(57)【要約】【課題】微小変調成分の同期検波を確実に行って、安定した光変調器の動作点制御を行うことができる光位相制御回路を提供する。【解決手段】ＡＧＣアンプ２６はループ帯域の下限カットオフ周波数が微小変調信号ｂ４の周波数よりも高く設定され、可変利得アンプ３１では利得制御信号ｂ９−１に基づいて、光電気変換後の電気信号ｂ８を目標振幅値ｂ１０となるように増幅し、ピーク検出回路３２では可変利得アンプの出力振幅を検出し、積分器では前記出力振幅と目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号ｂ９を利得制御信号として可変利得アンプへ出力し且つ同期検波用の信号ｂ９−１として同期検波器２７へも出力する。同期検波器は同期検波用の信号を同期検波して動作点の制御方向を判断し、制御回路２８は前記制御方向に基づいて動作点制御信号を出力し、加算器２９は微小変調信号を前記動作点制御信号に重畳した動作点制御信号ｂ６を光変調器へ出力する。【選択図】図１
2013009136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調器の動作点を制御する光位相制御回路であって、
自動利得制御アンプと、同期検波器と、制御回路と、微小変調信号発生器と、加算器とを備えており、
前記自動利得制御アンプは可変利得アンプとピーク検出回路と積分器とを有し、且つ、ループ帯域の下限カットオフ周波数が前記微小変調信号発生器から出力される微小変調信号の周波数よりも高く設定されており、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、前記光変調器又は前記光変調器を具備した装置から出力される光信号を光電気変換手段で光電気変換した電気信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力するとともに同期検波用の信号として前記同期検波器へも出力し、
前記同期検波器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号に基づいて、前記積分器から出力される前記同期検波用の信号を同期検波することにより、前記光変調器の動作点の制御方向を判断し、
前記制御回路では、前記同期検波器で判断した前記制御方向に基づいて、前記光変調器の動作点が最適点になるように制御するための動作点制御信号を出力し、
前記加算器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号を、前記制御回路から出力される前記動作点制御信号に重畳し、この微小変調信号を重畳した動作点制御信号を前記光変調器へ出力する、
ように構成されていることを特徴とする光位相制御回路。
【請求項２】
光変調器の動作点を制御する光位相制御回路であって、
直列に接続された複数段の自動利得制御アンプと、同期検波器と、制御回路と、微小変調信号発生器と、加算器とを備えており、
前記複数段の自動利得制御アンプは何れも、可変利得アンプとピーク検出回路と積分器とを有し、後段の自動利得制御アンプほど大きな目標振幅値が設定され、且つ、前記複数段の自動利得制御アンプのうちの最後尾の自動利得制御アンプはループ帯域の下限カットオフ周波数が前記微小変調信号発生器から出力される微小変調信号の周波数よりも高く設定され、前記複数段の自動利得制御アンプのうちの最後尾以外の自動利得制御アンプはループ帯域の下限カットオフ周波数が前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号の周波数よりも低く設定されており、
前記複数段の自動利得制御アンプのうちの先頭の自動利得制御アンプにおいては、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、前記光変調器又は前記光変調器を具備した装置から出力される光信号を光電気変換手段で光電気変換した電気信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力し、
前記複数段の自動利得制御アンプのうちの先頭以外の自動利得制御アンプにおいては、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、前段の自動利得制御アンプにおける可変利得アンプから出力される信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力し、且つ、前記最後尾の自動利得制御アンプにおける前記積分器では、その前記出力信号を、同期検波用の信号として前記同期検波器へも出力し、
前記同期検波器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号に基づいて、前記最後尾の自動利得制御アンプの前記積分器から出力される前記同期検波用の信号を同期検波することにより、前記光変調器の動作点の制御方向を判断し、
前記制御回路では、前記同期検波器で判断した前記制御方向に基づいて、前記光変調器の動作点が最適点になるように制御するための動作点制御信号を出力し、
前記加算器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号を、前記制御回路から出力される前記動作点制御信号に重畳し、この微小変調信号を重畳した動作点制御信号を前記光変調器へ出力する、
ように構成されていることを特徴とする光位相制御回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載する光位相制御回路において、
前記光変調器は、光送信装置に装備され、光源から出力される連続光をデータ信号に基づいて位相変調するためのものであることを特徴とする光位相制御回路。
【請求項４】
請求項１又は２に記載する光位相制御回路において、
前記光変調器を具備した装置は、位相変調光を受信するために光受信装置に装備された遅延干渉計であり、前記光変調器は前記遅延干渉計に具備された光位相調整器であることを特徴とする光位相制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位相変調を利用した光通信システムを構成する光送信装置や光受信装置などに適用される光位相制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信システムの大容量化・長距離化に伴い、位相変調を利用した光通信システムが広く普及し始めている。従来の強度変調方式では、情報を光の強度に割り当てて信号の送受信を行うのに対し、位相変調方式では、情報を光の位相に割り当てて信号の送受信を行うことを特徴としており、高感度化や多値化が容易で、光スペクトルの有効活用や長距離伝送が可能となる。位相変調方式では、これまでに伝送信号の前後の光位相差を用いて復調を行う差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）方式や、４値の差動位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）方式が実用化されており、更なる高感度化や非線形耐力向上のため、位相変調信号にパルス変調をかけるＲＺ−ＤＰＳＫやＲＺ−ＤＱＰＳＫ方式などが用いられている。
【０００３】
