(57)【要約】制御用プロセッサ（４０５）は、入れ子型ＭＺＩを用いたＩＱ光変調器（Ｍ）の立ち上げシーケンスにおいて、ＩＱ光変調器（Ｍ）のモニタポートが出力する光ＱＡＭ信号の信号品質が目標の品質に近づくように、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器（７ａ）がＩ成分用のＭＺ型光変調器に与える電圧と、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器（７ｂ）がＱ成分用のＭＺ型光変調器に与える電圧と、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器（７ｃ）が親ＭＺＩの光路長を制御するためのＢｉａｓ＿Ｐｈ用位相調整手段に与える電圧とを制御する第１段階の処理を行う。制御用プロセッサ（４０５）は、第１段階の処理の終了後、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器（７ｃ）から出力される電圧を予め定められた量だけ変更する。
2020044669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＱ（In-Phase/Quadrature-Phase）光変調器に加えられるバイアス電圧又はバイアス電力を制御する自動バイアス制御回路であって、
前記ＩＱ光変調器は、
連続光を同相成分用の光と直交成分用の光とに２分岐する光分岐部と、
前記光分岐部が分岐した同相成分用の前記光を変調するマッハツェンダー型干渉計である同相成分用ＭＺ型光変調器と、
前記光分岐部が分岐した直交成分用の前記光を変調するマッハツェンダー型干渉計である直交成分用ＭＺ型光変調器と、
前記同相成分用ＭＺ型光変調器が出力した変調光と、前記直交成分用ＭＺ型光変調器が出力した変調光との間の光位相を位相調整部により調整した後に合波して得られた光ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号を分岐して信号出力ポート及びモニタポートのそれぞれから出力する光合分波部とを有しており、
前記自動バイアス制御回路は、
前記同相成分用ＭＺ型光変調器と前記直交成分用ＭＺ型光変調器とをヌル点付近にバイアスするために前記同相成分用ＭＺ型光変調器に与える電圧又は電流を発生する同相成分用バイアス電源と、
前記同相成分用ＭＺ型光変調器と前記直交成分用ＭＺ型光変調器とをヌル点付近にバイアスするために前記直交成分用ＭＺ型光変調器に与える電圧又は電流を発生する直交成分用バイアス電源と、
前記位相調整部が与える前記光位相の変化量を定めるための電圧又は電流を発生する位相調整用バイアス電源と、
前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号をモニタするモニタ部と、
前記モニタ部によるモニタ結果に基づいて前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ＩＱ光変調器の立ち上げシーケンスにおいて、前記モニタ結果から得られる前記光ＱＡＭ信号の信号品質が目標の品質に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する第１段階の処理と、前記第１段階の処理の終了後に、前記位相調整用バイアス電源から出力される電圧又は電流を、予め定められた変化量ΔＢｉａｓ＿Ｐｈだけ変更した電圧又は電流とする第２段階の処理とを行う、
自動バイアス制御回路。
【請求項２】
前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、
前記制御部は、前記第１段階の処理において、前記モニタ結果が最大又は最小に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する、
請求項１に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項３】
前記同相成分用バイアス電源の出力、前記直交成分用バイアス電源の出力、前記位相調整用バイアス電源の出力、前記同相成分用ＭＺ型光変調器の変調効率、又は、前記直交成分用ＭＺ型光変調器の変調効率のうち少なくとも一つにディザリングを加えるディザリング部をさらに備え、
前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、
前記制御部は、前記第１段階の処理において、前記ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときに前記モニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又は前記ディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果の絶対値が最大又は０に近付くように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する、
請求項１に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項４】
前記変化量ΔＢｉａｓ＿Ｐｈは、前記位相調整部により光位相がπラジアンだけ変化する量である、
請求項１に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項５】
前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、
前記制御部は、前記立ち上げシーケンスにおいて、前記第２段階の処理の終了後に、前記モニタ部がモニタした結果を新しいターゲット値としてメモリに記録する第３段階の処理を行い、前記第３段階の処理の終了以降は、定期的に、前記モニタ結果と前記メモリに記憶された前記ターゲット値とを比較し、比較により乖離を検出した場合は前記モニタ結果が前記ターゲット値に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する、
請求項１に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項６】
前記同相成分用バイアス電源の出力、前記直交成分用バイアス電源の出力、前記位相調整用バイアス電源の出力、前記同相成分用ＭＺ型光変調器の変調効率、又は、前記直交成分用ＭＺ型光変調器の変調効率のうち少なくとも一つにディザリングを加えるディザリング部をさらに備え、
前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、
前記制御部は、前記立ち上げシーケンスにおいて、前記第２段階の処理の終了後に、前記ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときの前記モニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又は前記ディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果を新しいターゲット値としてメモリに記録する第３段階の処理を行い、前記第３段階の処理の終了以降は、定期的に、前記ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときの前記モニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又は前記ディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果と前記メモリに記録された前記ターゲット値とを比較し、比較により乖離を検出した場合は同期検波の結果が前記ターゲット値に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する、
請求項１に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項７】
前記制御部は、前記同相成分用バイアス電源と、前記直交成分用バイアス電源と、前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流の制御を時分割で行う、
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項８】
前記メモリは不揮発性メモリであり、
前記制御部は、複数回目の前記立ち上げシーケンスにおいて前記第３段階の処理を行わなかった場合に、最後に前記メモリに記録されていた前記ターゲット値を用いる、
請求項５又は請求項６に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項９】
前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号を復調する復調部をさらに備え、
前記制御部は、前記復調部により復調された光ＱＡＭ信号の信号品質が改善するように、前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流、あるいは、前記ＩＱ光変調器に駆動信号を印加する際に用いられる周辺回路の調整を行う、
請求項１に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項１０】
前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号または光伝送路から送られてきた光伝送信号のいずれかを選択して前記復調部へ入力するスイッチ部を更に有する、
請求項９に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項１１】
前記モニタポートから前記復調部へ至る光伝送路は、偏波保持である、
請求項９に記載の自動バイアス制御回路。
【請求項１２】
前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の波長を変更し、波長が変更された前記光ＱＡＭ信号を前記復調部に入力する波長変更部をさらに有する、
請求項９に記載の自動バイアス制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動バイアス制御回路に関する。
本願は、２０１８年８月３１日に日本へ出願された日本特願２０１８−１６３７７０号に対して優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高速大容量光通信システムにおいては、周波数利用効率の高い信号フォーマットである光ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号が広く使われている。光ＱＡＭ信号の生成にあたっては、与えられたデータ列に応じて光の強度及び光位相を変調する必要がある。この変調を実現するためには、ＣＷ光（連続光）を生成するＣＷ光源とＩＱ（In-Phase/Quadrature-Phase；同相／直交位相）光変調器を組み合わせた送信器を用い、データ列に対応する複数の電気の駆動信号で前述のＩＱ光変調器を駆動する構成が一般的である。【０００３】
ＩＱ光変調器は光ＱＡＭ信号以外のフォーマットの光信号も生成可能であり、信号フォーマットに応じて調整方法が異なるが、本願は光ＱＡＭ信号生成用の光送信器に関する。そのため、以降特に断らない限りＩＱ光変調器に関する調整方法の説明は、光ＱＡＭ信号生成を前提としたものとする。【０００４】
図１２は、光ＱＡＭ信号生成用光送信器を構成するＩＱ光変調器Ｍ及びその周辺回路の典型例を示す図である。ＩＱ光変調器Ｍは、入れ子型マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を用いた光変調器である。ＩＱ光変調器Ｍへ入力されたＣＷ光は、ＩＱ光変調器Ｍの内部において、光分岐部２００により分岐され、分岐されたＣＷ光は、各々ＭＺＩに入力される。これらのＭＺＩはマッハツェンダー（ＭＺ）型光変調器であり、本願ではこれらの変調器を同相成分（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ成分）用のＭＺ型光変調器２ａ及び直交成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ成分）用のＭＺ型光変調器２ｂと呼ぶ。以下では、同相成分用のＭＺ型光変調器２ａを単にＩ成分用ＭＺ型光変調器２ａとも記載し、直交成分用のＭＺ型光変調器２ｂをＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂとも記載する。【０００５】
Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａの分岐部２１ａは、光分岐部２００が分岐した一方のＣＷ光を入力し、２つのブランチに分岐する。これら２つのブランチに分岐された光信号に対して、光位相差の調整が行われる。合波部２２ａは、光位相差が調整されたこれら２つのブランチの光信号を合波し、光合分波部２０１に出力する。Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの分岐部２１ｂは、光分岐部２００が分岐したもう一方のＣＷ光を入力し、２つのブランチに分岐する。これら２つのブランチに分岐された光信号に対して、光位相差の調整が行われる。合波部２２ｂは、光位相差が調整されたこれら２つのブランチの光信号を合波し、光合分波部２０１に出力する。Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの両者の出力は、光合分波部２０１により合波され、前述した２つのＭＺＩを包含する第３のＭＺＩを構成する。本願ではこの第３のＭＺＩを親ＭＺＩと呼ぶ。【０００６】
