(57)【要約】【課題】  ＬＮ変調器などの光変調器の動作点制御を、従来のように低周波信号を用いることなく、また任意の動作点において動作を保持できるようにする。【解決手段】  信号光入力端１１から信号光と、検査光源１２から検査光とが、合波器１３により合波されてＬＮ変調素子１４へ入力される。その出力光から検査光を分波器１６で取り出し、該検査光を光電気変換器１８で電気変換し、その出力電圧をモニターする。該出力電圧に変動が生じたときにその電圧変動に応じたバイアス電圧制御信号を処理回路１９が発生し、該制御信号に基づいてバイアス電圧を発生する制御電圧源１Ｅの電圧制御を行なう。これによりＬＮ変調素子１４に動作点ドリフトが生じても、動作点を保持できる。【選択図】      図１
2005091517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス電圧が与えられて動作する光変調素子に対し、信号光と、該信号光とは異なる波長の検査光とを重畳して入力し、
前記光変調素子の出力光から前記信号光を取り出すと共に、保持すべき光変調素子の動作点に応じた検査光の光強度をモニターし、
前記検査光の光強度に変化分が生じたときに、該変化分に応じた電圧変化を、前記光変調素子のバイアス電圧に対して与えることを特徴とする光変調素子のバイアス電圧制御方法。
【請求項２】
信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子と、前記バイアス電圧を発生するバイアス電圧源とを有する光変調器において、
信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、
さらに、前記光電変換手段の出力電圧をモニターし、該出力電圧に変動が生じたときにその電圧変動に応じたバイアス電圧制御信号を発生し、該制御信号に基づいて前記バイアス電圧源の電圧制御を行なう制御手段を具備することを特徴とする安定化光変調器。
【請求項３】
信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子を有する光変調器において、
信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、
さらに、前記光変調素子にバイアス電圧を与える差動増幅器を備え、該差動増幅器により増幅される差動電圧は、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧源の出力電圧と、前記光電変換手段の出力電圧との差に基づいて生成されるよう構成したことを特徴とする安定化光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光変調器に関し、特に光変調器の動作特性を安定化させるためのバイアス電圧制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信や光信号処理においては、電気信号の変化を光の強度や、位相・周波数変化等に変換することが不可欠であり、光変調器はこのような変換のための一手段として汎用されている。一般的に光変調器は、光学素子に対して光源からの光が入力される入力端とその出力端、及び変調信号となる電気信号の入力端とを設け、光入力端から入力された光を前記電気信号により変調するものである。かかる光変調器としては、リチウムナイオベイト光変調器（以下ＬＮ変調器という）、吸収型光変調器、及び音響光学素子光変調器などが代表的なものとして挙げられる。前記ＬＮ変調器や吸収型光変調器では、通常入力される電気信号（以下ＲＦ信号）は高周波交流信号であり、これに一定の直流バイアス電圧を重畳した形で前記光学素子に印加される。
【０００３】
