光送信器
【課題】自動制御でマッハツェンダ変調器に印加するRF振幅調整電圧および直流バイアス電圧を最適点に収束させることのできる簡易な電圧制御部を設けることにより、製造工程における人件費を削減できる光送信器を提供することを目的にする。
【解決手段】変調データを伝送する伝送経路に設けられたマッハツェンダ変調器と、このマッハツェンダ変調器に印加する振幅調整電圧および直流バイアス電圧を制御する電圧制御部とを有する光送信器において、前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバ電源の電源供給経路に設けられたスイッチと、前記電圧制御部に設けられ、前記スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段とを設けたことを特徴とする。
【解決手段】変調データを伝送する伝送経路に設けられたマッハツェンダ変調器と、このマッハツェンダ変調器に印加する振幅調整電圧および直流バイアス電圧を制御する電圧制御部とを有する光送信器において、前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバ電源の電源供給経路に設けられたスイッチと、前記電圧制御部に設けられ、前記スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段とを設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッハツェンダ（ＭＺ；Mach-Zehnder）変調器（以下、ＭＺ変調器という）を用いた光送信器に関し、特に、電圧電源投入後における光位相変調を制御するための電圧の初期調整を自動化するための改良を施した光送信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信における変調方式としては、DPSK(Differential Phase-ShiftKeying；差動位相偏移変調)やDQPSK(Differential Quadrature Phase-ShiftKeying；差動四位相偏移変調)などの光位相変調が広く用いられている。
【０００３】
図１５は、従来の光送信器で用いられているＭＺ変調器を用いたDPSK光変調器の構成図の一例である。
【０００４】
図１５のDPSK光変調器１０は、ＭＺ変調器で構成されている。また、DPSK光変調器１０には、２系統に分岐された光導波路が形成され、これら各光導波路には変調用のデータを印加するための位相変調部１０aと位相変調部１０ｂ、位相変調部１０ｃと位相変調部１０ｄがそれぞれ直列接続され、さらに位相変調部１０a、１０ｂと１０ｃ、１０ｄが並列に接続されている。
【０００５】
光源１１がDPSK光変調器１０の光導波路の一端と接続され、この光導波路が２系統に分岐されて、それぞれの位相変調器10a、10b、10c、10dを介して、再び合波されて他端と光分配器１４が接続されている。
【０００６】
また、光分配器１４にはこの光分配器１４からの光を入力する受光器１５が接続され、受光器１５の出力端子にはDPSK光変調器１０の電圧を制御する電圧制御部１６が接続されている。電圧制御部１６にはこの電圧制御部１６から出力される直流バイアス電圧を入力するバイアス電圧アンプ１７が接続されている。さらに、DPSK光変調器１０の位相変調部１０ｃ、１０ｄにはバイアス電圧アンプ１７が接続されている。
【０００７】
電圧制御部１６は、振幅調整電圧制御１６aと、直流バイアス電圧制御手段１６ｂとから構成されている。高周波(Rapid frequency)ドライバ(以下、ＲＦドライバ１３という)には、RF振幅調整電圧を入力する電圧制御部１６の振幅調整電圧制御手段１６aが接続され、ドライバ電源やデータ発生器１２が接続されている。また、RFドライバ１３にはドライブされた信号を入力するドライブDPSK光変調器１０の位相変調部１０a、１０ｂが接続されている。
【０００８】
DPSK光変調器１０の光導波路の一端には光源１１から連続光が入力されていて、この連続光は２系統に分岐されて各光導波路を通過し、再び合波されて他端から光分配器１４を介して光信号Soutとして出力される。
【０００９】
データ発生器１２から出力されるデータはRFドライバ１３に入力され、またフィードバック経路を構成する電圧制御部１６内の振幅調整電圧制御手段１６aによりRF振幅調整電圧がRFドライバ１３に印加され、DPSK光変調器１０を駆動するドライバ電源をRFドライバ１３に入力することにより、RFドライバ１３に入力されたデータは適切な振幅電圧に増幅されてDPSK光変調器１０の各光導波路に設けられている各位相変調部１０a、１０ｂに印加される。
【００１０】
DPSK光変調器１０の光導波路に設けられている各位相変調部１０ｃ、１０ｄには、フィードバック経路を構成する電圧制御部１６内の直流バイアス電圧制御手段１６ｂによりバイアス電圧アンプ１７を介して所定の直流バイアス電圧が印加され、この直流バイアス電圧が適切に調整される。ここに、RF信号を印加することにより、ゼロ、またはπに位相変調され、外部に出力される信号Soutと受光器１５に入力される信号に分配される。
【００１１】
RFドライバの振幅と直流バイアス電圧が適切に設定されていないと、復調した際のアイパターンが閉じてしまいデータの「０」あるいは「１」の識別が困難になり、伝送品質が低下して伝送劣化の原因となる。そこで、図１５の光送信器では、電圧制御部１６内に振幅調整電圧制御手段１６aと直流バイアス電圧制御１６ｂを設け、DPSK光変調器１０に所定の電圧をフィードバックすることにより、伝送品質を保っている。
【００１２】
ここでは、DPSK変調器に対する制御方式について説明する。RF振幅調整電圧の制御時には直流バイアス電圧の最適点に対してある誤差範囲内に設定される必要があり、直流バイアス電圧の制御時にはRF振幅調整電圧の最適点に対してある誤差範囲内に設定される必要がある。この直流バイアス電圧の制御時にはRF振幅調整電圧の最適点に対してある誤差範囲内に設定されることを以下前提条件という。
【００１３】
ここで、前提条件が必要な理由を以下説明する。ある瞬時におけるDPSK変調器１０の出力光パワーは、式(１)で近似される。ここで、DPSK光変調器１０の出力光パワーをPow、DPSK光変調器の出力光パワー基準値をPow０、直流バイアス電圧によって決まる光位相のバイアス角をθDC、RFドライバ１３の印加電圧による光位相の変化量をθRFとする。
Pow（θDC、θRF）＝Pow０・｛１＋cos(θDC＋θRF)｝・・・式(１)
【００１４】
ここで、RFドライバ１３の変調波形をある位相変化量(±θAMP)に相当する振幅を持った方形に近い台形波であると仮定すると、出力光パワーの平均値は、式(２)で近似できる。
【００１５】
図１６は、式(２)の関係式から導かれる平均光パワーと直流バイアス電圧、RF振幅の関係例を示す。(ａ)、(ｂ)は直流バイアス電圧に対する平均光パワー特性、(ｃ)、(ｄ)はRF振幅に対する平均光パワー特性の関係をグラフで示したものである。
【００１６】
(ａ)、(ｂ)において、平均光パワーは直流バイアス電圧に対して周期的に変化している。また、(ａ)と(ｂ)を比較すると、RF振幅の最適点である±(以下、プラスマイナスという)0.5＊Vπを境界にして、傾きが反転しているのが確認できる。すなわち、(ａ)ではRF振幅の最適点が−(以下、マイナスという)0.5*Vπから＋(以下、プラスという)0.5*Vπの場合、平均光パワーが最大となる点が直流バイアス電圧の最適点となっているのに対して、(ｂ)ではRF振幅の最適点が(マイナス)0.5*Vπ以下、かつ(プラス)0.5*Vπ以上の場合、平均光パワーが最小となる点が直流バイアス電圧の最適点となっている。
【００１７】
(ｃ)、(ｄ)において、平均光パワーはRF振幅に対して周期的に変化している。また、(ｃ)と(ｄ)を比較すると、直流バイアス電圧の最適点である(プラスマイナス)0.5＊Vπを境界にして、傾きが反転しているのが確認できる。すなわち、(ｃ)では直流バイアス電圧の最適点が(マイナス)0.5*Vπから(プラス)0.5*Vπの場合、平均光パワーが最大となる点がRF振幅の最適点となっているのに対して、(ｄ)では直流バイアス電圧の最適点が(マイナス)0.5*Vπ以下、かつ(プラス)0.5*Vπ以上の場合、平均光パワーが最小となる点がRF振幅の最適点となっている。
【００１８】
そこで、特許文献１では光デュオバイナリ変調方式において、光変調器の電圧対光出力特性の変動に伴う動作点変動を補償できる光変調装置および光変調器の制御方法の提案が行われている。
【００１９】
また、特許文献２では光信号に、たとえばRZ―DPSK変調形式で、強度変調およびDPSK変調を施す光信号送信器のバイアスおよび整合を制御するための方法および装置の提案が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−１６２５６３号公報
【００２１】
【特許文献２】特開２００８−５２４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、このような光送信器には、次のような課題があった。平均光パワーの最大点を探索する制御方式では、直流バイアス電圧およびRF振幅の初期値設定により、起動制御時に、最適点ではない点、すなわち最適点からVπはなれた点に収束してしまうという問題がある。
【００２３】
また、直流バイアス電圧およびRF振幅が最適点ではない点に収束するのを回避する方法として、一般的に、製造工程でRF振幅調整電圧の初期値を調整する手法が使用されているが、この手法では調整する際に人件費が発生するという問題がある。
【００２４】
さらに、調整にかかる人件費を削減するために、RF振幅調整電圧の初期値を製品間で共通の固定パラメータとする必要がある。RF振幅調整電圧の初期値を製品間で共通の固定パラメータとするためには、ＭＺ変調器の光位相をπ変化させるために必要なRF振幅電圧とRFドライバの振幅特性による部品の選別が必要となり、人件費が発生するという問題もある。
【００２５】
本発明の目的は、自動制御でマッハツェンダ変調器に印加するRF振幅調整電圧および直流バイアス電圧を最適点に収束させることのできる簡易な電圧制御部を設けることにより、製造工程における人件費を削減できる光送信器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
変調データを伝送する伝送経路に設けられたマッハツェンダ変調器と、このマッハツェンダ変調器に印加する振幅調整電圧および直流バイアス電圧を制御する電圧制御部とを有する光送信器において、
前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバ電源の電源供給経路に設けられたスイッチと、
前記電圧制御部に設けられ、前記スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段と
を設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記スイッチ制御手段は、
前記直流バイアス電圧の値が不定の場合は前記スイッチをオフに制御し、
前記直流バイアス電圧の値が最適点にある場合は前記スイッチをオンに制御することを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記マッハツェンダ変調器としてマッハツェンダ型の誘電体結晶LiNbO3を用いたDPSK光変調器、あるいはDQPSK光変調器を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、自動制御でマッハツェンダ変調器に印加するRF振幅調整電圧および直流バイアス電圧を最適点に収束させることのできる簡易な電圧制御部を設けることにより、マッハツェンダ変調器のRF-Vπ、RFドライバの振幅特性に関して部品のばらつきがある場合にも製造工程で初期値の調整や部品の選別などを行うことなく、自動制御を行うことにより、製造工程における人件費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の一実施例を示す構成図である。
【図２】電圧制御部の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明の光送信器の他の実施例を示す構成図である。
【図６】MZAにおける直流バイアス電圧およびRF振幅が共に最適な場合のMZA出力光の電界ベクトル図の一例である。
【図７】DQPSK光変調器出力光の電界ベクトルを示した図の一例である。
【図８】図７に示す最適状態からMZA、MZB共にRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にしたときの電界ベクトルを示した図である。
【図９】図４、５で使用している制御装置の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図１０】MZCの位相変調部MZC(直流)の最適点探索原理図である。
【図１１】図９のフローチャートについて光の電界ベクトル図である。
【図１２】MZAにRFドライバのHighとLowが非対称である場合の光電界ベクトル図の一例である。
【図１３】非対称をRFドライブに対応したRF振幅およびバイアス制御装置の起動制御フローチャートの一例である。