光合分波部２０１の出力は、信号出力ポート３０１及びモニタポート３０２の２つのポートに２分岐される。これら２つのポートから出力される光電界は、密接な関連を持つが厳密には同一ではない。差異については後述する。信号出力ポート３０１を通過した光ＱＡＭ信号は、ＩＱ光変調器Ｍから出力され伝送路に送られる。モニタポート３０２から出力された変調光は、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００に入力される。ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００は、入力された変調光を電気に変換し、モニタ信号を出力する。【０００７】
ＩＱ光変調器Ｍは、同相成分用のデータ信号Ｄａｔａ＿Ｉと直交成分用のデータ信号Ｄａｔａ＿Ｑの２種類で変調される。変調信号の印加の仕方は変調器の種類でやや異なるが、ここでは、リチウムナイオベイト（ＬｎＮｂＯ３；ＬＮ）型の光変調器で説明を行う。Ｄａｔａ＿Ｉは差動アンプ３ａにより増幅される。差動アンプ３ａの出力電圧±Ｖｄａｔａ＿Ｉは各々、第１のＩ成分変調部６ａ及び第２のＩ成分変調部６ｂに印加され、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａの２つのアームの光路長をプッシュプルに変調する。同様に、Ｄａｔａ＿Ｑは差動アンプ３ｂにより増幅され、差動アンプ３ｂの出力電圧±Ｖｄａｔａ＿Ｑは各々、第１のＱ成分変調部６ｃ及び第２のＱ成分変調部６ｄに印加され、Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの２つのアームの光路長をプッシュプルに変調する。【０００８】
±Ｖｄａｔａ＿Ｉ及び±Ｖｄａｔａ＿Ｑがｎ値を有する強度変調信号であるならば、ＩＱ光変調器Ｍから出力される変調光はｎ２値のＱＡＭ信号となる。ただし、正しく変調を行うためには各ＭＺＩで干渉する２つの光が正しい光位相差をもつよう、各ＭＺＩの光路長を精密に調整する必要がある。この調整には通例３種類のバイアス電圧を用いる。本願では、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａの光路長を制御するためのバイアス電圧をＢｉａｓ＿Ｉ、Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの光路長を制御するためのバイアス電圧をＢｉａｓ＿Ｑ、前述の親ＭＺＩの光路長を制御するためのバイアス電圧をＢｉａｓ＿Ｐｈ、と表記する。【０００９】
バイアス電圧を光路長に反映させるためには、例えば各ＭＺＩ内でポッケルス効果を生じさせてもよく、あるいは光導波路に近接して配置したヒータに各バイアス電圧を加えて、光導波路を熱膨張させてもよい。【００１０】
Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑの調整は、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂがヌル点にバイアスされるように行う。すなわち、Ｖｄａｔａ＿Ｉ＝Ｖｄａｔａ＿Ｑ＝０である瞬間に、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの光出力が消光するように光路長を調整する。【００１１】
図１２の例では、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａが生成し、出力したＢｉａｓ＿Ｉは、Ｂｉａｓ＿Ｉ用位相調整手段８ａを介してＩ成分用ＭＺ型光変調器２ａの光路長を調整し、ヌル点にバイアスする。Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂが生成し、出力したＢｉａｓ＿Ｑの出力は、Ｂｉａｓ＿Ｑ用位相調整手段８ｂを介してＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの光路長を調整し、ヌル点にバイアスする。この例では、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂが各々有する２つのアームのうちの片方の光路長を制御しているが、これら４つのアーム全てを制御対象として、２組のプッシュプル制御を行う構成としてもよい。【００１２】
親ＭＺＩの光路長の調整は、各ＭＺ型光変調器から出力される変調光の光位相が直交するように選ばれる。すなわち、Ｖｄａｔａ＿Ｉ及びＶｄａｔａ＿Ｑのどちらもが０ではない瞬間において、信号出力ポート３０１で観測したＩ成分用ＭＺ型光変調器２ａの出力光の光位相とＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの出力光との光位相差が±π／２となるように親ＭＺＩの光路長を選ぶ。符号は特殊な例外を除いてどちらを選んでもよいが、この例外については第２の実施形態で説明する。【００１３】
Ｂｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃが生成し、出力したＢｉａｓ＿Ｐｈは、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ用位相調整手段８ｃを介して親ＭＺＩの光路長を調整し、上記の直交性を維持する。【００１４】
現実の光変調器では、各バイアス電圧の最適値は一意に定まらず、温度変動その他の理由により経時変化する。この現象をバイアスドリフトという。バイアスドリフトを放置すれば光信号が復調不可能なほどに劣化するため、インサービスでのＡＢＣ（Auto Bias Control：バイアス電圧自動調整）が必須となる。半導体型の光変調器の場合はＬＮ型の光変調器に比べバイアスドリフトが極めて小さいことが知られているが、バイアスの最適値はＣＷ光の波長にもある程度依存するため、波長チャネルの変更時にはＡＢＣにより速やかに最適なバイアス電圧を選びなおす必要がある。【００１５】
ＩＱ光変調器のＡＢＣを行うための複数の手段が過去に提案されている（例えば、非特許文献１〜４参照）。そのいずれもが、ＩＱ光変調器によって変調された変調光をモニタポートから取り出し、モニタポートからの出力光をフォトデテクタで電気変換してモニタ信号を得、モニタ信号から得た変調光の情報を参照してＡＢＣを実現している。ここで変調光の情報とは、変調光の光強度、もしくは光強度に重畳された低速なディザ信号成分などが一般的である。なお本願では、光強度とは光ＱＡＭ信号のシンボル周期よりは十分に長いが、ディザ信号の周期よりは十分に短い平均時間で得られる変調光の平均強度を指すものとする。【００１６】
フォトデテクタの帯域がＱＡＭ信号のボーレートに近いならば、変調光の光強度だけでなく、変調信号Ｄａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑに由来する高速な変調成分をモニタ信号から抽出し、この高速変調成分のピーク値あるいは実効値（Root Mean Square：ＲＭＳ）ないしそれに類するパラメータを参照してＡＢＣを実現することもできる。【００１７】
ここで、変調光をモニタするモニタポートを実現するには２つのアプローチがある。図１３及び図１４は、これら２つのアプローチを示す図である。図１３は、図１２に示した構成と同一のアプローチであり、光合分波部２０１が持つ２つの出力ポートのうち片方をモニタポート３０２とする。図１４は、もう一つのアプローチを示す。このアプローチでは、光合分波部２０１に代えて、光合波部２０２と光分岐部２０３を用い、光合波部２０２により合波された出力光を光分岐部２０３が分岐し、分岐した片方をモニタポートとする。【００１８】
図１４に示す第２のアプローチは、光分岐部２０３のもつ光損失の分だけＩＱ光変調器Ｍから出力される光強度をロスしてしまうという欠点をもつ。光合波部２０２の出力の光電界をＥＯＵＴ、光分岐部２０３の２つの出力の光電界を、各々ｋ１×ＥＯＵＴ及びｋ２×ＥＯＵＴと定義するならば、ｋ１及びｋ２の絶対値は常に１より小さくなる。伝送信号の光強度を大きくするためにはｋ１の絶対値を１に近づけなければならないが、エネルギー保存則によりｋ２の絶対値は０に近づく。このため、モニタポート出力の光強度は減少し、ＡＢＣ回路が受け取る信号のＳＮ（Signal-to-Noise）比が劣化する。これにより、ＡＢＣの制御誤差が増大する。また、図１４に示すアプローチでは、光分岐部２０３を別途作成する必要がある。従って、図１４に示すアプローチは、図１３に比べて、回路規模の増大を招くという欠点をも有する。【００１９】
従って、図１２ないし図１３に示した光合分波部２０１及びモニタポート３０２を用いてＡＢＣを行うことが望ましい。しかしながら、前述のとおり、モニタポート３０２から出力される光電界ＥＭＯＮは、信号出力ポート３０１から出力される光電界ＥＯＵＴとは同一ではないことに注意が必要である。この差異は理論上生じるものであって、製造誤差を無視した理想的なＭＺＩであっても生じる。以下、これらの光電界の差異とＡＢＣに与える影響の有無を具体的に説明する。【００２０】
ＩＱ光変調器Ｍにより４値のＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号、すなわちＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）を生成することを考える。この場合、図１２におけるＶｄａｔａ＿Ｉ及びＶｄａｔａ＿Ｑは２値の駆動信号である。ここで、ＩＱ光変調器Ｍ及び駆動信号波形は理想的であり、製造誤差や波形ひずみは無いものとする。各バイアスは、前述の条件を満たす最適値に設定される。すなわち、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂは、各々Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑによりヌル点にバイアスされ、親ＭＺＩの光路長はＢｉａｓ＿Ｐｈにより前述の直交性が維持される。【００２１】
このとき、信号出力ポート３０１から出力される光電界ＥＯＵＴは、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ出力に由来する光電界ＥＩと、Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂ出力に由来する光電界ＥＱとのベクトル合成である。Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａは±Ｖｄａｔａ＿Ｉにより、Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂは±Ｖｄａｔａ＿Ｑによりそれぞれプッシュプルに変調される。このため、光電界ＥＩと光電界ＥＱはそれぞれ正負の２値をもつ。よって、これらのベクトル合成により４つのシンボルを有するコンスタレーションが描かれる。図１５（ａ）は、光電界ＥＯＵＴのこれら４つのシンボルが描かれたコンスタレーションを示す模式図である。信号出力ポート３０１で観測した光電界ＥＩと光電界ＥＱとの光位相差をθＯＵＴとして定義するならば、この例ではθＯＵＴ＝＋π／２である（以下、位相の単位はラジアンとする）。【００２２】
一方、モニタポート３０２から出力される光電界ＥＭＯＮもまた、光電界ＥＩと光電界ＥＱとのベクトル合成ではあるが、両者の光位相差θＭＯＮは、θＯＵＴ＋π＝−π／２となる。図１５（ｂ）は、モニタポート３０２から出力される光電界ＥＭＯＮの４つのシンボルが描かれたコンスタレーションを示す模式図である。同図において、図１５（ａ）と対応するシンボルは同一の記号を用いている。図１５（ａ）と図１５（ｂ）の各々が示すコンスタレーションはシンボル配置が異なるものの、形状は同一である。従って、信号出力ポート３０１から出力される光強度とモニタポート３０２から出力される光強度は同一となる（製造誤差による光損失の差異などは無視する）。同じ理由で、高速変調成分に由来するピーク値やＲＭＳ（root mean square）値も、モニタポート３０２で測定しても信号出力ポート３０１で測定しても同一になる。【００２３】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）では、ＩＱ光変調器Ｍへのバイアス設定が全て最適であるが、このとき変調光は以下の３つの性質を有する。まず第１に、信号出力ポート３０１においてもモニタポート３０２においてもコンスタレーションの形状は４回対称となる。第２に、信号出力ポート３０１においてもモニタポート３０２においても光強度は極値となる。この極値が最大値であるか最小値であるかは、多値数と駆動波形の振幅に依存する。詳細は非特許文献１に記載されているが、煩雑となるため本願では説明を省く。これ以降の説明では特に断らない限り、各バイアスが最適化されると光強度は最小となるものとして説明を行う。第３に、信号出力ポート３０１においてもモニタポート３０２においても、高速変調由来のピーク値あるいはＲＭＳ値は最小となる。【００２４】
なお、図１５（ａ）に示したコンスタレーション及び図１５（ｂ）に示したコンスタレーションは位相共役な関係にあるが、前述の特殊な例外を除いて、どちらのコンスタレーションも最良な信号品質をもつので、光電界ＥＯＵＴに代えて光電界ＥＭＯＮで伝送を行ったとしても問題はない。【００２５】
