光変調器の駆動制御装置
【課題】任意の駆動信号の振幅において適切なバイアス制御を行うことが可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】光変調器２の駆動制御装置１００は、光変調器２からの光信号に応じた電気信号の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得するピーク検波部５と、発振信号を生成する発振回路部６と、ピーク検波出力信号と発振信号とに基づいて同期検波を行う同期検波部７とを備える。駆動制御装置１００は、同期検波の結果に基づいて、光変調器２の変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成するバイアス設定部８と、制御信号に発振信号を加算する加算器１０ｂと、発振信号を含む所定信号に基づいてデータ信号を増幅することにより、駆動信号を生成する増幅器１１とを備える。
【解決手段】光変調器２の駆動制御装置１００は、光変調器２からの光信号に応じた電気信号の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得するピーク検波部５と、発振信号を生成する発振回路部６と、ピーク検波出力信号と発振信号とに基づいて同期検波を行う同期検波部７とを備える。駆動制御装置１００は、同期検波の結果に基づいて、光変調器２の変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成するバイアス設定部８と、制御信号に発振信号を加算する加算器１０ｂと、発振信号を含む所定信号に基づいてデータ信号を増幅することにより、駆動信号を生成する増幅器１１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から連続的に出射された光を変調することにより光信号を生成する光変調器に対して、駆動制御を行う駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの変調方式の一つとして、レーザーダイオードなどの半導体レーザに駆動電流に応じた光信号を出力させることにより、電気信号に比例した強度の光信号を生成する直接変調方式が知られている。この直接変調方式は、装置構成が非常に簡単であるという長所を有しているが、この方式を用いて、伝送速度が数Ｇｂｉｔ／ｓを超える超高速・広帯域光通信を行おうとすると、変調時に光の波長が不適切に変化する波長変動（チャーピンング）現象が生じてしまい、伝送容量が制限されるという問題があった。このため、以上のような直接変調方式は、伝送速度が比較的低速な光通信システムにおいて用いられている。
【０００３】
それに対し、高速の光通信を行う方式として、半導体レーザにおいて連続的に光を出射させ、外部変調器においてこの光を駆動信号（電気信号）に応じてオン／オフすることにより、変調時のチャーピングを抑制する外部変調方式が用いられている。この外部変調方式を行う最も一般的な光変調器としては、マッハツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅ：以下「ＭＺ」）型光変調器が知られている。また、ＮＲＺ（Non Return to Zero）変調方式のＭＺ型光変調器では、駆動信号のハイレベル及びローレベルと、光出力特性の発光点及び消光点とがそれぞれ合わされる。なお、以下の説明では、周期的に変化する光出力特性の発光点／消光点に対応したバイアス（バイアス電圧）の差をＶπと記すことにする。この場合、上述のＮＲＺ変調方式における駆動信号の振幅はＶπとなる。
【０００４】
さて、以上のような光変調器によれば、上述したようにチャーピングを抑制することができるが、駆動信号に対する光出力特性が、温度や経時変化等に起因してドリフトしてしまう。その結果、光出力のオン／オフレベルに符号間干渉が生じることがあるという問題がある。そこで、例えば特許文献１に開示されているように、曲線の変動に応じて、駆動信号によるバイアスを適切に制御する技術、つまり光変調器の動作点を正常に補償する技術が提案されている。
【０００５】
また、ＭＺ型光変調器などの光変調器においては、ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）や、ＣＳＲＺ（Carrier-Suppressed Return to Zero）などに適用可能な変調方式も提案されている。このような変調方式の一例として、特許文献２には、駆動信号の振幅（駆動振幅）が２Ｖπである場合を１００％として、そのパーセント値を８０％（駆動振幅は１．６Ｖπ）などと変更可能としている。そして、バイアスに低周波信号を重畳してバイアスのずれを検出、つまり動作点の変動量及び変動方向を検出し、それをフィードバックしてバイアスを適切に制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２５１８１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２８３４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されているような方式では、バイアス制御によって光変調器の変調を安定化させることが可能であるが、変更される駆動振幅の中にバイアスのずれを検出できない駆動振幅が存在する。つまり、適切なバイアス制御を行うことができない駆動振幅が存在するという問題がある。
【０００８】
特に、従来のデジタル伝送などにおいては、伝送速度が最も優れる２Ｖπ（１００％）近傍の駆動振幅が使用されることが一般的であったため、上述の問題は顕在化していなかった。しかしながら、今日、予等化技術と呼ばれる、一種のアナログ光変調である電気的な分散補償技術が報告されており、その予等化においては、変調の線形性の要求から、駆動信号が、２Ｖπ（１００％）からある程度小さい振幅で駆動されることも報告されている。したがって、今後、上述の問題が顕在化すると考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、任意の駆動信号の振幅において適切なバイアス制御を行うことが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光変調器の駆動制御装置は、光源から連続的に出射された光を駆動信号に基づいて変調することにより光信号を生成する光変調器であって、前記駆動信号の電圧に対する光出力特性が周期的に変化する光変調器に対して、駆動制御を行う光変調器の駆動制御装置である。前記駆動制御装置は、前記光変調器からの前記光信号に応じた電気信号の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得するピーク検波部と、発振信号を生成する発振回路部と、前記ピーク検波部で取得した前記ピーク検波出力信号と、前記発振回路部で生成された発振信号とに基づいて同期検波を行う同期検波部とを備える。前記駆動制御装置は、前記同期検波部での同期検波の結果に基づいて、前記光変調器の前記変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成するバイアス制御部と、前記バイアス制御部で生成された前記制御信号に、前記発振回路部で生成された発振信号を加算する加算器と、前記発振回路部で生成された発振信号を含む所定信号に基づいてデータ信号を増幅することにより、前記駆動信号を生成する増幅器とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、任意の駆動信号の振幅において適切なバイアス制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態３に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】関連駆動制御装置の動作を示す図である。
【図１２】関連駆動制御装置の動作を示す図である。
【図１３】関連駆動制御装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置について説明する前に、当該駆動制御装置に関連し、高速の伝送速度を実現可能な駆動制御装置（以下「関連駆動制御装置」と呼ぶ）について、以下説明する。なお、以下において光変調器はＭＺ型光変調器であるものとして説明するが、これに限ったものではない。
【００１４】
関連駆動制御装置に係る光変調器では、半導体レーザなどの光源から連続的に出射された光を、駆動信号（電気信号）に基づいて変調することにより光信号を生成し、当該光信号を出力する。
【００１５】
図１１は、光変調器における、駆動信号の電圧に対する光信号の特性（光出力特性）を示す図である。この光変調器においては、図１１に示される曲線ａのように、駆動信号の電圧（駆動電圧）が増減する方向（図１１の左右方向）に対して、光出力特性が周期的に変化している。ここでの駆動電圧に対する光出力特性は、正弦波（余弦波）の波形を有しており、このような光出力特性に基づけば、発光点Ａにおいて光出力が最大、消光点Ｂにおいて光出力が最小（ここでは消灯）となる。
