変調器をモニタする装置および方法
【課題】光変調器を精度よく制御するためのモニタ装置またはモニタ方法を提供する。
【解決手段】外部変調器モニタ装置は、外部変調器により変調された光信号および外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合部と、複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換し、複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る電気差分部と、差分信号のパワーを検出するパワー検出部、を有する。
【解決手段】外部変調器モニタ装置は、外部変調器により変調された光信号および外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合部と、複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換し、複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る電気差分部と、差分信号のパワーを検出するパワー検出部、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに係わり、特に、光通信システムの送信器が備える変調器に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの容量のさらなる増加が必要とされているので、スペクトラムの使用効率を高めることが絶えず要求されている。無線技術の分野で既に成熟している様々な複雑な変調方式が、光通信システムに徐々に導入されつつある。また、高速信号処理チップおよびコヒーレント光通信技術の出現は、複雑な変調方式で光信号を送信することを可能にしている。従来の強度変調技術（例えば、ＯＯＫ：on-off key）と比較すると、いくつかの新しい変調方式は、光の位相および／または偏波情報に情報を載せることができ、変調信号を多値信号とすることができる。マッハツェンダ（ＭＺ：Mach-Zehnder）変調器は、これらの変調方式を実現するための要部である。
【０００３】
図１は、従来のＭＺ変調器の構成を示す図である。図１（ａ）に示す単一ブランチＭＺ変調器１０１は、所定のバイアス電圧の下で、駆動電圧に含まれている情報を、入力光信号の位相または強度に載せることができる。また、図１（ｂ）に示すマルチブランチＭＺ変調器（ＭＺベクトル変調器）１０２は、基本的に、２つのブランチ（それぞれ干渉アームと呼ぶことがある）および９０°移相器１０３により構成されている。上側干渉アームおよび下側干渉アームには、それぞれ単一ブランチＭＺ変調器が設けられている。９０°移相器１０３は、上記２つのブランチを互いに直交状態で動作させる。そして、各バイアス電圧（バイアス電圧Ｉ、Ｑ）を適切に設定することにより、ＭＺベクトル変調器は、理想的なＱＰＳＫ変調器を実現できる。偏波多重技術をさらに導入する場合には、生成されるＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual-Polarization QPSK）信号のスペクトラムの使用効率は、従来のＯＯＫ変調方式の４倍に高めることができる。
【０００４】
ＤＰ−ＱＰＳＫは、次世代光通信システムのための変調方式の主流となるであろうと認識されている。一方、波長分散、チャネル内非線形効果、通過帯域が狭くなる効果などの光通信システムに固有の劣化を補償する際に、信号に対して電気領域でプリディストーションを実行するためにＭＺ（ベクトル）変調器を使用することは可能である。すなわち、予め歪が与えられた駆動信号がＭＺ（ベクトル）変調器に入力され、光信号がそのＭＺ（ベクトル）変調器を通過することで、予め歪が与えられた光信号が生成される。この場合は、歪みを有するリンクを介して光信号が伝送されると、受信器側では、歪みの無いまたはほぼ歪みの無い信号が得られる。ＭＺ変調器は、様々な複雑な変調方式を柔軟に提供することができ、同時に準線形変調を実現できる。したがって、ＭＺ変調器は、次世代光通信システムにおいて欠くことのできない部品または要素である。
【０００５】
駆動信号の伝達関数（ＭＺ変調器伝達関数と呼ぶこともある）としてＭＺ変調器から出力される光信号は、バイアス電圧によって制御される。バイアス電圧を変えることによって、ＭＺ変調器は、ピーク点、消光点、または直交点で動作することができる。
【０００６】
図２は、ＭＺ変調器の伝達関数と動作点との関係を説明する図である。図２に示すように、変調方式がＱＰＳＫであるとき或いは事前補償のときは、変調器は、通常、消光点で動作する。変調器の動作点は、システムの性能に直接的に影響を及ぼすものであり、特に事前補償システムの性能に影響を及ぼす。実際の環境下では、外的な要因（例えば、温度および圧力）が直接的にＭＺ変調器の動作点のシフトを引き起こす。長い期間に渡って安定した動作を保証するためには、通常、ＭＺベクトル変調器のバイアス電圧を制御する必要がある。
【０００７】
２００７年９月１３日に開示された米国特許公開公報US2007/0212075においては、ＭＺ変調器を消光点で動作させる、すなわち光キャリアのパワーをゼロに設定するためのバイアス制御方法が提案されている。なお、米国特許公開公報US2007/0212075は、そのすべてがこの明細書に記載されているのと同様に、参照によりここに組み込まれる。米国特許公開公報US2007/0212075では、変調器の出力端に極めて帯域の狭い光フィルタを設ける方法によりキャリアのパワーが直接的に検出される。このため、バイアス電圧と共に変化するフィードバック信号の精度が効果的に高まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許公開公報ＵＳ２００７／０２１２０７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明の発明者は、米国特許公開公報US2007/0212075に記載の方法は、上述のような極めて帯域の狭い光フィルタが非常に高価であり、そのフィルタの中心波長をレーザ波長に確実に整合させることが非常に困難である、という欠点を有していることを見出した。
【００１０】
本発明は、上述した従来技術の欠点を考慮し、従来技術における制限または不都合に起因する１以上の問題を解決し、少なくとも１つの利益のある選択を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明の１つの態様の外部変調器モニタ装置は、外部変調器をモニタするために、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合部と、前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換し、前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る電気差分部と、前記差分信号のパワーを検出するパワー検出部、を有する。
【００１２】
本発明の１つの態様の外部変調器モニタ方法は、外部変調器をモニタするために、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合ステップと、前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換する変換ステップと、前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る差分ステップと、前記差分信号のパワーを検出する検出ステップ、を有する。
【００１３】
明細書および添付の図面を参照すれば、本発明に係る上述の態様、実施形態、特徴は明らかになる。明細書および添付の図面において、本発明の具体的な実施形態は、発明の原理が適用可能な実施の方式を示すように詳しく開示される。なお、本発明の実施形態は、発明の範囲を制限するものではない。また、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の精神および条件の中で、様々な変更、変形、類似物、均等物を含む。
【００１４】
１つの実施形態について記載されたおよび／または示された特徴は、同じまたは類似の方法で、１つ以上の他の実施形態と組み合わせてまたは代わりに使用してもよい。
なお、「備える／含む」という語は、この出願で使用されるときは、特徴、完全体、ステップ、部品の存在を意味するものであって、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、部品の存在または追加を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のＭＺ変調器の構成を示す図である。
【図２】ＭＺ変調器の伝達関数と動作点との関係を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の構成を示す図である。
【図４】バイアス電圧の変化に対する測定値についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の他の構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態の外部変調器モニタ装置の機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施形態の外部変調器モニタ方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態の方法を実行するコンピュータおよび装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。