これらの光通信システムにおいては、光送信装置では、マッハツェンダ型の変調器を並列又は直列に組み合わせた構成が用いられ、また、光受信装置では、差動位相変調光を強度変調光に復調するための遅延干渉計が用いられる。送信側の光変調器では、個体差や環境温度などによって動作点が異なり、また、ＤＣドリフトなどによって動作点が経時変動するため、各々の動作点を常時最適点に制御する自動バイアス制御（ＡＢＣ）回路が必要である。また、受信側の遅延干渉計では、波長や環境温度によって動作点が異なり、更に、波長変動や温度変動を補償するため、波長トラッキング回路による常時最適制御が必要となっている。即ち、遅延干渉計には光変調器の一種である光位相調整器が設けられており、この光位相調整器の動作点を常時最適点に制御する必要がある。
【０００４】
これらの制御方法として、送信側の光変調器或いは受信側の遅延干渉計（光位相調整器）の動作点制御信号に微小変調信号を重畳することにより、伝送信号に微小変調をかける方法が採られる（特許文献１）。
【０００５】
図１３は従来の光位相制御回路の形態の一例を光送信装置に用いたものである。図１３に示すように、光送信装置の光変調器１では、光源２から出力される連続光ａ１を、ドライバ回路３を介して入力するデータ信号ａ２に基づいて位相変調することにより位相変調光を生成し、この位相変調光を伝送信号ａ３として光受信装置（図示省略）へ送信する。
【０００６】
このとき、光位相制御回路では、光変調器１の動作点（バイアス点）制御のため、微小変調信号発生器４から出力される微小変調信号ａ４によって、光信号（位相変調光）に微小変調をかける。即ち、加算器１１では、微小変調信号発生器４から出力される微小変調信号ａ４を、制御回路１０から出力される光変調器１の動作点制御信号ａ６に加算（重畳）することによって動作点制御信号ａ７を生成し、この動作点制御信号ａ７を光変調器１へ出力する。光変調器１では、微小変調信号ａ４が重畳された動作点制御信号ａ７によって動作点制御されるため、光信号（位相変調光）に微小変調がかけられる。
【０００７】
この微小変調後の光信号は分岐され、一方の光信号ａ３−１は光通信システムの伝送路に出力され、他方の光信号ａ３−２は動作点制御用として光位相制御回路で用いられる。光位相制御回路では、光信号ａ３−２を光電気変換手段（モニタフォトダイオード（ＰＤ）５、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）６）で光電気変換し且つアンプ７で増幅した電気信号ａ５から、ピーク検出回路８によって前記微小変調信号ａ４を抽出し、これに同期検波器９において同一の微小変調信号ａ４で同期検波をかけ、この結果に基づいて制御回路１０で動作点（バイアス点）制御信号ａ６を生成する。この動作点制御信号ａ６に対して、前述のとおり加算器１１で微小変調信号ａ４を加算（重畳）することより動作点制御信号ａ７を生成し、この微小変調信号ａ４が重畳された動作点制御信号ａ７が光変調器１へ出力される。なお、光受信装置では、微小変調信号が重畳された動作点制御信号が、遅延干渉計の光位相調整器へ出力される。
【０００８】
同期検波による制御の原理を、図１４に示す。図１４に示すように、光電変換後の信号振幅は、光変調器１の動作点（バイアス点）が最適（２）な場合に最小となり、最適点（２）からずれるに従い大きくなる。ここで、光変調器１の動作点（バイアス点）に低周波の微小変調信号ｄによって微小変調をかけると、動作点（バイアス点）が時間とともに変動するので、前記信号振幅も変動することになる。この振幅変動は、図１４に示すとおり、最適動作点（バイアス点）（２）では、微小変調信号ｄの１／２の周期になり、バイアスが小さいほうにずれた点（１）（大きいほうにずれた点（３））では、微小変調信号ｄと同じ周期で同位相（逆位相）となる。従って、この振幅変動の変化を見ることで光変調器１の動作点（バイアス点）を制御する方向がわかり、最適な動作点（バイアス点）点を見つけることができる。このことは遅延干渉計の光位相調整器に関しても同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開：ＷＯ２００５／０８８８７６  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の微小変調信号を用いた動作点の制御方法には以下のような課題が存在する。
（１）  微小信号検出回路に求められる広いダイナミックレンジ
位相変調方式の光送信装置などでは、光変調器の構造が複雑になり、光変調器の損失や、損失ばらつきが大きくなる。光変調器の損失については、例えば、偏波多重のＱＰＳＫ変調器などでは、標準化された挿入損失が最大で１４ｄＢと非常に大きく、これに損失のばらつきも加わる。更に、位相変調光にパルス変調をかけるＲＺ方式の場合は、１桁近いオーダーの損失ばらつきを考慮する必要がある。
また、モニタＰＤの変換効率のばらつきも考慮しなけらばならない。光変調器には、光変調器を制御のためのモニタＰＤが具備されているが、光変調器へ入力する連続光の強度が同じであれば、光変調器の損失が大きいほど、モニタＰＤでの受光強度が弱まる。また、一般的に、モニタＰＤで受光する光は、マッハツェンダ変調器の結合部分での漏れ光であるため、結合効率のばらつきに起因する変換効率のばらつきがきわめて大きく、やはり市販の光変調器のモニタＰＤの変換効率は１桁に及ぶばらつきが存在する。以上を考慮すると、トータルの損失ばらつきは２桁近いものとなる。
【００１１】
（２）  微小変調信号による符号誤り率特性の劣化
動作点制御信号に重畳された微小変調信号が、本来のデータ変調に干渉するため、符号誤り率特性に影響を及ぼしてしまう、或いは、影響を及ぼさないようにきわめて小さい振幅の変調信号しか動作点制御信号に重畳できない。
【００１２】
上述の二つの課題に対し、従来の光位相制御回路では、図１３のようにＴＩＡ６の後段にアンプ７を接続する構成が採られる。しかし、固定利得のアンプ７の組み合わせでは、以下に説明するとおりダイナミックレンジの確保が難しい。図１５は固定利得アンプ７による検出信号増幅例を示したものである。図１５（ａ）と（ｂ）はそれぞれ、最小入力強度と最大入力強度に対する出力波形を示しており、最小の入力強度は、最大の入力強度の１／１００としてある。固定利得の増幅系では、最小入力強度では十分な振幅が得られない一方で、最大入力強度に対しては出力が飽和してしまっており、何れの出力からも微小変調信号をピーク検出によって得ることが困難である。
【００１３】
つまり、従来技術では、光変調器や光位相調整器の動作点を決める制御信号に対して、光信号の変調周波数よりも遥かに低い数Ｈｚから数ＭＨｚ程度の微小変調信号を重畳するとともに、光変調器や光位相調整器から出力される信号をピーク検出、同期検波して微小変調信号を再度抽出し、この前後での微小変調信号の振幅変化から光変調器や光位相調整器の動作点のずれを検出していた。しかし、従来技術では同期検波する段階での信号の大きさが保証されていないため、微小変調信号の抽出がうまくいかない場合がある。また、ある程度の余裕を見て微小変調信号の強度を強めると、今度は光信号に重畳しているデータ信号に微小変調信号が影響を及ぼしてまい、符号誤り率が悪化してしまう。
【００１４】
従って本発明は上記の事情に鑑み、微小変調成分の同期検波を確実に行って、安定した光変調器の動作点制御を行うことができる光位相制御回路を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する第１発明の光位相制御回路は、光変調器の動作点を制御する光位相制御回路であって、
