(57)【要約】【課題】光多値変調の多値度に関わらず光変調器の駆動信号の振幅を適正に制御する。【解決手段】光送信機１００は、送信信号の変調用の３値以上の多値電気信号の内、最大値側及び最小値側の信号成分を低周波の重畳部分として選択する選択回路１０４を備える。光送信機１００は、選択回路１０４によって選択された信号成分に低周波を重畳した重畳信号、及び基準振幅値に複数の比率を乗じた該低周波を重畳しない複数の中間振幅値の信号の組み合わせにより、送信信号を変換した多値電気信号を生成する信号処理回路１０６を備える。光送信機１００は、信号処理回路１０６によって生成された多値電気信号に基づいてキャリア光を変調する光変調器１１４を備える。光送信機１００は、光変調器１１４によって変調された変調光信号に含まれる低周波成分に基づいて、基準振幅値又は多値電気信号の振幅を制御する制御回路１２０を備える。【選択図】図１
2013090292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号の変調用の３値以上の多値電気信号の内、最大値側及び最小値側の信号成分を低周波の重畳部分として選択する選択回路と、
前記選択回路によって選択された信号成分に低周波を重畳した重畳信号、及び前記基準振幅値にあらかじめ設定された複数の比率を乗じた該低周波を重畳しない複数の中間振幅値の信号の組み合わせにより、前記送信信号を変換した多値電気信号を生成する信号処理回路と、
前記信号処理回路によって生成された多値電気信号に基づいてキャリア光を変調する光変調器と、
前記光変調器によって変調された変調光信号に含まれる前記低周波成分に基づいて、前記基準振幅値又は前記多値電気信号の振幅を制御する振幅制御回路と、
を備えることを特徴とする光送信機。
【請求項２】
前記選択回路は、前記低周波の重畳部分として、前記基準振幅値の最大電圧部分及び最小電圧値部分のみを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項３】
前記信号処理回路は、前記最大電圧部分及び前記最小電圧部分に前記低周波を重畳する場合、前記最大電圧部分と前記最小電圧部分に互いに逆位相の低周波を重畳する
ことを特徴とする請求項２に記載の光送信機。
【請求項４】
前記振幅制御回路は、前記変調光信号に含まれる前記低周波の強度が小さくなるように、前記基準振幅値又は前記多値電気信号の振幅を制御する
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の光送信機。
【請求項５】
前記光変調器は、光直交振幅変調方式又は光振幅多値変調方式により前記多値電気信号に基づいて前記キャリア光を変調する
ことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の光送信機。
【請求項６】
前記信号処理回路に変調方式を切り替える切り替え信号を出力する切替回路をさらに備え、
前記信号処理回路は、前記切替回路から出力された切り替え信号に応じて前記多値電気信号の多値度を可変設定可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項７】
送信信号の変調用の３値以上の多値電気信号の内、最大値側及び最小値側の信号成分を低周波の重畳部分として選択し、
前記選択された信号成分に低周波を重畳した重畳信号、及び前記基準振幅値にあらかじめ設定された複数の比率を乗じた該低周波を重畳しない複数の中間振幅値の信号の組み合わせにより、前記送信信号を変換した多値電気信号を生成し、
前記生成された多値電気信号に基づいてキャリア光を変調し、
前記変調された変調光信号に含まれる前記低周波成分に基づいて、前記基準振幅値又は前記多値電気信号の振幅を制御する
ことを特徴とする光送信方法。
【請求項８】
送信信号の変調用の３値以上の多値電気信号の内、最大値側及び最小値側の信号成分を低周波の重畳部分として選択する選択回路と、
前記選択回路によって選択された信号成分に低周波を重畳した重畳信号、及び前記基準振幅値にあらかじめ設定された複数の比率を乗じた該低周波を重畳しない複数の中間振幅値の信号の組み合わせにより、前記送信信号を変換した多値電気信号を生成する信号処理回路と、
前記信号処理回路によって生成された多値電気信号に基づいてキャリア光を変調する光変調器と、
前記光変調器によって変調された変調光信号に含まれる前記低周波成分に基づいて、前記基準振幅値又は前記多値電気信号の振幅を制御する振幅制御回路と、
を備え、それぞれ波長の異なる前記変調光信号を出力する複数の光送信機と、
前記複数の光送信機から出力された波長の異なる複数の変調光信号を合波する光合波器と、
前記光合波器から出力された合成光信号の増幅器を含む光増幅中継器と、
前記光増幅中継器を介して伝送された光信号を受信する複数の光受信機と、
を備える光送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信機、光送信方法、及び光送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットが普及して高画質の動画像の送受信が盛んに行われるようになったことに起因して、通信ネットワーク内を流れる情報が大容量化しており、通信トラヒックが急増している。
【０００３】
そこで、通信トラヒックの急増に対応すべく、幹線系では１波長あたり４０Ｇｂ／ｓの伝送容量を持つＤＰＳＫ（Differential  Phase  Shift  Keying：差動位相偏移変調）等の変復調方式を適用した伝送システムが導入されている。ＤＰＳＫは、基準となる正弦波と位相のずれた波のそれぞれに別の値を割り当てることで信号を送受信するＰＳＫの応用で、基準信号がなくても位相の識別ができるよう、一つ前に送られてきた波の位相を基準に次の波の位相を検出する技術である。
