光変調器、光送信装置およびバイアス調整方法
【課題】損失を低減し、ＩチャネルとＱチャネルの光信号の振幅レベルの差を低減することができる光変調器を得ること。
【解決手段】第１ＭＺ光変調器５ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂと、第１ＭＺ光変調器５ａの出力を第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１光増幅器６ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂの出力を第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２光増幅器６ｂと、第２光増幅器６ｂの出力を位相回転させる光位相調整器７と、第１光増幅器６ａの出力と光位相調整器７の出力とを合波する光合波器８と、相補的な第１のパルス信号と第１のパルス信号を生成し、光合波器８の出力信号の強度変化に基づいて、第１のバイアス値と第２のバイアス値を求める第２ＤＣバイアス補正部１７と、を備え、第１のバイアス信号に第１のパルス信号を重畳し第２のバイアス信号に第２のパルス信号を重畳する。
【解決手段】第１ＭＺ光変調器５ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂと、第１ＭＺ光変調器５ａの出力を第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１光増幅器６ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂの出力を第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２光増幅器６ｂと、第２光増幅器６ｂの出力を位相回転させる光位相調整器７と、第１光増幅器６ａの出力と光位相調整器７の出力とを合波する光合波器８と、相補的な第１のパルス信号と第１のパルス信号を生成し、光合波器８の出力信号の強度変化に基づいて、第１のバイアス値と第２のバイアス値を求める第２ＤＣバイアス補正部１７と、を備え、第１のバイアス信号に第１のパルス信号を重畳し第２のバイアス信号に第２のパルス信号を重畳する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器、光送信装置およびバイアス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調を行なう光変調器では、２つの子変調器を備えている（例えば、下記特許文献１および特許文献２参照）。そして、これら２つの子変調器にＩチャネル，Ｑチャネルの信号をそれぞれ入力し、子変調器は入力されたＩチャネルまたはＱチャネルの信号を変調して光変調信号として出力する。２つの子変調器により変調された２系統の光変調信号のうち、１つの光変調信号に対しては光位相調整器を用いて位相をπ／２（９０度）回転させる。そして、位相を回転させた一方の光変調信号と、他方の子変調器により変調された光変調信号と、合成・干渉させることによりＱＰＳＫ信号を生成する。
【０００３】
このような光変調器では、上記光位相調整器によってπ／２位相を回転させることが重要で有る。したがって、従来の光変調器では、光位相調整器で正しく位相回転させられているかを把握するために、子変調器へ印加するバイアス電圧に低周波パルス等の信号を印加し、合成出力後の光変調信号を検出するためのモニタＰＤ（Photo Diode）を設けて、モニタＰＤが検出した光変調信号を用いて光変調信号の位相状態を把握する。光位相調整器が正しく“π／２”位相変化するように設定されていればＩチャネルとＱチャネルは互いに直交しているため、お互いに打ち消しあって、低周波パルス信号が印加されて変調されても光出力電力に変動は生じない。一方、位相変化が“π／２”からずれていると、低周波パルス信号に伴って光変調信号のレベルに変動が発生する。この動作を応用して光位相調整器が回転させる位相を調整し、最適調整量（Ｉチャネルの光変調信号とＱチャネルの光変調信号との位相差が“π／２”となる調整量）を見つけ、光位相調整器を最適調整量に設定することにより、正しい位相回転を実現することができる。
【０００４】
また、上記の子変調器はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３、以下ＬＮと略す）で構成されていることが多いが、子変調器を化合物半導体による集積変調デバイスとして構成する開発も進められている。このような集積変調デバイスはリン化インジウム（ＩｎＰ）等の化合物半導体を基板としている。そして、化合物半導体基板上に活性層を積層し、不要部分をエッチングすることによって、光導波路、位相変調器、増幅器、光合分波器、レーザ等の光素子を一体として形成することができる。化合物半導体基板は、ＬＮに比べ様々な素子を作りこむことが可能であり、また、全体として小型化が可能というメリットがある。したがって、子変調器だけでなく様々な素子を化合物半導体基板上に形成し、素子間を光導波路にて接続する構造とすることにより、小型集積された光変調器を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８７２２３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光変調器を化合物半導体上に集積して一体化した場合、子変調器をＬＮによって形成した場合と比較して子変調器での損失が大きく、また損失のばらつきも大きい。そのため、光変調器の損失が増大し、また子変調器間の損失のばらつきも大きくなる、という問題があった。
【０００７】
また、Ｉチャネルの光信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルは同等であることが望ましいが、Ｉチャネル用の子変調器とＱチャネル用の子変調器との間に損失のばらつきがあると、Ｉチャネルの光変調信号とＱチャネルの光変調信号との振幅レベルに差が生じ変調波形品質が低下する、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、子変調器の損失が大きくまた損失がばらついている場合にも、光変調器としての損失を低減し、またＩチャネルの光変調信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルの差を一定レベル以下とすることができる光変調器、光送信装置およびバイアス調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の光変調信号を生成する第１の光変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の光変調部と、前記第１の光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅部と、前記第２の光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅部と、前記第２の光増幅部により増幅された光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、前記第１の光増幅部により増幅された光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタと、所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成して出力するパルス信号生成部と、前記光出力モニタにより検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、を求めるバイアス補正部と、前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成し、生成した第１のバイアス信号に前記第１のパルス信号を重畳して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御部と、前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成し、生成した第２のバイアス信号に前記第２のパルス信号を重畳して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、子変調器の損失が大きくまた損失が変動する場合にも、光変調器としての損失を低減し、またＩチャネルの光変調信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルの差を一定レベル以下とすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１の光変調器の機能構成例を示す図である。
【図２】図２は、基板上に実装された実施の形態１の光変調部の一例を示す概観図である。
【図３−１】図３−１は、低周波パルス信号を重畳した場合に光合波部から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。
【図３−２】図３−２は、振幅レベルを調整した後に、低周波パルス信号を重畳した場合に光合波部から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。
【図４−１】図４−１は、互いに相補的となるようにパルス変調された第１光増幅器に入力されるバイアス信号と第２光増幅器に入力されるバイアス信号との一例を示す図である。
【図４−２】図４−２は、光出力モニタが検出する光信号強度の一例を示す図である。
【図５−１】図５−１は、低周波パルス信号を重畳した場合の信号点の位置の一例を示す図である。
【図５−２】図５−２は、第１光増幅器と第２光増幅器でバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合に、誤って調整された信号点の位置の一例を示す図である。
【図６−１】図６−１は、入力するバイアス電流に対する第１光増幅器，第２光増幅器の増幅率の一例を示す図である。
【図６−２】図６−２は、第１光増幅器，第２光増幅器に重畳する実施の形態２の低周波パルス信号の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３の光変調部の機能構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる光変調器、光送信装置およびバイアス調整方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる光変調器の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の光変調器は、光源１と、光変調部２と、ＩＱ信号発生器１０と、第１ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１１と、第２ＤＣバイアス制御部１２と、第３ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１３と、第４ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１４と、第５ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１５と、第１ＤＣバイアス補正部１６と、第２ＤＣバイアス補正部１７と、で構成される。
【００１４】
また、光変調部２は、光分波部３と、光導波路４ａ，４ｂと、第１ＭＺ（Mach−Zehnder：マッハツェンダー）光変調器５ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂと、第１光増幅器６ａと、第２光増幅器６ｂと、光位相調整器７と、光合波器８と、光出力モニタ９と、で構成される。なお、ここでは、子変調器としてＭＺ型光変調器（第１ＭＺ光変調器５ａ，第２ＭＺ光変調器５ｂ）を用いる例を説明するが、これに限らずマッハツェンダー以外の光変調器を用いてもよい。
【００１５】
図２は、基板上に実装された本実施の形態の光変調部２の一例を示す概観図である。図２では、図１と同一の符号を付した構成要素はそれぞれ図１と同様の機能を有する構成要素を示している。また、図２に例示した実装された光変調部２は、図１に示した構成要素に加え、光変調部２と外部電気信号を接続するために電気端子２０と、外部からの光信号を入力するための光入力導波路１８と、光信号を外部へ出力するための光出力導波路１９と、を備えている。光入力導波路１８は、光分波部３に接続され、光源１から入力される光を光分波部３に出力し、光出力導波路１９は光合波器８に接続され、光合波器８から出力される光信号を外部へ出力する。なお、図２の概観図は実装例であり、実際の各構成要素の形状および配置等は、これに限らず図１の機能構成を実現できればどのような形状および配置としてもよい。
【００１６】
図１および図２を用いて本実施の形態の動作を説明する。光分波部３は、光入力導波路１８経由で入力される光源１から射出される光信号を、２つに分波し、分波した光信号のうち一方を光導波路４ａ経由で第１ＭＺ光変調器５ａへ出力し、他方を光導波路４ｂ経由で第２ＭＺ光変調器５ｂへ出力する。
【００１７】
第１ＭＺ光変調器５ａは、入力された光信号をＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号（バイアス電流）と、に基づいて変調し、変調後の光信号を第１光増幅器６ａへ出力する。第１光増幅器６ａは、第１ＭＺ光変調器５ａから入力された光信号を第４ＤＣバイアス制御部１４から入力されるバイアス信号に基づいて決定された増幅率で増幅し、増幅した後の光信号を光合波器８へ出力する。
【００１８】
第２ＭＺ光変調器５ｂは、入力された光信号をＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、に基づいて変調し、変調後の光信号を第２光増幅器６ｂへ出力する。第２光増幅器６ｂは、入力された光信号を第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号に基づいて決定された増幅率で増幅し、増幅後の光信号を光位相調整器７へ出力する。光位相調整器７は、入力された光信号を第３ＤＣバイアス制御部１３から入力されるバイアス信号に基づいて“π／２”位相回転させ、位相回転後の光信号を光合波器８へ出力する。
【００１９】
第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂは、上述のようにそれぞれ第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号に基づいて、自身に設定する増幅率を決定する。例えば、入力されるバイアス信号が所定の基準値（増幅率１に相当する値）より小さければ、増幅率を負、すなわち入力された光信号を減衰させ、また入力されるバイアス信号が所定の基準値より大きければ増幅率は正、すなわち入力された信号を増幅し、またバイアス信号の値が大きいほど増幅率は大きくなる。このような動作により、光分波部３、光導波路４ａ、第１ＭＺ光変調器５ａを経由して減衰した光信号と、光分波部３、光導波路４ｂ、第２ＭＺ光変調器５ｂを経由して減衰した光信号と、をそれぞれ個別の増幅率で増幅することができる。
【００２０】
光合波器８は、第１光増幅器６ａから出力された光信号と、光位相調整器７から出力される光信号と、を合波して光出力導波路１９経由で外部へ出力する。
【００２１】
ＩＱ信号発生器１０は、送信するデータ系列に基づいて変調信号（Ｉチャネル変調信号，Ｑチャネル変調信号）を生成し、Ｉチャネル変調信号を第１ＭＺ光変調器５ａへ入力し、Ｑチャネル変調信号を第２ＭＺ光変調器５ｂへ入力する。なお、この際の変調方式としては、例えばＱＰＳＫ変調等を用いることができる。ここでは、ＱＰＳＫ変調を行なう場合について説明する。
