部９、混合部３５Ａ、および増幅部８３に出力する。増幅部８３により増幅された振幅制御パイロット信号は、バイアス印加部４に出力される。
【０１８０】
変調器駆動部３は、変調器ドライバ３１と、コンデンサ３２と、混合部３５Ａおよび混合部３５Ｂより構成される。混合部３５Ａは、振幅制御部９より出力された振幅制御信号と、振幅制御パイロット信号送出部８より出力された振幅制御パイロット信号を混合する。混合部３５Ｂは、混合部３５Ａの出力と、増幅部６より出力されたバイアス制御パイロット信号を混合し、変調器ドライバ３１の振幅制御端子に出力する。変調器ドライバ３１は、外部より入力された送信信号を、MZ変調器２を駆動するのに適切な振幅まで増幅するとともに、振幅制御端子に入力された信号により振幅変調を行う。
【０１８１】
次に、第６の実施形態による光変調装置１３Ａの動作について説明する。
【０１８２】
第６の実施形態による光変調装置１３Ａのバイアス制御ループ動作は、第１の実施形態と同様である。すなわち、バイアス制御パイロット信号送出部６より出力された周波数f1のバイアス制御パイロット信号を、変調器ドライバ３１の振幅制御入力に加え、モニタ部５より出力されるモニタ信号に含まれる周波数f1の成分に基づき、バイアス電圧の制御をバイアス制御部７で行う。
【０１８３】
第６の実施形態による振幅制御ループは、振幅制御パイロット信号送出部８と、変調器駆動部３と、MZ変調器２と、モニタ部５と、振幅制御部９により構成される。
【０１８４】
第６の実施形態による振幅制御ループでは、バイアス電圧に周波数f2の振幅制御パイロット信号成分を加えることにより、MZ変調器２の駆動信号の包絡線の双方に周波数f2の成分を同相で加えている。混合部３５Ａを通じて、変調器ドライバ３１の振幅制御端子に周波数f2の振幅制御パイロット信号成分を加えることにより、MZ変調器２の駆動信号の包絡線に周波数f2の成分が互いに逆相になるように加えられる。
【０１８５】
これにより、混合部３５Ａを通じて変調器ドライバ３１の振幅制御端子に加える振幅制御パイロット信号成分の強度を変化させることにより、MZ変調器２の駆動信号のＨ入力に対応する包絡線に含まれる周波数f2の成分の強度と、Ｌ入力に対応する包絡線に含まれる周波数f2の成分の強度とを変化させることができる。
【０１８６】
振幅制御部９による出力振幅Vdrvの制御は、モニタ部５より出力されるモニタ信号に含まれる周波数f2の成分を小さくするように、振幅制御部９から出力される振幅制御信号の強度を調整することにより行われるから、駆動信号のＨ入力に対応する包絡線に含まれる周波数f2の成分の強度と、Ｌ入力に対応する包絡線に含まれる周波数f2の成分の強度とを変化させることにより、モニタ信号に含まれる周波数f2の成分が最小となる出力振幅Vdrvの値は変化する。
【０１８７】
したがって、混合部３５Ａに加えられる振幅制御パイロット信号成分の強度を変化させることにより、出力振幅VdrvをＶπだけではなく、任意の値に制御することができる。
【０１８８】
これにより、例えば、出力振幅VdrvをＶπに等しくするのではなく、Ｖπよりも大きくすることにより、符号間干渉を抑えることができる。
〔ｇ〕第７実施形態の説明
本発明の第７実施形態による光変調装置を図１１に示す。
【０１８９】
第７実施形態による光変調装置１３Ｂは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【０１９０】
第７実施形態による光変調装置１３Ｂは、周波数f2の振幅制御パイロット信号を混合部５５に加え、モニタ信号に周波数f2の成分を加えることにより、振幅制御ループの動作収束点をずらし、ドライバ出力振幅Vdrvを、Ｖπの近傍の任意の電圧に設定することができる。
【０１９１】
MZ変調器２、バイアス印加部４、バイアス制御パイロット信号送出部６、バイアス制御部７、振幅制御パイロット信号送出部８、振幅制御部９の構成および動作は、第６実施形態による光変調装置１３Ａと同様である。また、変調器駆動部３の構成および動作は、第１実施形態による光変調装置１１Ａと同様である。
【０１９２】
モニタ部５は、分岐部５１と、PD５２と、増幅部５３と、混合部５５より構成される。分岐部５１はMZ変調器２の出力光を、光変調装置１３Ｂの出力とPD５２の入力に分岐し、分岐されたMZ変調器２の出力光は、PD５２により電気信号に変換される。PD５２より出力されるモニタ信号は、増幅部５３により増幅される。混合部５５は、発振部８１より出力された振幅制御パイロット信号と、増幅部５３の出力を混合し、出力する。混合部５５の出力は、バイアス制御部７および振幅制御部９に入力される。
【０１９３】
次に、第７の実施形態による光変調装置１３Ｂの振幅制御ループ動作について説明する。
【０１９４】
第７の実施形態による振幅制御ループは、振幅制御パイロット信号送出部８と、バイアス印加部４と、変調器駆動部３と、MZ変調器２と、モニタ部５と、振幅制御部９により構成される。