図３は、本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の構成を示す図である。図３に示すように、変調装置内で単一ブランチＭＺ変調器が使用される。なお、この図においては、ＭＺ変調器のためのオートダイン方式のバイアス電圧制御装置が示されている。
【００１７】
また、図３に示すように、レーザ３０１から出力される光は、２つのブランチに分岐される。一方のブランチの光はＭＺ変調器３０２に導かれ、他方のブランチの光は３×３光カプラ３０３に導かれる。ＭＺ変調器３０２から出力される光は、さらに２分岐され、その一方が３×３光カプラ３０３に導かれる。すなわち、レーザ３０１により生成された光は２分岐され、一方の光はＭＺ変調器３０２により変調されて３×３光カプラ３０３に導かれると共に、他方の光はＭＺ変調器３０２により変調されることなく３×３光カプラ３０３に導かれる。
【００１８】
３×３光カプラ３０３は、本発明の混合部の一例に対応する。好ましい実施形態においては、３×３光カプラ３０３は、例えば、対称カプラである。すなわち、３つの混合結果光信号のパワーは、互いに同じであることが好ましい。また、３つの混合結果光信号の位相は、均等に分布している（すなわち、隣接するブランチ間の位相差あるいは次のブランチとの間の位相差がそれぞれ１２０°）ことが好ましい。なお、このような混合部は、対称混合部と呼ばれることがある。
【００１９】
３×３光カプラ３０３から出力される３つの混合光信号は、それぞれ３つの光電変換素子（photo detectorまたはphotovoltaic transformer）３０５に導かれる。これにより、上記３つの混合光信号は、３つの電気信号に変換される。このとき、光電変換素子３０５は、例えば、入力光信号に対応する電圧信号を出力する。
【００２０】
３つの光電変換素子３０５により得られる３つの電気信号は、低域通過フィルタリングされた３つの信号を得るために、低域通過フィルタリングする３つのローパスフィルタ３０６にそれぞれ入力される。ここで、各光電変換素子３０５から出力される電気信号は、例えば、対応するローパスフィルタ３０６に即座に入力される。ローパスフィルタ３０６の帯域は、例えば、ＭＨｚ領域で選択することができる。この場合、光電変換素子３０５として、低速のデバイスを使用することができる。このように、本発明の実施形態によれば、光信号が結合（あるいは、混合）された後、必要な情報はすべて極めて低い周波数領域の中にある。このため、光電変換素子３０５を含む後段の素子をすべて低速の素子で実現することができ、このことが本発明の１つの利点となっている。
【００２１】
ローパスフィルタ３０６は、それぞれ平均化機能を提供する。ローパスフィルタ３０６から出力される３つのフィルタリングされた電気信号は、３つの差分素子３０７に導かれる。各差分素子３０７は、図３に示すように、それぞれ、３つのフィルタリングされた電気信号の中の任意の２つの電圧の差分を計算する（すなわち、電圧差が計算される）。例えば、第１の差分素子は、第１のローパスフィルタの出力電圧と第２のローパスフィルタの出力電圧との差分を生成し、第２の差分素子は、第２のローパスフィルタの出力電圧と第３のローパスフィルタの出力電圧との差分を生成し、第３の差分素子は、第３のローパスフィルタの出力電圧と第１のローパスフィルタの出力電圧との差分を生成する。
【００２２】
他の実施形態としては、例えば、差分素子３０７は、増幅器を含み、差動増幅器として動作してもよい。ただし、この特許出願においては、増幅器を含む差分素子および増幅器を含まない差分素子を、総称して「差分素子」と呼ぶことにする。
【００２３】
３つの光電変換素子３０５、３つのローパスフィルタ３０６、および３つの差分素子３０７は、本発明の電気差分部（または、差分フィルタ部３０４）を構成する。他の実施形態としては、３つのローパスフィルタ３０６は、３つの差分素子３０７の出力側に設けるようにしてもよい。この場合、各差分素子３０７は、それぞれ、３つの光電変換素子３０５により得られる３つの電気信号の中の対応する２つの電圧の差分を計算する。なお、差分フィルタ部３０４は、ローパスフィルタが差分素子の入力側に設けられる場合、およびローパスフィルタが差分素子の出力側に設けられる場合の双方を含むものとする。また、図３に示す構成において、各差分素子３０７の出力側にそれぞれさらにローパスフィルタを追加してもよい。すなわち、各差分素子３０７の入力側および出力側にそれぞれローパスフィルタを設けるようにしてもよい。
【００２４】
さらに他の実施形態として、３つのローパスフィルタ３０６を不要としてもよい。この場合、３つの光電変換素子３０５および３つの差分素子３０７から構成される部分が、電気差分部として動作する。
【００２５】
パワー検出部３０８は、３つの二乗器３０９および加算器３１０を備える。各二乗器３０９は、それぞれ対応する差分素子３０７から出力される差分信号を二乗し、対応する差分信号の二乗値を得る。加算器３１０は、上記３つの二乗値を足し合わせ、これにより、ＭＺ変調器３０２の出力パワーをモニタすることができる。なお、パワー検出部３０８により検出される出力パワー（すなわち、加算器３１０の出力）は、ＭＺ変調器３０２から出力される信号のキャリアパワーに比例する。
【００２６】
コントローラ３１１は、加算器３１０により得られる和に基づいてＭＺ変調器３０２のバイアス電圧を調整する。すなわち、コントローラ３１１は、キャリアパワーの大きさに基づいて、ＭＺ変調器３０２のバイアス電圧を調整する。なお、上記パワーに基づいてＭＺ変調器３０２を制御する方法は、公知の技術であり、例えば、上述した米国特許公開公報US2007/0212075および米国特許USP5400417に記載されている。ここで、米国特許USP5400417は、そのすべてがこの明細書に記載されているのと同様に、参照によりここに組み込まれる。
【００２７】
ただし、上記米国特許に記載の方法においては、バイアス電圧を調整する方向（すなわち、バイアス電圧を高くするのか、低くするのか）を直接的に指示することはできない。そこで、実施形態のコントローラ３１１は、現在の動作点のバイアス電圧を振動させて、その振動量に対して測定値を比較することで、調整方向を導き出す。例えば、キャリア周波数と比較して十分に低い周波数f0でバイアス電圧を振動させる。そして、パワー検出部３０８の出力信号に含まれるf0成分および／または2×f0成分をモニタすることにより、バイアス電圧の調整方向を決定することができる。
【００２８】
図４は、本発明の実施形態による外部変調器モニタ装置による、バイアス電圧の変化に対する測定値についてのシミュレーション結果を示す。なお、横軸はＭＺ変調器のバイアス電圧を表し、縦軸は測定値を表す。この測定値は、例えば、図３に示すパワー検出部３０８によって得られる。
【００２９】
図４に示すように、ＭＺ変調器が消光点（図４では、バイアス電圧がゼロ）で動作するときは、検出されるキャリアパワーは最小（または、極小）となる。したがって、外部変調器モニタ装置による測定値により、外部変調器をモニタすることができる。例えば、測定値を最小化するようにバイアス電圧をフィードバック制御すれば、ＭＺ変調器を消光点で動作させることができる。なお、このシミュレーションでは、フィルタ（図３では、例えば、ローパスフィルタ３０６）の帯域は、１ＭＨｚである。
【００３０】
図５は、本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の他の構成を示す図である。図５に示すように、この変調装置は、２ブランチＭＺ変調器３０２’を備える。２ブランチＭＺ変調器３０２’は、一方のブランチに単一ブランチＭＺ変調器５０１を備え、他方のブランチに単一ブランチＭＺ変調器５０２を備える。また、２ブランチＭＺ変調器３０２’は、１組のブランチ間に位相差９０°を与える移相要素を備える。そして、コントローラ３１１’は、パワー検出部３０８により得られる測定値に基づいて、単一ブランチＭＺ変調器５０１、５０２のバイアス電圧（または、移相要素）を制御する。他の構成要素は、図３を参照した構成要素と実質的に同じなので、ここでは説明を省略する。
【００３１】
図６は、本発明の他の実施形態の外部変調器モニタ装置の機能ブロック図である。図６に示すように、４×４光カプラ（９０°光ミキサ）６０１には、変調器によって変調された光信号およびその変調器によって変調されていない光信号が入力される。なお、４×４光カプラ６０１に入力される１組の光信号は、特に限定されるものではないが、例えば、図３または図５に示す３×３光カプラ３０３に入力される１組の光信号と同じであってもよい。
【００３２】
４×４光カプラ６０１は、本発明の混合部の一例に対応する。好ましい実施形態としては、４×４光カプラ６０１は、例えば、対称カプラである。すなわち、４つの混合結果光信号のパワーは、互いに同じであることが好ましい。また、４つの混合結果光信号の位相は、均等に分布している（すなわち、隣接するブランチ間の位相差あるいは次のブランチとの間の位相差がそれぞれ９０°）ことが好ましい。なお、このような混合部は、対称混合部と呼ばれることがある。
【００３３】
４×４光カプラ６０１から出力される４つの混合光信号は、それぞれ４つの光電変換素子６０３に導かれる。これにより、上記４つの混合光信号は、４つの電気信号に変換される。４つの電気信号は、２つの差分素子６０４に入力される。このとき、互いに隣接するブランチから得られる１組の電気信号が一方の差分素子に入力され、他の互いに隣接するブランチから得られる１組の電気信号が他方の差分素子に入力される。