自動利得制御アンプと、同期検波器と、制御回路と、微小変調信号発生器と、加算器とを備えており、
前記自動利得制御アンプは可変利得アンプとピーク検出回路と積分器とを有し、且つ、ループ帯域の下限カットオフ周波数が前記微小変調信号発生器から出力される微小変調信号の周波数よりも高く設定されており、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、前記光変調器又は前記光変調器を具備した装置から出力される光信号を光電気変換手段で光電気変換した電気信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力するとともに同期検波用の信号として前記同期検波器へも出力し、
前記同期検波器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号に基づいて、前記積分器から出力される前記同期検波用の信号を同期検波することにより、前記光変調器の動作点の制御方向を判断し、
前記制御回路では、前記同期検波器で判断した前記制御方向に基づいて、前記光変調器の動作点が最適点になるように制御するための動作点制御信号を出力し、
前記加算器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号を、前記制御回路から出力される前記動作点制御信号に重畳し、この微小変調信号を重畳した動作点制御信号を前記光変調器へ出力する、
ように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、第２発明の光位相制御回路は、光変調器の動作点を制御する光位相制御回路であって、
直列に接続された複数段の自動利得制御アンプと、同期検波器と、制御回路と、微小変調信号発生器と、加算器とを備えており、
前記複数段の自動利得制御アンプは何れも、可変利得アンプとピーク検出回路と積分器とを有し、後段の自動利得制御アンプほど大きな目標振幅値が設定され、且つ、前記複数段の自動利得制御アンプのうちの最後尾の自動利得制御アンプはループ帯域の下限カットオフ周波数が前記微小変調信号発生器から出力される微小変調信号の周波数よりも高く設定され、前記複数段の自動利得制御アンプのうちの最後尾以外の自動利得制御アンプはループ帯域の下限カットオフ周波数が前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号の周波数よりも低く設定されており、
前記複数段の自動利得制御アンプのうちの先頭の自動利得制御アンプにおいては、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、前記光変調器又は前記光変調器を具備した装置から出力される光信号を光電気変換手段で光電気変換した電気信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力し、
前記複数段の自動利得制御アンプのうちの先頭以外の自動利得制御アンプにおいては、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、前段の自動利得制御アンプにおける可変利得アンプから出力される信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力し、且つ、前記最後尾の自動利得制御アンプにおける前記積分器では、その前記出力信号を、同期検波用の信号として前記同期検波器へも出力し、
前記同期検波器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号に基づいて、前記最後尾の自動利得制御アンプの前記積分器から出力される前記同期検波用の信号を同期検波することにより、前記光変調器の動作点の制御方向を判断し、
前記制御回路では、前記同期検波器で判断した前記制御方向に基づいて、前記光変調器の動作点が最適点になるように制御するための動作点制御信号を出力し、
前記加算器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号を、前記制御回路から出力される前記動作点制御信号に重畳し、この微小変調信号を重畳した動作点制御信号を前記光変調器へ出力する、
ように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第３発明の光位相制御回路は、第１又は第２発明の光位相制御回路において、前記光変調器は、光送信装置に装備され、光源から出力される連続光をデータ信号に基づいて位相変調するためのものであることを特徴とする。
【００１８】
また、第４発明の光位相制御回路は、第１又は第２発明の光位相制御回路において、前記光変調器を具備した装置は、位相変調光を受信するために光受信装置に装備された遅延干渉計であり、前記光変調器は前記遅延干渉計に具備された光位相調整器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光位相制御回路によれば、例えば光通信システムの光送信装置と光受信装置の何れに適用した場合においても、自動利得制御アンプによるダイナミックレンジの拡大と、自動利得制御アンプの積分器による微小変調信号成分の高感度検出を行うことができる。
また、ループ帯域の異なる複数段の自動利得制御アンプを直列に接続することで、ダイナミックレンジの更なる拡大と、最後尾の自動利得制御アンプでの微小変調信号の抽出が可能となる。
また、光受信装置に適用した場合においては、受信信号に重畳される、微小変調信号による微小変調成分（強度変調成分）を目標振幅値からの誤差として検出し、利得制御信号として自動利得制御アンプへ帰還することで、微小変調振幅を低減することができ、符号誤り率特性への影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態例１に係る光位相制御回路を備えた光送信装置の構成図である。
【図２】自動利得制御（ＡＧＣ）アンプによる振幅変動抑圧効果を示す図である。
【図３】ＡＧＣアンプによる振幅変動抑圧が効かない状態を説明する図である。
【図４】ＡＧＣアンプの利得制御信号の波形を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態例２に係る光位相制御回路を備えた光送信装置の構成図である。
【図６】第１及び第２のＡＧＣアンプの伝達特性と微小変調信号の周波数との関係を示す図である。
【図７】最小入力強度受信時の出力波形（光変調器バイアスが小さい状態）を示す図である。
【図８】最大入力強度受信時の出力波形（光変調器バイアスが小さい状態）を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態例３に係る光位相制御回路を備えた光受信装置の構成図である。
【図１０】前記実施の形態例３の動作原理を説明する図である。
【図１１】位相変調光受信波形を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態例４に係る光位相制御回路を備えた光受信装置の構成図である。
【図１３】従来の光位相制御回路を備えた光受信装置の構成図である。