ここで、３種類あるバイアスのいずれか１つがドリフトすると、上述した３種類の性質のいずれかが満たされなくなる。従って、モニタポート３０２の出力をモニタし、上述した３種類の性質が満たされるように各バイアスを調整することでＡＢＣを達成し、伝送される光ＱＡＭの信号品質を最良に保つことが出来る。【００２６】
具体例として、３種類あるバイアスのうち２つ、Ｂｉａｓ＿Ｑ及びＢｉａｓ＿Ｐｈの両者が共にバイアスドリフトし、Ｂｉａｓ＿Ｉのみが最適値に保たれている場合を考える。図１６（ａ）は、このときに信号出力ポート３０１から出力される光電界ＥＯＵＴのシンボルが描かれたコンスタレーションを示す模式図であり、図１６（ｂ）は、このときにモニタポート３０２から出力される光電界ＥＭＯＮのシンボルが描かれたコンスタレーションを示す模式図である。これら２つのコンスタレーションはシンボル配置が異なり、かつ光電界ＥＩと光電界ＥＱとの直交性が保たれていない。ただし、図１６（ａ）の各シンボルの原点からの距離は、図１６（ｂ）において「星」と「三角」、「丸」と「四角」を入れ替えたときの各シンボルの原点からの距離と同一である。従って、信号出力ポート３０１から出力される光強度とモニタポート３０２から出力される光強度はやはり同一となる。同じ理由で、高速変調成分に由来するピーク値やＲＭＳ値も、モニタポート３０２で測定しても信号出力ポート３０１で測定しても同一になる。ただし、観測時間はパターン依存性が見えない程度に長くする必要はある。【００２７】
よって、モニタポート３０２から出力される変調光をモニタし３種類のバイアスを逐次最適値に近づけてゆくようにＡＢＣを行うことにより、信号出力ポート３０１から出力される光ＱＡＭ信号の信号品質を保つことが可能である。より一般的なバイアス調整手順は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特許第５６７１１３０号公報
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】H. Kawakami，外3名，“Auto bias control technique for optical 16-QAM transmitter with asymmetric bias dithering”，Optics Express，2011年，Vol.19，No.26，B308-B312
【非特許文献２】H. Kawakami，外4名，"Auto bias control and bias hold circuit for IQ-modulator in flexible optical QAM transmitter with Nyquist filtering"，Optics Express，2014年，Vol.22，No.23，p.28163-28168
【非特許文献３】S. Pak，外1名，“Bias Control for Optical OFDM Transmitters”，IEEE Photonics Technology Letters，2010年，Vol.22，No.14，p.1030-1032
【非特許文献４】H. Kawakami，外2名，“Drive-amplitude-independent Auto Bias Control Circuit for QAM Signals and Its Demonstration with an InP-based IQ Modulator”，ECOC2016; 42nd European Conference and Exhibition on Optical Communications，2016年，W.4.P1.SC4，p.815-817
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
ここまでの説明は、光ＩＱ変調器及び駆動信号波形は理想的であると仮定した。しかし、光ＩＱ変調器を構成するＭＺＩの製造誤差や変調器駆動信号の歪などのインパーフェクションによってコンスタレーションが歪んで対称性が損なわれることがある。この場合、特に多値数の大きなＱＡＭ信号の場合は、信号出力ポート３０１から出力される変調光とモニタポート３０２から出力される変調光とが大きく乖離しうる。以下そのような場合について、１６−ＱＡＭを用いて説明する。【００３１】
図１７は、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの各々について、ＭＺＩを構成する２つのアームの光損失がインバランスであるときに得られるコンスタレーションをシミュレーションで示したものである。なお、理解を容易にするために、シミュレーションでは光損失が極端に大きなインバランスを持つと仮定している。このような場合は、図１２におけるＶｄａｔａ＿Ｉ及びＶｄａｔａ＿Ｑが共に０であっても、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの出力光を完全に消光することは出来ないので、背景技術で説明したような意味でのヌル点へのバイアスは出来ない。【００３２】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、Ｖｄａｔａ＿Ｉ＝Ｖｄａｔａ＿Ｑ＝０において、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びのＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの出力光の強度が最小となるようにＢｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑを設定した場合に得られるコンスタレーションを示す。図１７（ａ）は信号出力ポート３０１から出力される光電界ＥＯＵＴに対応し、図１７（ｂ）はモニタポート３０２から出力される光電界ＥＭＯＮに対応する。【００３３】
消光しきれなかった光がＱＡＭ信号と相互干渉する結果、コンスタレーションは弓なりに曲がり、Ｂｉａｓ＿Ｐｈをどのように選んでもコンスタレーションは正方形にはならない。図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示す２つのコンスタレーションは鏡像関係である。よって、モニタポート３０２の出力光強度や高速変調成分のＲＭＳ値は信号出力ポート３０１におけるそれらと同一である。図１７（ｂ）に、シミュレーションで得られた出力光強度と高速変調成分のＲＭＳ値を併せて示す。単位は任意単位（arb.）である。これらの数値は最小値ではない。また、どちらのコンスタレーションも一部のシンボルが光電界ＥＩ、光電界ＥＱの軸と接しており、信号品質は悪い。【００３４】
次に、図１７と同じインバランスなＩＱ光変調器を用いるという条件下で、モニタポート３０２の出力光を参照し、非特許文献１〜４に記載の従来技術を用いてＡＢＣを行った場合について考える。このとき、モニタポート３０２の出力光強度ないしＲＭＳ値が最小となるように、かつコンスタレーションのシンボル配置は４回対称に近くなるように各バイアスが制御される。【００３５】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は各々、シミュレーションによって得られた、信号出力ポート３０１の光電界ＥＯＵＴのコンスタレーション及びモニタポート３０２の光電界ＥＭＯＮのコンスタレーションを示す。【００３６】
ＡＢＣの対象はモニタポート３０２の出力であるため、図１８（ｂ）のコンスタレーションは図１７（ｂ）に比べ、大きく改善する。出力光強度と高速変調成分のＲＭＳ値も各々０．４９０、０．３１８（任意単位）となり、図１７（ｂ）より小さくなる。この結果コンスタレーションの中心は位相空間の中心とほぼ一致する。コンスタレーションの弓なりのひずみを抑圧する過程でＢｉａｓ＿Ｐｈは図１７（ｂ）と異なる値が選択され、コンスタレーションは回転するが、この回転は復調の過程で除去されるので、信号品質の劣化にはつながらない。【００３７】
しかし、伝送信号として用いられるべき信号出力ポート３０１の出力は、図１８（ａ）に示す通り、下から２列目及び右から２列目のシンボルがあるべき位置とは異なる象限にシフトし、復調不可なほど信号品質劣化が生じてしまう。これに対応して、出力光強度と高速変調成分のＲＭＳ値も、各々０．９７５、０．７２３（任意単位）と大きく増加している。【００３８】
以上説明したように、ＩＱ光変調器又は駆動信号のインパーフェクションが無視できないという条件下においては、図１３に示すタイプのモニタポートを使用して従来技術のＡＢＣを行うと、伝送信号の信号品質の劣化を招くという問題が生じる。【００３９】
上記事情に鑑み、本発明は、ＭＺＩを用いた光送信器のインパーフェクションが無視できないという条件下にて、光送信器から出力される伝送信号の信号品質の劣化を抑えることができる自動バイアス制御回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明の一態様は、ＩＱ（In-Phase/Quadrature-Phase）光変調器に加えられるバイアス電圧又はバイアス電力を制御する自動バイアス制御回路であって、前記ＩＱ光変調器は、連続光を同相成分用の光と直交成分用の光とに２分岐する光分岐部と、前記光分岐部が分岐した同相成分用の前記光を変調するマッハツェンダー型干渉計である同相成分用ＭＺ型光変調器と、前記光分岐部が分岐した直交成分用の前記光を変調するマッハツェンダー型干渉計である直交成分用ＭＺ型光変調器と、前記同相成分用ＭＺ型光変調器が出力した変調光と、前記直交成分用ＭＺ型光変調器が出力した変調光との間の光位相を位相調整部により調整した後に合波して得られた光ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号を分岐して信号出力ポート及びモニタポートのそれぞれから出力する光合分波部とを有しており、前記自動バイアス制御回路は、前記同相成分用ＭＺ型光変調器と前記直交成分用ＭＺ型光変調器とをヌル点付近にバイアスするために前記同相成分用ＭＺ型光変調器に与える電圧又は電流を発生する同相成分用バイアス電源と、前記同相成分用ＭＺ型光変調器と前記直交成分用ＭＺ型光変調器とをヌル点付近にバイアスするために前記直交成分用ＭＺ型光変調器に与える電圧又は電流を発生する直交成分用バイアス電源と、前記位相調整部が与える前記光位相の変化量を定めるための電圧又は電流を発生する位相調整用バイアス電源と、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号をモニタするモニタ部と、前記モニタ部によるモニタ結果に基づいて前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ＩＱ光変調器の立ち上げシーケンスにおいて、前記モニタ結果から得られる前記光ＱＡＭ信号の信号品質が目標の品質に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する第１段階の処理と、前記第１段階の処理の終了後に、前記位相調整用バイアス電源から出力される電圧又は電流を、予め定められた変化量ΔＢｉａｓ＿Ｐｈだけ変更した電圧又は電流とする第２段階の処理とを行う、自動バイアス制御回路である。【００４１】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、前記制御部は、前記第１段階の処理において、前記モニタ結果が最大又は最小に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。【００４２】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記同相成分用バイアス電源の出力、前記直交成分用バイアス電源の出力、前記位相調整用バイアス電源の出力、前記同相成分用ＭＺ型光変調器の変調効率、又は、前記直交成分用ＭＺ型光変調器の変調効率のうち少なくとも一つにディザリングを加えるディザリング部をさらに備え、前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、前記制御部は、前記第１段階の処理において、前記ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときに前記モニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又は前記ディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果の絶対値が最大又は０に近付くように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。【００４３】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記変化量ΔＢｉａｓ＿Ｐｈは、前記位相調整部により光位相がπラジアンだけ変化する量である。【００４４】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、前記制御部は、前記立ち上げシーケンスにおいて、前記第２段階の処理の終了後に、前記モニタ部がモニタした結果を新しいターゲット値としてメモリに記録する第３段階の処理を行い、前記第３段階の処理の終了以降は、定期的に、前記モニタ結果と前記メモリに記憶された前記ターゲット値とを比較し、比較により乖離を検出した場合は前記モニタ結果が前記ターゲット値に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。