【００１６】
次に、ＮＲＺ変調方式（ＮＲＺ変調符号）が適用されたＭＺ型光変調器について説明する。ＮＲＺ変調方式においては、周期Ｔでレベルが変化可能な駆動信号のハイレベル及びローレベルが、発光点Ａ及び消光点Ｂにそれぞれ合わせられている。つまり光出力特性（消光カーブ）が図１１に示す曲線ａのように設定されることによって、駆動信号に応じた光出力のオン／オフ変調が行われる。なお、以下の説明では、周期的に変化する光出力特性の発光点／消光点に対応したバイアス（バイアス電圧）の差をＶπと記すことにする。この場合、上述のＮＲＺ変調方式における駆動信号の振幅はＶπとなる。
【００１７】
以上のような光変調器では、チャーピングを抑制することができるという利点がある。しかし、駆動信号に対する光出力特性が、温度変化や経時変化等に応じてドリフトしてしまう。例えば、図１１に示す曲線ａが、温度変化や経時変化等に応じて曲線ｂ，ｃにドリフトしてしまう。その結果、光出力のオン／オフレベルに符号間干渉が生じてしまうという問題がある。
【００１８】
そこで、駆動電圧に対する光出力特性を示す曲線の変動に応じてバイアスを適切に制御する（つまり光変調器の動作点を正常に補償する）技術が提案されている。具体的には、低周波数の発振信号（以下「ディザ信号」と呼ぶ）が重畳された駆動信号を光変調器に入力し、光変調器の出力からバイアスのずれ（動作点の変動量及び変動方向）を検出し、それをフィードバックしてバイアスを適切な値に制御する。この制御によれば、光出力特性のドリフトの影響を抑制することが可能となる。なお、このような制御における最適なバイアス点は、光出力がオンとなる電圧と、光出力がオフとなる電圧とのほぼ中間点となっている。
【００１９】
さて、関連駆動制御装置においては、以上のことを背景にして、ＤＰＳＫやＣＳＲＺなどに対応可能となっている。具体的には、関連駆動制御装置は、駆動振幅が２Ｖπである場合を１００％としてそのパーセント値を、例えば８０％（駆動振幅は１．６Ｖπ）などと変更可能としている。そして、バイアスに低周波信号を重畳した駆動信号を光変調器に入力し、光変調器の出力からバイアスのずれを検出し、それをフィードバックしてバイアスを制御する。
【００２０】
そして、駆動信号の振幅が２Ｖπの１００％にほぼ等しい場合には、光出力パワーの平均値が最大となるようにバイアスを制御する最大化制御を行い、当該振幅が２Ｖπの１００％からある程度小さい値（例えば２Ｖπの４０％）である場合には、光出力パワーの平均値が最小となるようにバイアスを制御する最小化制御を行う。このような関連駆動制御装置において、理想的には、最適なバイアス点は光出力がオフとなる電圧（以下「ＮＵＬＬ点」と呼ぶ）が最適なバイアス点であり、上記のバイアス制御においてもＮＵＬＬ点になるように制御が実施される。
【００２１】
以上のような関連駆動制御装置によれば、ＤＰＳＫやＣＳＲＺ等のＮＵＬＬ点が最適バイアスとなる変調方式においても、バイアスのずれを検出し、それをフィードバックしてバイアスを適切に制御することが可能である。その結果、光出力特性のドリフトの影響を抑制することが可能となっている。
【００２２】
しかしながら、関連駆動制御装置によれば適切なバイアス制御を行うことができない駆動振幅が存在するという問題がある。ここで、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合の関連駆動制御装置の動作を図１２に示す。図１２に示すように、関連駆動制御装置の制御によれば、光信号にはディザ信号の成分が現れない。この現象が、バイアスが最適な値であっても、最適な値からずれていても同様に生じる。次に、このことを図１３を用いて説明する。
【００２３】
図１３は、関連駆動制御装置において、光信号とディザ信号とを同期検波して得られる同期検波出力と、バイアスずれとの関係を示す図である。駆動振幅が２Ｖπの１００％である場合は、バイアスずれがゼロである（つまり最適バイアスである）場合に同期検波出力がゼロとなり、駆動振幅が小さくなると同期検波出力も小さくなる。したがって、駆動振幅が２Ｖπの１００％である場合には、同期検波出力に基づいてバイアスのずれを検出することができる。
【００２４】
しかし、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合には、任意のバイアスずれに対して同期検波出力が常にゼロとなる。したがって、フィードバックを行うためのバイアスのずれを検出できない。つまり、関連駆動制御装置では、駆動振幅のパーセント値のうち、適切なバイアス制御を行うことができない領域（２Ｖπの５０％）が存在するという問題がある。
【００２５】
それに対して、本実施の形態に係る光変調器の駆動制御装置によれば、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合においても、適切なバイアス制御を行うことが可能となっている。つまり、本実施の形態に係る駆動制御装置によれば、任意の駆動振幅において適切なバイアス制御を行うことが可能となっている。以下、このような本実施の形態に係る駆動制御装置について説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態で説明する構成要素に付される参照符号は、実施の形態２〜４において、当該構成要素と同一または類似する構成要素に対しても付されるものとする。
【００２７】
この図１には、駆動制御装置１００周辺の構成要素（光源１及び光変調器２）についても図示がされている。光源１は、例えば半導体レーザなどから構成され、光を連続的に出射している。光変調器２は、例えばＭＺ型光変調器などから構成され、バイアス（バイアス電圧）を加味しつつ、光源１からの連続光を、駆動信号に基づいて変調することにより光信号を生成する。なお、光変調器２に係る駆動電圧に対する光出力特性は、図１１に示した関連駆動制御装置の光出力特性と同様に周期的に変化するものとなっている。
【００２８】
本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、図１に示すように、分波器３と、フォトダイオード４と、ピーク検波部５と、発振回路部６と、同期検波部７と、バイアス設定部８と、振幅設定部９と、加算器１０ａ，１０ｂと、増幅器１１とを備えている。そして、この駆動制御装置１００は、外部からのデータ信号を駆動信号に変換して光変調器２に出力するとともに、光変調器２の変調に係る上述のバイアスを出力する。これにより、駆動制御装置１００は、光変調器２に対して駆動制御を行うものとなっている。次に、駆動制御装置１００の構成要素について詳細に説明する。
【００２９】
分波器３は、光変調器２からの光信号（出力信号）を分波し、フォトダイオード４は、分波器３の分波によって得られた光信号を電気信号に変換する。
【００３０】
ピーク検波部５は、フォトダイオード４で得られた電気信号（光変調器２からの光信号に応じた電気信号）の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得する。ここでは、ピーク検波部５は、フォトダイオード４で得られた電気信号の波形の局所的なピークを連ねてなる包絡線を示すピーク検波出力信号を取得する。なお、このようなピーク検波部５には、例えば、通常、ダイオードとコンデンサとを用いて容易に構成することができるピーク検波器や、市場で容易に入手可能なピーク検波器などが用いられる。
【００３１】
発振回路部６は、低周波数の発振信号（ディザ信号）を生成する。なお、発振回路部６で生成されるディザ信号は、制御信号及び駆動信号よりも周波数が低いものとする。
【００３２】
同期検波部７は、ピーク検波部５で取得したピーク検波出力信号と、発振回路部６で生成されたディザ信号とに基づいて同期検波を行う。つまり、同期検波部７は、基準信号であるディザ信号からのピーク検波出力信号の差を抽出する。なお、このような同期検波部７には、例えば、バンドパスフィルタ、ミキサ、低域透過フィルタで構成される検波器などが用いられる。また、同期検波部７における処理は、デジタル信号処理によって実現されてもよい。
【００３３】
バイアス制御部であるバイアス設定部８は、同期検波部７での同期検波の結果に基づいて、光変調器２の変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成する。つまり、バイアス設定部８は、光変調器２の変調に係るバイアスを設定する。
【００３４】
振幅設定部９は、光変調器２に入力される駆動信号が有するべき振幅を示す振幅設定信号を生成する。ここでは、振幅設定部９での振幅の設定の一例として、駆動信号が有するべき振幅を、２Ｖπの１００％、８０％、…というように、２Ｖπのパーセント値で設定する。しかしこれに限ったものではなく、２Ｖπ、１．６Ｖπ、…というように振幅そのものを設定するものであってもよい。
【００３５】
加算器１０ａは、発振回路部６で生成されたディザ信号と、振幅設定部９で生成された振幅設定信号とを加算することによって、増幅器１１の利得を設定するための利得信号（所定信号）を生成する。したがって、利得信号は、発振回路部６からのディザ信号と、振幅設定部９からの振幅設定信号とを含むものとなっている。