【０００４】
また、ＤＰＳＫの他、ＤＱＰＳＫ（Differential  Quadrature  Phase  Shift  Keying：差動四相位相偏移変調）、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual  Polarization  Quadrature  Phase  Shift  Keying：偏波多重四相位相偏移変調）等の変復調方式も適用されている。ＤＱＰＳＫは、変調された４つの位相にそれぞれ２ビットのデータを割り当てるＱＰＳＫの応用で、直前の搬送波との差分を利用して次の搬送波の位相を検出する。ＤＰ−ＱＰＳＫは、ＱＰＳＫ信号を２つの偏波で伝送する技術である。また、現在さらに大容量の１００Ｇｂ／ｓ−ＤＰ−ＱＰＳＫがＯＩＦ（Optical  Internetworking  Forum）で標準化され、開発が進んでいる。
【０００５】
また、通信トラヒックの急増に対応すべく、光伝送システムにおいて光１６ＱＡＭ（Quadrature  Amplitude  Modulation：直交振幅変調）等の光多値変調を適用した光変調器による大容量化の検討が進んでいる。ＱＡＭは、振幅変調と位相変調との組み合わせによるものであり、振幅と位相の両方の要素を変化させることで複数の情報を一度に伝達する変復調方式である。
【０００６】
光変調器は、例えばＬＤ（Laser  Diode）から発光されたキャリア光を、送信信号に基づく駆動信号に基づいて変調することにより、変調光信号を生成する。ここで、光変調器を駆動する駆動信号の振幅が適正な振幅からずれると、コンスタレーションの歪が生じ、変調光信号のＳ（Signal）／Ｎ（Noise）の劣化を招く。そのため、駆動振幅が最適値になるような制御が求められる。
【０００７】
この点、従来技術では、ＤＱＰＳＫ変調を適用した光変調器において、駆動信号を低周波で微小に振幅変調し、変調光信号に含まれる低周波成分がゼロになるように駆動信号振幅を制御することにより、駆動信号振幅を最適振幅に制御することが知られている。これは、ＤＱＰＳＫ変調を適用した光変調器では、駆動信号の振幅が適正値からずれている場合には変調光信号に低周波成分が含まれ、駆動信号の振幅が適正値になっている場合には変調光信号に低周波成分が含まれないという特性を利用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−９２１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術は、例えば１６ＱＡＭ光変調などのような、より多値の光変調において駆動信号の振幅を適正に制御することは考慮されていない。
【００１０】
すなわち、例えばＤＱＰＳＫ変調は、０／πのように位相がπずれた２値の位相変調の組み合わせによって実現される。このため、駆動信号の振幅が適正値になっている場合には、０／πの位相において駆動信号に重畳された低周波成分が２倍の周波数成分となって出力されるため、変調光信号に低周波成分は含まれない。したがって、変調光信号に含まれる低周波成分がゼロになるように駆動信号振幅を制御することにより、駆動信号の振幅を最適振幅に制御することができる。
【００１１】
これに対して、例えば１６ＱＡＭ光変調のようにより多値の光変調では、０／π以外に０＜φ＜πの位相変調も組み合わせて実現される。このような光変調において従来技術をそのまま適用した場合、駆動信号の振幅が適正値になっている場合でも、０＜φ＜πの位相においては駆動信号に重畳された低周波成分がそのままの周波数成分で出力されるため、変調光信号に低周波成分が含まれる。つまり、駆動信号の振幅が最適であろうがなかろうが、変調光信号には低周波成分が含まれるため、駆動信号の振幅が最適か否かの判別が難しい。仮に、変調光信号に含まれる低周波成分がゼロになるように駆動信号振幅を制御したとしても、駆動信号の振幅を最適振幅に制御することができないおそれがある。
【００１２】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、光多値変調の多値度に関わらず光変調器の駆動信号の振幅を適正に制御することができる光送信機、光送信方法、及び光送受信システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の一観点によれば、送信信号の変調用の３値以上の多値電気信号の内、最大値側及び最小値側の信号成分を低周波の重畳部分として選択する選択回路と、前記選択回路によって選択された信号成分に低周波を重畳した重畳信号、及び前記基準振幅値にあらかじめ設定された複数の比率を乗じた該低周波を重畳しない複数の中間振幅値の信号の組み合わせにより、前記送信信号を変換した多値電気信号を生成する信号処理回路と、前記信号処理回路によって生成された多値電気信号に基づいてキャリア光を変調する光変調器と、前記光変調器によって変調された変調光信号に含まれる前記低周波成分に基づいて、前記基準振幅値又は前記多値電気信号の振幅を制御する振幅制御回路と、を備える光送信機が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本願の開示する光送信機の一つの態様によれば、光多値変調の多値度に関わらず光変調器の駆動信号の振幅を適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、光送信機の機能ブロック図である。
【図２】図２は、低周波重畳処理の概要を示す図である。
