光変調器のバイアス制御方法および光変調器
【課題】少なくとも一対の光変調部における各直流バイアスを制御するのに際して、一方の光変調部のバイアス点を制御している間に、他方の光変調部に印加される直流バイアスの悪影響を防止することで、正確な制御を可能とすることである。
【解決手段】電気光学効果を有する基板と、基板上に形成された光導波路4と、光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するための並列に配列された少なくとも一対の光変調部2A、1Bと、一対の光変調部2A、2Bで変調された光波を合波する合波部を設ける。一対の光変調部2A、2Bにおける各直流バイアスを制御する。一方の光変調部2Aに印加される直流バイアスを変化させ、他方の光変調部2Bに低周波信号を重畳することで、合波後の光波の光量変化を検出する。この検出された光量変化に基づき、一方の光変調部2Aの直流バイアスを制御する。
【解決手段】電気光学効果を有する基板と、基板上に形成された光導波路4と、光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するための並列に配列された少なくとも一対の光変調部2A、1Bと、一対の光変調部2A、2Bで変調された光波を合波する合波部を設ける。一対の光変調部2A、2Bにおける各直流バイアスを制御する。一方の光変調部2Aに印加される直流バイアスを変化させ、他方の光変調部2Bに低周波信号を重畳することで、合波後の光波の光量変化を検出する。この検出された光量変化に基づき、一方の光変調部2Aの直流バイアスを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光変調器のバイアス制御方法および光変調器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光通信分野において、電気/光変換素子として光変調器が用いられている。光変調器には、電気光学効果を利用したものをはじめ、多種存在している。ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を持つ基板を用いた光変調器は、駆動制御のための直流電流の印加量や使用温度の変化により、出力される光特性について、経過時間により変化が起こる。これはドリフトと呼ばれている。
【0003】
ドリフト現象を制御する方法として、特許文献1、2では、光変調器の駆動信号に低周波数信号を重畳させ、該光変調器からの出力光に含まれる低周波信号に係る光量変化をモニタして、実印加電圧に対するバイアス点を検出している。そして、光変調器に印加する直流バイアスを制御するバイアス補償回路に対してフィードバックすることにより、光応答特性が最適となるようにバイアス点を自動的に補正する。
【特許文献1】特開昭49-42365号公報
【特許文献2】特開昭3-251815号公報
【0004】
特許文献3では、光変調器に複数の光変調部を設け、各光変調部ごとに低周波信号を重畳し、各光変調部ごとに低周波信号に係る光量変化をモニタし、各変調部ごとのバイアス点をフィードバック制御する。
【特許文献3】特開2004-318052号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数の光変調部を有する光変調器について、特許文献3記載のようにバイアス点を制御するには、以下の問題がある。まず、光変調部に入力した低周波信号の光量が最小になるポイントをバイアス点とする(図1)。図2を参照しつつ、バイアス点の制御方法について述べる。光変調器1上に光導波路4を形成しており、マッハツェンダー型の光変調部2Aと2Bとを並列に配列し、光変調部2Aと2Bとをさらに合波させ、位相調整して出力する。光源6からの光を偏波コントローラー7を通して光導波路4に入射させ、光変調部2A、2Bで強度変調を行い、合波して出力し、パワーメーター8で光量を測定する。
【0006】
ここで、特許文献3記載のようなドリフト現象の制御方法を用いるとすると、3つの直流バイアス5A(DC-I)、5B(DC-Q)、5C(DC-P)をそれぞれ別個に制御することが必要になる。こうした補償制御する方法としては、以下の二つが考えられる。
【0007】
(1) 図3に示すように、3つの光変調部2A、2B、2Cにそれぞれ対応して受光器11A、11B、11Cを設置する。そして、それぞれ低周波信号に係る出力光量を測定し、それぞれ制御回路10A、10B、10Cを介して、各光変調部に入力する直流バイアスのフィードバック制御を行う。しかし、この制御方法では、各光変調部に対してそれぞれ受光器を設ける必要があり、装置が煩雑になる。光変調部の数が増えてくると現実的ではない。
【0008】
(2) 各光変調部ごとに受光器を設けない場合には、例えば図4に示すように、合波後の光光変調部2Cの下流に受光器11を設置する。しかし、光変調器2Aと2Bの出力とが合波されるので、印加する低周波信号が同一信号であると、出力信号がどの光変調部からの信号であるか判別できない。
【0009】
このため、図4に示すように、低周波信号発生源9A、9B、9Cから発振する各低周波信号12A、12B、12Cの周波数を互いに異ならせる。これによって、同じ受光素子11で受光する出力光の中から、異なる周波数の低周波信号に係る信号をそれぞれ分けて分析し、フィードバックすることができる。しかし、この方法では、異なる信号発生源9A、9B、9Cを必要とする。また別の方法として、低周波信号12A、12B、12Cの周波数を同じとし、しかし発振のタイミングをずらすことも考えられる。