【００３６】
加算器１０ｂは、バイアス設定部８で生成された制御信号に、発振回路部６で生成されたディザ信号を加算することによって、光変調器２の変調で用いられるべきバイアス（加算後の制御信号）を光変調器２に出力する。
【００３７】
増幅器１１の利得調整端子には、発振回路部６で生成されたディザ信号と、振幅設定部９で生成された振幅設定信号とを含む上述の利得信号が入力される。そして、増幅器１１は、当該利得信号に基づいてデータ信号を増幅することにより駆動信号を生成する。つまり、増幅器１１により生成された駆動信号は、振幅設定信号の分だけ、ディザ信号の発振の中心を移動した利得信号によって増幅（強度変調）された信号となっている。このようにして生成された駆動信号は、コンデンサ１２を介して光変調器２に入力される。
【００３８】
次に本実施の形態に係る駆動制御装置１００等の動作について説明する。光源１より出射された連続光は光変調器２に入力される。加算器１０ａは、振幅設定部９からの振幅設定信号に、発振回路部６からのディザ信号を加算し、それによって得られた利得信号を増幅器１１に出力する。増幅器１１は、加算器１０ａからの利得信号に基づいてデータ信号を増幅することによって駆動信号を生成する。光変調器２は、バイアスを加味して、光源１からの連続光を駆動信号に基づいて変調した光信号を出力する。光変調器２から出力された光信号は、分波器３によって分波され、フォトダイオード４で電気信号に変換されて、ピーク検波部５に入力される。ピーク検波部５は、この電気信号の包絡線を示すピーク検波出力信号を生成する。ここで、ピーク検波部５は、電気信号の包絡線を取得することから、ディザ信号に関する成分のみが抽出されることになる。
【００３９】
同期検波部７は、ピーク検波部５からのピーク検波出力信号と、発振回路部６で生成したディザ信号とを掛け合わせて同期検波を行い、それによって、ディザ信号からのピーク検波出力信号の差を示す信号を取得し、当該信号をバイアス設定部８に出力する。バイアス設定部８は、同期検波部７からの当該信号に基づき、バイアスを制御する制御信号を出力する。加算器１０ｂは、制御信号にディザ信号を加算し、それによって得られたバイアスを光変調器２に出力する。
【００４０】
以上の制御を行う本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、駆動信号の任意の振幅、つまり増幅器１１での任意の増幅に対してバイアスを適切に制御することが可能であり、その結果、光出力特性のドリフトの影響を抑制することが可能となっている。以下、このことについて図２〜図５を用いて説明する。
【００４１】
図２は、本実施の形態に係る駆動制御装置１００において生成される信号を示す図である。なお、図２は図２（ａ）〜（ｃ）を含んでいる。
【００４２】
図２（ａ）は、加算器１０ｂから光変調器２に入力されるバイアス、つまり加算後の制御信号）を示す図である。図２（ａ）に示すように、バイアスの波形の振幅方向での両端部には、同位相の２つのディザ信号がそれぞれ現れている。
【００４３】
図２（ｂ）は、増幅器１１から光変調器２に入力される駆動信号、つまりディザ信号を含む利得信号に基づいて振幅変調された信号を示す図である。図２（ｂ）に示すように、駆動信号の波形の振幅方向での両端部には、位相が互いに１８０°ずれた２つのディザ信号がそれぞれ現れている。
【００４４】
本実施の形態では、光変調器２に、図２（ａ）に示されるバイアスと、図２（ｂ）に示される駆動信号とが入力される。そうすると、光変調器２は、図２（ｃ）に示すように、一方の発光点側においてはディザ信号が足し合わされ、他方の発光点側においてはディザ信号が打ち消された信号（以下「合成信号」と呼ぶ）に基づいて、光信号（出力信号）を生成することになる。これにより、合成信号に重畳されているディザ信号は、一方の発光点側と、他方の発光点側において非対称となる。
【００４５】
次に、図２（ｃ）に示すような合成信号に基づいて、光変調器２が光信号（出力信号）を生成する場合の光変調器２及び駆動制御装置１００の動作について、図３〜図５を用いて説明する。
【００４６】
図３は、バイアスが適切に設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示す図である。この場合には、図３に示す一点鎖線のように、発光点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心と対応する。その結果、ピーク検波部５からのピーク検波出力信号は、ディザ信号の周波数の２倍の周波数成分のみを含むことになる。このため、ピーク検波部５からのピーク検波出力信号と、発振回路部６からのディザ信号との同期検波の結果を示す、同期検波部７の出力は、ゼロとなる。バイアス設定部８は、同期検波部７からゼロを受け取った場合には、バイアスが適切に制御され設定されていると判断する。
【００４７】
一方、図４は、バイアスが適切な値より高く設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示す図である。この場合には、図４に示す一点鎖線のように、発光点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心よりも低い値と対応する。その結果、ピーク検波出力信号は、ディザ信号と同じ周波数成分を含み、かつ位相はディザ信号から１８０°ずれることになる。このため、同期検波部７の出力は、マイナスの値となる。バイアス設定部８は、同期検波部７からマイナスの値を受け取った場合には、その値に応じてバイアスを減少させるための制御信号を出力する。
【００４８】
また、図５は、バイアスが適切な値よりも低く設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示す図である。この場合には、図５に示す一点鎖線のように、発光点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心よりも高い値に対応する。その結果、ピーク検波出力信号は、ディザ信号と同じ周波数成分を含み、かつ位相もディザ信号と同じとなる。このため、同期検波部７の出力は、プラスの値となる。バイアス設定部８は、同期検波部７からプラスの値を受け取った場合には、その値に応じてバイアスを増加させるための制御信号を出力する。
【００４９】
以上、図３〜図５を用いて説明したような制御を行えば、バイアスを適切な値に制御することが可能となり、光出力特性のドリフトの影響を抑制することができる。
【００５０】
ただし、以上は、光変調器２に入力される駆動信号の動振幅が２Ｖπの１００％である場合についての説明である。次に図６を用いて、当該駆動信号の振幅が２Ｖπの５０％である場合の光変調器２及び駆動制御装置１００の動作について説明する。ここで、図６は、駆動信号の振幅が２Ｖπの５０％であり、かつ、バイアスが適切に設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示している。この場合、図６に示す一点鎖線のように、発光点と消光点との中心点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心に対応する。その結果、ピーク検波部５の出力信号は、ディザ信号と同じ周波数成分を含み、かつ位相もディザ信号と同じとなる。このため、同期検波部７の出力は、プラスの値となる。
【００５１】
次に、図７に、本実施の形態に係る駆動制御装置１００における同期検波出力と、バイアスずれとの関係を示す。この図７に示されるように、本実施の形態に係る駆動制御装置１００においては、駆動振幅に応じて、同期検波出力のピークに対応するバイアスずれが異なるが、それ以外、例えば同期検波出力のピーク値などについては、駆動振幅によらず同一である。
【００５２】
さて、この図７に示すように、本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、駆動振幅が２Ｖπの０，２５，５０，７５，１００％のいずれであっても、バイアスのずれに応じて同期検波出力が変化する。例えば、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合には、図７において三角が付された曲線に示されるように、バイアスずれがゼロに近づくほど同期検波出力がプラス方向に大きくなる。したがって、本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、関連駆動制御装置では行うことができなかった、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合においても、同期検波出力に応じて適切なバイアス制御を行うことができる。つまり、任意の駆動信号の振幅において適切なバイアス制御を行うことができる。また、光変調器２のバイアス制御において、バイアスをＮＵＬＬ点に制御することが可能となり、安定的に光変調器２を動作させることができる。