【図３】図３は、第１実施例の光送信機の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、光送信機の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２実施例の光送信機の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、光送受信システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本願の開示する光送信機、光送信方法、及び光送受信システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。
【００１７】
以下の実施例では、まず始めに、光送信機の機能ブロック図、及び低周波重畳処理の概要を説明した後、より具体的な光送信機の構成及び処理内容について説明する。図１は、光送信機の機能ブロック図である。図１に示すように、光送信機１００は、選択回路１０４、信号処理回路１０６、ＤＡＣ（Digital  to  Analog  Converter）１０８、駆動回路１１０を備える。また、光送信機１００は、光源１１２、光変調器１１４、光スプリッタ１１６、モニタ１１８、および制御回路１２０を備える。
【００１８】
送信される電気信号が信号処理回路１０６に入力される。
【００１９】
選択回路１０４は、送信信号の変調用の多値電気信号の内、最大値側または最小値側の信号成分を低周波の重畳部分として選択する。例えば、選択回路１０４は、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分又は最小電圧信号成分のみを低周波の重畳部分として選択する。選択回路１０４は、選択した低周波の重畳部分を信号処理回路１０６へ出力する。選択回路１０４の処理の詳細は後述する。
【００２０】
信号処理回路１０６は、選択回路１０４によって選択された信号成分に低周波を重畳した低周波重畳信号を生成する。また、信号処理回路１０６は、基準振幅値（Ａ）にあらかじめ設定された複数の比率を乗じた複数の中間振幅値が連続する複数の中間振幅信号を生成する。そして、信号処理回路１０６は、低周波重畳信号と中間振幅信号との組み合わせにより、送信信号を変調した多値電気信号情報を生成する。信号処理回路１０６は、生成した多値電気信号情報をＤＡＣ１０８へ出力する。信号処理回路１０６の処理の詳細は後述する。
【００２１】
ＤＡＣ１０８は、信号処理回路１０６から出力されたデジタル信号としての多値電気信号情報をアナログ信号へ変換して、駆動回路１１０へ出力する。駆動回路１１０は、ＤＡＣ１０８から受信したアナログ信号の多値電気信号に対して増幅処理を行って、駆動信号を生成する。駆動回路１１０は、生成した駆動信号を光変調器１１４へ出力する。
【００２２】
光源１１２は、例えばＬＤなどであり、キャリア光を出力する。光変調器１１４は、駆動回路１１０から出力された駆動信号に基づいてキャリア光を変調する。光変調器１１４は、変調された変調光信号を光スプリッタ１１６へ出力する。
【００２３】
光スプリッタ１１６は、光変調器１１４から出力された変調光信号の一部をモニタ１１８へ分岐する。
【００２４】
モニタ１１８は、光スプリッタ１１６によって分岐された変調光信号をモニタリングする処理回路であり、例えば、信号処理回路１０６において重畳された低周波成分を通過させるバンドパスフィルタ又はローパスフィルタを含む。モニタ１１８は、バンドパスフィルタ又はローパスフィルタを通過した低周波成分を含む信号を制御回路１２０へ出力する。
【００２５】
制御回路１２０は、モニタ１１８から出力された信号に含まれる低周波成分の位相と強度に基づいて、基準振幅値（Ａ）の振幅を制御するか、又は駆動回路１１０における多値電気信号の振幅を制御する。例えば、制御回路１２０は、モニタ１１８から出力された信号に含まれる低周波成分の強度が最小（０）になるように、基準振幅値（Ａ）の振幅を制御するか、又は駆動回路１１０における多値電気信号の振幅を制御する。制御回路１２０は、例えば、基準振幅値（Ａ）の振幅を制御する制御信号を選択回路１０４へ出力するか、又は多値電気信号の振幅を制御する制御信号を駆動回路１１０へ出力する。
【００２６】
また、制御回路１２０は、信号処理回路１０６において低周波重畳信号を生成する際に用いられる低周波を発生させて、選択回路１０４を介して信号処理回路１０６へ出力する。低周波は、例えば、基準振幅値（Ａ）に比べて振幅が十分に小さく、かつ、信号処理回路１０６において重畳される低周波（例えば１ＫＨｚ）の周波数成分を有する矩形波である。また、低周波は、矩形波に限らず、基準振幅値（Ａ）に比べて振幅が十分に小さく、かつ、信号処理回路１０６において重畳される低周波の周波数成分を有する正弦波、三角波などでもよい。また、制御回路１２０は、光変調器１１４においてキャリア光を変調する際のバイアス電圧を制御する制御信号を生成し、光変調器１１４へ出力する。
【００２７】
次に、低周波重畳処理の概要について説明する。図２は、低周波重畳処理の概要を示す図である。図２上部のグラフは、光変調器１１４の駆動電圧に対する光強度の特性を示すグラフであり、横軸は光変調器１１４の駆動電圧を示し、縦軸は駆動電圧に対する光出力強度を示す。また、図２下部のグラフは、光変調器１１４を駆動するための多値電気信号１５０の波形を模式的に示すものであり、横軸は光変調器１１４の駆動電圧を示し、縦軸は時間経過を示す。また、図２は、基準振幅値（Ａ）が光出力特性のピーク間の電圧に対応する電圧になっており、駆動信号の振幅が最適に制御されている状態を示している。
【００２８】