【００２２】
光出力モニタ９は、光合波器８から出力される光信号を検出できる位置に接続され、光合波器８から出力される光信号を検出する。
【００２３】
第１ＤＣバイアス補正部１６は、伝送レートと比較して十分低速なレート（低周波数の）でパルス変調信号（以下、低周波パルス信号という）を生成して、第１ＤＣバイアス制御部１１、第２ＤＣバイアス制御部１２へ出力する。第１ＤＣバイアス制御部１１は、第１ＭＺ光変調器５ａへ印加するバイアス電流に低周波パルス信号を重畳し、バイアス信号として第１ＭＺ光変調器５ａへ入力する。第２ＤＣバイアス制御部１２は、第２ＭＺ光変調器５ｂへ印加するバイアス電流に低周波パルス信号を重畳し、バイアス信号として第２ＭＺ光変調器５ｂへ入力する。
【００２４】
このように第１ＭＺ光変調器５ａと第２ＭＺ光変調器５ｂに印加するバイアス電流に低周波パルス信号を重畳すると、光位相調整器７の位相回転量がπ／２となっている場合には、光出力モニタ９が検出する光信号は、第１光増幅器６ａから出力される光信号と光位相調整器７から出力される光信号が直交するため振幅変動が発生しないが、光位相調整器７の位相回転量がπ／２からずれている場合、光出力モニタ９が検出する光信号には振幅変動が生じる。
【００２５】
したがって、第１ＤＣバイアス補正部１６は、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変動の大きさに応じて第３ＤＣバイアス制御部１３経由で光位相調整器７での位相回転量を最適値（π／２）に設定されるよう制御することができる。具体的には、第１ＤＣバイアス補正部１６は、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変動の大きさに基づいて光位相調整器７での位相回転量を最適値（π／２）に制御するためのバイアス信号を決定し、決定したバイアス信号を光位相調整器７へ与えるよう第３ＤＣバイアス制御部１３へ指示する。
【００２６】
一方、第２ＤＣバイアス補正部１７は、第１ＤＣバイアス補正部１６と同様に低周波パルス信号を生成し、第４ＤＣバイアス制御部１４および第５ＤＣバイアス制御部１５へ入力する。このとき、第４ＤＣバイアス制御部１４へ入力する低周波パルス信号と、第５ＤＣバイアス制御部１５に入力する低周波パルス信号と、は周波数を同一とし互いに相補的な信号（即ち、振幅が同じで一方の位相に対して他方が逆位相となる信号）となる信号とする。第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５は、入力された低周波パルス信号をそれぞれ第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号に重畳し、重畳後のバイアス信号を第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂへそれぞれ入力する。
【００２７】
第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂは、それぞれ第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号に基づいて、自身に設定する増幅率を決定するため、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂの増幅率は低周波パルス信号に基づいて変化することになる。すなわち、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂから出力される光信号は、それぞれ第２ＤＣバイアス補正部１７によって生成された低周波パルス信号に基づいて変化することになる。
【００２８】
図３−１は、第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５が低周波パルス信号を重畳した場合に光合波器８から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。図３−１中の黒丸で示したデータ点３１は、増幅率の調整前に、低周波パルス信号を重畳しない場合に光出力モニタ９で検出される光信号の出力振幅レベルをＩＱ平面上で示した点の一例であり、白丸で示したデータ点３２は、最適データ点を示している。図３−１のデータ点３１は、Ｉチャネルの光信号の振幅レベルがＱチャネルの光信号の振幅レベルより小さい状態を示している。最適データ点は、Ｉチャネルの光信号（第１光増幅器６ａから出力される光信号）の出力振幅レベルと、Ｑチャネル（光位相変調部７から出力される光信号）の光信号の出力振幅レベルと、が等しい状態のデータ点を示している。
【００２９】
なお、図３−１では、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂとでは、バイアス信号に対する増幅率の変化率は等しいとする。すなわち、同一量だけバイアス信号を変化させた場合、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂとでは、増幅率の変化量は互いに同一とする。
【００３０】
第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号と第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号とは互いに相補的となるようパルス変調されているため、Ｑチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＩチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となり、Ｉチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＱチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる。Ｑチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＩチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点を変調データ点Ａとし、Ｉチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＱチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点を変調データ点Ｂとすると、低周波パルス信号を重畳した場合には、右上のデータ点３１に対応するデータ点は、パルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとの間を移動する。図３−１では、変調データ点Ａと変調データ点Ｂの間が、低周波パルス信号を重畳した場合のデータ点の軌跡となる。
【００３１】
光出力モニタ９が検出する光信号の強度は、図３−１の原点からの距離に応じた強度となる。図３−１のパルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとは、互いに原点から距離が異なるため、パルス変調データ点Ａをとる場合に光出力モニタ９が検出する強度と、パルス変調データ点Ｂをとる場合に光出力モニタ９が検出する強度と、は互いに異なる。
【００３２】
一方、最適データ点３２となるようにＩチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、を調整すると、低周波パルス信号を重畳しても光出力モニタ９が検出する強度は変化しない。図３−２は、振幅レベルを調整した後に第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５が低周波パルス信号を重畳した場合に光合波器８から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。
【００３３】
調整後データ点３４は、最適データ点３２と一致するように（Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、が等しくなるように）調整された後の光合波器８から出力される光信号の出力振幅レベルのデータ点である。低周波パルス信号を重畳した場合には、右上の調整後データ点３４に対応するデータ点は、パルス変調データ点Ａ´（Ｑチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＩチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点）とパルス変調データ点Ｂ´（Ｉチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＱチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点）とを交互に移動する。
【００３４】
図３−２の例では、低周波パルス信号を重畳する前に調整後データ点３４が最適データ点３２に一致するよう調整されているため、パルス変調データ点Ａ´とパルス変調データ点Ｂ´とは原点からの距離が等しくなる。
【００３５】
図４−１は、互いに相補的となるようにパルス変調された第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号と第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号との一例を示す図である。図４−１の上側には第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号を示し、下側には第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号を示している。このように、第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号が最大値となる区間で第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号が最小値となり、第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号が最小値となる区間で第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号が最大値となっている。
【００３６】
図４−２は、光出力モニタ９が検出する光信号強度の一例を示す図である。図４−２の上側にはＩチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、が等しくなるように調整する前の光信号強度を示しており、下側は調整後の光信号強度を示している。未調整の場合には、Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、に差があると、図４−２の上側に示すように低周波パルス信号の周波数で光出力モニタ９が検出する光信号強度が変動する。すなわち、光出力モニタ９が検出する光信号強度の最大値と最小値との間に振幅差３５が生じる。
【００３７】
これに対し、図４−２の下側に示すように、Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、が等しくなるように調整すると光出力モニタ９が検出する光信号強度の最大値と最小値との間に差が生じない。すなわち、低周波パルス信号による変動は生じない。
【００３８】
したがって、第２ＤＣバイアス補正部１７は、第１光増幅器６ａ及び第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳させた状態で、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が無くなるよう（振幅差３５が０となるように）に、第１光増幅器６ａ及び第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号のレベル（低周波パルス信号の成分を除いたバイアス信号）を決定して、それぞれ第４ＤＣバイアス制御部１４および第５ＤＣバイアス制御部１５へ指示するようにすれば、Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、を等しくすることができる。第２ＤＣバイアス補正部１７は、このようにバイアス信号のレベルを決定すると第４ＤＣバイアス制御部１４および第５ＤＣバイアス制御部１５への低周波パルス信号の入力を停止する。
【００３９】
なお、実際には、雑音等により振幅差３５が完全に０とならないこともあるため、雑音等を考慮して、振幅差３５が、所定のしきい値以下となるようにバイアス信号のレベルを決定する、またはある程度の期間で振幅差３５の平均値が最小になるようにバイアス信号のレベルを決定する、等の方法としてもよい。
【００４０】
また、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が無くなるように、第１光増幅器６ａ及び第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号のレベルを決定する方法は、どのような方法を用いてもよい。例えば、第１光増幅器６ａへ入力するバイアス信号と第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号のうち一方の値を増加させ、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が、増加させる前より大きくなった場合には増加させた値を元に戻し、他方の値を増加させる。そして、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が増加させる前より小さくなった場合には、増加させた値をさらに大きくまたは小さくして光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が０となる値を探す方法等を用いてもよい。
【００４１】
なお、第１ＤＣバイアス補正部１６でも低周波パルス信号を用いた位相調整を行っている。したがって、第１ＤＣバイアス補正部１６と第２ＤＣバイアス補正部１７とは、各々の調整動作が他方に対して影響を与える可能性がある。このような影響を避けるために、例えば、第１ＤＣバイアス補正部１６が生成する低周波パルス信号と第２ＤＣバイアス補正部１７が生成する低周波パルス信号との周波数を互いに異なり、また高調波の関係にならない値に設定する。そして、光出力モニタ９が検出した光信号を第１ＤＣバイアス補正部１６および第２ＤＣバイアス補正部１７へ入力する前にバンドパスフィルタを設けて、光出力モニタ９が検出した光信号を、第１ＤＣバイアス補正部１６が生成した低周波パルス信号の周波数成分を含む信号と、第２ＤＣバイアス補正部１７が生成した低周波パルス信号の周波数成分を含む信号と、に分離してもよい。また、第１ＤＣバイアス補正部１６が低周波パルス信号を生成する時間帯と、第２ＤＣバイアス補正部１７が低周波パルス信号を生成する時間帯と、が重ならないようにする、すなわちそれぞれの調整を時分割して行なうようにしても良い。
【００４２】
なお、本実施の形態では、第１ＤＣバイアス補正部１６が低周波パルス信号を用いて光位相調整器７の位相回転量を調整するようにしたが、光位相調整器７の位相回転量の調整方法は、これに限らずどのような方法で行なってもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では、第２ＤＣバイアス補正部１７が、低周波パルス信号を生成するパルス信号生成部としての機能と、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器６ａおよび第２光増幅器６ｂのバイアス信号（すなわち増幅率）を決定するバイアス補正部としての機能と、の両方を備えるようにしたが、パルス信号生成部とバイアス補正部とを別の構成要素として備えるようにしてもよい。