【００５３】
なお、図２（ａ）に示した、加算器１０ｂからのバイアス（出力信号）に含まれるディザ信号の振幅と、図２（ｂ）に示した利得信号に含まれるディザ信号の振幅とは、等しいことが望ましい。この場合には、図２（ｃ）に示した合成信号の一方の発光点で完全に打ち消しあうことができ、ディザ信号を加算したことによる信号品質劣化を抑制することができる。それだけでなく、同期検波出力を比較的大きくすることができ、制御感度を高くすることができる。ただし、必ずしも、上述の２つの振幅を等しくする必要はなく、例えば、制御感度が十分に得られている場合には、その必要はない。
【００５４】
また、関連駆動制御装置においては、最適バイアスに対応する同期検波出力は、駆動振幅によらずゼロであったが、本実施の形態に係る駆動制御装置１００における最適バイアスに対応する同期検波出力は、図７に示したように、駆動振幅によって異なる。したがって、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係の中から、自動的に、駆動振幅に応じた関係を用いてバイアスを制御するようにすることが望ましい。このことについては、実施の形態２〜４にて説明する。
【００５５】
＜実施の形態２＞
図８は、本発明の実施の形態２に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、概ね、実施の形態１に係る駆動制御装置１００において、振幅設定部９がバイアス設定部８に直接接続されたものとなっている。
【００５６】
上記に説明した実施の形態１に係る駆動制御装置１００では、バイアス設定部８は、図７に示した関係に基づいて、同期検波出力に対して予め設定されたバイアスずれがゼロとなるようにフィードバックをかけて制御する。しかし、上述したように、駆動振幅に応じて、同期検波出力とバイアスずれとの関係が変化することから、バイアス設定部８に、駆動振幅に係る情報が入力されるべきであると考えられる。
【００５７】
そこで、本実施の形態では、駆動制御装置１００では、振幅設定部９が生成した振幅設定信号、つまり、２Ｖπの１００％、２Ｖπの０％などを示す信号が、バイアス設定部８に入力される。バイアス設定部８は、振幅設定部９が生成した振幅設定信号に基づき光変調器２に入力される駆動信号の振幅を算出する。
【００５８】
バイアス設定部８は、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係を記憶した記憶部８ａを有しており、記憶部８ａに記憶された当該関係の中から、算出した振幅に対応する関係を取得する。そして、バイアス設定部８は、取得した関係に基づいて、同期検波出力に対して設定されたバイアスずれがゼロとなるように制御信号を生成する。つまり、本実施の形態では、バイアス設定部８は、振幅設定部９が生成した振幅設定信号を加味してバイアスを制御するための制御信号を生成する。
【００５９】
以上のような本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、振幅設定部９で振幅が変更されるごとに、同期検波出力とバイアスずれとの関係を適切に選択し、当該関係を用いて適切なバイアス制御を行うことができる。したがって、使い勝手のよい駆動制御装置１００を実現することができる。
【００６０】
＜実施の形態３＞
図９は、本発明の実施の形態２に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、概ね、実施の形態１に係る駆動制御装置１００において、フォトダイオード４及びバイアス設定部８と接続された光強度検出部１３が追加されたものとなっている。
【００６１】
上記に説明した実施の形態２では、振幅設定部９が生成した振幅設定信号が示す振幅を加味して制御信号を生成した。ここで、振幅設定信号が示す振幅は、光変調器２からの光信号の光強度と対応関係にあると考えられる。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、光強度検出部１３が、光変調器２からの光信号の光強度（ここではフォトダイオード４に入力される光信号の光強度）を検出する。そして、バイアス設定部８は、光強度検出部１３が検出した光強度に基づき光変調器２に入力される駆動信号の振幅を算出する。
【００６３】
バイアス設定部８は、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係を記憶した記憶部８ａを有しており、記憶部８ａに記憶された当該関係の中から、算出した振幅に対応する関係を取得する。そして、バイアス設定部８は、取得した関係に基づいて、同期検波出力に対して設定されたバイアスずれがゼロとなるように制御信号を生成する。つまり、本実施の形態では、バイアス設定部８は、光強度検出部１３が検出した光強度を加味して制御信号を生成する。
【００６４】
以上のような本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、振幅設定部９で振幅が変更されるごとに、同期検波出力とバイアスずれとの関係を適切に選択し、当該関係を用いて適切なバイアス制御を行うことができる。したがって、使い勝手のよい駆動制御装置１００を実現することができる。
【００６５】
＜実施の形態４＞
図１０は、本発明の実施の形態２に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、概ね、実施の形態１に係る駆動制御装置１００において、コンデンサ１２及び光変調器２と接続された高周波ピーク検波部１４（振幅検出部）が追加されたものとなっている。
【００６６】
上記に説明した実施の形態２では、振幅設定部９が生成した振幅設定信号が示す振幅を加味して制御信号を生成した。それに対して、本実施の形態では、高周波ピーク検波部１４が、光変調器２に入力される駆動信号の振幅を直接検出する。
【００６７】
バイアス設定部８は、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係を記憶した記憶部８ａを有しており、記憶部８ａに記憶された当該関係の中から、算出した振幅に対応する関係を取得する。そして、バイアス設定部８は、取得した関係に基づいて、同期検波出力に対して設定されたバイアスずれがゼロとなるように制御信号を生成する。つまり、本実施の形態では、バイアス設定部８は、高周波ピーク検波部１４が検出した振幅を加味して制御信号を生成する。
【００６８】
以上のような本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、振幅設定部９で振幅が変更されるごとに、同期検波出力とバイアスずれとの関係を適切に選択し、当該関係を用いて適切なバイアス制御を行うことができる。したがって、使い勝手のよい駆動制御装置１００を実現することができる。
【００６９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合せたり、各実施の形態の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 光源、２ 光変調器、５ ピーク検波部、６ 発振回路部、７ 同期検波部、８ バイアス設定部、９ 振幅設定部、１０ｂ 加算器、１１ 増幅器、１３ 光強度検出部、１４ 高周波ピーク検波部、１００ 駆動制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から連続的に出射された光を変調することにより光信号を生成する光変調器に対して、駆動制御を行う駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの変調方式の一つとして、レーザーダイオードなどの半導体レーザに駆動電流に応じた光信号を出力させることにより、電気信号に比例した強度の光信号を生成する直接変調方式が知られている。この直接変調方式は、装置構成が非常に簡単であるという長所を有しているが、この方式を用いて、伝送速度が数Ｇｂｉｔ／ｓを超える超高速・広帯域光通信を行おうとすると、変調時に光の波長が不適切に変化する波長変動（チャーピンング）現象が生じてしまい、伝送容量が制限されるという問題があった。このため、以上のような直接変調方式は、伝送速度が比較的低速な光通信システムにおいて用いられている。
【０００３】
それに対し、高速の光通信を行う方式として、半導体レーザにおいて連続的に光を出射させ、外部変調器においてこの光を駆動信号（電気信号）に応じてオン／オフすることにより、変調時のチャーピングを抑制する外部変調方式が用いられている。この外部変調方式を行う最も一般的な光変調器としては、マッハツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅ：以下「ＭＺ」）型光変調器が知られている。また、ＮＲＺ（Non Return to Zero）変調方式のＭＺ型光変調器では、駆動信号のハイレベル及びローレベルと、光出力特性の発光点及び消光点とがそれぞれ合わされる。なお、以下の説明では、周期的に変化する光出力特性の発光点／消光点に対応したバイアス（バイアス電圧）の差をＶπと記すことにする。この場合、上述のＮＲＺ変調方式における駆動信号の振幅はＶπとなる。
