光変調装置および光変調制御方法
【課題】半導体マッハツェンダ型変調器を備える光変調装置の動作状態を調整する構成および方法を提供する。
【解決手段】光変調装置は、変調器、変調信号生成器、重畳器、およびバイアス制御器を備える。変調器は、電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える。変調信号生成器は、変調信号を生成する。重畳器は、バイアス電圧に所定の周波数の信号を重畳する。バイアス制御器は、変調器により生成される変調光信号から抽出される所定の周波数成分の位相に基づいて、変調器の変調方向のバイアス電圧および変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御する。
【解決手段】光変調装置は、変調器、変調信号生成器、重畳器、およびバイアス制御器を備える。変調器は、電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える。変調信号生成器は、変調信号を生成する。重畳器は、バイアス電圧に所定の周波数の信号を重畳する。バイアス制御器は、変調器により生成される変調光信号から抽出される所定の周波数成分の位相に基づいて、変調器の変調方向のバイアス電圧および変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置および光変調制御方法に係わり、例えば、半導体マッハツェンダ型変調器（ＳＭＺＭ：Semiconductor Mach-Zehnder Modulator）を利用する光変調に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
光変調デバイスとして、近年、半導体マッハツェンダ型変調器（ＳＭＺＭ）が実用化されている。ＳＭＺＭは、ＬＮ変調等と比較して、小型化が容易であり、また電界吸収型光変調器（ＥＡ変調器）に比べ、広い波長帯域特性を有する。
【０００３】
関連する技術として、同一半導体基板上にて光が導波する方向に半導体レーザとマッハツェンダ変調器とが集積されている光半導体装置が提案されている。（例えば、特許文献１）。
【０００４】
他の関連する技術として、下記の光変調装置が提案されている。すなわち、光変調装置は、入力された入力光を２つの光導波路に分岐し、当該各光導波路を伝搬した各分岐光を合成して合成光を出力する光干渉手段と、前記２つの光導波路のうち、少なくとも１つの光導波路に伝搬光の位相を調整するための電圧を供給する位相調整電圧供給手段と、前記２つの光導波路のうち、少なくとも１つの光導波路に直流電圧を供給する直流電圧供給手段と、前記入力光の波長に応じて、前記直流電圧供給手段で供給する前記直流電圧の値を制御する直流電圧制御手段とを含む。（例えば、特許文献２）
さらに他の関連する技術として、下記の光送信装置が提案されている。すなわち、光送信装置は、光源と、入力信号に応じた駆動電圧を発生する駆動回路と、上記駆動電圧に応じて上記光源の出射光を変調し、上記入力信号を光信号に変換する光変調器と、該光変調器の動作特性曲線のドリフトを検出して、動作点が上記動作特性曲線に対して一定の位置になるように上記光変調器を制御する動作点安定化回路を備える。光送信装置は、動作点切換信号に基づいて、上記動作点を上記動作特性曲線上で半周期シフトさせる動作点シフト回路をさらに備える。（例えば、特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９８８８１号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６５４８号公報
【特許文献３】特開平４−１４０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＭＺＭは、１組の光導波路を備える。１組の光導波路には、光源からの入力光が分岐されて導かれる。また、ＳＭＺＭは、各光導波路に対してそれぞれ電界を与える電極を備える。各電極には、データ信号から生成される駆動信号、およびバイアス電圧が印加される。そして、ＳＭＺＭは、入力光を駆動信号で変調することにより、変調光信号を生成する。このとき、駆動振幅（すなわち、駆動信号の振幅）およびバイアス電圧を適切に調整することにより、品質の良い変調光信号が生成される。
【０００７】
ところが、ＳＭＺＭの静特性は、デバイス毎にばらつきを有するとともに、入力光の波長に依存する。このため、入力光の波長を考慮しながら各ＳＭＺＭについて予め最適な駆動振幅およびバイアス電圧の組合せを決定するためには、膨大な時間を要する。また、ＳＭＺＭに対して予め最適な駆動振幅およびバイアス電圧の組合せを決定したとしても、ＳＭＺＭの静特性は、周囲の温度または経年劣化などにより変化することがある。そして、ＳＭＺＭの静特性が変化すると、変調光信号の品質が劣化する。例えば、光波形の折り返し、消光比の劣化、クロスポイントの変動、光波形の開口度の縮小などが生じる。
【０００８】
なお、ＳＭＺＭの静特性は、一般的なＬＮ変調器と異なっている。このため、ＬＮ変調器の動作状態を調整する方法をＳＭＺＭに導入しても、ＳＭＺＭの動作状態を最適化することは困難である。
【０００９】
本発明の課題は、半導体マッハツェンダ型変調器を備える光変調装置の動作状態を調整する構成および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様の光変調装置は、電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器と、前記変調信号を生成する変調信号生成器と、前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上述の態様によれば、半導体マッハツェンダ型変調器を備える光変調装置の動作状態を自動的にまたは容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る光変調装置の一例を示す図である。
【図２】制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係る光変調装置の一例を示す図である。
【図４】制御動作の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】ＳＭＺＭの静特性の一例、光強度変調の最適な駆動方法の一例を示す図である。
【図６】Ｙ軸方向の光出力特性を示す図である。
【図７】ＳＭＺＭの静特性を示す図である。
【図８】Ｙ軸方向の光出力特性の２次元グラフを示す図である。
【図９】バイアス電圧を変化させた場合の光出力特性のピーク値を示す図である。
【図１０】ＳＭＺＭの静特性を示す図である。
【図１１】Ｙ軸方向の光出力特性および電圧変化を示す図である。
【図１２】Ｘ軸方向の電圧に対する光出力特性を示す図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図１４】Ｙ軸方向のバイアス電圧を変調させた場合の光出力特性を示す図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図１６】Ｙ軸方向のみバイアス変調した場合の特性例を示す図である。
【図１７】各部の動作波形を示す図である。
【図１８】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図１９】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図２０】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図２１】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図２２】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図２３】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図２４】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図２５】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図２６】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図２７】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図２８】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図２９】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図３０】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図３１】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図３２】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図３３】第５の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図３４】データ信号変調の振幅に低周波変調した場合の特性例を示す図である。
【図３５】各部動作波形を示す図である。
【図３６】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図３７】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図３８】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図３９】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図４０】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図４１】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図４２】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図４３】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図４４】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図４５】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図４６】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図４７】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図４８】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図４９】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図５０】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図５１】第６の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図５２】Ｘ軸方向のみにバイアス変調した場合の特性例を示す図である。
【図５３】各部の動作波形を示す図である。
【図５４】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適の場合を示す図である。
【図５５】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適の場合を示す図である。
【図５６】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より低い場合を示す図である。
【図５７】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より低い場合を示す図である。
【図５８】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より高い場合を示す図である。
【図５９】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より高い場合を示す図である。
【図６０】第７の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図６１】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６２】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６３】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６４】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６５】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６６】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６７】第８の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図６８】第９の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図６９】各動作波形を示す図である。
【図７０】各動作波形を示す図である。
【図７１】変調振幅が小さい場合の特性を示す図である。
【図７２】Ｙ軸方向にバイアス電圧が低い場合の特性を示す図である。
【図７３】Ｙ軸方向にバイアス電圧が高い場合の特性を示す図である。
【図７４】第１０の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図７５】第１１の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図７６】比較例を示す図である。
【図７７】ＳＭＺＭの静特性の変動および波形劣化を示す図である。
【図７８】バイアス電圧が変動した場合の波形劣化を示す図である。
【図７９】変調振幅が大きい場合の波形劣化を示す図である。
【図８０】変調振幅が小さい場合の波形劣化を示す図である。
【図８１】ＳＭＺＭの静特性が変動した場合の波形劣化を示す図である。
【図８２】ピーク検出部およびボトム検出部の構成を示す図である。
【図８３】ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の抽出を説明する図である。
【図８４】ＳＭＺＭの動作状態を制御するデジタル信号処理を実現する構成を示す図である。
【図８５】ＳＭＺＭの動作状態を制御する手順を示すフローチャートである。
【図８６】Ｙ軸方向制御を示すフローチャートである。
【図８７】Ｘ軸方向制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態について、図１を参照する。図１は、第１の実施の形態に係る光変調装置の一例を示す。
【００１４】
第１の実施形態の光変調装置２Ａは、本出願の光変調装置の一例である。光変調装置２Ａは、図１に示すように、光変調デバイスとして半導体マッハツェンダ型変調器（ＳＭＺＭ：Semiconductor Mach-Zehnder Modulator 、以下「ＳＭＺＭ」と称する）４を備える。ＳＭＺＭ４は、電気光学効果を有する半導体基板を用いて実現される。
【００１５】
ＳＭＺＭ４は、第１の光導波路６、および第２の光導波路８を備える。光導波路６、８は、上述の半導体基板上に形成される。また、光導波路６、８は、例えば、互いに平行に形成される。ＳＭＺＭ４には、入力光が導かれる。入力光は、信号を伝送するためのキャリア光であって、例えば、直流光源により生成されるＣＷ光である。光源は、例えば、レーザ光源である。ただし、ＳＭＺＭ４には、光変調器から出力される光信号が入力されてもよい。入力光は、光スプリッタ１０により分岐され、光導波路６、８に導かれる。光導波路６、８を通過した光は、合波器１２により合波される。これにより、データ信号などの変調信号に対応する変調光信号が生成される。
【００１６】
光導波路６に対して第１の信号電極１６が設けられる。また、光導波路８に対して第２の信号電極１８が設けられる。ここで、光導波路６、８、および信号電極１６、１８は、電気光学効果を有する半導体基板上にマッハツェンダ干渉計を実現するように、形成される。信号電極１６は、第１の入力端子２０に接続され、信号電極１８は、第２の入力端子２２に接続される。入力端子２０には、第１の入力電圧Ｖ１が与えられ、入力端子２２には、第２の入力電圧Ｖ２が与えられる。また、信号電極１６、１８には、それぞれ終端器２４、２６が接続されている。
【００１７】
光モニタ部１１は、ＳＭＺＭ４から出力される変調光信号をモニタする。すなわち、光モニタ部１１は、変調光信号を表す電気信号を生成して制御部１３に導く。
制御部１３は、低周波信号生成部１５、位相比較器１７、バイアス電圧生成部１９を備える。低周波信号生成部１５は、低周波信号を生成する。この低周波信号は、例えば、バイアス電圧生成部１９により生成されるバイアス電圧に重畳される。あるいは、この低周波信号は、変調信号生成部９により生成される変調信号の振幅を制御する振幅制御電圧に重畳される。いずれのケースにおいても、ＳＭＺＭ４の光出力は、低周波信号の成分（以下、「低周波成分」と呼ぶことがある）をまたはその高調波成分を含むことになる。
【００１８】
位相比較器１７は、低周波信号生成部１５により生成される低周波信号を基準として、変調光信号から抽出される低周波成分の位相を検出する。そして、バイアス電圧生成部１９は、位相比較器１７により検出される位相に基づいて、信号電極１６、１８に印加するバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。
【００１９】
変調信号生成部９は、入力データ信号から変調信号を生成する。このとき、変調信号生成部９は、プッシュプル駆動（差動駆動）を実現するために、変調信号として、１組の正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppを生成する。この変調信号の振幅は、位相比較器１７により検出される位相に基づいて制御される。
【００２０】
入力電圧Ｖ１は、バイアス電圧Ｖ１biasに正相変調信号Ｖ１ppを加えることにより得られる。また、入力電圧Ｖ２は、バイアス電圧Ｖ２biasに逆相変調信号Ｖ２ppを加えることにより得られる。ここで、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasにそれぞれ正相変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppを加える動作は、たとえば、バイアスＴ回路により実現される。バイアスＴ回路は、インダクタおよびキャパシタを含む電子回路である。バイアスＴ回路を使用することにより、高周波信号（Ｖ１pp、Ｖ２pp）は直流成分（Ｖ１bias、Ｖ２bias）の影響を受けることはなく、直流成分は高周波信号の影響を受けることはない。なお、バイアスＴ回路の構成および作用は、例えば、特開２００７−１０９８３９号公報に記載されている。
【００２１】
信号電極１６、１８に入力電圧Ｖ１、Ｖ２が印加されると、光導波路６、８の屈折率は電気光学効果により印加電圧に応じて変化する。この屈折率の変化は、光導波路６、８の通過光の位相をそれぞれ変化させる。すなわち、光導波路６の屈折率は、入力電圧Ｖ１により変化し、光導波路８の屈折率は、入力電圧Ｖ２により変化する。この結果、各光導波路において、位相シフトが発生する。このとき、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに同じであれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最大となる。一方、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに逆相であれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最小となる。このように、変調信号を利用して光導波路６、８の電界を制御することにより、光強度変調が実現される。なお、図１に示す構成では、プッシュプル駆動（差動駆動）が行われるので、チャープの小さな変調光信号が得られる。
【００２２】
図２は、第１の実施形態の光変調制御方法を示すフローチャートである。図２に示す手順は、本出願の光変調制御方法の一例である。
ステップＳ１１において、光導波路６、８に、バイアス電圧および変調信号が与えられる。これにより、ＳＭＺＭ４は、光導波路６、８の通過光を変調する。
【００２３】
ステップＳ１２において、変調信号生成部９は、低周波信号を利用して振幅変調を行う。そして、変調信号生成部９は、振幅変調された変調信号を生成する。振幅変調された変調信号は、光導波路６、８に対して設けられている信号電極１６、１８に印加される。この結果、ＳＭＺＭ４から出力される変調光信号は、低周波成分を含む。
【００２４】
ステップＳ１３において、制御部１３は、低周波信号を基準として、ＳＭＺＭ４の出力光信号中の低周波成分の位相を検出する。そして、制御部１３は、検出した位相に基づいて、変調信号生成部９により生成される変調信号の振幅、およびバイアス電圧生成部１９により生成されるバイアス電圧を制御する。
【００２５】
上記構成および方法によれば、ＳＭＺＭ４の光出力中の低周波成分をモニタし、低周波信号を利用してその低周波成分を同期検波することにより、光出力中の低周波成分の位相または低周波信号の２倍の周波数成分が検出される。ここで、ＳＭＺＭ４の光出力は、ＳＭＺＭ４の動作状態を表す情報を含むので、上述の位相または２倍の周波数成分を検出すれば、その動作状態を制御するための情報を得ることができる。
【００２６】
また、実施形態の方法は、上記位相情報に応じて変調信号の振幅およびバイアス電圧を制御するので、ＳＭＺＭ４の動作特性に応じてそれらを自動的に最適化または略最適化することができる。すなわち、温度変化、経年変化が発生する場合、あるいは回路誤差が存在する場合であっても、最適な変調振幅およびバイアス電圧を設定することができる。したがって、種々の変動要因に関係なく、変調動作を安定させることが可能であり、安定した変調光信号を得ることができる。
【００２７】
なお、上記の実施形態では、信号電極１６、１８双方に変調信号およびバイアス電圧が入力され、それら双方が制御されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、本発明は、変調信号の振幅またはバイアス電圧のいずれか一方のみを制御する形態であってもよい。変調信号の振幅またはバイアス電圧の何れか一方を最適化する構成であっても、それに応じて変調動作が安定し、安定した光出力が得られる。
【００２８】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態について、図３を参照する。図３は、第２の実施の形態に係る光変調装置の一例を示している。図３に示す構成は一例であって、本発明は図３に示す構成に限定されるものではない。なお、図３において、図１と同じ要素には同じ符号が付されている。
【００２９】
第２の実施形態の光変調装置２Ｂは、本出願の光変調装置および光変調制御方法の一例である。光変調装置２Ｂは、図３に示すように、光変調デバイスとしてＳＭＺＭ（半導体マッハツェンダ型変調器）４を備える。
【００３０】
ＳＭＺＭ４は、第１の実施の形態と同様に、マッハツェンダ干渉計を形成し、同様の機能を有する。従って、光導波路６、８および信号電極１６、１８は、第１の実施の形態と同様に、変調信号を含む入力電圧Ｖ１、Ｖ２による電気光学効果で生じた屈折率変調を提供する。すなわち、入力電圧Ｖ１、Ｖ２により、光導波路６、８の屈折率が変化し、位相シフトが生じる。このとき、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに同じであれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最大となる。一方、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに逆相であれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最小となる。このように、変調信号を利用して光導波路６、８の電界を制御することにより、光強度変調が実現される。また、プッシュプル駆動（差動駆動）が行われるので、チャープの小さな変調光信号が得られる。
【００３１】
駆動回路２８は、ＳＭＺＭ４の駆動手段の一例である。駆動回路２８は、入力データ信号からデータ信号変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppを生成する。データ信号変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅は、制御部３０からの振幅制御信号Ｖｃにより制御される。
【００３２】
ＳＭＺＭ４の出力側には、光モニタ部３２が設けられている。制御部３０は、低周波信号生成部３４、位相検出器３６、バイアス電圧生成部３８、振幅制御信号生成部４０を備える。
【００３３】
光モニタ部３２は、ＳＭＺＭ４の光出力をモニタし、その光出力を表す信号を制御部３０の位相検出器３６に導く。低周波信号生成部３４は、基準信号源であって、基準信号である低周波信号（ディザリング信号）を生成する。位相検出器３６は、低周波信号生成部３４により生成される低周波信号を利用して、光出力に含まれている低周波成分の位相を検出する。このとき、位相検出器３６は、例えば、光信号波形のピーク側およびボトム側の低周波成分の位相をそれぞれ検出する。低周波信号の周波数は、例えば、1kHz程度であり、データ信号の周波数よりも遙に低い。
【００３４】
バイアス電圧生成部３８は、位相検出器３６の検出結果に応じて、１組のバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成する。バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、位相検出器３６の検出結果に応じて決まる直流電圧である。ただし、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、必要に応じて、上記直流電圧に正相または逆相の低周波信号を重畳することで生成されることがある。振幅制御信号生成部４０は、位相検出器３６の検出結果に応じて、振幅制御信号Ｖｃを生成する。この振幅制御信号Ｖｃにも、必要に応じて低周波信号が重畳されることがある。
【００３５】
次に、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、および振幅制御信号Ｖｃを生成する動作について、図４を参照する。図４は、制御動作の手順を示すフローチャートである。
この制御動作は、本出願の光変調制御方法または光送信制御方法の一例である。図４に示すように、まず、光モニタ部３２は、ＳＭＺＭ４の光出力をモニタする（ステップＳ２１）。位相検出器３６は、低周波信号を利用する同期検波により、光出力に含まれる低周波成分波形のピーク側およびボトム側の位相を検出する（ステップＳ２２）。バイアス電圧生成部３８は、検出位相に応じてバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成し、振幅制御信号生成部４０は、検出位相に応じて振幅制御信号Ｖｃを生成する（ステップＳ２３）。制御部３０は、バイアス電圧Ｖ１biasに正相低周波小信号（ｕ１）を加算し、バイアス電圧Ｖ２biasに逆相低周波小信号（ｕ２）を加算する（ステップＳ２４）。駆動回路２８は、振幅制御信号Ｖｃに応じて、入力データ信号に対応する正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppの振幅を制御する（ステップＳ２５）。振幅制御された正相変調信号Ｖ１ppにバイアス電圧Ｖ１biasが重畳され、また、振幅制御された逆相変調信号Ｖ２ppにバイアス電圧Ｖ２biasが重畳される。これにより、入力電圧Ｖ１、Ｖ２が生成される（ステップＳ２６）。
【００３６】
ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、繰り返し実行される。換言すれば、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、および振幅制御信号Ｖｃを制御する動作は、継続的に行われる。このような自動制御により、バイアス電圧および変調振幅はマクロ的に最適化され、温度変化および経年変化等の影響を受けない光変調出力が得られ、光変調出力の安定化が図られる。
【００３７】
次に、ＳＭＺＭ４の静特性および光強度変調について、図５を参照する。図５は、ＳＭＺＭの静特性の一例、および光強度変調の最適な駆動方法の一例を示している。
図５は、ＳＭＺＭ４の特性を表す３次元グラフである。横軸は、光導波路６の信号電極１６に印加される入力電圧Ｖ１を表す。縦軸は、光導波路８の信号電極１８に印加される入力電圧Ｖ２を表す。ＳＭＺＭ４の出力光パワーは、紙面に垂直な方向に、等高線を利用して表わされている。等高線に付されている値は、正規化された光出力パワーを表す。すなわち、ＳＭＺＭ４の最大光パワーが「1.0」で表わされ、ＳＭＺＭ４の最小光パワー（あるいは、消光状態）が「0.0」で表わされている。
【００３８】
光強度変調において、光信号の消光比を最大にするためには、入力電圧Ｖ１、Ｖ２により得られる駆動状態が、図５に示すように、ピーク点（すなわち、光パワーが「1.0」である点）とゼロ点（すなわち、光パワーが「0.0」である点）との間を移動するように変調が行われる。このような変調動作を得るためには、光導波路６、８に印加する変調信号の振幅電圧Ｖpp（すなわち、正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppの各振幅電圧Ｖpp）、およびバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasをそれぞれ制御して、動作状態を最適化する必要がある。たとえば、データ信号「１」がピーク点（光パワー＝1.0）に設定され、データ信号「０」がゼロ点（光パワー＝0.0）に設定されるように、変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅、およびバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasが制御される。
【００３９】
なお、この明細書では、図５に示す静特性グラフにおいて光パワーがゼロである等高線に平行な方向を「Ｘ軸」または「Ｘ軸方向」と呼ぶ。なお、光パワーがゼロである等高線は、静特性グラフ上で直線または略直線である。また、Ｘ軸と直交する方向を「Ｙ軸」または「Ｙ軸方向」と呼ぶ。
【００４０】
ＳＭＺＭ４の動作状態は、上述したように、図５に示すピーク点とゼロ点との間を移動するように制御される。すなわち、理想的な変調信号に対応する電圧により生成される状態は、図５に示すピーク点とゼロ点との間を移動する。したがって、この明細書においては、上述したＹ軸方向を「変調方向」と呼ぶ。すなわち、変調方向は、図５に示す静特性グラフにおいて、ピーク点から光パワーがゼロである等高線への垂線と平行な方向に相当する。或いは、変調方向は、光パワーがゼロである等高線と直交する。
【００４１】
また、図５において、破線Ｌ１、Ｌ２は、ＳＭＺＭの出力光信号の波形において「折り返し」が発生するレベルを表す。破線Ｌ１は、光波形のボトム側（すなわち、低光パワー側）の折り返しが生じる境界線を表す。なお、破線Ｌ１は、光パワーがゼロである等高線と一致している。また、破線Ｌ２は、光波形のピーク側（すなわち、高光パワー側）の折り返しが生じる境界線を表す。
【００４２】
次に、Ｙ軸方向の光出力特性について、図６を参照する。図６（Ａ）は、光変調器（すなわち、ＳＭＺＭ４）の入出力特性を示す。図６（Ｂ）は、Ｙ軸方向の電圧変化（変調信号）を示す。図６（Ｃ）は，光出力波形を示す。
【００４３】
光強度変調においては、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｖπ駆動が行われる。すなわち、変調信号「０」は、好ましくは、最小の光パワーを得る電圧（ボトム電圧Ｖb）に変換される。また、変調信号「１」は、好ましくは、最大の光パワーを得る電圧（ピーク電圧Ｖp）に変換される。このような変調信号を生成すれば、消光比の良好な強度変調光信号が得られる。
【００４４】
図６において、変調信号の振幅がＶπよりも小さいときは、出力光信号の消光比が劣化する。変調信号「０」に対応する電圧が、図６（Ａ）に示すボトム電圧Ｖbよりも低下すると、光信号波形のボトム側で波形の折り返しが発生する。同様に、変調信号「１」に対応する電圧が、ピーク電圧Ｖpよりも高くなると、光信号波形のピーク側で波形の折り返しが発生する。
【００４５】
Ｙ軸方向の光出力特性について、図７および図８をさらに参照する。図７は、ＳＭＺＭの静特性を表す。図８は、Ｙ軸方向の光出力特性の２次元グラフである。図８に示す特性カーブａ〜ｄは、それぞれ図７に示す４つの動作状態ａ〜ｄに対応している。
【００４６】
図７において、２次元グラフ上の位置は、ＳＭＺＭに印加されるバイアス電圧を表す。すなわち、バイアス電圧を制御することにより、２次元グラフ上の所望の位置を得ることができる。図７に示す動作状態ａ〜ｄは、バイアス電圧がＸ軸方向において互いに異なっている。また、動作状態ａ〜ｄに対応する２方向矢印の長さは、それぞれ対応する変調信号の振幅を表している。
【００４７】
図７において、状態ｂは、最適なバイアス状態に相当する。バイアス電圧が最適な状態ｂに調整されていれば、出力光パワーは1.0である。この場合、図８に示すように、高い出力光パワーが得られ、消光比が最大になる。
【００４８】
Ｘ軸方向においてバイアス電圧が最適値からシフトすると、ＳＭＺＭ４の出力光パワーは低下する。たとえば、図７に示す状態ａは、最適状態の近傍に位置するので、ＳＭＺＭ４の出力光パワーはさほど低下しない（図８の特性ａ）。これに対して、図７に示す状態ｃ、ｄは、最適状態から遠く離れているので、ＳＭＺＭ４の出力光パワーは大きく低下してしまう（図８の特性ｃ、ｄ）。
【００４９】
このように、バイアス電圧が最適化されていれば、ＳＭＺＭの出力光パワーは最大である。バイアス電圧が最適値に対してＸ軸方向にシフトすると、図９に示すように、ＳＭＺＭの出力光パワーのピーク値は低下する。換言すれば、バイアス電圧が最適化されていれば、最大の光出力パワーが得られる。したがって、ＳＭＺＭ４においては、光導波路６、８に印加する変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅電圧Ｖpp、および各バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasそれぞれを最適化することにより、好ましい光強度変調が実現される。
【００５０】
