JP2001296506A - Ｒｚ光送信器 - Google Patents

Ｒｚ光送信器

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JP2001296506A
JP2001296506A JP2000112158A JP2000112158A JP2001296506A JP 2001296506 A JP2001296506 A JP 2001296506A JP 2000112158 A JP2000112158 A JP 2000112158A JP 2000112158 A JP2000112158 A JP 2000112158A JP 2001296506 A JP2001296506 A JP 2001296506A
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bias voltage
signal
light intensity
bias
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Yasuhisa Taneda
泰久 種田
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Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】一方の光強度変調器の透過特性にドリフトが生
じた場合であっても、他方の光強度変調器におけるバイ
アス制御に影響を与えることなく、常に最適なバイアス
点に電気信号を追従させ、安定したＲＺ光信号を得る。 【解決手段】 第一及び第二バイアス制御回路６１、６
２は、フォトダイオード５からの電気信号に基づいて、
最適なバイアス電圧を生成し、それぞれ第一及び第二光
強度変調器２ａ、２ｂに供給するとともに、データ変調
器７及びクロック変調器８に第一及び第二変調信号１５
ａ、１５ｂを発し、データ変調器７及びクロック変調器
８の出力の振幅を変調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光送信器に関し、
より詳細には、光通信分野において、環境条件や経時変
化によって光強度変調器の透過特性にドリフトを生じた
場合においても、常に安定したＲＺ光信号を供給する光
送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気信号を光信号に変換し、光ファイバ
で高速にデータ伝送を行う光通信分野は、近年、急速に
発展し、実用化されている。
【０００３】この光通信分野において用いられる光送信
器においては、Ｅ／Ｏ変換（電気／光変換）するデバイ
スとして光強度変調器が用いられる。光強度変調器は、
光の透過度は、光強度変調器に印加するバイアス電圧に
よって周期的に変動するという特性を利用して、高速光
スイッチングを実現している。
【０００４】光強度変調器における光透過度の極小点・
極大点に相当する電圧差まで電気信号を増幅し、バイア
ス電圧を印加することによって、最適な光出力波形を得
ることができる。しかしながら、電気信号の振幅を一定
に制御し、かつ、一定のバイアス電圧を光強度変調器に
印加しても、光透過特性は環境条件や経時変化によって
変動（ドリフト）するため、図１０に示すように、光出
力波形は歪んでしまうことがある。
【０００５】このため、光強度変調器の透過特性のドリ
フトに追従して、常に最適なバイアス電圧を光強度変調
器に印加するような制御を行うことが必要である。
【０００６】例えば、電気信号のハイ（Ｈｉｇｈ）レベ
ル、ロー（Ｌｏｗ）レベルがそれぞれ透過特性の極小
点、極大点に常に一致することを利用し、電気信号に周
波数ｆ 0の振幅変調を施す。この変調成分は極小点と極
大点で折り返されるため、光信号に重畳される変調成分
は、図１１に示すように、２ｆ0となる。
【０００７】逆に、ドリフトが生じ、電気信号のハイレ
ベル、ローレベルが透過特性のスロープにある場合に
は、光信号に重畳される変調成分は、図１２に示すよう
に、ｆ 0のまま変化しない。
【０００８】これにより、バイアス電圧が最適値である
場合、光送信信号を受光素子により光電変換し、その電
気信号を中心周波数ｆ0のバンドパスフィルタに入力す
ると、変調成分２ｆ0は遮断されるため、バンドパスフ