【図１４】同期検波の原理を説明する図である。
【図１５】固定利得アンプによる検出信号増幅例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
＜実施の形態例１＞
図１〜図４に基づき、光送信装置に装備された本発明の実施の形態例１に係る光位相制御回路について説明する。
【００２３】
図１に示すように、光送信装置の主信号部は、連続光ｂ１を出射する光源２１と、光変調器２２と、ドライバ回路２３とを備えた構成となっており、光変調器２２を制御する制御部は、微小変調信号発生器３０と、モニタフォトダイオード（ＰＤ）２４と、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）２５と、自動利得制御（ＡＧＣ）アンプ２６と、同期検波器２７と、制御回路２８、加算器２９とを備えた構成となっている。また、ＡＧＣアンプ２６は、利得可変アンプ３１と、ピーク検出回路３２と、積分器３３とを備えた構成となっている。
【００２４】
光送信装置の光変調器２２では、光源２１から出力される連続光ｂ１を、ドライバ回路２３を介して入力するデータ信号ｂ２に基づいて位相変調することにより位相変調光を生成し、この位相変調光（伝送信号ｂ３−１）を光受信装置（図示省略）へ送信する。
【００２５】
このとき、光位相制御回路では、光変調器２２の動作点（バイアス点）制御のために微小変調信号発生器３０から出力される微小変調信号ｂ４によって、光信号（位相変調光）に微小変調（強度変調）をかける。即ち、加算器２９において、微小変調信号発生器３０から出力される微小変調信号ｂ４を、制御回路２８から出力される光変調器２２の動作点制御信号ｂ５に加算（重畳）することにより、光変調器２２の動作点制御信号ｂ６を生成し、この動作点制御信号ｂ６を光変調器２２へ出力する。光変調器２２では、微小変調信号ｂ４が重畳された動作点制御信号ｂ６によって動作点制御されるため、光信号（位相変調光）に微小変調（強度変調）がかけられる。
【００２６】
この微小変調後の光信号は分岐され、分岐された一方の光信号ｂ３−１は光通信システムの伝送路に出力され、他方の光信号ｂ３−２は動作点制御用として光位相制御回路で用いられる。
【００２７】
光位相制御回路では、光変調器２２から出力される光信号ｂ３−２を、光電気変換手段（モニタＰＤ２４、ＴＩＡ２５）で光電気変換して電気信号ｂ８にする。具体的には、光信号ｂ３−２をモニタＰＤ２４で受光して電流信号ｂ７とし、ＴＩＡ２５で電流信号ｂ７に対応した電圧信号ｂ８とする。そして、ＴＩＡ２５の出力信号ｂ８が、ＡＧＣアンプ２６で所望の振幅値（目標振幅値ｂ１０）になるように増幅される。
【００２８】
ＡＧＣアンプ２６は、可変利得アンプ３１の出力振幅を一定に保持できる（即ち振幅一定制御が可能な）ループ帯域の下限カットオフ周波数が、微小変調信号発生器３０から出力される微小変調信号ｂ４の周波数よりも高く設定されている。
そして、このＡＧＣアンプ２６において、可変利得アンプ３１では、積分器３３から出力される利得制御信号ｂ９−１に基づいて、光電気変換手段で光電気変換した電気信号ｂ８を、目標振幅値ｂ１０となるように増幅する。
ピーク検出回路３２では、可変利得アンプ３１の出力振幅を検出する。即ち、ピーク検出回路３２では、可変利得アンプ３１の出力信号ｂ１１の振幅情報を電圧情報ｂ１２に変換する。
積分器３３では、ピーク検出回路３２で検出した前記出力振幅（電圧情報ｂ１２）と、目標振幅値ｂ１０とを比較し、この出力振幅（電圧情報ｂ１２）と目標振幅値ｂ１０との差分（誤差信号）を積分して得られる出力信号ｂ９を、利得制御信号ｂ９−１として可変利得アンプ３１へ出力する。この利得制御信号ｂ９−１に基づいて、可変利得アンプ３１では、前述のとおり、光電変換後の信号ｂ８が目標振幅値ｂ１０となるように増幅する（即ち、可変利得アンプ３１の利得を、前記差分（誤差信号）がゼロになるように制御する）。また、積分器３３では、その出力信号ｂ９を、同期検波用の信号ｂ９−２として同期検波器２７へも出力する。
【００２９】
即ち、光変調器２２から出力される光信号を分岐して光電気変換した後、ＡＧＣアンプ２６で目標振幅値ｂ１０まで増幅する際、微小変調信号ｂ４による振幅変動を目標振幅値ｂ１０からの誤差として検出し、この誤差を積分器３３で積分して得られる利得制御信号ｂ９−１（同期検波用の信号ｂ９−２）を、微小変調信号ｂ４の検出値としても用いる。
【００３０】
同期検波器２７では、微小変調信号発生器３０から出力される微小変調信号ｂ４に基づいて、積分器３３から出力される同期検波用の信号ｂ９−２を同期検波することにより、光変調器２２の動作点（バイアス点）の制御方向を判断する。
制御回路２８では、同期検波器２７で判断した前記制御方向に基づいて、光変調器２２の動作点（バイアス点）が最適点になるように制御するための動作点制御信号ｂ５を出力する。
加算器２９では、前述のとおり、微小変調信号発生器３０から出力される微小変調信号ｂ４を、制御回路２８から出力される動作点制御信号ｂ５に重畳し、この微小変調信号ｂ４を重畳した動作点制御信号ｂ６を光変調器２２へ出力する。
【００３１】
ここでＡＧＣアンプ２６による微小変調信号検出の原理を、図２と図３で説明する。
【００３２】
図２の（ａ）と（ｂ）はそれぞれ、微小変調信号ｂ４によって変調された光電変換後のデータ信号ｂ８（ＡＧＣアンプ２６の入力信号）と、ＡＧＣアンプ２６（可変利得アンプ３１）によって増幅されたデータ信号ｂ１１（ＡＧＣアンプ２６の出力信号）とを示す。前述のとおり、ＡＧＣアンプ２６（可変利得アンプ３１）の出力信号ｂ１１は、その振幅情報が、ピーク検出回路３２によって電圧情報ｂ１２に変換される。積分器３３は、この電圧情報ｂ１２を目標振幅値ｂ１０と比較し、その差分を誤差信号として積分し、この積分によって得られる出力信号ｂ９を利得制御信号ｂ９−１として可変利得アンプ３１へ出力することにより、利得可変アンプ３１の利得を、前記差分（誤差信号）がゼロになるよう制御する。即ち、図２の（ｃ）と（ｄ）に示すように、変換電圧（電圧情報ｂ１２）が目標振幅値ｂ１０より大きければ、可変利得アンプ３１の利得を小さくし、変換電圧（電圧情報ｂ１２）が目標振幅値ｂ１０より小さければ、可変利得アンプ３１の利得を大きくすることにより、可変利得アンプ３１の出力振幅は目標振幅値ｂ１０に一致するよう制御される。
【００３３】
ここで積分器３３の時定数を調整することで、利得制御信号ｂ９−１に含まれる周波数帯域を設定することができ、ＡＧＣアンプ２６のループ帯域を任意に設計できる。図２（ｅ）は、ＡＧＣアンプ２６のループ帯域（伝達関数）である。積分器３３の時定数で決まるＡＧＣアンプ２６のループ帯域の下限カットオフ周波数以下の周波数成分に対しては、これを補償するように帰還が働くので、可変利得アンプ３１の出力にはこの変動が現れない。逆に、ＡＧＣアンプ２６のループ帯域の下限カットオフ周波数より高い周波数成分は、帰還が追い付かず、そのまま増幅されて可変利得アンプ３１の出力に現れる。
【００３４】