【００４４】
このように、本実施の形態では、第１ＭＺ光変調器５ａが変調した光信号を増幅する第１光増幅器６ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂが変調した光信号を増幅する第２光増幅器６ｂと、を備え、第２ＤＣバイアス補正部１７が、第１光増幅器６ａの増幅率を決定するバイアス信号と第２光増幅器６ｂの増幅率を決定するバイアス信号とに低周波パルス信号を重畳し、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器６ａへ入力するバイアス信号（すなわち、第１光増幅器６ａの増幅率）と第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号（すなわち、第２光増幅器６ｂの増幅率）とを決定するようにした。そのため、子変調器の損失が大きくまた損失が変動する場合にも、光変調器としての損失を低減し、またＩチャネルの光変調信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルの差を一定レベル以下とすることができる。
【００４５】
実施の形態２．
図５−１，５−２は、本発明にかかる実施の形態２の光変調器におけるバイアス調整方法を説明するための図である。本実施の形態の光変調器の構成は実施の形態１の光変調器の構成と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付し、説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００４６】
実施の形態１では第１光増幅器６ａおよび第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号に相補的なパルス信号を重畳させて振幅を補償する方法を示したが、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで、バイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる場合には、正しく補償されない場合がある。
【００４７】
図５−１は、実施の形態１と同様に第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号と第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号とに低周波パルス信号を重畳した場合の信号点の位置の一例を示す図である。図５−１の例では、図３−１と同様に、データ点３１は、増幅率の調整前に、低周波パルス信号を重畳しない場合に光出力モニタ９で検出される光信号の出力振幅レベルをＩＱ平面上で示した点の一例であり、白丸で示したデータ点３２は、最適データ点を示している。図３−１の例と同様に、低周波パルス信号を重畳した場合、右上のデータ点３１に対応するデータ点は、パルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとを交互に移動する。
【００４８】
図５−１は、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しい場合の例を示している。第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで増幅率が等しい場合、相補的な低周波パルス信号により生じる増幅率の変化の大きさは等しくなる。この場合、パルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとは、右上のデータ点３１に対して等距離にある。したがって、実施の形態１の図３−２に示したように、パルス変調データ点Ａ´とパルス変調データ点Ｂ´とが原点から等しくなるように調整すれば、Ｉチャネルの光変調信号とＱチャネルの光変調信号との振幅レベルは揃っていることになる。
【００４９】
一方、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合、相補的な低周波パルス信号により生じる増幅率の変化の大きさは異なる。これは、バイアス信号に対して同一の振幅レベルの低周波パルス信号を重畳しているため、元のバイアス信号の大きさに対する低周波パルス信号の振幅の比が、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで異なるためである。
【００５０】
図５−２は、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合に、誤って調整された信号点の位置の一例を示す図である。データ点３６は、実施の形態１と同様に、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで増幅率が等しくない場合に、第１光増幅器６ａのバイアス信号と第２光増幅器６ｂのバイアス信号とに相補的な低周波パルス信号を重畳して、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように調整した場合のデータ点を示している。データ点３６となるよう第１光増幅器６ａのバイアス信号と第２光増幅器６ｂのバイアス信号とを調整した場合に、相補的な低周波パルス信号を重畳すると、右上のデータ点３６に対応するデータ点はパルス変調データ点Ａ´´とパルス変調データ点Ｂ´´とを交互に移動する。
【００５１】
パルス変調データ点Ａ´´とパルス変調データ点Ｂ´´とは、原点からの距離は互いに等しいが、調整後のデータ点３６は最適データ点３２と一致していない。このように、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合、最適データ点３２に調整されないことがある。
【００５２】
図６−１は、入力するバイアス電流（バイアス信号）に対する第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂの増幅率の一例を示す図である。図６−１に示すように、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる（図６−１に示した２つの直線の傾きが互いに異なる）と、バイアス電流をΔＩｂだけ変化させた場合、第１光増幅器６ａでは増幅率がΔＭ１変化するのに対し、第２光増幅器６ｂでは増幅率がΔＭ２（図６−１の例ではΔＭ１＞ΔＭ２）変化することになる。したがって、同一のバイアス電流の変化量ΔＩｂに対して、第１光増幅器６ａの増幅率の方が、第２光増幅器６ｂの増幅率より大きく変化することになる。したがって、相補的な低周波パルス信号を重畳した場合に原点からの距離が等しくなるようバイアス信号を調整したとしても最適データ点３２に調整されないことになる。
【００５３】
このため、本実施の形態では、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂに入力するバイアス電流に対する増幅率の特性（例えば、図６−１に示すような特性）に基づいて、重畳する低周波パルス信号の振幅を調整することにより、上述のような第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率に起因する調整誤りを防ぐ。
【００５４】
図６−２は、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂに重畳する本実施の形態の低周波パルス信号の一例を示す図である。第２ＤＣバイアス補正部１７は、相補的な低周波パルス信号を生成する際、第４ＤＣバイアス制御部１４へ入力する低周波パルス信号（第１光増幅器６ａに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号）の振幅ａと、第５ＤＣバイアス制御部１５へ入力する低周波パルス信号（第２光増幅器６ｂに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号）の振幅ｂと、の比率をΔＭ１とΔＭ２の比の逆数となるよう生成する。すなわち、振幅ａと振幅ｂとの比を、バイアス電流に対する第１光増幅器６ａの増幅率の変化率とバイアス電流に対する第２光増幅器６ｂの増幅率の変化率との比の逆数となるようにする。
【００５５】
このようにすることにより、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる場合でも、低周波パルス信号を重畳した場合に、第１光増幅器６ａの増幅率の変化の大きさと第２光増幅器６ｂの増幅率の変化の大きさとを同等にすることができ、最適データ点３２に調整することができる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００５６】
このように、本実施の形態では、第１光増幅器６ａに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号の振幅ａと第２光増幅器６ｂに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号の振幅ｂとの比を、バイアス電流に対する第１光増幅器６ａの増幅率の変化率とバイアス電流に対する第２光増幅器６ｂの増幅率の変化率との比の逆数となるようにした。そのため、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる場合でも、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５７】
実施の形態３．
図７は、本発明にかかる光変調器の光変調部の実施の形態３の機能構成例を示す図である。本実施の形態の光変調器の構成は、実施の形態１の光変調部２を本実施の形態の光変調部に代える以外は実施の形態１の光変調器と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付し、説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００５８】
実施の形態１では第１ＭＺ光変調器５ａ，第２ＭＺ光変調器５ｂの後段にそれぞれ第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂを設けるようにしたが、本実施の形態では、ＭＺ光変調器を構成する変調アームの直後に光増幅器を設ける。
【００５９】
本実施の形態の光変調部は、図７に示すように、第１ＭＺ光変調器２１ａと、第２ＭＺ光変調器２１ｂと、光位相調整器７と、光合波器８と、光出力モニタ９と、で構成される。光位相調整器７，光合波器８，光出力モニタ９は、それぞれ実施の形態１の光位相調整器７，光合波器８，光出力モニタ９と同様である。
【００６０】
ＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と、第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号と、は第１変調アーム２４ａおよび第２変調アーム２４ｂに入力される。また、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と、第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、は第３変調アーム２４ｃおよび第４変調アーム２４ｄと、に入力される。
【００６１】
また、本実施の形態では、第４ＤＣバイアス制御部１４から入力されるバイアス信号は、第１光増幅器２５ａ用と、第２光増幅器２５ｂ用と、の２種類とし、それぞれ第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力される。同様に、第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号は、第３光増幅器２５ｃ用と、第４光増幅器２５ｄ用と、の２種類とし、それぞれ第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄへ入力される。なお、第４ＤＣバイアス制御部１４を、第１光増幅器２５ａ用のバイアス信号を生成する機能部と、第２光増幅器２５ｂ用のバイアス信号を生成する機能部と、に分けて構成するようにしてもよい。同様に、第５ＤＣバイアス制御部１５を、第３光増幅器２５ｃ用のバイアス信号を生成する機能部と、第４光増幅器２５ｄ用のバイアス信号を生成する機能部と、に分けて構成してもよい。
【００６２】
光分波部２２ａは、光分波部３から入力される光信号を２分岐し、分岐した光信号の一方を光導波路２３ａ経由で第１変調アーム２４ａへ、他方を光導波路２３ｂ経由で第２変調アーム２４ｂへ出力する。第１変調アーム２４ａは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と、第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を変調して第１光増幅器２５ａへ出力する。第２変調アーム２４ｂは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と、第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を第１変調アーム２４ａと逆位相となるよう変調して第２光増幅器２５ｂへ出力する。第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂは、第１変調アーム２４ａ，第２変調アーム２４ｂからそれぞれ出力された光信号を増幅して光合波器２６ａへ出力する。光合波器２６ａは、第１光増幅器２５ａおよび第２光増幅器２５ｂから出力される光信号を合波して光合波器８へ出力する。
【００６３】
また、光分波部２２ｂは、光分波部３から入力される光信号を２分岐し、分岐した光信号の一方を光導波路２３ｃ経由で第３変調アーム２４ｃへ、他方を光導波路２３ｄ経由で第４変調アーム２４ｄへ出力する。第３変調アーム２４ｃは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と、第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を変調して第３光増幅器２５ｃへ出力する。第４変調アーム２４ｄは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と、第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を第３変調アーム２４ｃと逆位相となるよう変調して第４光増幅器２５ｄへ出力する。第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄは、第３変調アーム２４ｃ，第４変調アーム２４ｄからそれぞれ出力された光信号を増幅して光合波器２６ｂへ出力する。光合波器２６ｂは、第３光増幅器２５ｃおよび第４光増幅器２５ｃから出力される光信号を合波して光位相調整器７へ出力する。
【００６４】
本実施の形態のバイアス電流の調整方法は、実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、第２ＤＣバイアス制御部１２は、光増幅器を変調アームの直後に設けているため、第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄの４つの光増幅器の増幅率をそれぞれ調整することになる。
【００６５】