【００４５】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記同相成分用バイアス電源の出力、前記直交成分用バイアス電源の出力、前記位相調整用バイアス電源の出力、前記同相成分用ＭＺ型光変調器の変調効率、又は、前記直交成分用ＭＺ型光変調器の変調効率のうち少なくとも一つにディザリングを加えるディザリング部をさらに備え、前記モニタ部は、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタし、前記制御部は、前記立ち上げシーケンスにおいて、前記第２段階の処理の終了後に、前記ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときの前記モニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又は前記ディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果を新しいターゲット値としてメモリに記録する第３段階の処理を行い、前記第３段階の処理の終了以降は、定期的に、前記ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときの前記モニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又は前記ディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果と前記メモリに記録された前記ターゲット値とを比較し、比較により乖離を検出した場合は同期検波の結果が前記ターゲット値に近づくように前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。【００４６】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記制御部は、前記同相成分用バイアス電源と、前記直交成分用バイアス電源と、前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流の制御を時分割で行う。【００４７】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記メモリは不揮発性メモリであり、前記制御部は、複数回目の前記立ち上げシーケンスにおいて前記第３段階の処理を行わなかった場合に、最後に前記メモリに記録されていた前記ターゲット値を用いる。【００４８】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号を復調する復調部をさらに備え、前記制御部は、前記復調部により復調された光ＱＡＭ信号の信号品質が改善するように、前記同相成分用バイアス電源と前記直交成分用バイアス電源と前記位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流、あるいは、前記ＩＱ光変調器に駆動信号を印加する際に用いられる周辺回路の調整を行う。【００４９】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号または光伝送路から送られてきた光伝送信号のいずれかを選択して前記復調部へ入力するスイッチ部を更に有する。【００５０】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記モニタポートから前記復調部へ至る光伝送路は、偏波保持である。【００５１】
本発明の一態様は、上述の自動バイアス制御回路であって、前記モニタポートから出力される前記光ＱＡＭ信号の波長を変更し、波長が変更された前記光ＱＡＭ信号を前記復調部に入力する波長変更部をさらに有する。
【発明の効果】
【００５２】
本発明により、ＭＺＩを用いた光送信器のインパーフェクションに由来するＡＢＣ用のモニタポートの誤差が無視できないという条件下においても、光送信器から出力される伝送信号の信号品質の劣化を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態による誤差補償方法の基本的な作用を示す図である。
【図２】第１の実施形態による光送信器の構成例を示すブロック図である。
【図３】同実施形態による制御用プロセッサの処理を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態による光送信器の構成例を示すブロック図である。
【図５】同実施形態による制御用プロセッサの処理を示すフローチャートである。
【図６】同実施形態の原理確認実験結果を示す図である。
【図７】同実施形態の原理確認実験結果を示す図である。
【図８】同実施形態の原理確認実験結果を示す図である。
【図９】第３の実施形態による光送信器の構成例を示すブロック図である。
【図１０】同実施形態の光送信器の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】同実施形態の光送信器の他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】従来技術の光ＱＡＭ信号生成用光送信器を示す図である。
【図１３】変調光のモニタポートの実現例を示す図である。
【図１４】変調光のモニタポートの実現例を示す図である。
【図１５】信号出力ポート及びモニタポートの光電界のコンスタレーションを示す模式図である。
【図１６】信号出力ポート及びモニタポートの光電界のコンスタレーションを示す模式図である。
【図１７】信号出力ポート及びモニタポートの光電界のコンスタレーションを示す図である。
【図１８】信号出力ポート及びモニタポートの光電界のコンスタレーションを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、光ＱＡＭ信号生成用の光送信器に用いられるＩＱ光変調器のための、光モニタ回路の誤差補償に関する。特に、本実施形態は、ＩＱ光変調器の自動バイアス制御に用いるための光モニタ回路の誤差補償に適する。
【００５５】
図１は、本実施形態による誤差補償方法の基本的な作用を示す。この誤差補償方法は、複数のステップを有する。本実施形態では、図１２に示すＩＱ光変調器Ｍが生成した変調光を、図２及び図３に示すアプローチによりモニタする。モニタ対象は、図１３に示すモニタポート３０２から出力される変調光である。
【００５６】
第１ステップにおいて、モニタポート３０２から出力される変調光のモニタ結果に基づいて、従来技術のＡＢＣを行う。その結果得られるコンスタレーションは、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）と同一であるが、図１の左列にこれらを再掲する。また、図１の左列には、シミュレーションで得られた、各出力ポートから出力される変調光の光強度と、高速変調成分に由来するＲＭＳ値とを任意単位（arb.）で併せて示している。上段は信号出力ポート３０１の光電界ＥＯＵＴに対応し、下段はモニタポート３０２から出力される光電界ＥＭＯＮに対応する。モニタポート３０２からの出力の光強度及びＲＭＳ値は最小値となり、光強度は０．４９０、ＲＭＳは０．３１８となる。
【００５７】
次に、第２ステップとして、ＡＢＣを一旦停止し、Ｂｉａｓ＿ＰｈをＶπ＿ｂｉａｓだけ増加又は減少させる。ここで、Ｖπ＿ｂｉａｓは、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ用位相調整手段８ｃとして用いられるバイアス用電極における半波長電圧である。半波長電圧とは、ＭＺ型光変調器において、２つのアームの光路長の差を波長の半分だけ増加させるために要する電圧の増分を指す。光路長は変調信号の電圧（図１２における±Ｖｄａｔａ＿Ｉ、±Ｖｄａｔａ＿Ｑ）及び各バイアス電圧のどちらにも依存するため、半波長電圧も複数の定義がありえる。しかし、本実施形態においては、Ｖπ＿ｂｉａｓとはＢｉａｓ＿Ｐｈにおける半波長電圧であり、親ＭＺＩの光路長の差を波長の半分だけ増減させる（別の表現をするならば光位相差θＯＵＴを±π変更させる）ために必要とされるＢｉａｓ＿Ｐｈの変化量を指す。
なお、光路長の変更をヒータの発熱で行う場合は、半波長電圧という語に代えて半波長電力という語を用いることもある。
【００５８】
ここで注意すべきことは、Ｖπ＿ｂｉａｓはドリフトが極めて小さく、ほぼ一定と見做せるということである。θＯＵＴ＝π／２を与えるＢｉａｓ＿ＰｈをＢｉａｓ＿Ｐｈ１、θＯＵＴ＝−π／２を与えるＢｉａｓ＿ＰｈをＢｉａｓ＿Ｐｈ２と定義する。前述のとおりＢｉａｓ＿Ｐｈ１及びＢｉａｓ＿Ｐｈ２は、時間と共にドリフトするが、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ１及びＢｉａｓ＿Ｐｈ２のドリフト量はＭＺＩの周期性によりほぼ同一である。よって、Ｖπ＿ｂｉａｓ＝（Ｂｉａｓ＿Ｐｈ１−Ｂｉａｓ＿Ｐｈ２）のドリフトはほぼ無視でき、定数と見做せる。
【００５９】
図１の説明に戻ると、第２ステップの終了時には、図１の右列に示すように信号出力ポート３０１及びモニタポート３０２の光電界は入れ替わり、信号出力ポート３０１のコンスタレーションが最適化され、伝送路へは最適化された光ＱＡＭ信号が送信される。一方、モニタポート３０２出力の光強度及びＲＭＳは最小値ではなくなり、光強度は０．９７５、ＲＭＳは０．７２３へと増加する。
【００６０】
第３ステップにおいては、モニタポート３０２に接続されたＡＢＣ回路を再び動作させる。この第３ステップにおいて、ＡＢＣ回路は、光強度及びＲＭＳを最小値にするのではなく、第２ステップの終了時における値である光強度０．９７５及びＲＭＳ０．７２３を保つように各バイアスを制御する。これにより、モニタポート３０２のもつ誤差に関わらず送信信号を最適に保ち続けることが出来る。
【００６１】
なお、第１ステップと第２ステップでは光位相差θＯＵＴがπ変化してしまうが、通常の光ＱＡＭ信号ではこれは問題にはならない。前述の特殊な例外においてはこの限りではないが、この問題の対処方法については第２の実施形態で説明する。
【００６２】
以下、本発明の各実施形態における光送信器を説明する。以下に説明する各実施形態において、図１２に示した光送信器の構成要素又は他の実施形態における構成要素と同じ構成要素に対しては同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。
【００６３】
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態における光送信器１００の構成例を示すブロック図である。同図において、図１２に示す従来技術の光ＱＡＭ信号生成用光送信器と同一の部分には同一の符号を付している。光送信器１００は、ＩＱ光変調器Ｍと、差動アンプ３ａ、３ｂと、バイアス制御回路４０とを有する。ＩＱ光変調器Ｍ及び差動アンプ３ａ、３ｂは、図１２に示す光ＱＡＭ信号生成用光送信器のＩＱ光変調器Ｍ及び差動アンプ３ａ、３ｂと同様である。
【００６４】
バイアス制御回路４０は、ＩＱ光変調器ＭのＡＢＣ回路である。バイアス制御回路４０は、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａと、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂと、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃと、分配器４００と、ローパスフィルタ４０１と、第１のアナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）４０２と、ＲＭＳ測定回路４０３と、第２のＡＤＣ４０４と、制御用プロセッサ４０５と、第１の不揮発性メモリ４０６と、第２の不揮発性メモリ４０７とを有する。第１の不揮発性メモリ４０６及び第２の不揮発性メモリ４０７は、物理的に異なる不揮発性メモリでもよく、同一の不揮発性メモリ上の別の記憶領域であってもよい。
【００６５】
分配器４００は、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００から出力された電気のモニタ信号を２分岐する。分配器４００が分岐した一方は、高周波数帯を減衰させるローパスフィルタ４０１を通って、第１のアナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）４０２へ入力される。第１のＡＤＣ４０２は、アナログ信号をディジタル信号に変換し、出力する。第１のＡＤＣ４０２からの出力は、モニタポート３０２の出力の光強度を表すディジタルデータとなる。分配器４００が２分岐した他方は、ＲＭＳ測定回路４０３へ入力される。ＲＭＳ測定回路４０３は、分配器４００から入力したアナログ信号のＲＭＳを測定したのち、第２のＡＤＣ４０４へ出力する。第２のＡＤＣ４０４は、ＲＭＳ測定回路４０３から入力したアナログ信号をディジタル信号に変換し、出力する。第２のＡＤＣ４０４の出力はＤａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑに由来する高速な変調成分のＲＭＳ値を表すディジタルデータとなる。なお、図２では、ディジタルデータを一点鎖線で表す。
【００６６】