【図１４】図１３のDQPSK起動制御フローチャートを説明する光の電界ベクトル図の一例である。
【図１５】従来の光送信器で用いられているＭＺ変調器を用いたDPSK光変調器の構成図の一例である。
【図１６】従来の光出力強度グラフと光出力波形の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の実施例を示す構成図である。なお、図１５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図１５の従来例と異なる点は、電圧制御部２０にDPSK光変調器１０を駆動するドライバ電源のオンオフを制御する機能を有するスイッチ制御手段２０aを設けた点である。また、スイッチ制御手段２０aからの出力信号に基づきドライバ電源のオンオフを行うスイッチ２１を設けた点である。
【００３３】
また、電圧制御部２０は、従来から設けられている振幅調整電圧制御手段１６aと直流バイアス電圧制御手段１６ｂのほかに、スイッチ制御手段２０aとで構成されている。図１のDPSK光変調器１０は、ＭＺ変調器で構成されている。
【００３４】
ＭＺ変調器からなるDPSK光変調器１０の各光導波路には、光源１１から光が入射される。一方、データはRFドライバ１３に入力され、適切な振幅電圧にドライブされてDPSK光変調器１０の各光導波路に設けられている各位相変調部１０a、１０ｂに印加される。
【００３５】
光導波路に設けられている位相変調部１０a、１０ｂには、RFドライバ１３から所定の電圧が印加されて、光の強度が変調される。このDPSK光変調器１０により光の強度が変調された光信号が光分配器１４に入力されて、外部に出力される信号Soutと光受光器１５に入力される信号に分配される。
【００３６】
電圧制御部２０内のスイッチ制御手段２０aにより、スイッチ２１が制御され、すなわちRFドライバ１３に印加されるドライバ電源の接続が制御される。たとえば、スイッチ２１がオンの場合、ドライバ電源の電圧がRFドライバ１３に印加され、さらにDPSK光変調器１０からの出力電流に基づいて、電圧制御部２０内の振幅調整電圧制御手段１６aから所定のRF振幅調整電圧がRFドライバ１３に入力される。RFドライバ１３から適切な振幅電圧にドライブされてDPSK光変調器１０の各光導波路に設けられている各位相変調部１０a、１０ｂに印加される。
【００３７】
また、RFドライバ１３やスイッチ２１、バイアス電圧アンプ１７に、フィーバック手段が構成されている。ここで、フィードバック手段とは、第１のフィードバック手段と第２のフィードバック手段と第３のフィードバック手段のことである。第１のフィードバック手段は電圧制御部２０の直流バイアス電圧制御手段１６ｂおよびバイアス電圧アンプ１７とからなる構成である。第２のフィードバック手段は電圧制御部２０の振幅調整電圧制御手段１６aおよびRFドライバ１３とからなる構成である。第３のフィードバック手段は電圧制御部２０のスイッチ制御手段２０aおよびスイッチ２１およびRFドライバ１３とからなる構成である。
【００３８】
また、第１のフィードバック手段により、直流バイアス電圧のフィードバック制御が行われることにより、調整された光調整出力波形がDPSK光変調器１０から出力される。
【００３９】
フィードバック制御により、DPSK光変調器１０の直流バイアス電圧について自動制御ができ、光送信波形の伝送品質を保つことができる。
【００４０】
図２は、電圧制御部の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ１では、電圧制御部２０内のスイッチ制御手段２０aによりスイッチ２１を制御し、RFドライバ１３に接続されているドライバ電源との接続を切ることにより、RF振幅をゼロにする。
【００４２】
次に、ステップＳ２では、直流バイアス電圧の最適点を探索する。ステップＳ１により、直流バイアス電圧に対する平均光パワーの関係は従来の図１６(ｂ)の状態になる。つまり、直流バイアス電圧の最適点は、平均光パワーが最小となる。したがって、ここでは直流バイアス電圧の最適点である平均光パワーが最小となる点を探索する。
【００４３】
ステップＳ３では、電圧制御部２０内のスイッチ制御手段２０aによりスイッチ２１を制御し、RFドライバ１３に接続されているドライバ電源の接続をオフからオンにする。
【００４４】
ステップＳ４では、RF振幅の最適点を探索する。ステップＳ２において直流バイアス電圧が最適点になっているため、RF振幅に対する平均光パワーの関係は、従来の図１６(ｃ)の状態になる。つまり、RF振幅の最適点は、平均光パワーが最大となる。したがって、ここでは、平均光パワーが最大となる点を探索すれば処理が終了する。
【００４５】
図３は、本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
図１と異なる点は、DPSK光変調器１０の出力側に、RZ光変調器３０を設けた点である。また、DPSK光変調器１０あるいは、RZ(return to zero)の光変調器（以下、ＲＺ光変調器３０という）からの少なくともどちらか一方の出力電流、すなわち受光器１５a、１５bからの電流に基づいてDPSK光変調器１０の振幅調整電圧および直流バイアス電圧の制御を行っている。
【００４７】
図４は、本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図１と異なる点は、DPSK光変調器１０の替わりにDQPSK光変調器４０を使用している点である。また、DQPSK光変調器４０の内部には、マッハツェンダ変調器を3台設けている。これら3台のマッハツェンダ変調器を以下MZA、MAB、MZCとする。また、DQPSK光変調器４０の内部に、マッハツェンダ変調器を3台設けていることにより、MZA、MZBの位相変調部４０Ａaから４０Ａｄ、４０Ｂaから４０Ｂｄは図１の位相変調部の構成と同様である。また、MZA、MZB用のスイッチ２１a、２１ｂがそれぞれ設けられ、MZA、MZBにはそれぞれのRFドライバ１３a、１３ｂが接続され、各マッハツェンダ変調器にそれぞれバイアス電圧アンプ１７aから１７ｃが接続されている。
【００４９】
詳細には、DQPSK光変調器４０は、２系統に分岐された光導波路が形成され、MZAとMZBが設けられている。MZAは、各光導波路をさらに２系統に分岐された光導波路が形成され、これら各光導波路には変調用のデータを印加するための位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂ、位相変調部４０Ａｃと位相変調部４０Ａｄがそれぞれ直列接続され、さらに位相変調部４０Ａa、４０Ａｂと４０Ａｃ、４０Ａｄが並列に接続されている。それぞれの位相変調器４０Ａa、４０Ａｂ、４０Ａｃ、４０Ａｄを介して、再び合波されて、MZCの位相変調部４０Ｃaと接続されている。
【００５０】
MZBもMZA同様に構成され、すなわち位相変調部４０Ｂaと位相変調部４０Ｂｂ、位相変調部４０Ｂｃと位相変調部４０Ｂｄがそれぞれ直列接続され、さらに位相変調部４０Ｂa、４０Ｂｂと４０Ｂｃ、４０Ｂｄが並列に接続されている。それぞれの位相変調器４０Ｂa、４０Ｂｂ、４０Ｂｃ、４０Ｂｄを介して、再び合波されて、MZCの位相変調部４０Ｃｂと接続されている。このMZCの位相変調部４０Ｃa、４０Ｃｂを介して、再び合波されて、光分配器１４と接続されている。
【００５１】
すなわち、光源１１がDQPSK光変調器４０の光導波路の一端と接続され、この光導波路が２系統に分岐されて、それぞれの位相変調器４０Ａaから４０Ａｄ、４０Ｂaから４０Ｂｄ、４０Ｃa、４０Ｃｄを介して、再び合波されて他端と光分配器１４が接続されている。
【００５２】
また、光分配器１４にはこの光分配器１４からの光を入力する受光器１５が接続され、受光器１５の出力端子にはDQPSK光変調器４０の電圧を制御する電圧制御部２３が接続されている。電圧制御部２３にはこの電圧制御部２３から出力される直流バイアス電圧を入力するバイアス電圧アンプ１７ａから１７ｃがそれぞれ接続されている。さらに、DQPSK光変調器４０の位相変調部４０Ａｃ、４０Ａｄ、４０Ｂｃ、４０Ｂｄ、４０Ｃa、４０Ｃｂにはそれぞれバイアス電圧アンプ１７ａから１７ｃが接続されている。
【００５３】
電圧制御部１６は、振幅調整電圧制御１６ａと、直流バイアス電圧制御手段１６ｂのほかにスイッチ制御手段２３ａとから構成されている。RFドライバ１３ａ、１３ｂには、RF振幅調整電圧を入力する電圧制御部２３の振幅調整電圧制御手段１６ａがそれぞれ接続され、スイッチ２１ａ、２１ｂが接続されている。また、RFドライバ１３ａにはドライブされた信号を入力するDQPSK光変調器４０の位相変調部４０Ａa、４０Ａｂが接続されて、RFドライバ１３ｂにはドライブされた信号を入力するDQPSK光変調器４０の位相変調部４０Ｂa、４０Ｂｂが接続されている。
【００５４】
フィードバック制御により、DQPSK光変調器４０の直流バイアス電圧について自動制御ができ、光送信波形の伝送品質を保つことができる。
【００５５】
図５は、本発明の光送信器の他の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図１と異なる点は、DPSK光変調器１０の替わりにDQPSK光変調器４０を使用し、このDQPSK光変調器４０の出力側に、RZ光変調器５０を設けた点である。また、DQPSK光変調器４０あるいは、RZ光変調器５０からの少なくともどちらか一方の出力光パワーに応じた電流に基づいて、すなわち受光器１５からの出力電流に基づいてDQPSK光変調器４０の振幅調整電圧および直流バイアス電圧の制御を行っている。ここで、DQPSK光変調器４０の位相データの制御とは、DQPSK光変調器４０内のMZA,MZB,MZCのうち少なくともひとつのマッハツェンダ変調器の位相データを制御することである。
【００５７】
図６は、MZAにおける直流バイアス電圧およびRF振幅が共に最適な場合のMZA出力光の電界ベクトル図の一例を示す。
【００５８】
(ａ)は入力データがゼロの場合の電界ベクトル図であり、(ｂ)は入力データが１の場合の電界ベクトル図であり、(ｃ)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の電界ベクトルであり、（ｄ）は(ａ)から(ｃ)の３つの状態を重ねて表示したものである。
【００５９】
また、DQPSK光変調器４０内部のMZAのそれぞれ位相変調部を４０Ａa(RF)、４０Ａb(RF)、４０Ａa(直流)、４０Ａb(直流)とする。ここで、４０Ａa(RF)、４０Ａb(RF)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオンにした場合の位相変調部４０Ａa、４０Ａｂであり、４０Ａc(直流)、４０Ａd(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部４０Ａｃ、４０Ａｄである。
【００６０】
(ａ)では、RFドライバに入力するデータをゼロにし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、上を向いていることが確認できる。それに対して、(ｂ)では、RFドライバに入力するデータを１にし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、下を向いていることが確認できる。(ｃ)では、RFドライバの電源をオフにする場合、電源をオフにしたため、位相変調部４０Ａｃと位相変調部４０Ａｄの電界ベクトルは水平線になっている。また、反対方向を向いていることが確認できる。そして、(ｄ)では、(ａ)から(ｃ)の３つの状態を重ねて表示していることにより、様々な状態の電界ベクトルを確認できる。
【００６１】
また、MZBは、MZAと同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
図７は、MZAおよびMZB共に、図６に示すように、直流バイアス電圧およびRF振幅が共に最適な場合であり、さらにMZCの直流バイアス電圧が最適な場合のDQPSK光変調器出力光の電界ベクトルを示した図である。
【００６３】
ここで、MZA(０)はMZAに入力されるデータがゼロの場合のMZAベクトルであり、MZA(１)はMZAに入力されるデータが１の場合のMZAベクトルであり、MZB(０)はMZBに入力されるデータがゼロの場合のMZBベクトルであり、MZB(１)はMZBに入力されるデータが１の場合のMZBベクトルである。
【００６４】
また、MZA(０)とMZB(０)が直交し、MZA(１)とMZB(１)が直交していることにより、MZAの出力光とMZBの出力光の電界ベクトルは直交することが確認できる。
【００６５】
図８は、図７に示す最適状態からMZA、MZB共にRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にしたときの電界ベクトルを示した図である。
【００６６】
また、DQPSK光変調器内部のMZAの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)とし、MZBの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)とする。ここで、４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)、４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部である。