ィルタからの電気信号振幅（復調信号振幅）は零にな
る。
【０００９】これに対して、バイアス電圧が最適点から
ずれるに伴って、復調信号振幅は増加する。従って、復
調信号振幅が常に零になるようにバイアス電圧を制御す
れば、透過特性のドリフトに対して常にバイアス電圧が
追従し、最適な光出力波形を得ることができる。
【００１０】ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）光
送信器の一例として特開平９−８０３６３号公報に記載
されているＲＺ光送信器を図１３に示す。
【００１１】このＲＺ光送信器は、レーザ光源１０１
と、直列に配置された複数個の光強度変調器１０２ａ、
１０２ｂ、・・と、各光強度変調器毎に設けられている
符号反転回路１０３、駆動回路１０４、位相検出・バイ
アス供給回路１０５、帯域フィルター１０６、低周波発
振器１０７と、各光強度変調器を通過した光信号を分岐
する分光器１０８と、分光器１０８が分光した光の一部
を受光し、電気に変換する受光器１０９と、受光器１０
９が発する電気信号の符号を反転させる符号反転回路１
１０と、符号反転回路１１０が発する信号を分岐し、各
光強度変調器の帯域フィルター１０６に供給する分岐回
路１１１と、からなる。
【００１２】このＲＺ光送信器においては、直列に配置
された各光強度変調器１０２ａ、１０２ｂ、・・におい
て、動作点シフトが連動される。すなわち、複数個の光
強度変調器１０２ａ、１０２ｂ、・・を直列に配置する
ことにより、レーザ光源１０１から発せられる波長λ0
の光に２回以上の変調を加えるものである。第一光強度
変調器１０２ａにおいて連続光（ＣＷ）から連続したＲ
Ｚの光パルス系列を生成し、以後の光強度変調器におい
て、それぞれ位相の異なるＮ番目毎の光パルスを送信デ
ータで再度光変調することにより、同一波長光でＮ回多
重するものである。
【００１３】各光強度変調器１０２ａ、１０２ｂ、・・
の駆動回路１０４において、低周波発振器１０７から発
せられるそれぞれ異なる周波数の低周波信号により、送
信データが振幅変調される。
【００１４】最後段の光強度変調器の出力光は分光器１
０８により分岐される。分岐された光の一部は受光器１
０９において光電変換され、その結果生じた電気信号は
符号反転回路１１０に供給される。符号反転回路１１０
の出力の複数の低周波成分は、分岐回路１１１により分
岐され、各帯域フィルター１０６を介して、各位相検出
・バイアス供給回路１０５に供給される。
【００１５】各帯域フィルター１０６は、対応する光強
度変調器１０２ａ、１０２ｂ、・・の低周波重畳成分の
周波数を通過させる。
【００１６】各各位相検出・バイアス供給回路１０５
は、出力光から分岐した信号中の低周波成分と駆動回路
１０４における低周波重畳成分との位相比較に基づい
て、動作点ドリフトを検出し、対応する光強度変調器１
０２ａ、１０２ｂ、・・の動作点を制御する。この動作
点制御は各光強度変調器１０２ａ、１０２ｂ、・・にお
いて同時に行われる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示した従来のＲＺ光送信器においては、何れか一つの
光強度変調器の透過特性にドリフトが発生すると、他の
光強度変調器におけるバイアス電圧の制御に影響が発生
するという欠点がある。
【００１８】本発明は、このような従来のＲＺ光送信器
における欠点に鑑みてなされたものであり、各光強度変
調器の透過特性にドリフトが生じた場合であっても、他
の光強度変調器におけるバイアス制御に影響を与えるこ
となく、常に最適なバイアス点に電気信号を追従させ、
安定したＲＺ光信号を得ることを可能にするＲＺ光送信
器を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のうち、請求項１は、レーザ光源と、前記レ
ーザ光源と直列に接続された第一及び第二の光強度変調
器と、前記第一の光強度変調器をデータ変調するデータ
変調器と、前記第一の光強度変調器にバイアス電圧を印
加する第一バイアス電圧印加装置と、前記第二の光強度
変調器をクロック変調するクロック変調器と、前記第二
の光強度変調器にバイアス電圧を印加する第二バイアス
電圧印加装置と、前記第一及び第二の光強度変調器を透
過した後の光信号の一部を受光し、受光した光信号に応
じた電気信号を発する受光素子と、前記電気信号に基づ