【０１９５】
振幅制御ループ動作では、振幅制御パイロット信号を混合部４５に加え、直流バイアス電圧に周波数f2の成分を含めることにより、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する駆動信号の包絡線に、周波数f2の成分を同相で加える。MZ変調器２の出力光の、送信信号のＨ入力およびＬ入力に対応する包絡線も周波数f2の成分を含んでおり、PD５２より出力される電気信号にも周波数f2の成分が含まれる。
【０１９６】
ここで、発振部８１より出力された振幅制御パイロット信号を、PD５２の後段の増幅部５３を出力した電気信号と混合する。振幅制御部９による出力振幅Vdrvの制御は、モニタ部５より出力されるモニタ信号に含まれる周波数f2の成分を小さくするように、振幅制御部９から出力される振幅制御信号の強度を調整することにより行われるから、周波数f2の振幅制御パイロット信号を増幅部５３の出力信号に加え、振幅制御部に入力される周波数f2の成分の位相および振幅を変化させることにより、モニタ信号に含まれる周波数f2の成分が最小となる出力振幅Vdrvの値は変化する。
【０１９７】
したがって、第６の実施形態と同様に、混合部５５に加えられる振幅制御パイロット信号成分の強度を変化させることにより、出力振幅VdrvをＶπだけではなく、任意の値に制御することができ、例えば、出力振幅VdrvをＶπに等しくするのではなく、Ｖπよりも大きくすることにより、符号間干渉を抑えることができる。
〔ｈ〕第８実施形態の説明
本発明の第８実施形態による光変調装置を図１２に示す。
【０１９８】
第８実施形態による光変調装置１４Ａは、MZ変調器２と、変調器駆動部３と、バイアス印加部４と、モニタ部５と、バイアス制御パイロット信号送出部６と、バイアス制御部７と、振幅制御パイロット信号送出部８と、振幅制御部９より構成される。
【０１９９】
第８実施形態による光変調装置１４Ａは、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様に、周波数f1のバイアス制御パイロット信号を駆動信号と混合することにより、送信信号の包絡線の片方に含まれる周波数f1の成分を打ち消すとともに、第７実施形態による光変調装置１３Ｂと同様に、周波数f2の振幅制御パイロット信号をモニタ信号に混合することにより、振幅制御ループの動作収束点をずらす構成である。
【０２００】
MZ変調器２、変調器駆動部３、バイアス印加部４、バイアス制御パイロット信号送出部６、バイアス制御部７の構成および動作は、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様である。また、モニタ部５、振幅制御パイロット信号送出部８、振幅制御部９の構成および動作は、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様である。
【０２０１】
第８実施形態による光変調装置１４Ａは、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様に、送信信号の包絡線の片方に含まれる周波数f1の成分を打ち消し、バイアス制御ループにより、例えば図２５（ａ）に示されるように、周波数f1の成分が含まれる入力の電圧が、変調特性の山または谷に固定される制御が行われる。
【０２０２】
周波数f1の成分が含まれる入力側の電圧が、変調特性の山または谷に固定するように制御された状態、例えば図２５（ａ）に示される状態で、MZ変調器２〜モニタ部５〜振幅制御部９〜変調器駆動部３による振幅制御ループにより振幅制御を行う。
【０２０３】
ここで、第７実施形態による光変調装置１３Ｂと同様に、周波数f2の振幅制御パイロット信号をモニタ信号に混合することにより、振幅制御ループの動作収束点をずらし、変調器ドライバの出力振幅VdrvをＶπだけではなく、任意の値に制御することができる。
【０２０４】
これにより、変調器駆動信号の包絡線の両側に周波数f1の成分を重畳した場合と比較して、変調器駆動信号の片側の電圧を変調器特性の谷の部分により細かく近づくように制御され、第３実施形態による光変調装置１２Ａと同様に、消光比をより高くすることができる。
【０２０５】
また、第７実施形態による光変調装置１３Ｂと同様に、例えば、出力振幅VdrvをＶπに等しくするのではなく、Ｖπよりも大きくすることにより、符号間干渉を抑えることができる。
〔ｉ〕その他
上記〔ａ〕〜〔ｈ〕で説明したように、本願発明によれば、バイアス制御パイロット信号および振幅制御パイロット信号をMZ変調器２の駆動信号に加えることにより、直流バイアスVmzおよび出力振幅Vdrvを制御し、消光比を増加させ、符号間干渉を抑えることができる。
【０２０６】