【００６７】
４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ａｃ(直流)と位相変調部４０Ａｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZAはゼロベクトルとなる。
【００６８】
また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ｂｂ(直流)と位相変調部４０Ｂｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZBはゼロベクトルとなる。
【００６９】
したがって、MZAとMZBからの出力光は、ゼロベクトルとなる。また、位相変調部４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルと、位相変調部４０Ｂｂ(MZb1)および位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルは、直交することが確認できる。
【００７０】
図９は、図４、５で使用している制御装置の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ１１では、RFドライバの電源をオフにする。すなわち、制御部内のスイッチ制御手段によりMZA、MZBそれぞれのRFドライバを制御するスイッチ２１ａ、２１ｂを制御し、それぞれのRFドライバの電源をオフすることにより、RF振幅をゼロにする。
【００７２】
次に、ステップＳ１２では、MZCを対象にして、平均光パワーの最大点を探索する。
【００７３】
図１０は、MZCの位相変調部MZC(直流)の最適点探索原理図である。すなわち、DQPSK光変調器内のMZAおよびMZBのRF振幅をゼロとした場合におけるMZCの直流バイアス電圧と変調器出力光パワーの関係を示したものである。
【００７４】
ここで、図１０より、平均光パワー最大点VC_MAXは、MZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルが同位相となっていることが確認できる。すなわち、平均光パワー最大点VC_MAXは、MZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルの位相差ゼロの点に相当している。
【００７５】
図９のステップＳ１２に戻って、出力光パワーの最大値をPowC_MAXとして記憶し、平均光パワー最大点を探索時の直流バイアス電圧をVC_MAXをとして記憶する。
【００７６】
次に、ステップＳ１３では、MZCを対象にして、平均光パワーの最小点を探索する。
【００７７】
ここで、図１０より、平均光パワー最小点VC_MINは、MZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルが逆位相となっていることが確認できる。すなわち、平均光パワー最小点VC_MINはMZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルの位相差がπの点に相当している。
【００７８】
図９のステップＳ１３に戻って、出力光パワーの最小値をPowC_MINとして記憶し、平均光パワー最小点を探索時の直流バイアス電圧をVC_MINをとして記憶する。
【００７９】
ステップＳ１４では、|PowC_MAX−PowC_MIN|>閾値を判定する。すなわち、ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値が閾値よりも大きいか判断し、大きい場合はステップＳ１５へ進み、小さい場合はステップＳ２１に進む。
【００８０】
ここで、ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値が閾値よりも大きいか判断するのは、十分な検出感度が得られているかを判断するためである。すなわち、MZAの直流バイアス点、MZBの直流バイアス点によって、MZAおよびMZBからの出力光がゼロとなる場合、MZCの直流バイアス電圧によらず、DQPSK光変調器からの平均光パワーは一定となり、平均光パワー最大および最小点VC_MAX、VC_MINの探索精度が低下する。このような状態にならないようにするために、ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値を計算している。
【００８１】
ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値が閾値よりも大きいか判断し、大きい場合すなわち十分な検出感度が得られる場合はステップＳ１５に進み、小さい場合すなわち十分な検出感度が得られない場合はステップＳ２１に進む。
【００８２】
ステップＳ１５では、MZCを対象にして、MZCの電圧を(VC_MAX＋VC_MIN)/2に設定する。
【００８３】
ここで、図１０より、(VC_MAX+VC_MIN)/2、すなわちVC_MAXおよびVC_MINの中間点であるVC_MAXとVC_MINを加算し、２で割った値は、MZAからの出力光とMZBからの出力光の位相差がπ／２となっていることが確認できる。また、MZAからの出力光とMZBからの出力光の位相差がπ／２となる点は、MZCにおける直流バイアスの最適点である。つまり、MZAおよびMZBが直交するMZCの最適点を設定する。
【００８４】
図９に戻って、MZCの直流バイアスとしてステップＳ１２、ステップＳ１３により、MZCにおいて、直流バイアスの最適点である平均光パワーの最大および最小となる点、すなわちそれぞれの最適点VC_MAXとVC_MINを加算し、２で割った値に設定し、最適状態とする。
【００８５】
ステップＳ１６では、MZA(直流)を対象にして、平均光パワーの最小点を探索する。すなわち、MZAにおいて直流バイアスの最適点を探索する。
【００８６】
MZAおよびMZBは、RF振幅がゼロである場合、MZA、MZBそれぞれから出力される光の電界ベクトルをVMZA、VMZBとする場合、DQPSK光変調器からの出力光パワーは式(３)のようになる。
Pow＝｜VMZA＋VMZB｜２
＝｜VMZA｜２＋｜VMZB｜２＋２(VMZA・VMZB)・・・式（３）
【００８７】
図９のステップＳ１５により、VMZAとVMZBは直交されているため、式（３）は式（４）のようになる。すなわち、MZAからの出力光パワーおよびMZBからの出力光パワーの単純な加算になる。
Pow ＝｜VMZA｜２＋｜VMZB｜２・・・式（４）
【００８８】
式（４）により、MZBの直流バイアス電圧を固定し、MZAの直流バイアス電圧を変化させた場合、MZAからの出力光パワーが最大のときはDQPSK光変調器からの出力光パワーも最大となり、MZAからの出力光パワーが最小のときはDQPSK光変調器からの出力光パワーも最小となる。
【００８９】
MZAはDPSK光変調器と同一構成であるため、MZAにおいて、直流バイアス、RF振幅に対する出力光パワーの関係はDPSK光変調器と同様の特性になる。
【００９０】
ここで、図９のステップＳ１１により、RF振幅をゼロに設定しているので、図１６（b）でMZAの平均光パワーが最小となる点がMZAの直流バイアス電圧の最適点となる。また、MZAとMZBの出力光ベクトルは直交しているため、DQPSK光変調器からの平均光パワーが最小となる点がMZAの平均光パワーが最小となる点であり、MZAの直流バイアス電圧の最適点となる。
【００９１】
したがって、MZAにおいて、平均光パワーが最小となる直流バイアス電圧点を探索することにより、MZAの直流バイアス電圧を最適状態にしている。
【００９２】
次に、ステップＳ１６で、MZAとMZBを入れ替える。ステップＳ１７では、MZB(直流)を対象にして、平均光パワーの最小点を探索する。すなわち、MZBにおいて直流バイアス電圧の最適点を探索する。ステップＳ１１により、RF振幅をゼロに設定しているので、図１６（b）でMZAの平均光パワーが最小となる点がMZAの直流バイアス電圧の最適点となる。また、MZAとMZBの出力光ベクトルは直交しているため、DQPSK光変調器からの平均光パワーが最小となる点がMZBの平均光パワーが最小となる点であり、MZBの直流バイアス電圧の最適点となる。
【００９３】
したがって、MZBにおいて、平均光パワーが最小となる直流バイアス電圧点を探索することにより、MZBの直流バイアス電圧を最適状態にしている。
【００９４】
ステップＳ１８では、RFドライバの電源をオンにする。すなわち、制御部内のスイッチ制御手段によりMZA、MZBのそれぞれのRFドライバの電源供給を制御するスイッチ２１ａ、２１ｂを制御し、それぞれのRFドライバの電源をオンする。
【００９５】
ステップＳ１９では、MZAにおいてRFドライバ振幅電圧の最適点を探索する。ステップＳ１１により、直流バイアス電圧に対する平均光パワーの関係は図１６(ａ)の状態になる。つまり、RFドライバ振幅の最適点は、平均光パワーが最大となる。したがって、ここでは直流バイアス電圧の最適点である平均光パワーが最大となる点を探索する。つまり、MZAにおけるRFドライバ振幅の最適点を探索する。
【００９６】
MZAのRFドライバに入力されるデータをデータＡとし、MZBのRFドライバに入力されるデータをデータＢとする場合、(データＡ,データＢ)の組合せは、(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)の4パターンが存在し、各データの出現確率は1/4であることを前提とする。
【００９７】
また、各データが入力された時のMZA、MZBの出力光の電界ベクトルの組合せは、(VMZA(0),VMZB(0))、(VMZA(0),VMZB(1))、(VMZA(1),VMZB(0))、(VMZA(1),VMZB(1))とし、各データの出現確率が均等に1/4である場合、DQPSK光変調器からの出力光の平均光パワーは、式(５)により近似される。
【００９８】
【００９９】
図５に示すように、MZAの４０Ａａ(RF)と４０Ａｄ(RF)に、符号が逆で絶対値が同じ電圧が印加されるRFドライバとDQPSK光変調器の組み合わせである場合、図９のステップＳ１５により、直流状態でのVMZAとVMZBの直交化がされていれば、i=0 or 1、j=0 or 1の任意のi、jに対し、VMZA(i)とVMZB(j)は直交する。これにより、式（５）は式（６）のようになる。すなわち、MZAからの出力光パワーおよびMZBからの出力光パワーの単純な加算になる。
【０１００】
【０１０１】
つまり、MZBの直流バイアス電圧を固定し、MZAの直流バイアス電圧を変化させた場合、MZAからの出力光パワーの平均値が最大のときはDQPSK光変調器からの出力光パワーの平均値も最大となり、MZAからの出力光パワーの平均値が最小となるときには、DQPSK光変調器からの出力光パワーの平均値も最小となる。
【０１０２】
MZAはDPSK光変調器と同一構成であるため、MZAにおいて、直流バイアス電圧、RF振幅に対する出力光パワーの関係はDPSK光変調器と同様の特性になる。
【０１０３】
ここで、図９のステップＳ１６により、MZAの直流バイアス電圧は最適点となっているため、図１６(ｃ)によりMZAの平均光パワーが最大となる点がMZAのRF振幅の最適点となる。
【０１０４】
また、VMZA(i)とVMZB(j)は直交しているため、DQPSK光変調器から出力される出力光パワーが最大となる点がMZAからの出力光パワーが最大となる点であり、MZAのRF振幅の最適点となる。
【０１０５】
したがって、MZAにおいて、平均光パワーが最大となるRF振幅を探索することにより、MZAのRF振幅を最適状態にしている。
【０１０６】
ステップＳ２０では、ステップＳ１９では対象がMZAであったが、対象をMZBに入れ替えて、ステップＳ１９と同様のことを行う。すなわち、MZB(RF)を対象にして、平均光パワーの最大点を探索する。すなわち、MZBにおいて直流バイアス電圧の最適点を探索する。
【０１０７】
したがって、MZBにおいて、平均光パワーが最大となるMZBのRF振幅を探索することにより、MZBのRF振幅を最適状態にする。
【０１０８】
ステップＳ２１では、MZA(直流)およびMZB(直流)を対象にして、直流バイアス電圧を変更する。ステップＳ１５により、検出感度が得られないと判断された場合、検出感度が得られるバイアス点になるようにMZAおよびMZBの直流バイアス電圧の変更を行う。すなわち、MZA、MZBにおいて、直流バイアス電圧が変更されて、ステップＳ１２へ進む。すなわち、ステップＳ１４において検出感度が得られないと判断された場合は、ステップＳ２１からステップＳ１２へ進み、ステップＳ１３、ステップＳ１４と進む。したがって、ステップＳ１４において検出感度が得られると判断されるまで、ステップ１２からステップＳ２１へ進み、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４を繰り返す。また、バイアスの変更方法として、固定値の加算、あるいは減算を行ったり、ある範囲内でランダムに値を変更する方法が挙げられる。
【０１０９】