【００３４】
各差分素子６０４は、それぞれ、互いに隣接するブランチから得られる１組の電気信号の電圧の差分を得る。これにより、２つの差分信号が得られる。ここで、例えば、図６において、４×４光カプラ６０１の４つの出力ポートから出力されて対応する光電素子６０３で変換された電気信号を、上から順番にブランチ１、ブランチ２、ブランチ３、ブランチ４を呼ぶことにする。この場合、第１の差分素子６０４は、ブランチ１とブランチ２との間で電圧の差分を得る。また、第２の差分素子６０４は、ブランチ３とブランチ４との間で電圧の差分を得る。これにより、２つの差分信号が得られる。
【００３５】
２つの差分信号は、それぞれ、対応するローパスフィルタ６０５によって低域通過フィルタリングされる。このとき、４つの光電変換素子６０３、２つの差分素子６０４、および２つのローパスフィルタ６０５は、本発明の他の実施形態の差分フィルタ部６０２を構成する。なお、他の実施形態の差分フィルタ部６０２は、ローパスフィルタ６０５を不要とすることも可能である。この場合、差分フィルタ部６０２は、電気差分を得るためのデバイスに単純化される。
【００３６】
２つのローパスフィルタ６０５から出力される２つのフィルタリンングされた電気信号は、パワー検出部６０６に入力される。パワー検出部６０６は、２つの二乗器６０７および加算器６０８を備える。２つの二乗器６０７は、それぞれ、対応するローパスフィルタ６０５から出力される２つのフィルタリンングされた電気信号を二乗し、各ブランチの信号の二乗値を得る。加算器６０８は、２つのブランチの各二乗値を足し合わせ、これにより、ＭＺ変調器（例えば、図３に示すＭＺ変調器３０２）の出力パワーをモニタする。この出力パワーは、ＭＺ変調器３０２から出力される信号のキャリアパワーに比例する。そして、コントローラ（例えば、図３に示すコントローラ３１１）は、パワー検出部６０６により検出されるパワー（すなわち、各ブランチの二乗値の和）の大きさに基づいて、ＭＺ変調器３０２のバイアス電圧を調整することができる。あるいは、コントローラ（例えば、図５に示すコントローラ３１１’）は、パワー検出部６０６により検出されるパワーの大きさに基づいて、２ブランチＭＺ変調器３０２’が備える単一ブランチＭＺ変調器５０１、５０２のバイアス電圧および／または９０°移相器１０３を調整および／または制御することができる。
【００３７】
なお、図６において、ローパスフィルタ６０５を差分素子６０４の入力側に配置することも可能である。ただし、この場合、差分フィルタ部６０２は、４つのローパスフィルタ６０５を備える必要がある。
【００３８】
本発明の実施形態は、図１に示す２種類のＭＺ変調器だけでなく、ＭＺ変調器をベースとする様々な組合せ、および他の構成にも適用可能である。また、本発明の実施形態の方法は、消光点で動作する任意の外部変調器をモニタするために適用可能である。なお、外部変調器は、特に限定されるものではないが、レーザから出力される光を変調する変調器を表す。
【００３９】
上述の実施形態では、光信号を混合する３×３光カプラおよび４×４光カプラを取り上げて記載したが、当業者であれば気づくように、より多くのブランチを備える光カプラ、例えば５×５光カプラを使用することも可能である。そのような光カプラを使用するときは、その出力側に設ける光電素子、差分素子、ローパスフィルタの個数は、それぞれ光カプラのブランチの数に応じて決定される。
【００４０】
図７は、本発明の実施形態の外部変調器モニタ方法を示すフローチャートである。図７に示すように、実施形態の外部変調器モニタ方法によれば、まずステップ７０１において混合が行われる。すなわち、外部変調器によって変調された光信号およびその外部変調器によって変調されていない光信号が混合され、複数のブランチにそれぞれ混合光信号が生成される。上述したように、入力光信号を混合して３つの混合光信号を得るために３×３光カプラを使用することができ、また、入力光信号を混合して４つの混合光信号を得るために４×４光カプラを使用することができる。もちろん、より多くのブランチにそれぞれ混合光信号を得るために他の構成の光カプラを使用することも可能である。
【００４１】
ステップ７０２において、光電変換が行われる。これにより、各ブランチの混合光信号は、それぞれ対応する電気信号に変換される。この処理は、例えば、光電素子によって実現される。
【００４２】
ステップ７０３において、複数のブランチの電気信号に対して差分演算を行うことにより、差分信号を得る。例えば、３×３光カプラが３つの混合光信号を生成するときには、３つの差分素子が、それぞれ、対応する３つの電気信号の中から選択される２つの電気信号の電圧の差分を得る。このとき、各差分素子には、互いに異なる組み合わせの電気信号が与えられる。また、４×４光カプラが４つの混合光信号を生成するときには、２つの差分素子が、それぞれ、対応する４つの電気信号の中の互いに隣接する２つのブランチの電気信号の電圧の差分を得る。
【００４３】
好ましくは、各ブランチの信号をフィルタリングするために、上記差分処理の前または後に、フィルタリングステップをさらに設けるようにしてもよい。
最後に、ステップ７０４において、差分演算により得られた信号のパワーを検出するパワー検出処理が実行される。パワー検出処理は、上述の例では、二乗処理および加算処理を含む。
【００４４】
なお、上述の装置を構成する各モジュール、ユニット、サブユニット、および上述の方法の各ステップは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せで実現することができる。この構成のために使用される具体的な手段または方式は、当業者にとってよく知られたものであり、ここで繰り返して記載することはしない。実施形態のモニタ装置をソフトウェアまたはファームウェアで実装する場合には、そのようなソフトウェア（またはファームウェア）を構成するプログラムが、記憶媒体またはネットワークから、対応するまたは専用のハードウェアを有するコンピュータ（例えば、図８に示す汎用コンピュータ８００）、またはシステムまたは装置（例えば、送信器）に組み込まれたコンピュータにインストールされる。なお、コンピュータに各種プログラムがインストールされると、そのコンピュータは各種機能を実行することができる。
【００４５】
図８は、本発明の実施形態の方法を実行するコンピュータおよび装置のブロック図である。
図８において、中央処理ユニット（ＣＰＵ）８０１は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）８０２に格納されているプログラムまたは格納部８０８からランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８０３にロードされたプログラムに従って様々な処理を実行する。ＲＡＭ８０３にはさらに、ＣＰＵ８０１が実際の要求に応じて様々な処理を実行する際に必要とされるデータが格納される。ＣＰＵ８０１、ＲＯＭ８０２、ＲＡＭ８０３は、バス８０４を介して互いに接続されている。また、要求に応じて、入力／出力ポート８０５はバス８０４に接続することができる。
【００４６】
要求に応じて、入力／出力ポート８０５に以下の要素を接続することができる：入力部８０６（キーパッド、マウス等を含む）、出力部８０７（ＣＲＴ、ＬＣＤ等の表示装置およびスピーカ等を含む）、格納部８０８（ハードディスク等を含む）、通信部８０９（ＬＡＮカード等のネットワークインタフェースカード、モデム等を含む）。通信部８０９は、例えばインターネット等のネットワークを介して通信処理を実行する。要求に応じて、入力／出力ポート８０５にドライバ８１０を接続できるようにしてもよい。着脱可能媒体８１１、例えば磁気ディスク、光ディスク、磁気光ディスク、半導体メモリ等を要求に応じてドライバ８１０に実装することができ、要求に応じてそこから読み出したコンピュータプログラムを格納部８０８にインストールすることもできる。コンピュータは、バス８０４を介して接続されるＣＰＵ８０１、ＲＯＭ８０２、ＲＡＭ８０３のみから構成されるようにしてもよい。
【００４７】
上述した一連の処理がソフトウェアで実現される場合には、そのようなソフトウェアを構成するプログラムは、インターネット等のネットワーク或いは着脱可能媒体８１１などの格納媒体からインストールされる。
【００４８】
格納媒体は、プログラムを格納し、装置から離れてユーザにプログラムを提供する図８に示す着脱可能媒体８１１に限定されるものではない。着脱可能媒体８１１の例は、磁気ディスク（フロッピーディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤを含む）、磁気光ディスク（mini-disc（ＭＤ）（登録商標）を含む）、半導体メモリを含む。或いは、格納媒体は、ＲＯＭ８０２または格納部８０８に設けられる、プログラムを格納するハードウェアであってもよく、その格納媒体を含む装置と共にユーザに提供するようにしてもよい。
【００４９】
上述した本発明の実施形態の装置および方法は、ハードウェアにより実装されてもよいし、ハードウェアにソフトウェアを組み合わせて実装してもよい。本発明は、論理構成部により実行されたときに、コンピュータ読み取り可能プログラムがその論理構成部に上記装置またはその部品を実現させる、或いは、上記方法またはステップを実現させるようなコンピュータ読み取り可能プログラムを含む。本発明は、例えば、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のプログラムを格納するための格納媒体も含む。