第１のＡＤＣ４０２、第２のＡＤＣ４０４のそれぞれから出力されたディジタルデータは、制御用プロセッサ４０５へ入力される。制御用プロセッサ４０５は、図３に示すフローチャートに示す処理を行う。この処理により、制御用プロセッサ４０５は、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａ、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂ及びＢｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃへフィードバック信号を送り、各バイアス電圧を修正して最適化を行う。第１の不揮発性メモリ４０６は、制御目標とする光強度の値を記憶し、第２の不揮発性メモリ４０７は、制御目標とするＲＭＳの値を記憶する。以下では、第１の不揮発性メモリ４０６を第１メモリ、第２の不揮発性メモリ４０７を第２メモリとも記載する。制御用プロセッサ４０５は、第１メモリ及び第２メモリを内部に備えてもよい。
【００６７】
図３は、制御用プロセッサ４０５の処理を示すフローチャートである。本実施形態の補正手順は、インサービスでは行うことができず、立上げシーケンス中に終了させる必要がある。
【００６８】
立上げシーケンス開始直後、Ｄａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑには、トレーニング用のランダム信号が用いられる（ステップＳ１０１）。ＩＱ光変調器Ｍは、これらランダム信号に基づいて生成した光ＱＡＭ信号及びモニタ信号を出力する。モニタ信号は、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００により電気信号に変換された後、分配器４００により分岐される。分岐された一方のモニタ信号は、ローパスフィルタ４０１により高周波数成分が除去された後に第１のＡＤＣ４０２によりディジタル信号に変換され、制御用プロセッサ４０５に入力される。分岐された他方のモニタ信号は、ＲＭＳ測定回路４０３によりＲＭＳが測定されたのち、第２のＡＤＣ４０４によりＲＭＳ値を表すディジタル信号に変換され、制御用プロセッサ４０５に入力される。これらの入力により、制御用プロセッサ４０５は、モニタ信号の光強度及びＲＭＳを得る。ここで光強度とは、背景技術において定義したように、光ＱＡＭ信号のシンボル周期よりは十分に長い時間で平均した変調光の平均強度である。なお、バイアス制御回路４０を、ＲＭＳ値に代えてピーク強度を取得するような構成としても良い。ピーク強度を取得する場合は、バイアス制御回路４０は、ローパスフィルタを通過させずにモニタ信号の測定を行う。
【００６９】
制御用プロセッサ４０５は、光強度が小さくなるよう、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑを調整し（ステップＳ１０２、ステップＳ１０３）、かつ、ＲＭＳ値又はピーク強度が最小となるようＢｉａｓ＿Ｐｈを調整する（ステップＳ１０４）。制御用プロセッサ４０５は、Ｂｉａｓ＿Ｉ、Ｂｉａｓ＿Ｑ及びＢｉａｓ＿Ｐｈの各バイアスが収束したと判定するまで、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４の調整処理をサイクリックに繰り返す（ステップＳ１０５：ＮＯ）。
【００７０】
制御用プロセッサ４０５は、各バイアスが収束したと判定すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、Ｂｉａｓ＿ＰｈをＶπ＿ｂｉａｓだけ変更する（ステップＳ１０６）。この段階で、制御用プロセッサ４０５は現在の光強度をターゲット値として第１メモリに記録し（ステップＳ１０７）、現在のＲＭＳ値又はピーク強度をターゲット値として第２メモリに記録する（ステップＳ１０８）。ここまでで立上げシーケンスが終了し、インサービスの処理へと移行する。
【００７１】
インサービス処理が開始すると、トレーニング用のランダム信号に代えて、伝送サービス用のデータ信号を、Ｄａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑに用いる（ステップＳ１０９）。制御用プロセッサ４０５は、モニタ信号のモニタ結果が、第１、第２のメモリに記録された対応するターゲット値と一致するかを判断し、不一致（又は所定以上の乖離）が確認された場合は再度ターゲット値に復帰するようにＢｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａ、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂ及びＢｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃを制御する処理を繰り返し行う。そこで、制御用プロセッサ４０５は、上記と同様に、モニタ信号の光強度及びＲＭＳ値又はピーク強度を得る。制御用プロセッサ４０５は、光強度が第１メモリに記録されるターゲット値に近づくようＢｉａｓ＿Ｉを調整するとともに（ステップＳ１１０）、Ｂｉａｓ＿Ｑを調整する（ステップＳ１１１）。さらに、制御用プロセッサ４０５は、ＲＭＳ値が第２メモリに記録したターゲット値に近づくようＢｉａｓ＿Ｐｈを調整する。制御用プロセッサ４０５は、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１２のこの調整作業を例えば定期的にサイクリックに繰り返す。
【００７２】
＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態における光送信器１０１の構成例を示すブロック図である。同図において、図２に示す第１の実施形態による光送信器１００と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す光送信器１０１が、図２に示す光送信器１００と異なる点は、バイアス制御回路４０に代えてバイアス制御回路５０を備える点である。バイアス制御回路５０が、第１の実施形態のバイアス制御回路４０と異なる点は、周波数ｆｄの周期信号を出力する発信器５００によりディザリングを行い、モニタ出力に重畳するディザ信号を同期検波する同期検波回路５０３を有する点である。
【００７３】
バイアス制御回路５０は、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａと、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂと、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃと、発信器５００と、合波器５０１と、合波器５０２と、同期検波回路５０３と、制御用プロセッサ５０４と、第１の不揮発性メモリ５０５と、第２の不揮発性メモリ５０６と、第３の不揮発性メモリ５０７とを備える。本実施形態では、第１の不揮発性メモリ５０５を第１メモリ、第２の不揮発性メモリ５０６を第２メモリ、第３の不揮発性メモリ５０７を第３メモリとも記載する。第１メモリ、第２メモリ及び第３メモリは、それぞれ物理的に異なる不揮発性メモリでもよく、同一の不揮発性メモリ上の別の記憶領域であってもよい。制御用プロセッサ５０４は、第１メモリ、第２メモリ及び第３メモリを内部に備えてもよい。
【００７４】
発信器５００は、周波数が全てｆｄの、３つの出力を有する。これら３つの出力であるディザ信号は、制御用プロセッサ５０４からの指示により個別にオンオフが可能である。発信器５００からの出力の一つは、合波器５０１を経由してＢｉａｓ＿Ｉをディザリングするために用いられ、他の一つは合波器５０２を経由してＢｉａｓ＿Ｑをディザリングするために用いられ、最後の一つは同期検波回路５０３のリファレンスクロック（Ｒｅｆ）として用いられる。
【００７５】
合波器５０１は、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａが出力したＢｉａｓ＿Ｉに、発信器５００が出力した周波数ｆｄのディザ信号を合波し、Ｂｉａｓ＿Ｉに周波数ｆｄのディザリングを加える。合波器５０２は、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂが出力したＢｉａｓ＿Ｑに、発信器５００が出力した周波数ｆｄのディザ信号を合波し、Ｂｉａｓ＿Ｑに周波数ｆｄのディザリングを加える。
【００７６】
同期検波回路５０３は、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００から出力された電気のモニタ信号を入力する。同期検波回路５０３は、発信器５００から入力した周波数ｆｄのリファレンスクロックを用いて、モニタ信号に対する同期検波を行い、同期検波結果をディジタルデータとして制御用プロセッサ５０４に入力する。同期検波回路５０３は、モニタ信号の平均強度、ピーク強度、又はＲＭＳ値のモニタ結果に重畳されるディザ成分又はディザ成分の高調波を同期検波する。制御用プロセッサ５０４は、図５に示すフローチャートに従って、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａ、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂ及びＢｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃへフィードバック信号を送り、各バイアス電圧を修正し、最適化を行う。
【００７７】
図５は、制御用プロセッサ５０４の処理を示すフローチャートである。第１の実施形態と同様、補正手順は立上げシーケンス中に終了させる必要がある。そこで、立上げシーケンス開始直後、Ｄａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑには、トレーニング用のランダム信号が用いられる（ステップＳ２０１）。制御用プロセッサ５０４は、発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｉのみを周波数ｆｄでディザリングする（ステップＳ２０２）。次に、制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた同期検波結果が０となるように、Ｂｉａｓ＿Ｉを制御する（ステップＳ２０３）。
【００７８】
ここで、同期検波の０点には２つの種類がある。すなわち、同期検波結果をＢｉａｓ＿Ｉで微分したときに正となる場合と負となる場合の２つである。これはモニタポート３０２の光出力強度が最小になる場合と最大になる場合に１対１に対応する。今までは光強度を最小にする制御について説明したが、非特許文献１に記載されているように、多値数と駆動波形の振幅が特定の条件を満たす場合には、最良のバイアス値において光強度は最小ではなく最大となる。このため２種類ある同期検波の０点のうち、最適なバイアスに対応する０点を選択する必要があるが、これは非特許文献１に記載のとおりフィードバックループのループゲインを適切に選ぶことで選択が可能となる。
【００７９】
次に、制御用プロセッサ５０４は発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｑのみを周波数ｆｄでディザリングする（ステップＳ２０４）。制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた同期検波結果が０となるように、Ｂｉａｓ＿Ｑを制御する（ステップＳ２０５）。０点の選び方はＢｉａｓ＿Ｉと同様である。
【００８０】
次に、制御用プロセッサ５０４は発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑの両方を周波数ｆｄでディザリングする（ステップＳ２０６）。ここで、Ｂｉａｓ＿Ｉをディザリングするために合波器５０１に出力するディザ信号の周波数と、Ｂｉａｓ＿Ｑをディザリングするために合波器５０２に出力するディザ信号の周波数とは、共にｆｄであるが、位相がπ／２異なるように設定される。制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた２倍波（２ｆｄ）の同期検波結果が０となるように、Ｂｉａｓ＿Ｐｈを制御する（ステップＳ２０７）。
【００８１】
ここで、２倍波の同期検波の０点には２つの種類がある。すなわち、２倍波の同期検波結果をＢｉａｓ＿Ｐｈで微分したときに正となる場合と負となる場合の２つである。非特許文献２に示すように、これらは光位相差θＭＯＮが＋π／２となる場合と、光位相差θＭＯＮが−π／２となる場合とに１対１対応する。通常の光ＱＡＭ信号ではどちらを選んでも問題にはならないが、前置波長分散などの光位相の微調を伴う予等価を行う場合は、適切な符号を選ぶ必要がある。インサービスにて光位相差θＯＵＴが＋π／２となるように選びたい場合は、ステップＳ２０７においては、光位相差θＯＵＴではなく光位相差θＭＯＮが＋π／２となる０点を選択する。
【００８２】
制御用プロセッサ５０４は、Ｂｉａｓ＿Ｉ、Ｂｉａｓ＿Ｑ及びＢｉａｓ＿Ｐｈの各バイアスが収束したと判定するまで、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０７の調整処理をサイクリックに繰り返す（ステップＳ２０８：ＮＯ）。制御用プロセッサ５０４は、各バイアスが収束したと判定すると（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、Ｂｉａｓ＿ＰｈをＶπ＿ｂｉａｓだけ変更する（ステップＳ２０９）。ここにおいて、光電界ＥＯＵＴと光電界ＥＭＯＮとが図１に示したように入れ替わるので、光位相差θＯＵＴが＋π／２となる。インサービスにて光位相差θＯＵＴとして−π／２を選びたい場合は、ステップＳ２０７において上記と異なる０点を選べばよい。