すなわち、スイッチ制御手段は、直流バイアス電圧の値が不定（ステップＳ１）の場合はスイッチ２１ａ、２１ｂをオフに制御し、直流バイアス電圧の値が最適点にある（ステップＳ１７）場合はスイッチ２１ａ、２１ｂをオンに制御している。ここで、RFドライバの電源をオフとは、スイッチ２１ａおよびスイッチ２１ｂをオフすることである。また、RFドライバの電源をオンとは、スイッチ２１ａおよびスイッチ２１ｂをオンにすることである。
【０１１０】
図１１は、図９のフローチャートについて説明した光の電界ベクトル図である。(a)は図９のステップＳ１５終了時点に対応する光の電界ベクトル図であり、(b)は図９のステップＳ１７終了時点に対応する光の電界ベクトル図であり、(c)は図９のステップＳ２０終了時点に対応する光の電界ベクトル図である。
【０１１１】
また、DQPSK光変調器内部のMZAの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)とし、MZBの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)とする。ここで、（ｂ）において、４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)、４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部である。
【０１１２】
(ｂ)において、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ａｃ(直流)と位相変調部４０Ａｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZAはゼロベクトルとなる。
【０１１３】
また、４０Ｂｃ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ｂｃ(直流)と位相変調部４０Ｂｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ｂｃ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZBはゼロベクトルとなる。
【０１１４】
したがって、MZAとMZBからの出力光は、ゼロベクトルとなる。また、位相変調部４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルと、位相変調部４０Ｂｂ(MZb1)および位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルは、直交することが確認できる。
【０１１５】
(ｃ)において、MZA(０)はMZAに入力されるデータがゼロの場合のMZAベクトルであり、MZA(１)はMZAに入力されるデータが１の場合のMZAベクトルであり、MZB(０)はMZBに入力されるデータがゼロの場合のMZBベクトルであり、MZB(１)はMZBに入力されるデータが１の場合のMZBベクトルである。
【０１１６】
また、MZA(０)とMZB(０)が直交し、MZA(１)とMZB(１)が直交していることにより、MZAの出力光とMZBの出力光の電界ベクトルは直交することが確認できる。
【０１１７】
図２のステップＳ２、Ｓ４、図９のステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２０における平均光パワーの最小点、もしくは最大点の探索方法として、たとえば次に示すような手法が有効である。
【０１１８】
たとえば、1つ目の探索方法として、対象とする制御部にある周波数fのディザ信号を加算して入力し、検出した受光器からの電流を周波数fの参照信号で同期検波し、この同期検波値を目標値ゼロに対して負帰還、もしくは正帰還させることにより、出力電圧を制御する。
【０１１９】
このように制御することにより、同期検波値が負から正に切り替るゼロクロス点、または正から負に切り替るゼロクロス点が探索される。負から正に切り替るゼロクロス点、または正から負に切り替るゼロクロス点は、一方で平均光出力パワーが最大となる点に対応し、他方で平均光出力パワーが最小となる点に対応する。この対応関係は、マッハツェンダ型の誘電体結晶を用いたLiNbO3変調器(以下、LN変調器という)、すなわちDPSK光変調器、DQPSK光変調器、RZ光変調器の構成によって決まるものである。
【０１２０】
2つ目の探索方法として、受光器からの電流の計測値の直流成分をもとに受光器からの電流が最大となる、もしくは最小となる制御電圧を探索する。さらに、この具体例の1つ目として、対象となる制御部に印加する電圧をある範囲でスイープし、スイープするのと同時に、受光器からの電流の値を取得する。取得された受光器からの電流の値のうち、最大もしくは、最小となったときの制御電圧を平均光パワーが最大となる点、または最小となる点として決定する。具体例の2つ目として、過去N点の制御電圧と、このN点の制御電圧に対する受光器からの電流を取得し、保持する。このN点の制御電圧と受光器からの電流のデータ列をもとに、最小自乗法などの手法を使って直線近似を行い、制御電圧の現在値における、制御電圧に対する受光器からの電流特性の傾きを推定する。その推定した傾きを目標値ゼロに対して負帰還、もしくは正帰還させることにより、制御電圧に対する受光器からの電流特性の極大点(最大点)もしくは、極小点(最小点)を探索する。
【０１２１】
このように、LN変調器のRF-Vπ、RFドライバの振幅特性について部品ばらつきがある場合においても、製造工程で初期値の調整および部品の選別などを行うことなく、自動制御を行うことにより、正しい最適点に収束できる簡易な制御器を実現し、製造工程における人件費を削減することができる。
【０１２２】
図１から図１１までの実施例では、RFドライバの特性として中心電圧対し、HighとLowが対称なものを前提としていたが、実際にはRFドライバの性能としてHighとLowが非対称、つまり入力データがゼロの場合と、１の場合とで、電圧振幅が異なることがある。そのため、RFドライバのHighとLowが非対称である場合の実施例を図１２に示す。
【０１２３】
図１２は、MZAにRFドライバのHighとLowが非対称である場合の光電界ベクトル図の一例を示す。
【０１２４】
RFドライバのHighとLowが非対称である場合、位相変調部４０Ａａ、４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｂ、４０Ａｄを通過する光はRF振幅をゼロにし、直流バイアス電圧のみ印加された場合の通過光(４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流))を基準とした場合、位相差はπ/2ではなくなる。この場合、図９に示した起動制御フローチャートでは、ステップＳ１８のRFドライバ電源をオンした後に、MZAからの出力光とMZBからの出力光の間で直交性が保たれなくなり、RF振幅の最適点と平均光パワーの極大点の不一致が生じ、最適点探索が正確にできなくなる。このような非対称性が、RFドライバの設計、もしくは、製造プロセスに依存するものであり、同じ設計、同じ製造プロセスで製造されたものは、全て同一特性を示す場合、MZBについても、MZAと同様の特性がある。MZBについても、MZAと同様の特性があることを利用して、図９で示したDQPSKの起動制御フローを改善したものを図１３に示す。
【０１２５】
図１３は、非対称をRFドライブに対応したRF振幅およびバイアス制御装置の起動制御フローチャートの一例である。
【０１２６】
図９と異なる点は、図１３のステップＳ３９において、対象MZAのRF振幅最適点を探索するときには、MZAのRFドライバのみ電源をオンにし、MZBのRFドライバの電源はオフにする点である。また、図１３のステップＳ４１において、対象MZBのRF振幅最適点を探索するときには、MZBのRFドライバのみ電源をオンにし、MZAのRFドライバの電源はオフにする点である。
【０１２７】
図１４は、図１３のDQPSK起動制御フローチャートを説明する光の電界ベクトル図の一例である。
【０１２８】
(a)は図１３のステップＳ３７の時点における光の電界ベクトル図であり、(b)は図１３のステップＳ３９の時点における光の電界ベクトル図であり、(c)は図１３のステップＳ４１の時点における光の電界ベクトル図であり、(d)は図１３のステップＳ４２の時点における光の電界ベクトル図である。
【０１２９】
(a)はMZA、MZB共にRFドライバの電源をオフにした(RF振幅をゼロ)場合である。また、DQPSK光変調器内部のMZAの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)とし、MZBの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)とする。ここで、４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)、４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部である。
【０１３０】
４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ａｃ(直流)と位相変調部４０Ａｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZAはゼロベクトルとなる。
【０１３１】
また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ｂｂ(直流)と位相変調部４０Ｂｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZBはゼロベクトルとなる。
【０１３２】
したがって、MZAとMZBからの出力光は、ゼロベクトルとなる。また、位相変調部４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルと、位相変調部４０Ｂｂおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルは、直交することが確認できる。
【０１３３】
(ｂ)はMZAのRFドライバ電源をオンにし、MZBのRFドライバの電源をオフにした場合である。RFドライバに入力するデータをゼロにし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、上を向いていることが確認できる。それに対して、RFドライバに入力するデータを１にし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、下を向いていることが確認できる。RFドライバの電源をオフにする場合、電源をオフにしたため、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂの電界ベクトルは水平線になっている。また、反対方向を向いていることが確認できる。また、様々な状態の電界ベクトルを確認できる。
【０１３４】
(ｃ)はMZAのRFドライバ電源をオフにし、MZBのRFドライバの電源をオンにした場合である。(ｃ)は、(ｂ)と比較すると、π/2後退した電界ベクトル図になっていることが確認できる。
【０１３５】
(ｄ)はMZA、MZB共にRFドライバの電源をオンにした場合である。MZAに入力されるデータがゼロの場合のMZAベクトルと、MZBに入力されるデータがゼロの場合のMZBベクトルとが直交し、MZAに入力されるデータが１の場合のMZAベクトルと、MZBに入力されるデータが１の場合のMZBベクトルが直交していることにより、MZAの出力光とMZBの出力光の電界ベクトルは直交することが確認できる。
【０１３６】
以上説明したように、本発明によれば、自動制御でマッハツェンダ変調器に印加するRF振幅調整電圧および直流バイアス電圧を最適点に収束させることのできる簡易な電圧制御部を設けることにより、LN変調器のRF-Vπ、RFドライバの振幅特性に関して部品のばらつきがある場合にも製造工程で初期値の調整や部品の選別などを行うことなく、自動制御を行うことにより、製造工程における人件費を削減することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ DPSK光変調器
２０、２２、２３ 電圧制御部
１６ａ 振幅調整電圧手段
１６ｂ 直流バイアス電圧制御手段
２０ａ、２２ａ、２３ａ スイッチ制御手段
２１ スイッチ
２１ａ、２１ｂ スイッチ
４０ DQPSK光変調器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッハツェンダ（ＭＺ；Mach-Zehnder）変調器（以下、ＭＺ変調器という）を用いた光送信器に関し、特に、電圧電源投入後における光位相変調を制御するための電圧の初期調整を自動化するための改良を施した光送信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信における変調方式としては、DPSK(Differential Phase-ShiftKeying；差動位相偏移変調)やDQPSK(Differential Quadrature Phase-ShiftKeying；差動四位相偏移変調)などの光位相変調が広く用いられている。
【０００３】
図１５は、従来の光送信器で用いられているＭＺ変調器を用いたDPSK光変調器の構成図の一例である。