【００５０】
本発明は、上述の具体的な実施形態を参照して記載したが、当業者にとっては、上述の記載は、本発明が保護する範囲を制限するものではなく、単に例示的なものであることは明らかである。当業者は、本発明の精神および原理の範囲内で様々な変更および変形を提供するかもしれないが、そのような様々な変更および変形は、すべて本発明の範囲内でカバーされるべきものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに係わり、特に、光通信システムの送信器が備える変調器に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの容量のさらなる増加が必要とされているので、スペクトラムの使用効率を高めることが絶えず要求されている。無線技術の分野で既に成熟している様々な複雑な変調方式が、光通信システムに徐々に導入されつつある。また、高速信号処理チップおよびコヒーレント光通信技術の出現は、複雑な変調方式で光信号を送信することを可能にしている。従来の強度変調技術（例えば、ＯＯＫ：on-off key）と比較すると、いくつかの新しい変調方式は、光の位相および／または偏波情報に情報を載せることができ、変調信号を多値信号とすることができる。マッハツェンダ（ＭＺ：Mach-Zehnder）変調器は、これらの変調方式を実現するための要部である。
【０００３】
図１は、従来のＭＺ変調器の構成を示す図である。図１（ａ）に示す単一ブランチＭＺ変調器１０１は、所定のバイアス電圧の下で、駆動電圧に含まれている情報を、入力光信号の位相または強度に載せることができる。また、図１（ｂ）に示すマルチブランチＭＺ変調器（ＭＺベクトル変調器）１０２は、基本的に、２つのブランチ（それぞれ干渉アームと呼ぶことがある）および９０°移相器１０３により構成されている。上側干渉アームおよび下側干渉アームには、それぞれ単一ブランチＭＺ変調器が設けられている。９０°移相器１０３は、上記２つのブランチを互いに直交状態で動作させる。そして、各バイアス電圧（バイアス電圧Ｉ、Ｑ）を適切に設定することにより、ＭＺベクトル変調器は、理想的なＱＰＳＫ変調器を実現できる。偏波多重技術をさらに導入する場合には、生成されるＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual-Polarization QPSK）信号のスペクトラムの使用効率は、従来のＯＯＫ変調方式の４倍に高めることができる。
【０００４】
ＤＰ−ＱＰＳＫは、次世代光通信システムのための変調方式の主流となるであろうと認識されている。一方、波長分散、チャネル内非線形効果、通過帯域が狭くなる効果などの光通信システムに固有の劣化を補償する際に、信号に対して電気領域でプリディストーションを実行するためにＭＺ（ベクトル）変調器を使用することは可能である。すなわち、予め歪が与えられた駆動信号がＭＺ（ベクトル）変調器に入力され、光信号がそのＭＺ（ベクトル）変調器を通過することで、予め歪が与えられた光信号が生成される。この場合は、歪みを有するリンクを介して光信号が伝送されると、受信器側では、歪みの無いまたはほぼ歪みの無い信号が得られる。ＭＺ変調器は、様々な複雑な変調方式を柔軟に提供することができ、同時に準線形変調を実現できる。したがって、ＭＺ変調器は、次世代光通信システムにおいて欠くことのできない部品または要素である。
【０００５】
駆動信号の伝達関数（ＭＺ変調器伝達関数と呼ぶこともある）としてＭＺ変調器から出力される光信号は、バイアス電圧によって制御される。バイアス電圧を変えることによって、ＭＺ変調器は、ピーク点、消光点、または直交点で動作することができる。
【０００６】
図２は、ＭＺ変調器の伝達関数と動作点との関係を説明する図である。図２に示すように、変調方式がＱＰＳＫであるとき或いは事前補償のときは、変調器は、通常、消光点で動作する。変調器の動作点は、システムの性能に直接的に影響を及ぼすものであり、特に事前補償システムの性能に影響を及ぼす。実際の環境下では、外的な要因（例えば、温度および圧力）が直接的にＭＺ変調器の動作点のシフトを引き起こす。長い期間に渡って安定した動作を保証するためには、通常、ＭＺベクトル変調器のバイアス電圧を制御する必要がある。
【０００７】
２００７年９月１３日に開示された米国特許公開公報US2007/0212075においては、ＭＺ変調器を消光点で動作させる、すなわち光キャリアのパワーをゼロに設定するためのバイアス制御方法が提案されている。なお、米国特許公開公報US2007/0212075は、そのすべてがこの明細書に記載されているのと同様に、参照によりここに組み込まれる。米国特許公開公報US2007/0212075では、変調器の出力端に極めて帯域の狭い光フィルタを設ける方法によりキャリアのパワーが直接的に検出される。このため、バイアス電圧と共に変化するフィードバック信号の精度が効果的に高まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許公開公報ＵＳ２００７／０２１２０７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明の発明者は、米国特許公開公報US2007/0212075に記載の方法は、上述のような極めて帯域の狭い光フィルタが非常に高価であり、そのフィルタの中心波長をレーザ波長に確実に整合させることが非常に困難である、という欠点を有していることを見出した。
【００１０】
本発明は、上述した従来技術の欠点を考慮し、従来技術における制限または不都合に起因する１以上の問題を解決し、少なくとも１つの利益のある選択を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明の１つの態様の外部変調器モニタ装置は、外部変調器をモニタするために、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合部と、前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換し、前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る電気差分部と、前記差分信号のパワーを検出するパワー検出部、を有する。
【００１２】
本発明の１つの態様の外部変調器モニタ方法は、外部変調器をモニタするために、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合ステップと、前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換する変換ステップと、前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る差分ステップと、前記差分信号のパワーを検出する検出ステップ、を有する。
【００１３】
明細書および添付の図面を参照すれば、本発明に係る上述の態様、実施形態、特徴は明らかになる。明細書および添付の図面において、本発明の具体的な実施形態は、発明の原理が適用可能な実施の方式を示すように詳しく開示される。なお、本発明の実施形態は、発明の範囲を制限するものではない。また、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の精神および条件の中で、様々な変更、変形、類似物、均等物を含む。
【００１４】
１つの実施形態について記載されたおよび／または示された特徴は、同じまたは類似の方法で、１つ以上の他の実施形態と組み合わせてまたは代わりに使用してもよい。
なお、「備える／含む」という語は、この出願で使用されるときは、特徴、完全体、ステップ、部品の存在を意味するものであって、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、部品の存在または追加を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のＭＺ変調器の構成を示す図である。
【図２】ＭＺ変調器の伝達関数と動作点との関係を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の構成を示す図である。
【図４】バイアス電圧の変化に対する測定値についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の他の構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態の外部変調器モニタ装置の機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施形態の外部変調器モニタ方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態の方法を実行するコンピュータおよび装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。
図３は、本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の構成を示す図である。図３に示すように、変調装置内で単一ブランチＭＺ変調器が使用される。なお、この図においては、ＭＺ変調器のためのオートダイン方式のバイアス電圧制御装置が示されている。
【００１７】