【００８３】
ステップＳ２０９を終了すると、制御用プロセッサ５０４は、発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｉのみを周波数ｆｄでディザリングし（ステップＳ２１０）、同期検波回路５０３によって得られた同期検波結果を第１メモリに記録する（ステップＳ２１１）。次に制御用プロセッサ５０４は、発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｑのみを周波数ｆｄでディザリングする（ステップＳ２１２）。制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた同期検波結果を第２メモリに記録する（ステップＳ２１３）。次に、制御用プロセッサ５０４は、発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑの両者を、ステップＳ２０６と同様の位相関係でディザリングする（ステップＳ２１４）。制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた２倍波（２ｆｄ）の同期検波結果を第３メモリに記録する（ステップＳ２１５）。
ここまでで立上げシーケンスが終了し、インサービスの処理へと移行する。
【００８４】
インサービス処理が開始すると、トレーニング用のランダム信号に代えて、Ｄａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑに、伝送サービス用のデータ信号を用いる（ステップＳ２１６）。次に、制御用プロセッサ５０４は、発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｉのみを周波数ｆｄでディザリングする（ステップＳ２１７）。制御用プロセッサ５０４は、モニタ信号の同期検波結果が、第１〜第３メモリに記録された対応するターゲット値と一致するかを判断する。制御用プロセッサ５０４は、不一致（又は所定以上の乖離）が確認された場合は再度ターゲット値に復帰するようにＢｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａ、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂ及びＢｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃを制御する処理を繰り返し行う。そこで、制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた同期検波結果から、第１メモリに記録したターゲット値を差し引いて誤差信号を算出する。制御用プロセッサ５０４は、算出された誤差信号が０に近くなるように、Ｂｉａｓ＿Ｉを制御する（ステップＳ２１８）。この際に０点は２種類あるが、制御用プロセッサ５０４は、ステップＳ２０３で選択したものと同じ種類の０点を選択する。
【００８５】
次に、制御用プロセッサ５０４は、ステップＳ２１７〜ステップＳ２１８におけるＩとＱを入れ替え、かつ、第１メモリと第２メモリを入れ替えた処理を行ない、Ｂｉａｓ＿Ｑを制御する（ステップＳ２１９〜ステップＳ２２０）。すなわち、制御用プロセッサ５０４は、発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｑのみを周波数ｆｄでディザリングする。制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた同期検波結果から、第２メモリに記録したターゲット値を差し引いて誤差信号を算出する。制御用プロセッサ５０４は、算出された誤差信号が０に近くなるように、Ｂｉａｓ＿Ｑを制御する。この際に、制御用プロセッサ５０４は、ステップＳ２０５で選択したものと同じ種類の０点を選択する。
【００８６】
次に、制御用プロセッサ５０４は、発信器５００に指示を送り、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑの両方を、ステップＳ２０６と同様の位相関係でディザリングする（ステップＳ２２１）。制御用プロセッサ５０４は、同期検波回路５０３によって得られた２倍波の同期検波結果から、第３メモリに記録したターゲット値を差し引いた値が０になるように、Ｂｉａｓ＿Ｐｈを制御する（ステップＳ２２２）。この際にも０点は２種類あるが、制御用プロセッサ５０４は、ステップＳ２０７で選択したものとは異なる種類の０点を選択する。これは、ステップＳ２０９においてＢｉａｓ＿ＰｈをＶπ＿ｂｉａｓだけ変更しているためである。以下、制御用プロセッサ５０４は、ステップＳ２１７〜ステップＳ２２２を例えば定期的にサイクリックに繰り返す。
【００８７】
図６及び図７に、第２の実施形態の原理確認実験結果を示す。
図６の左列の２つのグラフは、図５におけるステップＳ２０９の処理の直前において、信号出力ポート３０１の光強度（図６（ａ））と、Ｂｉａｓ＿Ｉにディザリングをした状態でのＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００出力を同期検波した結果（図６（ｂ））を示している。
【００８８】
ステップＳ２０９の処理の直前における各バイアスの収束値は、Ｂｉａｓ＿Ｉ＝６．２０、Ｂｉａｓ＿Ｑ＝８．０６、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ＝６．１２であった（全て任意単位）が、図６では、動作確認のためＢｉａｓ＿Ｉのみを６．２０の近傍で掃引している。同期検波結果はＢｉａｓ＿Ｉ＝６．２０で０となるが、信号出力ポート３０１の出力光強度はＢｉａｓ＿Ｉ＝６．１で最小となった。理想的なＩＱ光変調器Ｍであれば両者は一致するべきものである。
【００８９】
次に、ステップＳ２０９の処理の直後において、同じ試験を行なった結果を図６の右列の２つのグラフに示す。図６（ｃ）は、信号出力ポート３０１の光強度を、図６（ｄ）は、Ｂｉａｓ＿Ｉにディザリングをした状態でのＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００出力を同期検波した結果を示す。Ｂｉａｓ＿Ｐｈを、６．１２からＶπ＿ｂｉａｓだけ増加させて、１１．０９とした。同期検波結果はＢｉａｓ＿Ｉ＝６．１２で０となるが、信号出力ポート３０１の出力光強度はＢｉａｓ＿Ｉ＝６．２０で最小となった。この結果から、図１において示したコンスタレーションの入れ替わりが実際に生じていることが分かる。
【００９０】
ここで、図５のステップＳ２１１の処理を行うことを考える。図６では動作確認のためにＢｉａｓ＿Ｉを掃引したが、図５のステップＳ２１１の処理は、ステップＳ２０９の処理の直前の収束値を使うわけであるから、制御用プロセッサ５０４は、Ｂｉａｓ＿Ｉ＝６．２０における同期検波結果を第１メモリに記録する。図６（ｄ）に示すように、その値は４×１０−４である。図５のステップＳ２１８の処理を行う場合は、制御用プロセッサ５０４は、同期検波結果から４×１０−４を差し引いて、その結果が０となるようにＢｉａｓ＿Ｉを調整する。制御用プロセッサ５０４は、Ｂｉａｓ＿Ｑについても同様の処理を行う。
【００９１】
ここで再びステップＳ２０９の処理の直前の各バイアス値（Ｂｉａｓ＿Ｉ＝６．２０、Ｂｉａｓ＿Ｑ＝８．０６、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ＝６．１２）に戻り、動作確認のためＢｉａｓ＿Ｐｈのみを６．１２の近傍で掃引した。図７は、動作確認の結果を示す図である。図７（ａ）は、図５のステップＳ２０６〜ステップＳ２０７で説明した２倍波の同期検波を測定した結果を示す。図７（ａ）では、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ＝６．１２で０となる。次に、ステップＳ２０９の処理により、Ｂｉａｓ＿Ｐｈは６．１２からＶπ＿ｂｉａｓだけ増加して、１１．０９となる。
【００９２】
ここで再び動作確認のためＢｉａｓ＿Ｐｈのみを１１．０９の近傍で掃引し、図５のステップＳ２１４〜ステップＳ２１５で説明した２倍波の同期検波を測定した結果を図７（ｂ）に示す。図５のステップＳ２１５の処理は、ステップＳ２０９の処理の直後のＢｉａｓ＿Ｐｈで行うわけであるから、制御用プロセッサ５０４は、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ＝１１．０９における２倍波の同期検波結果を第３メモリに記録する。図７（ｂ）に示すように、その値は３．７×１０−６である。図５のステップＳ２２２の処理を行う場合は、制御用プロセッサ５０４は、２倍波の同期検波結果から３．７×１０−６を差し引いて、その結果が０となるようにＢｉａｓ＿Ｐｈを調整する。
【００９３】
ここで注意すべきことは、図７に示す２倍波の同期検波結果は、０点近傍での傾斜が図５のステップＳ２０９の処理の前後で変わるということである。このため、図５のステップＳ２０７とステップＳ２２２ではＢｉａｓ＿Ｐｈ制御のフィードバックゲインの符号を反転させる必要がある。すなわち図５のステップＳ２０７では、制御用プロセッサ５０４は、２倍波の同期検波結果が正であればＢｉａｓ＿Ｐｈを減少させ、負であればＢｉａｓ＿Ｐｈを増加させる（図７の左側参照）。しかし、図５のステップＳ２２２では傾斜が逆であるため、制御用プロセッサ５０４は、２倍波の同期検波結果から第３メモリに記憶した値を引いた結果が正であればＢｉａｓ＿Ｐｈを増加させ、負であればＢｉａｓ＿Ｐｈを減少させる（図７の右側参照）。
【００９４】
これら２つの傾斜は前述したとおり光位相差θＯＵＴ＝±π／２の符号に対応する。よって、前置予等価などのためにインサービスにおける符号の選択が必要な場合は、ステップＳ２０９の処理の後における傾斜が所望の符号に対応するように、これらの傾斜とフィードバックゲインを定める。
【００９５】
なお、第３メモリに記録される補正量は、第１メモリおよび第２メモリに記録される補正量に比べ非常に小さいことが経験的にわかっている。そのため、図５のステップＳ２２２における“第３メモリに記録したターゲット値を引く”という処理を省略して、制御プログラムを簡略化することも可能である。
【００９６】
以上の処理で、信号出力ポート３０１の光出力は最適化される。これを確認するために、信号出力ポート３０１の光出力を復調してＱ値を測定した。図８は、原理確認実験結果として、このＱ値を測定した結果を示す図である。信号フォーマットは１６−ＱＡＭである。丸のシンボルは、ステップＳ２０９直前で選択されたバイアス値を用いて復調を行った場合であり、三角のシンボルはステップＳ２０９直後で選択されたバイアス値（Ｂｉａｓ＿ＰｈのみＶπ＿ｂｉａｓ増加）を用いて復調を行った場合である。Ｑ値測定のばらつきを考慮して各々６回の測定を行っている。本実施形態を用いることにより、Ｑ値が有意に改善することが示されている。
【００９７】
＜第２の実施形態のバリエーション＞
第２の実施形態では、バイアス制御回路５０は、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑの制御にあたって、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑにディザリングを加え、立ち上げシーケンス期間には同期検波が０となるように、立ち上げシーケンス期間終了時には同期検波から第１メモリ、第２メモリに記録した値を差し引いた値が０となるように制御を行った。言い換えると、バイアス制御回路５０は、立ち上げシーケンス期間終了時には、同期検波が第１メモリ、第２メモリに記録した値と同一になるように制御を行った。
【００９８】
だが、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑの制御には、上記の手順に限らず、非特許文献４に記載した、駆動振幅無依存な制御手法を応用することも出来る。この手法では、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの変調効率をディザリングする。これは、図４における差動アンプ３ａ、３ｂの利得にディザリングを加えることによって実現できる。Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂが半導体変調器であるならば、Ｖｄａｔａ＿Ｉ及びＶｄａｔａ＿Ｑに印加するバイアス電圧にディザリングを加えてもよい。非特許文献４にて説明しているように、Ｂｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑが最適となった時点で、ＩＱ光変調器の出力強度に重畳するディザ成分の振幅は０ではなく、最大振幅となる。
【００９９】
この手法を用いる場合は、図５のステップＳ２０２、ステップＳ２０４、ステップＳ２１０、ステップＳ２１２、ステップＳ２１７、ステップＳ２１９を変更し、ディザリングの対象をＩ成分用ＭＺ型光変調器２ａの変調効率及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの変調効率とする。また図５のステップＳ２０３、ステップＳ２０６を変更し、制御用プロセッサ５０４は、モニタポート３０２の出力を同期検波する際にディザ振幅が０ではなく最大となるようＢｉａｓ＿Ｉ及びＢｉａｓ＿Ｑを調整する。