上述のように、光変調装置２Ｂにおいて、「０」に対応する変調信号電圧がゼロ点（光パワー＝0.0）に配置され、かつ、「１」に対応する変調信号電圧がピーク点（光パワー＝1.0）に配置されると、消光比、クロスポイントの位置、開口度が最適な光強度変調が実現される。よって、実施形態の変調制御方法は、上述の最適な動作状態が得られるように、各変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅、およびバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。
【００５１】
次に、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅の最適化について、図１０〜図１２を参照する。図１０は、ＳＭＺＭの静特性を示す。図１１（Ａ）は、ＳＭＺＭのＹ軸方向の光出力特性を示し、図１１（Ｂ）は、Ｙ軸方向の電圧変化（変調信号）を示す。図１２は、Ｘ軸方向の電圧に対する光出力特性を示している。
【００５２】
以下では、図１０に示す開始状態ａから最適状態ｃを得る手順を説明する。状態ａにおいては、図１１に示すように、「０」に対応する変調信号電圧がボトム電圧Ｖbよりも小さく、また、「１」に対応する変調信号電圧もピーク電圧Ｖpからずれている。したがって、まず、「０」に対応する変調信号電圧がボトム電圧Ｖbとなり、かつ、「１」に対応する変調信号電圧がピーク電圧Ｖpとなるように、変調信号の振幅およびＹ軸方向のバイアス電圧が制御される。この制御により、状態ｂが得られる。
【００５３】
状態ｂは、Ｘ軸方向において最適化されていないので、光出力パワーのピーク値が小さい。したがって、ＳＭＺＭ４の動作状態が最適状態ｃに近づくように、Ｘ軸方向のバイアス電圧が制御される。ただし、Ｘ軸方向にバイアス電圧が変化すると、図８または図１０から明らかなように、変調信号の振幅および／またはＹ軸方向のバイアス電圧の最適値も変化する。よって、最適状態ｃを得るためには、変調信号の振幅の制御、Ｙ軸方向のバイアス電圧の制御、Ｘ軸方向のバイアス電圧の制御を繰り返し実行することが好ましい。
【００５４】
第２の実施の形態の特徴事項および利点について以下に列挙する。
（１）出力光信号から抽出される低周波信号の変化をモニタすることにより、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅の最適点からのずれを検出できる。よって、このずれを小さくするように（または、最小化するように）フィードバック制御を行うことにより、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅を常に最適化できる。
【００５５】
（２）この結果、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、変調振幅を、予め正確に調整しなくてもよい。すなわち、入力電圧Ｖ１、Ｖ２の無調整化が実現される。
（３）温度変動等に起因するＳＭＺＭ４の特性の変化、あるいは、駆動回路２８（変調器２８０）、制御部３０などのＳＭＺＭ４の周辺回路に回路誤差が発生しても、光出力の最適化が図られる。
【００５６】
（４）バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、変調振幅を個々に制御することは困難である。これに対して、光変調装置２Ｂにおいては、バイアス電圧が変調方向（Ｙ軸方向）および変調方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に分解され、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して制御が行われる。したがって、ＳＭＺＭの動作状態の自動制御が実現される。
【００５７】
（５）変調方向（図５においては、Ｙ軸方向）においては、光出力のピーク側およびボトム側において波形折り返しが生じないように、Ｙ軸方向のバイアス電圧および変調振幅が制御される。
【００５８】
（６）変調方向の制御のみでは、出力光パワーを1.0に調整できないので、変調方向に直交する方向（図５においては、Ｘ軸方向）にバイアス制御が行われる。これにより、良好な消光比が得られる。
【００５９】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態について、図１３を参照する。図１３は、第３の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図１３において、図３と同じ要素には同じ符号が付されている。
【００６０】
光送信モジュール２００Ａは、本出願の光変調装置、光送信装置、変調制御方法の一例である。光送信モジュール２００Ａは、図１３に示すように、光変調器として上述のＳＭＺＭ４を備える。
【００６１】
ＳＭＺＭ４の構成および動作は、図３に示す第２の実施の形態と実質的に同じなので、同じ符号を付すことにより、その説明を省略する。なお、ＳＭＺＭ４の入力側には、光源４６が設けられる。そして、光源４６により生成されるキャリア光がＳＭＺＭ４に導かれる。キャリア光は、例えば、ＣＷ光である。
【００６２】
変調器２８０は、図３に示す駆動回路２８の一例である。変調器２８０には、制御部３０により生成される振幅制御信号Ｖｃが与えられる。変調器２８０の出力信号の振幅は、この振幅制御信号Ｖｃにより制御される。以下では、振幅制御信号Ｖｃを用いて変調器２８０の出力信号の振幅を制御する動作を、振幅変調と呼ぶ。すなわち、変調器２８０は、入力データ信号を振幅制御信号Ｖｃで振幅変調し、正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppを出力する。変調信号Ｖ１ppは、キャパシタ４８を介して入力端子２０に導かれ、変調信号Ｖ２ppは、キャパシタ５０を介して入力端子２２に導かれる。各キャパシタ４８、５０は、直流成分をカットする。
【００６３】
制御部３０は、既述のバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成する。バイアス電圧Ｖ１biasは、インダクタ５２を介して入力端子２０に導かれ、バイアス電圧Ｖ２biasは、インダクタ５４を介して入力端子２２に導かれる。インダクタ５２、５４は、高周波成分に対して高インピーダンスを有し、高周波成分をカットする。
【００６４】
このように、ＳＭＺＭ４に対する入力電圧Ｖ１は、正相変調信号Ｖ１ppにバイアス電圧Ｖ１biasを加えることにより得られる。また、ＳＭＺＭ４に対する入力電圧Ｖ２は、逆相変調信号Ｖ２ppにバイアス電圧Ｖ２biasを加えることにより得られる。
【００６５】
ＳＭＺＭ４の出力側には、ビームスプリッタ５６が設置されている。ビームスプリッタ５６は、出力光信号をモニタする光モニタ部３２の一部であって、出力光信号を分岐して受光素子５８に導く。受光素子５８は、光信号を電流信号に変換する手段であり、ビームスプリッタ５６により分岐された光信号を電流（受光電流）に変換する。受光素子５８により得られる電流信号は、制御部３０に導かれる。なお、受光素子５８により得られる電流信号は、ＳＭＺＭ４の光出力を表す。
【００６６】
制御部３０は、電流信号を電圧信号に変換する手段として、Ｉ／Ｖ変換部６０を有する。よって、Ｉ／Ｖ変換部６０は、ＳＭＺＭ４の出力光信号を表す電圧信号を出力する。Ｉ／Ｖ変換部６０は、例えば、トランスインピーダンスアンプで実現される。Ｉ／Ｖ変換部６０により生成される電圧信号は、ピーク検出器６２及びボトム検出器６４に導かれる。ピーク検出器６２は、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力信号を用いて光出力のピーク側の波形を検出する。一方、ボトム検出器６４は、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力信号を用いて光出力のボトム側の波形を検出する。
【００６７】
ピーク検出器６２は、図８２（Ａ）に示すように、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１を有する。Ｉ／Ｖ変換部６０から出力される電圧信号は、ダイオードＤ１のアノードに入力される。ダイオードＤ１のカソードには、キャパシタＣ１および抵抗Ｒ１を介して電圧Ｖ１が印加される。ここで、キャパシタＣ１および抵抗Ｒ１は、互いに並列に接続されている。また、電圧Ｖ１は、好ましくは、図８３に示すように、Ｉ／Ｖ変換部６０からの電圧信号の中心電圧に調整される。この回路構成により、ピーク検出器６２は、Ｉ／Ｖ変換部６０の電圧信号から、電圧Ｖ１の高電圧側の信号を抽出する。すなわち、ピーク検出器６２により、ＳＭＺＭ４の出力光信号のピーク側の波形が得られる。
【００６８】
ボトム検出器６４は、図８２（Ｂ）に示すように、ダイオードＤ２、キャパシタＣ２、抵抗Ｒ２を有する。Ｉ／Ｖ変換部６０から出力される電圧信号は、ダイオードＤ１のカソードに入力される。ダイオードＤ２のアノードには、キャパシタＣ２および抵抗Ｒ２を介して電圧Ｖ１が印加される。ここで、キャパシタＣ２および抵抗Ｒ２は、互いに並列に接続されている。この回路構成により、ボトム検出器６４は、Ｉ／Ｖ変換部６０の電圧信号から、電圧Ｖ１の低電圧側の信号を抽出する。すなわち、ボトム検出器６４により、ＳＭＺＭ４の出力光信号のボトム側の波形が得られる。
【００６９】
ピーク検出器６２により検出されるピーク側波形信号は、位相比較器６８に導かれる。また、ボトム検出器６４により検出されるボトム側波形信号は、位相比較器７０に導かれる。
【００７０】
低周波変調部６６は、図３に示す低周波信号生成部３４の一例である。低周波変調部６６は、低周波変調信号（既述の低周波信号または低周波小信号）を生成する。この低周波変調信号は、位相比較器６８、７０に与えられる。
【００７１】
位相比較器６８は、図３に示す位相検出器３６に対応する。位相比較器６８は、ピーク検出器６２により得られるピーク側波形信号と低周波変調信号との間で位相を比較し、ピーク側位相情報を取得する。位相比較器７０も、図３に示す位相検出器３６に対応する。位相比較器７０は、ボトム検出器６４により得られるボトム側波形信号と低周波変調信号との間で位相を比較し、ボトム側位相情報を取得する。
【００７２】
位相比較器６８、７０の出力信号は、それぞれ積分部７２、７４により積分された後、バイアス電圧生成部３８および振幅演算器７６に導かれる。積分部７２、７４は、それぞれ、位相比較器６８、７０の出力信号の高周波成分を除去して平滑化する手段の一例である。したがって、積分部７２、７４は、それぞれ、例えば、ローパスフィルタで実現してもよい。なお、位相比較器６８、７０により得られる位相情報が、高周波成分を含まず、直流信号である場合は、積分部７２、７４は省略してもよい。
【００７３】
バイアス電圧生成部３８は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８およびＸ軸方向バイアス演算器８０を備える。Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、積分部７２、７４の出力信号を利用して、Ｙ軸方向バイアスを最適化または略最適化するように、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。また、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、積分部７４の出力信号を利用して、Ｘ軸方向バイアスを最適化または略最適化するように、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。
【００７４】
Ｙ軸方向バイアス演算器７８およびＸ軸方向バイアス演算器８０の出力側には、第１の加算器８２、第２の加算器８４、第３の加算器８６が設けられている。加算器８２、８４、８６は、信号加算手段の一例である。加算器８２は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８の反転出力信号と、Ｘ軸方向バイアス演算器８０の出力信号とを加算する。加算器８４は、加算器８２の出力信号と、低周波変調信号とを加算し、バイアス電圧Ｖ１biasを生成する。加算器８６は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８およびＸ軸方向バイアス演算器８０の出力信号を加算し、バイアス電圧Ｖ２biasを生成する。なお、この実施の形態では、バイアス電圧Ｖ２biasには低周波変調信号は重畳されていないが、バイアス電圧Ｖ２biasにも低周波変調信号を重畳してもよい。
【００７５】
振幅演算器７６は、積分部７２、７４の出力信号を利用して、正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppの振幅を制御するための振幅制御信号Ｖｃを生成する。振幅制御信号Ｖｃは、変調器２８０に与えられる。
【００７６】
上記構成により、Ｙ軸方向制御として、Ｙ軸方向バイアス制御および変調振幅の制御が行われる。また、Ｘ軸方向制御として、Ｘ軸方向バイアス制御が行われる。
Ｙ軸方向においてバイアス電圧を制御するときは、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを、互いに逆方向に同じ量だけシフトさせる。すなわち、バイアス電圧をＹ軸方向に変化させるときには、ΔＶ１bias＝−ΔＶ２biasでバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasが制御される。これに対して、Ｘ軸方向においてバイアス電圧を制御するときには、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを、互いに同じ方向に同じ量だけシフトさせる。すなわち、バイアス電圧をＸ軸方向に変化させるときには、ΔＶ１bias＝ΔＶ２biasでバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasが制御される。
【００７７】
Ｙ軸方向の制御について、図１４を参照する。図１４は、Ｙ軸方向のバイアス電圧を低周波信号で変調した場合の光出力特性を示す。図１４（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図１４（Ｂ）はＹ軸方向の電圧（データ信号変調信号）、図１４（Ｃ）は出力光波形を示している。図１４（Ｃ）に示す光波形ａ〜ｅは、それぞれ、図１４（Ｂ）に示す入力電圧信号ａ〜ｅに対応して生成される。
【００７８】
ＳＭＺＭ４においては、入力信号の電圧がピーク電圧Ｖpを超えると、出力光信号の波形が反転する。同様に、入力信号の電圧がボトム電圧Ｖbを超えると、出力光信号の波形が反転する。
【００７９】
図１４において、ボトム電圧Ｖbとピーク電圧Ｖpの間で電圧信号ｃがＳＭＺＭ４に与えられると、光信号ｃが出力される。ボトム電圧Ｖbよりも低い電圧信号ａがＳＭＺＭ４に与えられると、光信号ａが出力される。この場合、光信号ａの位相は、光信号ｃに対して反転している。また、ボトム電圧Ｖpよりも高い電圧信号ｅがＳＭＺＭ４に与えられると、光信号ｅが出力される。この場合、光信号ｅの位相は、光信号ｃに対して反転している。
【００８０】
電圧信号ｂは、ボトム電圧Ｖbの近傍に配置されている。この場合、ボトム電圧Ｖbよりも低い電圧成分に対して、光波形の折り返しが発生する。このため、対応する光信号ｂの周波数は、電圧信号ｂの周波数の２倍である。また、１周期の電圧信号ｂに対して、光信号ｂは、１つの同相成分および１つの逆相成分を含む。
【００８１】
一方、電圧信号ｄは、ピーク電圧Ｖpの近傍に配置されている。この場合、ピーク電圧Ｖpよりも高い電圧成分に対して、光波形の折り返しが発生する。このため、対応する光信号ｄの周波数は、電圧信号ｄの周波数の２倍である。また、１周期の電圧信号ｄに対して、光信号ｄは、１つの同相成分および１つの逆相成分を含む。
【００８２】
制御部３０は、上記特性を利用して、Ｙ軸方向バイアスおよび変調振幅を最適化する。すなわち、制御部３０は、ＳＭＺＭ４のバイアス電圧に低周波変調信号を重畳し、ＳＭＺＭ４の出力光信号中の低周波成分の位相をモニタする。そして、制御部３０は、この低周波成分の位相に基づいて、Ｙ軸方向バイアスおよび変調振幅を制御する。このとき、ピーク検出器６２により得られるピーク側波形信号が光信号ｄの位相状態に制御され、ボトム検出器６４により得られるボトム側波形信号が光信号ｂの位相状態に制御される。この結果、データ「０」に対して最小光パワーが生成され、データ「１」に対して最大光パワーが生成される。すなわち、Ｙ軸方向バイアスおよび変調振幅が最適化される。
【００８３】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態について、図１５を参照する。図１５は、第４の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図１５において、図１３と同じ要素には同じ符号が付されている。
【００８４】
第４の実施の形態の光送信モジュール２００Ｂは、図１３に示す第３の実施の形態と同様に、ＳＭＺＭ４を備える。また、第４の実施の形態の光送信モジュール２００Ｂは、第３の実施形態の構成に加えて、反転部８８および第４の加算器９０を備えている。反転部８８は、低周波変調部６６から出力される低周波変調信号を反転させる。反転部８８により得られた逆相低周波変調信号は、加算器９０に導かれる。加算器９０は、加算器８６の出力信号と逆相低周波変調信号とを加算する。したがって、第４の実施の形態では、バイアス信号生成部３８は、逆相低周波変調信号が重畳されたバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。その他の構成は、図３に示す第２の実施の形態または図１３に示す第３の実施の形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【００８５】
第４の実施の形態では、Ｙ軸方向バイアス電圧に低周波信号を重畳することにより、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が制御される。Ｙ軸方向バイアス電圧を低周波信号で変調するために、加算器８４は、加算器８２の出力信号（バイアス電圧Ｖ１biasを生成させるための電圧）に、低周波変調信号を重畳することにより、低周波変調されたバイアス電圧Ｖ１biasを生成する。また、加算器９０は、加算器８６の出力信号（バイアス電圧Ｖ２biasを生成させるための電圧）に、反転部８８により得られる逆相低周波変調信号を重畳することにより、低周波変調されたバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。すなわち、加算器８４、９０は、バイアス電圧に低周波信号を重畳する重畳器として動作する。
【００８６】
第４の実施の形態においても、位相比較器６８、７０を用いることにより、ピーク検出器６２により得られるピーク側波形信号の位相およびボトム検出器６４により得られるボトム側波形信号の位相が検出される。制御部３０は、これらの位相に基づいて、変調振幅の誤差、およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差を検出する。そして、制御部３０は、変調振幅の誤差およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差を小さくするように、Ｙ軸方向バイアス電圧および変調振幅を制御する。従って、第４の実施形態においても、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が自動的に最適化される。
【００８７】
Ｙ軸方向電圧の変調について、図１６および図１７を参照する。図１６は、バイアス電圧をＹ軸方向においてのみ低周波信号で変調した場合の動作を示す。図１６（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図１６（Ｂ）は入力電圧Ｖ１の波形、図１６（Ｃ）はＹ軸方向の電圧、図１６（Ｄ）は入力電圧Ｖ２の波形、図１６（Ｅ）はＸ軸方向の電圧を示している。図１７は、図１６に示す入力電圧Ｖ１、入力電圧Ｖ２、Ｘ軸方向の電圧、Ｙ軸方向の電圧を時間軸上に示している。
【００８８】
入力電圧Ｖ１、Ｖ２に対して互いに逆相の低周波信号を重畳すると、Ｘ軸方向の低周波成分電圧は相殺される。したがって、Ｙ軸方向の電圧のみが低周波信号によって変調される。なお、入力電圧Ｖ１、Ｖ２に重畳される低周波信号の振幅は、互いに同じであるものとする。この変調動作は、例えば、図１５において、Ｖ１biasに低周波信号を重畳し、Ｖ２biasに逆相低周波信号を重畳することにより実現される。
【００８９】
次に、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧を制御する方法について説明する。以下では、図１６〜図１７に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧が低周波信号で変調されているものとする。
【００９０】
（１）変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適である場合（図１８〜図２０）
図１８〜図２０は、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適化されている状態を示している。図１８（Ａ）はＳＭＺＭ４の動作特性、図１８（Ｂ）は変調信号波形、図１８（Ｃ）は出力光信号を示している。図１９および図２０は、光送信モジュール２００Ｂの各要素により得られる信号を示す。図１９（Ａ）はＹ軸方向の電圧を表す。なお、低周波変調部６６により生成される低周波信号の波形も、図１９（Ａ）に示す波形と同じである。図１９（Ｂ）はデータ信号変調信号、図１９（Ｃ）は光出力信号、図１９（Ｄ）はピーク側波形信号、図１９（Ｅ）はボトム側波形信号を表す。図１９（Ｆ）は、位相検出器６８により得られるピーク側波形信号の位相信号、図１９（Ｇ）は、位相検出器７０により得られるボトム側波形信号の位相信号を表す。図２０（Ｈ）は、積分部７０により得られるピーク側位相情報、図２０（Ｉ）は、積分部７２により得られるボトム側位相情報を表す。図２０（Ｊ）は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８の出力信号、図２０（Ｋ）は、振幅演算器７６の出力信号を表す。図２０（Ｌ）（Ｍ）は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを表す。
【００９１】
なお、第４の実施形態では、低周波信号は、Ｙ軸方向バイアス電圧に重畳される。このため、ＳＭＺＭ４の入力電圧のピーク側波形およびボトム側波形は、図１９（Ｂ）に示すように、低周波信号と同相となる。
【００９２】
変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適であれば、出力光信号の波形は、ピーク側およびボトム側の双方において折り返しを有する。この場合、光信号のピーク側波形は、図１９（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相の区間および低周波信号と逆相の区間を交互に有する。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図１９（Ｆ）に示すように、「１」および「０」を交互に繰り返すことになる。積分部７２は、この位相信号を積分（すなわち、平均化）する。ここで、図１９（Ｆ）に示す位相信号を平均化すると「0.5」が得られる。ただし、積分部７２は、例えば、位相信号の平均値から「0.5」を引き算した値を出力する。したがって、この場合、積分器７２は、図２０（Ｈ）に示すように、「ゼロ」を出力する。同様に、光信号のボトム側波形も、図１９（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相の区間および低周波信号と逆相の区間を交互に有する。したがって、積分器７４も、図２０（Ｉ）に示すように、「ゼロ」を出力する。
【００９３】
積分部７２、７４の出力の双方がゼロであるときは、振幅演算器７６は、図２０（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを保持する。この場合、変調振幅は変化しない。また、積分部７２、７４の出力がいずれもゼロであるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図２０（Ｊ）に示すように、出力電圧を保持する。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを変化しない。
【００９４】
（２）変調振幅が大きい場合（図２１〜図２３）
図２１〜図２３は、変調振幅が最適値よりも大きい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）、図２３（Ｈ）〜図２３（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【００９５】
変調振幅が最適値よりも大きいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図２２（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図２２（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。積分部７２は、この位相信号を平均化し、さらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図２３（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。同様に、光信号のボトム側波形も、図２２（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。したがって、積分器７４も、図２３（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【００９６】
積分部７２、７４の双方が正の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図２３（Ｋ）に示すように、変調振幅を小さくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２、７４の双方が正の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力信号を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【００９７】
（３）変調振幅が小さい場合（図２４〜図２６）
図２４〜図２６は、変調振幅が最適値よりも小さい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図２４（Ａ）〜図２４（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図２５（Ａ）〜図２５（Ｇ）、図２６（Ｈ）〜図２６（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【００９８】
変調振幅が最適値よりも小さいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図２５（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図２５（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。積分部７２は、この位相信号を平均化し、さらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図２６（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。同様に、光信号のボトム側波形も、図２５（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。したがって、積分器７４も、図２６（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【００９９】
積分部７２、７４の双方が負の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図２６（Ｋ）に示すように、変調振幅を大きくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２、７４の双方が負の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１００】
（４）Ｙ軸方向バイアス電圧が低い場合（図２７〜図２９）
図２７〜図２９は、Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低い場合を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図２８（Ａ）〜図２８（Ｇ）、図２９（Ｈ）〜図２９（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【０１０１】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図２８（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図２８（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７２は、図２９（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形信号の位相は、図２８（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号は、図２８（Ｇ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７４は、図２９（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【０１０２】
積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図２９（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅は変化しない。また、積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図２９（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を高くするように、出力電圧を変化させる。このとき、例えば、バイアス電圧Ｖ１biasはΔＶだけ高くなり、バイアス電圧Ｖ２biasはΔＶだけ低くなる。
【０１０３】
（５）Ｙ軸方向バイアス電圧が高い場合（図３０〜図３２）
図３０〜図３２は、Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高い場合を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図３０（Ａ）〜図３０（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図３１（Ａ）〜図３１（Ｇ）、図３２（Ｈ）〜図３２（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【０１０４】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図３１（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図３１（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７２は、図３２（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形信号の位相は、図３１（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号は、図３１（Ｇ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７４は、図３２（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【０１０５】
積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図３２（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅を変化しない。また、積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図３２（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を低くするように、出力電圧を変化させる。このとき、例えば、バイアス電圧Ｖ１biasはΔＶだけ低くなり、バイアス電圧Ｖ２biasはΔＶだけ高くなる。
【０１０６】
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態について、図３３を参照する。図３３は、第５の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図３３において、図１３と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１０７】
第５の実施の形態の光送信モジュール２００Ｃにおいては、変調振幅を制御するための振幅制御信号Ｖcが、低周波信号で変調される。第５の実施形態の光送信モジュール２００Ｃは、第３の実施形態と比較すると、加算器８４が削除され、また、第５の加算器９２を追加されている。加算器９２は、振幅演算器７６の出力信号と、低周波変調部６６により生成される低周波信号とを加算する。加算器９２は、低周波信号で変調された振幅制御信号Ｖｃを生成し、変調器２８０の振幅制御入力ポートに与える。その他の構成は、第３または第４の実施の形態と実質的に同様なので、説明を省略する。
【０１０８】
低周波信号を用いた振幅変調は、振幅演算器７６の出力信号（すなわち、変調振幅を制御する電圧）に低周波信号を重畳することで実現される。以下、第５の実施形態における変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧の制御について説明する。
【０１０９】
Ｙ軸方向バイアス電圧に低周波信号を重畳した場合の制御と同様に、位相比較器６８、７０を用いてピーク側波形およびボトム側波形の位相を検出することにより、変調振幅の誤差およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差が検出される。そして、制御部３０は、変調振幅の誤差およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差を小さくするように、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧を制御する。したがって、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧は自動的に最適化される。
【０１１０】
低周波信号で変調振幅を変動させる動作について、図３４および図３５を参照する。図３４は、変調信号の振幅を低周波で変動させる場合の動作を示す。図３４（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図３４（Ｂ）は入力電圧Ｖ１の波形、図３４（Ｃ）はＹ軸方向の電圧、図３４（Ｄ）は入力電圧Ｖ２の波形、図３４（Ｅ）はＸ軸方向の電圧を示している。図３５（Ａ）は、振幅制御信号Ｖcを表す。図３５（Ｂ）は正相変調信号、図３５（Ｃ）は逆相変調信号、図３５（Ｄ）はＹ軸方向の電圧を示している。