また、図３に示すように、レーザ３０１から出力される光は、２つのブランチに分岐される。一方のブランチの光はＭＺ変調器３０２に導かれ、他方のブランチの光は３×３光カプラ３０３に導かれる。ＭＺ変調器３０２から出力される光は、さらに２分岐され、その一方が３×３光カプラ３０３に導かれる。すなわち、レーザ３０１により生成された光は２分岐され、一方の光はＭＺ変調器３０２により変調されて３×３光カプラ３０３に導かれると共に、他方の光はＭＺ変調器３０２により変調されることなく３×３光カプラ３０３に導かれる。
【００１８】
３×３光カプラ３０３は、本発明の混合部の一例に対応する。好ましい実施形態においては、３×３光カプラ３０３は、例えば、対称カプラである。すなわち、３つの混合結果光信号のパワーは、互いに同じであることが好ましい。また、３つの混合結果光信号の位相は、均等に分布している（すなわち、隣接するブランチ間の位相差あるいは次のブランチとの間の位相差がそれぞれ１２０°）ことが好ましい。なお、このような混合部は、対称混合部と呼ばれることがある。
【００１９】
３×３光カプラ３０３から出力される３つの混合光信号は、それぞれ３つの光電変換素子（photo detectorまたはphotovoltaic transformer）３０５に導かれる。これにより、上記３つの混合光信号は、３つの電気信号に変換される。このとき、光電変換素子３０５は、例えば、入力光信号に対応する電圧信号を出力する。
【００２０】
３つの光電変換素子３０５により得られる３つの電気信号は、低域通過フィルタリングされた３つの信号を得るために、低域通過フィルタリングする３つのローパスフィルタ３０６にそれぞれ入力される。ここで、各光電変換素子３０５から出力される電気信号は、例えば、対応するローパスフィルタ３０６に即座に入力される。ローパスフィルタ３０６の帯域は、例えば、ＭＨｚ領域で選択することができる。この場合、光電変換素子３０５として、低速のデバイスを使用することができる。このように、本発明の実施形態によれば、光信号が結合（あるいは、混合）された後、必要な情報はすべて極めて低い周波数領域の中にある。このため、光電変換素子３０５を含む後段の素子をすべて低速の素子で実現することができ、このことが本発明の１つの利点となっている。
【００２１】
ローパスフィルタ３０６は、それぞれ平均化機能を提供する。ローパスフィルタ３０６から出力される３つのフィルタリングされた電気信号は、３つの差分素子３０７に導かれる。各差分素子３０７は、図３に示すように、それぞれ、３つのフィルタリングされた電気信号の中の任意の２つの電圧の差分を計算する（すなわち、電圧差が計算される）。例えば、第１の差分素子は、第１のローパスフィルタの出力電圧と第２のローパスフィルタの出力電圧との差分を生成し、第２の差分素子は、第２のローパスフィルタの出力電圧と第３のローパスフィルタの出力電圧との差分を生成し、第３の差分素子は、第３のローパスフィルタの出力電圧と第１のローパスフィルタの出力電圧との差分を生成する。
【００２２】
他の実施形態としては、例えば、差分素子３０７は、増幅器を含み、差動増幅器として動作してもよい。ただし、この特許出願においては、増幅器を含む差分素子および増幅器を含まない差分素子を、総称して「差分素子」と呼ぶことにする。
【００２３】
３つの光電変換素子３０５、３つのローパスフィルタ３０６、および３つの差分素子３０７は、本発明の電気差分部（または、差分フィルタ部３０４）を構成する。他の実施形態としては、３つのローパスフィルタ３０６は、３つの差分素子３０７の出力側に設けるようにしてもよい。この場合、各差分素子３０７は、それぞれ、３つの光電変換素子３０５により得られる３つの電気信号の中の対応する２つの電圧の差分を計算する。なお、差分フィルタ部３０４は、ローパスフィルタが差分素子の入力側に設けられる場合、およびローパスフィルタが差分素子の出力側に設けられる場合の双方を含むものとする。また、図３に示す構成において、各差分素子３０７の出力側にそれぞれさらにローパスフィルタを追加してもよい。すなわち、各差分素子３０７の入力側および出力側にそれぞれローパスフィルタを設けるようにしてもよい。
【００２４】
さらに他の実施形態として、３つのローパスフィルタ３０６を不要としてもよい。この場合、３つの光電変換素子３０５および３つの差分素子３０７から構成される部分が、電気差分部として動作する。
【００２５】
パワー検出部３０８は、３つの二乗器３０９および加算器３１０を備える。各二乗器３０９は、それぞれ対応する差分素子３０７から出力される差分信号を二乗し、対応する差分信号の二乗値を得る。加算器３１０は、上記３つの二乗値を足し合わせ、これにより、ＭＺ変調器３０２の出力パワーをモニタすることができる。なお、パワー検出部３０８により検出される出力パワー（すなわち、加算器３１０の出力）は、ＭＺ変調器３０２から出力される信号のキャリアパワーに比例する。
【００２６】
コントローラ３１１は、加算器３１０により得られる和に基づいてＭＺ変調器３０２のバイアス電圧を調整する。すなわち、コントローラ３１１は、キャリアパワーの大きさに基づいて、ＭＺ変調器３０２のバイアス電圧を調整する。なお、上記パワーに基づいてＭＺ変調器３０２を制御する方法は、公知の技術であり、例えば、上述した米国特許公開公報US2007/0212075および米国特許USP5400417に記載されている。ここで、米国特許USP5400417は、そのすべてがこの明細書に記載されているのと同様に、参照によりここに組み込まれる。
【００２７】
ただし、上記米国特許に記載の方法においては、バイアス電圧を調整する方向（すなわち、バイアス電圧を高くするのか、低くするのか）を直接的に指示することはできない。そこで、実施形態のコントローラ３１１は、現在の動作点のバイアス電圧を振動させて、その振動量に対して測定値を比較することで、調整方向を導き出す。例えば、キャリア周波数と比較して十分に低い周波数f0でバイアス電圧を振動させる。そして、パワー検出部３０８の出力信号に含まれるf0成分および／または2×f0成分をモニタすることにより、バイアス電圧の調整方向を決定することができる。
【００２８】
図４は、本発明の実施形態による外部変調器モニタ装置による、バイアス電圧の変化に対する測定値についてのシミュレーション結果を示す。なお、横軸はＭＺ変調器のバイアス電圧を表し、縦軸は測定値を表す。この測定値は、例えば、図３に示すパワー検出部３０８によって得られる。
【００２９】
図４に示すように、ＭＺ変調器が消光点（図４では、バイアス電圧がゼロ）で動作するときは、検出されるキャリアパワーは最小（または、極小）となる。したがって、外部変調器モニタ装置による測定値により、外部変調器をモニタすることができる。例えば、測定値を最小化するようにバイアス電圧をフィードバック制御すれば、ＭＺ変調器を消光点で動作させることができる。なお、このシミュレーションでは、フィルタ（図３では、例えば、ローパスフィルタ３０６）の帯域は、１ＭＨｚである。
【００３０】
図５は、本発明の実施形態の外部変調器モニタ装置を使用する変調装置の他の構成を示す図である。図５に示すように、この変調装置は、２ブランチＭＺ変調器３０２’を備える。２ブランチＭＺ変調器３０２’は、一方のブランチに単一ブランチＭＺ変調器５０１を備え、他方のブランチに単一ブランチＭＺ変調器５０２を備える。また、２ブランチＭＺ変調器３０２’は、１組のブランチ間に位相差９０°を与える移相要素を備える。そして、コントローラ３１１’は、パワー検出部３０８により得られる測定値に基づいて、単一ブランチＭＺ変調器５０１、５０２のバイアス電圧（または、移相要素）を制御する。他の構成要素は、図３を参照した構成要素と実質的に同じなので、ここでは説明を省略する。
【００３１】
図６は、本発明の他の実施形態の外部変調器モニタ装置の機能ブロック図である。図６に示すように、４×４光カプラ（９０°光ミキサ）６０１には、変調器によって変調された光信号およびその変調器によって変調されていない光信号が入力される。なお、４×４光カプラ６０１に入力される１組の光信号は、特に限定されるものではないが、例えば、図３または図５に示す３×３光カプラ３０３に入力される１組の光信号と同じであってもよい。
【００３２】
４×４光カプラ６０１は、本発明の混合部の一例に対応する。好ましい実施形態としては、４×４光カプラ６０１は、例えば、対称カプラである。すなわち、４つの混合結果光信号のパワーは、互いに同じであることが好ましい。また、４つの混合結果光信号の位相は、均等に分布している（すなわち、隣接するブランチ間の位相差あるいは次のブランチとの間の位相差がそれぞれ９０°）ことが好ましい。なお、このような混合部は、対称混合部と呼ばれることがある。
【００３３】
４×４光カプラ６０１から出力される４つの混合光信号は、それぞれ４つの光電変換素子６０３に導かれる。これにより、上記４つの混合光信号は、４つの電気信号に変換される。４つの電気信号は、２つの差分素子６０４に入力される。このとき、互いに隣接するブランチから得られる１組の電気信号が一方の差分素子に入力され、他の互いに隣接するブランチから得られる１組の電気信号が他方の差分素子に入力される。
【００３４】
各差分素子６０４は、それぞれ、互いに隣接するブランチから得られる１組の電気信号の電圧の差分を得る。これにより、２つの差分信号が得られる。ここで、例えば、図６において、４×４光カプラ６０１の４つの出力ポートから出力されて対応する光電素子６０３で変換された電気信号を、上から順番にブランチ１、ブランチ２、ブランチ３、ブランチ４を呼ぶことにする。この場合、第１の差分素子６０４は、ブランチ１とブランチ２との間で電圧の差分を得る。また、第２の差分素子６０４は、ブランチ３とブランチ４との間で電圧の差分を得る。これにより、２つの差分信号が得られる。
【００３５】