【０００４】
図１５のDPSK光変調器１０は、ＭＺ変調器で構成されている。また、DPSK光変調器１０には、２系統に分岐された光導波路が形成され、これら各光導波路には変調用のデータを印加するための位相変調部１０aと位相変調部１０ｂ、位相変調部１０ｃと位相変調部１０ｄがそれぞれ直列接続され、さらに位相変調部１０a、１０ｂと１０ｃ、１０ｄが並列に接続されている。
【０００５】
光源１１がDPSK光変調器１０の光導波路の一端と接続され、この光導波路が２系統に分岐されて、それぞれの位相変調器10a、10b、10c、10dを介して、再び合波されて他端と光分配器１４が接続されている。
【０００６】
また、光分配器１４にはこの光分配器１４からの光を入力する受光器１５が接続され、受光器１５の出力端子にはDPSK光変調器１０の電圧を制御する電圧制御部１６が接続されている。電圧制御部１６にはこの電圧制御部１６から出力される直流バイアス電圧を入力するバイアス電圧アンプ１７が接続されている。さらに、DPSK光変調器１０の位相変調部１０ｃ、１０ｄにはバイアス電圧アンプ１７が接続されている。
【０００７】
電圧制御部１６は、振幅調整電圧制御１６aと、直流バイアス電圧制御手段１６ｂとから構成されている。高周波(Rapid frequency)ドライバ(以下、ＲＦドライバ１３という)には、RF振幅調整電圧を入力する電圧制御部１６の振幅調整電圧制御手段１６aが接続され、ドライバ電源やデータ発生器１２が接続されている。また、RFドライバ１３にはドライブされた信号を入力するドライブDPSK光変調器１０の位相変調部１０a、１０ｂが接続されている。
【０００８】
DPSK光変調器１０の光導波路の一端には光源１１から連続光が入力されていて、この連続光は２系統に分岐されて各光導波路を通過し、再び合波されて他端から光分配器１４を介して光信号Soutとして出力される。
【０００９】
データ発生器１２から出力されるデータはRFドライバ１３に入力され、またフィードバック経路を構成する電圧制御部１６内の振幅調整電圧制御手段１６aによりRF振幅調整電圧がRFドライバ１３に印加され、DPSK光変調器１０を駆動するドライバ電源をRFドライバ１３に入力することにより、RFドライバ１３に入力されたデータは適切な振幅電圧に増幅されてDPSK光変調器１０の各光導波路に設けられている各位相変調部１０a、１０ｂに印加される。
【００１０】
DPSK光変調器１０の光導波路に設けられている各位相変調部１０ｃ、１０ｄには、フィードバック経路を構成する電圧制御部１６内の直流バイアス電圧制御手段１６ｂによりバイアス電圧アンプ１７を介して所定の直流バイアス電圧が印加され、この直流バイアス電圧が適切に調整される。ここに、RF信号を印加することにより、ゼロ、またはπに位相変調され、外部に出力される信号Soutと受光器１５に入力される信号に分配される。
【００１１】
RFドライバの振幅と直流バイアス電圧が適切に設定されていないと、復調した際のアイパターンが閉じてしまいデータの「０」あるいは「１」の識別が困難になり、伝送品質が低下して伝送劣化の原因となる。そこで、図１５の光送信器では、電圧制御部１６内に振幅調整電圧制御手段１６aと直流バイアス電圧制御１６ｂを設け、DPSK光変調器１０に所定の電圧をフィードバックすることにより、伝送品質を保っている。
【００１２】
ここでは、DPSK変調器に対する制御方式について説明する。RF振幅調整電圧の制御時には直流バイアス電圧の最適点に対してある誤差範囲内に設定される必要があり、直流バイアス電圧の制御時にはRF振幅調整電圧の最適点に対してある誤差範囲内に設定される必要がある。この直流バイアス電圧の制御時にはRF振幅調整電圧の最適点に対してある誤差範囲内に設定されることを以下前提条件という。
【００１３】
ここで、前提条件が必要な理由を以下説明する。ある瞬時におけるDPSK変調器１０の出力光パワーは、式(１)で近似される。ここで、DPSK光変調器１０の出力光パワーをPow、DPSK光変調器の出力光パワー基準値をPow０、直流バイアス電圧によって決まる光位相のバイアス角をθDC、RFドライバ１３の印加電圧による光位相の変化量をθRFとする。
Pow（θDC、θRF）＝Pow０・｛１＋cos(θDC＋θRF)｝・・・式(１)
【００１４】
ここで、RFドライバ１３の変調波形をある位相変化量(±θAMP)に相当する振幅を持った方形に近い台形波であると仮定すると、出力光パワーの平均値は、式(２)で近似できる。
【００１５】
図１６は、式(２)の関係式から導かれる平均光パワーと直流バイアス電圧、RF振幅の関係例を示す。(ａ)、(ｂ)は直流バイアス電圧に対する平均光パワー特性、(ｃ)、(ｄ)はRF振幅に対する平均光パワー特性の関係をグラフで示したものである。
【００１６】
(ａ)、(ｂ)において、平均光パワーは直流バイアス電圧に対して周期的に変化している。また、(ａ)と(ｂ)を比較すると、RF振幅の最適点である±(以下、プラスマイナスという)0.5＊Vπを境界にして、傾きが反転しているのが確認できる。すなわち、(ａ)ではRF振幅の最適点が−(以下、マイナスという)0.5*Vπから＋(以下、プラスという)0.5*Vπの場合、平均光パワーが最大となる点が直流バイアス電圧の最適点となっているのに対して、(ｂ)ではRF振幅の最適点が(マイナス)0.5*Vπ以下、かつ(プラス)0.5*Vπ以上の場合、平均光パワーが最小となる点が直流バイアス電圧の最適点となっている。
【００１７】
(ｃ)、(ｄ)において、平均光パワーはRF振幅に対して周期的に変化している。また、(ｃ)と(ｄ)を比較すると、直流バイアス電圧の最適点である(プラスマイナス)0.5＊Vπを境界にして、傾きが反転しているのが確認できる。すなわち、(ｃ)では直流バイアス電圧の最適点が(マイナス)0.5*Vπから(プラス)0.5*Vπの場合、平均光パワーが最大となる点がRF振幅の最適点となっているのに対して、(ｄ)では直流バイアス電圧の最適点が(マイナス)0.5*Vπ以下、かつ(プラス)0.5*Vπ以上の場合、平均光パワーが最小となる点がRF振幅の最適点となっている。
【００１８】
そこで、特許文献１では光デュオバイナリ変調方式において、光変調器の電圧対光出力特性の変動に伴う動作点変動を補償できる光変調装置および光変調器の制御方法の提案が行われている。
【００１９】
また、特許文献２では光信号に、たとえばRZ―DPSK変調形式で、強度変調およびDPSK変調を施す光信号送信器のバイアスおよび整合を制御するための方法および装置の提案が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−１６２５６３号公報
【００２１】
【特許文献２】特開２００８−５２４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、このような光送信器には、次のような課題があった。平均光パワーの最大点を探索する制御方式では、直流バイアス電圧およびRF振幅の初期値設定により、起動制御時に、最適点ではない点、すなわち最適点からVπはなれた点に収束してしまうという問題がある。
【００２３】
また、直流バイアス電圧およびRF振幅が最適点ではない点に収束するのを回避する方法として、一般的に、製造工程でRF振幅調整電圧の初期値を調整する手法が使用されているが、この手法では調整する際に人件費が発生するという問題がある。
【００２４】
さらに、調整にかかる人件費を削減するために、RF振幅調整電圧の初期値を製品間で共通の固定パラメータとする必要がある。RF振幅調整電圧の初期値を製品間で共通の固定パラメータとするためには、ＭＺ変調器の光位相をπ変化させるために必要なRF振幅電圧とRFドライバの振幅特性による部品の選別が必要となり、人件費が発生するという問題もある。
【００２５】
本発明の目的は、自動制御でマッハツェンダ変調器に印加するRF振幅調整電圧および直流バイアス電圧を最適点に収束させることのできる簡易な電圧制御部を設けることにより、製造工程における人件費を削減できる光送信器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
変調データを伝送する伝送経路に設けられたマッハツェンダ変調器と、このマッハツェンダ変調器に印加する振幅調整電圧および直流バイアス電圧を制御する電圧制御部とを有する光送信器において、
前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバ電源の電源供給経路に設けられたスイッチと、
前記電圧制御部に設けられ、前記スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段と
を設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記スイッチ制御手段は、
前記直流バイアス電圧の値が不定の場合は前記スイッチをオフに制御し、
前記直流バイアス電圧の値が最適点にある場合は前記スイッチをオンに制御することを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記マッハツェンダ変調器としてマッハツェンダ型の誘電体結晶LiNbO3を用いたDPSK光変調器、あるいはDQPSK光変調器を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、自動制御でマッハツェンダ変調器に印加するRF振幅調整電圧および直流バイアス電圧を最適点に収束させることのできる簡易な電圧制御部を設けることにより、マッハツェンダ変調器のRF-Vπ、RFドライバの振幅特性に関して部品のばらつきがある場合にも製造工程で初期値の調整や部品の選別などを行うことなく、自動制御を行うことにより、製造工程における人件費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の一実施例を示す構成図である。
【図２】電圧制御部の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明の光送信器の他の実施例を示す構成図である。
【図６】MZAにおける直流バイアス電圧およびRF振幅が共に最適な場合のMZA出力光の電界ベクトル図の一例である。
【図７】DQPSK光変調器出力光の電界ベクトルを示した図の一例である。
【図８】図７に示す最適状態からMZA、MZB共にRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にしたときの電界ベクトルを示した図である。
【図９】図４、５で使用している制御装置の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図１０】MZCの位相変調部MZC(直流)の最適点探索原理図である。
【図１１】図９のフローチャートについて光の電界ベクトル図である。
【図１２】MZAにRFドライバのHighとLowが非対称である場合の光電界ベクトル図の一例である。
【図１３】非対称をRFドライブに対応したRF振幅およびバイアス制御装置の起動制御フローチャートの一例である。
【図１４】図１３のDQPSK起動制御フローチャートを説明する光の電界ベクトル図の一例である。
【図１５】従来の光送信器で用いられているＭＺ変調器を用いたDPSK光変調器の構成図の一例である。
【図１６】従来の光出力強度グラフと光出力波形の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の実施例を示す構成図である。なお、図１５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図１５の従来例と異なる点は、電圧制御部２０にDPSK光変調器１０を駆動するドライバ電源のオンオフを制御する機能を有するスイッチ制御手段２０aを設けた点である。また、スイッチ制御手段２０aからの出力信号に基づきドライバ電源のオンオフを行うスイッチ２１を設けた点である。
【００３３】
また、電圧制御部２０は、従来から設けられている振幅調整電圧制御手段１６aと直流バイアス電圧制御手段１６ｂのほかに、スイッチ制御手段２０aとで構成されている。図１のDPSK光変調器１０は、ＭＺ変調器で構成されている。
【００３４】
ＭＺ変調器からなるDPSK光変調器１０の各光導波路には、光源１１から光が入射される。一方、データはRFドライバ１３に入力され、適切な振幅電圧にドライブされてDPSK光変調器１０の各光導波路に設けられている各位相変調部１０a、１０ｂに印加される。
【００３５】
光導波路に設けられている位相変調部１０a、１０ｂには、RFドライバ１３から所定の電圧が印加されて、光の強度が変調される。このDPSK光変調器１０により光の強度が変調された光信号が光分配器１４に入力されて、外部に出力される信号Soutと光受光器１５に入力される信号に分配される。
【００３６】
電圧制御部２０内のスイッチ制御手段２０aにより、スイッチ２１が制御され、すなわちRFドライバ１３に印加されるドライバ電源の接続が制御される。たとえば、スイッチ２１がオンの場合、ドライバ電源の電圧がRFドライバ１３に印加され、さらにDPSK光変調器１０からの出力電流に基づいて、電圧制御部２０内の振幅調整電圧制御手段１６aから所定のRF振幅調整電圧がRFドライバ１３に入力される。RFドライバ１３から適切な振幅電圧にドライブされてDPSK光変調器１０の各光導波路に設けられている各位相変調部１０a、１０ｂに印加される。