図２に示すように、光変調器１１４を駆動する駆動信号（多値電気信号）は、送信信号の変調用に設定された基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０に、例えば１ＫＨｚの矩形の低周波が重畳される。駆動信号（多値電気信号）は、基準振幅値（Ａ）にあらかじめ設定された比率を乗じた中間振幅成分１５４，１５８には、低周波が重畳されず、基準振幅値（Ａ）にあらかじめ設定された比率を乗じた中間振幅が連続している。なお、最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０には、逆相の低周波が重畳される。
【００２９】
このような駆動信号を生成することにより、駆動信号の振幅が最適に制御されている場合には変調光信号に低周波成分が含まれず、駆動信号の振幅が最適に制御されていない場合には変調光信号に低周波成分が含まれるため、両者を識別することができる。すなわち、駆動信号の振幅が最適に制御されている場合には、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０に重畳された低周波が光出力特性のピークを跨ぐ部分で光変調器１１４を駆動する。その結果、光変調器１１４からは、駆動信号に重畳された低周波成分の２倍の周波数成分を有する変調光信号１６２が出力される。
【００３０】
これに対して、例えば基準振幅値（Ａ）が図２に示した状態より増加又は減少して駆動信号の振幅が最適に制御されていない場合を考える。この場合、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０に重畳された低周波が、光出力特性の増加又は減少する部分で光変調器１１４を駆動する。その結果、光変調器１１４からは、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０に重畳された低周波成分を有する変調光信号が出力される。よって、光変調器１１４から出力される変調光信号に、駆動信号に重畳した低周波成分が含まれていれば基準振幅値（Ａ）が適切に制御されていないことがわかる。言い換えれば、光変調器１１４から出力される変調光信号に含まれる低周波成分が最小（０）になるように、駆動信号の振幅を適応制御することにより、駆動信号の振幅を最適に制御することができる。また、駆動信号の振幅を最適に制御することにより、光変調器１１４から出力される変調光信号の品質劣化を防止することができる。なお、駆動信号の振幅が最適に制御されることにより、基準振幅値（Ａ）に一定の比率を乗じた中間振幅も適切に制御される。
【００３１】
ところで、図２に示すように、本実施形態では、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０にのみ低周波を重畳し、中間振幅成分１５４，１５８には、低周波を重畳しない。これは、中間振幅成分１５４，１５８に低周波を重畳すると、駆動信号の振幅を適切に制御することが難しくなるからである。
【００３２】
つまり、例えば、中間振幅成分１５４，１５８にも低周波成分が重畳されていたとしたら、中間振幅成分１５４，１５８に重畳された低周波成分が、光出力特性の減少又は増加する部分で光変調器１１４を駆動する。その結果、光変調器１１４からは、駆動信号に重畳された低周波成分をそのまま有する変調光信号が出力される。これでは、駆動信号の振幅が適切な状態であろうがなかろうが変調光信号に低周波成分が含まれるので、駆動信号の振幅が適切であるか否かを判断することが難しい。仮に、変調光信号に含まれる低周波成分が最小（０）になるように適応制御をしたとしても、駆動信号の振幅を適切に制御することができない場合がある。
【００３３】
これに対して図２では、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０にのみ低周波を重畳するので、上述のように、駆動信号の振幅が適切な場合と、適切ではない場合を識別することができる。その結果、光変調器１１４から出力される変調光信号に含まれる低周波成分が最小（０）になるように、駆動信号の振幅を適応制御することにより、駆動信号の振幅を最適に制御することができる。
【００３４】
なお、図２の例では、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０にのみ低周波を重畳する例を示したが、これには限られない。例えば、図２に示すように、基準振幅値（Ａ）のあらかじめ設定された第１の閾値（α）より電圧が大きい信号成分又は第１の閾値（α）より小さく設定された第２の閾値（β）より電圧が小さい信号成分のみに低周波を重畳することもできる。
【００３５】
ここで、第１の閾値（α）は、複数の中間振幅成分１５４，１５８のうちの最大電圧値（中間振幅成分１５４の電圧）よりも大きく、かつ、基準振幅値（Ａ）の最大電圧値よりも小さく設定される。また、第２の閾値（β）は、複数の中間振幅成分１５４，１５８のうちの最小電圧値（中間振幅成分１５８の電圧）よりも小さく、かつ、基準振幅値（Ａ）の最小電圧値よりも大きく設定される。
【実施例１】
【００３６】
次に、第１実施例の光送信機の構成を説明する。図３は、第１実施例の光送信機の構成を示すブロック図である。図３に示すように、光送信機２００は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）＋ＤＡＣ２０２、ＬＤ２０６、駆動回路２０８，２１０，２１２，２１４、ＤＰ−Ｉ／Ｑ＿ＬＮ（LiNbO3：ニオブ酸リチウム）変調器２１６、及び制御回路２５０を有する。
【００３７】
制御回路２５０は、図１で説明した制御回路１２０に対応する回路である。制御回路２５０は、後述するＹ側変調器２２０のＰＤ（Photo Diode）２２８及びＸ側変調器２３０のＰＤ２３８から出力された検出信号（１１，１２）に基づいて、各回路を制御する制御信号（０〜１０）を出力する。制御回路２５０の詳細は後述する。