具体的には、例えば、まず、第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号を調整する。その後、第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号を調整するとともに、第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号に、第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号に重畳した周波数とは異なる周波数の相補的な低周波パルス信号を重畳して、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号を調整する。
【００６６】
または、例えば、まず、第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号を調整する。そして、第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号を調整する。つぎに、第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号を調整する。なお、第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄから出力される光信号の振幅レベルが同等になるよう、第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄを調整する方法であれば、これらに限らずどのような方法で調整してもよい。
【００６７】
なお、本実施の形態では、第１ＭＺ光変調器２１ａと、第２ＭＺ光変調器２１ｂと、を備えるようにしたが、第１ＭＺ光変調器２１ａの代わりに実施の形態１の第１ＭＺ光変調器５ａおよび第１光増幅器６ａを備える、または第２ＭＺ光変調器２１ｂの代わりに第２ＭＺ光変調器５ｂおよび第２光増幅器６ｂを備えるようにしてもよい。その場合、例えば、ＭＺ光変調器内の変調アーム間の損失の差が少ないか否かによって、実施の形態１のようにＭＺ光変調器の後段に光増幅器を備えるか、本実施の形態のようにＭＺ光変調器内の変調アームごとに光増幅器を備えるか、を決定してもよい。
【００６８】
なお、本実施の形態でも、光増幅器間でバイアス電流に対する増幅率の変化率が異なる場合には、実施の形態２で述べたように、２つの光増幅器にバイアス信号に重畳して入力する相補的な低周波パルス信号の振幅の比を、それぞれの変化率の比の逆数となるように設定してもよい。
【００６９】
このように、本実施の形態では、第１ＭＺ光変調器２１ａおよび第２ＭＺ光変調器２１ｂ内の変調アームごとに、変調アームの直後に光増幅器（第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄ）を備え、第２ＤＣバイアス制御部１２は、２つの光増幅器に入力するバイアス信号に相補的な低速パルス信号を重畳して、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように光増幅器の増幅率を調整することにより、第１ＭＺ光変調器２１ａと第２ＭＺ光変調器２１ｂの間および各ＭＺ光変調器内の変調アーム間の増幅率を決定するようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに変調アーム間の損失差異を補償して揃えることができ、送信波形品質の向上が見込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる光変調器およびバイアス調整方法は、２つの子変調器を備える光変調器に有用であり、特に、子変調器を化合物半導体による集積変調デバイスとして構成する場合に適している。
【符号の説明】
【００７１】
１ 光源
２ 光変調部
３ 光分波部
４ａ，４ｂ 光導波路
５ａ，２１ａ 第１ＭＺ光変調器
５ｂ，２１ｂ 第２ＭＺ光変調器
６ａ 第１光増幅器
６ｂ 第２光増幅器
７ 光位相調整器
８ 光合波器
９ 光出力モニタ
１０ ＩＱ信号発生器
１１ 第１ＤＣバイアス制御部
１２ 第２ＤＣバイアス制御部
１３ 第３ＤＣバイアス制御部
１４ 第４ＤＣバイアス制御部
１５ 第５ＤＣバイアス制御部
１６ 第１ＤＣバイアス補正部
１７ 第２ＤＣバイアス補正部
１８ 光入力導波路
１９ 光出力導波路
２０ 電気端子
２２ａ，２２ｂ 光分波部
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 光導波路
２４ａ 第１変調アーム
２４ｂ 第２変調アーム
２４ｃ 第３変調アーム
２４ｄ 第４変調アーム
２５ａ 第１光増幅器
２５ｂ 第２光増幅器
２５ｃ 第３光増幅器
２５ｄ 第４光増幅器
２６ａ，２６ｂ 光合波器
３１，３６ データ点
３２ 最適データ点
３４ 調整後データ点
３５ 振幅差
Ａ，Ａ´，Ａ´´，Ｂ，Ｂ´，Ｂ´´ パルス変調データ点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器、光送信装置およびバイアス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調を行なう光変調器では、２つの子変調器を備えている（例えば、下記特許文献１および特許文献２参照）。そして、これら２つの子変調器にＩチャネル，Ｑチャネルの信号をそれぞれ入力し、子変調器は入力されたＩチャネルまたはＱチャネルの信号を変調して光変調信号として出力する。２つの子変調器により変調された２系統の光変調信号のうち、１つの光変調信号に対しては光位相調整器を用いて位相をπ／２（９０度）回転させる。そして、位相を回転させた一方の光変調信号と、他方の子変調器により変調された光変調信号と、合成・干渉させることによりＱＰＳＫ信号を生成する。
【０００３】
このような光変調器では、上記光位相調整器によってπ／２位相を回転させることが重要で有る。したがって、従来の光変調器では、光位相調整器で正しく位相回転させられているかを把握するために、子変調器へ印加するバイアス電圧に低周波パルス等の信号を印加し、合成出力後の光変調信号を検出するためのモニタＰＤ（Photo Diode）を設けて、モニタＰＤが検出した光変調信号を用いて光変調信号の位相状態を把握する。光位相調整器が正しく“π／２”位相変化するように設定されていればＩチャネルとＱチャネルは互いに直交しているため、お互いに打ち消しあって、低周波パルス信号が印加されて変調されても光出力電力に変動は生じない。一方、位相変化が“π／２”からずれていると、低周波パルス信号に伴って光変調信号のレベルに変動が発生する。この動作を応用して光位相調整器が回転させる位相を調整し、最適調整量（Ｉチャネルの光変調信号とＱチャネルの光変調信号との位相差が“π／２”となる調整量）を見つけ、光位相調整器を最適調整量に設定することにより、正しい位相回転を実現することができる。
【０００４】
また、上記の子変調器はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３、以下ＬＮと略す）で構成されていることが多いが、子変調器を化合物半導体による集積変調デバイスとして構成する開発も進められている。このような集積変調デバイスはリン化インジウム（ＩｎＰ）等の化合物半導体を基板としている。そして、化合物半導体基板上に活性層を積層し、不要部分をエッチングすることによって、光導波路、位相変調器、増幅器、光合分波器、レーザ等の光素子を一体として形成することができる。化合物半導体基板は、ＬＮに比べ様々な素子を作りこむことが可能であり、また、全体として小型化が可能というメリットがある。したがって、子変調器だけでなく様々な素子を化合物半導体基板上に形成し、素子間を光導波路にて接続する構造とすることにより、小型集積された光変調器を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８７２２３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光変調器を化合物半導体上に集積して一体化した場合、子変調器をＬＮによって形成した場合と比較して子変調器での損失が大きく、また損失のばらつきも大きい。そのため、光変調器の損失が増大し、また子変調器間の損失のばらつきも大きくなる、という問題があった。
【０００７】
また、Ｉチャネルの光信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルは同等であることが望ましいが、Ｉチャネル用の子変調器とＱチャネル用の子変調器との間に損失のばらつきがあると、Ｉチャネルの光変調信号とＱチャネルの光変調信号との振幅レベルに差が生じ変調波形品質が低下する、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、子変調器の損失が大きくまた損失がばらついている場合にも、光変調器としての損失を低減し、またＩチャネルの光変調信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルの差を一定レベル以下とすることができる光変調器、光送信装置およびバイアス調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の光変調信号を生成する第１の光変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の光変調部と、前記第１の光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅部と、前記第２の光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅部と、前記第２の光増幅部により増幅された光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、前記第１の光増幅部により増幅された光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタと、所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成して出力するパルス信号生成部と、前記光出力モニタにより検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、を求めるバイアス補正部と、前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成し、生成した第１のバイアス信号に前記第１のパルス信号を重畳して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御部と、前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成し、生成した第２のバイアス信号に前記第２のパルス信号を重畳して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、子変調器の損失が大きくまた損失が変動する場合にも、光変調器としての損失を低減し、またＩチャネルの光変調信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルの差を一定レベル以下とすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１の光変調器の機能構成例を示す図である。
【図２】図２は、基板上に実装された実施の形態１の光変調部の一例を示す概観図である。
【図３−１】図３−１は、低周波パルス信号を重畳した場合に光合波部から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。
【図３−２】図３−２は、振幅レベルを調整した後に、低周波パルス信号を重畳した場合に光合波部から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。
【図４−１】図４−１は、互いに相補的となるようにパルス変調された第１光増幅器に入力されるバイアス信号と第２光増幅器に入力されるバイアス信号との一例を示す図である。
【図４−２】図４−２は、光出力モニタが検出する光信号強度の一例を示す図である。
【図５−１】図５−１は、低周波パルス信号を重畳した場合の信号点の位置の一例を示す図である。
【図５−２】図５−２は、第１光増幅器と第２光増幅器でバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合に、誤って調整された信号点の位置の一例を示す図である。
【図６−１】図６−１は、入力するバイアス電流に対する第１光増幅器，第２光増幅器の増幅率の一例を示す図である。
【図６−２】図６−２は、第１光増幅器，第２光増幅器に重畳する実施の形態２の低周波パルス信号の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３の光変調部の機能構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる光変調器、光送信装置およびバイアス調整方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる光変調器の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の光変調器は、光源１と、光変調部２と、ＩＱ信号発生器１０と、第１ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１１と、第２ＤＣバイアス制御部１２と、第３ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１３と、第４ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１４と、第５ＤＣ（Direct Current）バイアス制御部１５と、第１ＤＣバイアス補正部１６と、第２ＤＣバイアス補正部１７と、で構成される。
【００１４】
また、光変調部２は、光分波部３と、光導波路４ａ，４ｂと、第１ＭＺ（Mach−Zehnder：マッハツェンダー）光変調器５ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂと、第１光増幅器６ａと、第２光増幅器６ｂと、光位相調整器７と、光合波器８と、光出力モニタ９と、で構成される。なお、ここでは、子変調器としてＭＺ型光変調器（第１ＭＺ光変調器５ａ，第２ＭＺ光変調器５ｂ）を用いる例を説明するが、これに限らずマッハツェンダー以外の光変調器を用いてもよい。
【００１５】
図２は、基板上に実装された本実施の形態の光変調部２の一例を示す概観図である。図２では、図１と同一の符号を付した構成要素はそれぞれ図１と同様の機能を有する構成要素を示している。また、図２に例示した実装された光変調部２は、図１に示した構成要素に加え、光変調部２と外部電気信号を接続するために電気端子２０と、外部からの光信号を入力するための光入力導波路１８と、光信号を外部へ出力するための光出力導波路１９と、を備えている。光入力導波路１８は、光分波部３に接続され、光源１から入力される光を光分波部３に出力し、光出力導波路１９は光合波器８に接続され、光合波器８から出力される光信号を外部へ出力する。なお、図２の概観図は実装例であり、実際の各構成要素の形状および配置等は、これに限らず図１の機能構成を実現できればどのような形状および配置としてもよい。
【００１６】
図１および図２を用いて本実施の形態の動作を説明する。光分波部３は、光入力導波路１８経由で入力される光源１から射出される光信号を、２つに分波し、分波した光信号のうち一方を光導波路４ａ経由で第１ＭＺ光変調器５ａへ出力し、他方を光導波路４ｂ経由で第２ＭＺ光変調器５ｂへ出力する。
【００１７】
第１ＭＺ光変調器５ａは、入力された光信号をＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号（バイアス電流）と、に基づいて変調し、変調後の光信号を第１光増幅器６ａへ出力する。第１光増幅器６ａは、第１ＭＺ光変調器５ａから入力された光信号を第４ＤＣバイアス制御部１４から入力されるバイアス信号に基づいて決定された増幅率で増幅し、増幅した後の光信号を光合波器８へ出力する。