【０１１１】
変調器２８０の振幅制御電圧Ｖcを低周波信号で変調すると、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）に示すように、変調信号の振幅が低周波信号に同期して変動する。これにより、入力電圧Ｖ１、Ｖ２の振幅も、低周波信号に同期して変動する。この結果、図３４（Ｃ）または図３５（Ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の電圧は、低周波信号に同期して変動する。
一方、Ｘ軸方向においては、入力電圧Ｖ１、Ｖ２の低周波成分が相殺されるので、Ｘ軸方向の電圧は変化しない。
【０１１２】
次に、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧を制御する方法について説明する。以下では、図３４〜図３５に示すように、振幅制御信号Ｖcが低周波信号で変調されているものとする。
【０１１３】
（１）変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適である場合（図３６〜図３８）
図３６〜図３８は、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適化されている状態を示している。図３６において、図３６（Ａ）はＳＭＺＭ４の動作特性、図３６（Ｂ）は変調信号波形、図３６（Ｃ）は出力光信号を示している。図３７および図３８は、光送信モジュール２００Ｃの各要素により得られる信号を示す。図３７（Ａ）は、低周波信号が重畳された振幅制御信号Ｖcを表す。なお、低周波変調部６６により生成される低周波信号の波形も、図３７（Ａ）に示す波形と同じである。図３７（Ｂ）はデータ信号変調信号、図３７（Ｃ）は光出力信号、図３７（Ｄ）はピーク側波形信号、図３７（Ｅ）はボトム側波形信号を表す。図３７（Ｆ）は、位相検出器６８により得られるピーク側波形信号の位相信号、図３７（Ｇ）は、位相検出器７０により得られるボトム側波形信号の位相信号を表す。図３８（Ｈ）は、積分部７０により得られるピーク側位相情報、図３８（Ｉ）は、積分部７２により得られるボトム側位相情報を表す。図３８（Ｊ）は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８の出力信号を表す。図３８（Ｋ）において、破線は、振幅演算器７６の出力信号を表し、実線は低周波信号が重畳された振幅制御信号を表す。図２０（Ｌ）（Ｍ）は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを表す。
【０１１４】
変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適であれば、出力光信号の波形は、ピーク側およびボトム側の双方において折り返しを有する。よって、制御部３０の動作は、図１８〜図２０を参照しながら説明した動作と実質的に同じである。すなわち、積分器７２、７４は、図３８（Ｈ）（Ｉ）に示すように、いずれも「ゼロ」を出力する。
【０１１５】
積分部７２、７４の出力がいずれもゼロであるときは、振幅演算器７６は、図３８（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させることなく保持する。この場合、変調振幅は変化しない。また、積分部７２、７４の出力がいずれもゼロであるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図３８（Ｊ）に示すように、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１１６】
なお、第５の実施形態では、低周波信号は、振幅制御信号Ｖcに重畳される。よって、図３７（Ｂ）に示すように、ＳＭＺＭ４の入力電圧のピーク側波形は低周波信号と同相であり、ＳＭＺＭ４の入力電圧のボトム側波形は低周波信号と逆相である。このように、第５の実施形態では、第４の実施形態と異なり、ＳＭＺＭ４の入力電圧のピーク側波形およびボトム側波形の位相は、互いに逆相である。
【０１１７】
（２）変調振幅が大きい場合（図３９〜図４１）
図３９〜図４１は変調振幅が最適値よりも大きい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図３９（Ａ）〜図３９（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４０（Ａ）〜図４０（Ｇ）、図４１（Ｈ）〜図４１（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１１８】
変調振幅が最適値よりも大きいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４０（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４０（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。積分部７２は、第４の実施形態と同様に、位相信号を平均化してさらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図４１（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形は、図４０（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。したがって、積分器７４は、図４１（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【０１１９】
第５の実施形態においては、積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図４１（Ｋ）に示すように、変調振幅を小さくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１２０】
（３）変調振幅が小さい場合（図４２〜図４４）
図４２〜図４４は、変調振幅が最適値よりも小さい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図４２（Ａ）〜図４２（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４３（Ａ）〜図４３（Ｇ）、図４４（Ｈ）〜図４４（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１２１】
変調振幅が最適値よりも小さいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４３（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４３（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。積分部７２は、位相信号を平均化し、さらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図４４（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形は、図４３（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。したがって、積分器７４は、図４４（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【０１２２】
第５の実施形態においては、積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図４４（Ｋ）に示すように、変調振幅を大きくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１２３】
（４）Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合（図４５〜図４７）
図４５〜図４７は、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適値よりも低い状態を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図４５（Ａ）〜図４５（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４６（Ａ）〜図４６（Ｇ）、図４７（Ｈ）〜図４７（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１２４】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４６（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４６（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７２は、図４７（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。また、光信号のボトム側波形信号の位相も、図４６（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号も、図４６（Ｇ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７４も、図４７（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【０１２５】
第５の実施形態においては、積分部７２、７４の双方が負の値を出力すると、振幅演算器７６は、図４７（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅は維持される。また、積分部７２、７４の双方が負の値を出力すると、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図４７（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を高くするように、出力電圧を変化させる。この電圧変化に応じて、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasもそれぞれ変化する。
【０１２６】
（５）Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合（図４８〜図５０）
図４８〜図５０は、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適値よりも高い状態を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図４８（Ａ）〜図４８（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４９（Ａ）〜図４９（Ｇ）、図５０（Ｈ）〜図５０（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１２７】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４９（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４９（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７２は、図５０（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。また、光信号のボトム側波形信号の位相も、図４９（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号も、図４９（Ｇ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７４も、図５０（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【０１２８】
第５の実施形態においては、積分部７２、７４の双方が正の値を出力すると、振幅演算器７６は、図５０（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅は維持される。また、積分部７２、７４の双方が正の値を出力すると、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図５０（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を低くするように、出力電圧を変化させる。この電圧変化に応じて、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasもそれぞれ変化する。
【０１２９】
このように、第５の実施形態では、振幅制御信号に低周波信号が重畳される。一方、先に説明した第４の実施形態では、バイアス電圧に低周波信号が重畳される。したがって、第４の実施形態と第５の実施形態との間では、光信号のボトム側波形の位相が互いに異なり、また、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８が制御動作を判定する際の論理が互いに異なる。
【０１３０】
＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態について、図５１を参照する。図５１は、第６の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図５１において、図１５と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１３１】
第４および第５の実施の形態では、Ｙ軸方向制御に言及した。第６の実施の形態では、Ｘ軸方向制御について言及する。Ｘ軸方向制御においては、消光比を最適化するようにＸ軸方向バイアス電圧が調整される。Ｘ軸方向バイアス電圧は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御することにより最適化される。なお、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを同じ方向に同じ量だけシフトさせることにより、バイアス電圧をＸ軸方向に変化させることができる。
【０１３２】
バイアス電圧がＸ軸方向に変化すると、例えば図９に示すように、光出力パワーが変化する。消光比を良くするためには、最大光出力パワーを大きくする必要がある。換言すれば、Ｘ軸方向の制御は、光出力パワーを大きくするように、Ｘ軸方向のバイアス電圧を制御する動作を含む。
【０１３３】
変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が適切に制御されると、変調信号の「０」が図５に示すボトム側境界線Ｌ１上に配置され、変調信号の「１」がピーク側境界線Ｌ２上に配置される。この後、消光比を最適化するために、変調振幅を一定の値に保持しながら、バイアス電圧がＸ軸方向に制御される。この場合、変調信号「０」は、好ましくはボトム側境界線Ｌ１上に配置されたままである。一方、変調信号「１」は、ピーク側境界線Ｌ２からシフトすることになる。
【０１３４】
ここで、バイアス電圧に低周波信号が重畳されているものとする。そうすると、ＳＭＺＭ４の出力光信号は、低周波成分を含む。そして、この低周波成分のピーク側波形の位相は、変調信号「１」がピーク側境界線Ｌ２を超えているときと、変調信号「１」がピーク側境界線Ｌ２を超えていないときとでは、互いに反転する。したがって、Ｘ軸方向バイアス制御においては、出力光信号のピーク側波形の位相をモニタすれば、Ｘ軸方向バイアス電圧を最適化することができる。
【０１３５】
第６の実施の形態の光送信モジュール２００Ｄは、図５１に示すように、Ｘ軸方向のバイアス電圧に低周波信号を重畳する。Ｘ軸方向バイアス電圧に低周波信号を重畳するために、この実施例では、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasに対してそれぞれ低周波信号が加算される。このため、第６の実施形態のバイアス電圧生成部３８は、図１５に示す第４の実施の形態と同様に、加算器８２、８４、８６、９０を備える。ただし、第６の実施形態では、バイアス電圧生成部３８は、反転部８８を備えていない。したがって、加算器９０には、低周波変調部６６により生成される低周波信号が与えられる。すなわち、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、いずれも正相低周波信号により変調される。ピーク検出器６２、ボトム検出器６４、位相比較器６８、７０、積分部７２、７４の動作は、第３〜第５の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【０１３６】
Ｘ軸方向バイアス電圧の制御について、図５２および図５３を参照する。図５２は、バイアス電圧をＸ軸方向においてのみ低周波信号で変調した場合の動作を示す。図５２（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図５２（Ｂ）は入力電圧Ｖ１の波形、図５２（Ｃ）はＹ軸方向の電圧、図５２（Ｄ）は入力電圧Ｖ２の波形、図５２（Ｅ）はＸ軸方向の電圧を示している。図５３は、図５２に示す入力電圧Ｖ１、入力電圧Ｖ２、Ｘ軸方向の電圧、Ｙ軸方向の電圧を時間軸上に示している。
【０１３７】
入力電圧Ｖ１、Ｖ２に対して互いに同相の低周波信号を重畳すると、Ｙ軸方向の低周波成分は相殺される。したがって、Ｘ軸方向の電圧のみが低周波信号によって変調される。なお、入力電圧Ｖ１、Ｖ２に重畳される低周波信号の振幅は、互いに同じであるものとする。この変調動作は、例えば、図５１において、Ｖ１bias、Ｖ２biasに同じ低周波信号を重畳することにより実現される。
【０１３８】
次に、Ｘ軸方向バイアス電圧を制御する方法について説明する。以下では、図５１〜図５２に示すように、バイアス電圧がＸ軸方向において低周波信号で変調されているものとする。また、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧は、例えば、第３〜第５の実施形態において説明した方法により、最適化されていることが好ましい。
【０１３９】
（１）Ｘ軸方向バイアス電圧が最適である場合（図５４〜図５５）
図５４〜図５５は、Ｘ軸方向バイアス電圧が最適化されている状態を示している。図５４（Ａ）はＳＭＺＭ４のＸ軸方向における入出力特性、図５４（Ｂ）はＸ軸方向の電圧、図５４（Ｃ）は出力光信号を示している。図５５（Ａ）はＸ軸方向の電圧を表す。なお、低周波変調部６６により生成される低周波信号の波形も、図５５（Ａ）に示す波形と同じである。図５５（Ｂ）は光出力電力、図５５（Ｃ）はピーク側波形信号を表す。図５５（Ｄ）は、位相検出器６８により得られるピーク側波形信号の位相信号を表す。図５５（Ｅ）は、積分部７２により得られるピーク側位相情報を表す。図５５（Ｆ）は、Ｘ軸方向バイアス演算器８０の出力信号を表す。図５５（Ｇ）（Ｈ）は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを表す。
【０１４０】
Ｘ軸方向バイアス電圧が最適であれば、出力光信号の波形は、ピーク側およびボトム側の双方において折り返しを有する。この場合、光信号のピーク側波形は、図５５（Ｃ）に示すように、低周波信号と同相の区間および低周波信号と逆相の区間を交互に有する。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図５５（Ｄ）に示すように、「１」および「０」を交互に繰り返すことになる。積分部７２は、この位相信号を積分（すなわち、平均化）し、さらに「0.5」を引き算する。したがって、この場合、積分器７２は、図５５（Ｅ）に示すように、「ゼロ」を出力する。
【０１４１】
第６の実施形態においては、積分部７２の出力がゼロであるときは、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１４２】
（２）Ｘ軸方向バイアス電圧が低い場合（図５６〜図５７）
図５６〜図５７は、Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低い状態を示している。図５６（Ａ）〜図５６（Ｃ）は、それぞれ、図５４（Ａ）〜図５４（Ｃ）に対応する。また、図５７（Ａ）〜図５７（Ｈ）は、それぞれ、図５５（Ａ）〜図５５（Ｈ）に対応する。
【０１４３】
Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図５７（Ｃ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図５７（Ｄ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７２は、図５７（Ｄ）に示すように、負の値を出力する。
【０１４４】
第６の実施形態においては、積分部７２が負の値を出力すると、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、Ｘ軸方向バイアス電圧を高くするように出力電圧を変化させる。このとき、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、ΔＶだけ高くなる。
【０１４５】
（３）Ｘ軸方向のバイアス電圧が高い場合（図５８〜図５９）
図５８〜図５９は、Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高い状態を示している。図５８（Ａ）〜図５８（Ｃ）は、それぞれ、図５４（Ａ）〜図５４（Ｃ）に対応する。また、図５９（Ａ）〜図５９（Ｈ）は、それぞれ、図５５（Ａ）〜図５５（Ｈ）に対応する。
【０１４６】
Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図５９（Ｃ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図５９（Ｄ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７２は、図５９（Ｅ）に示すように、正の値を出力する。
【０１４７】
第６の実施形態においては、積分部７２が正の値を出力すると、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、Ｘ軸方向バイアス電圧を低くするように出力電圧を変化させる。このとき、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、ΔＶだけ低くなる。
【０１４８】
なお、図５１に示す実施例では、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ピーク側波形を利用してＸ軸方向バイアスを制御しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ピーク場が波形およびボトム側波形を利用してＸ軸方向バイアスを制御してもよい。
【０１４９】
＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態について、図６０を参照する。図６０は、第７の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。
【０１５０】
第７の実施の形態においては、Ｙ軸方向制御（Ｙ軸方向バイアス電圧制御、変調振幅制御）およびＸ軸方向制御（Ｘ軸方向バイアス電圧制御）が異なるタイミングで行われる。この構成によれば、Ｙ軸方向制御とＸ軸方向制御との間の干渉が発生しない。すなわち、精度のよい制御が実現される。
【０１５１】
第７の実施の形態の光送信モジュール２００Ｅは、図６０に示すように、振幅演算器７６、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、Ｘ軸方向バイアス演算器８０に加えて、極性切替部９４および制御切替部９６を有する。振幅演算器７６、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、Ｘ軸方向バイアス演算器８０の動作は、制御切替部９６によって切り替えられる。また、極性切替部９４は、制御切替部９６の指示に応じて、正相低周波変調信号または逆相低周波変調信号を出力する。逆相低周波変調信号は、低周波変調部６６の出力信号を反転することで生成される。正相低周波変調信号は、低周波変調部６６の出力信号を反転させないことで生成される。なお、制御切替部９６は、例えば、Ｙ軸方向制御およびＸ軸方向制御を時分割方式で実行する。
【０１５２】
極性切替部９４は、低周波変調部６６と加算器９０との間に設けられる。したがって、制御切替部９６の指示に応じて、バイアス電圧Ｖ２biasに対して、正相低周波変調信号または逆相低周波変調信号が重畳される。ここで、極性切替部９４が逆相低周波変調信号を出力するときは、バイアス電圧のＹ方向にのみ低周波信号が重畳され、図１５に示す光送信モジュール２００Ｂと実質的に同じＹ軸方向制御が実現される。一方、極性切替部９４が正相低周波変調信号を出力するときは、バイアス電圧のＸ方向にのみ低周波信号が重畳され、図５１に示す光送信モジュール２００Ｄと実質的に同じＸ軸方向制御が実現される。
【０１５３】
第７の実施形態におけるバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅の最適化について、図６１〜図６６を参照する。図６１〜図６６は、ＳＭＺＭ４の動作特性を示している。図６２〜図６６において、（Ａ）はＳＭＺＭ４の静特性を示す。図６２〜図６４、図６６において、（Ｂ）はＹ軸方向の電圧を示す。図６５（Ｂ）は、Ｘ軸方向の電圧を示す。
【０１５４】
Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅を最適化する手順について説明する。以下では、状態ａから状態ｄへの制御を記載する。状態ａは、Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅がそれぞれ最適値からずれている。状態ｄは、好ましい動作状態を表す。
【０１５５】
まず、Ｙ軸方向制御（Ｙ軸方向バイアス電圧制御および変調振幅制御）が行われる。この場合、制御切替部９６は、Ｙ軸方向バイアス電圧演算器７８および振幅演算器７６を有効にし、Ｘ軸方向バイアス演算器８０を無効にする。また、制御切替部９６は、極性切替部９４を動作させる。そうすると、極性切替部９４は、低周波変調部６６により生成される低周波変調信号の極性を反転させる。この結果、電圧Ｖ２biasに逆相低周波変調信号が重畳される。
【０１５６】
図６１および図６２において、状態ａは、既述の「Ｙ軸方向バイアス電圧が低い場合」に相当する。そこで、制御部３０は、Ｙ軸方向においてバイアス電圧を高くする。この結果、図６２に示す状態ａ’が得られる。状態ａ’においては、変調信号「０」がボトム電圧Ｖbに設定されている。
【０１５７】
状態ａ’は、既述の「変調振幅が小さい場合」に相当する。そこで、制御部３０は、変調振幅を大きくする。これにより、図６３に示す状態ａ’’が得られる。しかし、バイアス電圧を固定しながら変調振幅を大きくすると、変調信号「０」がボトム電圧Ｖbからシフトしてしまう。すなわち、この例では、変調振幅を調整することにより、再度、「Ｙ軸方向バイアス電圧が低い場合」が発生する。したがって、制御部３０は、変調振幅を最適化する制御、およびＹ軸方向バイアス電圧を最適化する制御を、交互に繰り返し行う。この結果、Ｙ軸方向制御が収束し、図６４に示す状態ｂが得られる。状態ｂにおいては、変調信号「０」がボトム電圧Ｖbに制御され、変調信号「１」がピーク電圧Ｖpに制御されている。
【０１５８】
つづいて、Ｘ軸方向バイアス電圧制御が行われる。この場合、制御切替部９６は、Ｘ軸方向バイアス演算器８０を有効にするとともに、Ｙ軸方向バイアス演算器７８および振幅演算器７６を無効にする。また、極性切替部９４は、反転動作を行わないように制御される。この結果、電圧Ｖ２biasに正相低周波変調信号が重畳される。
【０１５９】
状態ｂは、図６４または図６５に示すように、既述の「Ｘ軸方向バイアス電圧が低い場合」に相当する。よって、制御部３０は、Ｘ軸方向においてバイアス電圧を高くする。この結果、図６５に示す状態ｃが得られる。
【０１６０】
上記制御によりＸ軸方向バイアス電圧が最適化される。しかし、Ｘ軸方向バイアス電圧を制御する過程で、Ｙ軸方向バイアス電圧および／または変調振幅が最適値からずれることがある。したがって、第７の実施形態では、Ｘ軸方向バイアス電圧制御が安定した後、必要に応じてＹ軸方向制御が行われる。以降、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方の状態が安定するまで、Ｘ軸方向制御およびＹ軸方向制御が交互に繰り返し実行される。この結果、Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅がすべて最適化され、図６６に示す状態ｄが得られる。
【０１６１】
以上のように、Ｙ軸方向制御およびＸ軸方向制御を交互で行うことにより、常に、Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅を最適化することができる。したがって、常に、安定した変調光信号が生成される。
【０１６２】
＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態について、図６７を参照する。図６７は、第８の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。
【０１６３】
第２、第３、第４、第６、第７の実施形態（図３、図１３、図１５、図５１、図６０）においては、バイアス電圧を低周波信号で変調することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のバイアス電圧と変調振幅が制御される。第８の実施の形態では、図３３に示す第５の実施の形態と同様に、低周波信号を利用して変調振幅を変動させることにより、第２〜第７の実施の形態と同様な制御が行われる。
【０１６４】
第８の実施形態の光送信モジュール２００Ｆは、図６７に示すように、制御切替部９６および低周波変調切替部９８を備える。制御切替部９６は、Ｘ軸方向バイアス演算器８０、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、振幅演算器７６、低周波変調切替部９８の動作を制御する。
【０１６５】
Ｙ軸方向制御を行うときは、例えば、低周波変調切替部９８は、低周波信号を加算器９２に導く。また、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は停止し、Ｙ軸方向バイアス演算器７８および振幅演算器７６は制御動作を実行する。すなわち、図３３に示す光送信モジュール２００Ｃの制御動作が実現される。
【０１６６】
Ｘ軸方向制御を行うときは、例えば、低周波変調切替部９８は、低周波信号を加算器８４、９０に導く。また、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は制御動作を実行し、Ｙ軸方向バイアス演算器７８および振幅演算器７６は停止する。すなわち、図５１に示す光送信モジュール２００Ｄの制御動作が実現される。
【０１６７】
＜第９の実施の形態＞
第９の実施の形態について、図６８を参照する。図６８は、第９の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。
【０１６８】
第９の実施の形態の光送信モジュール２００Ｇにおいては、ピーク検出器６２の出力側に第１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１００が設けられ、ボトム検出器６４の出力側に第２のＢＰＦ１０２が設けられている。ＢＰＦ１００は、ピーク検出器６２の出力信号から特定の周波数成分を抽出し、ＢＰＦ１０２は、ボトム検出器６４の出力信号から特定の周波数成分を抽出する。ＢＰＦ１００を通過したピーク側波形信号は、振幅制御部１０４、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６、Ｘ軸方向バイアス制御部１０８に導かれる。また、ＢＰＦ１０２を通過したボトム側波形信号は、振幅制御部１０４およびＹ軸方向バイアス制御部１０６に導かれる。
【０１６９】
振幅制御部１０４は、既述の振幅演算器７６に対応し、位相比較器１１０および積分部１１２を備える。位相比較器１１０は、低周波変調信号と、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相とを比較する。積分部１１２は、この比較結果を積分する。そして、振幅制御部１０４の出力信号は、変調制御部１１４に導かれる。変調制御部１１４は、振幅制御部１０４の出力信号に基づいて、変調器２８０の出力信号の振幅を制御する。
【０１７０】
Ｙ軸方向バイアス制御部１０６は、既述の位相比較器６８および積分部７２を備える。位相比較器６８は、低周波変調信号と、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相とを比較する。積分部７２は、この比較結果を積分する。そして、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６の出力信号および反転出力信号が、それぞれ加算器８２、８６に導かれる。
【０１７１】
Ｘ軸方向バイアス制御部１０８は、既述の位相比較器７０および積分部７４を備える。位相比較器７０は、低周波変調信号とピーク側波形信号との位相を比較する。積分部７４は、この比較結果を積分する。そして、Ｘ軸方向バイアス制御部１０８の出力信号は、加算器８２、８６に導かれる。
【０１７２】
第９の実施の形態のバイアス電圧生成部３８は、バイアス電圧Ｖ１biasを生成するバイアス制御部１１６、およびバイアス電圧Ｖ２biasを生成するバイアス制御部１１８を備える。バイアス制御部１１６には、加算器８２の出力信号および低周波変調部６６により生成される低周波変調信号が与えられ、低周波変調信号で変調されたバイアス電圧Ｖ１biasが得られる。バイアス制御部１１８は、加算器８６の出力信号に基づいてバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。
【０１７３】
図６８に示す第９の実施の形態の光送信モジュール２００Ｇの動作について、図６９および図７０を参照する。図６９および図７０は、光送信モジュール２００Ｇの各要素の信号波形を示している。図６９および図７０において、（Ａ）はデータ信号入力、（Ｂ）は低周波変調信号、（Ｃ）は入力電圧Ｖ１、（Ｄ）は入力電圧Ｖ２、（Ｅ）は出力光波形、（Ｆ）はＩ／Ｖ変換部６０の出力信号、（Ｇ）はボトム側波形信号、（Ｈ）はピーク側波形信号、（Ｉ）はＢＰＦ１０２の出力信号、（Ｊ）はＢＰＦ１００の出力信号、（Ｋ）は位相比較器７０の出力信号、（Ｌ）は位相比較器６８の出力信号、（Ｍ）は位相比較器１１０の出力信号、（Ｎ）は積分部７４の出力信号、（Ｏ）は積分部７２の出力信号、（Ｐ）は積分部１１２の出力信号を示す。
【０１７４】
図７１は、変調振幅が最適値よりも小さいときの動作状態を示す。図７１（Ａ）はＳＭＺＭの動作特性、図７１（Ｂ）はデータ信号変調信号、図７１（Ｃ）は出力光信号、図７１（Ｄ）は、光信号から抽出されたピーク側波形信号およびボトム側波形信号を示している。このケースでは、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相は、互いに同じである。