【0010】
しかし、これらの方法では、一方の光変調部2Aのバイアス点を制御しているときに、別の光変調部2Bに印加している直流バイアスによって、DCドリフトが発生し、出力光波の波形が変化することがある。このため、正確な制御は非常に困難である。
【0011】
本発明の課題は、少なくとも一対の光変調部における各直流バイアスを制御するのに際して、一方の光変調部のバイアス点を制御している間に、他方の光変調部に印加される直流バイアスの干渉を防止することで、正確な制御を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、電気光学効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するための並列に配列された少なくとも一対の光変調部と、一対の光変調部で変調された光波を合波する合波部を備えている光変調器に対し、一対の光変調部における各直流バイアス電圧を制御するバイアス制御方法であって、
一方の光変調部に印加される直流バイアス電圧を変化させ、他方の光変調部に低周波信号を重畳することで、合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、一方の光変調部の直流バイアス電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
図5〜図11を参照しつつ、本発明による動作原理を述べる。
図9に示すように、一対の光変調部2Aと2Bとの各出力を合波部20で合波して出力するものとする。一方の光変調部は例えばI−armであり、他方の光変調部は例えばQ−armとする。各光変調部2A、2Bには、それぞれ、所定の制御ポート(電極)3A、3Bが設けられているものとする。
【0014】
ここで、一方の光変調器2Aを制御対象とする。この場合には、一方の光変調部2Aに印加される直流バイアス5Aを変化させ、他方の光変調部2Bに低周波信号12Bを重畳する。そして、合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、一方の光変調部2Aの直流バイアスを制御する。この方法では、一方の光変調部2Aのバイアス点を制御している間に、他方の光変調部2Bには直流バイアスを印加せずに制御できる。従って、他方の光変調部に印加される直流バイアスの干渉を防止し、正確な制御を行うことができる。
【0015】
更に、バイアス点の制御に用いる信号周波数は同一のものを使用できるので、その場合には、制御回路を単純にできる。
【0016】
更に、オフ光状態にすることができるために、制御対象である光変調部の駆動電圧Vπを測定することもできる。
【0017】
以下、本発明の作動原理を説明する。
光変調部で光波に高周波変調がかけられている場合、変調部からの出力光Eoutは、入力光E0に対して、式(1)で表される。
Eout=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2)) (1)
(φ1−φ2=位相差)
【0018】
変調部2Bに低周波信号を印加し続けたものとする。この状態で変調部2Aからの出力光が最大となるときには、出力光強度E1は式(2)のように示せる。
E1=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4 (2)
【0019】
従って、合波された出力光Eonは式(3)で示せる。
Eon=E1 + E0/2
Eon=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4+E0/2 (3)
合波された出力光Eonの波形は、例えば図5のようになる。
【0020】
また、光変調部2Aの出力光強度が最小、つまりオフ状態であると、出力光E2は、式(4)のように示せる。
E2=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4 (4)
従って、合波された出力光波Eoffは、式(5)のように示せる。
Eoff=E2 + 0
Eoff=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4 (5)
【0021】
従って、合波された出力光波Eoffの波形は、図7のようになる。つまり、オフ状態では、出力光波の強度の波形はコサイン二乗カーブ(cosθ)2となり、隣接するピークトップの強度がほぼ等しくなる。
【0022】
また、オン状態(図5)とオフ状態(図7)との間(変化途中)では、図6のような状態になる。この場合には、出力光波の波形は(cosθ)2から歪み、隣接するピークトップの強度が大きく食い違うことになる。
【0023】
具体的な制御例について述べる。図9に示すように、光変調部2Aのバイアス点を制御するものとする。
(1) まず、光変調器から出力される光量が最大となるように、三カ所の変調部2A、2B、2Cに直流バイアス電圧を印加する。
(2) 図9のように、制御対象でない光変調部2Bに印加していたポート3Bに、低周波電圧(周波数は例えば1kHz)を駆動電圧Vπ以上の値で印加する。この際、出力される信号は、例えば図12のような波形となる。