ところで、光変調器の特性は前記バイアス電圧によって大幅に異なるものとなる。図５はＬＮ変調器の静特性を示しており、横軸は印加する直流バイアス電圧を、縦軸はＬＮ素子を透過する光量をそれぞれ表している。図示した通り、透過光量（Ｐ０）は直流バイアス電圧（Ｖｂ）に対して周期的な特性を持ち、Ｖｂが変動するとＰ０が大きく変動することが判る。このような静特性曲線はＳ字特性と呼ばれており、以下、該Ｓ字特性の一つの点を動作点と呼び、光量が最大となる最大動作点における電圧をＶmax、光量が最小となる最小動作点における電圧をＶmin、前記最大動作点と最小動作点とのちょうど中点に位置する中間動作点における電圧をＶquadと呼ぶものとする。そして、前記ＶmaxとＶminの差の電圧を半波長電圧Ｖpaiと、隣り合うＶmaxとＶminの差の電圧を一波長電圧Ｖ2paiと呼ぶものとする。
【０００４】
図６は、デジタル電気信号をデジタル光信号に変換する場合に、直流バイアス電圧を中間動作点電圧Ｖquadに設定した場合における、電気波形と光の強度変化を示したグラフ図である。図中、実線３０１はＳ字特性、実線３０２は電気信号波形、及び実線３０３は光信号波形をそれぞれ示している。なお電気信号波形３０２が矩形の時間変化をする場合は、光信号波形３０３もまた矩形の時間変化をなす。
【０００５】
図５に示した静特性は、温度変化などの要因によって経時的に変化することが知られている。図６のグラフ図に示した点線３０４は、このような経時変化が生じたときの静特性の変化を示している。すなわち図示する通り、ＶpaiやＶ2paiは変化しないものの、Ｓ字特性がバイアス電圧に対して平行移動（動作点ドリフト）する。このような動作点ドリフト現象が生じると、矩形の電気信号波形３０２を入力しても、出力光信号波形３０３が矩形状とならず、意図する出力光が得られないことになる。
【０００６】
従来、ＬＮ変調器の静特性の経時変化を補償する方法として、自動バイアスコントロール方式が知られている。この方式は、静特性が変化した場合にバイアス電圧をその変化に応じて制御し、光変調器の動作点を前記動作中間点や、最大・最小動作点に保つよう補正するものである。図４はこのような自動バイアスコントロール方式を採用した光変調器の一例を示すブロック図である。図において、ＬＮ変調素子４０２には入力端４０１から光信号が入力され、この光信号はＬＮ変調器４０２に印加される電気信号により変調される。この電気信号は増幅器４０３から与えられ、該増幅器４０３の出力信号は、ＲＦ信号入力端４０４から増幅器４０３へ入力されるＲＦ信号と、低周波発信器４０５から増幅器４０３の利得制御電圧端子に入力された１０００Ｈｚ程度の低周波信号とが重畳された信号である。ＬＮ変調素子４０２を通過して変調された信号光は、出力端４０７へ向かうのであるが、その一部が光分岐器４０６により分岐され、光電変換器４０８へ入力され、さらにその出力はバイアス電圧の制御回路４０９へ入力される。
【０００７】
制御回路４０９では、入力されてきた電気信号から低周波成分を取り出し、その低周波信号を解析し、次のような手法でバイアス電圧を変化させて動作点ドリフトを補正する。すなわち、例えばバイアス電圧を最大動作点に保つ場合にあっては、前記低周波信号の周波数の電圧成分を検出し、その成分が最大になるようにバイアス電圧を順次変化させてゆき、当該電圧成分が増加から現象に変曲する臨界点を見出すという、いわゆる最大点の「追いかけ制御」の手法が取られる。この場合、２倍の周波数成分はＬＮ変調素子４０２の最小動作点でも極値を示すので、バイアス電圧を増加させる方向に変化させた場合に、光の直流成分が増加するか減少するかにより、最大動作点か、或いは最小動作点かが判断される。
【０００８】
また、バイアス電圧を中間動作点に保つ場合にあっては、前記低周波信号の電圧成分が最小になるよう追いかける制御をする。なお、Ｓ字特性の勾配が正か負かの判定は、バイアス電圧を増加させる方向に変化させた場合に、光の直流成分が増加するか減少するかにより判断される。また、バイアス電圧が中間点からずれた場合は、ＬＮ変調器からは２倍や３倍の高調波の発生が変化するので、これらを検出して制御することも可能である。