【００３８】
ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、図１で説明した信号処理回路１０６とＤＡＣ１０８の機能が集積化されたＬＳＩ（Large Scale Integration）である。ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２には、図１の選択回路１０４に対応する選択回路２０４が含まれる。ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２においては、ＤＳＰ部分において多値電気信号の最大振幅部分（最大電圧部分及び最小電圧部分）を認識し、ＤＡＣ部分において最大振幅部分にのみ低周波変調をかけた信号を生成することができる。また、多値電気信号の中間振幅駆動信号は、ＤＡＣにおいて最大振幅に対して一定の比を持つように設定し、中間振幅駆動信号には低周波変調をかけないようにすることができる。
【００３９】
ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２から出力されたＤＡＴＡ  ＹＩは、駆動回路２０８へ入力される。ＤＡＴＡ  ＹＩは、例えば図２で示したような４値の多値電気信号である。ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、４値の多値電気信号に対して、図２で示したように最大電圧部分と最小電圧部分にのみ低周波を重畳する。駆動回路２０８は、制御回路２５０から出力された制御信号（９）に基づいて、例えばＤＡＴＡ  ＹＩの振幅を制御して出力する。
【００４０】
また、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２から出力されたＤＡＴＡ  ＹＱは、駆動回路２１０へ入力される。ＤＡＴＡ  ＹＱは、例えば図２で示したような４値の多値電気信号である。ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、４値の多値電気信号に対して、図２で示したように最大電圧部分と最小電圧部分にのみ低周波を重畳する。駆動回路２１０は、制御回路２５０から出力された制御信号（１０）に基づいて、例えばＤＡＴＡ  ＹＱの振幅を制御して出力する。
【００４１】
また、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２から出力されたＤＡＴＡ  ＸＩは、駆動回路２１２へ入力される。ＤＡＴＡ  ＸＩは、例えば図２で示したような４値の多値電気信号である。ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、４値の多値電気信号に対して、図２で示したように最大電圧部分と最小電圧部分にのみ低周波を重畳する。駆動回路２１２は、制御回路２５０から出力された制御信号（４）に基づいて、例えばＤＡＴＡ  ＸＩの振幅を制御して出力する。
【００４２】
また、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２から出力されたＤＡＴＡ  ＸＱは、駆動回路２１４へ入力される。ＤＡＴＡ  ＸＱは、例えば図２で示したような４値の多値電気信号である。ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、４値の多値電気信号に対して、図２で示したように最大電圧部分と最小電圧部分にのみ低周波を重畳する。駆動回路２１４は、制御回路２５０から出力された制御信号（５）に基づいて、例えばＤＡＴＡ  ＸＱの振幅を制御して出力する。
【００４３】
ＬＤ２０６は、図１で説明した光源１１２に対応するレーザーダイオードである。ＬＤ２０６から出力されたキャリア光は、光スプリッタ２０６ａで２つに分岐されるとともに、一方のキャリア光は、さらに光スプリッタ２０６ｂで２つに分岐され、他方のキャリア光は、さらに光スプリッタ２０６ｃで２つに分岐される。
【００４４】
ＤＰ−Ｉ／Ｑ＿ＬＮ変調器２１６は、Ｙ側変調器２２０と、Ｘ側変調器２３０と、π／２偏光回転子２４０とを有する。Ｙ側変調器２２０とＸ側変調器２３０はそれぞれ、１６ＱＡＭ光変調器とすることができる。π／２偏光回転子２４０は、Ｘ側変調器２３０から出力された変調光信号に対して偏光処理を行う。
【００４５】
Ｙ側変調器２２０は、変調器２２２ａ，２２２ｂ、バイアス回路２２４ａ，２２４ｂ、位相シフタ２２６、およびＰＤ（Photo Diode）２２８を有する。変調器２２２ａ，２２２ｂは、例えばMach-Zender変調器とすることができる。
【００４６】
変調器２２２ａは駆動回路２０８から供給された駆動信号によって、光スプリッタ２０６ｂで分岐されたキャリア光の一方を変調する。バイアス回路２２４ａは、制御回路２５０から出力された制御信号（６）に基づいて、変調器２２２ａから出力される２つの変調された光波の位相関係を制御する。
【００４７】
変調器２２２ｂは駆動回路２１０から供給された駆動信号によって、光スプリッタ２０６ｂで分岐されたキャリア光の他方を変調する。バイアス回路２２４ｂは、制御回路２５０から出力された制御信号（７）に基づいて、変調器２２２ｂから出力される２つの変調された光波の位相関係を制御する。
【００４８】
位相シフタ２２６は、制御回路２５０から出力された制御信号（８）に基づいてバイアス回路２２４ａから出力された変調光信号と、バイアス回路２２４ｂから出力された変調光信号との光波の位相を、相対的にπ／２シフトさせる。位相シフタ２２６は、例えば、バイアス回路２２４ａから出力された変調光信号をπ／４シフトさせるとともに、バイアス回路２２４ｂから出力された変調光信号を反対側にπ／４シフトさせることにより、両者を相対的にπ／２シフトさせる。位相シフタ２２６から出力された２つの変調光信号は、光カプラ２０６ｄで合成される。