【０１７５】
図７２は、Ｙ軸方向においてバイアス電圧が最適値よりも低いときの動作状態を示す。図７２（Ａ）〜図７２（Ｄ）は、それぞれ、図７１（Ａ）〜図７１（Ｄ）に対応する。このケースでは、図７２（Ｃ）に示すように、出力光信号のボトム側の波形が乱れている。また、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相は、図７２（Ｄ）に示すように、それぞれ正相および逆相である。
【０１７６】
図７３は、Ｙ軸方向においてバイアス電圧が最適値よりも高いときの動作状態を示す。図７３（Ａ）〜図７３（Ｄ）は、それぞれ、図７１（Ａ）〜図７１（Ｄ）に対応する。このケースでは、図７３（Ｃ）に示すように、出力光信号のピーク側の波形が乱れている。また、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相は、図７３（Ｄ）に示すように、それぞれ逆相および正相である。
【０１７７】
＜第１０の実施の形態＞
第１０の実施の形態について、図７４を参照する。図７４は、第１０の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図７４において、図６８と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１７８】
第１０の実施の形態に係る光送信モジュール２００Ｈにおいては、図７４に示すように、光導波路６に対して信号電極１６および位相制御電極１２０が設置され、光導波路８に対して信号電極１８および位相制御電極１２２が設置されている。
【０１７９】
位相制御電極１２０、１２２には、それぞれ、位相制御部１２４、１２６が設けられている。位相制御部１２４、１２６は、低周波変調部６６により生成される低周波信号を、それぞれ位相制御電極１２０、１２２に印加する。この構成により、光導波路６、８の通過光は、低周波信号で変調される。
【０１８０】
バイアス制御部１１６は、加算器８２の出力信号からバイアス電圧Ｖ１biasを生成する。また、バイアス制御部１１８は、加算器８６の出力信号からバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。すなわち、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは低周波信号で変調されていない。その他の構成は、第９の実施の形態と実質的に同じなので、説明を省略する。上記構成によっても、先に説明した実施形態と同様の制御動作で同様の効果が得られる。
【０１８１】
＜第１１の実施の形態＞
第１１の実施の形態について、図７５を参照する。図７５は、第１１の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図７５において、図６８と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１８２】
第１１の実施の形態の光送信モジュール２００Ｉにおいては、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力側に第３のＢＰＦ１２８が設置されている。ＢＰＦ１２８は、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力信号から特定の周波数成分（例えば、低周波信号の周波数成分）を抽出する。ＢＰＦ１２８の通過信号は、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６に導かれる。第１１の実施の形態では、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６の位相比較器６８は、ＢＰＦ１２８の出力信号と低周波変調信号との位相を比較する。積分部７４は、この比較結果を積分する。そして、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６の出力信号および反転出力信号は、それぞれ加算器８２、８６に導かれる。Ｘ軸方向バイアス制御部１０８の構成および動作は、第１０の実施形態と実質的に同じである。
【０１８３】
変調制御部１１４およびバイアス制御部１１８には、低周波変調部６６により生成される低周波変調信号が与えられる。必要に応じて、データ信号の変調振幅が低周波変調信号により制御され、バイアス電圧Ｖ２biasが低周波変調信号により変調される。上記構成によっても、先に説明した実施形態と同様の制御動作で同様の効果が得られる。
【０１８４】
上述の第１〜第１１に係る光変調装置、光送信装置、光変調制御方法によれば、下記の１以上の効果が得られる。
（１）光出力に応じてバイアス電圧および／または変調振幅が制御される。よって、光出力に現れる光変調器の特性変動および回路誤差の影響が回避され、変調振幅および／またはバイアス電圧を最適値に近づけることができる。
（２）バイアス電圧および／または変調振幅を予め調整しなくてもよい。
（３）光変調器および／または光変調器の周辺回路の温度変化または経年変化などの影響が回避され、出力光信号の波形の劣化を防止できる。
【０１８５】
＜他の実施の形態＞
（１）上記実施の形態においては光変調器はＳＭＺＭであるが、本出願に係る光変調装置、光送信装置、制御方法は、ＳＭＺＭを使用する構成に限定されない。バイアス電圧およびデータ信号変調信号を用いる光変調器であれば、他の構成であってもよい。
【０１８６】
（２）上記実施の形態では、１つの電極にバイアス電圧および変調信号が印加されているが、各光導波路に対して、変調信号電極およびバイアス電極を別個に設けるようにしてもよい。
【０１８７】
（３）上記実施の形態では、マッハツェンダ型光変調器の１組の光導波路の双方に電極が設けられているが、本出願はこの構成に限定されない。すなわち、本出願に係る光変調器は、１組の光導波路の一方のみに電極を備える構成であってもよい。この場合、既述の変調信号生成部９は、入力データ信号から変調信号を生成する。そして、生成された変調信号が、上記電極に導かれる。
【０１８８】
＜比較例＞
比較例について、図７６を参照する。図７６は、ＳＭＺＭおよびその周辺回路を示している。この比較例では、既述のＳＭＺＭ４が使用される。したがって、ＳＭＺＭ４の構成および動作については説明を省略する。
【０１８９】
ＳＭＺＭ４の入力端子２０、２２には、変調器２８０の出力信号が与えられる。また、入力端子２０、２２には、バイアス制御回路１３０、１３２により生成されるバイアス電圧が与えられる。１３６、１３８、１４０、１４２は、それぞれ、入力データ信号、入力電圧Ｖ１、入力電圧Ｖ２、出力光信号を示している。
【０１９０】
ＳＭＺＭ４は、光導波路６、８の通過光を合波することにより得られる光信号を出力する。よって、出力光信号は、光導波路６、８の通過光の位相関係に依存する。例えば、１組の光の位相が互いに同じであれば、出力光パワーは最大であり、１組の光の位相が互いに逆であれば、出力光パワーは同相の場合は最小である。
【０１９１】
光導波路６、８の屈折率は、それぞれ入力電圧Ｖ１、Ｖ２によって制御される。すなわち、入力電圧Ｖ１、Ｖ２に応じて、光導波路６、８を通過する光の位相が制御される。したがって、入力電圧Ｖ１、Ｖ２を適切に制御することにより、光強度変調が実現される。
【０１９２】
図７６に示す構成では、デバイス毎に、且つ、キャリア光の波長毎に予め最適な変調振幅とバイアス電圧を検索しても、変調振幅および入力電圧Ｖ１、Ｖ２を制御するだけでは次のような課題がある。
【０１９３】
ＳＭＺＭ４は、デバイス毎に静特性のばらつきを有する。また、光源４６により生成されるキャリア光の入力波長に応じてＳＭＺＭ４の光出力が変動する。このような変動を防止するためは、デバイス毎かつキャリア光の波長毎に、変調振幅（Ｖ１pp、Ｖ２pp）およびバイアス電圧（Ｖ１bias、Ｖ２bias）を最適点に設定する必要がある。しかし、この最適点の発見には膨大な時間を要する。
【０１９４】
また、変調振幅およびバイアス電圧の最適点は、様々な要因によって変化し得る。例えば、温度変化または経時変化によりＳＭＺＭの静特性が変化する。また、バイアス制御回路１３０、１３２、変調器２８０、振幅制御回路１３４の誤差に起因して、変調振幅またはバイアス電圧の変動が生じる。そして、これらの要因により、変調振幅および／またはバイアス電圧は、その最適点からずれることがある。この結果、波形の折り返しや、消光比劣化、クロスポイント変動、光波形の開口度の縮小などが発生し、光波形が劣化する。以下、光波形が劣化する例を示す。
【０１９５】
（例１） 図７７は、ＳＭＺＭの静特性の変動および波形劣化を示す。例１においては、図７７（Ａ）に示すように、ＳＭＺＭの静特性がＹ軸方向に変動している。この場合、クロスポイントが変動する。また、消光比の劣化および光波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。
【０１９６】
（例２） 図７８は、バイアス電圧が変動した場合の波形劣化を示す。バイアス電圧が最適値からＹ軸方向にずれた場合には、クロスポイントが変動する。また、消光比の劣化および光波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。なお、バイアス電圧の変動は、例えば、バイアス制御回路１３０、１３２の誤差に起因して発生する。
【０１９７】
（例３）図７９は、変調振幅が大きい場合の波形劣化を示す。変調振幅が最適値より大きくなった場合には、消光比が劣化する。また、光波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。なお、変調振幅の変動は、例えば、振幅制御回路１３４の誤差に起因して発生する。
【０１９８】
（例４）図８０は、変調振幅が小さい場合の波形劣化を示す。変調振幅が最適値よりも小さくなった場合は、消光比が劣化する。また、光波形の開口度が縮小する。
（例５）図８１は、ＳＭＺＭの静特性が変動した場合の波形劣化を示す。例５においては、図８１（Ａ）に示すように、ＳＭＺＭの静特性がＸ軸方向に変動している。この場合、クロスポイントが変動する。また、消光比の劣化および波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。
【０１９９】
＜マイクロコンピュータを利用する構成＞
第１〜第１１の実施形態の制御動作は、アナログ回路を含むハードウェア回路で実現してもよいし、デジタル信号処理で実現してもよい。以下、デジタル信号処理でＳＭＺＭのバイアス電圧および変調振幅を制御する構成について説明する。
【０２００】
図８４は、ＳＭＺＭ４の動作状態を制御するデジタル信号処理を実現する構成を示す。この信号処理システムは、マイクロコンピュータ３００、Ａ／Ｄコンバータ３１１、３１２、メモリ３１３、Ｄ／Ａコンバータ３１４、３１５を備える。なお、マイクロコンピュータ３００の代わりに、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を使用してもよい。
【０２０１】
Ａ／Ｄコンバータ３１１は、図６０等に示すピーク検出部６２から出力されるピーク側波形信号をデジタルデータに変換する。同様に、Ａ／Ｄコンバータ３１２は、ボトム検出部６４から出力されるボトム側波形信号をデジタルデータに変換する。
【０２０２】
メモリ３１３は、バイアス電圧Ｖ１bias、バイアス電圧Ｖ２bias、振幅制御信号Ｖcの初期値を格納する。バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、それぞれＳＭＺＭ４の信号電極１６、１８に印加されるバイアス電圧である。また、振幅制御信号Ｖcは、変調器２８０の出力信号の振幅を制御する。
【０２０３】
Ｄ／Ａコンバータ３１４、３１５は、マイクロコンピュータ３００によって生成されるＶ１biasデータおよびＶ２biasデータを、それぞれ電圧信号に変換する。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ３１４、３１５は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成する。バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、それぞれ、図６０等に示すインダクタ５２、５４を介してＳＭＺＭ４の入力端子２０、２２に導かれる。
【０２０４】
マイクロコンピュータ３００は、ソフトウェアプログラムまたはファームウェアを実行することにより、例えば、図６０に示す第７の実施形態と同等の機能を提供する。すなわち、マイクロコンピュータ３００は、低周波変調部６６、位相比較器６８、７０、積分部７２、７４、振幅演算器７６、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、Ｘ軸方向バイアス演算器８０、加算器８４、９０、極性切替部９４、制御切替部９６を有する。これらの要素は、図６０に示す第７の実施形態と同等の機能を提供する。ただし、これらの要素は、マイクロコンピュータ３００においては、デジタル信号処理により実現される。
【０２０５】
マイクロコンピュータ３００は、光源制御部３０１、初期設定部３０２、加算器３０３〜３０７をさらに有する。光源制御部３０１は、図６０等に示す光源４６の動作を制御する。初期設定部３０２は、バイアス電圧Ｖ１bias、バイアス電圧Ｖ２bias、振幅制御信号Ｖcの初期値をメモリ３１３から取得して出力する。
【０２０６】
加算器３０３は、バイアス電圧Ｖ１biasの初期値にＹ軸方向バイアス演算器７８の出力データを加算する。加算器３０４は、バイアス電圧Ｖ２biasの初期値からＹ軸方向バイアス演算器７８の出力データを引き算する。加算器３０５、３０６は、加算器３０３、３０４の出力データにそれぞれＸ軸方向バイアス演算器８０の出力データを加算する。この場合、加算器８４は、加算器３０５の出力データに低周波信号を重畳し、Ｖ１biasデータを生成する。また、加算器９０は、加算器３０５の出力データに極性切替部９４の出力信号（低周波信号または反転低周波信号）を重畳し、Ｖ２biasデータを生成する。加算器３０７は、振幅制御信号Ｖcの初期値に振幅演算器７６の出力データを加算し、振幅制御信号Ｖcを生成する。この振幅制御信号Ｖcは、必要に応じてＤ／Ａコンバータで変換された後、変調器２８０に与えられる。
【０２０７】
図８５は、ＳＭＺＭ４の動作状態を制御する手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図８４に示すマイクロコンピュータ３００により実行される。
ステップＳ３１において、光源制御部３０１は、光源４６をＯＮ状態に制御する。これにより、光源４６は、直流光（すなわち、ＣＷ光）を生成する。ステップＳ３２において、初期設定部３０２は、バイアス電圧Ｖ１bias、バイアス電圧Ｖ２bias、振幅制御信号Ｖcの初期値をメモリ３１３から取得する。ステップＳ３３において、低周波変調部６６は、低周波信号を生成する。
【０２０８】
ステップＳ３４において、マイクロコンピュータ３００は、Ｙ軸方向制御を実行する。Ｙ軸方向制御は、Ｙ軸方向バイアス電圧の制御および変調振幅の制御を含む。ステップＳ３５において、マイクロコンピュータ３００は、Ｘ軸方向制御を実行する。Ｘ軸方向制御は、Ｘ軸方向バイアス電圧の制御を含む。なお、マイクロコンピュータ３００は、ステップＳ３４およびステップＳ３５を交互に繰り返し実行する。
【０２０９】
図８６は、Ｙ軸方向制御を示すフローチャートである。この処理は、図８５に示すステップＳ３４に相当する。
ステップＳ４１において、制御切替部９６は、Ｙ軸方向制御を開始する指示、およびＸ軸方向制御を停止する指示を生成する。この指示に応じて、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８は制御動作を開始する。一方、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、制御動作を行わない。なお、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、制御動作を行わないときは、出力信号を維持する。
【０２１０】
ステップＳ４２において、制御切替部９６は、極性切替部９４に対して反転指示を与える。そうすると、極性切替部９４は、ステップＳ４３〜Ｓ５２が実行されている期間、低周波信号を反転する。
【０２１１】
ステップＳ４３において、マイクロコンピュータ３００は、ピーク検出器６２により検出されるピーク側波形信号およびボトム検出器６４により検出されるボトム側波形信号を取得する。ステップＳ４４において、位相比較器６８は、低周波信号を利用する位相比較により、ピーク側波形信号の位相を検出する。また、位相比較器７０は、低周波信号を利用する位相比較により、ボトム側波形信号の位相を検出する。
【０２１２】
ステップＳ４５〜Ｓ４６において、振幅演算器７６は、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相に基づいて、振幅制御信号Ｖcを制御する。すなわち、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と逆相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相も低周波信号と逆相であるときは、振幅演算器７６は、現在の変調振幅が最適値よりも大きいと判定する。この場合、振幅演算器７６は、ステップＳ４９において、変調振幅を小さくするように振幅制御信号Ｖcを調整する。また、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と同相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相も低周波信号と同相であるときは、振幅演算器７６は、現在の変調振幅が最適値よりも小さいと判定する。この場合、振幅演算器７６は、ステップＳ５０において、変調振幅を大きくするように振幅制御信号Ｖcを調整する。
【０２１３】
ステップＳ４７〜Ｓ４８において、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相に基づいて、バイアス電圧をＹ軸方向に制御する。すなわち、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と同相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相が低周波信号と逆相であるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、現在のＹ方向バイアス電圧が最適値よりも低いと判定する。この場合、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、ステップＳ５１において、Ｙ方向バイアス電圧を高くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。また、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と逆相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相が低周波信号と同相であるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、現在のＹ方向バイアス電圧が最適値よりも高いと判定する。この場合、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、ステップＳ５２において、Ｙ方向バイアス電圧を低くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。
【０２１４】
ステップＳ４３〜Ｓ５２の処理を繰り返し実行すると、図１８〜図２０に示す状態が実現される。すなわち、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相をモニタすることにより、図１８〜図２０に示す状態が検出されると、マイクロコンピュータ３００は、Ｙ軸方向制御を終了する。なお、マイクロコンピュータ３００は、図２０（Ｈ）（Ｉ）に示すように、積分部７２、７４の出力が「ゼロ」であるときに、Ｙ軸方向制御を終了するようにしてもよい。
【０２１５】
図８７は、Ｘ軸方向制御を示すフローチャートである。この処理は、図８５に示すステップＳ３５に相当する。
ステップＳ６１において、制御切替部９６は、Ｘ軸方向制御を開始する指示、およびＹ軸方向制御を停止する指示を生成する。この指示に応じて、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、制御動作を開始する。一方、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８は、制御動作を行わない。なお、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８は、制御動作を行わないときは、出力信号を維持する。
【０２１６】
ステップＳ６２において、制御切替部９６は、極性切替部９４に対して非反転指示を与える。そうすると、極性切替部９４は、ステップＳ６３〜Ｓ６８が実行されている期間、低周波信号を反転することなく加算器９０に導く。
【０２１７】
ステップＳ６３において、マイクロコンピュータ３００は、ピーク検出器６２により検出されるピーク側波形信号を取得する。ステップＳ６４において、位相比較器６８は、低周波信号を利用する位相比較により、ピーク側波形信号の位相を検出する。
【０２１８】
ステップＳ６５〜Ｓ６６において、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ピーク側波形信号の位相に基づいて、バイアス電圧をＸ軸方向に制御する。すなわち、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と同相であるときは、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、現在のＸ方向バイアス電圧が最適値よりも低いと判定する。この場合、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ステップＳ６７において、Ｘ方向バイアス電圧を高くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。また、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と逆相であるときは、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、現在のＸ方向バイアス電圧が最適値よりも高いと判定する。この場合、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ステップＳ６８において、Ｘ方向バイアス電圧を低くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。
【０２１９】
ステップＳ６３〜Ｓ６８の処理を繰り返し実行すると、図５４〜図５５に示す状態が実現される。すなわち、ピーク側波形信号の位相をモニタすることにより、図５４〜図５５に示す状態が検出されると、マイクロコンピュータ３００は、Ｘ軸方向制御を終了する。なお、マイクロコンピュータ３００は、図５５（Ｅ）に示すように、積分部７２の出力が「ゼロ」であるときに、Ｘ軸方向制御を終了するようにしてもよい。
【０２２０】
なお、光変調装置、光送信装置、光変調制御方法の実施形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。そして、そのような変形や変更は、本発明の範囲に含まれるものである。
【０２２１】
以上記載した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。なお、本発明は、以下の付記に限定されるものではない。
（付記１）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光変調装置。
（付記２）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形を検出する第１の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記３）
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相が前記第２周波数の信号の位相と同相か逆相かに基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記２に記載の光変調装置。
（付記４）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のボトム側波形を検出する第２の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記２に記載の光変調装置。
（付記５）
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相が互いに逆位相であるときに、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記４に記載の光変調装置。
（付記６）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形およびボトム側波形を検出する検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧および前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記７）
前記光導波路は、マッハツェンダ干渉計を形成する第１および第２の光導波路を含み、
前記信号電極は、前記第１および第２の光導波路にそれぞれ電界を与える第１および第２の電極を含み、
前記第１の電極には、前記変調信号および第１のバイアス電圧が与えられ、
前記第２の電極には、前記変調信号の反転信号および第２のバイアス電圧が与えられ、
前記バイアス制御器は、前記直交方向のバイアス電圧を制御する第１のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに同相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第１のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記８）
前記第１のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧を同じ方向に同じ量だけシフトさせる
ことを特徴とする付記７に記載の光変調装置。
（付記９）
前記バイアス制御器は、前記変調方向のバイアス電圧を制御する第２のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに逆相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第２のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記１０）
前記第２のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧を互いに逆方向に同じ量だけシフトさせる
ことを特徴とする付記９に記載の光変調装置。
（付記１１）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器をさらに備え、
前記変調信号生成器は、前記振幅制御信号に応じて前記変調信号の振幅を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記１２）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形およびボトム側波形を検出する検出器をさらに備え、
前記振幅制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて前記振幅制御信号を生成する
ことを特徴とする付記１１に記載の光変調装置。
（付記１３）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器と、
前記バイアス電圧を生成するバイアス制御器と、
前記バイアス電圧および前記振幅制御信号に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、を備え、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧を制御し、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記振幅制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記振幅制御信号を制御し、
前記重畳器が前記バイアス電圧に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向に直交する方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調装置。
（付記１４）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調器に入力されるキャリア光を生成する光源と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光送信装置。
（付記１５）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器の動作状態を制御する光変調制御方法であって、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳し、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調制御方法。
【符号の説明】
【０２２２】
４ ＳＭＺＭ
６、８ 光導波路
９ 変調信号生成部
１１、３２ 光モニタ部
１３ 制御部
１５ 低周波信号生成部
１６、１８ 信号電極
１７ 位相比較器
１９ バイアス電圧生成部
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇ、２００Ｈ 光送信モジュール
２８ 駆動回路
２８０ 変調器
３４ 低周波信号生成部
３６ 位相検出器
３８ バイアス電圧生成部
４０ 振幅制御信号生成部
７６ 振幅演算器
７８ Ｘ軸方向バイアス演算器
８０ Ｙ軸方向バイアス演算器
３００ マイクロコンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置および光変調制御方法に係わり、例えば、半導体マッハツェンダ型変調器（ＳＭＺＭ：Semiconductor Mach-Zehnder Modulator）を利用する光変調に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
光変調デバイスとして、近年、半導体マッハツェンダ型変調器（ＳＭＺＭ）が実用化されている。ＳＭＺＭは、ＬＮ変調等と比較して、小型化が容易であり、また電界吸収型光変調器（ＥＡ変調器）に比べ、広い波長帯域特性を有する。
【０００３】
関連する技術として、同一半導体基板上にて光が導波する方向に半導体レーザとマッハツェンダ変調器とが集積されている光半導体装置が提案されている。（例えば、特許文献１）。
【０００４】
他の関連する技術として、下記の光変調装置が提案されている。すなわち、光変調装置は、入力された入力光を２つの光導波路に分岐し、当該各光導波路を伝搬した各分岐光を合成して合成光を出力する光干渉手段と、前記２つの光導波路のうち、少なくとも１つの光導波路に伝搬光の位相を調整するための電圧を供給する位相調整電圧供給手段と、前記２つの光導波路のうち、少なくとも１つの光導波路に直流電圧を供給する直流電圧供給手段と、前記入力光の波長に応じて、前記直流電圧供給手段で供給する前記直流電圧の値を制御する直流電圧制御手段とを含む。（例えば、特許文献２）
さらに他の関連する技術として、下記の光送信装置が提案されている。すなわち、光送信装置は、光源と、入力信号に応じた駆動電圧を発生する駆動回路と、上記駆動電圧に応じて上記光源の出射光を変調し、上記入力信号を光信号に変換する光変調器と、該光変調器の動作特性曲線のドリフトを検出して、動作点が上記動作特性曲線に対して一定の位置になるように上記光変調器を制御する動作点安定化回路を備える。光送信装置は、動作点切換信号に基づいて、上記動作点を上記動作特性曲線上で半周期シフトさせる動作点シフト回路をさらに備える。（例えば、特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９８８８１号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６５４８号公報
【特許文献３】特開平４−１４０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＭＺＭは、１組の光導波路を備える。１組の光導波路には、光源からの入力光が分岐されて導かれる。また、ＳＭＺＭは、各光導波路に対してそれぞれ電界を与える電極を備える。各電極には、データ信号から生成される駆動信号、およびバイアス電圧が印加される。そして、ＳＭＺＭは、入力光を駆動信号で変調することにより、変調光信号を生成する。このとき、駆動振幅（すなわち、駆動信号の振幅）およびバイアス電圧を適切に調整することにより、品質の良い変調光信号が生成される。
【０００７】
ところが、ＳＭＺＭの静特性は、デバイス毎にばらつきを有するとともに、入力光の波長に依存する。このため、入力光の波長を考慮しながら各ＳＭＺＭについて予め最適な駆動振幅およびバイアス電圧の組合せを決定するためには、膨大な時間を要する。また、ＳＭＺＭに対して予め最適な駆動振幅およびバイアス電圧の組合せを決定したとしても、ＳＭＺＭの静特性は、周囲の温度または経年劣化などにより変化することがある。そして、ＳＭＺＭの静特性が変化すると、変調光信号の品質が劣化する。例えば、光波形の折り返し、消光比の劣化、クロスポイントの変動、光波形の開口度の縮小などが生じる。
【０００８】
なお、ＳＭＺＭの静特性は、一般的なＬＮ変調器と異なっている。このため、ＬＮ変調器の動作状態を調整する方法をＳＭＺＭに導入しても、ＳＭＺＭの動作状態を最適化することは困難である。
【０００９】
本発明の課題は、半導体マッハツェンダ型変調器を備える光変調装置の動作状態を調整する構成および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様の光変調装置は、電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器と、前記変調信号を生成する変調信号生成器と、前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上述の態様によれば、半導体マッハツェンダ型変調器を備える光変調装置の動作状態を自動的にまたは容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る光変調装置の一例を示す図である。
【図２】制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係る光変調装置の一例を示す図である。