【０００４】
さて、以上のような光変調器によれば、上述したようにチャーピングを抑制することができるが、駆動信号に対する光出力特性が、温度や経時変化等に起因してドリフトしてしまう。その結果、光出力のオン／オフレベルに符号間干渉が生じることがあるという問題がある。そこで、例えば特許文献１に開示されているように、曲線の変動に応じて、駆動信号によるバイアスを適切に制御する技術、つまり光変調器の動作点を正常に補償する技術が提案されている。
【０００５】
また、ＭＺ型光変調器などの光変調器においては、ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）や、ＣＳＲＺ（Carrier-Suppressed Return to Zero）などに適用可能な変調方式も提案されている。このような変調方式の一例として、特許文献２には、駆動信号の振幅（駆動振幅）が２Ｖπである場合を１００％として、そのパーセント値を８０％（駆動振幅は１．６Ｖπ）などと変更可能としている。そして、バイアスに低周波信号を重畳してバイアスのずれを検出、つまり動作点の変動量及び変動方向を検出し、それをフィードバックしてバイアスを適切に制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２５１８１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２８３４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されているような方式では、バイアス制御によって光変調器の変調を安定化させることが可能であるが、変更される駆動振幅の中にバイアスのずれを検出できない駆動振幅が存在する。つまり、適切なバイアス制御を行うことができない駆動振幅が存在するという問題がある。
【０００８】
特に、従来のデジタル伝送などにおいては、伝送速度が最も優れる２Ｖπ（１００％）近傍の駆動振幅が使用されることが一般的であったため、上述の問題は顕在化していなかった。しかしながら、今日、予等化技術と呼ばれる、一種のアナログ光変調である電気的な分散補償技術が報告されており、その予等化においては、変調の線形性の要求から、駆動信号が、２Ｖπ（１００％）からある程度小さい振幅で駆動されることも報告されている。したがって、今後、上述の問題が顕在化すると考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、任意の駆動信号の振幅において適切なバイアス制御を行うことが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光変調器の駆動制御装置は、光源から連続的に出射された光を駆動信号に基づいて変調することにより光信号を生成する光変調器であって、前記駆動信号の電圧に対する光出力特性が周期的に変化する光変調器に対して、駆動制御を行う光変調器の駆動制御装置である。前記駆動制御装置は、前記光変調器からの前記光信号に応じた電気信号の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得するピーク検波部と、発振信号を生成する発振回路部と、前記ピーク検波部で取得した前記ピーク検波出力信号と、前記発振回路部で生成された発振信号とに基づいて同期検波を行う同期検波部とを備える。前記駆動制御装置は、前記同期検波部での同期検波の結果に基づいて、前記光変調器の前記変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成するバイアス制御部と、前記バイアス制御部で生成された前記制御信号に、前記発振回路部で生成された発振信号を加算する加算器と、前記発振回路部で生成された発振信号を含む所定信号に基づいてデータ信号を増幅することにより、前記駆動信号を生成する増幅器とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、任意の駆動信号の振幅において適切なバイアス制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置の動作を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態３に係る光変調器の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】関連駆動制御装置の動作を示す図である。
【図１２】関連駆動制御装置の動作を示す図である。
【図１３】関連駆動制御装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１に係る光変調器の駆動制御装置について説明する前に、当該駆動制御装置に関連し、高速の伝送速度を実現可能な駆動制御装置（以下「関連駆動制御装置」と呼ぶ）について、以下説明する。なお、以下において光変調器はＭＺ型光変調器であるものとして説明するが、これに限ったものではない。
【００１４】
関連駆動制御装置に係る光変調器では、半導体レーザなどの光源から連続的に出射された光を、駆動信号（電気信号）に基づいて変調することにより光信号を生成し、当該光信号を出力する。
【００１５】
図１１は、光変調器における、駆動信号の電圧に対する光信号の特性（光出力特性）を示す図である。この光変調器においては、図１１に示される曲線ａのように、駆動信号の電圧（駆動電圧）が増減する方向（図１１の左右方向）に対して、光出力特性が周期的に変化している。ここでの駆動電圧に対する光出力特性は、正弦波（余弦波）の波形を有しており、このような光出力特性に基づけば、発光点Ａにおいて光出力が最大、消光点Ｂにおいて光出力が最小（ここでは消灯）となる。
【００１６】
次に、ＮＲＺ変調方式（ＮＲＺ変調符号）が適用されたＭＺ型光変調器について説明する。ＮＲＺ変調方式においては、周期Ｔでレベルが変化可能な駆動信号のハイレベル及びローレベルが、発光点Ａ及び消光点Ｂにそれぞれ合わせられている。つまり光出力特性（消光カーブ）が図１１に示す曲線ａのように設定されることによって、駆動信号に応じた光出力のオン／オフ変調が行われる。なお、以下の説明では、周期的に変化する光出力特性の発光点／消光点に対応したバイアス（バイアス電圧）の差をＶπと記すことにする。この場合、上述のＮＲＺ変調方式における駆動信号の振幅はＶπとなる。
【００１７】
以上のような光変調器では、チャーピングを抑制することができるという利点がある。しかし、駆動信号に対する光出力特性が、温度変化や経時変化等に応じてドリフトしてしまう。例えば、図１１に示す曲線ａが、温度変化や経時変化等に応じて曲線ｂ，ｃにドリフトしてしまう。その結果、光出力のオン／オフレベルに符号間干渉が生じてしまうという問題がある。
【００１８】
そこで、駆動電圧に対する光出力特性を示す曲線の変動に応じてバイアスを適切に制御する（つまり光変調器の動作点を正常に補償する）技術が提案されている。具体的には、低周波数の発振信号（以下「ディザ信号」と呼ぶ）が重畳された駆動信号を光変調器に入力し、光変調器の出力からバイアスのずれ（動作点の変動量及び変動方向）を検出し、それをフィードバックしてバイアスを適切な値に制御する。この制御によれば、光出力特性のドリフトの影響を抑制することが可能となる。なお、このような制御における最適なバイアス点は、光出力がオンとなる電圧と、光出力がオフとなる電圧とのほぼ中間点となっている。
【００１９】
さて、関連駆動制御装置においては、以上のことを背景にして、ＤＰＳＫやＣＳＲＺなどに対応可能となっている。具体的には、関連駆動制御装置は、駆動振幅が２Ｖπである場合を１００％としてそのパーセント値を、例えば８０％（駆動振幅は１．６Ｖπ）などと変更可能としている。そして、バイアスに低周波信号を重畳した駆動信号を光変調器に入力し、光変調器の出力からバイアスのずれを検出し、それをフィードバックしてバイアスを制御する。
【００２０】
そして、駆動信号の振幅が２Ｖπの１００％にほぼ等しい場合には、光出力パワーの平均値が最大となるようにバイアスを制御する最大化制御を行い、当該振幅が２Ｖπの１００％からある程度小さい値（例えば２Ｖπの４０％）である場合には、光出力パワーの平均値が最小となるようにバイアスを制御する最小化制御を行う。このような関連駆動制御装置において、理想的には、最適なバイアス点は光出力がオフとなる電圧（以下「ＮＵＬＬ点」と呼ぶ）が最適なバイアス点であり、上記のバイアス制御においてもＮＵＬＬ点になるように制御が実施される。
【００２１】
以上のような関連駆動制御装置によれば、ＤＰＳＫやＣＳＲＺ等のＮＵＬＬ点が最適バイアスとなる変調方式においても、バイアスのずれを検出し、それをフィードバックしてバイアスを適切に制御することが可能である。その結果、光出力特性のドリフトの影響を抑制することが可能となっている。
【００２２】