【００４９】
ＰＤ２２８は、光カプラ２０６ｄから出力された光変調信号を検出し、検出した光変調信号に応じた電気信号を出力する光検出器である。ＰＤ２２８は、検出した光変調信号に応じた電気信号を検出信号（１２）として制御回路２５０へ出力する。
【００５０】
Ｘ側変調器２３０は、変調器２３２ａ，２３２ｂ、バイアス回路２３４ａ，２３４ｂ、位相シフタ２３６、およびＰＤ２３８を有する。変調器２３２ａ，２３２ｂは、例えばMach-Zender変調器とすることができる。
【００５１】
変調器２３２ａは駆動回路２１２から供給された駆動信号によって、光スプリッタ２０６ｃで分岐されたキャリア光の一方を変調する。バイアス回路２３４ａは、制御回路２５０から出力された制御信号（１）に基づいて、変調器２３２ａから出力された変調光信号のバイアスを制御する。
【００５２】
変調器２３２ｂは駆動回路２１４から供給された駆動信号によって、光スプリッタ２０６ｃで分岐されたキャリア光の他方を変調する。バイアス回路２３４ｂは、制御回路２５０から出力された制御信号（２）に基づいて、変調器２３２ｂから出力された変調光信号のバイアスを制御する。
【００５３】
位相シフタ２３６は、制御回路２５０から出力された制御信号（３）に基づいて、バイアス回路２３４ａから出力された変調光信号と、バイアス回路２３４ｂから出力された変調光信号とを、相対的にπ／２シフトさせる。位相シフタ２３６は、例えば、バイアス回路２３４ａから出力された変調光信号をπ／４シフトさせるとともに、バイアス回路２３４ｂから出力された変調光信号を反対側にπ／４シフトさせることにより、両者を相対的にπ／２シフトさせる。位相シフタ２３６から出力された２つの変調光信号は、光カプラ２０６ｅで合成される。
【００５４】
ＰＤ２３８は、光カプラ２０６ｅから出力された光変調信号を検出し、検出した光変調信号に応じた電気信号を出力する光検出器である。ＰＤ２３８は、検出した光変調信号に応じた電気信号を検出信号（１１）として制御回路２５０へ出力する。
【００５５】
Ｙ側変調器２２０から出力された変調光信号と、Ｘ側変調器２３０から出力されπ／２偏光回転子２４０によって偏光された変調光信号は、光カプラ２０６ｆで合成されてＤＰ−Ｉ／Ｑ＿ＬＮ変調器２１６から出力される。
【００５６】
ところで、光送信機２００は、４つの子変調器（変調器２２２ａ，２２２ｂ，２３２ａ，２３２ｂ）については、同時に低周波信号を重畳しないようタイムシェアして制御を行うことができる。また光送信機２００は、各偏波における２つの子変調器（変調器２２２ａと変調器２２２ｂ、又は変調器２３２ａと変調器２３２ｂ）については、同時に低周波信号を重畳しないようタイムシェアして制御を行うことができる。これは、同時に低周波の重畳を行った場合、制御回路２５０において、ＰＤ２２８又はＰＤ２３８で検出した光変調信号がいずれの変調器から出力されたものか識別ができなくなるためである。これに対して、本実施例のように、４つの子変調器又は各偏波における２つの子変調器に対して、低周波を重畳するタイミングを異ならせることにより、制御回路２５０において、いずれの変調器から出力された光変調信号であるかを正しく認識することができる。
【００５７】
また、光送信機２００は、４つの子変調器又は各偏波における２つの子変調器に対して同時に低周波の重畳を行う場合には、各変調器に重畳する低周波の周波数を異なる周波数に設定することができる。これによれば、たとえ４つの子変調器又は各偏波における２つの子変調器に対して同時に低周波の重畳が行われたとしても、制御回路２５０において、いずれの変調器から出力された光変調信号であるかを正しく認識することができる。
【００５８】
制御回路２５０は、ＰＤ２２８及びＰＤ２３８から出力される変調光信号（検出信号）を、どの変調器から出力された信号であるかを識別し、ＰＤ２２８又はＰＤ２３８から出力された信号に含まれる低周波成分の強度に基づいて、駆動信号の振幅を制御する。制御回路２５０は、ＰＤ２２８又はＰＤ２３８から出力された信号に含まれる低周波成分の強度が最小（０）になるように、駆動信号の振幅を制御する。
【００５９】
制御回路２５０は、例えば制御信号（０）によって、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２で用いられる基準振幅値（Ａ）の振幅を制御するか、又は制御信号（４，５，９，１０）によって、駆動回路２０８，２１０，２１２，２１４における増幅度合いを制御する。
【００６０】
次に、光送信機２００の処理について説明する。図４は、光送信機の処理内容を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、制御回路２５０は、低周波重畳係数ｋ（ｔ）を発生させる（Ｓ１０１）。ここで、低周波重畳係数ｋ（ｔ）は例えば、基準振幅値（Ａ）に比べて振幅が十分に小さく、かつ、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２において重畳される低周波（例えば１ＫＨｚ）の周波数成分を有する矩形波である。また、低周波重畳係数ｋ（ｔ）は、矩形波に限らず、基準振幅値（Ａ）に比べて振幅が十分に小さく、かつ、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２において重畳される低周波の周波数成分を有する正弦波、三角波などでもよい。
【００６１】