【0024】
(3) 制御対象である光変調部2Aに印加している直流バイアス電圧を、0Vから徐々に上昇させ、変調器から出力された波形の変化をオシロスコープで観察していく。
(4) ある一定の直流バイアス電圧に達すると、オシロスコープに現れる出力光の波形が、図13に示すように、コサイン二乗((cosθ)2)カーブへ変化してくる。この波形に整った際に、印加されていた直流バイアス電圧を以って、変調部2A側からの出力がオフ光状態と判断する。これは、隣接するピークトップの値が等しくなったポイントである。
【0025】
なお、例えば特許文献3記載の制御方法では、例えば図10に示すように、制御対象となる変調部2Aに直流バイアス電圧と低周波信号電圧とを同時に印加する。しかも、低周波信号は微小振幅とする必要がある。この方法は、図9に示すような本発明方法と基本的に異なる。
【0026】
一方、光変調部2Bのバイアス点を制御するには、上と同じ方法をとればよい。この例について、図11を参照しつつ述べる。この場合には、光変調部2Bを一方の光変調部と考え、光変調部2Aを他方の光変調部と考える。
【0027】
(1) まず、光変調器から出力される光量が最大となるように、三カ所の変調部2A、2B、2Cに直流バイアス電圧を印加する。
(2) 図11のように、制御対象でない光変調部2Aに印加していたポート3Aに、低周波電圧を駆動電圧Vπ以上の値で印加する。この際、出力される信号は、例えば図12のような波形となる。
【0028】
(3) 制御対象である光変調部2Bに印加している直流バイアス電圧を、0Vから徐々に上昇させ、変調器から出力された波形の変化をオシロスコープで観察していく。
(4) ある一定の直流バイアス電圧に達すると、オシロスコープに現れる出力光の波形が、図13に示すように、コサイン二乗((cosθ)2)カーブへ変化してくる。この波形に整った際に、印加されていた直流バイアス電圧を以って、変調部2B側からの出力がオフ光状態と判断する。これは、隣接するピークトップの値が等しくなったポイントである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
本発明の光変調器は、光の特性に変調を加えるものであれば限定されず、光強度変調器、光位相変調器であってよい。光強度変調器は、マッハツェンダー型光導波路を利用した光振幅変調器であってよい。光位相変調器とは、入射光に対して位相変調を加え、出射光から位相変調信号を取り出すものを意味する。その種類は特に限定されず、DQPSK、SSB等の各種位相変調方式を利用できる。
【0030】
複数の位相変調部を用いた位相変調方式は特に限定されず、DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift
Keying)、SSB(Single Side Band amplitude modulation)、DPSK「Differential
Phase Shift Keying:差動位相偏移変調」など、種々の位相変調方式を採用できる。
【0031】
好適な実施形態においては、他方の光変調部に印加する低周波信号の振幅を、光変調部の駆動電圧Vπ以上とする。
【0032】
本発明によれば、他方の光変調部に印加する低周波信号の振幅を、光変調部の駆動電圧Vπとした場合にも、オフ光状態の判断が可能である。即ち、図8には、Vpi=5[V]とした場合、振幅5Vを印加し、得られる消光カーブを示す。
【0033】
ここで、変調部がオン状態のときには、振幅電圧5Vではその傾きが0ではなく、その絶対値はかなり大きくなっている。変調部がオン状態のときには、振幅電圧=0Vで傾きが0となり、また振幅電圧=10Vで傾きが0となる。
【0034】
一方、変調部がオフ状態のときには、振幅電圧=0Vの場合と、振幅電圧=5Vの場合とで、傾きが0となる。従って、振幅電圧5Vのときには消光していると判断でき、つまりオフ状態の判断が可能である。
【0035】
また、好適な実施形態においては、他方の光変調部に印加する低周波信号の振幅を、光変調部の駆動電圧Vπの2倍(2Vπ)以上とする。
【0036】
本発明の方法では、合波後の光波の消光カーブにおいて、この消光カーブの隣り合うピークトップの光量が接近するように制御する。好適な実施形態においては、消光カーブの隣り合うピークトップの光量の比率が1:0.98〜1.02であり、特に好ましくは両者が等しくなるようにする。
【0037】
低周波信号の波形は特に限定されず、正弦波、矩形波、三角波があるが、ノコギリ波が特に好ましい。
【0038】
低周波信号の周波数は、100Hz〜1GHzが好ましく、100Hz〜300MHzが特に好ましい。
【0039】
本発明では、各変調部に対応してそれぞれ周波数の異なる低周波信号を印加することも可能である。例えば図4の例では、各変調部に対応してそれぞれ低周波信号源9A、9B、9Cを設けている。
【0040】
しかし、好適な実施形態においては、各変調部に対して同じ周波数の低周波信号を印加する。この場合には、各変調部に対応して異なる低周波信号源を設ける必要がないので、装置が極めて単純になり,有利である。例えば図14、図15の例では、各変調部2A、2B、2Cに対して、共通の低周波信号源9から同じ周波数の低周波信号12を印加する。
【0041】