しかしながら、関連駆動制御装置によれば適切なバイアス制御を行うことができない駆動振幅が存在するという問題がある。ここで、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合の関連駆動制御装置の動作を図１２に示す。図１２に示すように、関連駆動制御装置の制御によれば、光信号にはディザ信号の成分が現れない。この現象が、バイアスが最適な値であっても、最適な値からずれていても同様に生じる。次に、このことを図１３を用いて説明する。
【００２３】
図１３は、関連駆動制御装置において、光信号とディザ信号とを同期検波して得られる同期検波出力と、バイアスずれとの関係を示す図である。駆動振幅が２Ｖπの１００％である場合は、バイアスずれがゼロである（つまり最適バイアスである）場合に同期検波出力がゼロとなり、駆動振幅が小さくなると同期検波出力も小さくなる。したがって、駆動振幅が２Ｖπの１００％である場合には、同期検波出力に基づいてバイアスのずれを検出することができる。
【００２４】
しかし、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合には、任意のバイアスずれに対して同期検波出力が常にゼロとなる。したがって、フィードバックを行うためのバイアスのずれを検出できない。つまり、関連駆動制御装置では、駆動振幅のパーセント値のうち、適切なバイアス制御を行うことができない領域（２Ｖπの５０％）が存在するという問題がある。
【００２５】
それに対して、本実施の形態に係る光変調器の駆動制御装置によれば、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合においても、適切なバイアス制御を行うことが可能となっている。つまり、本実施の形態に係る駆動制御装置によれば、任意の駆動振幅において適切なバイアス制御を行うことが可能となっている。以下、このような本実施の形態に係る駆動制御装置について説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態で説明する構成要素に付される参照符号は、実施の形態２〜４において、当該構成要素と同一または類似する構成要素に対しても付されるものとする。
【００２７】
この図１には、駆動制御装置１００周辺の構成要素（光源１及び光変調器２）についても図示がされている。光源１は、例えば半導体レーザなどから構成され、光を連続的に出射している。光変調器２は、例えばＭＺ型光変調器などから構成され、バイアス（バイアス電圧）を加味しつつ、光源１からの連続光を、駆動信号に基づいて変調することにより光信号を生成する。なお、光変調器２に係る駆動電圧に対する光出力特性は、図１１に示した関連駆動制御装置の光出力特性と同様に周期的に変化するものとなっている。
【００２８】
本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、図１に示すように、分波器３と、フォトダイオード４と、ピーク検波部５と、発振回路部６と、同期検波部７と、バイアス設定部８と、振幅設定部９と、加算器１０ａ，１０ｂと、増幅器１１とを備えている。そして、この駆動制御装置１００は、外部からのデータ信号を駆動信号に変換して光変調器２に出力するとともに、光変調器２の変調に係る上述のバイアスを出力する。これにより、駆動制御装置１００は、光変調器２に対して駆動制御を行うものとなっている。次に、駆動制御装置１００の構成要素について詳細に説明する。
【００２９】
分波器３は、光変調器２からの光信号（出力信号）を分波し、フォトダイオード４は、分波器３の分波によって得られた光信号を電気信号に変換する。
【００３０】
ピーク検波部５は、フォトダイオード４で得られた電気信号（光変調器２からの光信号に応じた電気信号）の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得する。ここでは、ピーク検波部５は、フォトダイオード４で得られた電気信号の波形の局所的なピークを連ねてなる包絡線を示すピーク検波出力信号を取得する。なお、このようなピーク検波部５には、例えば、通常、ダイオードとコンデンサとを用いて容易に構成することができるピーク検波器や、市場で容易に入手可能なピーク検波器などが用いられる。
【００３１】
発振回路部６は、低周波数の発振信号（ディザ信号）を生成する。なお、発振回路部６で生成されるディザ信号は、制御信号及び駆動信号よりも周波数が低いものとする。
【００３２】
同期検波部７は、ピーク検波部５で取得したピーク検波出力信号と、発振回路部６で生成されたディザ信号とに基づいて同期検波を行う。つまり、同期検波部７は、基準信号であるディザ信号からのピーク検波出力信号の差を抽出する。なお、このような同期検波部７には、例えば、バンドパスフィルタ、ミキサ、低域透過フィルタで構成される検波器などが用いられる。また、同期検波部７における処理は、デジタル信号処理によって実現されてもよい。
【００３３】
バイアス制御部であるバイアス設定部８は、同期検波部７での同期検波の結果に基づいて、光変調器２の変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成する。つまり、バイアス設定部８は、光変調器２の変調に係るバイアスを設定する。
【００３４】
振幅設定部９は、光変調器２に入力される駆動信号が有するべき振幅を示す振幅設定信号を生成する。ここでは、振幅設定部９での振幅の設定の一例として、駆動信号が有するべき振幅を、２Ｖπの１００％、８０％、…というように、２Ｖπのパーセント値で設定する。しかしこれに限ったものではなく、２Ｖπ、１．６Ｖπ、…というように振幅そのものを設定するものであってもよい。
【００３５】
加算器１０ａは、発振回路部６で生成されたディザ信号と、振幅設定部９で生成された振幅設定信号とを加算することによって、増幅器１１の利得を設定するための利得信号（所定信号）を生成する。したがって、利得信号は、発振回路部６からのディザ信号と、振幅設定部９からの振幅設定信号とを含むものとなっている。
【００３６】
加算器１０ｂは、バイアス設定部８で生成された制御信号に、発振回路部６で生成されたディザ信号を加算することによって、光変調器２の変調で用いられるべきバイアス（加算後の制御信号）を光変調器２に出力する。
【００３７】
増幅器１１の利得調整端子には、発振回路部６で生成されたディザ信号と、振幅設定部９で生成された振幅設定信号とを含む上述の利得信号が入力される。そして、増幅器１１は、当該利得信号に基づいてデータ信号を増幅することにより駆動信号を生成する。つまり、増幅器１１により生成された駆動信号は、振幅設定信号の分だけ、ディザ信号の発振の中心を移動した利得信号によって増幅（強度変調）された信号となっている。このようにして生成された駆動信号は、コンデンサ１２を介して光変調器２に入力される。
【００３８】
次に本実施の形態に係る駆動制御装置１００等の動作について説明する。光源１より出射された連続光は光変調器２に入力される。加算器１０ａは、振幅設定部９からの振幅設定信号に、発振回路部６からのディザ信号を加算し、それによって得られた利得信号を増幅器１１に出力する。増幅器１１は、加算器１０ａからの利得信号に基づいてデータ信号を増幅することによって駆動信号を生成する。光変調器２は、バイアスを加味して、光源１からの連続光を駆動信号に基づいて変調した光信号を出力する。光変調器２から出力された光信号は、分波器３によって分波され、フォトダイオード４で電気信号に変換されて、ピーク検波部５に入力される。ピーク検波部５は、この電気信号の包絡線を示すピーク検波出力信号を生成する。ここで、ピーク検波部５は、電気信号の包絡線を取得することから、ディザ信号に関する成分のみが抽出されることになる。
【００３９】
同期検波部７は、ピーク検波部５からのピーク検波出力信号と、発振回路部６で生成したディザ信号とを掛け合わせて同期検波を行い、それによって、ディザ信号からのピーク検波出力信号の差を示す信号を取得し、当該信号をバイアス設定部８に出力する。バイアス設定部８は、同期検波部７からの当該信号に基づき、バイアスを制御する制御信号を出力する。加算器１０ｂは、制御信号にディザ信号を加算し、それによって得られたバイアスを光変調器２に出力する。
【００４０】
以上の制御を行う本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、駆動信号の任意の振幅、つまり増幅器１１での任意の増幅に対してバイアスを適切に制御することが可能であり、その結果、光出力特性のドリフトの影響を抑制することが可能となっている。以下、このことについて図２〜図５を用いて説明する。
【００４１】
図２は、本実施の形態に係る駆動制御装置１００において生成される信号を示す図である。なお、図２は図２（ａ）〜（ｃ）を含んでいる。
【００４２】
図２（ａ）は、加算器１０ｂから光変調器２に入力されるバイアス、つまり加算後の制御信号）を示す図である。図２（ａ）に示すように、バイアスの波形の振幅方向での両端部には、同位相の２つのディザ信号がそれぞれ現れている。
【００４３】