【図４】制御動作の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】ＳＭＺＭの静特性の一例、光強度変調の最適な駆動方法の一例を示す図である。
【図６】Ｙ軸方向の光出力特性を示す図である。
【図７】ＳＭＺＭの静特性を示す図である。
【図８】Ｙ軸方向の光出力特性の２次元グラフを示す図である。
【図９】バイアス電圧を変化させた場合の光出力特性のピーク値を示す図である。
【図１０】ＳＭＺＭの静特性を示す図である。
【図１１】Ｙ軸方向の光出力特性および電圧変化を示す図である。
【図１２】Ｘ軸方向の電圧に対する光出力特性を示す図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図１４】Ｙ軸方向のバイアス電圧を変調させた場合の光出力特性を示す図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図１６】Ｙ軸方向のみバイアス変調した場合の特性例を示す図である。
【図１７】各部の動作波形を示す図である。
【図１８】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図１９】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図２０】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図２１】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図２２】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図２３】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図２４】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図２５】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図２６】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図２７】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図２８】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図２９】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図３０】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図３１】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図３２】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図３３】第５の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図３４】データ信号変調の振幅に低周波変調した場合の特性例を示す図である。
【図３５】各部動作波形を示す図である。
【図３６】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図３７】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図３８】変調振幅、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適である場合を示す図である。
【図３９】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図４０】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図４１】変調振幅が大きい場合を示す図である。
【図４２】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図４３】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図４４】変調振幅が小さい場合を示す図である。
【図４５】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図４６】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図４７】Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合を示す図である。
【図４８】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図４９】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図５０】Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合を示す図である。
【図５１】第６の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図５２】Ｘ軸方向のみにバイアス変調した場合の特性例を示す図である。
【図５３】各部の動作波形を示す図である。
【図５４】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適の場合を示す図である。
【図５５】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適の場合を示す図である。
【図５６】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より低い場合を示す図である。
【図５７】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より低い場合を示す図である。
【図５８】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より高い場合を示す図である。
【図５９】Ｘ軸方向のバイアス電圧が最適より高い場合を示す図である。
【図６０】第７の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図６１】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６２】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６３】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６４】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６５】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６６】ＳＭＺＭの動作特性を示す図である。
【図６７】第８の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図６８】第９の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図６９】各動作波形を示す図である。
【図７０】各動作波形を示す図である。
【図７１】変調振幅が小さい場合の特性を示す図である。
【図７２】Ｙ軸方向にバイアス電圧が低い場合の特性を示す図である。
【図７３】Ｙ軸方向にバイアス電圧が高い場合の特性を示す図である。
【図７４】第１０の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図７５】第１１の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示す図である。
【図７６】比較例を示す図である。
【図７７】ＳＭＺＭの静特性の変動および波形劣化を示す図である。
【図７８】バイアス電圧が変動した場合の波形劣化を示す図である。
【図７９】変調振幅が大きい場合の波形劣化を示す図である。
【図８０】変調振幅が小さい場合の波形劣化を示す図である。
【図８１】ＳＭＺＭの静特性が変動した場合の波形劣化を示す図である。
【図８２】ピーク検出部およびボトム検出部の構成を示す図である。
【図８３】ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の抽出を説明する図である。
【図８４】ＳＭＺＭの動作状態を制御するデジタル信号処理を実現する構成を示す図である。
【図８５】ＳＭＺＭの動作状態を制御する手順を示すフローチャートである。
【図８６】Ｙ軸方向制御を示すフローチャートである。
【図８７】Ｘ軸方向制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態について、図１を参照する。図１は、第１の実施の形態に係る光変調装置の一例を示す。
【００１４】
第１の実施形態の光変調装置２Ａは、本出願の光変調装置の一例である。光変調装置２Ａは、図１に示すように、光変調デバイスとして半導体マッハツェンダ型変調器（ＳＭＺＭ：Semiconductor Mach-Zehnder Modulator 、以下「ＳＭＺＭ」と称する）４を備える。ＳＭＺＭ４は、電気光学効果を有する半導体基板を用いて実現される。
【００１５】
ＳＭＺＭ４は、第１の光導波路６、および第２の光導波路８を備える。光導波路６、８は、上述の半導体基板上に形成される。また、光導波路６、８は、例えば、互いに平行に形成される。ＳＭＺＭ４には、入力光が導かれる。入力光は、信号を伝送するためのキャリア光であって、例えば、直流光源により生成されるＣＷ光である。光源は、例えば、レーザ光源である。ただし、ＳＭＺＭ４には、光変調器から出力される光信号が入力されてもよい。入力光は、光スプリッタ１０により分岐され、光導波路６、８に導かれる。光導波路６、８を通過した光は、合波器１２により合波される。これにより、データ信号などの変調信号に対応する変調光信号が生成される。
【００１６】
光導波路６に対して第１の信号電極１６が設けられる。また、光導波路８に対して第２の信号電極１８が設けられる。ここで、光導波路６、８、および信号電極１６、１８は、電気光学効果を有する半導体基板上にマッハツェンダ干渉計を実現するように、形成される。信号電極１６は、第１の入力端子２０に接続され、信号電極１８は、第２の入力端子２２に接続される。入力端子２０には、第１の入力電圧Ｖ１が与えられ、入力端子２２には、第２の入力電圧Ｖ２が与えられる。また、信号電極１６、１８には、それぞれ終端器２４、２６が接続されている。
【００１７】
光モニタ部１１は、ＳＭＺＭ４から出力される変調光信号をモニタする。すなわち、光モニタ部１１は、変調光信号を表す電気信号を生成して制御部１３に導く。
制御部１３は、低周波信号生成部１５、位相比較器１７、バイアス電圧生成部１９を備える。低周波信号生成部１５は、低周波信号を生成する。この低周波信号は、例えば、バイアス電圧生成部１９により生成されるバイアス電圧に重畳される。あるいは、この低周波信号は、変調信号生成部９により生成される変調信号の振幅を制御する振幅制御電圧に重畳される。いずれのケースにおいても、ＳＭＺＭ４の光出力は、低周波信号の成分（以下、「低周波成分」と呼ぶことがある）をまたはその高調波成分を含むことになる。
【００１８】
位相比較器１７は、低周波信号生成部１５により生成される低周波信号を基準として、変調光信号から抽出される低周波成分の位相を検出する。そして、バイアス電圧生成部１９は、位相比較器１７により検出される位相に基づいて、信号電極１６、１８に印加するバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。
【００１９】
変調信号生成部９は、入力データ信号から変調信号を生成する。このとき、変調信号生成部９は、プッシュプル駆動（差動駆動）を実現するために、変調信号として、１組の正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppを生成する。この変調信号の振幅は、位相比較器１７により検出される位相に基づいて制御される。
【００２０】
入力電圧Ｖ１は、バイアス電圧Ｖ１biasに正相変調信号Ｖ１ppを加えることにより得られる。また、入力電圧Ｖ２は、バイアス電圧Ｖ２biasに逆相変調信号Ｖ２ppを加えることにより得られる。ここで、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasにそれぞれ正相変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppを加える動作は、たとえば、バイアスＴ回路により実現される。バイアスＴ回路は、インダクタおよびキャパシタを含む電子回路である。バイアスＴ回路を使用することにより、高周波信号（Ｖ１pp、Ｖ２pp）は直流成分（Ｖ１bias、Ｖ２bias）の影響を受けることはなく、直流成分は高周波信号の影響を受けることはない。なお、バイアスＴ回路の構成および作用は、例えば、特開２００７−１０９８３９号公報に記載されている。
【００２１】
信号電極１６、１８に入力電圧Ｖ１、Ｖ２が印加されると、光導波路６、８の屈折率は電気光学効果により印加電圧に応じて変化する。この屈折率の変化は、光導波路６、８の通過光の位相をそれぞれ変化させる。すなわち、光導波路６の屈折率は、入力電圧Ｖ１により変化し、光導波路８の屈折率は、入力電圧Ｖ２により変化する。この結果、各光導波路において、位相シフトが発生する。このとき、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに同じであれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最大となる。一方、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに逆相であれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最小となる。このように、変調信号を利用して光導波路６、８の電界を制御することにより、光強度変調が実現される。なお、図１に示す構成では、プッシュプル駆動（差動駆動）が行われるので、チャープの小さな変調光信号が得られる。
【００２２】
図２は、第１の実施形態の光変調制御方法を示すフローチャートである。図２に示す手順は、本出願の光変調制御方法の一例である。
ステップＳ１１において、光導波路６、８に、バイアス電圧および変調信号が与えられる。これにより、ＳＭＺＭ４は、光導波路６、８の通過光を変調する。
【００２３】
ステップＳ１２において、変調信号生成部９は、低周波信号を利用して振幅変調を行う。そして、変調信号生成部９は、振幅変調された変調信号を生成する。振幅変調された変調信号は、光導波路６、８に対して設けられている信号電極１６、１８に印加される。この結果、ＳＭＺＭ４から出力される変調光信号は、低周波成分を含む。
【００２４】
ステップＳ１３において、制御部１３は、低周波信号を基準として、ＳＭＺＭ４の出力光信号中の低周波成分の位相を検出する。そして、制御部１３は、検出した位相に基づいて、変調信号生成部９により生成される変調信号の振幅、およびバイアス電圧生成部１９により生成されるバイアス電圧を制御する。
【００２５】
上記構成および方法によれば、ＳＭＺＭ４の光出力中の低周波成分をモニタし、低周波信号を利用してその低周波成分を同期検波することにより、光出力中の低周波成分の位相または低周波信号の２倍の周波数成分が検出される。ここで、ＳＭＺＭ４の光出力は、ＳＭＺＭ４の動作状態を表す情報を含むので、上述の位相または２倍の周波数成分を検出すれば、その動作状態を制御するための情報を得ることができる。
【００２６】
また、実施形態の方法は、上記位相情報に応じて変調信号の振幅およびバイアス電圧を制御するので、ＳＭＺＭ４の動作特性に応じてそれらを自動的に最適化または略最適化することができる。すなわち、温度変化、経年変化が発生する場合、あるいは回路誤差が存在する場合であっても、最適な変調振幅およびバイアス電圧を設定することができる。したがって、種々の変動要因に関係なく、変調動作を安定させることが可能であり、安定した変調光信号を得ることができる。
【００２７】
なお、上記の実施形態では、信号電極１６、１８双方に変調信号およびバイアス電圧が入力され、それら双方が制御されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、本発明は、変調信号の振幅またはバイアス電圧のいずれか一方のみを制御する形態であってもよい。変調信号の振幅またはバイアス電圧の何れか一方を最適化する構成であっても、それに応じて変調動作が安定し、安定した光出力が得られる。
【００２８】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態について、図３を参照する。図３は、第２の実施の形態に係る光変調装置の一例を示している。図３に示す構成は一例であって、本発明は図３に示す構成に限定されるものではない。なお、図３において、図１と同じ要素には同じ符号が付されている。
【００２９】
第２の実施形態の光変調装置２Ｂは、本出願の光変調装置および光変調制御方法の一例である。光変調装置２Ｂは、図３に示すように、光変調デバイスとしてＳＭＺＭ（半導体マッハツェンダ型変調器）４を備える。
【００３０】
ＳＭＺＭ４は、第１の実施の形態と同様に、マッハツェンダ干渉計を形成し、同様の機能を有する。従って、光導波路６、８および信号電極１６、１８は、第１の実施の形態と同様に、変調信号を含む入力電圧Ｖ１、Ｖ２による電気光学効果で生じた屈折率変調を提供する。すなわち、入力電圧Ｖ１、Ｖ２により、光導波路６、８の屈折率が変化し、位相シフトが生じる。このとき、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに同じであれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最大となる。一方、光導波路６、８を通過する１組の光の位相が合波部１２において互いに逆相であれば、ＳＭＺＭ４の出力光パワーが最小となる。このように、変調信号を利用して光導波路６、８の電界を制御することにより、光強度変調が実現される。また、プッシュプル駆動（差動駆動）が行われるので、チャープの小さな変調光信号が得られる。
【００３１】
駆動回路２８は、ＳＭＺＭ４の駆動手段の一例である。駆動回路２８は、入力データ信号からデータ信号変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppを生成する。データ信号変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅は、制御部３０からの振幅制御信号Ｖｃにより制御される。
【００３２】
ＳＭＺＭ４の出力側には、光モニタ部３２が設けられている。制御部３０は、低周波信号生成部３４、位相検出器３６、バイアス電圧生成部３８、振幅制御信号生成部４０を備える。
【００３３】
光モニタ部３２は、ＳＭＺＭ４の光出力をモニタし、その光出力を表す信号を制御部３０の位相検出器３６に導く。低周波信号生成部３４は、基準信号源であって、基準信号である低周波信号（ディザリング信号）を生成する。位相検出器３６は、低周波信号生成部３４により生成される低周波信号を利用して、光出力に含まれている低周波成分の位相を検出する。このとき、位相検出器３６は、例えば、光信号波形のピーク側およびボトム側の低周波成分の位相をそれぞれ検出する。低周波信号の周波数は、例えば、1kHz程度であり、データ信号の周波数よりも遙に低い。
【００３４】
バイアス電圧生成部３８は、位相検出器３６の検出結果に応じて、１組のバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成する。バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、位相検出器３６の検出結果に応じて決まる直流電圧である。ただし、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、必要に応じて、上記直流電圧に正相または逆相の低周波信号を重畳することで生成されることがある。振幅制御信号生成部４０は、位相検出器３６の検出結果に応じて、振幅制御信号Ｖｃを生成する。この振幅制御信号Ｖｃにも、必要に応じて低周波信号が重畳されることがある。
【００３５】
次に、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、および振幅制御信号Ｖｃを生成する動作について、図４を参照する。図４は、制御動作の手順を示すフローチャートである。
この制御動作は、本出願の光変調制御方法または光送信制御方法の一例である。図４に示すように、まず、光モニタ部３２は、ＳＭＺＭ４の光出力をモニタする（ステップＳ２１）。位相検出器３６は、低周波信号を利用する同期検波により、光出力に含まれる低周波成分波形のピーク側およびボトム側の位相を検出する（ステップＳ２２）。バイアス電圧生成部３８は、検出位相に応じてバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成し、振幅制御信号生成部４０は、検出位相に応じて振幅制御信号Ｖｃを生成する（ステップＳ２３）。制御部３０は、バイアス電圧Ｖ１biasに正相低周波小信号（ｕ１）を加算し、バイアス電圧Ｖ２biasに逆相低周波小信号（ｕ２）を加算する（ステップＳ２４）。駆動回路２８は、振幅制御信号Ｖｃに応じて、入力データ信号に対応する正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppの振幅を制御する（ステップＳ２５）。振幅制御された正相変調信号Ｖ１ppにバイアス電圧Ｖ１biasが重畳され、また、振幅制御された逆相変調信号Ｖ２ppにバイアス電圧Ｖ２biasが重畳される。これにより、入力電圧Ｖ１、Ｖ２が生成される（ステップＳ２６）。
【００３６】
ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、繰り返し実行される。換言すれば、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、および振幅制御信号Ｖｃを制御する動作は、継続的に行われる。このような自動制御により、バイアス電圧および変調振幅はマクロ的に最適化され、温度変化および経年変化等の影響を受けない光変調出力が得られ、光変調出力の安定化が図られる。
【００３７】
次に、ＳＭＺＭ４の静特性および光強度変調について、図５を参照する。図５は、ＳＭＺＭの静特性の一例、および光強度変調の最適な駆動方法の一例を示している。
図５は、ＳＭＺＭ４の特性を表す３次元グラフである。横軸は、光導波路６の信号電極１６に印加される入力電圧Ｖ１を表す。縦軸は、光導波路８の信号電極１８に印加される入力電圧Ｖ２を表す。ＳＭＺＭ４の出力光パワーは、紙面に垂直な方向に、等高線を利用して表わされている。等高線に付されている値は、正規化された光出力パワーを表す。すなわち、ＳＭＺＭ４の最大光パワーが「1.0」で表わされ、ＳＭＺＭ４の最小光パワー（あるいは、消光状態）が「0.0」で表わされている。
【００３８】
光強度変調において、光信号の消光比を最大にするためには、入力電圧Ｖ１、Ｖ２により得られる駆動状態が、図５に示すように、ピーク点（すなわち、光パワーが「1.0」である点）とゼロ点（すなわち、光パワーが「0.0」である点）との間を移動するように変調が行われる。このような変調動作を得るためには、光導波路６、８に印加する変調信号の振幅電圧Ｖpp（すなわち、正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppの各振幅電圧Ｖpp）、およびバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasをそれぞれ制御して、動作状態を最適化する必要がある。たとえば、データ信号「１」がピーク点（光パワー＝1.0）に設定され、データ信号「０」がゼロ点（光パワー＝0.0）に設定されるように、変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅、およびバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasが制御される。
【００３９】
なお、この明細書では、図５に示す静特性グラフにおいて光パワーがゼロである等高線に平行な方向を「Ｘ軸」または「Ｘ軸方向」と呼ぶ。なお、光パワーがゼロである等高線は、静特性グラフ上で直線または略直線である。また、Ｘ軸と直交する方向を「Ｙ軸」または「Ｙ軸方向」と呼ぶ。
【００４０】
ＳＭＺＭ４の動作状態は、上述したように、図５に示すピーク点とゼロ点との間を移動するように制御される。すなわち、理想的な変調信号に対応する電圧により生成される状態は、図５に示すピーク点とゼロ点との間を移動する。したがって、この明細書においては、上述したＹ軸方向を「変調方向」と呼ぶ。すなわち、変調方向は、図５に示す静特性グラフにおいて、ピーク点から光パワーがゼロである等高線への垂線と平行な方向に相当する。或いは、変調方向は、光パワーがゼロである等高線と直交する。
【００４１】
また、図５において、破線Ｌ１、Ｌ２は、ＳＭＺＭの出力光信号の波形において「折り返し」が発生するレベルを表す。破線Ｌ１は、光波形のボトム側（すなわち、低光パワー側）の折り返しが生じる境界線を表す。なお、破線Ｌ１は、光パワーがゼロである等高線と一致している。また、破線Ｌ２は、光波形のピーク側（すなわち、高光パワー側）の折り返しが生じる境界線を表す。
【００４２】
次に、Ｙ軸方向の光出力特性について、図６を参照する。図６（Ａ）は、光変調器（すなわち、ＳＭＺＭ４）の入出力特性を示す。図６（Ｂ）は、Ｙ軸方向の電圧変化（変調信号）を示す。図６（Ｃ）は，光出力波形を示す。
【００４３】
光強度変調においては、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｖπ駆動が行われる。すなわち、変調信号「０」は、好ましくは、最小の光パワーを得る電圧（ボトム電圧Ｖb）に変換される。また、変調信号「１」は、好ましくは、最大の光パワーを得る電圧（ピーク電圧Ｖp）に変換される。このような変調信号を生成すれば、消光比の良好な強度変調光信号が得られる。
【００４４】
図６において、変調信号の振幅がＶπよりも小さいときは、出力光信号の消光比が劣化する。変調信号「０」に対応する電圧が、図６（Ａ）に示すボトム電圧Ｖbよりも低下すると、光信号波形のボトム側で波形の折り返しが発生する。同様に、変調信号「１」に対応する電圧が、ピーク電圧Ｖpよりも高くなると、光信号波形のピーク側で波形の折り返しが発生する。
【００４５】
Ｙ軸方向の光出力特性について、図７および図８をさらに参照する。図７は、ＳＭＺＭの静特性を表す。図８は、Ｙ軸方向の光出力特性の２次元グラフである。図８に示す特性カーブａ〜ｄは、それぞれ図７に示す４つの動作状態ａ〜ｄに対応している。
【００４６】
図７において、２次元グラフ上の位置は、ＳＭＺＭに印加されるバイアス電圧を表す。すなわち、バイアス電圧を制御することにより、２次元グラフ上の所望の位置を得ることができる。図７に示す動作状態ａ〜ｄは、バイアス電圧がＸ軸方向において互いに異なっている。また、動作状態ａ〜ｄに対応する２方向矢印の長さは、それぞれ対応する変調信号の振幅を表している。
【００４７】
図７において、状態ｂは、最適なバイアス状態に相当する。バイアス電圧が最適な状態ｂに調整されていれば、出力光パワーは1.0である。この場合、図８に示すように、高い出力光パワーが得られ、消光比が最大になる。
【００４８】
Ｘ軸方向においてバイアス電圧が最適値からシフトすると、ＳＭＺＭ４の出力光パワーは低下する。たとえば、図７に示す状態ａは、最適状態の近傍に位置するので、ＳＭＺＭ４の出力光パワーはさほど低下しない（図８の特性ａ）。これに対して、図７に示す状態ｃ、ｄは、最適状態から遠く離れているので、ＳＭＺＭ４の出力光パワーは大きく低下してしまう（図８の特性ｃ、ｄ）。
【００４９】
このように、バイアス電圧が最適化されていれば、ＳＭＺＭの出力光パワーは最大である。バイアス電圧が最適値に対してＸ軸方向にシフトすると、図９に示すように、ＳＭＺＭの出力光パワーのピーク値は低下する。換言すれば、バイアス電圧が最適化されていれば、最大の光出力パワーが得られる。したがって、ＳＭＺＭ４においては、光導波路６、８に印加する変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅電圧Ｖpp、および各バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasそれぞれを最適化することにより、好ましい光強度変調が実現される。
【００５０】
上述のように、光変調装置２Ｂにおいて、「０」に対応する変調信号電圧がゼロ点（光パワー＝0.0）に配置され、かつ、「１」に対応する変調信号電圧がピーク点（光パワー＝1.0）に配置されると、消光比、クロスポイントの位置、開口度が最適な光強度変調が実現される。よって、実施形態の変調制御方法は、上述の最適な動作状態が得られるように、各変調信号Ｖ１pp、Ｖ２ppの振幅、およびバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。
【００５１】
次に、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅の最適化について、図１０〜図１２を参照する。図１０は、ＳＭＺＭの静特性を示す。図１１（Ａ）は、ＳＭＺＭのＹ軸方向の光出力特性を示し、図１１（Ｂ）は、Ｙ軸方向の電圧変化（変調信号）を示す。図１２は、Ｘ軸方向の電圧に対する光出力特性を示している。
【００５２】
以下では、図１０に示す開始状態ａから最適状態ｃを得る手順を説明する。状態ａにおいては、図１１に示すように、「０」に対応する変調信号電圧がボトム電圧Ｖbよりも小さく、また、「１」に対応する変調信号電圧もピーク電圧Ｖpからずれている。したがって、まず、「０」に対応する変調信号電圧がボトム電圧Ｖbとなり、かつ、「１」に対応する変調信号電圧がピーク電圧Ｖpとなるように、変調信号の振幅およびＹ軸方向のバイアス電圧が制御される。この制御により、状態ｂが得られる。
【００５３】
状態ｂは、Ｘ軸方向において最適化されていないので、光出力パワーのピーク値が小さい。したがって、ＳＭＺＭ４の動作状態が最適状態ｃに近づくように、Ｘ軸方向のバイアス電圧が制御される。ただし、Ｘ軸方向にバイアス電圧が変化すると、図８または図１０から明らかなように、変調信号の振幅および／またはＹ軸方向のバイアス電圧の最適値も変化する。よって、最適状態ｃを得るためには、変調信号の振幅の制御、Ｙ軸方向のバイアス電圧の制御、Ｘ軸方向のバイアス電圧の制御を繰り返し実行することが好ましい。
【００５４】
第２の実施の形態の特徴事項および利点について以下に列挙する。
（１）出力光信号から抽出される低周波信号の変化をモニタすることにより、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅の最適点からのずれを検出できる。よって、このずれを小さくするように（または、最小化するように）フィードバック制御を行うことにより、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅を常に最適化できる。
【００５５】
（２）この結果、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、変調振幅を、予め正確に調整しなくてもよい。すなわち、入力電圧Ｖ１、Ｖ２の無調整化が実現される。
（３）温度変動等に起因するＳＭＺＭ４の特性の変化、あるいは、駆動回路２８（変調器２８０）、制御部３０などのＳＭＺＭ４の周辺回路に回路誤差が発生しても、光出力の最適化が図られる。
【００５６】
（４）バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２bias、変調振幅を個々に制御することは困難である。これに対して、光変調装置２Ｂにおいては、バイアス電圧が変調方向（Ｙ軸方向）および変調方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に分解され、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して制御が行われる。したがって、ＳＭＺＭの動作状態の自動制御が実現される。
【００５７】
（５）変調方向（図５においては、Ｙ軸方向）においては、光出力のピーク側およびボトム側において波形折り返しが生じないように、Ｙ軸方向のバイアス電圧および変調振幅が制御される。
【００５８】
（６）変調方向の制御のみでは、出力光パワーを1.0に調整できないので、変調方向に直交する方向（図５においては、Ｘ軸方向）にバイアス制御が行われる。これにより、良好な消光比が得られる。
【００５９】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態について、図１３を参照する。図１３は、第３の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図１３において、図３と同じ要素には同じ符号が付されている。
【００６０】
光送信モジュール２００Ａは、本出願の光変調装置、光送信装置、変調制御方法の一例である。光送信モジュール２００Ａは、図１３に示すように、光変調器として上述のＳＭＺＭ４を備える。
【００６１】
ＳＭＺＭ４の構成および動作は、図３に示す第２の実施の形態と実質的に同じなので、同じ符号を付すことにより、その説明を省略する。なお、ＳＭＺＭ４の入力側には、光源４６が設けられる。そして、光源４６により生成されるキャリア光がＳＭＺＭ４に導かれる。キャリア光は、例えば、ＣＷ光である。
【００６２】
変調器２８０は、図３に示す駆動回路２８の一例である。変調器２８０には、制御部３０により生成される振幅制御信号Ｖｃが与えられる。変調器２８０の出力信号の振幅は、この振幅制御信号Ｖｃにより制御される。以下では、振幅制御信号Ｖｃを用いて変調器２８０の出力信号の振幅を制御する動作を、振幅変調と呼ぶ。すなわち、変調器２８０は、入力データ信号を振幅制御信号Ｖｃで振幅変調し、正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppを出力する。変調信号Ｖ１ppは、キャパシタ４８を介して入力端子２０に導かれ、変調信号Ｖ２ppは、キャパシタ５０を介して入力端子２２に導かれる。各キャパシタ４８、５０は、直流成分をカットする。
【００６３】
制御部３０は、既述のバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成する。バイアス電圧Ｖ１biasは、インダクタ５２を介して入力端子２０に導かれ、バイアス電圧Ｖ２biasは、インダクタ５４を介して入力端子２２に導かれる。インダクタ５２、５４は、高周波成分に対して高インピーダンスを有し、高周波成分をカットする。
【００６４】
このように、ＳＭＺＭ４に対する入力電圧Ｖ１は、正相変調信号Ｖ１ppにバイアス電圧Ｖ１biasを加えることにより得られる。また、ＳＭＺＭ４に対する入力電圧Ｖ２は、逆相変調信号Ｖ２ppにバイアス電圧Ｖ２biasを加えることにより得られる。
【００６５】