２つの差分信号は、それぞれ、対応するローパスフィルタ６０５によって低域通過フィルタリングされる。このとき、４つの光電変換素子６０３、２つの差分素子６０４、および２つのローパスフィルタ６０５は、本発明の他の実施形態の差分フィルタ部６０２を構成する。なお、他の実施形態の差分フィルタ部６０２は、ローパスフィルタ６０５を不要とすることも可能である。この場合、差分フィルタ部６０２は、電気差分を得るためのデバイスに単純化される。
【００３６】
２つのローパスフィルタ６０５から出力される２つのフィルタリンングされた電気信号は、パワー検出部６０６に入力される。パワー検出部６０６は、２つの二乗器６０７および加算器６０８を備える。２つの二乗器６０７は、それぞれ、対応するローパスフィルタ６０５から出力される２つのフィルタリンングされた電気信号を二乗し、各ブランチの信号の二乗値を得る。加算器６０８は、２つのブランチの各二乗値を足し合わせ、これにより、ＭＺ変調器（例えば、図３に示すＭＺ変調器３０２）の出力パワーをモニタする。この出力パワーは、ＭＺ変調器３０２から出力される信号のキャリアパワーに比例する。そして、コントローラ（例えば、図３に示すコントローラ３１１）は、パワー検出部６０６により検出されるパワー（すなわち、各ブランチの二乗値の和）の大きさに基づいて、ＭＺ変調器３０２のバイアス電圧を調整することができる。あるいは、コントローラ（例えば、図５に示すコントローラ３１１’）は、パワー検出部６０６により検出されるパワーの大きさに基づいて、２ブランチＭＺ変調器３０２’が備える単一ブランチＭＺ変調器５０１、５０２のバイアス電圧および／または９０°移相器１０３を調整および／または制御することができる。
【００３７】
なお、図６において、ローパスフィルタ６０５を差分素子６０４の入力側に配置することも可能である。ただし、この場合、差分フィルタ部６０２は、４つのローパスフィルタ６０５を備える必要がある。
【００３８】
本発明の実施形態は、図１に示す２種類のＭＺ変調器だけでなく、ＭＺ変調器をベースとする様々な組合せ、および他の構成にも適用可能である。また、本発明の実施形態の方法は、消光点で動作する任意の外部変調器をモニタするために適用可能である。なお、外部変調器は、特に限定されるものではないが、レーザから出力される光を変調する変調器を表す。
【００３９】
上述の実施形態では、光信号を混合する３×３光カプラおよび４×４光カプラを取り上げて記載したが、当業者であれば気づくように、より多くのブランチを備える光カプラ、例えば５×５光カプラを使用することも可能である。そのような光カプラを使用するときは、その出力側に設ける光電素子、差分素子、ローパスフィルタの個数は、それぞれ光カプラのブランチの数に応じて決定される。
【００４０】
図７は、本発明の実施形態の外部変調器モニタ方法を示すフローチャートである。図７に示すように、実施形態の外部変調器モニタ方法によれば、まずステップ７０１において混合が行われる。すなわち、外部変調器によって変調された光信号およびその外部変調器によって変調されていない光信号が混合され、複数のブランチにそれぞれ混合光信号が生成される。上述したように、入力光信号を混合して３つの混合光信号を得るために３×３光カプラを使用することができ、また、入力光信号を混合して４つの混合光信号を得るために４×４光カプラを使用することができる。もちろん、より多くのブランチにそれぞれ混合光信号を得るために他の構成の光カプラを使用することも可能である。
【００４１】
ステップ７０２において、光電変換が行われる。これにより、各ブランチの混合光信号は、それぞれ対応する電気信号に変換される。この処理は、例えば、光電素子によって実現される。
【００４２】
ステップ７０３において、複数のブランチの電気信号に対して差分演算を行うことにより、差分信号を得る。例えば、３×３光カプラが３つの混合光信号を生成するときには、３つの差分素子が、それぞれ、対応する３つの電気信号の中から選択される２つの電気信号の電圧の差分を得る。このとき、各差分素子には、互いに異なる組み合わせの電気信号が与えられる。また、４×４光カプラが４つの混合光信号を生成するときには、２つの差分素子が、それぞれ、対応する４つの電気信号の中の互いに隣接する２つのブランチの電気信号の電圧の差分を得る。
【００４３】
好ましくは、各ブランチの信号をフィルタリングするために、上記差分処理の前または後に、フィルタリングステップをさらに設けるようにしてもよい。
最後に、ステップ７０４において、差分演算により得られた信号のパワーを検出するパワー検出処理が実行される。パワー検出処理は、上述の例では、二乗処理および加算処理を含む。
【００４４】
なお、上述の装置を構成する各モジュール、ユニット、サブユニット、および上述の方法の各ステップは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せで実現することができる。この構成のために使用される具体的な手段または方式は、当業者にとってよく知られたものであり、ここで繰り返して記載することはしない。実施形態のモニタ装置をソフトウェアまたはファームウェアで実装する場合には、そのようなソフトウェア（またはファームウェア）を構成するプログラムが、記憶媒体またはネットワークから、対応するまたは専用のハードウェアを有するコンピュータ（例えば、図８に示す汎用コンピュータ８００）、またはシステムまたは装置（例えば、送信器）に組み込まれたコンピュータにインストールされる。なお、コンピュータに各種プログラムがインストールされると、そのコンピュータは各種機能を実行することができる。
【００４５】
図８は、本発明の実施形態の方法を実行するコンピュータおよび装置のブロック図である。
図８において、中央処理ユニット（ＣＰＵ）８０１は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）８０２に格納されているプログラムまたは格納部８０８からランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８０３にロードされたプログラムに従って様々な処理を実行する。ＲＡＭ８０３にはさらに、ＣＰＵ８０１が実際の要求に応じて様々な処理を実行する際に必要とされるデータが格納される。ＣＰＵ８０１、ＲＯＭ８０２、ＲＡＭ８０３は、バス８０４を介して互いに接続されている。また、要求に応じて、入力／出力ポート８０５はバス８０４に接続することができる。
【００４６】
要求に応じて、入力／出力ポート８０５に以下の要素を接続することができる：入力部８０６（キーパッド、マウス等を含む）、出力部８０７（ＣＲＴ、ＬＣＤ等の表示装置およびスピーカ等を含む）、格納部８０８（ハードディスク等を含む）、通信部８０９（ＬＡＮカード等のネットワークインタフェースカード、モデム等を含む）。通信部８０９は、例えばインターネット等のネットワークを介して通信処理を実行する。要求に応じて、入力／出力ポート８０５にドライバ８１０を接続できるようにしてもよい。着脱可能媒体８１１、例えば磁気ディスク、光ディスク、磁気光ディスク、半導体メモリ等を要求に応じてドライバ８１０に実装することができ、要求に応じてそこから読み出したコンピュータプログラムを格納部８０８にインストールすることもできる。コンピュータは、バス８０４を介して接続されるＣＰＵ８０１、ＲＯＭ８０２、ＲＡＭ８０３のみから構成されるようにしてもよい。
【００４７】
上述した一連の処理がソフトウェアで実現される場合には、そのようなソフトウェアを構成するプログラムは、インターネット等のネットワーク或いは着脱可能媒体８１１などの格納媒体からインストールされる。
【００４８】
格納媒体は、プログラムを格納し、装置から離れてユーザにプログラムを提供する図８に示す着脱可能媒体８１１に限定されるものではない。着脱可能媒体８１１の例は、磁気ディスク（フロッピーディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤを含む）、磁気光ディスク（mini-disc（ＭＤ）（登録商標）を含む）、半導体メモリを含む。或いは、格納媒体は、ＲＯＭ８０２または格納部８０８に設けられる、プログラムを格納するハードウェアであってもよく、その格納媒体を含む装置と共にユーザに提供するようにしてもよい。
【００４９】
上述した本発明の実施形態の装置および方法は、ハードウェアにより実装されてもよいし、ハードウェアにソフトウェアを組み合わせて実装してもよい。本発明は、論理構成部により実行されたときに、コンピュータ読み取り可能プログラムがその論理構成部に上記装置またはその部品を実現させる、或いは、上記方法またはステップを実現させるようなコンピュータ読み取り可能プログラムを含む。本発明は、例えば、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のプログラムを格納するための格納媒体も含む。
【００５０】
本発明は、上述の具体的な実施形態を参照して記載したが、当業者にとっては、上述の記載は、本発明が保護する範囲を制限するものではなく、単に例示的なものであることは明らかである。当業者は、本発明の精神および原理の範囲内で様々な変更および変形を提供するかもしれないが、そのような様々な変更および変形は、すべて本発明の範囲内でカバーされるべきものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部変調器をモニタする外部変調器モニタ装置であって、
前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合部と、
前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換し、前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る電気差分部と、