なお、図14の例では、変調部3Cからの出力の一部を、分岐光導波路を介して受光器11で受光している。また,図15の例では、変調部3Cから出力の一部を、例えば方向性結合器13を介して受光器11で受光している。
【0042】
本発明においては、各光変調部に対して、高周波変調信号(RF)、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)を印加する必要がある。この印加方法は特に限定されない。
【0043】
例えば、図16(a)に模式的に示すように、同一のポート30に対して、高周波変調信号(RF)、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)を印加できるように構成する。
【0044】
あるいは、図16(b)に模式的に示すように、ポート31に対して、高周波変調信号(RF)を印加し、別のポート32に対して、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)を印加できるように構成する。
【0045】
あるいは、図16(c)に模式的に示すように、ポート33に対して、高周波変調信号(RF)および低周波信号(AC)を印加し、別のポート34に対して、直流バイアス電圧(DC)を印加できるように構成する。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】消光カーブとバイアス点との関係を示すグラフである。
【図2】光変調器の全体構成を模式的に示す図である。
【図3】比較例の制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図4】本発明で使用可能な制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図5】制御対象の光変調部がオン状態のときの消光カーブを示すグラフである。
【図6】制御対象の光変調部がオンとオフとの間の状態のときの消光カーブを示すグラフである。
【図7】制御対象の光変調部がオフ状態のときの消光カーブを示すグラフである。
【図8】低周波電圧の振幅が変調部の駆動電圧と等しいときの、振幅電圧と光量との関係を示すグラフである。
【図9】本発明による制御方法を説明するための模式図である。
【図10】対照例の制御方法を説明するための模式図である。
【図11】本発明による制御方法を説明するための模式図である。
【図12】制御対象の光変調部がオン状態のときの消光カーブである(実施例)。
【図13】制御対象の光変調部がオフ状態のときの消光カーブを示すグラフである[実施例]。
【図14】本発明で使用可能な制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図15】本発明で使用可能な制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図16】(a)、(b)、(c)は、それぞれ、高周波変調信号(RF)、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)の印加ポートを示す模式図である。
【符号の説明】
【0047】
1 光変調器 2A、2B、2C 光変調部 3A、3B、3C 印加ポート 4 チャンネル型光導波路 5A、5B、5C 直流バイアス源 9A、9B、9C 低周波信号源 10A、10B、10C 制御回路 11、11A、11B、11C 受光器
【技術分野】
【0001】
本発明は、光変調器のバイアス制御方法および光変調器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光通信分野において、電気/光変換素子として光変調器が用いられている。光変調器には、電気光学効果を利用したものをはじめ、多種存在している。ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を持つ基板を用いた光変調器は、駆動制御のための直流電流の印加量や使用温度の変化により、出力される光特性について、経過時間により変化が起こる。これはドリフトと呼ばれている。
【0003】
ドリフト現象を制御する方法として、特許文献1、2では、光変調器の駆動信号に低周波数信号を重畳させ、該光変調器からの出力光に含まれる低周波信号に係る光量変化をモニタして、実印加電圧に対するバイアス点を検出している。そして、光変調器に印加する直流バイアスを制御するバイアス補償回路に対してフィードバックすることにより、光応答特性が最適となるようにバイアス点を自動的に補正する。
【特許文献1】特開昭49-42365号公報
【特許文献2】特開昭3-251815号公報
【0004】
特許文献3では、光変調器に複数の光変調部を設け、各光変調部ごとに低周波信号を重畳し、各光変調部ごとに低周波信号に係る光量変化をモニタし、各変調部ごとのバイアス点をフィードバック制御する。
【特許文献3】特開2004-318052号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数の光変調部を有する光変調器について、特許文献3記載のようにバイアス点を制御するには、以下の問題がある。まず、光変調部に入力した低周波信号の光量が最小になるポイントをバイアス点とする(図1)。図2を参照しつつ、バイアス点の制御方法について述べる。光変調器1上に光導波路4を形成しており、マッハツェンダー型の光変調部2Aと2Bとを並列に配列し、光変調部2Aと2Bとをさらに合波させ、位相調整して出力する。光源6からの光を偏波コントローラー7を通して光導波路4に入射させ、光変調部2A、2Bで強度変調を行い、合波して出力し、パワーメーター8で光量を測定する。