【特許文献１】特開２０００-１７１７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようにＬＮ変調素子４０２の動作点を、変調する電気信号に重畳される低周波信号の高調波成分に基づいて、最大動作点や最小動作点、或いは中間動作点に保つ方法は存在するが、動作点を任意の点に維持する制御方法は未だ提案されていない。すなわち従来方式では、低周波信号の周波数成分やその高調波成分を基準とした追いかけ制御方式であるため、最大点や最小点の探知はできるが、それ以外の任意の動作点を探知しようとしても基準となるものが存在せず、従って動作点を任意の点に保つことはできないのである。
【００１０】
光通信や光信号処理においては、動作点を最大動作点や最小動作点、或いは中間動作点以外の点に保つ必要性が生じる場合がある。例えばデジタルな電気信号で光信号を変調する場合、電気信号の振幅が半波長電圧Ｖpaiである場合は、中間動作点をバイアス点として動作させることで理想的な光変調が行なわれる。しかし、電気信号の振幅が半波長電圧Ｖpaiよりも小さい場合にあっては、中間動作点をバイアス点とすると、バイアスを含んだ出力波形となってしまうことから、変調された光信号は信号強度がゼロに落ちきらず意図する出力が得られないという不都合がある。
【００１１】
また、ＬＮ変調素子のバイアス電圧制御のため、低周波発生器４０５を用い信号光に低周波変調を施与すること自体において種々の不都合が生じる。すなわち、このような低周波変調を行なう場合、変調のための電気信号を生成する増幅器４０３として、利得制御電圧端子を具備する如き特殊な増幅器を使用する必要がある。さらに、ＬＮ変調器を２台以上直列に使用したり、ＬＮ変調器の制御以外の目的で信号光に対して低周波変調をかけたりする必要がある場合には、これら変調低周波信号が互いに干渉しないようにフィルタ機能を設けねばならず、光変調器の装置構成が複雑化するという問題がある。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ＬＮ変調器などの光変調器の動作点制御を、従来のように低周波信号を用いることなく、また任意の動作点において動作を保持できる、光変調素子のバイアス電圧制御方法及び安定化光変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の光変調素子のバイアス電圧制御方法は、バイアス電圧が与えられて動作する光変調素子に対し、信号光と、該信号光とは異なる波長の検査光とを重畳して入力し、前記光変調素子の出力光から前記信号光を取り出すと共に、保持すべき光変調素子の動作点に応じた検査光の光強度をモニターし、前記検査光の光強度に変化分が生じたときに、該変化分に応じた電圧変化を、前記光変調素子のバイアス電圧に対して与えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項２の安定化光変調器は、信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子と、前記バイアス電圧を発生するバイアス電圧源とを有する光変調器において、信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、さらに、前記光電変換手段の出力電圧をモニターし、該出力電圧に変動が生じたときにその電圧変動に応じたバイアス電圧制御信号を発生し、該制御信号に基づいて前記バイアス電圧源の電圧制御を行なう制御手段を具備することを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項３の安定化光変調器は、信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子を有する光変調器において、信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、さらに、前記光変調素子にバイアス電圧を与える差動増幅器を備え、該差動増幅器により増幅される差動電圧は、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧源の出力電圧と、前記光電変換手段の出力電圧との差に基づいて生成されるよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係るバイアス電圧制御方法によれば、変調された信号光そのものから重畳された低周波成分を取り出してバイアス電圧制御するのではなく、信号光とは別異の検査光を重畳し、該検査光の変調状態に基づいてバイアス電圧を制御する方式であるので、信号光とは全く独立してバイアス電圧制御を行なうことができる。従って、信号光の変調のための電気信号の波形や振幅がどのような態様であっても、これに影響されることなく制御を行なうことができるようになり、動作点を任意の点に保つことも可能となる。