ＳＭＺＭ４の出力側には、ビームスプリッタ５６が設置されている。ビームスプリッタ５６は、出力光信号をモニタする光モニタ部３２の一部であって、出力光信号を分岐して受光素子５８に導く。受光素子５８は、光信号を電流信号に変換する手段であり、ビームスプリッタ５６により分岐された光信号を電流（受光電流）に変換する。受光素子５８により得られる電流信号は、制御部３０に導かれる。なお、受光素子５８により得られる電流信号は、ＳＭＺＭ４の光出力を表す。
【００６６】
制御部３０は、電流信号を電圧信号に変換する手段として、Ｉ／Ｖ変換部６０を有する。よって、Ｉ／Ｖ変換部６０は、ＳＭＺＭ４の出力光信号を表す電圧信号を出力する。Ｉ／Ｖ変換部６０は、例えば、トランスインピーダンスアンプで実現される。Ｉ／Ｖ変換部６０により生成される電圧信号は、ピーク検出器６２及びボトム検出器６４に導かれる。ピーク検出器６２は、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力信号を用いて光出力のピーク側の波形を検出する。一方、ボトム検出器６４は、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力信号を用いて光出力のボトム側の波形を検出する。
【００６７】
ピーク検出器６２は、図８２（Ａ）に示すように、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１を有する。Ｉ／Ｖ変換部６０から出力される電圧信号は、ダイオードＤ１のアノードに入力される。ダイオードＤ１のカソードには、キャパシタＣ１および抵抗Ｒ１を介して電圧Ｖ１が印加される。ここで、キャパシタＣ１および抵抗Ｒ１は、互いに並列に接続されている。また、電圧Ｖ１は、好ましくは、図８３に示すように、Ｉ／Ｖ変換部６０からの電圧信号の中心電圧に調整される。この回路構成により、ピーク検出器６２は、Ｉ／Ｖ変換部６０の電圧信号から、電圧Ｖ１の高電圧側の信号を抽出する。すなわち、ピーク検出器６２により、ＳＭＺＭ４の出力光信号のピーク側の波形が得られる。
【００６８】
ボトム検出器６４は、図８２（Ｂ）に示すように、ダイオードＤ２、キャパシタＣ２、抵抗Ｒ２を有する。Ｉ／Ｖ変換部６０から出力される電圧信号は、ダイオードＤ１のカソードに入力される。ダイオードＤ２のアノードには、キャパシタＣ２および抵抗Ｒ２を介して電圧Ｖ１が印加される。ここで、キャパシタＣ２および抵抗Ｒ２は、互いに並列に接続されている。この回路構成により、ボトム検出器６４は、Ｉ／Ｖ変換部６０の電圧信号から、電圧Ｖ１の低電圧側の信号を抽出する。すなわち、ボトム検出器６４により、ＳＭＺＭ４の出力光信号のボトム側の波形が得られる。
【００６９】
ピーク検出器６２により検出されるピーク側波形信号は、位相比較器６８に導かれる。また、ボトム検出器６４により検出されるボトム側波形信号は、位相比較器７０に導かれる。
【００７０】
低周波変調部６６は、図３に示す低周波信号生成部３４の一例である。低周波変調部６６は、低周波変調信号（既述の低周波信号または低周波小信号）を生成する。この低周波変調信号は、位相比較器６８、７０に与えられる。
【００７１】
位相比較器６８は、図３に示す位相検出器３６に対応する。位相比較器６８は、ピーク検出器６２により得られるピーク側波形信号と低周波変調信号との間で位相を比較し、ピーク側位相情報を取得する。位相比較器７０も、図３に示す位相検出器３６に対応する。位相比較器７０は、ボトム検出器６４により得られるボトム側波形信号と低周波変調信号との間で位相を比較し、ボトム側位相情報を取得する。
【００７２】
位相比較器６８、７０の出力信号は、それぞれ積分部７２、７４により積分された後、バイアス電圧生成部３８および振幅演算器７６に導かれる。積分部７２、７４は、それぞれ、位相比較器６８、７０の出力信号の高周波成分を除去して平滑化する手段の一例である。したがって、積分部７２、７４は、それぞれ、例えば、ローパスフィルタで実現してもよい。なお、位相比較器６８、７０により得られる位相情報が、高周波成分を含まず、直流信号である場合は、積分部７２、７４は省略してもよい。
【００７３】
バイアス電圧生成部３８は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８およびＸ軸方向バイアス演算器８０を備える。Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、積分部７２、７４の出力信号を利用して、Ｙ軸方向バイアスを最適化または略最適化するように、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。また、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、積分部７４の出力信号を利用して、Ｘ軸方向バイアスを最適化または略最適化するように、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御する。
【００７４】
Ｙ軸方向バイアス演算器７８およびＸ軸方向バイアス演算器８０の出力側には、第１の加算器８２、第２の加算器８４、第３の加算器８６が設けられている。加算器８２、８４、８６は、信号加算手段の一例である。加算器８２は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８の反転出力信号と、Ｘ軸方向バイアス演算器８０の出力信号とを加算する。加算器８４は、加算器８２の出力信号と、低周波変調信号とを加算し、バイアス電圧Ｖ１biasを生成する。加算器８６は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８およびＸ軸方向バイアス演算器８０の出力信号を加算し、バイアス電圧Ｖ２biasを生成する。なお、この実施の形態では、バイアス電圧Ｖ２biasには低周波変調信号は重畳されていないが、バイアス電圧Ｖ２biasにも低周波変調信号を重畳してもよい。
【００７５】
振幅演算器７６は、積分部７２、７４の出力信号を利用して、正相変調信号Ｖ１ppおよび逆相変調信号Ｖ２ppの振幅を制御するための振幅制御信号Ｖｃを生成する。振幅制御信号Ｖｃは、変調器２８０に与えられる。
【００７６】
上記構成により、Ｙ軸方向制御として、Ｙ軸方向バイアス制御および変調振幅の制御が行われる。また、Ｘ軸方向制御として、Ｘ軸方向バイアス制御が行われる。
Ｙ軸方向においてバイアス電圧を制御するときは、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを、互いに逆方向に同じ量だけシフトさせる。すなわち、バイアス電圧をＹ軸方向に変化させるときには、ΔＶ１bias＝−ΔＶ２biasでバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasが制御される。これに対して、Ｘ軸方向においてバイアス電圧を制御するときには、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを、互いに同じ方向に同じ量だけシフトさせる。すなわち、バイアス電圧をＸ軸方向に変化させるときには、ΔＶ１bias＝ΔＶ２biasでバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasが制御される。
【００７７】
Ｙ軸方向の制御について、図１４を参照する。図１４は、Ｙ軸方向のバイアス電圧を低周波信号で変調した場合の光出力特性を示す。図１４（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図１４（Ｂ）はＹ軸方向の電圧（データ信号変調信号）、図１４（Ｃ）は出力光波形を示している。図１４（Ｃ）に示す光波形ａ〜ｅは、それぞれ、図１４（Ｂ）に示す入力電圧信号ａ〜ｅに対応して生成される。
【００７８】
ＳＭＺＭ４においては、入力信号の電圧がピーク電圧Ｖpを超えると、出力光信号の波形が反転する。同様に、入力信号の電圧がボトム電圧Ｖbを超えると、出力光信号の波形が反転する。
【００７９】
図１４において、ボトム電圧Ｖbとピーク電圧Ｖpの間で電圧信号ｃがＳＭＺＭ４に与えられると、光信号ｃが出力される。ボトム電圧Ｖbよりも低い電圧信号ａがＳＭＺＭ４に与えられると、光信号ａが出力される。この場合、光信号ａの位相は、光信号ｃに対して反転している。また、ボトム電圧Ｖpよりも高い電圧信号ｅがＳＭＺＭ４に与えられると、光信号ｅが出力される。この場合、光信号ｅの位相は、光信号ｃに対して反転している。
【００８０】
電圧信号ｂは、ボトム電圧Ｖbの近傍に配置されている。この場合、ボトム電圧Ｖbよりも低い電圧成分に対して、光波形の折り返しが発生する。このため、対応する光信号ｂの周波数は、電圧信号ｂの周波数の２倍である。また、１周期の電圧信号ｂに対して、光信号ｂは、１つの同相成分および１つの逆相成分を含む。
【００８１】
一方、電圧信号ｄは、ピーク電圧Ｖpの近傍に配置されている。この場合、ピーク電圧Ｖpよりも高い電圧成分に対して、光波形の折り返しが発生する。このため、対応する光信号ｄの周波数は、電圧信号ｄの周波数の２倍である。また、１周期の電圧信号ｄに対して、光信号ｄは、１つの同相成分および１つの逆相成分を含む。
【００８２】
制御部３０は、上記特性を利用して、Ｙ軸方向バイアスおよび変調振幅を最適化する。すなわち、制御部３０は、ＳＭＺＭ４のバイアス電圧に低周波変調信号を重畳し、ＳＭＺＭ４の出力光信号中の低周波成分の位相をモニタする。そして、制御部３０は、この低周波成分の位相に基づいて、Ｙ軸方向バイアスおよび変調振幅を制御する。このとき、ピーク検出器６２により得られるピーク側波形信号が光信号ｄの位相状態に制御され、ボトム検出器６４により得られるボトム側波形信号が光信号ｂの位相状態に制御される。この結果、データ「０」に対して最小光パワーが生成され、データ「１」に対して最大光パワーが生成される。すなわち、Ｙ軸方向バイアスおよび変調振幅が最適化される。
【００８３】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態について、図１５を参照する。図１５は、第４の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図１５において、図１３と同じ要素には同じ符号が付されている。
【００８４】
第４の実施の形態の光送信モジュール２００Ｂは、図１３に示す第３の実施の形態と同様に、ＳＭＺＭ４を備える。また、第４の実施の形態の光送信モジュール２００Ｂは、第３の実施形態の構成に加えて、反転部８８および第４の加算器９０を備えている。反転部８８は、低周波変調部６６から出力される低周波変調信号を反転させる。反転部８８により得られた逆相低周波変調信号は、加算器９０に導かれる。加算器９０は、加算器８６の出力信号と逆相低周波変調信号とを加算する。したがって、第４の実施の形態では、バイアス信号生成部３８は、逆相低周波変調信号が重畳されたバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。その他の構成は、図３に示す第２の実施の形態または図１３に示す第３の実施の形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【００８５】
第４の実施の形態では、Ｙ軸方向バイアス電圧に低周波信号を重畳することにより、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が制御される。Ｙ軸方向バイアス電圧を低周波信号で変調するために、加算器８４は、加算器８２の出力信号（バイアス電圧Ｖ１biasを生成させるための電圧）に、低周波変調信号を重畳することにより、低周波変調されたバイアス電圧Ｖ１biasを生成する。また、加算器９０は、加算器８６の出力信号（バイアス電圧Ｖ２biasを生成させるための電圧）に、反転部８８により得られる逆相低周波変調信号を重畳することにより、低周波変調されたバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。すなわち、加算器８４、９０は、バイアス電圧に低周波信号を重畳する重畳器として動作する。
【００８６】
第４の実施の形態においても、位相比較器６８、７０を用いることにより、ピーク検出器６２により得られるピーク側波形信号の位相およびボトム検出器６４により得られるボトム側波形信号の位相が検出される。制御部３０は、これらの位相に基づいて、変調振幅の誤差、およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差を検出する。そして、制御部３０は、変調振幅の誤差およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差を小さくするように、Ｙ軸方向バイアス電圧および変調振幅を制御する。従って、第４の実施形態においても、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が自動的に最適化される。
【００８７】
Ｙ軸方向電圧の変調について、図１６および図１７を参照する。図１６は、バイアス電圧をＹ軸方向においてのみ低周波信号で変調した場合の動作を示す。図１６（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図１６（Ｂ）は入力電圧Ｖ１の波形、図１６（Ｃ）はＹ軸方向の電圧、図１６（Ｄ）は入力電圧Ｖ２の波形、図１６（Ｅ）はＸ軸方向の電圧を示している。図１７は、図１６に示す入力電圧Ｖ１、入力電圧Ｖ２、Ｘ軸方向の電圧、Ｙ軸方向の電圧を時間軸上に示している。
【００８８】
入力電圧Ｖ１、Ｖ２に対して互いに逆相の低周波信号を重畳すると、Ｘ軸方向の低周波成分電圧は相殺される。したがって、Ｙ軸方向の電圧のみが低周波信号によって変調される。なお、入力電圧Ｖ１、Ｖ２に重畳される低周波信号の振幅は、互いに同じであるものとする。この変調動作は、例えば、図１５において、Ｖ１biasに低周波信号を重畳し、Ｖ２biasに逆相低周波信号を重畳することにより実現される。
【００８９】
次に、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧を制御する方法について説明する。以下では、図１６〜図１７に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧が低周波信号で変調されているものとする。
【００９０】
（１）変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適である場合（図１８〜図２０）
図１８〜図２０は、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適化されている状態を示している。図１８（Ａ）はＳＭＺＭ４の動作特性、図１８（Ｂ）は変調信号波形、図１８（Ｃ）は出力光信号を示している。図１９および図２０は、光送信モジュール２００Ｂの各要素により得られる信号を示す。図１９（Ａ）はＹ軸方向の電圧を表す。なお、低周波変調部６６により生成される低周波信号の波形も、図１９（Ａ）に示す波形と同じである。図１９（Ｂ）はデータ信号変調信号、図１９（Ｃ）は光出力信号、図１９（Ｄ）はピーク側波形信号、図１９（Ｅ）はボトム側波形信号を表す。図１９（Ｆ）は、位相検出器６８により得られるピーク側波形信号の位相信号、図１９（Ｇ）は、位相検出器７０により得られるボトム側波形信号の位相信号を表す。図２０（Ｈ）は、積分部７０により得られるピーク側位相情報、図２０（Ｉ）は、積分部７２により得られるボトム側位相情報を表す。図２０（Ｊ）は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８の出力信号、図２０（Ｋ）は、振幅演算器７６の出力信号を表す。図２０（Ｌ）（Ｍ）は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを表す。
【００９１】
なお、第４の実施形態では、低周波信号は、Ｙ軸方向バイアス電圧に重畳される。このため、ＳＭＺＭ４の入力電圧のピーク側波形およびボトム側波形は、図１９（Ｂ）に示すように、低周波信号と同相となる。
【００９２】
変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適であれば、出力光信号の波形は、ピーク側およびボトム側の双方において折り返しを有する。この場合、光信号のピーク側波形は、図１９（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相の区間および低周波信号と逆相の区間を交互に有する。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図１９（Ｆ）に示すように、「１」および「０」を交互に繰り返すことになる。積分部７２は、この位相信号を積分（すなわち、平均化）する。ここで、図１９（Ｆ）に示す位相信号を平均化すると「0.5」が得られる。ただし、積分部７２は、例えば、位相信号の平均値から「0.5」を引き算した値を出力する。したがって、この場合、積分器７２は、図２０（Ｈ）に示すように、「ゼロ」を出力する。同様に、光信号のボトム側波形も、図１９（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相の区間および低周波信号と逆相の区間を交互に有する。したがって、積分器７４も、図２０（Ｉ）に示すように、「ゼロ」を出力する。
【００９３】
積分部７２、７４の出力の双方がゼロであるときは、振幅演算器７６は、図２０（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを保持する。この場合、変調振幅は変化しない。また、積分部７２、７４の出力がいずれもゼロであるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図２０（Ｊ）に示すように、出力電圧を保持する。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを変化しない。
【００９４】
（２）変調振幅が大きい場合（図２１〜図２３）
図２１〜図２３は、変調振幅が最適値よりも大きい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図２２（Ａ）〜図２２（Ｇ）、図２３（Ｈ）〜図２３（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【００９５】
変調振幅が最適値よりも大きいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図２２（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図２２（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。積分部７２は、この位相信号を平均化し、さらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図２３（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。同様に、光信号のボトム側波形も、図２２（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。したがって、積分器７４も、図２３（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【００９６】
積分部７２、７４の双方が正の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図２３（Ｋ）に示すように、変調振幅を小さくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２、７４の双方が正の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力信号を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【００９７】
（３）変調振幅が小さい場合（図２４〜図２６）
図２４〜図２６は、変調振幅が最適値よりも小さい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図２４（Ａ）〜図２４（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図２５（Ａ）〜図２５（Ｇ）、図２６（Ｈ）〜図２６（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【００９８】
変調振幅が最適値よりも小さいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図２５（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図２５（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。積分部７２は、この位相信号を平均化し、さらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図２６（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。同様に、光信号のボトム側波形も、図２５（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。したがって、積分器７４も、図２６（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【００９９】
積分部７２、７４の双方が負の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図２６（Ｋ）に示すように、変調振幅を大きくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２、７４の双方が負の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１００】
（４）Ｙ軸方向バイアス電圧が低い場合（図２７〜図２９）
図２７〜図２９は、Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低い場合を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図２８（Ａ）〜図２８（Ｇ）、図２９（Ｈ）〜図２９（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【０１０１】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図２８（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図２８（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７２は、図２９（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形信号の位相は、図２８（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号は、図２８（Ｇ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７４は、図２９（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【０１０２】
積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図２９（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅は変化しない。また、積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図２９（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を高くするように、出力電圧を変化させる。このとき、例えば、バイアス電圧Ｖ１biasはΔＶだけ高くなり、バイアス電圧Ｖ２biasはΔＶだけ低くなる。
【０１０３】
（５）Ｙ軸方向バイアス電圧が高い場合（図３０〜図３２）
図３０〜図３２は、Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高い場合を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図３０（Ａ）〜図３０（Ｃ）は、それぞれ、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に対応している。また、図３１（Ａ）〜図３１（Ｇ）、図３２（Ｈ）〜図３２（Ｍ）は、それぞれ、図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）、図２０（Ｈ）〜図２０（Ｍ）に対応している。
【０１０４】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図３１（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図３１（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７２は、図３２（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形信号の位相は、図３１（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号は、図３１（Ｇ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７４は、図３２（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【０１０５】
積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図３２（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅を変化しない。また、積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図３２（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を低くするように、出力電圧を変化させる。このとき、例えば、バイアス電圧Ｖ１biasはΔＶだけ低くなり、バイアス電圧Ｖ２biasはΔＶだけ高くなる。
【０１０６】
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態について、図３３を参照する。図３３は、第５の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図３３において、図１３と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１０７】
第５の実施の形態の光送信モジュール２００Ｃにおいては、変調振幅を制御するための振幅制御信号Ｖcが、低周波信号で変調される。第５の実施形態の光送信モジュール２００Ｃは、第３の実施形態と比較すると、加算器８４が削除され、また、第５の加算器９２を追加されている。加算器９２は、振幅演算器７６の出力信号と、低周波変調部６６により生成される低周波信号とを加算する。加算器９２は、低周波信号で変調された振幅制御信号Ｖｃを生成し、変調器２８０の振幅制御入力ポートに与える。その他の構成は、第３または第４の実施の形態と実質的に同様なので、説明を省略する。
【０１０８】
低周波信号を用いた振幅変調は、振幅演算器７６の出力信号（すなわち、変調振幅を制御する電圧）に低周波信号を重畳することで実現される。以下、第５の実施形態における変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧の制御について説明する。
【０１０９】
Ｙ軸方向バイアス電圧に低周波信号を重畳した場合の制御と同様に、位相比較器６８、７０を用いてピーク側波形およびボトム側波形の位相を検出することにより、変調振幅の誤差およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差が検出される。そして、制御部３０は、変調振幅の誤差およびＹ軸方向バイアス電圧の誤差を小さくするように、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧を制御する。したがって、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧は自動的に最適化される。
【０１１０】
低周波信号で変調振幅を変動させる動作について、図３４および図３５を参照する。図３４は、変調信号の振幅を低周波で変動させる場合の動作を示す。図３４（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図３４（Ｂ）は入力電圧Ｖ１の波形、図３４（Ｃ）はＹ軸方向の電圧、図３４（Ｄ）は入力電圧Ｖ２の波形、図３４（Ｅ）はＸ軸方向の電圧を示している。図３５（Ａ）は、振幅制御信号Ｖcを表す。図３５（Ｂ）は正相変調信号、図３５（Ｃ）は逆相変調信号、図３５（Ｄ）はＹ軸方向の電圧を示している。
【０１１１】
変調器２８０の振幅制御電圧Ｖcを低周波信号で変調すると、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）に示すように、変調信号の振幅が低周波信号に同期して変動する。これにより、入力電圧Ｖ１、Ｖ２の振幅も、低周波信号に同期して変動する。この結果、図３４（Ｃ）または図３５（Ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の電圧は、低周波信号に同期して変動する。
一方、Ｘ軸方向においては、入力電圧Ｖ１、Ｖ２の低周波成分が相殺されるので、Ｘ軸方向の電圧は変化しない。
【０１１２】
次に、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧を制御する方法について説明する。以下では、図３４〜図３５に示すように、振幅制御信号Ｖcが低周波信号で変調されているものとする。
【０１１３】
（１）変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適である場合（図３６〜図３８）
図３６〜図３８は、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適化されている状態を示している。図３６において、図３６（Ａ）はＳＭＺＭ４の動作特性、図３６（Ｂ）は変調信号波形、図３６（Ｃ）は出力光信号を示している。図３７および図３８は、光送信モジュール２００Ｃの各要素により得られる信号を示す。図３７（Ａ）は、低周波信号が重畳された振幅制御信号Ｖcを表す。なお、低周波変調部６６により生成される低周波信号の波形も、図３７（Ａ）に示す波形と同じである。図３７（Ｂ）はデータ信号変調信号、図３７（Ｃ）は光出力信号、図３７（Ｄ）はピーク側波形信号、図３７（Ｅ）はボトム側波形信号を表す。図３７（Ｆ）は、位相検出器６８により得られるピーク側波形信号の位相信号、図３７（Ｇ）は、位相検出器７０により得られるボトム側波形信号の位相信号を表す。図３８（Ｈ）は、積分部７０により得られるピーク側位相情報、図３８（Ｉ）は、積分部７２により得られるボトム側位相情報を表す。図３８（Ｊ）は、Ｙ軸方向バイアス演算器７８の出力信号を表す。図３８（Ｋ）において、破線は、振幅演算器７６の出力信号を表し、実線は低周波信号が重畳された振幅制御信号を表す。図２０（Ｌ）（Ｍ）は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを表す。
【０１１４】
変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が最適であれば、出力光信号の波形は、ピーク側およびボトム側の双方において折り返しを有する。よって、制御部３０の動作は、図１８〜図２０を参照しながら説明した動作と実質的に同じである。すなわち、積分器７２、７４は、図３８（Ｈ）（Ｉ）に示すように、いずれも「ゼロ」を出力する。
【０１１５】
積分部７２、７４の出力がいずれもゼロであるときは、振幅演算器７６は、図３８（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させることなく保持する。この場合、変調振幅は変化しない。また、積分部７２、７４の出力がいずれもゼロであるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図３８（Ｊ）に示すように、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１１６】
なお、第５の実施形態では、低周波信号は、振幅制御信号Ｖcに重畳される。よって、図３７（Ｂ）に示すように、ＳＭＺＭ４の入力電圧のピーク側波形は低周波信号と同相であり、ＳＭＺＭ４の入力電圧のボトム側波形は低周波信号と逆相である。このように、第５の実施形態では、第４の実施形態と異なり、ＳＭＺＭ４の入力電圧のピーク側波形およびボトム側波形の位相は、互いに逆相である。
【０１１７】
（２）変調振幅が大きい場合（図３９〜図４１）
図３９〜図４１は変調振幅が最適値よりも大きい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図３９（Ａ）〜図３９（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４０（Ａ）〜図４０（Ｇ）、図４１（Ｈ）〜図４１（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１１８】
変調振幅が最適値よりも大きいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４０（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４０（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。積分部７２は、第４の実施形態と同様に、位相信号を平均化してさらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図４１（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形は、図４０（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。したがって、積分器７４は、図４１（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【０１１９】
第５の実施形態においては、積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図４１（Ｋ）に示すように、変調振幅を小さくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２が正の値を出力し、積分部７４が負の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１２０】
（３）変調振幅が小さい場合（図４２〜図４４）