いて、最適なバイアス電圧を生成し、前記第一バイアス
電圧印加装置に供給するとともに、前記データ変調器に
第一変調信号を発し、前記データ変調器の出力の振幅を
変調する第一バイアス制御回路と、前記電気信号に基づ
いて、最適なバイアス電圧を生成し、前記第二バイアス
電圧印加装置に供給するとともに、前記クロック変調器
に第二変調信号を発し、前記クロック変調器の出力の振
幅を変調する第二バイアス制御回路と、を備えるＲＺ光
送信器を提供する。
【００２０】請求項２は、レーザ光源と、前記レーザ光
源と直列に接続された第一及び第二の光強度変調器と、
前記第一の光強度変調器をデータ変調するデータ変調器
と、前記第一の光強度変調器にバイアス電圧を印加する
第一バイアス電圧印加装置と、前記第二の光強度変調器
をクロック変調するクロック変調器と、前記第二の光強
度変調器にバイアス電圧を印加する第二バイアス電圧印
加装置と、前記第一の光強度変調器を透過した後の光信
号の一部を受光し、受光した光信号に応じた第一電気信
号を発する第一受光素子と、前記第二の光強度変調器を
透過した後の光信号の一部を受光し、受光した光信号に
応じた第二電気信号を発する第二受光素子と、前記第一
電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧を生成し、前
記第一バイアス電圧印加装置に供給するとともに、前記
データ変調器に第一変調信号を発し、前記データ変調器
の出力の振幅を変調する第一バイアス制御回路と、前記
第二電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧を生成
し、前記第二バイアス電圧印加装置に供給するととも
に、前記クロック変調器に第二変調信号を発し、前記ク
ロック変調器の出力の振幅を変調する第二バイアス制御
回路と、を備えるＲＺ光送信器を提供する。
【００２１】請求項３に記載されているように、前記第
一及び第二バイアス電圧印加装置は、非同期かつ最適に
選択された周波数により、前記データ変調器及び前記ク
ロック変調器の出力の振幅を変調し、前記第一及び第二
バイアス電圧印加装置の少なくとも何れか一方における
バイアス電圧が最適点からずれた場合においても、他方
のバイアス制御回路に影響を与えず、互いに独立に制御
を行うものであることが好ましい。
【００２２】請求項４に記載されているように、前記第
一及び第二バイアス制御回路の各々は、発振器と、前記
発振器が発する信号の周波数を所定の周波数まで低減す
る分周回路と、前記分周回路が発する変調信号に直流電
圧を重畳するトランジスタと、を備え、前記トランジス
タから前記データ変調器または前記クロック変調器に前
記第一変調信号または前記第二変調信号が発せられるも
のとして構成することができる。
【００２３】また、請求項５に記載されているように、
前記第一及び第二バイアス制御回路の各々は、前記第一
または第二電気信号を受信するバンドパスフィルター
と、前記バンドパスフィルターの出力信号を受信し、前
記出力信号の振幅値が常にゼロになるようにバイアス電
圧を出力する制御回路と、を備え、前記バイアス電圧が
前記第一及び第二バイアス電圧印加装置に供給されるも
のとして構成することもできる。
【００２４】請求項６に記載されているように、前記制
御回路は、前記分周回路が発する変調信号を受信し、こ
の変調信号をトリガーとして動作するものとして構成す
ることができる。
【００２５】本発明に係るＲＺ光送信器は、以下のよう
な構成上の特性を有する。
【００２６】本発明に係るＲＺ光送信器においては、別
々のバイアス制御回路が発する最適に選択された異なる
周波数の第一及び第二変調信号を用いて、データ変調器
及びクロック変調器が振幅変調される。このため、２つ
の第一及び第二変調信号は非同期となり、互いに影響を
与えない。
【００２７】また、受光素子は、２種類の振幅変調周波
数成分が重畳したＲＺ光送信信号が光カプラで分岐され
た後、分岐された光の一方を受光する。第一及び第二バ
イアス制御回路部には、例えば、重畳した振幅変調周波
数に応じて中心周波数の異なるバンドパスフィルターが
設けられており、それぞれ不要な周波数成分を除去する
ことによって、第一及び第二光強度変調器のバイアス電
圧をそれぞれ独立に、かつ、最適に制御する。
【００２８】また、最適なバイアス電圧の印加時におい