【００１７】
請求項２の安定化光変調器によれば、制御手段が、検査光の出力変動に応じて適宜なバイアス電圧制御信号を発する構成であるので、光変調素子の静特性が経時変化したことに起因して検査光の出力パワーに変化が生じると、直ちに動作点を一定に保つようにバイアス電圧が制御される。かかる制御は、静特性のシフトに対していかなる電圧変動を与えれば良いかのテーブルを予め記憶させておき、これを光電変換手段が行なう出力電圧のモニター結果を勘案して最適なバイアス電圧制御信号を選択するようなプログラムを設定することで、ソフトウェア的に実施される。
【００１８】
請求項３の安定化光変調器によれば、差動増幅器というハード的構成によって、バイアス電圧制御を行なうことができる。すなわち、基準電圧源の出力電圧と、前記光電変換手段の出力電圧との差に基づく差動電圧は、検査光パワーの変動、すなわち光変調素子の静特性の変動に他ならない。従って、前記差動電圧によりバイアス電圧を制御すれば、動作点を保持することができるものである。
【００１９】
このように、本発明の光変調素子のバイアス電圧制御方法及び安定化光変調器によれば、光変調素子の静特性（Ｓ字特性）が経時変化によりドリフトしたとしても、動作点が事実上変化しないようにバイアス電圧を自動的に制御することができる。しかも、信号光に合波させて同様に変調された検査光出力を制御ベースとするので、従来のように限られた動作点ではなく、任意の動作点に保持するようバイアス電圧を制御することが容易に行えるようになる。
【００２０】
また、従来のように変調のための電気信号を発生する増幅器に、低周波変調を加える必要がなくなり、変調用増幅器として利得制御電圧端子を具備するような特殊増幅器を用いずともよく、低周波信号の干渉問題も考慮しなくて済む。
【００２１】
従って、光変調器の装置構成が簡略化できてコストダウン化が期待できると共に、任意の動作点において動作を保持できるので光変調器の調整が容易になり、さらに低周波信号の干渉の問題がないので、ＬＮ変調器を２台以上直列に使用したり、ＬＮ変調器の制御以外の目的で信号光に対して低周波変調をかけることができる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施態様につき説明する。
（実施形態１）
図１は本発明にかかる安定化光変調器１の一構成例を示すブロック図である。図において、ＬＮ変調素子１４に対し、光変調用の電気信号がＲＦ信号入力端１５より印加可能とされており、信号光入力端１１から入射された信号光はＬＮ変調素子１４内において光変調され、しかる後、信号光出力端１７から出力される如き基本構成を有している。
【００２３】
本発明においては、かかる基本構成に加え、検査光を発生する検査光源１２を備える。検査光源１２が発する検査光は、光カプラなどの合波器１３により信号光と合波され、ＬＮ変調素子１４へ信号光と共に入力されるよう構成されている。検査光源１２としては半導体レーザを用いることができ、その発光波長は、信号光入力端１１から入力される信号光と干渉しないようにするため、信号光とは異なる波長が選ばれる。例えば信号光が１．５μｍ帯の光であれば、検査光源１２としては１．４８μｍを中心発光波長とする半導体レーザを選択すればよい。なお検査光源１２は、各種の制御が可能なように、必要に応じて低周波で光強度を変調できるようにしておくことが望ましい。
【００２４】