【００３７】
また、RFドライバ１３やスイッチ２１、バイアス電圧アンプ１７に、フィーバック手段が構成されている。ここで、フィードバック手段とは、第１のフィードバック手段と第２のフィードバック手段と第３のフィードバック手段のことである。第１のフィードバック手段は電圧制御部２０の直流バイアス電圧制御手段１６ｂおよびバイアス電圧アンプ１７とからなる構成である。第２のフィードバック手段は電圧制御部２０の振幅調整電圧制御手段１６aおよびRFドライバ１３とからなる構成である。第３のフィードバック手段は電圧制御部２０のスイッチ制御手段２０aおよびスイッチ２１およびRFドライバ１３とからなる構成である。
【００３８】
また、第１のフィードバック手段により、直流バイアス電圧のフィードバック制御が行われることにより、調整された光調整出力波形がDPSK光変調器１０から出力される。
【００３９】
フィードバック制御により、DPSK光変調器１０の直流バイアス電圧について自動制御ができ、光送信波形の伝送品質を保つことができる。
【００４０】
図２は、電圧制御部の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ１では、電圧制御部２０内のスイッチ制御手段２０aによりスイッチ２１を制御し、RFドライバ１３に接続されているドライバ電源との接続を切ることにより、RF振幅をゼロにする。
【００４２】
次に、ステップＳ２では、直流バイアス電圧の最適点を探索する。ステップＳ１により、直流バイアス電圧に対する平均光パワーの関係は従来の図１６(ｂ)の状態になる。つまり、直流バイアス電圧の最適点は、平均光パワーが最小となる。したがって、ここでは直流バイアス電圧の最適点である平均光パワーが最小となる点を探索する。
【００４３】
ステップＳ３では、電圧制御部２０内のスイッチ制御手段２０aによりスイッチ２１を制御し、RFドライバ１３に接続されているドライバ電源の接続をオフからオンにする。
【００４４】
ステップＳ４では、RF振幅の最適点を探索する。ステップＳ２において直流バイアス電圧が最適点になっているため、RF振幅に対する平均光パワーの関係は、従来の図１６(ｃ)の状態になる。つまり、RF振幅の最適点は、平均光パワーが最大となる。したがって、ここでは、平均光パワーが最大となる点を探索すれば処理が終了する。
【００４５】
図３は、本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
図１と異なる点は、DPSK光変調器１０の出力側に、RZ光変調器３０を設けた点である。また、DPSK光変調器１０あるいは、RZ(return to zero)の光変調器（以下、ＲＺ光変調器３０という）からの少なくともどちらか一方の出力電流、すなわち受光器１５a、１５bからの電流に基づいてDPSK光変調器１０の振幅調整電圧および直流バイアス電圧の制御を行っている。
【００４７】
図４は、本発明の光送信器で用いられているDPSK光変調器の他の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図１と異なる点は、DPSK光変調器１０の替わりにDQPSK光変調器４０を使用している点である。また、DQPSK光変調器４０の内部には、マッハツェンダ変調器を3台設けている。これら3台のマッハツェンダ変調器を以下MZA、MAB、MZCとする。また、DQPSK光変調器４０の内部に、マッハツェンダ変調器を3台設けていることにより、MZA、MZBの位相変調部４０Ａaから４０Ａｄ、４０Ｂaから４０Ｂｄは図１の位相変調部の構成と同様である。また、MZA、MZB用のスイッチ２１a、２１ｂがそれぞれ設けられ、MZA、MZBにはそれぞれのRFドライバ１３a、１３ｂが接続され、各マッハツェンダ変調器にそれぞれバイアス電圧アンプ１７aから１７ｃが接続されている。
【００４９】
詳細には、DQPSK光変調器４０は、２系統に分岐された光導波路が形成され、MZAとMZBが設けられている。MZAは、各光導波路をさらに２系統に分岐された光導波路が形成され、これら各光導波路には変調用のデータを印加するための位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂ、位相変調部４０Ａｃと位相変調部４０Ａｄがそれぞれ直列接続され、さらに位相変調部４０Ａa、４０Ａｂと４０Ａｃ、４０Ａｄが並列に接続されている。それぞれの位相変調器４０Ａa、４０Ａｂ、４０Ａｃ、４０Ａｄを介して、再び合波されて、MZCの位相変調部４０Ｃaと接続されている。
【００５０】
MZBもMZA同様に構成され、すなわち位相変調部４０Ｂaと位相変調部４０Ｂｂ、位相変調部４０Ｂｃと位相変調部４０Ｂｄがそれぞれ直列接続され、さらに位相変調部４０Ｂa、４０Ｂｂと４０Ｂｃ、４０Ｂｄが並列に接続されている。それぞれの位相変調器４０Ｂa、４０Ｂｂ、４０Ｂｃ、４０Ｂｄを介して、再び合波されて、MZCの位相変調部４０Ｃｂと接続されている。このMZCの位相変調部４０Ｃa、４０Ｃｂを介して、再び合波されて、光分配器１４と接続されている。
【００５１】
すなわち、光源１１がDQPSK光変調器４０の光導波路の一端と接続され、この光導波路が２系統に分岐されて、それぞれの位相変調器４０Ａaから４０Ａｄ、４０Ｂaから４０Ｂｄ、４０Ｃa、４０Ｃｄを介して、再び合波されて他端と光分配器１４が接続されている。
【００５２】
また、光分配器１４にはこの光分配器１４からの光を入力する受光器１５が接続され、受光器１５の出力端子にはDQPSK光変調器４０の電圧を制御する電圧制御部２３が接続されている。電圧制御部２３にはこの電圧制御部２３から出力される直流バイアス電圧を入力するバイアス電圧アンプ１７ａから１７ｃがそれぞれ接続されている。さらに、DQPSK光変調器４０の位相変調部４０Ａｃ、４０Ａｄ、４０Ｂｃ、４０Ｂｄ、４０Ｃa、４０Ｃｂにはそれぞれバイアス電圧アンプ１７ａから１７ｃが接続されている。
【００５３】
電圧制御部１６は、振幅調整電圧制御１６ａと、直流バイアス電圧制御手段１６ｂのほかにスイッチ制御手段２３ａとから構成されている。RFドライバ１３ａ、１３ｂには、RF振幅調整電圧を入力する電圧制御部２３の振幅調整電圧制御手段１６ａがそれぞれ接続され、スイッチ２１ａ、２１ｂが接続されている。また、RFドライバ１３ａにはドライブされた信号を入力するDQPSK光変調器４０の位相変調部４０Ａa、４０Ａｂが接続されて、RFドライバ１３ｂにはドライブされた信号を入力するDQPSK光変調器４０の位相変調部４０Ｂa、４０Ｂｂが接続されている。
【００５４】
フィードバック制御により、DQPSK光変調器４０の直流バイアス電圧について自動制御ができ、光送信波形の伝送品質を保つことができる。
【００５５】
図５は、本発明の光送信器の他の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図１と異なる点は、DPSK光変調器１０の替わりにDQPSK光変調器４０を使用し、このDQPSK光変調器４０の出力側に、RZ光変調器５０を設けた点である。また、DQPSK光変調器４０あるいは、RZ光変調器５０からの少なくともどちらか一方の出力光パワーに応じた電流に基づいて、すなわち受光器１５からの出力電流に基づいてDQPSK光変調器４０の振幅調整電圧および直流バイアス電圧の制御を行っている。ここで、DQPSK光変調器４０の位相データの制御とは、DQPSK光変調器４０内のMZA,MZB,MZCのうち少なくともひとつのマッハツェンダ変調器の位相データを制御することである。
【００５７】
図６は、MZAにおける直流バイアス電圧およびRF振幅が共に最適な場合のMZA出力光の電界ベクトル図の一例を示す。
【００５８】
(ａ)は入力データがゼロの場合の電界ベクトル図であり、(ｂ)は入力データが１の場合の電界ベクトル図であり、(ｃ)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の電界ベクトルであり、（ｄ）は(ａ)から(ｃ)の３つの状態を重ねて表示したものである。
【００５９】
また、DQPSK光変調器４０内部のMZAのそれぞれ位相変調部を４０Ａa(RF)、４０Ａb(RF)、４０Ａa(直流)、４０Ａb(直流)とする。ここで、４０Ａa(RF)、４０Ａb(RF)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオンにした場合の位相変調部４０Ａa、４０Ａｂであり、４０Ａc(直流)、４０Ａd(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部４０Ａｃ、４０Ａｄである。
【００６０】
(ａ)では、RFドライバに入力するデータをゼロにし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、上を向いていることが確認できる。それに対して、(ｂ)では、RFドライバに入力するデータを１にし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、下を向いていることが確認できる。(ｃ)では、RFドライバの電源をオフにする場合、電源をオフにしたため、位相変調部４０Ａｃと位相変調部４０Ａｄの電界ベクトルは水平線になっている。また、反対方向を向いていることが確認できる。そして、(ｄ)では、(ａ)から(ｃ)の３つの状態を重ねて表示していることにより、様々な状態の電界ベクトルを確認できる。
【００６１】
また、MZBは、MZAと同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
図７は、MZAおよびMZB共に、図６に示すように、直流バイアス電圧およびRF振幅が共に最適な場合であり、さらにMZCの直流バイアス電圧が最適な場合のDQPSK光変調器出力光の電界ベクトルを示した図である。
【００６３】
ここで、MZA(０)はMZAに入力されるデータがゼロの場合のMZAベクトルであり、MZA(１)はMZAに入力されるデータが１の場合のMZAベクトルであり、MZB(０)はMZBに入力されるデータがゼロの場合のMZBベクトルであり、MZB(１)はMZBに入力されるデータが１の場合のMZBベクトルである。
【００６４】
また、MZA(０)とMZB(０)が直交し、MZA(１)とMZB(１)が直交していることにより、MZAの出力光とMZBの出力光の電界ベクトルは直交することが確認できる。
【００６５】
図８は、図７に示す最適状態からMZA、MZB共にRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にしたときの電界ベクトルを示した図である。
【００６６】
また、DQPSK光変調器内部のMZAの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)とし、MZBの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)とする。ここで、４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)、４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部である。
【００６７】
４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ａｃ(直流)と位相変調部４０Ａｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZAはゼロベクトルとなる。
【００６８】
また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ｂｂ(直流)と位相変調部４０Ｂｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZBはゼロベクトルとなる。
【００６９】
したがって、MZAとMZBからの出力光は、ゼロベクトルとなる。また、位相変調部４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルと、位相変調部４０Ｂｂ(MZb1)および位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルは、直交することが確認できる。
【００７０】
図９は、図４、５で使用している制御装置の起動制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ１１では、RFドライバの電源をオフにする。すなわち、制御部内のスイッチ制御手段によりMZA、MZBそれぞれのRFドライバを制御するスイッチ２１ａ、２１ｂを制御し、それぞれのRFドライバの電源をオフすることにより、RF振幅をゼロにする。
【００７２】
次に、ステップＳ１２では、MZCを対象にして、平均光パワーの最大点を探索する。
【００７３】
図１０は、MZCの位相変調部MZC(直流)の最適点探索原理図である。すなわち、DQPSK光変調器内のMZAおよびMZBのRF振幅をゼロとした場合におけるMZCの直流バイアス電圧と変調器出力光パワーの関係を示したものである。
【００７４】