ては、復調信号の振幅は零であり、バイアス電圧が最適
値からずれると復調信号の振幅は増加する。しかしなが
ら、その振幅値が零になるように第一及び第二バイアス
制御回路が動作するため、常にドリフトに追従して、第
一及び第二光強度変調器に最適なバイアス電圧を供給す
ることができる。
【００２９】また、バンドパスフィルターで完全に除去
できずに、第一及び第二バイアス制御回路部に不要な周
波数成分が含まれる場合においても、２つの振幅変調周
波数は非同期で与えられており、第一及び第二バイアス
制御回路は一方の変調周波数をトリガーとして動作させ
ているため、不要な周波数成分は第一及び第二バイアス
制御回路の動作上、悪影響を与えないようになってい
る。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第一の実施形態
に係るＲＺ光送信器のブロック図である。
【００３１】本実施形態に係るＲＺ光送信器は、レーザ
光源１と、レーザ光源と直列に接続された第一の光強度
変調器２ａ及び第二の光強度変調器２ｂと、第一の光強
度変調器２ａをデータ変調するデータ変調器７と、第一
の光強度変調器２ａにバイアス電圧を印加する第一バイ
アス電圧印加装置９ａと、第二の光強度変調器２ｂをク
ロック変調するクロック変調器８と、第二の光強度変調
器２ｂにバイアス電圧を印加する第二バイアス電圧印加
装置９ｂと、第一の光強度変調器２ａ及び第二の光強度
変調器２ｂを透過した後の光信号を分岐する光カプラ３
と、光カプラ３からの出力信号を出力する光出力部４
と、光カプラ３で分岐された光信号の一部を受光し、受
光した光信号を電気信号に変換し、受光した光信号に応
じた電気信号を発するフォトダイオード５と、フォトダ
イオード５が発する電気信号に基づいて、最適なバイア
ス電圧１４ａを生成し、第一バイアス電圧印加装置９ａ
に供給するとともに、データ変調器７に第一変調信号１
５ａを発し、データ変調器７の出力の振幅を変調する第
一バイアス制御回路６１と、フォトダイオード５が発す
る電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧１４ｂを生
成し、第二バイアス電圧印加装置９ｂに供給するととも
に、クロック変調器８に第二変調信号１５ｂを発し、ク
ロック変調器８の出力の振幅を変調する第二バイアス制
御回路６２と、からなっている。
【００３２】以上のような構成を有する本実施形態に係
るＲＺ光送信器は次のように作動する。
【００３３】データ信号入力部１０から入力したデータ
信号（データ符号形式：ＮＲＺ）１２は、前段の第一の
光強度変調器２ａを駆動するために、データ変調器７に
より、最適な振幅値まで増幅される。
【００３４】同様に、クロック信号入力部１１から入力
したクロック信号１３は、後段の第二の光強度変調器２
ｂを駆動するために、クロック変調器８により、最適な
振幅値まで増幅される。
【００３５】このようにして、第一及び第二の光強度変
調器２ａ、２ｂは、それぞれデータ変調器７及びクロッ
ク変調器８によって、ＮＲＺデータ変調及びクロック変
調が施される。
【００３６】一方、レーザ光源１から発振されるＣＷ光
は第一及び第二の光強度変調器２ａ、２ｂに伝播され、
それぞれＮＲＺデータ変調およびクロック変調されるた
め、結果的に得られる光信号１６のデータ符号形式はＲ
Ｚとなる。
【００３７】第二の光強度変調器２ｂから出力された光
信号１６は、光カプラ３を介して、一方は光出力部４か
ら出力し、他方はフォトダイオード５において受光され
る。
【００３８】第一バイアス制御回路６１は、フォトダイ
オード５からの電気信号を受信し、第一変調信号１５ａ
をデータ変調器７に出力し、データ変調器７を振幅変調
する。一方、第二バイアス制御回路６２は、フォトダイ
オード５からの電気信号を受信し、第二変調信号１５ｂ
をクロック変調器８に出力し、クロック変調器８を振幅
変調する。第一変調信号１５ａ及び第二変調信号１５ｂ
は相互に異なる周波数を有している。
【００３９】また、第一及び第二バイアス制御回路６１
及び６２は、フォトダイオード５からの電気信号に基づ
いて、最適なバイアス電圧１４ａ、１４ｂを発生させ、
このバイアス電圧１４ａ、１４ｂをそれぞれ第一及び第
二バイアス電圧印加装置９ａ、９ｂに独立に供給してい
る。
【００４０】図２は、第一及び第二バイアス制御回路６
１、６２の構成を示すブロック図である。