ＬＮ変調素子１４へ入力された信号光と検査光は、共にＲＦ信号入力端１５から入力された電気信号で変調される。ＬＮ変調素子１４の出力光（変調された信号光と検査光）は分波器１６へ入力される。この分波器１６は信号光と検査光を分波する役目を果たし、これにより信号光は信号光出力端１７へ、検査光は光電気変換器１８へ向けてそれぞれ分離されて送出される。
【００２５】
光電気変換器１８へ入力された検査光は、ここで電気信号に変換され、信号処理回路１９へ入力される。該信号処理回路１９では、検査光に由来する電気信号を解析し、後述の方法により最適なバイアス電圧制御信号を発生して、制御電圧源１Ｅへ送る。そして、該制御電圧源１Ｅは、前記制御信号によって決定されたバイアス電圧を発生し、ＬＮ変調素子１４へ印加するものである。
【００２６】
図２は、前記信号処理回路１９における処理の態様を説明するための機能ブロック図である。光電気変換器１８の出力電気信号は、まず電圧モニター部１９１へ入力され、その電圧変動をモニターすることにより、いま検査光がどのような状態で変調されているかが、電気信号に置換した状態でモニターされる。次いで電圧変動検知部１９２にて、基準電圧記憶部１９３が記憶している基準電圧と、前記モニター電圧とを比較することにより、電圧変動Δｖを求める。この基準電圧とは、保持したい動作点に対応した電圧であって、例えばＳ字特性の中間動作点にバイアスを保持する場合は、該中間動作点で本来得られるべき出力電圧（光電気変換器１８の出力電圧）を指す。
【００２７】
ここで、もしＬＮ変調素子１４に動作点ドリフトが生じていなければ、基準電圧通りの電圧を電圧モニター部１９１は検知しており、この場合電圧変動検知部１９２はΔｖ＝０と出力する。一方動作点ドリフトが生じると、前記基準電圧と電圧モニター部１９１が検知する電圧とは位相ズレが生じることとなり、そのズレに応じた分を電圧変動検知部１９２はΔｖとして検知し、これを出力する。
【００２８】
電圧変動検知部１９２が確定したΔｖの出力情報は、ＡＤ変換器１９４によりデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号はＡＤ変換器１９４からΔｖに応じた信号として演算部１９５へ入力される。
【００２９】
データ記憶部１９６は、Δｖとバイアス電圧の変動に関するデータテーブルを記憶している。すなわち、ＬＮ変調素子１４の静特性変化に起因する光電気変換器１８の出力電圧変動Δｖと、該電圧変動Δｖに応じたバイアス電圧変動Δｑとをパラメータとしたデータテーブルを記憶しており、演算部１９５からの要求により、例えば前記電圧変動がΔｖ１であるとの情報が与えられたときに、データテーブルを参照して、これに対応するバイアス電圧変動（Δｑ１）はいくらであるかが引き出せるよう構成されている。このようなデータテーブルは、図６に示した静特性の経時変化のグラフ図からも明らかな通り、経時変化により静特性は変位するものの、Ｓ字特性の形態自体は維持されたまま平行移動的にシフトする変位であることから、予め作成してデータ記憶部１９６に記憶させておくことが可能である。
【００３０】
演算部１９５では、ＡＤ変換器１９４から入力されて来るΔｖに関する情報と、これに応じてデータ記憶部１９６から取り出したΔｑに関する情報に基づいて演算処理を行ない、動作点を保持するために必要なバイアス電圧の変化分ΔＶｂを確定する。そしてバイアス電圧変化分ΔＶｂに関する情報を制御信号発生部１９７へ送る。
【００３１】
制御信号発生部１９７は、実際にバイアス電圧を発生する制御電圧源１Ｅの出力電圧を制御する制御信号を発する機能を備える。前記バイアス電圧変化分ΔＶｂに関する情報入力があったときは、該ΔＶｂに応じた制御信号を制御電圧源1Ｅに与え、制御電圧源１Ｅの出力電圧をΔＶｂだけ変化させるものである。
【００３２】
以上の通り構成された本発明の安定化光変調器１の動作を説明する。信号光入力端１１からは一般的な光通信で用いられる波長の光、例えば１．５μｍ帯の信号光が入力される。一方検査光源１２が発する検査光としては、前記信号光との干渉が発生しないよう異なる波長の光が選ばれ、例えば１．４８μｍの光が検査光源１２から発せられる。これら信号光と検査光とは合波器１３で合流されてＬＮ変調素子１４へ入力される。そして、ＲＦ信号入力端１５から入力される電気信号によって、信号光と検査光とは共に変調される。例えば矩形波状の電気信号がＲＦ信号入力端１５から入力されたならば、信号光と検査光もこれに応じて矩形波状の光信号に変調され、分波器１６へ出力される。