ここで、図１０より、平均光パワー最大点VC_MAXは、MZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルが同位相となっていることが確認できる。すなわち、平均光パワー最大点VC_MAXは、MZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルの位相差ゼロの点に相当している。
【００７５】
図９のステップＳ１２に戻って、出力光パワーの最大値をPowC_MAXとして記憶し、平均光パワー最大点を探索時の直流バイアス電圧をVC_MAXをとして記憶する。
【００７６】
次に、ステップＳ１３では、MZCを対象にして、平均光パワーの最小点を探索する。
【００７７】
ここで、図１０より、平均光パワー最小点VC_MINは、MZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルが逆位相となっていることが確認できる。すなわち、平均光パワー最小点VC_MINはMZAからの出力光とMZBからの出力光の電界ベクトルの位相差がπの点に相当している。
【００７８】
図９のステップＳ１３に戻って、出力光パワーの最小値をPowC_MINとして記憶し、平均光パワー最小点を探索時の直流バイアス電圧をVC_MINをとして記憶する。
【００７９】
ステップＳ１４では、|PowC_MAX−PowC_MIN|>閾値を判定する。すなわち、ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値が閾値よりも大きいか判断し、大きい場合はステップＳ１５へ進み、小さい場合はステップＳ２１に進む。
【００８０】
ここで、ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値が閾値よりも大きいか判断するのは、十分な検出感度が得られているかを判断するためである。すなわち、MZAの直流バイアス点、MZBの直流バイアス点によって、MZAおよびMZBからの出力光がゼロとなる場合、MZCの直流バイアス電圧によらず、DQPSK光変調器からの平均光パワーは一定となり、平均光パワー最大および最小点VC_MAX、VC_MINの探索精度が低下する。このような状態にならないようにするために、ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値を計算している。
【００８１】
ステップＳ１２で記憶した平均光パワー最大点PowC_MAXからステップＳ１３で記憶した平均光パワー最小点PowC_MINを引いた値が閾値よりも大きいか判断し、大きい場合すなわち十分な検出感度が得られる場合はステップＳ１５に進み、小さい場合すなわち十分な検出感度が得られない場合はステップＳ２１に進む。
【００８２】
ステップＳ１５では、MZCを対象にして、MZCの電圧を(VC_MAX＋VC_MIN)/2に設定する。
【００８３】
ここで、図１０より、(VC_MAX+VC_MIN)/2、すなわちVC_MAXおよびVC_MINの中間点であるVC_MAXとVC_MINを加算し、２で割った値は、MZAからの出力光とMZBからの出力光の位相差がπ／２となっていることが確認できる。また、MZAからの出力光とMZBからの出力光の位相差がπ／２となる点は、MZCにおける直流バイアスの最適点である。つまり、MZAおよびMZBが直交するMZCの最適点を設定する。
【００８４】
図９に戻って、MZCの直流バイアスとしてステップＳ１２、ステップＳ１３により、MZCにおいて、直流バイアスの最適点である平均光パワーの最大および最小となる点、すなわちそれぞれの最適点VC_MAXとVC_MINを加算し、２で割った値に設定し、最適状態とする。
【００８５】
ステップＳ１６では、MZA(直流)を対象にして、平均光パワーの最小点を探索する。すなわち、MZAにおいて直流バイアスの最適点を探索する。
【００８６】
MZAおよびMZBは、RF振幅がゼロである場合、MZA、MZBそれぞれから出力される光の電界ベクトルをVMZA、VMZBとする場合、DQPSK光変調器からの出力光パワーは式(３)のようになる。
Pow＝｜VMZA＋VMZB｜２
＝｜VMZA｜２＋｜VMZB｜２＋２(VMZA・VMZB)・・・式（３）
【００８７】
図９のステップＳ１５により、VMZAとVMZBは直交されているため、式（３）は式（４）のようになる。すなわち、MZAからの出力光パワーおよびMZBからの出力光パワーの単純な加算になる。
Pow ＝｜VMZA｜２＋｜VMZB｜２・・・式（４）
【００８８】
式（４）により、MZBの直流バイアス電圧を固定し、MZAの直流バイアス電圧を変化させた場合、MZAからの出力光パワーが最大のときはDQPSK光変調器からの出力光パワーも最大となり、MZAからの出力光パワーが最小のときはDQPSK光変調器からの出力光パワーも最小となる。
【００８９】
MZAはDPSK光変調器と同一構成であるため、MZAにおいて、直流バイアス、RF振幅に対する出力光パワーの関係はDPSK光変調器と同様の特性になる。
【００９０】
ここで、図９のステップＳ１１により、RF振幅をゼロに設定しているので、図１６（b）でMZAの平均光パワーが最小となる点がMZAの直流バイアス電圧の最適点となる。また、MZAとMZBの出力光ベクトルは直交しているため、DQPSK光変調器からの平均光パワーが最小となる点がMZAの平均光パワーが最小となる点であり、MZAの直流バイアス電圧の最適点となる。
【００９１】
したがって、MZAにおいて、平均光パワーが最小となる直流バイアス電圧点を探索することにより、MZAの直流バイアス電圧を最適状態にしている。
【００９２】
次に、ステップＳ１６で、MZAとMZBを入れ替える。ステップＳ１７では、MZB(直流)を対象にして、平均光パワーの最小点を探索する。すなわち、MZBにおいて直流バイアス電圧の最適点を探索する。ステップＳ１１により、RF振幅をゼロに設定しているので、図１６（b）でMZAの平均光パワーが最小となる点がMZAの直流バイアス電圧の最適点となる。また、MZAとMZBの出力光ベクトルは直交しているため、DQPSK光変調器からの平均光パワーが最小となる点がMZBの平均光パワーが最小となる点であり、MZBの直流バイアス電圧の最適点となる。
【００９３】
したがって、MZBにおいて、平均光パワーが最小となる直流バイアス電圧点を探索することにより、MZBの直流バイアス電圧を最適状態にしている。
【００９４】
ステップＳ１８では、RFドライバの電源をオンにする。すなわち、制御部内のスイッチ制御手段によりMZA、MZBのそれぞれのRFドライバの電源供給を制御するスイッチ２１ａ、２１ｂを制御し、それぞれのRFドライバの電源をオンする。
【００９５】
ステップＳ１９では、MZAにおいてRFドライバ振幅電圧の最適点を探索する。ステップＳ１１により、直流バイアス電圧に対する平均光パワーの関係は図１６(ａ)の状態になる。つまり、RFドライバ振幅の最適点は、平均光パワーが最大となる。したがって、ここでは直流バイアス電圧の最適点である平均光パワーが最大となる点を探索する。つまり、MZAにおけるRFドライバ振幅の最適点を探索する。
【００９６】
MZAのRFドライバに入力されるデータをデータＡとし、MZBのRFドライバに入力されるデータをデータＢとする場合、(データＡ,データＢ)の組合せは、(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)の4パターンが存在し、各データの出現確率は1/4であることを前提とする。
【００９７】
また、各データが入力された時のMZA、MZBの出力光の電界ベクトルの組合せは、(VMZA(0),VMZB(0))、(VMZA(0),VMZB(1))、(VMZA(1),VMZB(0))、(VMZA(1),VMZB(1))とし、各データの出現確率が均等に1/4である場合、DQPSK光変調器からの出力光の平均光パワーは、式(５)により近似される。
【００９８】
【００９９】
図５に示すように、MZAの４０Ａａ(RF)と４０Ａｄ(RF)に、符号が逆で絶対値が同じ電圧が印加されるRFドライバとDQPSK光変調器の組み合わせである場合、図９のステップＳ１５により、直流状態でのVMZAとVMZBの直交化がされていれば、i=0 or 1、j=0 or 1の任意のi、jに対し、VMZA(i)とVMZB(j)は直交する。これにより、式（５）は式（６）のようになる。すなわち、MZAからの出力光パワーおよびMZBからの出力光パワーの単純な加算になる。
【０１００】
【０１０１】
つまり、MZBの直流バイアス電圧を固定し、MZAの直流バイアス電圧を変化させた場合、MZAからの出力光パワーの平均値が最大のときはDQPSK光変調器からの出力光パワーの平均値も最大となり、MZAからの出力光パワーの平均値が最小となるときには、DQPSK光変調器からの出力光パワーの平均値も最小となる。
【０１０２】
MZAはDPSK光変調器と同一構成であるため、MZAにおいて、直流バイアス電圧、RF振幅に対する出力光パワーの関係はDPSK光変調器と同様の特性になる。
【０１０３】
ここで、図９のステップＳ１６により、MZAの直流バイアス電圧は最適点となっているため、図１６(ｃ)によりMZAの平均光パワーが最大となる点がMZAのRF振幅の最適点となる。
【０１０４】
また、VMZA(i)とVMZB(j)は直交しているため、DQPSK光変調器から出力される出力光パワーが最大となる点がMZAからの出力光パワーが最大となる点であり、MZAのRF振幅の最適点となる。
【０１０５】
したがって、MZAにおいて、平均光パワーが最大となるRF振幅を探索することにより、MZAのRF振幅を最適状態にしている。
【０１０６】
ステップＳ２０では、ステップＳ１９では対象がMZAであったが、対象をMZBに入れ替えて、ステップＳ１９と同様のことを行う。すなわち、MZB(RF)を対象にして、平均光パワーの最大点を探索する。すなわち、MZBにおいて直流バイアス電圧の最適点を探索する。
【０１０７】
したがって、MZBにおいて、平均光パワーが最大となるMZBのRF振幅を探索することにより、MZBのRF振幅を最適状態にする。
【０１０８】
ステップＳ２１では、MZA(直流)およびMZB(直流)を対象にして、直流バイアス電圧を変更する。ステップＳ１５により、検出感度が得られないと判断された場合、検出感度が得られるバイアス点になるようにMZAおよびMZBの直流バイアス電圧の変更を行う。すなわち、MZA、MZBにおいて、直流バイアス電圧が変更されて、ステップＳ１２へ進む。すなわち、ステップＳ１４において検出感度が得られないと判断された場合は、ステップＳ２１からステップＳ１２へ進み、ステップＳ１３、ステップＳ１４と進む。したがって、ステップＳ１４において検出感度が得られると判断されるまで、ステップ１２からステップＳ２１へ進み、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４を繰り返す。また、バイアスの変更方法として、固定値の加算、あるいは減算を行ったり、ある範囲内でランダムに値を変更する方法が挙げられる。
【０１０９】
すなわち、スイッチ制御手段は、直流バイアス電圧の値が不定（ステップＳ１）の場合はスイッチ２１ａ、２１ｂをオフに制御し、直流バイアス電圧の値が最適点にある（ステップＳ１７）場合はスイッチ２１ａ、２１ｂをオンに制御している。ここで、RFドライバの電源をオフとは、スイッチ２１ａおよびスイッチ２１ｂをオフすることである。また、RFドライバの電源をオンとは、スイッチ２１ａおよびスイッチ２１ｂをオンにすることである。
【０１１０】
図１１は、図９のフローチャートについて説明した光の電界ベクトル図である。(a)は図９のステップＳ１５終了時点に対応する光の電界ベクトル図であり、(b)は図９のステップＳ１７終了時点に対応する光の電界ベクトル図であり、(c)は図９のステップＳ２０終了時点に対応する光の電界ベクトル図である。
【０１１１】
また、DQPSK光変調器内部のMZAの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)とし、MZBの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)とする。ここで、（ｂ）において、４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)、４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部である。
【０１１２】
(ｂ)において、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ａｃ(直流)と位相変調部４０Ａｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZAはゼロベクトルとなる。
【０１１３】
また、４０Ｂｃ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ｂｃ(直流)と位相変調部４０Ｂｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ｂｃ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZBはゼロベクトルとなる。
【０１１４】