前記差分信号のパワーを検出するパワー検出部、
を有する外部変調器モニタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して３つの混合光信号を得る３×３光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記３つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して３つの電気信号を得る３つの光電変換素子と、
前記３つの電気信号をそれぞれフィルタリングして３つのフィルタリングされた電気信号を得る３つのフィルタと、
前記３つのフィルタリングされた電気信号の中から選択される互いに異なる組み合わせの２つのフィルタリングされた電気信号の電圧の差分をそれぞれ得ることで、３つの差分信号を得る３つの差分部、を備え、
前記パワー検出部は、
前記３つの差分信号をそれぞれ二乗することで３つの二乗値を得る３つの二乗部と、
前記３つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して３つの混合光信号を得る３×３光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記３つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して３つの電気信号を得る３つの光電変換素子と、
前記３つの電気信号の中から選択される互いに異なる組み合わせの２つの電気信号の電圧の差分をそれぞれ得ることで、３つの差分信号を得る３つの差分部と、
前記３つの差分信号をそれぞれフィルタリングして３つのフィルタリングされた差分信号を得る３つのフィルタ、を備え、
前記パワー検出部は、
前記３つのフィルタリングされた差分信号をそれぞれ二乗することで３つの二乗値を得る３つの二乗部と、
前記３つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して４つの混合光信号を得る４×４光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記４つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して４つの電気信号を得る４つの光電変換素子と、
前記４つの電気信号の中で互いに隣接する異なる２つの電気信号の差分をそれぞれ得ることで、２つの差分信号を得る２つの差分部と、
前記２つの差分信号をそれぞれフィルタリングして２つのフィルタリングされた電気信号を得る２つのフィルタ、を備え、
前記パワー検出部は、
前記２つのフィルタリングされた差分信号をそれぞれ二乗することで２つの二乗値を得る２つの二乗部と、
前記２つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して４つの混合光信号を得る４×４光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記４つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して４つの電気信号を得る４つの光電変換素子と、
前記４つの電気信号をそれぞれフィルタリングして４つのフィルタリングされた電気信号を得る４つのフィルタと、
前記４つのフィルタリングされた電気信号の中で互いに隣接する異なる２つのフィルタリングされた電気信号の差分をそれぞれ得ることで、２つの差分信号を得る２つの差分部、を備え、
前記パワー検出部は、
前記２つの差分信号をそれぞれ二乗することで２つの二乗値を得る２つの二乗部と、
前記２つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は対称混合部であることを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項７】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記外部変調器は、単一ブランチＭＺ変調器またはマルチブランチＭＺ変調器である、ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項８】
外部変調器をモニタする外部変調器モニタ方法であって、
前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合ステップと、
前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換する変換ステップと、
前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る差分ステップと、
前記差分信号のパワーを検出する検出ステップ、
を有する外部変調器モニタ方法。
【請求項９】
請求項８に記載の外部変調器モニタ方法であって、
前記混合ステップは、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して３つの混合光信号を生成し、
前記変換ステップは、前記３つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して３つの電気信号を生成し、
前記差分ステップは、
前記３つの電気信号をそれぞれフィルタリングして３つのフィルタリングされた電気信号を得るステップと、
前記３つのフィルタリングされた電気信号の中から選択される互いに異なる組み合わせの２つのフィルタリングされた電気信号の電圧の差分をそれぞれ得ることで、３つの差分信号を得るステップ、を備え、
前記検出ステップは、
前記３つの差分信号をそれぞれ二乗することで３つの二乗値を得るステップと、
前記３つの二乗値の和を得るステップ、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の外部変調器モニタ方法であって、
前記混合ステップは、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して４つの混合光信号を生成し、
前記変換ステップは、前記４つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して４つの電気信号を生成し、
前記差分ステップは、
前記４つの電気信号をそれぞれフィルタリングして４つのフィルタリングされた電気信号を得るステップと、
前記４つのフィルタリングされた電気信号の中で互いに隣接する異なる２つのフィルタリングされた電気信号の差分をそれぞれ得ることで、２つの差分信号を得るステップ、を備え、
前記検出ステップは、
前記２つの差分信号をそれぞれ二乗することで２つの二乗値を得るステップと、
前記２つの二乗値の和を得るステップ、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ方法。
【請求項１１】
レーザ光源により生成される第１の光信号および前記第１の光信号を変調器で変調することにより得られる第２の光信号を混合し、互いにパワーが同じまたはほぼ同じであり、且つ、相互の位相差がそれぞれ１２０°である、第１〜第３の混合光信号を生成する光混合部と、
前記第１〜第３の混合光信号をそれぞれ対応する電気信号に変換して第１〜第３の電気信号を生成する光電変換部と、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との間の差分を表す第１の差分信号、前記第２の電気信号と前記第３の電気信号との間の差分を表す第２の差分信号、前記第３の電気信号と前記第１の電気信号との間の差分を表す第３の差分信号を生成する差分部と、
前記第１〜第３の差分信号をそれぞれ二乗することで第１〜第３の二乗値を得る二乗部と、
前記第１〜第３の二乗値の和を得る加算器と、
前記加算器により得られる前記和に基づいて前記変調器を制御するコントローラ、
を備える変調器制御装置。
【請求項１２】
レーザ光源により生成される第１の光信号および前記第１の光信号を変調器で変調することにより得られる第２の光信号を混合し、互いにパワーが同じまたはほぼ同じであり、且つ、互いに隣接するブランチの位相差がそれぞれ９０°である、第１〜第４の混合光信号を生成する光混合部と、
前記第１〜第４の混合光信号をそれぞれ対応する電気信号に変換して第１〜第４の電気信号を生成する光電変換部と、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との間の差分を表す第１の差分信号および前記第３の電気信号と前記第４の電気信号との間の差分を表す第２の差分信号を生成する差分部と、
前記第１および第２の差分信号をそれぞれ二乗することで第１および第２の二乗値を得る二乗部と、
前記第１および第２の二乗値の和を得る加算器と、
前記加算器により得られる前記和に基づいて前記変調器を制御するコントローラ、
を備える変調器制御装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の変調器制御装置であって、
前記コントローラは、前記和を最小化するように前記変調器の動作点を調整するバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする変調器制御装置。
【請求項１】
外部変調器をモニタする外部変調器モニタ装置であって、
前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合部と、