【0006】
ここで、特許文献3記載のようなドリフト現象の制御方法を用いるとすると、3つの直流バイアス5A(DC-I)、5B(DC-Q)、5C(DC-P)をそれぞれ別個に制御することが必要になる。こうした補償制御する方法としては、以下の二つが考えられる。
【0007】
(1) 図3に示すように、3つの光変調部2A、2B、2Cにそれぞれ対応して受光器11A、11B、11Cを設置する。そして、それぞれ低周波信号に係る出力光量を測定し、それぞれ制御回路10A、10B、10Cを介して、各光変調部に入力する直流バイアスのフィードバック制御を行う。しかし、この制御方法では、各光変調部に対してそれぞれ受光器を設ける必要があり、装置が煩雑になる。光変調部の数が増えてくると現実的ではない。
【0008】
(2) 各光変調部ごとに受光器を設けない場合には、例えば図4に示すように、合波後の光光変調部2Cの下流に受光器11を設置する。しかし、光変調器2Aと2Bの出力とが合波されるので、印加する低周波信号が同一信号であると、出力信号がどの光変調部からの信号であるか判別できない。
【0009】
このため、図4に示すように、低周波信号発生源9A、9B、9Cから発振する各低周波信号12A、12B、12Cの周波数を互いに異ならせる。これによって、同じ受光素子11で受光する出力光の中から、異なる周波数の低周波信号に係る信号をそれぞれ分けて分析し、フィードバックすることができる。しかし、この方法では、異なる信号発生源9A、9B、9Cを必要とする。また別の方法として、低周波信号12A、12B、12Cの周波数を同じとし、しかし発振のタイミングをずらすことも考えられる。
【0010】
しかし、これらの方法では、一方の光変調部2Aのバイアス点を制御しているときに、別の光変調部2Bに印加している直流バイアスによって、DCドリフトが発生し、出力光波の波形が変化することがある。このため、正確な制御は非常に困難である。
【0011】
本発明の課題は、少なくとも一対の光変調部における各直流バイアスを制御するのに際して、一方の光変調部のバイアス点を制御している間に、他方の光変調部に印加される直流バイアスの干渉を防止することで、正確な制御を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、電気光学効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するための並列に配列された少なくとも一対の光変調部と、一対の光変調部で変調された光波を合波する合波部を備えている光変調器に対し、一対の光変調部における各直流バイアス電圧を制御するバイアス制御方法であって、
一方の光変調部に印加される直流バイアス電圧を変化させ、他方の光変調部に低周波信号を重畳することで、合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、一方の光変調部の直流バイアス電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
図5〜図11を参照しつつ、本発明による動作原理を述べる。
図9に示すように、一対の光変調部2Aと2Bとの各出力を合波部20で合波して出力するものとする。一方の光変調部は例えばI−armであり、他方の光変調部は例えばQ−armとする。各光変調部2A、2Bには、それぞれ、所定の制御ポート(電極)3A、3Bが設けられているものとする。
【0014】
ここで、一方の光変調器2Aを制御対象とする。この場合には、一方の光変調部2Aに印加される直流バイアス5Aを変化させ、他方の光変調部2Bに低周波信号12Bを重畳する。そして、合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、一方の光変調部2Aの直流バイアスを制御する。この方法では、一方の光変調部2Aのバイアス点を制御している間に、他方の光変調部2Bには直流バイアスを印加せずに制御できる。従って、他方の光変調部に印加される直流バイアスの干渉を防止し、正確な制御を行うことができる。
【0015】
更に、バイアス点の制御に用いる信号周波数は同一のものを使用できるので、その場合には、制御回路を単純にできる。
【0016】
更に、オフ光状態にすることができるために、制御対象である光変調部の駆動電圧Vπを測定することもできる。
【0017】
以下、本発明の作動原理を説明する。
光変調部で光波に高周波変調がかけられている場合、変調部からの出力光Eoutは、入力光E0に対して、式(1)で表される。
Eout=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2)) (1)
(φ1−φ2=位相差)
【0018】
変調部2Bに低周波信号を印加し続けたものとする。この状態で変調部2Aからの出力光が最大となるときには、出力光強度E1は式(2)のように示せる。
E1=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4 (2)
【0019】
従って、合波された出力光Eonは式(3)で示せる。