従って、図２（ｅ）に示すように、微小変調信号ｂ４の周波数が、ＡＧＣアンプ２６のループ帯域の下限カットオフ周波数より低い場合、この微小変調信号ｂ４による微小変調成分（強度変調成分）を打ち消すように帰還が働く。つまり、利得制御信号ｂ９−１には、可変利得アンプ３１の出力振幅を所望値（目標振幅値ｂ１０）まで増幅させる信号に加えて、微小変調信号ｂ４による微小変調成分（強度変調成分）と逆相の信号が現れる。従って、利得制御信号ｂ９−１をモニタすることで、微小変調信号ｂ４による微小変調成分（強度変調成分）が抽出できる。また、ＡＧＣアンプ２６（可変利得アンプ３１）の出力信号ｂ１１は、微小変調（強度変調）された入力信号ｂ８（図２（ａ））を、所望の振幅（目標振幅値ｂ１０）にまで増幅したものとなるが（図２（ｂ）に実線で示す電圧波形）、そこからは微小変調信号ｂ４による微小変調成分（強度変調成分）が取り除かれることになる（図２（ｂ）に点線で示す波形）。
【００３５】
これとは異なり、図３では、微小変調信号ｂ４の周波数が、図３（ｅ）に示すように、ＡＧＣアンプ２６のループ帯域の下限カットオフ周波数より高い場合を示している。図３の（ａ）から（ｄ）は、それぞれ図２の（ａ）から（ｄ）と同じものを示している。この例では、微小変調信号ｂ４による微小変調成分（強度変調成分）がＡＧＣアンプ２６（可変利得アンプ３１）の出力に現れているにも関わらず（図３（ｂ））、この微小変調成分（強度変調成分）が積分器３３の帯域でカットされるため、利得制御信号ｂ９−１にはこの変動を打ち消す信号、即ち微小変調成分（強度変調成分）と逆相の信号が現れない。この結果、ＡＧＣアンプ２６（可変利得アンプ３１）の出力信号ｂ１１は、微小変調（強度変調）された入力信号ｂ８（図３（ａ））を、所望の振幅（目標振幅値ｂ１０）まで増幅したものとなるが、そこには微小変調成分（強度変調成分）も重畳されたままとなる（図３（ｂ））。
なお、図２（ｅ）、図３（ｅ）では、簡単のため信号周波数を単一周波数で表しているが、本発明は帯域幅をもっているものについても適用できる。
【００３６】
以上のことから、本実施の形態例１では、ＡＧＣアンプ２６のループ帯域の下限カットオフ周波数を、微小変調信号ｂ４の周波数より低く設定することで、利得制御信号ｂ９−１に微小変調信号ｂ４の成分が現れる。図４は、本実施の形態例１について、計算で求めたＡＧＣアンプ２６（可変利得アンプ３１）の利得調整信号ｂ９−１の波形である。微小変調信号４の周波数は３ＭＨｚとした。同図から明らかなように、バイアス最適点（最適動作点）では、微小変調信号ｂ４の周波数の倍波が得られ、この点を境に、検出された微小変調信号の位相が反転している。この位相反転の有無を同期検波で検出し、制御方向を判断して倍波が発生する状態に設定することで所望の制御を行うことができる。また、これと同時にＡＧＣアンプ２６が出力振幅一定制御を行うので、入力信号のダイナミックレンジを広くとることが可能である。
【００３７】
なお、本実施の形態例１では、モニタＰＤ２４の出力にＴＩＡ２５を接続する構成としているが、この代わりに比較的大きな抵抗を接続して電流電圧変換を行っても同様の効果が得られる。
【００３８】
＜実施の形態例２＞
図５〜図８に基づき、光送信装置に装備された本発明の実施の形態例２に係る光位相制御回路について説明する。
【００３９】
図５に示すように、本実施の形態例２では、ダイナミックレンジを更に拡大するために、直列に接続された第１のＡＧＣアンプ４１（先頭のＡＧＣアンプに相当）と、第２のＡＧＣアンプ４２（最後尾のＡＧＣアンプに相当）とを用いている。そして、第２のＡＧＣアンプ４２の利得制御信号ｃ１−１から微小変調信号ｃ２の成分を抽出する構成としている。その他の構成については、上記実施の形態例１と同様である。
【００４０】
詳述すると、光送信装置の主信号部は、連続光ｃ３を出射する光源４３と、光変調器４４と、ドライバ回路４５とを備えた構成となっており、光変調器４４を制御する制御部は、微小変調信号発生器４６と、モニタＰＤ４７と、ＴＩＡ４８と、２つのＡＧＣアンプ４１，４２と、同期検波器４９と、制御回路５０、加算器５１とを備えた構成となっている。また、第１のＡＧＣアンプ４１は、利得可変アンプ６１と、ピーク検出回路６２と、積分器６３とを備えた構成となっており、第２のＡＧＣアンプ４２は、利得可変アンプ７１と、ピーク検出回路７２と、積分器７３とを備えた構成となっている。
【００４１】
光送信装置の光変調器４４では、光源４３から出力される連続光ｃ３を、ドライバ回路４５を介して入力するデータ信号ｃ４に基づいて位相変調することにより位相変調光を生成し、この位相変調光（伝送信号ｃ５−１）を光受信装置（図示省略）へ送信する。
【００４２】
このとき、光位相制御回路では、光変調器４４の動作点（バイアス点）制御のために微小変調信号発生器４６から出力される微小変調信号ｃ２によって、光信号（位相変調光）に微小変調（強度変調）をかける。即ち、加算器５１において、微小変調信号発生器４６から出力される微小変調信号ｃ２を、制御回路５０から出力される光変調器４４の動作点制御信号ｃ６に加算（重畳）することにより、光変調器４４の動作点制御信号７６を生成し、この動作点制御信号ｃ７を光変調器４４へ出力する。光変調器４４では、微小変調信号ｃ２が重畳された動作点制御信号ｃ７によって動作点制御されるため、光信号（位相変調光）に微小変調（強度変調）がかけられる。
【００４３】
この微小変調後の光信号は分岐され、分岐された一方の光信号ｃ５−１は光通信システムの伝送路に出力され、他方の光信号ｃ５−２は動作点制御用として光位相制御回路で用いられる。
【００４４】
光位相制御回路では、光信号ｃ５−２を光電気変換手段（モニタＰＤ４７、ＴＩＡ４８）で光電気変換して電気信号ｃ９にする。具体的には、光信号ｃ５−２をモニタＰＤ４７で受光して電流信号ｃ８とし、ＴＩＡ４８で電流信号ｃ８に対応した電圧信号ｃ９とする。そして、ＴＩＡ４８の出力信号ｂ９が、前段の第１のＡＧＣアンプ４１で所望の振幅値（第１の目標振幅値ｃ１０）になるように増幅され、更に第１のＡＧＣアンプ４１の出力信号ｃ１２が、後段の第２のＡＧＣアンプ４２で所望の振幅値（第２の目標振幅値ｃ１１）になるように増幅される。第２の目標振幅値ｃ１１は第１の目標振幅値ｃ１０よりも大きな値に設定されている。
【００４５】
第１のＡＧＣアンプ４１は、可変利得アンプ６１の出力振幅を一定に保持できる（即ち振幅一定制御が可能な）ループ帯域の下限カットオフ周波数が、微小変調信号発生器４６から出力される微小変調信号ｃ２の周波数よりも低く設定されている。第２のＡＧＣアンプ４２は、可変利得アンプ７１の出力振幅を一定に保持できる（即ち振幅一定制御が可能な）ループ帯域の下限カットオフ周波数が、微小変調信号発生器４６から出力される微小変調信号ｃ２の周波数よりも高く設定されている。
【００４６】
そして、第１のＡＧＣアンプ４１において、可変利得アンプ６１では、積分器６３から出力される利得制御信号ｃ１３に基づいて、光電気変換手段で光電気変換した電気信号ｃ９を、第１の目標振幅値ｃ１０となるように増幅する。
ピーク検出回路６２では、可変利得アンプ６１の出力振幅を検出する。即ち、ピーク検出回路６２では、可変利得アンプ６１の出力信号ｃ１２の振幅情報を電圧情報ｃ１４に変換する。
積分器６３では、ピーク検出回路６２で検出した前記出力振幅（電圧情報ｃ１４）と、第１の目標振幅値ｃ１０とを比較し、この出力振幅（電圧情報ｃ１４）と第１の目標振幅値ｃ１０との差分（誤差信号）を積分して得られる出力信号を、利得制御信号ｃ１３として可変利得アンプ６１へ出力する。可変利得アンプ６１では、前述のとおり、この利得制御信号ｃ１３に基づいて、光電変換後の信号ｃ９が第１の目標振幅値ｃ１０となるように増幅する（即ち、可変利得アンプ６１の利得を、前記差分（誤差信号）がゼロになるように制御する）。