図４２〜図４４は、変調振幅が最適値よりも小さい状態を示している。なお、Ｙ軸方向バイアスは、適切に調整されているものとする。図４２（Ａ）〜図４２（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４３（Ａ）〜図４３（Ｇ）、図４４（Ｈ）〜図４４（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１２１】
変調振幅が最適値よりも小さいときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４３（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４３（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。積分部７２は、位相信号を平均化し、さらに「0.5」を引き算する。この結果、積分器７２は、図４４（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。一方、光信号のボトム側波形は、図４３（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。したがって、積分器７４は、図４４（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【０１２２】
第５の実施形態においては、積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、振幅演算器７６は、図４４（Ｋ）に示すように、変調振幅を大きくするように振幅制御信号Ｖcを変化させる。また、積分部７２が負の値を出力し、積分部７４が正の値を出力するときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１２３】
（４）Ｙ軸方向のバイアス電圧が低い場合（図４５〜図４７）
図４５〜図４７は、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適値よりも低い状態を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図４５（Ａ）〜図４５（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４６（Ａ）〜図４６（Ｇ）、図４７（Ｈ）〜図４７（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１２４】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４６（Ｄ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４６（Ｆ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７２は、図４７（Ｈ）に示すように、負の値を出力する。また、光信号のボトム側波形信号の位相も、図４６（Ｅ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号も、図４６（Ｇ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７４も、図４７（Ｉ）に示すように、負の値を出力する。
【０１２５】
第５の実施形態においては、積分部７２、７４の双方が負の値を出力すると、振幅演算器７６は、図４７（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅は維持される。また、積分部７２、７４の双方が負の値を出力すると、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図４７（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を高くするように、出力電圧を変化させる。この電圧変化に応じて、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasもそれぞれ変化する。
【０１２６】
（５）Ｙ軸方向のバイアス電圧が高い場合（図４８〜図５０）
図４８〜図５０は、Ｙ軸方向のバイアス電圧が最適値よりも高い状態を示している。なお、変調振幅は、適切に調整されているものとする。図４８（Ａ）〜図４８（Ｃ）は、それぞれ、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に対応している。また、図４９（Ａ）〜図４９（Ｇ）、図５０（Ｈ）〜図５０（Ｍ）は、それぞれ、図３７（Ａ）〜図３７（Ｇ）、図３８（Ｈ）〜図３８（Ｍ）に対応している。
【０１２７】
Ｙ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図４９（Ｄ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図４９（Ｆ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７２は、図５０（Ｈ）に示すように、正の値を出力する。また、光信号のボトム側波形信号の位相も、図４９（Ｅ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器７０により得られる位相信号も、図４９（Ｇ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７４も、図５０（Ｉ）に示すように、正の値を出力する。
【０１２８】
第５の実施形態においては、積分部７２、７４の双方が正の値を出力すると、振幅演算器７６は、図５０（Ｋ）に示すように、振幅制御信号Ｖcを変化させない。この場合、変調振幅は維持される。また、積分部７２、７４の双方が正の値を出力すると、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、図５０（Ｊ）に示すように、Ｙ軸方向バイアス電圧を低くするように、出力電圧を変化させる。この電圧変化に応じて、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasもそれぞれ変化する。
【０１２９】
このように、第５の実施形態では、振幅制御信号に低周波信号が重畳される。一方、先に説明した第４の実施形態では、バイアス電圧に低周波信号が重畳される。したがって、第４の実施形態と第５の実施形態との間では、光信号のボトム側波形の位相が互いに異なり、また、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８が制御動作を判定する際の論理が互いに異なる。
【０１３０】
＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態について、図５１を参照する。図５１は、第６の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図５１において、図１５と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１３１】
第４および第５の実施の形態では、Ｙ軸方向制御に言及した。第６の実施の形態では、Ｘ軸方向制御について言及する。Ｘ軸方向制御においては、消光比を最適化するようにＸ軸方向バイアス電圧が調整される。Ｘ軸方向バイアス電圧は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを制御することにより最適化される。なお、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを同じ方向に同じ量だけシフトさせることにより、バイアス電圧をＸ軸方向に変化させることができる。
【０１３２】
バイアス電圧がＸ軸方向に変化すると、例えば図９に示すように、光出力パワーが変化する。消光比を良くするためには、最大光出力パワーを大きくする必要がある。換言すれば、Ｘ軸方向の制御は、光出力パワーを大きくするように、Ｘ軸方向のバイアス電圧を制御する動作を含む。
【０１３３】
変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧が適切に制御されると、変調信号の「０」が図５に示すボトム側境界線Ｌ１上に配置され、変調信号の「１」がピーク側境界線Ｌ２上に配置される。この後、消光比を最適化するために、変調振幅を一定の値に保持しながら、バイアス電圧がＸ軸方向に制御される。この場合、変調信号「０」は、好ましくはボトム側境界線Ｌ１上に配置されたままである。一方、変調信号「１」は、ピーク側境界線Ｌ２からシフトすることになる。
【０１３４】
ここで、バイアス電圧に低周波信号が重畳されているものとする。そうすると、ＳＭＺＭ４の出力光信号は、低周波成分を含む。そして、この低周波成分のピーク側波形の位相は、変調信号「１」がピーク側境界線Ｌ２を超えているときと、変調信号「１」がピーク側境界線Ｌ２を超えていないときとでは、互いに反転する。したがって、Ｘ軸方向バイアス制御においては、出力光信号のピーク側波形の位相をモニタすれば、Ｘ軸方向バイアス電圧を最適化することができる。
【０１３５】
第６の実施の形態の光送信モジュール２００Ｄは、図５１に示すように、Ｘ軸方向のバイアス電圧に低周波信号を重畳する。Ｘ軸方向バイアス電圧に低周波信号を重畳するために、この実施例では、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasに対してそれぞれ低周波信号が加算される。このため、第６の実施形態のバイアス電圧生成部３８は、図１５に示す第４の実施の形態と同様に、加算器８２、８４、８６、９０を備える。ただし、第６の実施形態では、バイアス電圧生成部３８は、反転部８８を備えていない。したがって、加算器９０には、低周波変調部６６により生成される低周波信号が与えられる。すなわち、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、いずれも正相低周波信号により変調される。ピーク検出器６２、ボトム検出器６４、位相比較器６８、７０、積分部７２、７４の動作は、第３〜第５の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【０１３６】
Ｘ軸方向バイアス電圧の制御について、図５２および図５３を参照する。図５２は、バイアス電圧をＸ軸方向においてのみ低周波信号で変調した場合の動作を示す。図５２（Ａ）はＳＭＺＭの静特性、図５２（Ｂ）は入力電圧Ｖ１の波形、図５２（Ｃ）はＹ軸方向の電圧、図５２（Ｄ）は入力電圧Ｖ２の波形、図５２（Ｅ）はＸ軸方向の電圧を示している。図５３は、図５２に示す入力電圧Ｖ１、入力電圧Ｖ２、Ｘ軸方向の電圧、Ｙ軸方向の電圧を時間軸上に示している。
【０１３７】
入力電圧Ｖ１、Ｖ２に対して互いに同相の低周波信号を重畳すると、Ｙ軸方向の低周波成分は相殺される。したがって、Ｘ軸方向の電圧のみが低周波信号によって変調される。なお、入力電圧Ｖ１、Ｖ２に重畳される低周波信号の振幅は、互いに同じであるものとする。この変調動作は、例えば、図５１において、Ｖ１bias、Ｖ２biasに同じ低周波信号を重畳することにより実現される。
【０１３８】
次に、Ｘ軸方向バイアス電圧を制御する方法について説明する。以下では、図５１〜図５２に示すように、バイアス電圧がＸ軸方向において低周波信号で変調されているものとする。また、変調振幅およびＹ軸方向バイアス電圧は、例えば、第３〜第５の実施形態において説明した方法により、最適化されていることが好ましい。
【０１３９】
（１）Ｘ軸方向バイアス電圧が最適である場合（図５４〜図５５）
図５４〜図５５は、Ｘ軸方向バイアス電圧が最適化されている状態を示している。図５４（Ａ）はＳＭＺＭ４のＸ軸方向における入出力特性、図５４（Ｂ）はＸ軸方向の電圧、図５４（Ｃ）は出力光信号を示している。図５５（Ａ）はＸ軸方向の電圧を表す。なお、低周波変調部６６により生成される低周波信号の波形も、図５５（Ａ）に示す波形と同じである。図５５（Ｂ）は光出力電力、図５５（Ｃ）はピーク側波形信号を表す。図５５（Ｄ）は、位相検出器６８により得られるピーク側波形信号の位相信号を表す。図５５（Ｅ）は、積分部７２により得られるピーク側位相情報を表す。図５５（Ｆ）は、Ｘ軸方向バイアス演算器８０の出力信号を表す。図５５（Ｇ）（Ｈ）は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを表す。
【０１４０】
Ｘ軸方向バイアス電圧が最適であれば、出力光信号の波形は、ピーク側およびボトム側の双方において折り返しを有する。この場合、光信号のピーク側波形は、図５５（Ｃ）に示すように、低周波信号と同相の区間および低周波信号と逆相の区間を交互に有する。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図５５（Ｄ）に示すように、「１」および「０」を交互に繰り返すことになる。積分部７２は、この位相信号を積分（すなわち、平均化）し、さらに「0.5」を引き算する。したがって、この場合、積分器７２は、図５５（Ｅ）に示すように、「ゼロ」を出力する。
【０１４１】
第６の実施形態においては、積分部７２の出力がゼロであるときは、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、出力電圧を変化させない。この場合、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは変化しない。
【０１４２】
（２）Ｘ軸方向バイアス電圧が低い場合（図５６〜図５７）
図５６〜図５７は、Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低い状態を示している。図５６（Ａ）〜図５６（Ｃ）は、それぞれ、図５４（Ａ）〜図５４（Ｃ）に対応する。また、図５７（Ａ）〜図５７（Ｈ）は、それぞれ、図５５（Ａ）〜図５５（Ｈ）に対応する。
【０１４３】
Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも低いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図５７（Ｃ）に示すように、低周波信号と同相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図５７（Ｄ）に示すように、継続的に「０」である。よって、積分器７２は、図５７（Ｄ）に示すように、負の値を出力する。
【０１４４】
第６の実施形態においては、積分部７２が負の値を出力すると、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、Ｘ軸方向バイアス電圧を高くするように出力電圧を変化させる。このとき、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、ΔＶだけ高くなる。
【０１４５】
（３）Ｘ軸方向のバイアス電圧が高い場合（図５８〜図５９）
図５８〜図５９は、Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高い状態を示している。図５８（Ａ）〜図５８（Ｃ）は、それぞれ、図５４（Ａ）〜図５４（Ｃ）に対応する。また、図５９（Ａ）〜図５９（Ｈ）は、それぞれ、図５５（Ａ）〜図５５（Ｈ）に対応する。
【０１４６】
Ｘ軸方向バイアス電圧が最適値よりも高いときは、光信号のピーク側波形信号の位相は、図５９（Ｃ）に示すように、低周波信号と逆相になる。そうすると、位相検出器６８により得られる位相信号は、図５９（Ｄ）に示すように、継続的に「１」である。よって、積分器７２は、図５９（Ｅ）に示すように、正の値を出力する。
【０１４７】
第６の実施形態においては、積分部７２が正の値を出力すると、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、Ｘ軸方向バイアス電圧を低くするように出力電圧を変化させる。このとき、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、ΔＶだけ低くなる。
【０１４８】
なお、図５１に示す実施例では、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ピーク側波形を利用してＸ軸方向バイアスを制御しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ピーク場が波形およびボトム側波形を利用してＸ軸方向バイアスを制御してもよい。
【０１４９】
＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態について、図６０を参照する。図６０は、第７の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。
【０１５０】
第７の実施の形態においては、Ｙ軸方向制御（Ｙ軸方向バイアス電圧制御、変調振幅制御）およびＸ軸方向制御（Ｘ軸方向バイアス電圧制御）が異なるタイミングで行われる。この構成によれば、Ｙ軸方向制御とＸ軸方向制御との間の干渉が発生しない。すなわち、精度のよい制御が実現される。
【０１５１】
第７の実施の形態の光送信モジュール２００Ｅは、図６０に示すように、振幅演算器７６、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、Ｘ軸方向バイアス演算器８０に加えて、極性切替部９４および制御切替部９６を有する。振幅演算器７６、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、Ｘ軸方向バイアス演算器８０の動作は、制御切替部９６によって切り替えられる。また、極性切替部９４は、制御切替部９６の指示に応じて、正相低周波変調信号または逆相低周波変調信号を出力する。逆相低周波変調信号は、低周波変調部６６の出力信号を反転することで生成される。正相低周波変調信号は、低周波変調部６６の出力信号を反転させないことで生成される。なお、制御切替部９６は、例えば、Ｙ軸方向制御およびＸ軸方向制御を時分割方式で実行する。
【０１５２】
極性切替部９４は、低周波変調部６６と加算器９０との間に設けられる。したがって、制御切替部９６の指示に応じて、バイアス電圧Ｖ２biasに対して、正相低周波変調信号または逆相低周波変調信号が重畳される。ここで、極性切替部９４が逆相低周波変調信号を出力するときは、バイアス電圧のＹ方向にのみ低周波信号が重畳され、図１５に示す光送信モジュール２００Ｂと実質的に同じＹ軸方向制御が実現される。一方、極性切替部９４が正相低周波変調信号を出力するときは、バイアス電圧のＸ方向にのみ低周波信号が重畳され、図５１に示す光送信モジュール２００Ｄと実質的に同じＸ軸方向制御が実現される。
【０１５３】
第７の実施形態におけるバイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasおよび変調振幅の最適化について、図６１〜図６６を参照する。図６１〜図６６は、ＳＭＺＭ４の動作特性を示している。図６２〜図６６において、（Ａ）はＳＭＺＭ４の静特性を示す。図６２〜図６４、図６６において、（Ｂ）はＹ軸方向の電圧を示す。図６５（Ｂ）は、Ｘ軸方向の電圧を示す。
【０１５４】
Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅を最適化する手順について説明する。以下では、状態ａから状態ｄへの制御を記載する。状態ａは、Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅がそれぞれ最適値からずれている。状態ｄは、好ましい動作状態を表す。
【０１５５】
まず、Ｙ軸方向制御（Ｙ軸方向バイアス電圧制御および変調振幅制御）が行われる。この場合、制御切替部９６は、Ｙ軸方向バイアス電圧演算器７８および振幅演算器７６を有効にし、Ｘ軸方向バイアス演算器８０を無効にする。また、制御切替部９６は、極性切替部９４を動作させる。そうすると、極性切替部９４は、低周波変調部６６により生成される低周波変調信号の極性を反転させる。この結果、電圧Ｖ２biasに逆相低周波変調信号が重畳される。
【０１５６】
図６１および図６２において、状態ａは、既述の「Ｙ軸方向バイアス電圧が低い場合」に相当する。そこで、制御部３０は、Ｙ軸方向においてバイアス電圧を高くする。この結果、図６２に示す状態ａ’が得られる。状態ａ’においては、変調信号「０」がボトム電圧Ｖbに設定されている。
【０１５７】
状態ａ’は、既述の「変調振幅が小さい場合」に相当する。そこで、制御部３０は、変調振幅を大きくする。これにより、図６３に示す状態ａ’’が得られる。しかし、バイアス電圧を固定しながら変調振幅を大きくすると、変調信号「０」がボトム電圧Ｖbからシフトしてしまう。すなわち、この例では、変調振幅を調整することにより、再度、「Ｙ軸方向バイアス電圧が低い場合」が発生する。したがって、制御部３０は、変調振幅を最適化する制御、およびＹ軸方向バイアス電圧を最適化する制御を、交互に繰り返し行う。この結果、Ｙ軸方向制御が収束し、図６４に示す状態ｂが得られる。状態ｂにおいては、変調信号「０」がボトム電圧Ｖbに制御され、変調信号「１」がピーク電圧Ｖpに制御されている。
【０１５８】
つづいて、Ｘ軸方向バイアス電圧制御が行われる。この場合、制御切替部９６は、Ｘ軸方向バイアス演算器８０を有効にするとともに、Ｙ軸方向バイアス演算器７８および振幅演算器７６を無効にする。また、極性切替部９４は、反転動作を行わないように制御される。この結果、電圧Ｖ２biasに正相低周波変調信号が重畳される。
【０１５９】
状態ｂは、図６４または図６５に示すように、既述の「Ｘ軸方向バイアス電圧が低い場合」に相当する。よって、制御部３０は、Ｘ軸方向においてバイアス電圧を高くする。この結果、図６５に示す状態ｃが得られる。
【０１６０】
上記制御によりＸ軸方向バイアス電圧が最適化される。しかし、Ｘ軸方向バイアス電圧を制御する過程で、Ｙ軸方向バイアス電圧および／または変調振幅が最適値からずれることがある。したがって、第７の実施形態では、Ｘ軸方向バイアス電圧制御が安定した後、必要に応じてＹ軸方向制御が行われる。以降、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方の状態が安定するまで、Ｘ軸方向制御およびＹ軸方向制御が交互に繰り返し実行される。この結果、Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅がすべて最適化され、図６６に示す状態ｄが得られる。
【０１６１】
以上のように、Ｙ軸方向制御およびＸ軸方向制御を交互で行うことにより、常に、Ｘ軸方向バイアス電圧、Ｙ軸方向バイアス電圧、変調振幅を最適化することができる。したがって、常に、安定した変調光信号が生成される。
【０１６２】
＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態について、図６７を参照する。図６７は、第８の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。
【０１６３】
第２、第３、第４、第６、第７の実施形態（図３、図１３、図１５、図５１、図６０）においては、バイアス電圧を低周波信号で変調することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のバイアス電圧と変調振幅が制御される。第８の実施の形態では、図３３に示す第５の実施の形態と同様に、低周波信号を利用して変調振幅を変動させることにより、第２〜第７の実施の形態と同様な制御が行われる。
【０１６４】
第８の実施形態の光送信モジュール２００Ｆは、図６７に示すように、制御切替部９６および低周波変調切替部９８を備える。制御切替部９６は、Ｘ軸方向バイアス演算器８０、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、振幅演算器７６、低周波変調切替部９８の動作を制御する。
【０１６５】
Ｙ軸方向制御を行うときは、例えば、低周波変調切替部９８は、低周波信号を加算器９２に導く。また、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は停止し、Ｙ軸方向バイアス演算器７８および振幅演算器７６は制御動作を実行する。すなわち、図３３に示す光送信モジュール２００Ｃの制御動作が実現される。
【０１６６】
Ｘ軸方向制御を行うときは、例えば、低周波変調切替部９８は、低周波信号を加算器８４、９０に導く。また、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は制御動作を実行し、Ｙ軸方向バイアス演算器７８および振幅演算器７６は停止する。すなわち、図５１に示す光送信モジュール２００Ｄの制御動作が実現される。
【０１６７】
＜第９の実施の形態＞
第９の実施の形態について、図６８を参照する。図６８は、第９の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。
【０１６８】
第９の実施の形態の光送信モジュール２００Ｇにおいては、ピーク検出器６２の出力側に第１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１００が設けられ、ボトム検出器６４の出力側に第２のＢＰＦ１０２が設けられている。ＢＰＦ１００は、ピーク検出器６２の出力信号から特定の周波数成分を抽出し、ＢＰＦ１０２は、ボトム検出器６４の出力信号から特定の周波数成分を抽出する。ＢＰＦ１００を通過したピーク側波形信号は、振幅制御部１０４、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６、Ｘ軸方向バイアス制御部１０８に導かれる。また、ＢＰＦ１０２を通過したボトム側波形信号は、振幅制御部１０４およびＹ軸方向バイアス制御部１０６に導かれる。
【０１６９】
振幅制御部１０４は、既述の振幅演算器７６に対応し、位相比較器１１０および積分部１１２を備える。位相比較器１１０は、低周波変調信号と、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相とを比較する。積分部１１２は、この比較結果を積分する。そして、振幅制御部１０４の出力信号は、変調制御部１１４に導かれる。変調制御部１１４は、振幅制御部１０４の出力信号に基づいて、変調器２８０の出力信号の振幅を制御する。
【０１７０】
Ｙ軸方向バイアス制御部１０６は、既述の位相比較器６８および積分部７２を備える。位相比較器６８は、低周波変調信号と、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相とを比較する。積分部７２は、この比較結果を積分する。そして、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６の出力信号および反転出力信号が、それぞれ加算器８２、８６に導かれる。
【０１７１】
Ｘ軸方向バイアス制御部１０８は、既述の位相比較器７０および積分部７４を備える。位相比較器７０は、低周波変調信号とピーク側波形信号との位相を比較する。積分部７４は、この比較結果を積分する。そして、Ｘ軸方向バイアス制御部１０８の出力信号は、加算器８２、８６に導かれる。
【０１７２】
第９の実施の形態のバイアス電圧生成部３８は、バイアス電圧Ｖ１biasを生成するバイアス制御部１１６、およびバイアス電圧Ｖ２biasを生成するバイアス制御部１１８を備える。バイアス制御部１１６には、加算器８２の出力信号および低周波変調部６６により生成される低周波変調信号が与えられ、低周波変調信号で変調されたバイアス電圧Ｖ１biasが得られる。バイアス制御部１１８は、加算器８６の出力信号に基づいてバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。
【０１７３】
図６８に示す第９の実施の形態の光送信モジュール２００Ｇの動作について、図６９および図７０を参照する。図６９および図７０は、光送信モジュール２００Ｇの各要素の信号波形を示している。図６９および図７０において、（Ａ）はデータ信号入力、（Ｂ）は低周波変調信号、（Ｃ）は入力電圧Ｖ１、（Ｄ）は入力電圧Ｖ２、（Ｅ）は出力光波形、（Ｆ）はＩ／Ｖ変換部６０の出力信号、（Ｇ）はボトム側波形信号、（Ｈ）はピーク側波形信号、（Ｉ）はＢＰＦ１０２の出力信号、（Ｊ）はＢＰＦ１００の出力信号、（Ｋ）は位相比較器７０の出力信号、（Ｌ）は位相比較器６８の出力信号、（Ｍ）は位相比較器１１０の出力信号、（Ｎ）は積分部７４の出力信号、（Ｏ）は積分部７２の出力信号、（Ｐ）は積分部１１２の出力信号を示す。
【０１７４】
図７１は、変調振幅が最適値よりも小さいときの動作状態を示す。図７１（Ａ）はＳＭＺＭの動作特性、図７１（Ｂ）はデータ信号変調信号、図７１（Ｃ）は出力光信号、図７１（Ｄ）は、光信号から抽出されたピーク側波形信号およびボトム側波形信号を示している。このケースでは、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相は、互いに同じである。
【０１７５】
図７２は、Ｙ軸方向においてバイアス電圧が最適値よりも低いときの動作状態を示す。図７２（Ａ）〜図７２（Ｄ）は、それぞれ、図７１（Ａ）〜図７１（Ｄ）に対応する。このケースでは、図７２（Ｃ）に示すように、出力光信号のボトム側の波形が乱れている。また、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相は、図７２（Ｄ）に示すように、それぞれ正相および逆相である。
【０１７６】
図７３は、Ｙ軸方向においてバイアス電圧が最適値よりも高いときの動作状態を示す。図７３（Ａ）〜図７３（Ｄ）は、それぞれ、図７１（Ａ）〜図７１（Ｄ）に対応する。このケースでは、図７３（Ｃ）に示すように、出力光信号のピーク側の波形が乱れている。また、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相は、図７３（Ｄ）に示すように、それぞれ逆相および正相である。
【０１７７】
＜第１０の実施の形態＞
第１０の実施の形態について、図７４を参照する。図７４は、第１０の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図７４において、図６８と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１７８】
第１０の実施の形態に係る光送信モジュール２００Ｈにおいては、図７４に示すように、光導波路６に対して信号電極１６および位相制御電極１２０が設置され、光導波路８に対して信号電極１８および位相制御電極１２２が設置されている。
【０１７９】
位相制御電極１２０、１２２には、それぞれ、位相制御部１２４、１２６が設けられている。位相制御部１２４、１２６は、低周波変調部６６により生成される低周波信号を、それぞれ位相制御電極１２０、１２２に印加する。この構成により、光導波路６、８の通過光は、低周波信号で変調される。
【０１８０】
バイアス制御部１１６は、加算器８２の出力信号からバイアス電圧Ｖ１biasを生成する。また、バイアス制御部１１８は、加算器８６の出力信号からバイアス電圧Ｖ２biasを生成する。すなわち、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは低周波信号で変調されていない。その他の構成は、第９の実施の形態と実質的に同じなので、説明を省略する。上記構成によっても、先に説明した実施形態と同様の制御動作で同様の効果が得られる。
【０１８１】
＜第１１の実施の形態＞
第１１の実施の形態について、図７５を参照する。図７５は、第１１の実施の形態に係る光送信モジュールの一例を示している。図７５において、図６８と同じ要素には同じ符号が付されている。
【０１８２】
第１１の実施の形態の光送信モジュール２００Ｉにおいては、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力側に第３のＢＰＦ１２８が設置されている。ＢＰＦ１２８は、Ｉ／Ｖ変換部６０の出力信号から特定の周波数成分（例えば、低周波信号の周波数成分）を抽出する。ＢＰＦ１２８の通過信号は、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６に導かれる。第１１の実施の形態では、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６の位相比較器６８は、ＢＰＦ１２８の出力信号と低周波変調信号との位相を比較する。積分部７４は、この比較結果を積分する。そして、Ｙ軸方向バイアス制御部１０６の出力信号および反転出力信号は、それぞれ加算器８２、８６に導かれる。Ｘ軸方向バイアス制御部１０８の構成および動作は、第１０の実施形態と実質的に同じである。
【０１８３】
変調制御部１１４およびバイアス制御部１１８には、低周波変調部６６により生成される低周波変調信号が与えられる。必要に応じて、データ信号の変調振幅が低周波変調信号により制御され、バイアス電圧Ｖ２biasが低周波変調信号により変調される。上記構成によっても、先に説明した実施形態と同様の制御動作で同様の効果が得られる。
【０１８４】
上述の第１〜第１１に係る光変調装置、光送信装置、光変調制御方法によれば、下記の１以上の効果が得られる。
（１）光出力に応じてバイアス電圧および／または変調振幅が制御される。よって、光出力に現れる光変調器の特性変動および回路誤差の影響が回避され、変調振幅および／またはバイアス電圧を最適値に近づけることができる。
（２）バイアス電圧および／または変調振幅を予め調整しなくてもよい。
（３）光変調器および／または光変調器の周辺回路の温度変化または経年変化などの影響が回避され、出力光信号の波形の劣化を防止できる。
【０１８５】
＜他の実施の形態＞
（１）上記実施の形態においては光変調器はＳＭＺＭであるが、本出願に係る光変調装置、光送信装置、制御方法は、ＳＭＺＭを使用する構成に限定されない。バイアス電圧およびデータ信号変調信号を用いる光変調器であれば、他の構成であってもよい。
【０１８６】
（２）上記実施の形態では、１つの電極にバイアス電圧および変調信号が印加されているが、各光導波路に対して、変調信号電極およびバイアス電極を別個に設けるようにしてもよい。
【０１８７】
（３）上記実施の形態では、マッハツェンダ型光変調器の１組の光導波路の双方に電極が設けられているが、本出願はこの構成に限定されない。すなわち、本出願に係る光変調器は、１組の光導波路の一方のみに電極を備える構成であってもよい。この場合、既述の変調信号生成部９は、入力データ信号から変調信号を生成する。そして、生成された変調信号が、上記電極に導かれる。
【０１８８】
＜比較例＞
比較例について、図７６を参照する。図７６は、ＳＭＺＭおよびその周辺回路を示している。この比較例では、既述のＳＭＺＭ４が使用される。したがって、ＳＭＺＭ４の構成および動作については説明を省略する。
【０１８９】
ＳＭＺＭ４の入力端子２０、２２には、変調器２８０の出力信号が与えられる。また、入力端子２０、２２には、バイアス制御回路１３０、１３２により生成されるバイアス電圧が与えられる。１３６、１３８、１４０、１４２は、それぞれ、入力データ信号、入力電圧Ｖ１、入力電圧Ｖ２、出力光信号を示している。
【０１９０】
ＳＭＺＭ４は、光導波路６、８の通過光を合波することにより得られる光信号を出力する。よって、出力光信号は、光導波路６、８の通過光の位相関係に依存する。例えば、１組の光の位相が互いに同じであれば、出力光パワーは最大であり、１組の光の位相が互いに逆であれば、出力光パワーは同相の場合は最小である。
【０１９１】
光導波路６、８の屈折率は、それぞれ入力電圧Ｖ１、Ｖ２によって制御される。すなわち、入力電圧Ｖ１、Ｖ２に応じて、光導波路６、８を通過する光の位相が制御される。したがって、入力電圧Ｖ１、Ｖ２を適切に制御することにより、光強度変調が実現される。
【０１９２】