【００１８】
第２ＭＺ光変調器５ｂは、入力された光信号をＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、に基づいて変調し、変調後の光信号を第２光増幅器６ｂへ出力する。第２光増幅器６ｂは、入力された光信号を第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号に基づいて決定された増幅率で増幅し、増幅後の光信号を光位相調整器７へ出力する。光位相調整器７は、入力された光信号を第３ＤＣバイアス制御部１３から入力されるバイアス信号に基づいて“π／２”位相回転させ、位相回転後の光信号を光合波器８へ出力する。
【００１９】
第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂは、上述のようにそれぞれ第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号に基づいて、自身に設定する増幅率を決定する。例えば、入力されるバイアス信号が所定の基準値（増幅率１に相当する値）より小さければ、増幅率を負、すなわち入力された光信号を減衰させ、また入力されるバイアス信号が所定の基準値より大きければ増幅率は正、すなわち入力された信号を増幅し、またバイアス信号の値が大きいほど増幅率は大きくなる。このような動作により、光分波部３、光導波路４ａ、第１ＭＺ光変調器５ａを経由して減衰した光信号と、光分波部３、光導波路４ｂ、第２ＭＺ光変調器５ｂを経由して減衰した光信号と、をそれぞれ個別の増幅率で増幅することができる。
【００２０】
光合波器８は、第１光増幅器６ａから出力された光信号と、光位相調整器７から出力される光信号と、を合波して光出力導波路１９経由で外部へ出力する。
【００２１】
ＩＱ信号発生器１０は、送信するデータ系列に基づいて変調信号（Ｉチャネル変調信号，Ｑチャネル変調信号）を生成し、Ｉチャネル変調信号を第１ＭＺ光変調器５ａへ入力し、Ｑチャネル変調信号を第２ＭＺ光変調器５ｂへ入力する。なお、この際の変調方式としては、例えばＱＰＳＫ変調等を用いることができる。ここでは、ＱＰＳＫ変調を行なう場合について説明する。
【００２２】
光出力モニタ９は、光合波器８から出力される光信号を検出できる位置に接続され、光合波器８から出力される光信号を検出する。
【００２３】
第１ＤＣバイアス補正部１６は、伝送レートと比較して十分低速なレート（低周波数の）でパルス変調信号（以下、低周波パルス信号という）を生成して、第１ＤＣバイアス制御部１１、第２ＤＣバイアス制御部１２へ出力する。第１ＤＣバイアス制御部１１は、第１ＭＺ光変調器５ａへ印加するバイアス電流に低周波パルス信号を重畳し、バイアス信号として第１ＭＺ光変調器５ａへ入力する。第２ＤＣバイアス制御部１２は、第２ＭＺ光変調器５ｂへ印加するバイアス電流に低周波パルス信号を重畳し、バイアス信号として第２ＭＺ光変調器５ｂへ入力する。
【００２４】
このように第１ＭＺ光変調器５ａと第２ＭＺ光変調器５ｂに印加するバイアス電流に低周波パルス信号を重畳すると、光位相調整器７の位相回転量がπ／２となっている場合には、光出力モニタ９が検出する光信号は、第１光増幅器６ａから出力される光信号と光位相調整器７から出力される光信号が直交するため振幅変動が発生しないが、光位相調整器７の位相回転量がπ／２からずれている場合、光出力モニタ９が検出する光信号には振幅変動が生じる。
【００２５】
したがって、第１ＤＣバイアス補正部１６は、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変動の大きさに応じて第３ＤＣバイアス制御部１３経由で光位相調整器７での位相回転量を最適値（π／２）に設定されるよう制御することができる。具体的には、第１ＤＣバイアス補正部１６は、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変動の大きさに基づいて光位相調整器７での位相回転量を最適値（π／２）に制御するためのバイアス信号を決定し、決定したバイアス信号を光位相調整器７へ与えるよう第３ＤＣバイアス制御部１３へ指示する。
【００２６】
一方、第２ＤＣバイアス補正部１７は、第１ＤＣバイアス補正部１６と同様に低周波パルス信号を生成し、第４ＤＣバイアス制御部１４および第５ＤＣバイアス制御部１５へ入力する。このとき、第４ＤＣバイアス制御部１４へ入力する低周波パルス信号と、第５ＤＣバイアス制御部１５に入力する低周波パルス信号と、は周波数を同一とし互いに相補的な信号（即ち、振幅が同じで一方の位相に対して他方が逆位相となる信号）となる信号とする。第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５は、入力された低周波パルス信号をそれぞれ第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号に重畳し、重畳後のバイアス信号を第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂへそれぞれ入力する。
【００２７】
第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂは、それぞれ第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号に基づいて、自身に設定する増幅率を決定するため、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂの増幅率は低周波パルス信号に基づいて変化することになる。すなわち、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂから出力される光信号は、それぞれ第２ＤＣバイアス補正部１７によって生成された低周波パルス信号に基づいて変化することになる。
【００２８】
図３−１は、第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５が低周波パルス信号を重畳した場合に光合波器８から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。図３−１中の黒丸で示したデータ点３１は、増幅率の調整前に、低周波パルス信号を重畳しない場合に光出力モニタ９で検出される光信号の出力振幅レベルをＩＱ平面上で示した点の一例であり、白丸で示したデータ点３２は、最適データ点を示している。図３−１のデータ点３１は、Ｉチャネルの光信号の振幅レベルがＱチャネルの光信号の振幅レベルより小さい状態を示している。最適データ点は、Ｉチャネルの光信号（第１光増幅器６ａから出力される光信号）の出力振幅レベルと、Ｑチャネル（光位相変調部７から出力される光信号）の光信号の出力振幅レベルと、が等しい状態のデータ点を示している。
【００２９】
なお、図３−１では、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂとでは、バイアス信号に対する増幅率の変化率は等しいとする。すなわち、同一量だけバイアス信号を変化させた場合、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂとでは、増幅率の変化量は互いに同一とする。
【００３０】
第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号と第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号とは互いに相補的となるようパルス変調されているため、Ｑチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＩチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となり、Ｉチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＱチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる。Ｑチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＩチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点を変調データ点Ａとし、Ｉチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＱチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点を変調データ点Ｂとすると、低周波パルス信号を重畳した場合には、右上のデータ点３１に対応するデータ点は、パルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとの間を移動する。図３−１では、変調データ点Ａと変調データ点Ｂの間が、低周波パルス信号を重畳した場合のデータ点の軌跡となる。
【００３１】
光出力モニタ９が検出する光信号の強度は、図３−１の原点からの距離に応じた強度となる。図３−１のパルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとは、互いに原点から距離が異なるため、パルス変調データ点Ａをとる場合に光出力モニタ９が検出する強度と、パルス変調データ点Ｂをとる場合に光出力モニタ９が検出する強度と、は互いに異なる。
【００３２】
一方、最適データ点３２となるようにＩチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、を調整すると、低周波パルス信号を重畳しても光出力モニタ９が検出する強度は変化しない。図３−２は、振幅レベルを調整した後に第４ＤＣバイアス制御部１４，第５ＤＣバイアス制御部１５が低周波パルス信号を重畳した場合に光合波器８から出力される光信号の出力振幅レベルの一例をＩＱ平面上で示した図である。
【００３３】
調整後データ点３４は、最適データ点３２と一致するように（Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、が等しくなるように）調整された後の光合波器８から出力される光信号の出力振幅レベルのデータ点である。低周波パルス信号を重畳した場合には、右上の調整後データ点３４に対応するデータ点は、パルス変調データ点Ａ´（Ｑチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＩチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点）とパルス変調データ点Ｂ´（Ｉチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最大となるときにＱチャネルに重畳された低周波パルス信号の値が最小となる点）とを交互に移動する。
【００３４】
図３−２の例では、低周波パルス信号を重畳する前に調整後データ点３４が最適データ点３２に一致するよう調整されているため、パルス変調データ点Ａ´とパルス変調データ点Ｂ´とは原点からの距離が等しくなる。
【００３５】
図４−１は、互いに相補的となるようにパルス変調された第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号と第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号との一例を示す図である。図４−１の上側には第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号を示し、下側には第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号を示している。このように、第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号が最大値となる区間で第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号が最小値となり、第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号が最小値となる区間で第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号が最大値となっている。
【００３６】
図４−２は、光出力モニタ９が検出する光信号強度の一例を示す図である。図４−２の上側にはＩチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、が等しくなるように調整する前の光信号強度を示しており、下側は調整後の光信号強度を示している。未調整の場合には、Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、に差があると、図４−２の上側に示すように低周波パルス信号の周波数で光出力モニタ９が検出する光信号強度が変動する。すなわち、光出力モニタ９が検出する光信号強度の最大値と最小値との間に振幅差３５が生じる。
【００３７】
これに対し、図４−２の下側に示すように、Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、が等しくなるように調整すると光出力モニタ９が検出する光信号強度の最大値と最小値との間に差が生じない。すなわち、低周波パルス信号による変動は生じない。
【００３８】
したがって、第２ＤＣバイアス補正部１７は、第１光増幅器６ａ及び第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳させた状態で、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が無くなるよう（振幅差３５が０となるように）に、第１光増幅器６ａ及び第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号のレベル（低周波パルス信号の成分を除いたバイアス信号）を決定して、それぞれ第４ＤＣバイアス制御部１４および第５ＤＣバイアス制御部１５へ指示するようにすれば、Ｉチャネルの光信号の出力振幅レベルと、Ｑチャネルの光信号の出力振幅レベルと、を等しくすることができる。第２ＤＣバイアス補正部１７は、このようにバイアス信号のレベルを決定すると第４ＤＣバイアス制御部１４および第５ＤＣバイアス制御部１５への低周波パルス信号の入力を停止する。
【００３９】
なお、実際には、雑音等により振幅差３５が完全に０とならないこともあるため、雑音等を考慮して、振幅差３５が、所定のしきい値以下となるようにバイアス信号のレベルを決定する、またはある程度の期間で振幅差３５の平均値が最小になるようにバイアス信号のレベルを決定する、等の方法としてもよい。
【００４０】
また、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が無くなるように、第１光増幅器６ａ及び第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号のレベルを決定する方法は、どのような方法を用いてもよい。例えば、第１光増幅器６ａへ入力するバイアス信号と第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号のうち一方の値を増加させ、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が、増加させる前より大きくなった場合には増加させた値を元に戻し、他方の値を増加させる。そして、光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が増加させる前より小さくなった場合には、増加させた値をさらに大きくまたは小さくして光出力モニタ９が検出する光信号の振幅変化が０となる値を探す方法等を用いてもよい。