【０１００】
この手法は差動アンプの利得調整端子にディザリングを加えるなど、回路がやや複雑になる。しかし、多値数と駆動波形の振幅が特定の条件を満たすと最適バイアスにおける光強度が最小ではなく最大に転じるという問題を考慮しなくても良いという利点がある。
【０１０１】
＜第１及び第２の実施形態のバリエーション＞
いままで説明した実施形態では、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ及びＱ成分用ＭＺ型光変調器２ｂのインパーフェクションに由来する誤差について説明を行い、光合分波部２０１の構成は理想的なものであると仮定した。しかし光合分波部２０１にインパーフェクションがあると、θＭＯＮ＝θＯＵＴ＋πという対応関係が僅かに狂うことがある。この誤差が無視できない場合は、θＯＵＴ−θＭＯＮに等しい位相変化を生じさせるに要するＢｉａｓ＿Ｐｈの変化量ΔＢｉａｓ＿Ｐｈを予め求めておき、各実施形態におけるＶπ＿ｂｉａｓに代えてΔＢｉａｓ＿Ｐｈを用いても良い。
【０１０２】
また、いままで説明した実施形態では、立ち上げシーケンスにおけるループ（図３におけるステップＳ１０２〜ステップＳ１０４、又は図５におけるステップＳ２０２〜ステップＳ２０７）の収束速度については言及していなかったが、より確実かつ迅速にこのループを収束させるために、特許文献１に記載した技術を併用しても良い。
【０１０３】
また、いままで説明した実施形態では、誤差補正用の数値を第１メモリ〜第３メモリへ書き込む作業を、立ち上げシーケンス毎に行ってきた。しかし、光送信器１０１の使用環境によってはこれらの誤差補正用の数値が殆ど変化せず、定数と見做せることもありえる。このような場合には、制御用プロセッサ４０５、５０４は、第１メモリ〜第３メモリへの書き込み作業を毎回は行わず、複数回目の立ち上げシーケンスにおいてこの作業を省略した時には前回の立ち上げシーケンスにおいて記録された値をそのまま使ってもよい。
【０１０４】
また、いままで説明した実施形態では、ＩＱ光変調器Ｍが単一偏波用であるという前提で説明を行った。しかし、市販のＩＱ光変調器には、図１２に示した構成を２つ並列に配置し、それらの出力を偏波多重して伝送路に送るタイプのものも存在する。だが、このタイプのＩＱ光変調器においても、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００は通常、各偏波用に２つ配置されているので、本実施形態の手順を各偏波ごとに用いることが出来る。
【０１０５】
また、いままで説明した実施形態では、変調器駆動アンプが差動出力であるものとしたが、市販のＩＱ光変調器には、単相出力のアンプで駆動する形式のものもある。だが、このようなＩＱ光変調器においても、ＭＺ型光変調器の２つのアームはプッシュプルで駆動されるよう光変調器内部での電界が設計されているため、本実施形態を適用することが可能である。また、上記では、制御用プロセッサ４０５、５０４が、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ、Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂの光路長、親ＭＺＩの光路長を制御するためのバイアス電圧を制御する場合を例に説明したが、これらの光路長を制御するために与える電流を制御してもよい。
【０１０６】
また、いままで説明した実施形態では、立ち上げシーケンスの終わり近くでＢｉａｓ＿ＰｈをＶπ＿ｂｉａｓ又はΔＢｉａｓ＿Ｐｈだけ変更するものとした。ＭＺＩには周期性があるため、この変更はＢｉａｓ＿Ｐｈの電圧又は電流を増加させることによっても実現できるし、Ｂｉａｓ＿Ｐｈの電圧又は電流を減少させることによっても実現できるが、Ｂｉａｓ＿Ｐｈの電圧又は電流が０に近付くように変更の方向を選択しても良い。このような選択を行うことにより、インサービスにおける消費電力を抑えることが可能となる。
【０１０７】
また、いままで説明した実施形態では、光合分波部２０１として、入力ポートが２つ、出力ポートが２つである２×２光カプラを用いている。このような２×２光カプラに代えて、入力ポートが２つ、出力ポートが１つである１×２光カプラを光合分波部２０１として用いることも出来る。この場合は、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａから出力された変調光が１×２光カプラの一方の入力ポートに、Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂから出力され、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ用位相調整手段８ｃを通過した変調光が１×２光カプラのもう一方の入力ポートに入力される。一方、１×２光カプラの１つの出力ポートは、信号出力ポート３０１に光学的に結合される。ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００は、この１×２光カプラの出力ポートから出力された光のうち、信号出力ポート３０１を構成する光導波路に入らずにはみ出した漏れ光を受光する。信号出力ポート３０１を伝搬する光電界をＥＯＵＴ、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００が受光する漏れ光の光電界をＥＭＯＮと新たに定義し直せば、いままで説明した実施形態と同様の議論が成り立つ。
【０１０８】
＜第３の実施形態＞
今まで説明した第１及び第２の実施形態において、バイアス制御回路は、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタを用いて光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又はＲＭＳ値をモニタすることによりＡＢＣを行なっていた。しかし、一般にＩＱ変調器内蔵フォトデテクタの帯域は狭く、光ＱＡＭ信号を復調することが出来ない。そのため、第１及び第２の実施形態のバイアス制御回路は、ＡＢＣが可能であっても、より高度な制御をＩＱ光変調器に対して行なうことは困難である。
【０１０９】
一例として、Ｄａｔａ＿Ｉを増幅する差動アンプ３ａ及びＤａｔａ＿Ｑを増幅する差動アンプ３ｂの利得が経年変化により同一でなくなった場合、ＡＢＣによりバイアスが最適に保たれていたとしても、コンスタレーションは正方形にはならず長方形となる。このようなＩＱインバランスを検出し、差動アンプの利得にフィードバックすることによってコンスタレーションを正方形に修正する、というような高度な制御は、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタを用いて光ＱＡＭ信号をモニタリングする限り極めて困難である。
【０１１０】
このような問題を解消するため、モニタポートから出力される光電界ＥＭＯＮを光受信器が復調し、復調された光ＱＡＭ信号のコンスタレーションの形状をチェックすることによって、より高度な制御をＩＱ光変調器に対して行う構成をとることも可能である。そのような構成の具体例を図９に示す。
【０１１１】
図９は、第３の実施形態における光送信器１０２の構成例を示すブロック図である。図９において、図４に示す第２の実施形態による光送信器１０１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。光送信器１０２の構成は、第２の実施形態の光送信器１０１と大部分が共通である。図９に示す光送信器１０１が、図４に示す光送信器１０１と異なる点は、光分岐部１０００、光受信器１００１及び制御用プロセッサ１００２をさらに備える点である。
【０１１２】
光分岐部１０００は、モニタポート３０２とＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００との間に配置される。光分岐部１０００は、モニタポート３０２から出力された変調光を２つに分岐する。光分岐部１０００は、分岐した一方の変調光をＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００に出力し、他方の変調光を光受信器１００１に出力する。光受信器１００１は、光分岐部１０００から入力した変調光を復調し、復調された光ＱＡＭ信号の情報を制御用プロセッサ１００２に出力する。ここで注意すべきことは、光分岐部１０００は、光合分波部２０１とは異なり入力が１ポートしかないため、光分岐部１０００により分岐された２つの変調光は実質的に同等であるということである。すなわち、ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ３００が受ける変調光と光受信器１００１が受ける変調光とは同一であり、これらの変調光にはＥＯＵＴとＥＭＯＮとで見られるような差異はない。
【０１１３】
本実施形態のバイアス制御回路５０の内部には、上述した他の実施形態及び図４に示す光送信器１０１と同様に、制御用プロセッサ５０４が含まれている。ここで、制御用プロセッサ５０４が行う処理と、制御用プロセッサ１００２が行う処理との違いについて説明する。制御用プロセッサ１００２が動作を始める前に、まず制御用プロセッサ５０４は、図５に示すフローチャートのステップＳ２０１からステップＳ２０８までの処理を実行する。ステップＳ２０１の時点でバイアスが大幅に離調している場合には、トレーニング用のランダム信号から生成された光ＱＡＭ信号を復調することは困難、あるいは不可能である。しかし、制御用プロセッサ５０４がステップＳ２０８の判定処理においてＹＥＳと判定し、ループ処理を抜けた時点ではバイアスが最適化されている。よって、光受信器１００１は、光ＱＡＭ信号を復調することが出来る。
【０１１４】
制御用プロセッサ５０４は、ステップＳ２０８の判定処理においてＹＥＳと判定してループ処理を抜けた時点で一旦動作を停止し、制御用プロセッサ１００２に制御を移す。制御用プロセッサ１００２は、光受信器１００１によって復調された光ＱＡＭ信号を解析し、その解析により得られるコンスタレーションの形状が最適となるように、差動アンプ３ａ及び差動アンプ３ｂの利得を微調整する。あるいは、制御用プロセッサ１００２は、Ｄａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑのスペクトル解析と、復調された信号のスペクトル解析との相互比較を行うことにより差動アンプ３ａ及び差動アンプ３ｂの周波数特性を算出し、よりフラットな周波数特性が得られるようにＤａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑにプリエンファシスをかけても良い。あるいは、制御用プロセッサ１００２は、各バイアスをより精密に最適点に合わせるために、光受信器１００１によって復調された光ＱＡＭ信号を解析し、その解析により得られるコンスタレーションの形状が最適となるように、第２回目のバイアス調整作業を行ってもよい。制御用プロセッサ１００２は、制御用プロセッサ５０４とは異なり、変調光の光強度ではなく光電界の情報を受け取るため、コンスタレーションの形状を解析することが出来る。既に説明したように各バイアスが最適であればコンスタレーションは正方形となるので、この性質を利用して制御用プロセッサ１００２は、コンスタレーションの形状が最適となるようにＢｉａｓ＿Ｉ、Ｂｉａｓ＿Ｑ及びＢｉａｓ＿Ｐｈを調整する。
【０１１５】
ただし、ここで注意すべきことは、上述した制御用プロセッサ１００２による最適化作業は、モニタポート３０２から出力された光ＱＡＭ信号に対する最適化であるため、信号出力ポート３０１から出力された光ＱＡＭ信号は必ずしも最適化されているとは限らないことである。例えば、図１の第１ステップに示すように、むしろ劣化することもあり得る。
【０１１６】
この問題を解消するために、光送信器１０２は、再び制御用プロセッサ５０４に制御を戻し、図５のステップＳ２０９以降の処理を行う。これにより、既に説明した手順によって、信号出力ポート３０１から出力される光ＱＡＭ信号を最適化することが出来る。
【０１１７】
＜第３の実施形態のバリエーション＞
図９では、ＩＱ光変調器Ｍと光受信器１００１とを独立の部品として図示した。しかし、商用の光トランシーバは、送信部と受信部とを同一の筐体に収めている構成が多い。そのため、同一の光トランシーバ内に収められた受信部を、光受信器１００１として活用するのがより望ましい。そのような構成の具体例を図１０に示す。
【０１１８】
図１０は、光送信器１０３の構成例を示すブロック図である。図１０において、図９に示す第３の実施形態による光送信器１０２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１０に示す光送信器１０３が、図９に示す光送信器１０２と異なる点は、光スイッチ１００３をさらに備える点である。光スイッチ１００３は、光伝送路から送られてくる光ＱＡＭ信号又はモニタポート３０２から送られてくる光ＱＡＭ信号のいずれかを選択し、選択された光ＱＡＭ信号を光受信器１００１へ入力する。
【０１１９】