図７６に示す構成では、デバイス毎に、且つ、キャリア光の波長毎に予め最適な変調振幅とバイアス電圧を検索しても、変調振幅および入力電圧Ｖ１、Ｖ２を制御するだけでは次のような課題がある。
【０１９３】
ＳＭＺＭ４は、デバイス毎に静特性のばらつきを有する。また、光源４６により生成されるキャリア光の入力波長に応じてＳＭＺＭ４の光出力が変動する。このような変動を防止するためは、デバイス毎かつキャリア光の波長毎に、変調振幅（Ｖ１pp、Ｖ２pp）およびバイアス電圧（Ｖ１bias、Ｖ２bias）を最適点に設定する必要がある。しかし、この最適点の発見には膨大な時間を要する。
【０１９４】
また、変調振幅およびバイアス電圧の最適点は、様々な要因によって変化し得る。例えば、温度変化または経時変化によりＳＭＺＭの静特性が変化する。また、バイアス制御回路１３０、１３２、変調器２８０、振幅制御回路１３４の誤差に起因して、変調振幅またはバイアス電圧の変動が生じる。そして、これらの要因により、変調振幅および／またはバイアス電圧は、その最適点からずれることがある。この結果、波形の折り返しや、消光比劣化、クロスポイント変動、光波形の開口度の縮小などが発生し、光波形が劣化する。以下、光波形が劣化する例を示す。
【０１９５】
（例１） 図７７は、ＳＭＺＭの静特性の変動および波形劣化を示す。例１においては、図７７（Ａ）に示すように、ＳＭＺＭの静特性がＹ軸方向に変動している。この場合、クロスポイントが変動する。また、消光比の劣化および光波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。
【０１９６】
（例２） 図７８は、バイアス電圧が変動した場合の波形劣化を示す。バイアス電圧が最適値からＹ軸方向にずれた場合には、クロスポイントが変動する。また、消光比の劣化および光波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。なお、バイアス電圧の変動は、例えば、バイアス制御回路１３０、１３２の誤差に起因して発生する。
【０１９７】
（例３）図７９は、変調振幅が大きい場合の波形劣化を示す。変調振幅が最適値より大きくなった場合には、消光比が劣化する。また、光波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。なお、変調振幅の変動は、例えば、振幅制御回路１３４の誤差に起因して発生する。
【０１９８】
（例４）図８０は、変調振幅が小さい場合の波形劣化を示す。変調振幅が最適値よりも小さくなった場合は、消光比が劣化する。また、光波形の開口度が縮小する。
（例５）図８１は、ＳＭＺＭの静特性が変動した場合の波形劣化を示す。例５においては、図８１（Ａ）に示すように、ＳＭＺＭの静特性がＸ軸方向に変動している。この場合、クロスポイントが変動する。また、消光比の劣化および波形の折り返しが発生する。さらに、光波形の開口度が縮小する。
【０１９９】
＜マイクロコンピュータを利用する構成＞
第１〜第１１の実施形態の制御動作は、アナログ回路を含むハードウェア回路で実現してもよいし、デジタル信号処理で実現してもよい。以下、デジタル信号処理でＳＭＺＭのバイアス電圧および変調振幅を制御する構成について説明する。
【０２００】
図８４は、ＳＭＺＭ４の動作状態を制御するデジタル信号処理を実現する構成を示す。この信号処理システムは、マイクロコンピュータ３００、Ａ／Ｄコンバータ３１１、３１２、メモリ３１３、Ｄ／Ａコンバータ３１４、３１５を備える。なお、マイクロコンピュータ３００の代わりに、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を使用してもよい。
【０２０１】
Ａ／Ｄコンバータ３１１は、図６０等に示すピーク検出部６２から出力されるピーク側波形信号をデジタルデータに変換する。同様に、Ａ／Ｄコンバータ３１２は、ボトム検出部６４から出力されるボトム側波形信号をデジタルデータに変換する。
【０２０２】
メモリ３１３は、バイアス電圧Ｖ１bias、バイアス電圧Ｖ２bias、振幅制御信号Ｖcの初期値を格納する。バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、それぞれＳＭＺＭ４の信号電極１６、１８に印加されるバイアス電圧である。また、振幅制御信号Ｖcは、変調器２８０の出力信号の振幅を制御する。
【０２０３】
Ｄ／Ａコンバータ３１４、３１５は、マイクロコンピュータ３００によって生成されるＶ１biasデータおよびＶ２biasデータを、それぞれ電圧信号に変換する。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ３１４、３１５は、バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを生成する。バイアス電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasは、それぞれ、図６０等に示すインダクタ５２、５４を介してＳＭＺＭ４の入力端子２０、２２に導かれる。
【０２０４】
マイクロコンピュータ３００は、ソフトウェアプログラムまたはファームウェアを実行することにより、例えば、図６０に示す第７の実施形態と同等の機能を提供する。すなわち、マイクロコンピュータ３００は、低周波変調部６６、位相比較器６８、７０、積分部７２、７４、振幅演算器７６、Ｙ軸方向バイアス演算器７８、Ｘ軸方向バイアス演算器８０、加算器８４、９０、極性切替部９４、制御切替部９６を有する。これらの要素は、図６０に示す第７の実施形態と同等の機能を提供する。ただし、これらの要素は、マイクロコンピュータ３００においては、デジタル信号処理により実現される。
【０２０５】
マイクロコンピュータ３００は、光源制御部３０１、初期設定部３０２、加算器３０３〜３０７をさらに有する。光源制御部３０１は、図６０等に示す光源４６の動作を制御する。初期設定部３０２は、バイアス電圧Ｖ１bias、バイアス電圧Ｖ２bias、振幅制御信号Ｖcの初期値をメモリ３１３から取得して出力する。
【０２０６】
加算器３０３は、バイアス電圧Ｖ１biasの初期値にＹ軸方向バイアス演算器７８の出力データを加算する。加算器３０４は、バイアス電圧Ｖ２biasの初期値からＹ軸方向バイアス演算器７８の出力データを引き算する。加算器３０５、３０６は、加算器３０３、３０４の出力データにそれぞれＸ軸方向バイアス演算器８０の出力データを加算する。この場合、加算器８４は、加算器３０５の出力データに低周波信号を重畳し、Ｖ１biasデータを生成する。また、加算器９０は、加算器３０５の出力データに極性切替部９４の出力信号（低周波信号または反転低周波信号）を重畳し、Ｖ２biasデータを生成する。加算器３０７は、振幅制御信号Ｖcの初期値に振幅演算器７６の出力データを加算し、振幅制御信号Ｖcを生成する。この振幅制御信号Ｖcは、必要に応じてＤ／Ａコンバータで変換された後、変調器２８０に与えられる。
【０２０７】
図８５は、ＳＭＺＭ４の動作状態を制御する手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図８４に示すマイクロコンピュータ３００により実行される。
ステップＳ３１において、光源制御部３０１は、光源４６をＯＮ状態に制御する。これにより、光源４６は、直流光（すなわち、ＣＷ光）を生成する。ステップＳ３２において、初期設定部３０２は、バイアス電圧Ｖ１bias、バイアス電圧Ｖ２bias、振幅制御信号Ｖcの初期値をメモリ３１３から取得する。ステップＳ３３において、低周波変調部６６は、低周波信号を生成する。
【０２０８】
ステップＳ３４において、マイクロコンピュータ３００は、Ｙ軸方向制御を実行する。Ｙ軸方向制御は、Ｙ軸方向バイアス電圧の制御および変調振幅の制御を含む。ステップＳ３５において、マイクロコンピュータ３００は、Ｘ軸方向制御を実行する。Ｘ軸方向制御は、Ｘ軸方向バイアス電圧の制御を含む。なお、マイクロコンピュータ３００は、ステップＳ３４およびステップＳ３５を交互に繰り返し実行する。
【０２０９】
図８６は、Ｙ軸方向制御を示すフローチャートである。この処理は、図８５に示すステップＳ３４に相当する。
ステップＳ４１において、制御切替部９６は、Ｙ軸方向制御を開始する指示、およびＸ軸方向制御を停止する指示を生成する。この指示に応じて、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８は制御動作を開始する。一方、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、制御動作を行わない。なお、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、制御動作を行わないときは、出力信号を維持する。
【０２１０】
ステップＳ４２において、制御切替部９６は、極性切替部９４に対して反転指示を与える。そうすると、極性切替部９４は、ステップＳ４３〜Ｓ５２が実行されている期間、低周波信号を反転する。
【０２１１】
ステップＳ４３において、マイクロコンピュータ３００は、ピーク検出器６２により検出されるピーク側波形信号およびボトム検出器６４により検出されるボトム側波形信号を取得する。ステップＳ４４において、位相比較器６８は、低周波信号を利用する位相比較により、ピーク側波形信号の位相を検出する。また、位相比較器７０は、低周波信号を利用する位相比較により、ボトム側波形信号の位相を検出する。
【０２１２】
ステップＳ４５〜Ｓ４６において、振幅演算器７６は、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相に基づいて、振幅制御信号Ｖcを制御する。すなわち、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と逆相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相も低周波信号と逆相であるときは、振幅演算器７６は、現在の変調振幅が最適値よりも大きいと判定する。この場合、振幅演算器７６は、ステップＳ４９において、変調振幅を小さくするように振幅制御信号Ｖcを調整する。また、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と同相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相も低周波信号と同相であるときは、振幅演算器７６は、現在の変調振幅が最適値よりも小さいと判定する。この場合、振幅演算器７６は、ステップＳ５０において、変調振幅を大きくするように振幅制御信号Ｖcを調整する。
【０２１３】
ステップＳ４７〜Ｓ４８において、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相に基づいて、バイアス電圧をＹ軸方向に制御する。すなわち、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と同相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相が低周波信号と逆相であるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、現在のＹ方向バイアス電圧が最適値よりも低いと判定する。この場合、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、ステップＳ５１において、Ｙ方向バイアス電圧を高くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。また、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と逆相であり、かつ、ボトム側波形信号の位相が低周波信号と同相であるときは、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、現在のＹ方向バイアス電圧が最適値よりも高いと判定する。この場合、Ｙ軸方向バイアス演算器７８は、ステップＳ５２において、Ｙ方向バイアス電圧を低くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。
【０２１４】
ステップＳ４３〜Ｓ５２の処理を繰り返し実行すると、図１８〜図２０に示す状態が実現される。すなわち、ピーク側波形信号およびボトム側波形信号の位相をモニタすることにより、図１８〜図２０に示す状態が検出されると、マイクロコンピュータ３００は、Ｙ軸方向制御を終了する。なお、マイクロコンピュータ３００は、図２０（Ｈ）（Ｉ）に示すように、積分部７２、７４の出力が「ゼロ」であるときに、Ｙ軸方向制御を終了するようにしてもよい。
【０２１５】
図８７は、Ｘ軸方向制御を示すフローチャートである。この処理は、図８５に示すステップＳ３５に相当する。
ステップＳ６１において、制御切替部９６は、Ｘ軸方向制御を開始する指示、およびＹ軸方向制御を停止する指示を生成する。この指示に応じて、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、制御動作を開始する。一方、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８は、制御動作を行わない。なお、振幅演算器７６およびＹ軸方向バイアス演算器７８は、制御動作を行わないときは、出力信号を維持する。
【０２１６】
ステップＳ６２において、制御切替部９６は、極性切替部９４に対して非反転指示を与える。そうすると、極性切替部９４は、ステップＳ６３〜Ｓ６８が実行されている期間、低周波信号を反転することなく加算器９０に導く。
【０２１７】
ステップＳ６３において、マイクロコンピュータ３００は、ピーク検出器６２により検出されるピーク側波形信号を取得する。ステップＳ６４において、位相比較器６８は、低周波信号を利用する位相比較により、ピーク側波形信号の位相を検出する。
【０２１８】
ステップＳ６５〜Ｓ６６において、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ピーク側波形信号の位相に基づいて、バイアス電圧をＸ軸方向に制御する。すなわち、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と同相であるときは、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、現在のＸ方向バイアス電圧が最適値よりも低いと判定する。この場合、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ステップＳ６７において、Ｘ方向バイアス電圧を高くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。また、ピーク側波形信号の位相が低周波信号と逆相であるときは、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、現在のＸ方向バイアス電圧が最適値よりも高いと判定する。この場合、Ｘ軸方向バイアス演算器８０は、ステップＳ６８において、Ｘ方向バイアス電圧を低くするように電圧Ｖ１bias、Ｖ２biasを調整する。
【０２１９】
ステップＳ６３〜Ｓ６８の処理を繰り返し実行すると、図５４〜図５５に示す状態が実現される。すなわち、ピーク側波形信号の位相をモニタすることにより、図５４〜図５５に示す状態が検出されると、マイクロコンピュータ３００は、Ｘ軸方向制御を終了する。なお、マイクロコンピュータ３００は、図５５（Ｅ）に示すように、積分部７２の出力が「ゼロ」であるときに、Ｘ軸方向制御を終了するようにしてもよい。
【０２２０】
なお、光変調装置、光送信装置、光変調制御方法の実施形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。そして、そのような変形や変更は、本発明の範囲に含まれるものである。
【０２２１】
以上記載した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。なお、本発明は、以下の付記に限定されるものではない。
（付記１）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光変調装置。
（付記２）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形を検出する第１の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記３）
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相が前記第２周波数の信号の位相と同相か逆相かに基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記２に記載の光変調装置。
（付記４）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のボトム側波形を検出する第２の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記２に記載の光変調装置。
（付記５）
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相が互いに逆位相であるときに、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記４に記載の光変調装置。
（付記６）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形およびボトム側波形を検出する検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧および前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記７）
前記光導波路は、マッハツェンダ干渉計を形成する第１および第２の光導波路を含み、
前記信号電極は、前記第１および第２の光導波路にそれぞれ電界を与える第１および第２の電極を含み、
前記第１の電極には、前記変調信号および第１のバイアス電圧が与えられ、
前記第２の電極には、前記変調信号の反転信号および第２のバイアス電圧が与えられ、
前記バイアス制御器は、前記直交方向のバイアス電圧を制御する第１のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに同相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第１のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記８）
前記第１のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧を同じ方向に同じ量だけシフトさせる
ことを特徴とする付記７に記載の光変調装置。
（付記９）
前記バイアス制御器は、前記変調方向のバイアス電圧を制御する第２のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに逆相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第２のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記１０）
前記第２のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧を互いに逆方向に同じ量だけシフトさせる
ことを特徴とする付記９に記載の光変調装置。
（付記１１）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器をさらに備え、
前記変調信号生成器は、前記振幅制御信号に応じて前記変調信号の振幅を制御する
ことを特徴とする付記１に記載の光変調装置。
（付記１２）
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形およびボトム側波形を検出する検出器をさらに備え、
前記振幅制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて前記振幅制御信号を生成する
ことを特徴とする付記１１に記載の光変調装置。
（付記１３）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器と、
前記バイアス電圧を生成するバイアス制御器と、
前記バイアス電圧および前記振幅制御信号に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、を備え、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧を制御し、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記振幅制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記振幅制御信号を制御し、
前記重畳器が前記バイアス電圧に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向に直交する方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調装置。
（付記１４）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調器に入力されるキャリア光を生成する光源と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光送信装置。
（付記１５）
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器の動作状態を制御する光変調制御方法であって、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳し、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調制御方法。
【符号の説明】
【０２２２】
４ ＳＭＺＭ
６、８ 光導波路
９ 変調信号生成部
１１、３２ 光モニタ部
１３ 制御部
１５ 低周波信号生成部
１６、１８ 信号電極
１７ 位相比較器
１９ バイアス電圧生成部
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇ、２００Ｈ 光送信モジュール
２８ 駆動回路
２８０ 変調器
３４ 低周波信号生成部
３６ 位相検出器
３８ バイアス電圧生成部
４０ 振幅制御信号生成部
７６ 振幅演算器
７８ Ｘ軸方向バイアス演算器
８０ Ｙ軸方向バイアス演算器
３００ マイクロコンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光変調装置。
【請求項２】
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形を検出する第１の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項３】
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のボトム側波形を検出する第２の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の光変調装置。
【請求項４】
前記光導波路は、マッハツェンダ干渉計を形成する第１および第２の光導波路を含み、
前記信号電極は、前記第１および第２の光導波路にそれぞれ電界を与える第１および第２の電極を含み、
前記第１の電極には、前記変調信号および第１のバイアス電圧が与えられ、
前記第２の電極には、前記変調信号の反転信号および第２のバイアス電圧が与えられ、
前記バイアス制御器は、前記直交方向のバイアス電圧を制御する第１のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに同相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第１のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２の周波成分の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項５】
前記バイアス制御器は、前記変調方向のバイアス電圧を制御する第２のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに逆相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第２のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項６】
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器をさらに備え、
前記変調信号生成器は、前記振幅制御信号に応じて前記変調信号の振幅を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項７】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器と、
前記バイアス電圧を生成するバイアス制御器と、
前記バイアス電圧および前記振幅制御信号に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、を備え、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧を制御し、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記振幅制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記振幅制御信号を制御し、
前記重畳器が前記バイアス電圧に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向に直交する方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項８】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器と、
前記変調器に入力されるキャリア光を生成する光源と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光送信装置。
【請求項９】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器の動作状態を制御する光変調制御方法であって、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳し、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調制御方法。
【請求項１】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光変調装置。
【請求項２】
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のピーク側波形を検出する第１の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項３】
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分のボトム側波形を検出する第２の検出器をさらに備え、
前記バイアス制御器は、前記ピーク側波形の位相および前記ボトム側波形の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の光変調装置。
【請求項４】
前記光導波路は、マッハツェンダ干渉計を形成する第１および第２の光導波路を含み、
前記信号電極は、前記第１および第２の光導波路にそれぞれ電界を与える第１および第２の電極を含み、
前記第１の電極には、前記変調信号および第１のバイアス電圧が与えられ、
前記第２の電極には、前記変調信号の反転信号および第２のバイアス電圧が与えられ、
前記バイアス制御器は、前記直交方向のバイアス電圧を制御する第１のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに同相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第１のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２の周波成分の位相に基づいて、前記直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項５】
前記バイアス制御器は、前記変調方向のバイアス電圧を制御する第２のバイアス制御器を備え、
前記重畳器が、前記第１のバイアス電圧および前記第２のバイアス電圧に対して互いに逆相で前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記第２のバイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項６】
前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器をさらに備え、
前記変調信号生成器は、前記振幅制御信号に応じて前記変調信号の振幅を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
【請求項７】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極を備える変調器と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記変調信号の振幅を制御する振幅制御信号を生成する振幅制御器と、
前記バイアス電圧を生成するバイアス制御器と、
前記バイアス電圧および前記振幅制御信号に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、を備え、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧を制御し、
前記重畳器が前記振幅制御信号に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記振幅制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記振幅制御信号を制御し、
前記重畳器が前記バイアス電圧に前記第２周波数の信号を重畳するときに、前記バイアス制御器は、前記変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調方向に直交する方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項８】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器と、
前記変調器に入力されるキャリア光を生成する光源と、
前記変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳する重畳器と、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御するバイアス制御器と、
を備える光送信装置。
【請求項９】
電気光学効果を有する半導体基板に設けられた光導波路と、バイアス電圧および変調信号に応じた電界を前記光導波路に与える信号電極とを備える変調器の動作状態を制御する光変調制御方法であって、
前記バイアス電圧に、前記変調信号の第１周波数と異なる第２周波数の信号を重畳し、
前記変調器により生成される変調光信号から抽出される前記第２周波数成分の位相に基づいて、前記変調器の変調方向のバイアス電圧および前記変調方向に直交する直交方向のバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする光変調制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図２０】
【図２３】
【図２６】
【図２９】
【図３２】
【図３３】
【図３８】
【図４１】
【図４４】
【図４７】
【図５０】
【図５１】
【図５３】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６２】
【図６３】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図７０】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７８】
【図７９】
【図８０】
【図８１】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【図２４】
【図２５】
【図２７】
【図２８】
【図３０】
【図３１】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３９】
【図４０】
【図４２】
【図４３】
【図４５】
【図４６】
【図４８】
【図４９】
【図５２】
【図５４】
【図６１】
【図６４】
【図６９】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７７】
【図８２】
【図８３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図２０】
【図２３】
【図２６】
【図２９】
【図３２】
【図３３】
【図３８】
【図４１】
【図４４】
【図４７】
【図５０】
【図５１】
【図５３】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６２】
【図６３】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図７０】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７８】
【図７９】
【図８０】
【図８１】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２２】
【図２４】
【図２５】
【図２７】
【図２８】
【図３０】
【図３１】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３９】
【図４０】
【図４２】
【図４３】
【図４５】
【図４６】
【図４８】
【図４９】
【図５２】
【図５４】
【図６１】
【図６４】
【図６９】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７７】
【図８２】
【図８３】
【公開番号】特開２０１２−１２３３５８（Ｐ２０１２−１２３３５８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５６７１（Ｐ２０１１−８５６７１）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（３０９０１５１３４）富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（３０９０１５１３４）富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
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