したがって、MZAとMZBからの出力光は、ゼロベクトルとなる。また、位相変調部４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルと、位相変調部４０Ｂｂ(MZb1)および位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルは、直交することが確認できる。
【０１１５】
(ｃ)において、MZA(０)はMZAに入力されるデータがゼロの場合のMZAベクトルであり、MZA(１)はMZAに入力されるデータが１の場合のMZAベクトルであり、MZB(０)はMZBに入力されるデータがゼロの場合のMZBベクトルであり、MZB(１)はMZBに入力されるデータが１の場合のMZBベクトルである。
【０１１６】
また、MZA(０)とMZB(０)が直交し、MZA(１)とMZB(１)が直交していることにより、MZAの出力光とMZBの出力光の電界ベクトルは直交することが確認できる。
【０１１７】
図２のステップＳ２、Ｓ４、図９のステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２０における平均光パワーの最小点、もしくは最大点の探索方法として、たとえば次に示すような手法が有効である。
【０１１８】
たとえば、1つ目の探索方法として、対象とする制御部にある周波数fのディザ信号を加算して入力し、検出した受光器からの電流を周波数fの参照信号で同期検波し、この同期検波値を目標値ゼロに対して負帰還、もしくは正帰還させることにより、出力電圧を制御する。
【０１１９】
このように制御することにより、同期検波値が負から正に切り替るゼロクロス点、または正から負に切り替るゼロクロス点が探索される。負から正に切り替るゼロクロス点、または正から負に切り替るゼロクロス点は、一方で平均光出力パワーが最大となる点に対応し、他方で平均光出力パワーが最小となる点に対応する。この対応関係は、マッハツェンダ型の誘電体結晶を用いたLiNbO3変調器(以下、LN変調器という)、すなわちDPSK光変調器、DQPSK光変調器、RZ光変調器の構成によって決まるものである。
【０１２０】
2つ目の探索方法として、受光器からの電流の計測値の直流成分をもとに受光器からの電流が最大となる、もしくは最小となる制御電圧を探索する。さらに、この具体例の1つ目として、対象となる制御部に印加する電圧をある範囲でスイープし、スイープするのと同時に、受光器からの電流の値を取得する。取得された受光器からの電流の値のうち、最大もしくは、最小となったときの制御電圧を平均光パワーが最大となる点、または最小となる点として決定する。具体例の2つ目として、過去N点の制御電圧と、このN点の制御電圧に対する受光器からの電流を取得し、保持する。このN点の制御電圧と受光器からの電流のデータ列をもとに、最小自乗法などの手法を使って直線近似を行い、制御電圧の現在値における、制御電圧に対する受光器からの電流特性の傾きを推定する。その推定した傾きを目標値ゼロに対して負帰還、もしくは正帰還させることにより、制御電圧に対する受光器からの電流特性の極大点(最大点)もしくは、極小点(最小点)を探索する。
【０１２１】
このように、LN変調器のRF-Vπ、RFドライバの振幅特性について部品ばらつきがある場合においても、製造工程で初期値の調整および部品の選別などを行うことなく、自動制御を行うことにより、正しい最適点に収束できる簡易な制御器を実現し、製造工程における人件費を削減することができる。
【０１２２】
図１から図１１までの実施例では、RFドライバの特性として中心電圧対し、HighとLowが対称なものを前提としていたが、実際にはRFドライバの性能としてHighとLowが非対称、つまり入力データがゼロの場合と、１の場合とで、電圧振幅が異なることがある。そのため、RFドライバのHighとLowが非対称である場合の実施例を図１２に示す。
【０１２３】
図１２は、MZAにRFドライバのHighとLowが非対称である場合の光電界ベクトル図の一例を示す。
【０１２４】
RFドライバのHighとLowが非対称である場合、位相変調部４０Ａａ、４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｂ、４０Ａｄを通過する光はRF振幅をゼロにし、直流バイアス電圧のみ印加された場合の通過光(４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流))を基準とした場合、位相差はπ/2ではなくなる。この場合、図９に示した起動制御フローチャートでは、ステップＳ１８のRFドライバ電源をオンした後に、MZAからの出力光とMZBからの出力光の間で直交性が保たれなくなり、RF振幅の最適点と平均光パワーの極大点の不一致が生じ、最適点探索が正確にできなくなる。このような非対称性が、RFドライバの設計、もしくは、製造プロセスに依存するものであり、同じ設計、同じ製造プロセスで製造されたものは、全て同一特性を示す場合、MZBについても、MZAと同様の特性がある。MZBについても、MZAと同様の特性があることを利用して、図９で示したDQPSKの起動制御フローを改善したものを図１３に示す。
【０１２５】
図１３は、非対称をRFドライブに対応したRF振幅およびバイアス制御装置の起動制御フローチャートの一例である。
【０１２６】
図９と異なる点は、図１３のステップＳ３９において、対象MZAのRF振幅最適点を探索するときには、MZAのRFドライバのみ電源をオンにし、MZBのRFドライバの電源はオフにする点である。また、図１３のステップＳ４１において、対象MZBのRF振幅最適点を探索するときには、MZBのRFドライバのみ電源をオンにし、MZAのRFドライバの電源はオフにする点である。
【０１２７】
図１４は、図１３のDQPSK起動制御フローチャートを説明する光の電界ベクトル図の一例である。
【０１２８】
(a)は図１３のステップＳ３７の時点における光の電界ベクトル図であり、(b)は図１３のステップＳ３９の時点における光の電界ベクトル図であり、(c)は図１３のステップＳ４１の時点における光の電界ベクトル図であり、(d)は図１３のステップＳ４２の時点における光の電界ベクトル図である。
【０１２９】
(a)はMZA、MZB共にRFドライバの電源をオフにした(RF振幅をゼロ)場合である。また、DQPSK光変調器内部のMZAの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)とし、MZBの直流バイアス電圧を印加する位相変調部を４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)とする。ここで、４０Ａｃ(直流)、４０Ａｄ(直流)、４０Ｂｂ(直流)、４０Ｂｄ(直流)は直流バイアス電圧が最適状態でRFドライバの電源をオフ(RF振幅をゼロ)にした場合の位相変調部である。
【０１３０】
４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ａｃ(直流)と位相変調部４０Ａｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ａｃ(直流)と４０Ａｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZAはゼロベクトルとなる。
【０１３１】
また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルが打消し合う方向に向いていることにより、位相変調部４０Ｂｂ(直流)と位相変調部４０Ｂｄ(直流)を通過する光がお互いに打ち消しあうことが確認できる。また、４０Ｂｂ(直流)と４０Ｂｄ(直流)の電界ベクトルの合波光VMZBはゼロベクトルとなる。
【０１３２】
したがって、MZAとMZBからの出力光は、ゼロベクトルとなる。また、位相変調部４０Ａｃおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルと、位相変調部４０Ｂｂおよび位相変調部４０Ａｄを通過する光の電界ベクトルは、直交することが確認できる。
【０１３３】
(ｂ)はMZAのRFドライバ電源をオンにし、MZBのRFドライバの電源をオフにした場合である。RFドライバに入力するデータをゼロにし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、上を向いていることが確認できる。それに対して、RFドライバに入力するデータを１にし、RFドライバの電源をオンにする場合、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂにおいて、DQPSK光変調器４０内部のMZAの電界ベクトルは、下を向いていることが確認できる。RFドライバの電源をオフにする場合、電源をオフにしたため、位相変調部４０Ａaと位相変調部４０Ａｂの電界ベクトルは水平線になっている。また、反対方向を向いていることが確認できる。また、様々な状態の電界ベクトルを確認できる。
【０１３４】
(ｃ)はMZAのRFドライバ電源をオフにし、MZBのRFドライバの電源をオンにした場合である。(ｃ)は、(ｂ)と比較すると、π/2後退した電界ベクトル図になっていることが確認できる。
【０１３５】
(ｄ)はMZA、MZB共にRFドライバの電源をオンにした場合である。MZAに入力されるデータがゼロの場合のMZAベクトルと、MZBに入力されるデータがゼロの場合のMZBベクトルとが直交し、MZAに入力されるデータが１の場合のMZAベクトルと、MZBに入力されるデータが１の場合のMZBベクトルが直交していることにより、MZAの出力光とMZBの出力光の電界ベクトルは直交することが確認できる。
【０１３６】
以上説明したように、本発明によれば、自動制御でマッハツェンダ変調器に印加するRF振幅調整電圧および直流バイアス電圧を最適点に収束させることのできる簡易な電圧制御部を設けることにより、LN変調器のRF-Vπ、RFドライバの振幅特性に関して部品のばらつきがある場合にも製造工程で初期値の調整や部品の選別などを行うことなく、自動制御を行うことにより、製造工程における人件費を削減することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ DPSK光変調器
２０、２２、２３ 電圧制御部
１６ａ 振幅調整電圧手段
１６ｂ 直流バイアス電圧制御手段
２０ａ、２２ａ、２３ａ スイッチ制御手段
２１ スイッチ
２１ａ、２１ｂ スイッチ
４０ DQPSK光変調器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調データを伝送する伝送経路に設けられたマッハツェンダ変調器と、このマッハツェンダ変調器に印加する振幅調整電圧および直流バイアス電圧を制御する電圧制御部とを有する光送信器において、
前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバ電源の電源供給経路に設けられたスイッチと、
前記電圧制御部に設けられ、前記スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段と
を設けたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記スイッチ制御手段は、
前記直流バイアス電圧の値が不定の場合は前記スイッチをオフに制御し、
前記直流バイアス電圧の値が最適点にある場合は前記スイッチをオンに制御することを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【請求項３】
前記マッハツェンダ変調器としてマッハツェンダ型の誘電体結晶LiNbO3を用いたDPSK光変調器、あるいはDQPSK光変調器を使用することを特徴とする請求項１または２記載の光送信器。
【請求項１】
変調データを伝送する伝送経路に設けられたマッハツェンダ変調器と、このマッハツェンダ変調器に印加する振幅調整電圧および直流バイアス電圧を制御する電圧制御部とを有する光送信器において、
前記マッハツェンダ変調器を駆動するドライバ電源の電源供給経路に設けられたスイッチと、
前記電圧制御部に設けられ、前記スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段と
を設けたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記スイッチ制御手段は、
前記直流バイアス電圧の値が不定の場合は前記スイッチをオフに制御し、
前記直流バイアス電圧の値が最適点にある場合は前記スイッチをオンに制御することを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【請求項３】
前記マッハツェンダ変調器としてマッハツェンダ型の誘電体結晶LiNbO3を用いたDPSK光変調器、あるいはDQPSK光変調器を使用することを特徴とする請求項１または２記載の光送信器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１５００５２（Ｐ２０１１−１５００５２Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７９６（Ｐ２０１０−９７９６）
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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