【００４１】
なお、第１ＤＣバイアス補正部１６でも低周波パルス信号を用いた位相調整を行っている。したがって、第１ＤＣバイアス補正部１６と第２ＤＣバイアス補正部１７とは、各々の調整動作が他方に対して影響を与える可能性がある。このような影響を避けるために、例えば、第１ＤＣバイアス補正部１６が生成する低周波パルス信号と第２ＤＣバイアス補正部１７が生成する低周波パルス信号との周波数を互いに異なり、また高調波の関係にならない値に設定する。そして、光出力モニタ９が検出した光信号を第１ＤＣバイアス補正部１６および第２ＤＣバイアス補正部１７へ入力する前にバンドパスフィルタを設けて、光出力モニタ９が検出した光信号を、第１ＤＣバイアス補正部１６が生成した低周波パルス信号の周波数成分を含む信号と、第２ＤＣバイアス補正部１７が生成した低周波パルス信号の周波数成分を含む信号と、に分離してもよい。また、第１ＤＣバイアス補正部１６が低周波パルス信号を生成する時間帯と、第２ＤＣバイアス補正部１７が低周波パルス信号を生成する時間帯と、が重ならないようにする、すなわちそれぞれの調整を時分割して行なうようにしても良い。
【００４２】
なお、本実施の形態では、第１ＤＣバイアス補正部１６が低周波パルス信号を用いて光位相調整器７の位相回転量を調整するようにしたが、光位相調整器７の位相回転量の調整方法は、これに限らずどのような方法で行なってもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では、第２ＤＣバイアス補正部１７が、低周波パルス信号を生成するパルス信号生成部としての機能と、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器６ａおよび第２光増幅器６ｂのバイアス信号（すなわち増幅率）を決定するバイアス補正部としての機能と、の両方を備えるようにしたが、パルス信号生成部とバイアス補正部とを別の構成要素として備えるようにしてもよい。
【００４４】
このように、本実施の形態では、第１ＭＺ光変調器５ａが変調した光信号を増幅する第１光増幅器６ａと、第２ＭＺ光変調器５ｂが変調した光信号を増幅する第２光増幅器６ｂと、を備え、第２ＤＣバイアス補正部１７が、第１光増幅器６ａの増幅率を決定するバイアス信号と第２光増幅器６ｂの増幅率を決定するバイアス信号とに低周波パルス信号を重畳し、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器６ａへ入力するバイアス信号（すなわち、第１光増幅器６ａの増幅率）と第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号（すなわち、第２光増幅器６ｂの増幅率）とを決定するようにした。そのため、子変調器の損失が大きくまた損失が変動する場合にも、光変調器としての損失を低減し、またＩチャネルの光変調信号とＱチャネルの光信号との振幅レベルの差を一定レベル以下とすることができる。
【００４５】
実施の形態２．
図５−１，５−２は、本発明にかかる実施の形態２の光変調器におけるバイアス調整方法を説明するための図である。本実施の形態の光変調器の構成は実施の形態１の光変調器の構成と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付し、説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００４６】
実施の形態１では第１光増幅器６ａおよび第２光増幅器６ｂへ入力するバイアス信号に相補的なパルス信号を重畳させて振幅を補償する方法を示したが、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで、バイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる場合には、正しく補償されない場合がある。
【００４７】
図５−１は、実施の形態１と同様に第１光増幅器６ａに入力されるバイアス信号と第２光増幅器６ｂに入力されるバイアス信号とに低周波パルス信号を重畳した場合の信号点の位置の一例を示す図である。図５−１の例では、図３−１と同様に、データ点３１は、増幅率の調整前に、低周波パルス信号を重畳しない場合に光出力モニタ９で検出される光信号の出力振幅レベルをＩＱ平面上で示した点の一例であり、白丸で示したデータ点３２は、最適データ点を示している。図３−１の例と同様に、低周波パルス信号を重畳した場合、右上のデータ点３１に対応するデータ点は、パルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとを交互に移動する。
【００４８】
図５−１は、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しい場合の例を示している。第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで増幅率が等しい場合、相補的な低周波パルス信号により生じる増幅率の変化の大きさは等しくなる。この場合、パルス変調データ点Ａとパルス変調データ点Ｂとは、右上のデータ点３１に対して等距離にある。したがって、実施の形態１の図３−２に示したように、パルス変調データ点Ａ´とパルス変調データ点Ｂ´とが原点から等しくなるように調整すれば、Ｉチャネルの光変調信号とＱチャネルの光変調信号との振幅レベルは揃っていることになる。
【００４９】
一方、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合、相補的な低周波パルス信号により生じる増幅率の変化の大きさは異なる。これは、バイアス信号に対して同一の振幅レベルの低周波パルス信号を重畳しているため、元のバイアス信号の大きさに対する低周波パルス信号の振幅の比が、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで異なるためである。
【００５０】
図５−２は、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合に、誤って調整された信号点の位置の一例を示す図である。データ点３６は、実施の形態１と同様に、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂで増幅率が等しくない場合に、第１光増幅器６ａのバイアス信号と第２光増幅器６ｂのバイアス信号とに相補的な低周波パルス信号を重畳して、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように調整した場合のデータ点を示している。データ点３６となるよう第１光増幅器６ａのバイアス信号と第２光増幅器６ｂのバイアス信号とを調整した場合に、相補的な低周波パルス信号を重畳すると、右上のデータ点３６に対応するデータ点はパルス変調データ点Ａ´´とパルス変調データ点Ｂ´´とを交互に移動する。
【００５１】
パルス変調データ点Ａ´´とパルス変調データ点Ｂ´´とは、原点からの距離は互いに等しいが、調整後のデータ点３６は最適データ点３２と一致していない。このように、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が等しくない場合、最適データ点３２に調整されないことがある。
【００５２】
図６−１は、入力するバイアス電流（バイアス信号）に対する第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂの増幅率の一例を示す図である。図６−１に示すように、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる（図６−１に示した２つの直線の傾きが互いに異なる）と、バイアス電流をΔＩｂだけ変化させた場合、第１光増幅器６ａでは増幅率がΔＭ１変化するのに対し、第２光増幅器６ｂでは増幅率がΔＭ２（図６−１の例ではΔＭ１＞ΔＭ２）変化することになる。したがって、同一のバイアス電流の変化量ΔＩｂに対して、第１光増幅器６ａの増幅率の方が、第２光増幅器６ｂの増幅率より大きく変化することになる。したがって、相補的な低周波パルス信号を重畳した場合に原点からの距離が等しくなるようバイアス信号を調整したとしても最適データ点３２に調整されないことになる。
【００５３】
このため、本実施の形態では、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂに入力するバイアス電流に対する増幅率の特性（例えば、図６−１に示すような特性）に基づいて、重畳する低周波パルス信号の振幅を調整することにより、上述のような第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率に起因する調整誤りを防ぐ。
【００５４】
図６−２は、第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂに重畳する本実施の形態の低周波パルス信号の一例を示す図である。第２ＤＣバイアス補正部１７は、相補的な低周波パルス信号を生成する際、第４ＤＣバイアス制御部１４へ入力する低周波パルス信号（第１光増幅器６ａに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号）の振幅ａと、第５ＤＣバイアス制御部１５へ入力する低周波パルス信号（第２光増幅器６ｂに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号）の振幅ｂと、の比率をΔＭ１とΔＭ２の比の逆数となるよう生成する。すなわち、振幅ａと振幅ｂとの比を、バイアス電流に対する第１光増幅器６ａの増幅率の変化率とバイアス電流に対する第２光増幅器６ｂの増幅率の変化率との比の逆数となるようにする。
【００５５】
このようにすることにより、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる場合でも、低周波パルス信号を重畳した場合に、第１光増幅器６ａの増幅率の変化の大きさと第２光増幅器６ｂの増幅率の変化の大きさとを同等にすることができ、最適データ点３２に調整することができる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００５６】
このように、本実施の形態では、第１光増幅器６ａに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号の振幅ａと第２光増幅器６ｂに入力するバイアス信号に重畳する低周波パルス信号の振幅ｂとの比を、バイアス電流に対する第１光増幅器６ａの増幅率の変化率とバイアス電流に対する第２光増幅器６ｂの増幅率の変化率との比の逆数となるようにした。そのため、第１光増幅器６ａと第２光増幅器６ｂでバイアス信号に対する増幅率の変化率が異なる場合でも、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５７】
実施の形態３．
図７は、本発明にかかる光変調器の光変調部の実施の形態３の機能構成例を示す図である。本実施の形態の光変調器の構成は、実施の形態１の光変調部２を本実施の形態の光変調部に代える以外は実施の形態１の光変調器と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付し、説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００５８】
実施の形態１では第１ＭＺ光変調器５ａ，第２ＭＺ光変調器５ｂの後段にそれぞれ第１光増幅器６ａ，第２光増幅器６ｂを設けるようにしたが、本実施の形態では、ＭＺ光変調器を構成する変調アームの直後に光増幅器を設ける。
【００５９】
本実施の形態の光変調部は、図７に示すように、第１ＭＺ光変調器２１ａと、第２ＭＺ光変調器２１ｂと、光位相調整器７と、光合波器８と、光出力モニタ９と、で構成される。光位相調整器７，光合波器８，光出力モニタ９は、それぞれ実施の形態１の光位相調整器７，光合波器８，光出力モニタ９と同様である。
【００６０】
ＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と、第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号と、は第１変調アーム２４ａおよび第２変調アーム２４ｂに入力される。また、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と、第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、は第３変調アーム２４ｃおよび第４変調アーム２４ｄと、に入力される。
【００６１】
また、本実施の形態では、第４ＤＣバイアス制御部１４から入力されるバイアス信号は、第１光増幅器２５ａ用と、第２光増幅器２５ｂ用と、の２種類とし、それぞれ第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力される。同様に、第５ＤＣバイアス制御部１５から入力されるバイアス信号は、第３光増幅器２５ｃ用と、第４光増幅器２５ｄ用と、の２種類とし、それぞれ第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄへ入力される。なお、第４ＤＣバイアス制御部１４を、第１光増幅器２５ａ用のバイアス信号を生成する機能部と、第２光増幅器２５ｂ用のバイアス信号を生成する機能部と、に分けて構成するようにしてもよい。同様に、第５ＤＣバイアス制御部１５を、第３光増幅器２５ｃ用のバイアス信号を生成する機能部と、第４光増幅器２５ｄ用のバイアス信号を生成する機能部と、に分けて構成してもよい。
【００６２】
光分波部２２ａは、光分波部３から入力される光信号を２分岐し、分岐した光信号の一方を光導波路２３ａ経由で第１変調アーム２４ａへ、他方を光導波路２３ｂ経由で第２変調アーム２４ｂへ出力する。第１変調アーム２４ａは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と、第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を変調して第１光増幅器２５ａへ出力する。第２変調アーム２４ｂは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＩチャネル変調信号と、第１ＤＣバイアス制御部１１から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を第１変調アーム２４ａと逆位相となるよう変調して第２光増幅器２５ｂへ出力する。第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂは、第１変調アーム２４ａ，第２変調アーム２４ｂからそれぞれ出力された光信号を増幅して光合波器２６ａへ出力する。光合波器２６ａは、第１光増幅器２５ａおよび第２光増幅器２５ｂから出力される光信号を合波して光合波器８へ出力する。
【００６３】
また、光分波部２２ｂは、光分波部３から入力される光信号を２分岐し、分岐した光信号の一方を光導波路２３ｃ経由で第３変調アーム２４ｃへ、他方を光導波路２３ｄ経由で第４変調アーム２４ｄへ出力する。第３変調アーム２４ｃは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と、第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を変調して第３光増幅器２５ｃへ出力する。第４変調アーム２４ｄは、ＩＱ信号発生器１０から入力されるＱチャネル変調信号と、第２ＤＣバイアス制御部１２から入力されるバイアス信号と、に基づいて、入力された光信号を第３変調アーム２４ｃと逆位相となるよう変調して第４光増幅器２５ｄへ出力する。第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄは、第３変調アーム２４ｃ，第４変調アーム２４ｄからそれぞれ出力された光信号を増幅して光合波器２６ｂへ出力する。光合波器２６ｂは、第３光増幅器２５ｃおよび第４光増幅器２５ｃから出力される光信号を合波して光位相調整器７へ出力する。
