(57)【要約】【課題】変調器による消光状態の信号光の出力を安定させる【解決手段】  光送信器は、変調器と制御部を備える。制御部は、φバイアスにオフセットを加えたＩ／Ｑ制御と、Ｉ及びＱバイアスにオフセットを加えた状態でφ制御とで、前記変調器による消光状態を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調器と、
φバイアスにオフセットを加えたＩ／Ｑ制御と、Ｉ及びＱバイアスにオフセットを加えた状態でφ制御とで、前記変調器による消光状態を制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記制御部は、
前記φ制御、前記Ｉ制御、前記φ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記制御部は、
発光状態から、概ね＋９０度シフトさせた後に、ＲＦ信号をＯＦＦにして、前記φ制御、前記Ｉ制御、前記φ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項４】
前記制御部は、
前記消光状態から、φバイアスを概ね−９０度シフトさせた後にＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号をＯＮにして、φバイアスの制御、Ｉバイアスの制御、Ｑバイアスの制御を行い発光状態にする
ことを特徴とする請求項２に記載の光送信器。
【請求項５】
前記制御部は、
前記φ制御、前記Ｉ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項６】
前記制御部は、
発光状態から、概ね＋９０度シフトさせた後に、ＲＦ信号をＯＦＦにして、前記φ制御、前記Ｉ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項７】
変調器と、
φバイアスにオフセットを加えたＩ／Ｑ制御と、Ｉ及びＱバイアスにオフセットを加えた状態でφ制御とで、前記変調器による消光状態を制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする光送信器の制御方法。
【請求項８】
前記制御部は、
前記φ制御、前記Ｉ制御、前記φ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項２に記載の光送信器の制御方法。
【請求項９】
前記制御部は、
発光状態から、概ね＋９０度シフトさせた後に、ＲＦ信号をＯＦＦにして、前記φ制御、前記Ｉ制御、前記φ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項３に記載の光送信器の制御方法。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記消光状態から、φバイアスを概ね−９０度シフトさせた後にＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号をＯＮにして、φバイアスの制御、Ｉバイアスの制御、Ｑバイアスの制御を行い発光状態にする
ことを特徴とする請求項４に記載の光送信器の制御方法。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記φ制御、前記Ｉ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項５に記載の光送信器の制御方法。
【請求項１２】
前記制御部は、
発光状態から、概ね＋９０度シフトさせた後に、ＲＦ信号をＯＦＦにして、前記φ制御、前記Ｉ制御、前記Ｑ制御の順で制御することで前記消光状態を作る、
ことを特徴とする請求項６に記載の光送信器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
１００Ｇｂｐｓのコヒーレント光通信システムにおける光送信器において、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式の変調信号を生成する技術が知られている。ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式の変調信号の生成には、ＭＺ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型の変調器が用いられる。
【０００３】
ＭＺ型の変調器の最適なバイアス電圧は、温度や経年変動によってドリフトしていくことが知られており、伝送光信号の品質を保つために、最適なバイアス値に追従させる自動バイアス制御（ＡＢＣ：Ａｕｔｏ  Ｂｉａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が必要である。
【０００４】