前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換し、前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る電気差分部と、
前記差分信号のパワーを検出するパワー検出部、
を有する外部変調器モニタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して３つの混合光信号を得る３×３光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記３つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して３つの電気信号を得る３つの光電変換素子と、
前記３つの電気信号をそれぞれフィルタリングして３つのフィルタリングされた電気信号を得る３つのフィルタと、
前記３つのフィルタリングされた電気信号の中から選択される互いに異なる組み合わせの２つのフィルタリングされた電気信号の電圧の差分をそれぞれ得ることで、３つの差分信号を得る３つの差分部、を備え、
前記パワー検出部は、
前記３つの差分信号をそれぞれ二乗することで３つの二乗値を得る３つの二乗部と、
前記３つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して３つの混合光信号を得る３×３光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記３つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して３つの電気信号を得る３つの光電変換素子と、
前記３つの電気信号の中から選択される互いに異なる組み合わせの２つの電気信号の電圧の差分をそれぞれ得ることで、３つの差分信号を得る３つの差分部と、
前記３つの差分信号をそれぞれフィルタリングして３つのフィルタリングされた差分信号を得る３つのフィルタ、を備え、
前記パワー検出部は、
前記３つのフィルタリングされた差分信号をそれぞれ二乗することで３つの二乗値を得る３つの二乗部と、
前記３つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して４つの混合光信号を得る４×４光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記４つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して４つの電気信号を得る４つの光電変換素子と、
前記４つの電気信号の中で互いに隣接する異なる２つの電気信号の差分をそれぞれ得ることで、２つの差分信号を得る２つの差分部と、
前記２つの差分信号をそれぞれフィルタリングして２つのフィルタリングされた電気信号を得る２つのフィルタ、を備え、
前記パワー検出部は、
前記２つのフィルタリングされた差分信号をそれぞれ二乗することで２つの二乗値を得る２つの二乗部と、
前記２つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して４つの混合光信号を得る４×４光カプラであり、
前記電気差分部は、差分フィルタ部であって、
前記４つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して４つの電気信号を得る４つの光電変換素子と、
前記４つの電気信号をそれぞれフィルタリングして４つのフィルタリングされた電気信号を得る４つのフィルタと、
前記４つのフィルタリングされた電気信号の中で互いに隣接する異なる２つのフィルタリングされた電気信号の差分をそれぞれ得ることで、２つの差分信号を得る２つの差分部、を備え、
前記パワー検出部は、
前記２つの差分信号をそれぞれ二乗することで２つの二乗値を得る２つの二乗部と、
前記２つの二乗値の和を得る加算器、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記混合部は対称混合部であることを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項７】
請求項１に記載の外部変調器モニタ装置であって、
前記外部変調器は、単一ブランチＭＺ変調器またはマルチブランチＭＺ変調器である、ことを特徴とする外部変調器モニタ装置。
【請求項８】
外部変調器をモニタする外部変調器モニタ方法であって、
前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して複数の混合光信号を得る混合ステップと、
前記複数の混合光信号を対応する複数の電気信号に変換する変換ステップと、
前記複数の電気信号の電圧の差分を得ることで差分信号を得る差分ステップと、
前記差分信号のパワーを検出する検出ステップ、
を有する外部変調器モニタ方法。
【請求項９】
請求項８に記載の外部変調器モニタ方法であって、
前記混合ステップは、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して３つの混合光信号を生成し、
前記変換ステップは、前記３つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して３つの電気信号を生成し、
前記差分ステップは、
前記３つの電気信号をそれぞれフィルタリングして３つのフィルタリングされた電気信号を得るステップと、
前記３つのフィルタリングされた電気信号の中から選択される互いに異なる組み合わせの２つのフィルタリングされた電気信号の電圧の差分をそれぞれ得ることで、３つの差分信号を得るステップ、を備え、
前記検出ステップは、
前記３つの差分信号をそれぞれ二乗することで３つの二乗値を得るステップと、
前記３つの二乗値の和を得るステップ、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の外部変調器モニタ方法であって、
前記混合ステップは、前記外部変調器により変調された光信号および前記外部変調器により変調されていない光信号を混合して４つの混合光信号を生成し、
前記変換ステップは、前記４つの混合光信号をそれぞれ電気信号に変換して４つの電気信号を生成し、
前記差分ステップは、
前記４つの電気信号をそれぞれフィルタリングして４つのフィルタリングされた電気信号を得るステップと、
前記４つのフィルタリングされた電気信号の中で互いに隣接する異なる２つのフィルタリングされた電気信号の差分をそれぞれ得ることで、２つの差分信号を得るステップ、を備え、
前記検出ステップは、
前記２つの差分信号をそれぞれ二乗することで２つの二乗値を得るステップと、
前記２つの二乗値の和を得るステップ、を備える
ことを特徴とする外部変調器モニタ方法。
【請求項１１】
レーザ光源により生成される第１の光信号および前記第１の光信号を変調器で変調することにより得られる第２の光信号を混合し、互いにパワーが同じまたはほぼ同じであり、且つ、相互の位相差がそれぞれ１２０°である、第１〜第３の混合光信号を生成する光混合部と、
前記第１〜第３の混合光信号をそれぞれ対応する電気信号に変換して第１〜第３の電気信号を生成する光電変換部と、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との間の差分を表す第１の差分信号、前記第２の電気信号と前記第３の電気信号との間の差分を表す第２の差分信号、前記第３の電気信号と前記第１の電気信号との間の差分を表す第３の差分信号を生成する差分部と、
前記第１〜第３の差分信号をそれぞれ二乗することで第１〜第３の二乗値を得る二乗部と、
前記第１〜第３の二乗値の和を得る加算器と、
前記加算器により得られる前記和に基づいて前記変調器を制御するコントローラ、
を備える変調器制御装置。
【請求項１２】
レーザ光源により生成される第１の光信号および前記第１の光信号を変調器で変調することにより得られる第２の光信号を混合し、互いにパワーが同じまたはほぼ同じであり、且つ、互いに隣接するブランチの位相差がそれぞれ９０°である、第１〜第４の混合光信号を生成する光混合部と、
前記第１〜第４の混合光信号をそれぞれ対応する電気信号に変換して第１〜第４の電気信号を生成する光電変換部と、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との間の差分を表す第１の差分信号および前記第３の電気信号と前記第４の電気信号との間の差分を表す第２の差分信号を生成する差分部と、
前記第１および第２の差分信号をそれぞれ二乗することで第１および第２の二乗値を得る二乗部と、
前記第１および第２の二乗値の和を得る加算器と、
前記加算器により得られる前記和に基づいて前記変調器を制御するコントローラ、
を備える変調器制御装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の変調器制御装置であって、
前記コントローラは、前記和を最小化するように前記変調器の動作点を調整するバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする変調器制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１１８３６０（Ｐ２０１１−１１８３６０Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３０７８（Ｐ２０１０−２２３０７８）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]