Eon=E1 + E0/2
Eon=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4+E0/2 (3)
合波された出力光Eonの波形は、例えば図5のようになる。
【0020】
また、光変調部2Aの出力光強度が最小、つまりオフ状態であると、出力光E2は、式(4)のように示せる。
E2=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4 (4)
従って、合波された出力光波Eoffは、式(5)のように示せる。
Eoff=E2 + 0
Eoff=E0(exp(jφ1)+exp(jφ2))/4 (5)
【0021】
従って、合波された出力光波Eoffの波形は、図7のようになる。つまり、オフ状態では、出力光波の強度の波形はコサイン二乗カーブ(cosθ)2となり、隣接するピークトップの強度がほぼ等しくなる。
【0022】
また、オン状態(図5)とオフ状態(図7)との間(変化途中)では、図6のような状態になる。この場合には、出力光波の波形は(cosθ)2から歪み、隣接するピークトップの強度が大きく食い違うことになる。
【0023】
具体的な制御例について述べる。図9に示すように、光変調部2Aのバイアス点を制御するものとする。
(1) まず、光変調器から出力される光量が最大となるように、三カ所の変調部2A、2B、2Cに直流バイアス電圧を印加する。
(2) 図9のように、制御対象でない光変調部2Bに印加していたポート3Bに、低周波電圧(周波数は例えば1kHz)を駆動電圧Vπ以上の値で印加する。この際、出力される信号は、例えば図12のような波形となる。
【0024】
(3) 制御対象である光変調部2Aに印加している直流バイアス電圧を、0Vから徐々に上昇させ、変調器から出力された波形の変化をオシロスコープで観察していく。
(4) ある一定の直流バイアス電圧に達すると、オシロスコープに現れる出力光の波形が、図13に示すように、コサイン二乗((cosθ)2)カーブへ変化してくる。この波形に整った際に、印加されていた直流バイアス電圧を以って、変調部2A側からの出力がオフ光状態と判断する。これは、隣接するピークトップの値が等しくなったポイントである。
【0025】
なお、例えば特許文献3記載の制御方法では、例えば図10に示すように、制御対象となる変調部2Aに直流バイアス電圧と低周波信号電圧とを同時に印加する。しかも、低周波信号は微小振幅とする必要がある。この方法は、図9に示すような本発明方法と基本的に異なる。
【0026】
一方、光変調部2Bのバイアス点を制御するには、上と同じ方法をとればよい。この例について、図11を参照しつつ述べる。この場合には、光変調部2Bを一方の光変調部と考え、光変調部2Aを他方の光変調部と考える。
【0027】
(1) まず、光変調器から出力される光量が最大となるように、三カ所の変調部2A、2B、2Cに直流バイアス電圧を印加する。
(2) 図11のように、制御対象でない光変調部2Aに印加していたポート3Aに、低周波電圧を駆動電圧Vπ以上の値で印加する。この際、出力される信号は、例えば図12のような波形となる。
【0028】
(3) 制御対象である光変調部2Bに印加している直流バイアス電圧を、0Vから徐々に上昇させ、変調器から出力された波形の変化をオシロスコープで観察していく。
(4) ある一定の直流バイアス電圧に達すると、オシロスコープに現れる出力光の波形が、図13に示すように、コサイン二乗((cosθ)2)カーブへ変化してくる。この波形に整った際に、印加されていた直流バイアス電圧を以って、変調部2B側からの出力がオフ光状態と判断する。これは、隣接するピークトップの値が等しくなったポイントである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
本発明の光変調器は、光の特性に変調を加えるものであれば限定されず、光強度変調器、光位相変調器であってよい。光強度変調器は、マッハツェンダー型光導波路を利用した光振幅変調器であってよい。光位相変調器とは、入射光に対して位相変調を加え、出射光から位相変調信号を取り出すものを意味する。その種類は特に限定されず、DQPSK、SSB等の各種位相変調方式を利用できる。
【0030】
複数の位相変調部を用いた位相変調方式は特に限定されず、DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift
Keying)、SSB(Single Side Band amplitude modulation)、DPSK「Differential
Phase Shift Keying:差動位相偏移変調」など、種々の位相変調方式を採用できる。
【0031】
好適な実施形態においては、他方の光変調部に印加する低周波信号の振幅を、光変調部の駆動電圧Vπ以上とする。
【0032】
本発明によれば、他方の光変調部に印加する低周波信号の振幅を、光変調部の駆動電圧Vπとした場合にも、オフ光状態の判断が可能である。即ち、図8には、Vpi=5[V]とした場合、振幅5Vを印加し、得られる消光カーブを示す。
【0033】
ここで、変調部がオン状態のときには、振幅電圧5Vではその傾きが0ではなく、その絶対値はかなり大きくなっている。変調部がオン状態のときには、振幅電圧=0Vで傾きが0となり、また振幅電圧=10Vで傾きが0となる。