【００６４】
本実施の形態のバイアス電流の調整方法は、実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、第２ＤＣバイアス制御部１２は、光増幅器を変調アームの直後に設けているため、第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄの４つの光増幅器の増幅率をそれぞれ調整することになる。
【００６５】
具体的には、例えば、まず、第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号を調整する。その後、第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号を調整するとともに、第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号に、第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号に重畳した周波数とは異なる周波数の相補的な低周波パルス信号を重畳して、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号を調整する。
【００６６】
または、例えば、まず、第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第１光増幅器２５ａ，第３光増幅器２５ｃへ入力するバイアス信号を調整する。そして、第１光増幅器２５ａ，第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第２光増幅器２５ｂへ入力するバイアス信号を調整する。つぎに、第３光増幅器２５ｃ，第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号に相補的な低周波パルス信号を重畳して、実施の形態１と同様に、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように第４光増幅器２５ｄへ入力するバイアス信号を調整する。なお、第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄから出力される光信号の振幅レベルが同等になるよう、第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄを調整する方法であれば、これらに限らずどのような方法で調整してもよい。
【００６７】
なお、本実施の形態では、第１ＭＺ光変調器２１ａと、第２ＭＺ光変調器２１ｂと、を備えるようにしたが、第１ＭＺ光変調器２１ａの代わりに実施の形態１の第１ＭＺ光変調器５ａおよび第１光増幅器６ａを備える、または第２ＭＺ光変調器２１ｂの代わりに第２ＭＺ光変調器５ｂおよび第２光増幅器６ｂを備えるようにしてもよい。その場合、例えば、ＭＺ光変調器内の変調アーム間の損失の差が少ないか否かによって、実施の形態１のようにＭＺ光変調器の後段に光増幅器を備えるか、本実施の形態のようにＭＺ光変調器内の変調アームごとに光増幅器を備えるか、を決定してもよい。
【００６８】
なお、本実施の形態でも、光増幅器間でバイアス電流に対する増幅率の変化率が異なる場合には、実施の形態２で述べたように、２つの光増幅器にバイアス信号に重畳して入力する相補的な低周波パルス信号の振幅の比を、それぞれの変化率の比の逆数となるように設定してもよい。
【００６９】
このように、本実施の形態では、第１ＭＺ光変調器２１ａおよび第２ＭＺ光変調器２１ｂ内の変調アームごとに、変調アームの直後に光増幅器（第１光増幅器２５ａ〜第４光増幅器２５ｄ）を備え、第２ＤＣバイアス制御部１２は、２つの光増幅器に入力するバイアス信号に相補的な低速パルス信号を重畳して、光出力モニタ９が検出した光信号の最大値と最小値との差が最小になるように光増幅器の増幅率を調整することにより、第１ＭＺ光変調器２１ａと第２ＭＺ光変調器２１ｂの間および各ＭＺ光変調器内の変調アーム間の増幅率を決定するようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに変調アーム間の損失差異を補償して揃えることができ、送信波形品質の向上が見込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる光変調器およびバイアス調整方法は、２つの子変調器を備える光変調器に有用であり、特に、子変調器を化合物半導体による集積変調デバイスとして構成する場合に適している。
【符号の説明】
【００７１】
１ 光源
２ 光変調部
３ 光分波部
４ａ，４ｂ 光導波路
５ａ，２１ａ 第１ＭＺ光変調器
５ｂ，２１ｂ 第２ＭＺ光変調器
６ａ 第１光増幅器
６ｂ 第２光増幅器
７ 光位相調整器
８ 光合波器
９ 光出力モニタ
１０ ＩＱ信号発生器
１１ 第１ＤＣバイアス制御部
１２ 第２ＤＣバイアス制御部
１３ 第３ＤＣバイアス制御部
１４ 第４ＤＣバイアス制御部
１５ 第５ＤＣバイアス制御部
１６ 第１ＤＣバイアス補正部
１７ 第２ＤＣバイアス補正部
１８ 光入力導波路
１９ 光出力導波路
２０ 電気端子
２２ａ，２２ｂ 光分波部
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 光導波路
２４ａ 第１変調アーム
２４ｂ 第２変調アーム
２４ｃ 第３変調アーム
２４ｄ 第４変調アーム
２５ａ 第１光増幅器
２５ｂ 第２光増幅器
２５ｃ 第３光増幅器
２５ｄ 第４光増幅器
２６ａ，２６ｂ 光合波器
３１，３６ データ点
３２ 最適データ点
３４ 調整後データ点
３５ 振幅差
Ａ，Ａ´，Ａ´´，Ｂ，Ｂ´，Ｂ´´ パルス変調データ点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光変調信号を生成する第１の光変調部と、
第２の光変調信号を生成する第２の光変調部と、
前記第１の光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅部と、
前記第２の光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅部と、
前記第２の光増幅部により増幅された光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、
前記第１の光増幅部により増幅された光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成して出力するパルス信号生成部と、
前記光出力モニタにより検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、を求めるバイアス補正部と、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成し、生成した第１のバイアス信号に前記第１のパルス信号を重畳して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御部と、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成し、生成した第２のバイアス信号に前記第２のパルス信号を重畳して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御部と、
を備える、
ことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記バイアス補正部は、前記強度変化が最小となるよう前記第１のバイアス値および前記第２のバイアス値を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記バイアス補正部は、前記強度変化が所定のしきい値以下となるよう前記第１のバイアス値および前記第２のバイアス値を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記第１の光増幅部に入力される第１のバイアス信号に対する前記第１の光増幅部における増幅率の変化率と、前記第２の光増幅部に入力される第２のバイアス信号に対する前記第２の光増幅部における増幅率の変化率と、の比を増幅率比とし、
前記第１のパルス信号の振幅と、前記第２のパルス信号の振幅と、の比を前記増幅率比の逆数とする、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記第１の変調部および前記第２の変調部をマッハツェンダー型干渉計とする、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光変調器。
【請求項６】
第１の光変調信号を生成するマッハツェンダー型干渉計である第１の光変調部と、
第２の光変調信号を生成するマッハツェンダー型干渉計である第２の光変調部と、
前記第２の光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、
前記第１の光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、
を備える光変調器であって、
前記第１の光変調部は、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第１の変調アームと、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第２の変調アームと、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅部と、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅部と、
を備え、
前記第２の光変調部は、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第３の変調アームと、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第４の変調アームと、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第３のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第３の光増幅部と、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第４のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第４の光増幅部と、
を備え、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成し出力するパルス信号生成部と、
前記光出力モニタにより検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、前記第３の光増幅部に設定する増幅率に対応する第３のバイアス信号の値である第３のバイアス値と、前記第４の光増幅部に設定する増幅率に対応する第４のバイアス信号の値である第４のバイアス値と、を求めるバイアス補正部と、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御部と、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御部と、
前記第３のバイアス値に基づいて第３のバイアス信号を生成して前記第３の光増幅部へ入力する第３のバイアス制御部と、
前記第４のバイアス値に基づいて第４のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第４のバイアス制御部と、
を備え、
前記バイアス補正部は、前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第１のパルス信号を入力し、前第１のパルス信号を入力しない前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第２のパルス信号を入力し、
前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部は、前記第１のパルス信号または前記第２のパルス信号が入力された場合、当該信号を自身が生成したバイアス信号に重畳する、
ことを特徴とする光変調器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の光変調器、
を備えることを特徴とする光送信装置。
【請求項８】
第１の光変調信号を生成する第１の光変調ステップと、
第２の光変調信号を生成する第２の光変調ステップと、
前記第１の光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅ステップと、
前記第２の光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅ステップと、
前記第２の光増幅部により増幅された光変調信号の位相を所定量回転させて出力する位相調整ステップと、
前記第１の光増幅部により増幅された光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する合波ステップと、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタステップと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成して出力するパルス信号生成ステップと、
前記光出力モニタステップで検出した合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、を求めるバイアス補正ステップと、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成し、生成した第１のバイアス信号に前記第１のパルス信号を重畳して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御ステップと、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成し、生成した第２のバイアス信号に前記第２のパルス信号を重畳して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御ステップと、
を含むことを特徴とするバイアス調整方法。
【請求項９】
第１の光変調信号を生成し、第１の変調アームおよび第２の変調アームを備えるマッハツェンダー型干渉計である第１の光変調部と、
第２の光変調信号を生成し、第３の変調アームおよび第４の変調アームを備えるマッハツェンダー型干渉計である第２の光変調部と、
前記第２の光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、
前記第１の光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、