自動バイアス制御を行う光伝送器の例として、制御部は、まず、変調信号駆動部から変調信号が光変調部に入力していない初期状態としてバイアス電圧の制御を行う。その後に、制御部は、この初期状態の制御結果に基づいて、変調信号駆動部から変調信号が光変調部に入力している通常状態としてバイアス電圧の制御を行う（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１７１２７号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
変調器を制御する際、変調器に内蔵のＰＤ(Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ)から出力されるモニタ情報を元に、φ(位相角)、Ｉ(同相)、Ｑ(直交)の各バイアスの制御を行う。ＰＤの配置の仕方として、合波部で干渉した漏れ光をモニタする反転モニタがあるが、変調器の小型化、低損失化が可能であることから一般的に用いられている。
【０００７】
変調器における信号光の出力を消光状態にする際、変調器内の制御部は、φ、Ｉ、Ｑバイアスの全てを消光点に制御することが理想である。しかし、Ｉ、Ｑ制御部で消光しきれなかった残留成分は、反転モニタでお互いに干渉することから各バイアスの制御が不安定になることがある
本発明の１つの側面に係わる目的は、反転モニタを用いた変調器における消光状態の信号光の出力を安定させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光送信器は、変調器と制御部を備える。制御部は、φバイアスにオフセットを加えたＩ／Ｑ制御と、Ｉ及びＱバイアスにオフセットを加えた状態でφ制御とで、前記変調器による消光状態を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
上述の態様によれば、変調器による消光状態の信号光の出力を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光送信器のユニット構成の一例を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る変調器の構成の例を説明する図である。
【図３】光送信器の消光状態の例を説明する図である。
【図４】Ｉ／Ｑ制御時の消光比の例を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る変調器で消光状態にしたときのＩ、Ｑ、φバイアス成分のオフセット例を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る光送信器のユニット構成の例を説明する図である。
【図７】本実施形態に係る消光状態時の制御部の処理の例を説明するフローチャートである。
【図８】本実施形態に係る発光状態時の制御部の処理の例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、変調器の自動バイアス制御に関する。
【００１２】
変調器のＩＱの各バイアスを消光させた状態では、安定してφバイアスを制御することが難しい。本発明では、φバイアスを安定して制御するために、φバイアス制御時にＩＱ成分にオフセットを加えることにより安定したφバイアスの制御を行える。また、本発明では、φバイアスを概ね９０度シフトさせることにより、消光状態から発光状態に状態を遷移させることも可能である。
【００１３】
図１は、光送信器のユニット構成の一例を説明する図である。図１に示す光送信器１０００は、Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｒａｔｏｒ／Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ１００１、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）（Ｔｘ）１００２、ＤＲＶ（Ｄｒｉｖｅｒ）１００３、ＩＣＲ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）１００４、ＭＺＭ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１００５、ＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１００６、ＬＤ（Ｒｘ）１００７、制御部１００８を備える。
【００１４】
Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｒａｔｏｒ／Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ１００１は、デジタル信号処理を行うための演算処理装置である。デジタルコヒーレント技術を用いたシステムでは、送受信回路内にデジタル信号処理回路を設けることにより、光の波としての性質である位相、偏波を用いて高効率かつ安定な長距離伝送を実現する。
【００１５】
Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｒａｔｏｒ／Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ１００１で処理された信号は、ＤＲＶ１００３に入力される。ＤＲＶ１００３は、変調ドライバであり、入力信号を増幅し、ＭＺＭ１００５に変調信号を供給する。
【００１６】
ＬＤ（Ｔｘ）１００２は、レーザーダイオードであり、レーザ光をＭＺＭ１００５とＩＣＲ１００４に出力する。ＭＺＭ１００５は、MZ干渉計の２つの光路に電圧を加えることにより光路内の光の位相を変化させ、干渉状態を制御する。２つの光路を通った光は、再度合波して出力される。ＭＺＭ１００５は、各々の光路において２つの光が受ける位相変化量の差により、合波後の光の強度と位相を制御することができる。ＭＺＭ１００５内で合波された光は、ＶＯＡ１００６に導かれる。
【００１７】
ＶＯＡ１００６は、可変光減衰器である。ＶＯＡ１００６は、ＭＺＭ１００５から導かれた光信号の強度を調整する。ＶＯＡ１００６の出力は、伝送路に接続される。ＬＤ（Ｒｘ）１００７は、レーザ光をＩＣＲ１００４に出力する。ＩＣＲ１００４は、集積光受信モジュールである。制御部１００８は、ＬＤ（Ｔｘ）１００２、ＤＲＶ１００３、ＩＣＲ１００４、ＭＺＭ１００５、ＶＯＡ１００６、ＬＤ（Ｒｘ）１００７の各々を制御する制御モジュールである。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る変調器の構成の例を説明する図である。本実施形態に係る光送信器は、光源（ＬＤ）１１、光変調器１２を有する。光変調器１２は、ＭＺ型の変調器であって、Ｉアーム及びＱアームを有する。光変調器１２は、ＩアームとＱアームとの間に位相差π／２を与えるための位相シフト器１６を有する。
【００１９】
ＬＤ１１は、連続光（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）を生成する。ＣＷ光は、光スプリッタにより分岐され、光変調器１２のＩアーム及びＱアームに導かれる。光変調器１２のＩアーム及びＱアームには、それぞれデータ信号Ｉ及びデータ信号Ｑが与えられる。データ信号Ｉ及びデータ信号Ｑの振幅は、例えば、２Ｖπである。Ｖπは、変調器の駆動電圧対光強度特性の半周期に相当する電圧である。Ｉアームにおいて、データ信号Ｉで連続光が変調されてＩアーム変調光信号が生成される。同様に、Ｑアームにおいて、データ信号Ｑで連続光が変調されてＱアーム変調光信号が生成される。Ｉアーム変調光信号およびＱアーム変調光信号を合波することにより、ＱＰＳＫ変調光信号が生成される。
【００２０】
上記構成の光送信器において、品質のよい光信号を生成するために、Ｉアーム及びＱアームのバイアス電圧がそれぞれ適切に制御される。そして、光送信器は、光変調器１２のバイアス電圧を制御するために、制御部１３、フォトダイオード（ＰＤ）１４、検出部１５を備える。
【００２１】
制御部１３は、発光時のI、Q、φ制御時と消光時のI、Q制御時に、光変調器のバイアス電圧に低周波信号(パイロットトーン)を重畳する。光変調器１２から出力される変調光信号は、低周波信号の周波数成分を含む。ＰＤ１４は、光変調器１２から出力される変調光信号を電気信号に変換する。検出部１５は、ＰＤ１４により生成される電気信号に基づいて、変調光信号に含まれている周波数成分の強度及び位相を検出する。そして、制御部１３は、変調光信号に含まれている周波数成分がゼロに近づくように、Ｉアーム及びＱアームのバイアス電圧をフィードバック制御する(以下、低周波信号重畳方式とする)。その結果、Ｉアーム及びＱアームのバイアス電圧が最適化され、品質のよい光信号が生成される。上述のフィードバック制御は、自動バイアス制御と呼ばれる。なお、制御部１３は、例えば、ソフトウェアを利用して実現される。或いは、制御部１３は、ソフトウェア及びハードウェア回路で実現される。ソフトウェアの動作は、プロセッサ及びメモリを利用して実現される。
【００２２】
図３は、光送信器の消光状態の例を説明する図である。光送信器１０００における消光状態では、φが概ね１８０度に設定される。φを概ね１８０度ずらして設定することで、光送信器１０００内のＩＱ成分のＩとＱとが互いに打ち消しあう。これにより、図３の例のように、Ｉ成分およびＱ成分は、ゼロに近づくように設定され消光状態となる。
【００２３】
ＩＱ成分をゼロ点に近づけた結果、IとQで消光しきれなかった漏れ光が干渉し、モニタにおいて反転動作となり、φバイアスの制御が不安定になる。φバイアスが不安定になると、光送信器を消光状態に保つことができなくなる課題がある。
【００２４】
図４は、Ｉ／Ｑ制御時の消光比の例を説明する図である。図４の例では、Ｉ／Ｑ制御をする際の光送信器１０００における、φ（横軸：位相角）と消光比（縦軸：ｄＢ）との対応関係を示す。消光比は、φにバイアス電圧を加え位相角を変えたときの最大光出力との比である。
【００２５】