第２実施形態〜第８実施形態では、第１実施形態と同様に、振幅制御パイロット信号をバイアス印加部４の混合部４５より加えることにより、出力信号光の包絡線に周波数f2の成分を加えていたが、第２実施形態と同様に、振幅制御パイロット信号を変調器駆動部３のコンデンサ３２の先から加えることにより、出力信号光の包絡線に周波数f2の成分を加え、振幅制御を行うこともできる。
【０２０７】
また、第８実施形態では、第３実施形態と同様に、バイアス制御パイロット信号を変調器駆動部３のコンデンサ３２の先から加えることにより、送信信号の包絡線の片方に含まれる周波数f1の成分を打ち消していたが、第４実施形態と同様に、バイアス制御パイロット信号をバイアス電圧に加えたり、第５実施形態と同様に、バイアス制御パイロット信号を増幅部５３の出力に加えてモニタ信号としたりすることにより、送信信号の包絡線の片方に含まれる周波数f1の成分を打ち消し、周波数f1の成分が含まれる入力の電圧を変調特性の山または谷に固定して制御を行うこといもできる。
【０２０８】
また、第８実施形態では、第７実施形態と同様に、周波数f2の振幅制御パイロット信号をモニタ信号に混合していたが、第６実施形態と同様に、振幅制御パイロット信号を変調器ドライバ３１の振幅制御端子に加えることによっても、振幅制御ループの動作収束点をずらし、変調器ドライバの出力振幅VdrvをＶπだけではなく、任意の値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】本発明による光変調装置を示す図
【図２】振幅制御パイロット信号の重畳による出力信号光の状態を示す図
【図３】振幅制御パイロット信号の重畳による出力信号光の状態を示す図
【図４】振幅制御パイロット信号の重畳による出力信号光の状態を示す図
【図５】本発明による光変調装置を示す図
【図６】本発明による光変調装置を示す図
【図７】変調器駆動信号に低周波が重畳された状態を示す図
【図８】本発明による光変調装置を示す図
【図９】本発明による光変調装置を示す図
【図１０】本発明による光変調装置を示す図
【図１１】本発明による光変調装置を示す図
【図１２】本発明による光変調装置を示す図
【図１３】ＭＺ変調器を示す図
【図１４】ＭＺ変調器の特性を示す図
【図１５】ＭＺ変調器の変調特性および入力信号の状態を示す図
【図１６】従来の技術による光変調装置を示す図
【図１７】バイアスパイロット信号の重畳による出力信号光の状態を示す図
【図１８】バイアスパイロット信号の重畳による出力信号光の状態を示す図
【図１９】バイアスパイロット信号の重畳による出力信号光の状態を示す図
【図２０】変調器ドライバの振幅検出構成を示す図
【図２１】入力信号のパターンによるダイオードの検出電圧の変化を示す図
【図２２】変調器ドライバの出力を安定化させる構成を示す図
【図２３】駆動信号振幅による出力信号光への影響を示す図
【図２４】パルス波形と閾値、消光比の関係を示す図
【図２５】入力信号の一方のレベルを変調特性の谷に固定した状態を示す図
【符号の説明】
【０２１０】
１１Ａ〜１１Ｂ、１２Ａ〜１２Ｃ、１３Ａ〜１３Ｂ、１４、１９：  光変調装置
２：  マッハツェンダ変調器（ＭＺ）
２１：  ニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板
２２Ａ〜２２Ｂ：  光導波路
２３Ａ〜２３Ｂ：  Ｙ分岐導波路
２４Ａ〜２４Ｂ：  平行導波路
２５Ａ：  信号電極
２５Ｂ：  接地電極
３：  変調器駆動部
３１：  変調器ドライバ
３１０：  振幅検出回路
３１１Ａ〜３１１Ｂ：  抵抗
３１１Ａ〜３１２Ｂ：  コンデンサ
３１３：  コイル
３１４：  ダイオード
３１５：  増幅器
３１６Ａ〜３１６Ｂ：  マイクロストリップライン
３２：  コンデンサ
３５、３５Ａ〜３５Ｂ：  混合部
４：  バイアス印加部
４１：  バイアスティ（ＢＴ）
４１１：  コンデンサ
４１２：  コイル
４２：  終端部
４３：  増幅部４３
４５、４５Ａ〜４５Ｂ：  混合部
５：  モニタ部
５１：  分岐部
５２：  ＰＤ（フォトダイオード）
５３：  増幅部
５５：  混合部
６：  バイアス制御パイロット信号送出部
６１：  発振部
６２：  極性切替部（POL）
６３：  増幅部
７：  バイアス制御部
７１：  バンドパスフィルタ（BPF）
７２：  ローパスフィルタ（LPF）
７３：  位相比較部
８：  振幅制御パイロット信号送出部
８１：  発振部
８３：  増幅部
９：  振幅制御部
９１：  バンドパスフィルタ（BPF）
９２：  ローパスフィルタ（LPF）
９３：  位相比較部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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