【００４７】
次に、第２のＡＧＣアンプ４２において、可変利得アンプ７１では、積分器７３から出力される利得制御信号ｃ１−１に基づいて、前段の第１のＡＧＣアンプ４１における可変利得アンプ６１から出力される信号ｃ１２を、第２の目標振幅値ｃ１１となるように増幅する。
ピーク検出回路７２では、可変利得アンプ７１の出力振幅を検出する。即ち、ピーク検出回路７２では、可変利得アンプ７１の出力信号ｃ１５の振幅情報を電圧情報ｃ１６に変換する。
積分器７３では、ピーク検出回路７２で検出した前記出力振幅（電圧情報ｃ１６）と、第２の目標振幅値ｃ１１とを比較し、この出力振幅（電圧情報ｃ１６）と第２の目標振幅値ｃ１１との差分（誤差信号）を積分して得られる出力信号ｃ１を、利得制御信号ｃ１−１として可変利得アンプ７１へ出力する。この利得制御信号ｃ１−１に基づいて、可変利得アンプ７１では、前述のとおり、前段の第１のＡＧＣアンプ４１における可変利得アンプ６１から出力される信号ｃ１２を、第２の目標振幅値ｃ１１となるように増幅する（即ち、可変利得アンプ７１の利得を、前記差分（誤差信号）がゼロになるように制御する）。また、積分器７３では、その出力信号ｃ１を、同期検波用の信号ｃ１−２として同期検波器４９へも出力する。
【００４８】
即ち、光変調器４４から出力される光信号を分岐して光電気変換した後、第１のＡＧＣアンプ４１で第１の目標振幅値ｃ１０まで増幅し、且つ、第２のＡＧＣアンプ４２で第２の目標振幅値ｃ１１まで増幅する際、微小変調信号ｃ２による振幅変動を目標振幅値ｃ１１からの誤差として検出し、この誤差を積分器７３で積分して得られる利得制御信号ｃ１−１（同期検波用の信号ｃ１−２）を、微小変調信号ｃ２の検出値としても用いる。
【００４９】
同期検波器４９では、微小変調信号発生器４６から出力される微小変調信号ｃ２に基づいて、積分器７３から出力される同期検波用の信号ｃ１−２を同期検波することにより、光変調器４４の動作点（バイアス点）の制御方向を判断する。
制御回路５０では、同期検波器４９で判断した前記制御方向に基づいて、光変調器４４の動作点（バイアス点）が最適点になるように制御するための動作点制御信号ｃ６を出力する。
加算器５１では、前述のとおり、微小変調信号発生器４６から出力される微小変調信号ｃ２を、制御回路５０から出力される動作点制御信号ｃ６に重畳し、この微小変調信号ｃ４を重畳した動作点制御信号ｃ７を光変調器２２へ出力する。
【００５０】
本構成における、各ＡＧＣアンプ４１，４２のループ帯域と微小変調信号ｃ２の周波数との関係を、図６に示す。微小変調信号ｃ２の周波数に対して、積分器６３の時定数で決まる第１のＡＧＣアンプ４１のループ帯域の下限カットオフ周波数は低く、また、積分器７３の時定数で決まる第２のＡＧＣアンプ４２のループ帯域の下限カットオフ周波数は高く設定される。図２及び図３で説明したとおり、第１のＡＧＣアンプ４１では、微小変調信号ｃ２の成分（強度変調成分）が利得調整信号ｃ１３に現れず、且つ、その可変利得アンプ６１の出力信号ｃ１２には微小変調信号ｃ２の成分（強度変調成分）が重畳されたままである。一方、第２のＡＧＣアンプ４２では、微小変調信号ｃ２の成分（強度変調成分）が利得調整信号ｃ１−１に現れ、且つ、その可変利得アンプ７１の出力信号ｃ１５から微小変調信号ｃの成分（強度変調成分）が打ち消されるように制御が働く。
【００５１】
図７は、本実施の形態例２の光位相制御回路を、ＱＰＳＫ変調器の直交制御用ＡＢＣ回路に適用した場合の、ＴＩＡ４８の出力ｃ９と、第２のＡＧＣアンプ４２（可変利得アンプ７１）の出力ｃ１５、ならびに利得制御信号ｃ１−１の波形の計算結果である。ここで、モニタＰＤ４７の入力は最小受信強度、微小変調信号ｃ２の周波数は３ＭＨｚ、動作点（バイアス点）は最適点から小さい側にずらした状態とした。図８は、モニタＰＤ４７の入力を最大受信強度にして図７と同じ計算を行ったものである。最小受信強度は、最大受信強度の１／１００とした。
【００５２】
これらの比較から、
・  受信強度が２桁違っても第１及び第２のＡＧＣアンプ４１，４２により、第２のＡＧＣアンプ４２（可変利得アンプ７１）の出力振幅が所望の振幅（第２の目標振幅値ｃ１１）まで増幅できていること、
・  どちらの条件でも、第２のＡＧＣアンプ４２の利得制御信号ｃ１−１には、３ＭＨｚの微小変調信号ｃの成分（強度変調成分）が現れていること、
・  これにより、非常に広いダイナミックレンジでの光変調器の動作点制御が可能であること、
がわかる。
【００５３】
＜実施の形態例３＞
前述の実施の形態例１及び２においては、光送信装置に装備された光変調器の動作点を最適なものにするために本発明の光位相制御回路を用いた。本実施の形態例３及び後述の実施の形態例４では、本発明の光位相制御回路の別な利用例として、光受信装置に装備された遅延干渉計から所望の干渉光が出力されるよう、遅延干渉計内に設けられた光位相調整器の動作点（位相調整点）を最適なものにするために本発明の光位相制御回路を用いる例を説明する。遅延干渉計内に設けられた光位相調整器の動作点（位相調整点）を変動させると変化するのは光の位相であるが、遅延干渉計により光の強度の変化（変調）となって現れるため、光位相調整器の動作点（位相調整点）が最適か否かが検知可能となる。
まず、図９〜図１１に基づき、光受信装置に装備された本発明の実施の形態例３に係る光位相制御回路について説明する。
【００５４】
図９に示すように、本実施の形態例３における光受信装置は、遅延干渉計を用いたＤＰＳＫ受信回路であり、遅延干渉計８１、バランス型ＰＤ８２、ＴＩＡ８３、ＡＧＣアンプ８４で構成される受信部と、その制御部（同期検波器８５、制御回路８６、加算器８７、微小変調信号発生器８８）から構成されている。ＡＧＣアンプ８４の構成及び前記制御部の構成については、上記実施の形態例１と同様である。遅延干渉計８１には、その透過周波数を制御する光位相調整器８９が具備され、これに微小変調信号発生器８８から出力される微小変調信号ｄ１が重畳される。
【００５５】
光位相制御回路では、まず、光位相調整器８９を具備した遅延干渉計８１（光変調器を具備した装置に相当）から出力される光信号を、光電気変換手段（バランス型ＰＤ８２、ＴＩＡ８３）で光電気変換して電気信号ｄ２にする。具体的には、遅延干渉計８１から各ポート９０，９１へ出力される光信号を、バランス型ＰＤ８２で受光して電流信号ｄ３とし、ＴＩＡ８３で電流信号ｄ３に対応した電圧信号ｄ２とする。
【００５６】
そして、ＴＩＡ８３の出力信号ｄ２が、ＡＧＣアンプ８４で所望の振幅値（目標振幅値ｄ４）になるように増幅される。
ＡＧＣアンプ８４は、可変利得アンプ９２の出力振幅を一定に保持できる（即ち振幅一定制御が可能な）ループ帯域の下限カットオフ周波数が、微小変調信号発生器８８から出力される微小変調信号ｄ１の周波数よりも高く設定されている。
このＡＧＣアンプ８４において、可変利得アンプ９２では、積分器９４から出力される利得制御信号ｄ５−１に基づいて、光電気変換手段で光電気変換した電気信号ｄ２を、目標振幅値ｄ４となるように増幅する。
ピーク検出回路９３では、可変利得アンプ９２の出力振幅を検出する。即ち、ピーク検出回路９３では、可変利得アンプ９２の出力信号ｄ６の振幅情報を電圧情報ｄ７に変換する。