図４では、φが−３６０度〜−２７０度の間、−９０度〜９０度の間、２７０度〜３６０度の間、モニタにおけるＩとＱの干渉は正相と扱うことができる。一方、φが−２７０度〜−９０度の間、９０度〜２７０度の間、モニタにおけるＩとＱの干渉は反転する。
【００２６】
＜変調器による消光状態の実施例＞
ＩバイアスまたはＱバイアスの制御時には、φを約180°に制御しようとすると反転モニタのため消光状態が不安定になる。そこで、モニタにおいて、IとQの残留成分が正相に見えるようにするため、φに約180°のオフセット量を与える。これにより安定した消光状態を得ることができる。
【００２７】
また、Ｉ、Ｑで高い消光比を得られている場合、PDへ入力される光が微小となり、わずかなＩ、Ｑバイアスの変化に対して、φバイアスが振られやすくなる。そこで、本実施形態では、φバイアスを安定して制御するために、φバイアス制御時にＩ、Ｑ成分に一定のオフセットを加え、モニタ信号を残すことにより、φを概ね180°へ安定に制御することができる。これにより、消光状態時のφバイアスが安定する。
【００２８】
上記２つのオフセット処理を行うことにより、消光状態の光出力を安定させることができる。
【００２９】
図５は、本実施形態に係る変調器で消光状態にしたときのＩ、Ｑ、φバイアス成分のオフセット例を説明する図である。制御部１３は、例えば４５度をφに設定する。これにより、反転モニタの影響により消光状態が不安定になるのを回避できる。更に、制御部１３０は、φ制御時には、Ｉ、Ｑバイアスにオフセットを加え、一定の発光状態を残すように制御する。これにより、φバイアスが安定する。
【００３０】
より具体的には、消光状態の場合、制御部１３は、以下の順番で変調器に処理をさせる。
【００３１】
実施例1：
（Ａ１）制御部１３は、ＩＱバイアスにオフセット量を加算し、φバイアス制御を行う。なお、制御部１３は、（Ａ１）の処理の後に、オフセット量を減算する。
（Ａ２）制御部１３は、φバイアスにオフセット量を加算し、Ｉバイアス制御を行う。なお、制御部１３は、（Ａ２）の処理の後に、オフセット量を減算する。
（Ａ３）制御部１３は、φバイアスにオフセット量を加算し、Ｑバイアス制御を行う。なお、制御部１３は、（Ａ３）の処理の後に、オフセット量を減算する。
【００３２】
制御部１３は、（Ａ１）〜（Ａ３）の処理を繰り返して、パワーが最小になるバイアスを特定する。本発明では、消光状態において、φバイアス制御時にＩＱ成分にオフセットを加えることにより安定したφバイアスの制御を行える。また、Iバイアス・Qバイアス制御時にΦ成分にオフセットを加えることにより安定した消光状態を得ることができる。これにより、本実施形態に係る変調器は、安定した消光状態を提供できる。
【００３３】
実施例２：
（Ｂ１）制御部１３は、ＩＱバイアスにオフセット量を加算し、φバイアス制御を行う。なお、制御部１３は、（Ｂ１）の処理の後に、オフセット量を減算する。
（Ｂ２）制御部１３は、φバイアスにオフセット量を加算し、Ｉバイアス制御を行う。なお、制御部１３は、（Ｂ２）の処理の後に、オフセット量を減算する。
（Ｂ３）制御部１３は、ＩＱバイアスにオフセット量を加算し、φバイアス制御を行う。なお、制御部１３は、（Ｂ３）の処理の後に、オフセット量を減算する。
（Ｂ４）制御部１３は、φバイアスにオフセット量を加算し、Ｉバイアス制御を行う。なお、制御部１３は、（Ｂ４）の処理の後に、オフセット量を減算する。
【００３４】
制御部１３は、（Ａ１）〜（Ａ４）又は（Ｂ１）〜（Ｂ４）の処理を繰り返して、パワーが最小になるバイアスを特定する。本発明では、消光状態において、φバイアス制御時にＩＱ成分にオフセットを加えることにより安定したφバイアスの制御を行える。また、Iバイアス、Ｑバイアス制御時にφ成分にオフセットを加えることにより安定した消光状態を得ることができる。これにより、本実施形態に係る変調器は、安定した消光状態を提供できる。
【００３５】
＜立ち上げ時のバイアス制御の実施例＞
図３の例の消光状態から発光状態にする光送信器の起動時、光送信器には、信号スペクトルを狭くして、一度に伝送可能な波長を増やすことが求められる。光送信器起動時にＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号がＯＮの状態でＮｙｑｕｉｅｓｔ信号を用いて起動させると、駆動振幅が小さくなり、自動バイアス制御が不安定になることがある。このような事象を、「誤収束」と称す。誤収束すると、不要な信号をネットワーク側に出すことになり、隣接する信号へのクロストークが発生してしまい、信号品質の劣化を招く。
【００３６】
本実施形態に係る光送信器は、図５の消光状態から発光状態にすることで、このような誤収束を回避できる。具体的には、制御部１３は、図５の消光状態からＡＢＣを止め、φバイアスを概ね−９０度シフト（加算）させる。制御部１３は、その後、ＲＦ信号をＯＮにし、ＡＢＣを再開することで、隣接信号への影響、誤収束を発生させることなく、Ｎｙｑｕｉｓｔ信号を起動することができる。なお、制御部１３は、パイロットトーンを重畳し、パイロットトーンの振幅がゼロになるように制御する。