【００３３】
分波器１６で、１．５μｍ帯の信号光と、１．４８μｍの検査光とは分離され、信号光は信号光出力端１８から外部へ出力され、光通信に供される。一方検査光は光電気変換器１８へ分岐出力され、その光パワーを電気信号に変換した形で電圧モニター部１９１にてモニターされる。
【００３４】
ここでＬＮ変調素子１４に経時変化が生じた場合、前述の通り信号光には図６の点線で示したような動作点ドリフトが生じることになるが、検査光も信号光と同様にＬＮ変調素子１４で変調されているので、やはり同様に動作点ドリフトが発生する。従って、検査光の動作点ドリフトを是正すれば、信号光の動作点ドリフトもまた是正されることになる。
【００３５】
現にＬＮ変調素子１４に経時変化が発生すると、上述の通り、処理回路１９の電圧変動検知部１９２は、基準電圧記憶部１９３が記憶している基準電圧と比較して、当該経時変化に対応した電圧変動Δｖを確定する。例えばＳ字特性の中点に動作点を保持しようとする場合では、前記基準電圧は該中間動作点におけるバイアス電圧Ｖquadに対応する光電気変換器１８の出力電圧ｖｑとされ、このｖｑに対してどれだけの電圧変動Δｖがあったかが求められる。
【００３６】
かかる経時変化を結果から逆に見た場合、いま、電圧変動が＋Δｖｎであったとすると、中間動作点において電圧源１Ｅが印加すべきバイアス電圧は、ｖｑに相当するバイアス電圧（Ｖquad）であるのにかかわらず、ｖｑ＋Δｖｎに相当するバイアス電圧がＬＮ変調素子１４に印加されていることになる。従って、Ｓ字特性の中点に動作点を保持するには、現状で電圧モニター部１９１が検出しているｖｑ＋Δｖｎの出力電圧を、ｖｑの出力電圧になるように制御すれば、経時変化が生じても動作点が保持されることになる。
【００３７】
電圧変動検知部１９２は、前記Δｖｎのような電圧変動信号をＡＤ変換器１９４へ送り、ＡＤ変換器１９４はこれをデジタル信号に変換して演算部１９５へ入力する。この電圧変動Δｖｎは、あくまで検査光に由来して光電気変換器１８から出力される電圧の電圧変動分であるので、これを実際のバイアス電圧変動分に置換する必要がある。データ記憶部１９６は前述した通り、この置換のためのデータテーブルを記憶しており、演算部１９５はこのデータテーブルを参照して、動作点保持のために必要なバイアス電圧の変化分ΔＶｂを確定する。そして制御信号発生部１９７では、制御電圧源１Ｅが発生するバイアス電圧をΔＶｂだけ変化させるのに必要な制御信号を発生し、この制御信号を制御電圧源１Ｅに送出してＬＮ変調素子１４に与えられるバイアス電圧を変化させる。
【００３８】
このような制御によって、経時変化による動作点ドリフトは補償され、ＬＮ変調素子１４本来の静特性に応じた光変調が行なわれることになる。従って、上記した例では、光電気変換器１８の出力電圧もｖｑ＋Δｖｎから、本来のｖｑに復帰することになる。以降も同様にして光電気変換器１８の出力電圧を電圧モニター部１９１で継続してウォッチングし、もし電圧変動Δｖが検知されたならば、同様な処置が繰り返され、動作点が一定に保持されるものである。
【００３９】
以上はバイアスをＳ字特性の中間動作点に保持する場合について主に説明したが、他の任意の動作点においてバイアスを保持させる場合は、当該動作点において光電気変換器１８が本来出力する電圧を基準電圧記憶部１９３に記憶させておけば、同様の動作によってΔｖを求め、バイアス電圧を自動的に調整することができる。すなわち、従来法のように動作点保持が、最大・最小動作点、中間動作点に限定されることはなく、意図する任意の動作点においてバイアスを保持することができる。
【００４０】
なお、検査光源１２から発せられる検査光は連続光であっても良いが、低周波の強度変調を与えたものを検査光として用いても良い。この場合、光電気変換器１８に変調に用いた低周波のフィルタを内臓させ、該フィルタを通過した交流信号の実効値を処理回路１９に送出すれば良い。