を備える光変調器におけるバイアス調整方法であって、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅ステップと、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅ステップと、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第３のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第３の光増幅部ステップと、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第４のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第４の光増幅部ステップと、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタステップと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成し出力するパルス信号生成ステップと、
前記光出力モニタステップで検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、前記第３の光増幅部に設定する増幅率に対応する第３のバイアス信号の値である第３のバイアス値と、前記第４の光増幅部に設定する増幅率に対応する第４のバイアス信号の値である第４のバイアス値と、を求めるバイアス補正ステップと、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御ステップと、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御ステップと、
前記第３のバイアス値に基づいて第３のバイアス信号を生成して前記第３の光増幅部へ入力する第３のバイアス制御ステップと、
前記第４のバイアス値に基づいて第４のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第４のバイアス制御ステップと、
前記バイアス補正部は、前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第１のパルス信号を入力し、前第１のパルス信号を入力しない前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第２のパルス信号を入力するパルス信号入力ステップと、
前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部は、前記第１のパルス信号または前記第２のパルス信号が入力された場合、当該信号を自身が生成したバイアス信号に重畳するパルス信号重畳ステップと、
を含むことを特徴とするバイアス調整方法。
【請求項１】
第１の光変調信号を生成する第１の光変調部と、
第２の光変調信号を生成する第２の光変調部と、
前記第１の光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅部と、
前記第２の光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅部と、
前記第２の光増幅部により増幅された光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、
前記第１の光増幅部により増幅された光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成して出力するパルス信号生成部と、
前記光出力モニタにより検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、を求めるバイアス補正部と、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成し、生成した第１のバイアス信号に前記第１のパルス信号を重畳して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御部と、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成し、生成した第２のバイアス信号に前記第２のパルス信号を重畳して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御部と、
を備える、
ことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記バイアス補正部は、前記強度変化が最小となるよう前記第１のバイアス値および前記第２のバイアス値を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記バイアス補正部は、前記強度変化が所定のしきい値以下となるよう前記第１のバイアス値および前記第２のバイアス値を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記第１の光増幅部に入力される第１のバイアス信号に対する前記第１の光増幅部における増幅率の変化率と、前記第２の光増幅部に入力される第２のバイアス信号に対する前記第２の光増幅部における増幅率の変化率と、の比を増幅率比とし、
前記第１のパルス信号の振幅と、前記第２のパルス信号の振幅と、の比を前記増幅率比の逆数とする、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記第１の変調部および前記第２の変調部をマッハツェンダー型干渉計とする、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光変調器。
【請求項６】
第１の光変調信号を生成するマッハツェンダー型干渉計である第１の光変調部と、
第２の光変調信号を生成するマッハツェンダー型干渉計である第２の光変調部と、
前記第２の光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、
前記第１の光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、
を備える光変調器であって、
前記第１の光変調部は、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第１の変調アームと、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第２の変調アームと、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅部と、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅部と、
を備え、
前記第２の光変調部は、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第３の変調アームと、
マッハツェンダー型干渉計を構成する第４の変調アームと、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第３のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第３の光増幅部と、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第４のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第４の光増幅部と、
を備え、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成し出力するパルス信号生成部と、
前記光出力モニタにより検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、前記第３の光増幅部に設定する増幅率に対応する第３のバイアス信号の値である第３のバイアス値と、前記第４の光増幅部に設定する増幅率に対応する第４のバイアス信号の値である第４のバイアス値と、を求めるバイアス補正部と、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御部と、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御部と、
前記第３のバイアス値に基づいて第３のバイアス信号を生成して前記第３の光増幅部へ入力する第３のバイアス制御部と、
前記第４のバイアス値に基づいて第４のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第４のバイアス制御部と、
を備え、
前記バイアス補正部は、前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第１のパルス信号を入力し、前第１のパルス信号を入力しない前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第２のパルス信号を入力し、
前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部は、前記第１のパルス信号または前記第２のパルス信号が入力された場合、当該信号を自身が生成したバイアス信号に重畳する、
ことを特徴とする光変調器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の光変調器、
を備えることを特徴とする光送信装置。
【請求項８】
第１の光変調信号を生成する第１の光変調ステップと、
第２の光変調信号を生成する第２の光変調ステップと、
前記第１の光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅ステップと、
前記第２の光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅ステップと、
前記第２の光増幅部により増幅された光変調信号の位相を所定量回転させて出力する位相調整ステップと、
前記第１の光増幅部により増幅された光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する合波ステップと、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタステップと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成して出力するパルス信号生成ステップと、
前記光出力モニタステップで検出した合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、を求めるバイアス補正ステップと、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成し、生成した第１のバイアス信号に前記第１のパルス信号を重畳して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御ステップと、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成し、生成した第２のバイアス信号に前記第２のパルス信号を重畳して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御ステップと、
を含むことを特徴とするバイアス調整方法。
【請求項９】
第１の光変調信号を生成し、第１の変調アームおよび第２の変調アームを備えるマッハツェンダー型干渉計である第１の光変調部と、
第２の光変調信号を生成し、第３の変調アームおよび第４の変調アームを備えるマッハツェンダー型干渉計である第２の光変調部と、
前記第２の光変調信号の位相を所定量回転させて出力する光位相調整器と、
前記第１の光変調信号と、前記光位相調整器から出力される光変調信号と、を合波して出力する光合波部と、
を備える光変調器におけるバイアス調整方法であって、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第１のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第１の光増幅ステップと、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第２のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第２の光増幅ステップと、
前記第１の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第３のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第３の光増幅部ステップと、
前記第２の変調アームから出力される光変調信号を、入力される第４のバイアス信号に基づいた増幅率で増幅する第４の光増幅部ステップと、
前記光合波部から出力される合波信号を検出する光出力モニタステップと、
所定の周波数の第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号と相補的な信号である第２のパルス信号と、を生成し出力するパルス信号生成ステップと、
前記光出力モニタステップで検出された合波信号の強度変化に基づいて、前記第１の光増幅部に設定する増幅率に対応する第１のバイアス信号の値である第１のバイアス値と、前記第２の光増幅部に設定する増幅率に対応する第２のバイアス信号の値である第２のバイアス値と、前記第３の光増幅部に設定する増幅率に対応する第３のバイアス信号の値である第３のバイアス値と、前記第４の光増幅部に設定する増幅率に対応する第４のバイアス信号の値である第４のバイアス値と、を求めるバイアス補正ステップと、
前記第１のバイアス値に基づいて第１のバイアス信号を生成して前記第１の光増幅部へ入力する第１のバイアス制御ステップと、
前記第２のバイアス値に基づいて第２のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第２のバイアス制御ステップと、
前記第３のバイアス値に基づいて第３のバイアス信号を生成して前記第３の光増幅部へ入力する第３のバイアス制御ステップと、
前記第４のバイアス値に基づいて第４のバイアス信号を生成して前記第２の光増幅部へ入力する第４のバイアス制御ステップと、
前記バイアス補正部は、前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第１のパルス信号を入力し、前第１のパルス信号を入力しない前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部のうちの１つ以上に前記第２のパルス信号を入力するパルス信号入力ステップと、
前記第１のバイアス制御部、第２のバイアス制御部、第３のバイアス制御部および第４のバイアス制御部は、前記第１のパルス信号または前記第２のパルス信号が入力された場合、当該信号を自身が生成したバイアス信号に重畳するパルス信号重畳ステップと、
を含むことを特徴とするバイアス調整方法。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４−１】
【図４−２】
【図５−１】
【図５−２】
【図６−１】
【図６−２】
【図７】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４−１】
【図４−２】
【図５−１】
【図５−２】
【図６−１】
【図６−２】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８３１６（Ｐ２０１２−１８３１６Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５９４４（Ｐ２０１０−１５５９４４）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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