【0034】
一方、変調部がオフ状態のときには、振幅電圧=0Vの場合と、振幅電圧=5Vの場合とで、傾きが0となる。従って、振幅電圧5Vのときには消光していると判断でき、つまりオフ状態の判断が可能である。
【0035】
また、好適な実施形態においては、他方の光変調部に印加する低周波信号の振幅を、光変調部の駆動電圧Vπの2倍(2Vπ)以上とする。
【0036】
本発明の方法では、合波後の光波の消光カーブにおいて、この消光カーブの隣り合うピークトップの光量が接近するように制御する。好適な実施形態においては、消光カーブの隣り合うピークトップの光量の比率が1:0.98〜1.02であり、特に好ましくは両者が等しくなるようにする。
【0037】
低周波信号の波形は特に限定されず、正弦波、矩形波、三角波があるが、ノコギリ波が特に好ましい。
【0038】
低周波信号の周波数は、100Hz〜1GHzが好ましく、100Hz〜300MHzが特に好ましい。
【0039】
本発明では、各変調部に対応してそれぞれ周波数の異なる低周波信号を印加することも可能である。例えば図4の例では、各変調部に対応してそれぞれ低周波信号源9A、9B、9Cを設けている。
【0040】
しかし、好適な実施形態においては、各変調部に対して同じ周波数の低周波信号を印加する。この場合には、各変調部に対応して異なる低周波信号源を設ける必要がないので、装置が極めて単純になり,有利である。例えば図14、図15の例では、各変調部2A、2B、2Cに対して、共通の低周波信号源9から同じ周波数の低周波信号12を印加する。
【0041】
なお、図14の例では、変調部3Cからの出力の一部を、分岐光導波路を介して受光器11で受光している。また,図15の例では、変調部3Cから出力の一部を、例えば方向性結合器13を介して受光器11で受光している。
【0042】
本発明においては、各光変調部に対して、高周波変調信号(RF)、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)を印加する必要がある。この印加方法は特に限定されない。
【0043】
例えば、図16(a)に模式的に示すように、同一のポート30に対して、高周波変調信号(RF)、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)を印加できるように構成する。
【0044】
あるいは、図16(b)に模式的に示すように、ポート31に対して、高周波変調信号(RF)を印加し、別のポート32に対して、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)を印加できるように構成する。
【0045】
あるいは、図16(c)に模式的に示すように、ポート33に対して、高周波変調信号(RF)および低周波信号(AC)を印加し、別のポート34に対して、直流バイアス電圧(DC)を印加できるように構成する。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】消光カーブとバイアス点との関係を示すグラフである。
【図2】光変調器の全体構成を模式的に示す図である。
【図3】比較例の制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図4】本発明で使用可能な制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図5】制御対象の光変調部がオン状態のときの消光カーブを示すグラフである。
【図6】制御対象の光変調部がオンとオフとの間の状態のときの消光カーブを示すグラフである。
【図7】制御対象の光変調部がオフ状態のときの消光カーブを示すグラフである。
【図8】低周波電圧の振幅が変調部の駆動電圧と等しいときの、振幅電圧と光量との関係を示すグラフである。
【図9】本発明による制御方法を説明するための模式図である。
【図10】対照例の制御方法を説明するための模式図である。
【図11】本発明による制御方法を説明するための模式図である。
【図12】制御対象の光変調部がオン状態のときの消光カーブである(実施例)。
【図13】制御対象の光変調部がオフ状態のときの消光カーブを示すグラフである[実施例]。
【図14】本発明で使用可能な制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図15】本発明で使用可能な制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図16】(a)、(b)、(c)は、それぞれ、高周波変調信号(RF)、直流バイアス電圧(DC)および低周波信号(AC)の印加ポートを示す模式図である。
【符号の説明】
【0047】
1 光変調器 2A、2B、2C 光変調部 3A、3B、3C 印加ポート 4 チャンネル型光導波路 5A、5B、5C 直流バイアス源 9A、9B、9C 低周波信号源 10A、10B、10C 制御回路 11、11A、11B、11C 受光器
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気光学効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するために並列に配列された少なくとも一対の光変調部と、前記一対の光変調部で変調された光波を合波する合波部を備えている光変調器に対し、前記一対の光変調部における各直流バイアス電圧を制御するバイアス制御方法であって、