積分器９４では、ピーク検出回路９３で検出した前記出力振幅（電圧情報ｄ７）と、目標振幅値ｄ４とを比較し、この出力振幅（電圧情報ｄ７）と目標振幅値ｄ４との差分（誤差信号）を積分して得られる出力信号ｄ５を、利得制御信号ｄ５−１として可変利得アンプ９２へ出力する。この利得制御信号ｄ５−１に基づいて、可変利得アンプ９２では、前述のとおり、光電変換後の信号ｄ２が目標振幅値ｂ１０となるように増幅する（即ち、可変利得アンプ３１の利得を、前記差分（誤差信号）がゼロになるように制御する）。また、積分器９４では、その出力信号ｄ５を、同期検波用の信号ｄ５−２として同期検波器８５へも出力する。
【００５７】
即ち、遅延干渉計８１によって位相変調光から復調された強度変調光をバランス型ＰＤ８２で光電変換後、ＡＧＣアンプ８４で目標振幅値ｄ４まで増幅する際、微小変調信号ｄ１による振幅変動を目標振幅値ｄ４からの誤差として検出し、この誤差を積分器９４で積分して得られる利得制御信号ｄ５−１（同期検波用の信号ｄ５−２）を、微小変調信号ｄ１の検出値としても用いる。
【００５８】
同期検波器８５では、微小変調信号発生器８８から出力される微小変調信号ｄ１に基づいて、積分器９４から出力される同期検波用の信号ｄ５−２を同期検波することにより、光位相調整器８９の動作点（位相調整点）の制御方向を判断する。
制御回路８６では、同期検波器８５で判断した前記制御方向に基づいて、光位相調整器８９の動作点（位相調整点）が最適点になるように制御するための動作点制御信号ｄ８を出力する。
加算器８７では、微小変調信号発生器８８から出力される微小変調信号ｄ１を、制御回路８６から出力される動作点制御信号ｄ８に重畳し、この微小変調信号ｄ１を重畳した動作点制御信号ｄ９を光位相調整器８９へ出力する。
【００５９】
図１０及び図１１に基づいて更に詳述する。遅延干渉計８１の位相調整値と透過特性との関係を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）中に点線で示す最適な動作点（位相調整点）は、遅延干渉計８１の透過特性最大（又は最小）、即ちバランス型ＰＤ８２の各ポート９０，９１への入力ピーク強度が最大（又は最小）となる点である。この状態では、受信回路の出力振幅は最大となる。
動作点が最適点からずれるに従い、バランス型ＰＤ８２の各ポート９０，９１への入力ピーク強度は小さくなるとともに、反対側へのポート（第１のポート９０から第２のポート９１、第２のポート９１から第１のポート９０）への漏れ光が大きくなる。このとき受信回路の出力振幅も動作最適点での振幅より小さい値となる。
制御で用いる微小変調信号ｄ１は、定常的に光位相調整器８９の動作点（位相調整点）を振動させるので、受信振幅には、周期的に減衰もしくは増大が現れる（図１０（ｂ）の波形）。
【００６０】
従来構成では、この変動を微小変調成分（強度変調成分）として検出し、最適点への動作点制御を行うが、制御最適点でも常に微小変調はかかるため、出力波形には微小変調成分（強度変調成分）が重畳されたままである。前述の通り、これはデータ信号への干渉となり、符号誤り率特性を劣化させることになる。
【００６１】
一方、本発明では、微小変調（強度変調）による振幅変動を検出し、これを補償する制御信号を同期検波することで制御の方向を判定する。従って、出力波形から微小変調成分（強度変調成分）の抑圧と、微小変調成分（強度変調成分）の抽出が同時に実現出来る。
図１１は、本発明に係る出力波形と、従来構成に係る出力波形の比較である。この図１１から、上述の通り、従来構成の出力にみられる微小変調信号が、本発明による構成の出力では大幅に抑圧されていることがわかる。
【００６２】
＜実施の形態例４＞
図１２に基づき、光受信装置に装備された本発明の実施の形態例４に係る光位相制御回路について説明する。
【００６３】
図１２に示すように、本実施の形態例４では、ダイナミックレンジを更に拡大するために、直列に接続された第１のＡＧＣアンプ１０１（先頭のＡＧＣアンプに相当）と、第２のＡＧＣアンプ１０２（最後尾のＡＧＣアンプに相当）とを用いている。そして、第２のＡＧＣアンプ１０２の利得制御信号ｅ１−１から微小変調信号ｅ２の成分を抽出する構成としている。その他の構成については、上記実施の形態例３と同様である。
【００６４】
詳述すると、まず、光位相調整器１０３を具備した遅延干渉計１０４（実施の形態例１及び２での光変調器を具備した装置に相当）から出力される光信号を、光電気変換手段（バランス型ＰＤ１０５、ＴＩＡ１０６）で光電気変換して電気信号ｅ３にする。具体的には、遅延干渉計１０４から各ポート１０７，１０８へ出力される光信号を、バランス型ＰＤ１０５で受光して電流信号ｅ４とし、ＴＩＡ１０６で電流信号ｅ４に対応した電圧信号ｅ３とする。そして、ＴＩＡ１０６の出力信号ｅ３が、前段の第１のＡＧＣアンプ１０１で所望の振幅値（第１の目標振幅値ｅ５）になるように増幅され、更に第１のＡＧＣアンプ１０１の出力信号ｅ７が、後段の第２のＡＧＣアンプ１０２で所望の振幅値（第２の目標振幅値ｅ６）になるように増幅される。第２の目標振幅値ｅ６は第１の目標振幅値ｅ５よりも大きな値に設定されている。
【００６５】
第１のＡＧＣアンプ１０１は、利得可変アンプ１１１と、ピーク検出回路１１２と、積分器１１３とを備えた構成となっており、第２のＡＧＣアンプ１０２は、利得可変アンプ１２１と、ピーク検出回路１２２と、積分器１２３とを備えた構成となっている。
そして、上記実施の形態例２の場合と同様に（図６参照）、第１のＡＧＣアンプ１０１は、可変利得アンプ１１１の出力振幅を一定に保持できる（即ち振幅一定制御が可能な）ループ帯域の下限カットオフ周波数が、微小変調信号発生器１０９から出力される微小変調信号ｅ２の周波数よりも低く設定され、第２のＡＧＣアンプ１０２は、可変利得アンプ１２１の出力振幅を一定に保持できる（即ち振幅一定制御が可能な）ループ帯域の下限カットオフ周波数が、微小変調信号発生器１０９から出力される微小変調信号ｅ２の周波数よりも高く設定されている。
【００６６】
第１のＡＧＣアンプ１０１において、可変利得アンプ１１１では、積分器１１３から出力される利得制御信号ｅ８に基づいて、光電気変換手段で光電気変換した電気信号ｅ３を、第１の目標振幅値ｅ５となるように増幅する。
ピーク検出回路１１２では、可変利得アンプ１１１の出力振幅を検出する。即ち、ピーク検出回路１１２では、可変利得アンプ１１１の出力信号ｅ７の振幅情報を電圧情報ｅ９に変換する。
積分器１１３では、ピーク検出回路１１２で検出した前記出力振幅（電圧情報ｅ９）と、第１の目標振幅値ｅ５とを比較し、この出力振幅（電圧情報ｅ９）と第１の目標振幅値ｅ５との差分（誤差信号）を積分して得られる出力信号を、利得制御信号ｅ８として可変利得アンプ１１１へ出力する。この利得制御信号ｅ８に基づいて、可変利得アンプ１１１では、前述のとおり、光電変換後の信号ｅ３が第１の目標振幅値ｅ５となるように増幅する（即ち、可変利得アンプ１１１の利得を、前記差分（誤差信号）がゼロになるように制御する）。
【００６７】
次に、第２のＡＧＣアンプ１１２において、可変利得アンプ１２１では、積分器１２３から出力される利得制御信号ｅ１−１に基づいて、前段の第１のＡＧＣアンプ１０１における可変利得アンプ１１１から出力される信号ｅ７を、第２の目標振幅値ｅ６となるように増幅する。
ピーク検出回路１２２では、可変利得アンプ１２１の出力振幅を検出する。即ち、ピーク検出回路１２２では、可変利得アンプ１２１の出力信号ｅ１０の振幅情報を電圧情報ｅ１１に変換する。