【００３７】
図６は、本実施形態に係る光送信器のユニット構成の例を説明する図である。図６に示す光送信器２０は、Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｒａｔｏｒ／Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ２１、ＬＤ（Ｔｘ）２２、ＤＲＶ２３、ＩＣＲ２４、ＭＺＭ２５、制御部２６を備える。Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｒａｔｏｒ／Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ２１、ＬＤ（Ｔｘ）２２、ＤＲＶ２３、ＩＣＲ２４、ＭＺＭ２５、制御部２６の各々の処理は、図１の光送信器１０００の各部と同じ処理をする。なお、図６の制御部２６は、図２の制御部１３と同じものである。
【００３８】
図６に示す光送信器２０は、図１の光送信器１０００からＶＯＡ１００６とＬＤ（Ｒｘ）１００７とを削減したユニット構成である。光送信器１０００の制御部１００８は、ＶＯＡ１００６の開閉を制御することで最終的にＬＤ（Ｔｘ）１００２の光の制御を実現する。
【００３９】
一方、本実施形態に係る制御部２６は、ＭＺＭ２５を制御することで、消光状態を実現している。そのため、本実施形態に係る光伝送器２０は、ＶＯＡ１００６を備えなくてよい。更に、ＬＤ（Ｔｘ）２２として、送受信兼用レーザを使用することで、ＬＤ（Ｒｘ）１００７を削減することもできる。この場合、ＬＤ（Ｔｘ）の出力を分岐させ、ＩＣＲのローカル光として使用する。
【００４０】
本発明に係るＭＺＭ２５の制御により、消光状態においてφバイアス制御時にＩＱ成分にオフセットを加えることにより安定したφバイアスの制御を行える。また、ＩＱバイアス制御時にΦ成分にオフセットを加えることにより安定した消光状態を得ることができる。これにより、本実施形態に係るＬＮ変調器は、安定した消光状態を提供できる。更に、本発明は、図１の光送信器１０００のユニット構成、及び図６の光送信器２０のユニット構成でも実現できる。
【００４１】
図７は、本実施形態に係る発光状態から消光状態にする制御部の処理の例を説明するフローチャートである。制御部２６は、まず、ＭＺＭ２５におけるＡＢＣ制御としてφバイアスのドリフト対策を実行する（ステップＳ１０１）。制御部２６は、ＩＱバイアスにオフセット量を加算し、φバイアス制御を行う（ステップＳ１０２）。制御部２６は、φバイアスにオフセット量を加算し、Ｉバイアス制御を行う（ステップＳ１０３）。制御部２６は、ＩＱバイアスにオフセット量を加算し、φバイアス制御を行う（ステップＳ１０４）。制御部２６は、φバイアスにオフセット量を加算し、Ｉバイアス制御を行う（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の処理が終了すると、制御部２６は、処理をステップＳ１０１から繰り替えし、パワーが最小になるバイアスを特定することができる。なお、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５で加算されたオフセット量は、ステップ毎でリセットされ、次の処理には引き継がれない。本発明では、消光状態において、Ｉ、Ｑバイアス制御時にΦ成分にオフセットを加えることにより、安定した消光状態を得ることができる。また、φバイアス制御時にＩＱ成分にオフセットを加えることにより、安定したφバイアスの制御を行える。これにより、本実施形態に係る変調器は、安定した消光状態を提供できる。
【００４２】
図８は、本実施形態に係る消光状態から発光状態にする制御部の処理の例を説明するフローチャートである。制御部２６は、図５の例の消光状態から発光状態にするため、以下の処理を実行する。制御部２６は、ＭＺＭ２５におけるφバイアスを概ね−90度シフトさせた後、φバイアスの制御をする（ステップＳ２０１）。制御部２６は、Ｉバイアスの制御をする（ステップＳ２０２）。制御部２６は、Ｑバイアスの制御をする（ステップＳ２０３）。各ステップでは、パイロットトーンを重畳しており、パイロットトーンの振幅がゼロになるように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３を繰り返す。
【符号の説明】
【００４３】
１１  ＬＤ
１２  光変調器
１３、２６  制御部
１４  ＰＤ
１５  検出部
１６  位相シフト器
２０  光送信器
２１  ＤＳＰ
２２  ＬＤ（Ｔｘ）
２３  ＤＲＶ
２４  ＩＣＲ
２５  ＭＺＭ
【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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