一方の前記光変調部に印加される直流バイアス電圧を変化させ、他方の前記光変調部に低周波信号を重畳することで、前記合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、前記一方の光変調部の直流バイアス電圧を制御することを特徴とする、光変調器のバイアス制御方法。
【請求項2】
前記他方の光変調部に印加する前記低周波信号の振幅を、前記他方の光変調部の駆動電圧Vπ以上とすることを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項3】
前記他方の光変調部に印加する前記低周波信号の振幅を、前記他方の光変調部の駆動電圧Vπの2倍以上とすることを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項4】
前記合波後の光波の消光カーブにおいて、この消光カーブの隣り合うピークトップの光量が等しくなるように制御することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項5】
前記低周波信号の波形がノコギリ波であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項6】
電気光学効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するために並列に配列された少なくとも一対の光変調部と、前記一対の光変調部で変調された光波を合波する合波部を備えている光変調器であって、
一方の前記光変調部に印加される直流バイアス電圧を変化させ、他方の前記光変調部に低周波信号を重畳することで、前記合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、前記一方の光変調部の直流バイアス電圧を制御することを特徴とする、光変調器。
【請求項1】
電気光学効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するために並列に配列された少なくとも一対の光変調部と、前記一対の光変調部で変調された光波を合波する合波部を備えている光変調器に対し、前記一対の光変調部における各直流バイアス電圧を制御するバイアス制御方法であって、
一方の前記光変調部に印加される直流バイアス電圧を変化させ、他方の前記光変調部に低周波信号を重畳することで、前記合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、前記一方の光変調部の直流バイアス電圧を制御することを特徴とする、光変調器のバイアス制御方法。
【請求項2】
前記他方の光変調部に印加する前記低周波信号の振幅を、前記他方の光変調部の駆動電圧Vπ以上とすることを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項3】
前記他方の光変調部に印加する前記低周波信号の振幅を、前記他方の光変調部の駆動電圧Vπの2倍以上とすることを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項4】
前記合波後の光波の消光カーブにおいて、この消光カーブの隣り合うピークトップの光量が等しくなるように制御することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項5】
前記低周波信号の波形がノコギリ波であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項6】
電気光学効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導波路に対して変調信号を印加することで光波を変調するために並列に配列された少なくとも一対の光変調部と、前記一対の光変調部で変調された光波を合波する合波部を備えている光変調器であって、
一方の前記光変調部に印加される直流バイアス電圧を変化させ、他方の前記光変調部に低周波信号を重畳することで、前記合波後の光波の光量変化を検出し、この検出された光量変化に基づき、前記一方の光変調部の直流バイアス電圧を制御することを特徴とする、光変調器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2010−2850(P2010−2850A)
【公開日】平成22年1月7日(2010.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−163525(P2008−163525)
【出願日】平成20年6月23日(2008.6.23)
【出願人】(000004064)日本碍子株式会社 (2,325)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年1月7日(2010.1.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年6月23日(2008.6.23)
【出願人】(000004064)日本碍子株式会社 (2,325)
【Fターム(参考)】
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