【００４１】
（実施形態２）
図３は、本発明の目的をハード的構成によって達成する安定化光変調器２の構成例を示すブロック図である。実施形態１と同様に、ＬＮ変調素子２４に対し、光変調用の電気信号がＲＦ信号入力端２５より印加可能とされており、信号光入力端２１から入射された信号光はＬＮ変調素子２４内において光変調され、しかる後、信号光出力端２７から出力される如き基本構成を有している。さらに、検査光を発生する検査光源２２を備え、該検査光が合波器２３により信号光と合波されてＬＮ変調素子２４へ入力され、該ＬＮ変調素子２４で信号光と検査光とが共に変調された後、分波器２６にて信号光と検査光とは分波され、信号光は信号光出力端２７へ、検査光は光電気変換器２８へそれぞれ分波される構成も、前記実施形態１と同様である。
【００４２】
本実施形態では、光電気変換器２８の出力電圧の処理方法以下が実施形態１とは異なる。光電気変換器２８の出力端には電圧増幅器２９１が接続される。光電気変換器２８は分波器２６から入力される検査光を光電変換して電圧を発生するが、電圧増幅器２９１は該出力電圧を増幅すると共に、所定の直流電圧を重畳して差動増幅器２９２へ出力する。基準電圧源２９Ｅは所定のバイアス電圧を発生しＬＮ変調素子２４を駆動する。従って、この電圧はＬＮ変調素子２４の動作点に応じた電圧であり、Ｓ字特性の中点に動作点を設定する場合は、それに応じた電圧Ｖｍである。前記電圧増幅器２９１で光電気変換器２８の出力電圧を増幅し直流電圧を重畳するのは、前記基準電圧源２９Ｅの発生電圧（例えばＶｍ）にスケールを合わせるためである。
【００４３】
基準電圧源２９Ｅの出力と電圧増幅器２９１の出力は、差動増幅器２９２へ入力される。差動増幅器２９２は、両者の出力の差分に基づいて基準電圧源２９Ｅの出力電圧を所定値に変換した上で、ＬＮ変調素子２４へこれをバイアス電圧として供給する。すなわち、基準電圧源２９Ｅの出力と電圧増幅器２９１の出力とに差が無い場合は、基準電圧源２９Ｅが発生する電圧が事実上そのままＬＮ変調素子２４へ供給され、両者間に出力電圧差が存在する場合は、差動増幅器２９２で該電圧差に応じて電圧の増・減処理がなされた上で、ＬＮ変調素子２４へ供給される。
【００４４】
以上の通り構成された本発明の安定化光変調器１の動作を、ＬＮ変調素子２４の動作点をＳ字特性の中点に保持する場合について説明する。なお、光電気変換器２８が検査光を光電変換するまでは、前記実施形態１と同じであるので、説明は省略する。
【００４５】
まず、ＬＮ変調素子２４に経時変化が生じていない場合について説明すると、光電気変換器２８の出力電圧ｖ１は電圧増幅器２９１で増幅され、所定の直流電圧が重畳された上で、差動増幅器２９２へ入力される。他方、基準電圧源２９Ｅでは、ＬＮ変調素子２４のＳ字特性の中間動作点に応じた電圧Ｖｍが発生され、これが差動増幅器２９２へ入力される。経時変化が生じていない場合、電圧増幅器２９１からは電圧の入力は無く、特段差動増幅器２９２で差動変換されることなく、前記電圧Ｖｍがバイアス電圧としてＬＮ変調素子２４へ印加される。つまり、電圧増幅器２９１で重畳される直流電圧は、動作点ドリフトが生じていない初期状態において、光電気変換器２８からの出力電圧ｖ１を打ち消し、該電圧増幅器２９１の出力電圧を０にするような直流電圧である。
【００４６】
これに対し、ＬＮ変調素子２４に経時変化が生じた場合、光電気変換器２８から入力される出力電圧ｖ２は、電圧増幅器２９１で直流電圧の重畳処理をしても０にはならず、動作点ドリフトに応じた電圧変動Δｖだけ、電圧増幅器２９１は出力することになる。ここで、Ｓ字特性は曲線特性であるものの、その中間動作点付近ではほぼ直線で近似できるので、傾き定数をｋとすると、前記電圧変動Δｖと中間動作点からのドリフト分の電圧Δｑとの関係は、線形にΔｖ＝ｋΔｑで表現できる。さらに電圧増幅器２９１の利得を調整してｋ=１とすれば、Δｖ＝Δｑと扱うことができる。
【００４７】