光トランシーバの立ち上げ時においては、光スイッチ１００３は、モニタポート３０２からの光ＱＡＭ信号を選択し、選択された光ＱＡＭ信号を光受信器１００１へ入力する。光送信器１０３は、第３の実施形態において説明した手順によってＩＱ光変調器Ｍの最適化を行う。最適化が終了した時点で、光スイッチ１００３は、光伝送路からの光ＱＡＭ信号を選択し、選択された光ＱＡＭ信号を光受信器１００１へ入力する。光受信器１００１は、通常の光トランシーバにおける受信器と同様に、遠隔地にある他の光トランシーバから伝送されてきた光ＱＡＭ信号の復調を行う。
【０１２０】
図１０に示す構成の光送信器１０３は、ＩＱ光変調器Ｍの最適化と他の光トランシーバから伝送されてきた光信号の復調とを同時に行うことが出来ない。従って、インサービスにおいて、ＩＱ光変調器Ｍのモニタを行い、その状態を最適化することは出来ないという問題がある。そこでこの問題を解消するための構成の例を図１１に示す。
【０１２１】
図１１は、光送信器１０４の構成例を示すブロック図である。図１１において、図９に示す光送信器１０２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１１に示す光送信器１０４が、図９に示す光送信器１０２と異なる点は、波長シフタ１００４及び光合波部１００５をさらに備える点である。
【０１２２】
波長シフタ１００４は、モニタポート３０２から出力される光ＱＡＭ信号のキャリア波長を変更して光合波部１００５に出力する。光合波部１００５は、波長シフタ１００４から出力された光ＱＡＭ信号と、光伝送路から送られてきた光ＱＡＭ信号とを合波して光受信器１００１へ入力する。
【０１２３】
光受信器１００１は、光伝送路から送られた光ＱＡＭ信号とモニタポート３０２から送られた光ＱＡＭ信号とを一括受信し、制御用プロセッサ１００２に出力する。光受信器１００１が一括受信した２つの光ＱＡＭ信号のキャリア波長は異なるため、制御用プロセッサ１００２は、それら２つの光ＱＡＭ信号を分離することが出来る。
【０１２４】
具体例として、光受信器１００１は、ディジタルコヒーレント復調を行う。光受信器１００１に内蔵された局発光の波長と、光伝送路から送られた光ＱＡＭ信号のキャリア波長との差周波をｆ１、光受信器１００１に内蔵された局発光の波長と、モニタポート３０２から送られた光ＱＡＭ信号のキャリア波長との差周波をｆ２とする。ディジタルコヒーレント復調を行う光受信器１００１は、差周波ｆ１と差周波ｆ２とが十分に離れていれば、光伝送路から送られた光ＱＡＭ信号とモニタポート３０２から送られた光ＱＡＭ信号とをフィルタリング処理により分離して復調することが可能である。このような構成をとることにより、光伝送路から送られてきた信号を復調する受信器としての役割と、ＩＱ光変調器Ｍの出力光をモニタしてその信号品質を最良に保つ制御器としての役割を、単一の光受信器１００１で同時に実現することが可能となる。
【０１２５】
モニタポート３０２から光受信器１００１に至る光のパスは、偏波保持特性を有することがより望ましい。このような構成をとることにより、ＩＱ光変調器Ｍの出力光が単一偏波の場合は局発光と信号光との干渉効率を高めることが容易となり、また、ＩＱ光変調器Ｍの出力光が偏波多重されている場合には、復調時における偏波分離処理を簡略化できるという効果を奏する。
【０１２６】
以上説明したように、実施形態の自動バイアス制御回路（例えば、バイアス制御回路４０、５０）は、ＩＱ光変調器に加えられるバイアス電圧又はバイアス電力を制御する。ＩＱ光変調器は、光分岐部（例えば、光分岐部２００）と、同相成分用ＭＺ型光変調器（例えば、Ｉ成分用ＭＺ型光変調器２ａ）と、直交成分用ＭＺ型光変調器（例えば、Ｑ成分用ＭＺ型光変調器２ｂ）と、光合分波部（例えば、光合分波部２０１）とを有している。光分岐部は、連続光を同相成分用の光と直交成分用の光とに２分岐する。同相成分用ＭＺ型光変調器は、光分岐部が分岐した同相成分用の光を変調するマッハツェンダー型干渉計であり、直交成分用ＭＺ型光変調器は、光分岐部が分岐した直交成分用の光を変調するマッハツェンダー型干渉計である。光合分波部は、同相成分用ＭＺ型光変調器が出力した変調光と、直交成分用ＭＺ型光変調器が出力した変調光との間の光位相を位相調整部により調整した後に合波して得られた光ＱＡＭ信号を分岐して信号出力ポート及びモニタポートのそれぞれから出力する。
【０１２７】
自動バイアス制御回路は、同相成分用バイアス電源（例えば、Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器７ａ）と、直交成分用バイアス電源（例えば、Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器７ｂ）と、位相調整用バイアス電源（例えば、Ｂｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器７ｃ）と、モニタ部（例えば、分配器４００、ローパスフィルタ４０１、第１のＡＤＣ４０２、ＲＭＳ測定回路４０３、第２のＡＤＣ４０４、制御用プロセッサ４０５、同期検波回路５０３）と、制御部（例えば、制御用プロセッサ４０５、５０４）とを備える。同相成分用バイアス電源は、同相成分用ＭＺ型光変調器と直交成分用ＭＺ型光変調器とをヌル点付近にバイアスするために同相成分用ＭＺ型光変調器に与える電圧又は電流を発生する。直交成分用バイアス電源は、同相成分用ＭＺ型光変調器と直交成分用ＭＺ型光変調器とをヌル点付近にバイアスするために直交成分用ＭＺ型光変調器に与える電圧又は電流を発生する。位相調整用バイアス電源は、位相調整部が同相成分用ＭＺ型光変調器と直交成分用ＭＺ型光変調器のそれぞれが出力した変調光の間に与える光位相の変化量を定めるための電圧又は電流を発生する。モニタ部は、モニタポートから出力された光ＱＡＭ信号をモニタする。制御部は、モニタ部によるモニタ結果に基づいて同相成分用バイアス電源と直交成分用バイアス電源と位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。制御部は、ＩＱ光変調器の立ち上げシーケンスにおいて、モニタ結果から得られる光ＱＡＭ信号の信号品質が目標の品質、例えば、最良の品質に近づくように同相成分用バイアス電源と直交成分用バイアス電源と位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する第１段階の処理と、第１段階の処理の終了後に、位相調整用バイアス電源から出力される電圧又は電流を、予め定められた変化量ΔＢｉａｓ＿Ｐｈだけ変更した電圧又は電流とする第２段階の処理とを行う。例えば、変化量ΔＢｉａｓ＿Ｐｈは、位相調整部により光位相がπラジアンだけ変化する量である。制御部は、同相成分用バイアス電源と、直交成分用バイアス電源と、位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流の制御を時分割（タイムシェアリング）で行ってもよい。
【０１２８】
モニタ部は、例えば、光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタする。制御部は、第１段階の処理において、モニタ結果が最大又は最小に近づくように同相成分用バイアス電源と直交成分用バイアス電源と位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。また、制御部は、立ち上げシーケンスにおいて、第２段階の処理の終了後に、モニタ部がモニタした結果を新しいターゲット値としてメモリに記録する第３段階の処理を行ってもよい。制御部は、第３段階の処理の終了以降は、定期的に、モニタ結果とメモリに記憶されたターゲット値とを比較し、比較により乖離を検出した場合は、モニタ結果がターゲット値に近づくように同相成分用バイアス電源と直交成分用バイアス電源と位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。
【０１２９】
また、自動バイアス制御回路は、同相成分用バイアス電源の出力、直交成分用バイアス電源の出力、位相調整用バイアス電源の出力、同相成分用ＭＺ型光変調器の変調効率、又は、直交成分用ＭＺ型光変調器の変調効率のうち少なくとも一つにディザリングを加えるディザリング部をさらに備えてもよい。モニタ部は、モニタポートから出力される光ＱＡＭ信号の平均強度、ピーク強度、又は、ＲＭＳ値の少なくとも一つをモニタする。そして、制御部は、第１段階の処理において、ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときにモニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又はそのディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果の絶対値が最大又は０に近付くように同相成分用バイアス電源と直交成分用バイアス電源と位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。また、制御部は、立ち上げシーケンスにおいて、第２段階の処理の終了後に、ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときのモニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又はそのディザ成分の高調波を同期検波し、この同期検波した結果を新しいターゲット値としてメモリに記録する第３段階の処理を行ってもよい。制御部は、第３段階の処理の終了以降は、定期的に、ディザリング部により一定周波数ｆｄのディザリングを加えたときのモニタ結果に重畳される周波数ｆｄのディザ成分又はそのディザ成分の高調波を同期検波し、同期検波した結果とメモリに記録されたターゲット値とを比較し、比較により乖離を検出した場合は同期検波の結果がターゲット値に近づくように同相成分用バイアス電源と直交成分用バイアス電源と位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流を制御する。
【０１３０】
また、自動バイアス制御回路は、モニタポートから出力される光ＱＡＭ信号を復調する復調部（例えば、光受信器１００１）をさらに備えてもよい。制御部（例えば、制御用プロセッサ１００２）は、復調部により復調された光ＱＡＭ信号の信号品質が改善するように、同相成分用バイアス電源と直交成分用バイアス電源と位相調整用バイアス電源とのそれぞれから発生させる電圧又は電流、あるいは、ＩＱ変調器に駆動信号を印加する際に用いられる周辺回路の微調整を行う。周辺回路は、例えば、差動アンプ３ａ及び差動アンプ３ｂ、又は、駆動信号にプリエンファシスをかける回路である。駆動信号は、例えば、Ｄａｔａ＿Ｉ及びＤａｔａ＿Ｑである。
【０１３１】
また、自動バイアス制御回路は、モニタポートから出力される光ＱＡＭ信号又は光伝送路から送られてきた光伝送信号のいずれかを選択して復調部へ入力するスイッチ部（光スイッチ１００３）を更に有してもよい。
【０１３２】
また、自動バイアス制御回路は、モニタポートから出力される光ＱＡＭ信号の波長を変更し、波長が変更された光ＱＡＭ信号を復調部に入力する波長変更部（例えば、波長シフタ１００４）をさらに有してもよい。
【０１３３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
入れ子型マッハツェンダー干渉計を用いた光変調器のバイアス制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
Ｍ…ＩＱ光変調器，  ２ａ…ＭＺ型光変調器，  ２ｂ…ＭＺ型光変調器，  ３ａ…差動アンプ，  ３ｂ…差動アンプ，  ６ａ…第１のＩ成分変調部，  ６ｂ…第２のＩ成分変調部，  ６ｃ…第１のＱ成分変調部，  ６ｄ…第２のＱ成分変調部，  ７ａ…Ｂｉａｓ＿Ｉ電圧発生器，  ７ｂ…Ｂｉａｓ＿Ｑ電圧発生器，  ７ｃ…Ｂｉａｓ＿Ｐｈ電圧発生器，  ８ａ…Ｂｉａｓ＿Ｉ用位相調整手段，  ８ｂ…Ｂｉａｓ＿Ｑ用位相調整手段，  ８ｃ…Ｂｉａｓ＿Ｐｈ用位相調整手段，  ４０…バイアス制御回路，  ５０…バイアス制御回路，  １００…光送信器，  １０１…光送信器，  １０２…光送信器，  １０３…光送信器，  １０４…光送信器，  ２００…光分岐部，  ２０１…光合分波部，  ２０２…光合波部，  ２０３…光分岐部，  ３００…ＩＱ変調器内蔵フォトデテクタ，  ３０１…信号出力ポート，  ３０２…モニタポート，  ４００…分配器，  ４０１…ローパスフィルタ，  ４０２…第１のアナログディジタルコンバータ，  ４０３…ＲＭＳ測定回路，  ４０４…第２のアナログディジタルコンバータ，  ４０５…制御用プロセッサ，  ４０６…第１の不揮発性メモリ，  ４０７…第２の不揮発性メモリ，  ５０１…合波器，  ５０２…合波器，  ５０３…同期検波回路，  ５０４…制御用プロセッサ，  ５０５…第１の不揮発性メモリ，  ５０６…第２の不揮発性メモリ，  ５０７…第３の不揮発性メモリ，  １０００…光分岐部，  １００１…光受信器，  １００２…制御用プロセッサ，  １００３…光スイッチ，  １００４…波長シフタ，  １００５…光合波部
【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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【国際調査報告】
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2020044669.tif 000022
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