積分器１２３では、ピーク検出回路１２２で検出した前記出力振幅（電圧情報ｅ１１）と、第２の目標振幅値ｅ６とを比較し、この出力振幅（電圧情報ｅ１１）と第２の目標振幅値ｅ６との差分（誤差信号）を積分して得られる出力信号ｅ１を、利得制御信号ｅ１−１として可変利得アンプ１２１へ出力する。この利得制御信号ｅ１−１に基づいて、可変利得アンプ１２１では、前述のとおり、前段の第１のＡＧＣアンプ１０１における可変利得アンプ１１１から出力される信号ｅ７を、第２の目標振幅値ｅ６となるように増幅する（即ち、可変利得アンプ１２１の利得を、前記差分（誤差信号）がゼロになるように制御する）。また、積分器１２３では、その出力信号ｅ１を、同期検波用の信号ｅ１−２として同期検波器１１０へも出力する。
【００６８】
即ち、遅延干渉計１０４によって位相変調光から復調された強度変調光をバランス型ＰＤ１０５で光電変換後、第１のＡＧＣアンプ１０１で第１の目標振幅値ｅ５まで増幅し、第２のＡＧＣアンプ１０２で第２の目標振幅値ｅ６まで増幅する際、微小変調信号ｅ２による振幅変動を目標振幅値ｅ６からの誤差として検出し、この誤差を積分器１２３で積分して得られる利得制御信号ｅ１−１（同期検波用の信号ｅ１−２）を、微小変調信号ｄ１の検出値としても用いる。
【００６９】
同期検波器１１０では、微小変調信号発生器１０９から出力される微小変調信号ｅ２に基づいて、積分器１２３から出力される同期検波用の信号ｅ１−２を同期検波することにより、光位相調整器１０３の動作点（位相調整点）の制御方向を判断する。
制御回路１１４では、同期検波器１１０で判断した前記制御方向に基づいて、光位相調整器１０３の動作点（位相調整点）が最適点になるように制御するための動作点制御信号ｅ１２を出力する。
加算器１１２では、微小変調信号発生器１０９から出力される微小変調信号ｅ２を、制御回路１１４から出力される動作点制御信号ｅ１２に重畳し、この微小変調信号ｅ２を重畳した動作点制御信号ｅ１３を光位相調整器１０３へ出力する。
【００７０】
なお、上記実施の形態例２，４では、２つのＡＧＣアンプを用いているが、これに限定するものではなく、３つ以上のＡＧＣアンプを用いてダイナミックレンジを拡大するようにしてもよい。即ち、本発明の光位相制御回路は、直列に接続された３段以上（例えば３段）のＡＧＣアンプと、同期検波器と、制御回路と、微小変調信号発生器と、加算器とを備えた構成であってもよい。
【００７１】
この場合も、ＡＧＣアンプが２段の場合と同様である。即ち、３段以上のＡＧＣアンプは何れも、可変利得アンプとピーク検出回路と積分器とを有する構成とする。後段のＡＧＣアンプほど大きな目標振幅値を設定する。
そして、３段以上のＡＧＣアンプのうちの最後尾（３段の場合には３段目）のＡＧＣアンプはループ帯域の下限カットオフ周波数が、前記微小変調信号発生器から出力される微小変調信号の周波数よりも高く設定し、３段以上のＡＧＣアンプのうちの最後尾以外（３段の場合には１段目（先頭）及び２段目）のＡＧＣアンプはループ帯域の下限カットオフ周波数が、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号の周波数よりも低く設定する。
また、３段以上のＡＧＣアンプのうちの先頭（１段目）のＡＧＣアンプにおいては、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、光変調器又は光変調器を具備した装置（遅延干渉計）から出力される光信号を光電気変換手段で光電気変換した電気信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力する。
前記複数段のＡＧＣアンプのうちの先頭以外（３段の場合には２段目と３段目（最後尾））のＡＧＣアンプにおいては、前記可変利得アンプでは、前記積分器から出力される利得制御信号に基づいて、前段（３段の場合には、２段目に対しては先頭（１段目）、最後尾（３段目）に対しては２段目）のＡＧＣアンプにおける可変利得アンプから出力される信号を、目標振幅値となるように増幅し、前記ピーク検出回路では、前記可変利得アンプの出力振幅を検出し、前記積分器では、前記ピーク検出回路で検出した前記出力振幅と前記目標振幅値との差分を積分して得られる出力信号を、前記利得制御信号として前記可変利得アンプへ出力し、且つ、最後尾（３段の場合には３段目）のＡＧＣアンプにおける前記積分器では、その出力信号を、同期検波用の信号として前記同期検波器へも出力する。
前記同期検波器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号に基づいて、最後尾（３段の場合には３段目）のＡＧＣアンプの前記同期検波用の信号を同期検波することにより、前記光変調器（遅延干渉計であれば光位相調整器）の動作点の制御方向を判断する。前記制御回路では、前記同期検波器で判断した前記制御方向に基づいて、前記光変調器（遅延干渉計であれば光位相調整器）の動作点を制御するための動作点制御信号を出力する。前記加算器では、前記微小変調信号発生器から出力される前記微小変調信号を、前記制御回路から出力される前記動作点制御信号に重畳し、この微小変調信号を重畳した動作点制御信号を前記光変調器（遅延干渉計であれば光位相調整器）へ出力する。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は位相変調を利用した光通信システムを構成する光送信装置や光受信装置などに適用される光位相制御回路に関するものであり、光送信装置における光変調器や光受信装置における遅延干渉計の光位相調整器などに対して安定した動作点制御を行う場合に適用して有用なものである。
【符号の説明】
【００７３】
２１  光源
２２  光変調器
２３  ドライバ回路
２４  モニタＰＤ
２５  ＴＩＡ
２６  ＡＧＣアンプ
２７  同期検波器
２８  制御回路
２９  加算器
３０  微小変調信号発生器
３１  可変利得アンプ
３２  ピーク検出回路
３３  積分器
４１  第１のＡＧＣアンプ
４２  第２のＡＧＣアンプ
４３  光源
４４  光変調器
４５  ドライバ回路
４６  微小変調信号発生器
４７  モニタＰＤ
４８  ＴＩＡ
４９  同期検波器
５０  制御回路
５１  加算器
６１  可変利得アンプ
６２  ピーク検出回路
６３  積分器
７１  可変利得アンプ
７２  ピーク検出回路
７３  積分器
８１  遅延干渉計
８２  バランス型ＰＤ
８３  ＴＩＡ
８４  ＡＧＣアンプ
８５  同期検波器
８６  制御回路
８７  加算器
８８  微小変調信号発生器
８９  光位相調整器
９０  第１のポート
９１  第２のポート
９２  可変利得アンプ
９３  ピーク検出回路
９４  積分器
１０１  第１のＡＧＣアンプ
１０２  第２のＡＧＣアンプ
１０３  光位相調整器
１０４  遅延干渉計
１０５  バランス型ＰＤ
１０６  ＴＩＡ
１０７  第１のポート
１０８  第２のポート
１０９  微小変調信号発生器
１１０  同期検波器
１１１  可変利得アンプ
１１２  ピーク検出回路
１１３  積分器
１１４  制御回路
１２１  可変利得アンプ
１２２  ピーク検出回路
１２３  積分器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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