【００４１】第一及び第二バイアス制御回路６１、６２
の各々は、発振器６３と、発振器６３が発する信号の周
波数を所定の周波数まで低減する分周回路６４と、分周
回路６４が発する変調信号に直流電圧を重畳し、第一変
調信号１５ａまたは第二変調信号１５ｂを発信するトラ
ンジスタ６５と、フォトダイオード５からの電気信号を
受信するバンドパスフィルター６６と、バンドパスフィ
ルター６６の出力信号を増幅する第一増幅トランジスタ
６７ａと、増幅された出力信号６９を受信し、出力信号
６９の振幅値が常にゼロになるようにバイアス電圧を出
力する制御回路６８と、制御回路６８の出力を増幅し、
バイアス電圧１４ａ、１４ｂを生成する第二増幅トラン
ジスタ６７ｂと、からなっている。
【００４２】以上のような構成を有する第一及び第二バ
イアス制御回路６１、６２は次のように作動する。
【００４３】発振器６３から出力される信号の周波数は
分周回路６４により所定の周波数まで低減され、変調信
号１５として分周回路６４からトランジスタ６５に出力
される。
【００４４】トランジスタ６５は、この変調信号１５を
直流電圧に重畳させ、第一及び第二変調信号１５ａ、１
５ｂとして出力する。データ変調器７及びクロック変調
器８は、それぞれ、第一及び第二変調信号１５ａ、１５
ｂにより駆動され、出力振幅に変調が施される。
【００４５】一方、フォトダイオード５から発せられた
電気信号はバンドパスフィルタ６６を透過し、第一増幅
トランジスタ６７ａにより増幅された後、復調信号６９
として制御回路６８に入力する。制御回路６８は、分周
回路６４から変調信号１５を受信しており、この変調信
号１５がトリガー信号となり、復調信号６９の振幅値が
常に零となるようにバイアス電圧が出力される。
【００４６】制御回路６８から出力されたバイアス電圧
は第二増幅トランジスタ６７ｂにより増幅された後、バ
イアス電圧１４ａ、１４ｂとして第一及び第二バイアス
電圧印加装置９ａ、９ｂにそれぞれ供給される。
【００４７】このように、本実施形態に係るＲＺ光送信
器によれば、環境条件、各光強度変調器の透過特性ドリ
フトに対して、常に最適なバイアス電圧が与えられる構
成となっている。
【００４８】なお、第一及び第二バイアス制御回路６
１、６２は、変調信号１５の周波数（発振器６３の発振
周波数または分周回路６４の分周比）、バンドパスフィ
ルタ６６の中心周波数、および、第一及び第二増幅トラ
ンジスタ６７ａ、６７ｂの利得のみが異なり、構成自体
は相互に同一である。
【００４９】以下、第一の実施形態に係るＲＺ光送信器
の一実施例を説明する。
【００５０】データ信号１２としては、１０．８Ｇｂ／
ｓ、振幅値１．０ＶｐｐのＮＲＺ電気信号を用い、この
データ信号１２を、データ変調器７により、振幅値４．
５Ｖｐｐまで増幅した。
【００５１】クロック信号１３は、周波数１０．８ＧＨ
ｚ、振幅値１．０Ｖｐｐを有している。このクロック信
号１３は、多段に構成したＦＥＴからなるクロック変調
器８により、振幅４．５Ｖｐｐまで増幅される。
【００５２】一般に、データ変調器は低温になるほど利
得が増加するため、出力振幅が増加するが、本実施例に
おけるデータ変調器７及びクロック変調器８は内部でＡ
ＧＣ制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌ）されているため、温度に依らず、出力一定となっ
ている。
【００５３】なお、最適なＲＺ光波形を得るために、デ
ータ信号１２及びクロック信号１３の位相はあらかじめ
調整されている。
【００５４】レーザ光源１としては、送信波長λｓ＝１
５５８．５ｎｍ、送信パワー＋８ｄＢｍのＤＦＢ−ＬＤ
を使用した。
【００５５】第一及び第二光強度変調器２a、２ｂとし
ては、光帯域が約７ＧＨｚ、半波長電圧４．５Ｖｐｐの
ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3）光強度変調器を使用した。
【００５６】光カプラ３の分岐比は１０：１であり、フ
ォトダイオード５はＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮフォトダイオ
ードである。
【００５７】第一バイアス制御回路６１における発振器
６３の発振周波数１．５ＭＨｚを分周回路６４で６ｋＨ
ｚに低減し、この信号を変調信号１５としてトランジス