続いて、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、低周波重畳係数ｋ（ｔ）、基準振幅値（Ａ）、及びあらかじめ設定された比率（ａ，ｂ）に基づいて各位相（Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４）の振幅値を決定する（Ｓ１０２）。例えば、位相Ｎ１は、図２で示した基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６に対応する。また、例えば、位相Ｎ２は、図２で示した中間振幅成分１５４に対応する。また、例えば、位相Ｎ３は、図２で示した中間振幅成分１５８に対応する。また、例えば、位相Ｎ４は、図２で示した基準振幅値（Ａ）の最小電圧信号成分１５２又は最小電圧信号成分１６０に対応する。
【００６２】
例えば、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、Ｎ１＝ｋ（ｔ）×Ａにより、位相Ｎ１の振幅を決定する。低周波重畳係数ｋ（ｔ）が矩形波の場合は、位相Ｎ１の振幅は、矩形波の最大電圧部分と最小電圧部分の２つとなる。また、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、Ｎ２＝ａ×Ａにより、位相Ｎ２の振幅を決定し、Ｎ３＝ｂ×Ａにより、位相Ｎ３の振幅を決定する。これにより、位相Ｎ２，Ｎ３の振幅はそれぞれ１つの固定値になる。また、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、Ｎ４＝Ａ（１−ｋ（ｔ））により、位相Ｎ４の振幅を決定する。低周波重畳係数ｋ（ｔ）が矩形波の場合は、位相Ｎ４の振幅は、矩形波の最大電圧部分と最小電圧部分の２つとなる。
【００６３】
続いて、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、各位相の振幅値に基づいて送信信号を変調し、デジタルの多値電気信号情報を生成する（Ｓ１０３）。続いて、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、デジタルの多値電気信号情報をアナログの多値電気信号へ変換する（Ｓ１０４）。
【００６４】
続いて、駆動回路２０８，２１０，２１２，２１４は、アナログの多値電気信号に対して増幅処理を行って駆動信号を生成する（Ｓ１０５）。続いて、変調器２２２ａ，２２２ｂ，２３２ａ，２３２ｂは、駆動信号に基づいてキャリア光を変調し、変調光信号を出力する（Ｓ１０６）。
【００６５】
続いて、ＰＤ２２８，２３８は、変調光信号の一部を電気信号に変換する（Ｓ１０７）。続いて、制御回路２５０は、変換された電気信号に含まれる低周波成分が最小（０）になるように基準振幅値（Ａ）又は駆動回路２０８，２１０，２１２，２１４における振幅を制御する（Ｓ１０８）。なお、図４の処理フローは、温度変動、電源電圧変動、経年変化等に対して、常に駆動振幅を最適に制御すべく、定常的に制御が繰り返される。
【００６６】
以上、実施例１の光送信機２００によれば、光多値変調の多値度に関わらず光変調器の駆動信号の振幅を適正に制御することができる。すなわち、光送信機２００によれば、変調器２２２ａ，２２２ｂ，２３２ａ，２３２ｂを駆動する駆動信号（多値電気信号）は、基準振幅値（Ａ）の最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０にのみ低周波が重畳される。そして、多値電気信号の中間振幅成分１５４，１５８には低周波が重畳されず、基準振幅値（Ａ）にあらかじめ設定された比率を乗じた値が連続した信号となる。言い換えれば、多値電気信号は、最大電圧信号成分１５６、及び最小電圧信号成分１５２，１６０に低周波を重畳した重畳信号、及び基準振幅値（Ａ）にあらかじめ設定された複数の比率を乗じた中間振幅成分１５４，１５８の組み合わせにより生成される。これにより、駆動信号の振幅が適正になっている場合には、変調光信号に低周波成分が含まれなくなり、駆動信号の振幅が適正になっていない場合には、変調光信号に低周波成分が含まれることになるので、両者を識別することができる。つまり、光変調器１１４から出力される変調光信号に含まれる低周波成分が最小（０）になるように、駆動信号の振幅を適応制御することにより、多値電気信号の多値度によらず駆動信号の振幅を最適に制御することができる。また、駆動信号の振幅を最適に制御することにより、基準振幅値（Ａ）に一定の比率を乗じた中間振幅も適切に制御することができる。その結果、光送信機２００から出力される変調光信号の品質劣化を防止することができる。
【実施例２】
【００６７】
次に、第２実施例の光送信機について説明する。図５は、第２実施例の光送信機の構成を示すブロック図である。第２実施例の光送信機３００は、第１実施例の光送信機２００と同様の構成を有し、さらにＱＡＭ切替回路３５０を有する。したがって、第１実施例と同様の構成については説明を省略し、主にＱＡＭ切替回路３５０について説明を行う。
【００６８】
ＱＡＭ切替回路３５０は、変調方式を切り替える切り替え信号を、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２へ出力する。例えば、ＱＡＭ切替回路３５０は、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２において生成される多値電気信号の多値度を切り替える切り替え信号を出力する。ＱＡＭ切替回路３５０は、例えば、変調方式を８ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ・・・などへ切り替える切り替え信号を、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２へ出力する。
【００６９】
ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、ＱＡＭ切替回路３５０から出力された切り替え信号に応じて、多値電気信号の多値度を変更する。例えば、第１実施例では、ＤＡＴＡ  ＹＩ，ＤＡＴＡ  ＹＱ，ＤＡＴＡ  ＸＩ，ＤＡＴＡ  ＸＱがそれぞれ４値の多値電気信号であったが、第２実施例では、この多値度を切り替え信号に応じて可変設定することができる。例えば、ＤＡＴＡ  ＹＩ，ＤＡＴＡ  ＹＱ，ＤＡＴＡ  ＸＩ，ＤＡＴＡ  ＸＱがそれぞれ８値の多値電気信号を生成した場合、Ｙ側変調器２２０及びＸ側変調器２３０は６４ＱＡＭ光変調器になる。
【００７０】
このように、第２実施例によれば、第１実施例で説明した効果に加えて、多様な変調方式に対応することができる。すなわち、第２実施例によれば、ＱＡＭ切替回路３５０の切り替え信号によって光送信機３００の変調方式を変更することができるので、８ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ・・・など多様な変調方式に対応することができ、汎用性が向上する。
【００７１】
なお、ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、例えば、８値の多値電気信号を生成する場合、多値電気信号の最大電圧部分及び最小電圧部分にのみ低周波を重畳し、残りの６値の中間振幅信号は基準振幅値（Ａ）にあらかじめ設定された一定比率を乗じたものとする。ＤＳＰ＋ＤＡＣ２０２は、このように多値電気信号の多値度が変わったとしても、多値電気信号の最大電圧部分及び最小電圧部分にのみ低周波を重畳し、中間振幅信号は基準振幅値（Ａ）にあらかじめ設定された一定比率を乗じたものとする。本発明によれば、このように多様な多値変調に対しても駆動振幅を最適制御することが可能となる。従って、I/Q変調器とディジタルコヒーレント受信を組合せて変調方式を自由に変更できるような光送受信機の最適制御を実現することができる。
【００７２】
次に、第１，第２実施例の光送信機を用いた光送受信システムについて説明する。図６は、光送受信システムの構成を示すブロック図である。図６に示すように、光送受信システム５００は、光送信機４００−１〜４００−ｎ（ｎは２以上の整数）、光合波器４１０、光増幅中継器４２０、及びＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）４３０を有する。また、光送受信システム５００は、光分波器４４０、及びディジタルコヒーレント光受信機４５０−１〜４５０−ｎを有する。
【００７３】
光送信機４００−１〜４００−ｎは、第１又は第２実施例の光送信機を適用することができる。光送信機４００−１〜４００−ｎはそれぞれ、異なる波長（λ１−λｎ）の変調光信号を出力する。
【００７４】
光合波器４１０は、光送信機４００−１〜４００−ｎから出力された各波長の変調光信号を波長多重することにより合波して、例えば光ファイバーケーブル等を介して合波光信号を出力する。光増幅中継器４２０は、光合波器４１０から出力された合波光信号の伝送ロスを補うべく、合波光信号に対する増幅処理を行う。
【００７５】
ＲＯＡＤＭ４３０は、任意の波長の光信号を加える処理、及び光信号から任意の波長を取り出す処理を実行する。例えば、ＲＯＡＤＭ４３０は、光増幅中継器４２０から出力された合波光信号から任意の複数の波長の光信号を取り出し、取り出した光信号を光分波器４４０に出力する。
【００７６】
光分波器４４０は、ＲＯＡＤＭ４３０から出力された複数の波長を有する合波光信号を、波長ごとに複数の変調光信号に分波する。光分波器４４０は、波長ごとに複数の変調光信号を、ディジタルコヒーレント光受信機４５０−１〜４５０−ｎへ出力する。ディジタルコヒーレント光受信機４５０−１〜４５０−ｎは、光分波器４４０から出力された各波長の変調光信号を受信して、例えば偏波分離及びＱＡＭ復調などの各種受信処理を行って、例えば大規模ルーター等、信号を方路別に振り分ける装置などへ送信する。なおディジタルコヒーレント受信器は波長選択機能を持つため、光分波器４４０を用いないシステムの構成もある。
【００７７】
このような光送受信システム５００によれば、光送信機４００−１〜４００−ｎによる偏波多重、ＱＡＭ変調に加えて、波長多重を行って変調光信号を送受信するので、大容量の光送受信システムを実現することができる。また、例えば、光送信機４００−１〜４００−ｎにおいて多値電気信号の多値度を変更することにより、Baudレートを上げずに１波長あたりの伝送容量を変えることができる。また、多値電気信号の多値度変更により伝送容量を増加した場合にもBaudレートを上げないことから、波長スペクトル幅は広がらず合波フィルタを変更せずに高密度波長多重を行うことができる。
【符号の説明】
【００７８】
１００，２００，３００，４００  光送信機
１０４，２０４  選択回路
１０６  信号処理回路
１１０  駆動回路
１１２  光源
１１４  光変調器
１１６  光スプリッタ
１１８  モニタ
１２０  制御回路
１５２，１６０  最小電圧信号成分
１５４，１５８  中間振幅成分
１５６  最大電圧信号成分
２０８，２１０，２１２，２１４  駆動回路
２２２ａ，２２２ｂ，２３２ａ，２３２ｂ  変調器
２５０  制御回路
３５０  ＱＡＭ切替回路
４１０  光合波器
４２０  光増幅中継器
４４０  光分波器
４５０  ディジタルコヒーレント光受信機
５００  光送受信システム
【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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