いま、ＬＮ変調素子２４のＳ字特性が、バイアス電圧に換算してΔｑ減少するドリフトが生じたとする。すると光電気変換器２８が受光する光量も低下し、その出力電圧も低下する。一方、電圧増幅器２９１では、Ｓ字特性がドリフトする前のバイアス電圧に応じた直流電圧が重畳され続けるため、電圧増幅器２９１の出力電圧は０ではなく、Δｖ＝Δｑだけ発生することになる。つまり、電圧増幅器２９１はΔｑの電圧を差動増幅器２９２に出力する。
【００４８】
基準電圧源２９Ｅは、変わらずＳ字特性の中間動作点に応じた電圧Ｖｍを発生し差動増幅器２９２に出力しており、前記の通り電圧増幅器２９１からΔｑの電圧の入力があった場合、差動増幅器２９２の差動作用により、この時点で差動増幅器２９２からＬＮ変調素子２４に供給される電圧は、Ｖｍ−Δｑとなる。このバイアス電圧は、動作点ドリフトが生じた後の中点に相当するものとなるので、結果としてＬＮ変調素子２４のバイアス電圧が中点に保持されたことになるものである。
【００４９】
上記の説明では、前記電圧変動Δｖと中間動作点からのドリフト分の電圧Δｑとの関係を線形にΔｖ＝ｋΔｑと仮定したが、一般にＳ字特性は正弦関数であるので、かかる仮定が必ずしも妥当しないとも言える。しかしながら、Ｓ字特性が大幅にドリフトすることは少なく、多くの場合はドリフト分の電圧Δｑも僅かであるので、上記のような線形近似を行なっても事実上差し支えは無い。従って、本実施形態によっても、任意の動作点において、バイアス電圧を保持することが可能である。但し、動作点によって傾きは異なるので、傾き定数ｋは当該動作点に応じて調整することが望ましい。
【００５０】
Ｓ字特性が大幅にドリフトする場合でも、前記の線形近似をいくらかの区画に分けて行い、それぞれ適当な定数ｋを線形近似区画毎に与えておくことで、対応することが可能となる。
【００５１】
以上の説明した実施形態１及び２では、いずれも光変調素子としてＬＮ変調素子を用いた場合について説明したが、他の光変調素子、例えば吸収型光変調素子や音響光学型光変調素子であっても、同様にして任意の動作点において、動作点の保持を行なわせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明にかかる安定化光変調器の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した処理回路の動作を説明するための機能ブロック図である。
【図３】本発明にかかる安定化光変調器の他の実施形態を示すブロック図である。
【図４】従来の光変調器の一例を示すブロック図である。
【図５】ＬＮ変調素子のバイアス電圧と透過光量との関係の静特性（Ｓ字特性）を示すグラフ図である。
【図６】ＬＮ変調素子により、信号光を電気信号で変調したときの関係を示すグラフ図であり、図中点線で示した曲線は、動作点ドリフトの状況を表している。
【符号の説明】
【００５３】
１，２        光変調器
１１，２１，４０１    信号光入力端
１２，２２    検査光源
１３，２３    合波器
１４，２４，４０２    ＬＮ変調素子
１５，２５，４０４    ＲＦ信号入力端
１６，２６，４０６    分波器
１７，２７，４０７    信号光出力端
１８，２８，４０８    光電気変換器
１９          処理回路
１９１        電圧モニター部
１９２        電圧変動検知部
１９３        基準電圧記憶部
１９４        ＡＤ変換器
１９５        演算部
１９６        データ記憶部
１９７        制御信号発生部
１Ｅ          制御電圧源
２９１        電圧増幅器
２９２        差動増幅器
２９Ｅ        基準電圧源
３０１        Ｓ字特性
３０２        電気信号波形
３０３        光信号波形
３０４        静特性の変化
４０３        増幅器
４０５        低周波発信器
４０９        バイアス電圧の制御回路
【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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