図２（ｂ）は、増幅器１１から光変調器２に入力される駆動信号、つまりディザ信号を含む利得信号に基づいて振幅変調された信号を示す図である。図２（ｂ）に示すように、駆動信号の波形の振幅方向での両端部には、位相が互いに１８０°ずれた２つのディザ信号がそれぞれ現れている。
【００４４】
本実施の形態では、光変調器２に、図２（ａ）に示されるバイアスと、図２（ｂ）に示される駆動信号とが入力される。そうすると、光変調器２は、図２（ｃ）に示すように、一方の発光点側においてはディザ信号が足し合わされ、他方の発光点側においてはディザ信号が打ち消された信号（以下「合成信号」と呼ぶ）に基づいて、光信号（出力信号）を生成することになる。これにより、合成信号に重畳されているディザ信号は、一方の発光点側と、他方の発光点側において非対称となる。
【００４５】
次に、図２（ｃ）に示すような合成信号に基づいて、光変調器２が光信号（出力信号）を生成する場合の光変調器２及び駆動制御装置１００の動作について、図３〜図５を用いて説明する。
【００４６】
図３は、バイアスが適切に設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示す図である。この場合には、図３に示す一点鎖線のように、発光点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心と対応する。その結果、ピーク検波部５からのピーク検波出力信号は、ディザ信号の周波数の２倍の周波数成分のみを含むことになる。このため、ピーク検波部５からのピーク検波出力信号と、発振回路部６からのディザ信号との同期検波の結果を示す、同期検波部７の出力は、ゼロとなる。バイアス設定部８は、同期検波部７からゼロを受け取った場合には、バイアスが適切に制御され設定されていると判断する。
【００４７】
一方、図４は、バイアスが適切な値より高く設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示す図である。この場合には、図４に示す一点鎖線のように、発光点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心よりも低い値と対応する。その結果、ピーク検波出力信号は、ディザ信号と同じ周波数成分を含み、かつ位相はディザ信号から１８０°ずれることになる。このため、同期検波部７の出力は、マイナスの値となる。バイアス設定部８は、同期検波部７からマイナスの値を受け取った場合には、その値に応じてバイアスを減少させるための制御信号を出力する。
【００４８】
また、図５は、バイアスが適切な値よりも低く設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示す図である。この場合には、図５に示す一点鎖線のように、発光点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心よりも高い値に対応する。その結果、ピーク検波出力信号は、ディザ信号と同じ周波数成分を含み、かつ位相もディザ信号と同じとなる。このため、同期検波部７の出力は、プラスの値となる。バイアス設定部８は、同期検波部７からプラスの値を受け取った場合には、その値に応じてバイアスを増加させるための制御信号を出力する。
【００４９】
以上、図３〜図５を用いて説明したような制御を行えば、バイアスを適切な値に制御することが可能となり、光出力特性のドリフトの影響を抑制することができる。
【００５０】
ただし、以上は、光変調器２に入力される駆動信号の動振幅が２Ｖπの１００％である場合についての説明である。次に図６を用いて、当該駆動信号の振幅が２Ｖπの５０％である場合の光変調器２及び駆動制御装置１００の動作について説明する。ここで、図６は、駆動信号の振幅が２Ｖπの５０％であり、かつ、バイアスが適切に設定されたときの光変調器２及び駆動制御装置１００の動作を示している。この場合、図６に示す一点鎖線のように、発光点と消光点との中心点は、合成信号に重畳されているディザ信号の振幅の中心に対応する。その結果、ピーク検波部５の出力信号は、ディザ信号と同じ周波数成分を含み、かつ位相もディザ信号と同じとなる。このため、同期検波部７の出力は、プラスの値となる。
【００５１】
次に、図７に、本実施の形態に係る駆動制御装置１００における同期検波出力と、バイアスずれとの関係を示す。この図７に示されるように、本実施の形態に係る駆動制御装置１００においては、駆動振幅に応じて、同期検波出力のピークに対応するバイアスずれが異なるが、それ以外、例えば同期検波出力のピーク値などについては、駆動振幅によらず同一である。
【００５２】
さて、この図７に示すように、本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、駆動振幅が２Ｖπの０，２５，５０，７５，１００％のいずれであっても、バイアスのずれに応じて同期検波出力が変化する。例えば、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合には、図７において三角が付された曲線に示されるように、バイアスずれがゼロに近づくほど同期検波出力がプラス方向に大きくなる。したがって、本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、関連駆動制御装置では行うことができなかった、駆動振幅が２Ｖπの５０％である場合においても、同期検波出力に応じて適切なバイアス制御を行うことができる。つまり、任意の駆動信号の振幅において適切なバイアス制御を行うことができる。また、光変調器２のバイアス制御において、バイアスをＮＵＬＬ点に制御することが可能となり、安定的に光変調器２を動作させることができる。
【００５３】
なお、図２（ａ）に示した、加算器１０ｂからのバイアス（出力信号）に含まれるディザ信号の振幅と、図２（ｂ）に示した利得信号に含まれるディザ信号の振幅とは、等しいことが望ましい。この場合には、図２（ｃ）に示した合成信号の一方の発光点で完全に打ち消しあうことができ、ディザ信号を加算したことによる信号品質劣化を抑制することができる。それだけでなく、同期検波出力を比較的大きくすることができ、制御感度を高くすることができる。ただし、必ずしも、上述の２つの振幅を等しくする必要はなく、例えば、制御感度が十分に得られている場合には、その必要はない。
【００５４】
また、関連駆動制御装置においては、最適バイアスに対応する同期検波出力は、駆動振幅によらずゼロであったが、本実施の形態に係る駆動制御装置１００における最適バイアスに対応する同期検波出力は、図７に示したように、駆動振幅によって異なる。したがって、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係の中から、自動的に、駆動振幅に応じた関係を用いてバイアスを制御するようにすることが望ましい。このことについては、実施の形態２〜４にて説明する。
【００５５】
＜実施の形態２＞
図８は、本発明の実施の形態２に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、概ね、実施の形態１に係る駆動制御装置１００において、振幅設定部９がバイアス設定部８に直接接続されたものとなっている。
【００５６】
上記に説明した実施の形態１に係る駆動制御装置１００では、バイアス設定部８は、図７に示した関係に基づいて、同期検波出力に対して予め設定されたバイアスずれがゼロとなるようにフィードバックをかけて制御する。しかし、上述したように、駆動振幅に応じて、同期検波出力とバイアスずれとの関係が変化することから、バイアス設定部８に、駆動振幅に係る情報が入力されるべきであると考えられる。
【００５７】
そこで、本実施の形態では、駆動制御装置１００では、振幅設定部９が生成した振幅設定信号、つまり、２Ｖπの１００％、２Ｖπの０％などを示す信号が、バイアス設定部８に入力される。バイアス設定部８は、振幅設定部９が生成した振幅設定信号に基づき光変調器２に入力される駆動信号の振幅を算出する。
【００５８】
バイアス設定部８は、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係を記憶した記憶部８ａを有しており、記憶部８ａに記憶された当該関係の中から、算出した振幅に対応する関係を取得する。そして、バイアス設定部８は、取得した関係に基づいて、同期検波出力に対して設定されたバイアスずれがゼロとなるように制御信号を生成する。つまり、本実施の形態では、バイアス設定部８は、振幅設定部９が生成した振幅設定信号を加味してバイアスを制御するための制御信号を生成する。
【００５９】
以上のような本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、振幅設定部９で振幅が変更されるごとに、同期検波出力とバイアスずれとの関係を適切に選択し、当該関係を用いて適切なバイアス制御を行うことができる。したがって、使い勝手のよい駆動制御装置１００を実現することができる。
【００６０】
＜実施の形態３＞
図９は、本発明の実施の形態２に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、概ね、実施の形態１に係る駆動制御装置１００において、フォトダイオード４及びバイアス設定部８と接続された光強度検出部１３が追加されたものとなっている。
【００６１】
上記に説明した実施の形態２では、振幅設定部９が生成した振幅設定信号が示す振幅を加味して制御信号を生成した。ここで、振幅設定信号が示す振幅は、光変調器２からの光信号の光強度と対応関係にあると考えられる。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、光強度検出部１３が、光変調器２からの光信号の光強度（ここではフォトダイオード４に入力される光信号の光強度）を検出する。そして、バイアス設定部８は、光強度検出部１３が検出した光強度に基づき光変調器２に入力される駆動信号の振幅を算出する。
【００６３】
バイアス設定部８は、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係を記憶した記憶部８ａを有しており、記憶部８ａに記憶された当該関係の中から、算出した振幅に対応する関係を取得する。そして、バイアス設定部８は、取得した関係に基づいて、同期検波出力に対して設定されたバイアスずれがゼロとなるように制御信号を生成する。つまり、本実施の形態では、バイアス設定部８は、光強度検出部１３が検出した光強度を加味して制御信号を生成する。
【００６４】
以上のような本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、振幅設定部９で振幅が変更されるごとに、同期検波出力とバイアスずれとの関係を適切に選択し、当該関係を用いて適切なバイアス制御を行うことができる。したがって、使い勝手のよい駆動制御装置１００を実現することができる。
【００６５】
＜実施の形態４＞
図１０は、本発明の実施の形態２に係る駆動制御装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る駆動制御装置１００は、概ね、実施の形態１に係る駆動制御装置１００において、コンデンサ１２及び光変調器２と接続された高周波ピーク検波部１４（振幅検出部）が追加されたものとなっている。
【００６６】
上記に説明した実施の形態２では、振幅設定部９が生成した振幅設定信号が示す振幅を加味して制御信号を生成した。それに対して、本実施の形態では、高周波ピーク検波部１４が、光変調器２に入力される駆動信号の振幅を直接検出する。
【００６７】
バイアス設定部８は、図７に示した同期検波出力とバイアスずれとの関係を記憶した記憶部８ａを有しており、記憶部８ａに記憶された当該関係の中から、算出した振幅に対応する関係を取得する。そして、バイアス設定部８は、取得した関係に基づいて、同期検波出力に対して設定されたバイアスずれがゼロとなるように制御信号を生成する。つまり、本実施の形態では、バイアス設定部８は、高周波ピーク検波部１４が検出した振幅を加味して制御信号を生成する。
【００６８】
以上のような本実施の形態に係る駆動制御装置１００によれば、振幅設定部９で振幅が変更されるごとに、同期検波出力とバイアスずれとの関係を適切に選択し、当該関係を用いて適切なバイアス制御を行うことができる。したがって、使い勝手のよい駆動制御装置１００を実現することができる。
【００６９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合せたり、各実施の形態の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 光源、２ 光変調器、５ ピーク検波部、６ 発振回路部、７ 同期検波部、８ バイアス設定部、９ 振幅設定部、１０ｂ 加算器、１１ 増幅器、１３ 光強度検出部、１４ 高周波ピーク検波部、１００ 駆動制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から連続的に出射された光を駆動信号に基づいて変調することにより光信号を生成する光変調器であって、前記駆動信号の電圧に対する光出力特性が周期的に変化する光変調器に対して、駆動制御を行う光変調器の駆動制御装置であって、
前記光変調器からの前記光信号に応じた電気信号の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得するピーク検波部と、
発振信号を生成する発振回路部と、
前記ピーク検波部で取得した前記ピーク検波出力信号と、前記発振回路部で生成された発振信号とに基づいて同期検波を行う同期検波部と、
前記同期検波部での同期検波の結果に基づいて、前記光変調器の前記変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成するバイアス制御部と、
前記バイアス制御部で生成された前記制御信号に、前記発振回路部で生成された発振信号を加算する加算器と、
前記発振回路部で生成された発振信号を含む所定信号に基づいてデータ信号を増幅することにより、前記駆動信号を生成する増幅器と
を備える光変調器の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記加算器からの出力信号に含まれる前記発振信号の振幅と、前記所定信号に含まれる前記発振信号の振幅とは等しい、光変調器の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記駆動信号が有するべき振幅を示す、前記所定信号に含まれる振幅設定信号を生成する振幅設定部をさらに備え、
前記バイアス制御部は、前記振幅設定部が生成した前記振幅設定信号を加味して前記制御信号を生成する、光変調器の駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記光変調器からの前記光信号の光強度を検出する光強度検出部をさらに備え、
前記バイアス制御部は、前記光強度検出部が検出した前記光強度を加味して前記制御信号を生成する、光変調器の駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記駆動信号の振幅を検出する振幅検出部をさらに備え、
前記バイアス制御部は、前記振幅検出部が検出した前記駆動信号の振幅を加味して前記制御信号を生成する、光変調器の駆動制御装置。
【請求項１】
光源から連続的に出射された光を駆動信号に基づいて変調することにより光信号を生成する光変調器であって、前記駆動信号の電圧に対する光出力特性が周期的に変化する光変調器に対して、駆動制御を行う光変調器の駆動制御装置であって、
前記光変調器からの前記光信号に応じた電気信号の波形のピークを示すピーク検波出力信号を取得するピーク検波部と、
発振信号を生成する発振回路部と、
前記ピーク検波部で取得した前記ピーク検波出力信号と、前記発振回路部で生成された発振信号とに基づいて同期検波を行う同期検波部と、
前記同期検波部での同期検波の結果に基づいて、前記光変調器の前記変調に係るバイアスを制御するための制御信号を生成するバイアス制御部と、
前記バイアス制御部で生成された前記制御信号に、前記発振回路部で生成された発振信号を加算する加算器と、
前記発振回路部で生成された発振信号を含む所定信号に基づいてデータ信号を増幅することにより、前記駆動信号を生成する増幅器と
を備える光変調器の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記加算器からの出力信号に含まれる前記発振信号の振幅と、前記所定信号に含まれる前記発振信号の振幅とは等しい、光変調器の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記駆動信号が有するべき振幅を示す、前記所定信号に含まれる振幅設定信号を生成する振幅設定部をさらに備え、
前記バイアス制御部は、前記振幅設定部が生成した前記振幅設定信号を加味して前記制御信号を生成する、光変調器の駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記光変調器からの前記光信号の光強度を検出する光強度検出部をさらに備え、
前記バイアス制御部は、前記光強度検出部が検出した前記光強度を加味して前記制御信号を生成する、光変調器の駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の光変調器の駆動制御装置であって、
前記駆動信号の振幅を検出する振幅検出部をさらに備え、
前記バイアス制御部は、前記振幅検出部が検出した前記駆動信号の振幅を加味して前記制御信号を生成する、光変調器の駆動制御装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８８７０２（Ｐ２０１３−８８７０２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０５８３（Ｐ２０１１−２３０５８３）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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