タ６５および制御回路６８に与えている。すなわち、ト
ランジスタ６５によりデータ変調器７を駆動するため、
データ変調器７に与えられる第一変調信号１５ａの振幅
変調周波数は６ｋＨｚとなる。
【００５８】第一バイアス制御回路６１におけるバンド
パスフィルタ６６の中心周波数は６ｋＨｚ、Ｑ値は約1
０で設計している。
【００５９】第一バイアス制御回路６１における第一及
び第二増幅トランジスタ６７ａ、６７ｂの利得はそれぞ
れ５０倍、４３０倍であった。
【００６０】第二バイアス制御回路６２における発振器
６３の発振周波数５．０ＭＨｚを分周回路６４で１０ｋ
Ｈｚに低減し、この信号を変調信号１５としてトランジ
スタ６５および制御回路６８に与えている。すなわち、
トランジスタ６５によりクロック変調器８を駆動するた
め、クロック変調器８に与えられる第二変調信号１５ｂ
の変調周波数は１０ｋＨｚとなる。
【００６１】第二バイアス制御回路６２におけるバンド
パスフィルタ６６の中心周波数は１０ｋＨｚ、Ｑ値は約
1０で設計している。
【００６２】第二バイアス制御回路６２における第一及
び第二増幅トランジスタ６７ａ、６７ｂの利得はそれぞ
れ１５０倍、３００倍であった。
【００６３】なお、バンドパスフィルタ６６及び制御回
路６８はオペアンプや一般的に使用されるＩＣから構成
されている。
【００６４】次に、バイアス電圧に対するＲＺ光出力波
形、および、復調信号波形とトリガー信号を図３乃至図
５に示す。なお、動作確認をするため、バイアス電圧制
御は行わず、手動でバイアス電圧を第一及び第二バイア
ス電圧印加装置９ａ、９ｂに与えている。
【００６５】図３は第二光強度変調器２ｂに対するバイ
アス電圧を変えた場合のＲＺ光出力信号１６の波形と第
二バイアス制御回路６２における復調信号６９の波形を
示している。
【００６６】図３（Ｂ）に示すように、最適なＲＺ光波
形が得られている場合、第二バイアス制御回路６２にお
ける復調信号６９の振幅はほぼ０ｍＶｐｐとなり、安定
していた。
【００６７】これに対して、バイアス電圧を最適点から
ずらすと、ＲＺ光出力は歪み、それに伴って、周波数１
０ｋＨｚの復調信号６９の振幅は増加し、３Ｖｐｐ以上
になった（図３（Ａ）、（Ｃ））。
【００６８】第一光強度変調器２ａに対するバイアス電
圧についても同様に、ＲＺ光波形が最適の場合、第一バ
イアス制御回路６１における復調信号６９の振幅はほぼ
０ｍＶｐｐであり、バイアス電圧をずらすと、周波数６
ｋＨｚの復調信号６９の振幅が増加することを確認し
た。
【００６９】図４は第一光強度変調器２ａに対するバイ
アス電圧を変えた場合のＲＺ光出力信号１６の波形と第
二バイアス制御回路６２における復調信号６９の波形を
示している。
【００７０】図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示した復調信号６
９の波形は測定器の表示モードが異なるだけで、測定条
件は同一である。
【００７１】第二バイアス制御回路６２において、中心
周波数が１０ｋＨｚであるバンドパスフィルタ６６の透
過後の復調信号６９には、第一光強度変調器２ａにおけ
る微小な変調周波数が含まれ、これが第一増幅トランジ
スタ６７ａで増幅されるため、図４（Ｂ）に示すよう
に、振幅１Ｖｐｐ、周波数６ｋＨｚのノイズ成分が発生
している。
【００７２】このため、第一光強度変調器２ａに対する
バイアス電圧が変動すると、第二バイアス制御回路６２
に対して悪影響を及ぼすことが予想されるが、トリガー
信号（１０ｋＨｚ）に対するノイズ成分（６ｋＨｚ）は
非同期であるため、図４（Ａ）に示すように、測定器画
面上において、波形が流れるように観測される。
【００７３】従って、バイアス電圧はＤＣ電圧で与えら
れるため、この復調信号を平均して観測すると、図４
（Ｃ）に示すように、振幅はほぼ０ｍＶｐｐとなり、第
一光強度変調器２ａに対するバイアス電圧の変動が第二
バイアス制御回路６２に悪影響を及ぼすことはなく、第
二バイアス制御回路６２を正常に制御できることが分か
る。
【００７４】一方、第二光強度変調器２ｂに対するバイ
アス電圧をずらした場合のＲＺ光出力信号１６の波形と
第一バイアス制御回路６１における復調信号６９の波形
を図５に示す。
【００７５】第一バイアス制御回路６１における、中心
周波数が６ｋＨｚであるバンドパスフィルタ６６が１０
ｋＨｚの周波数成分を十分に遮断し、また、第一及び第
二増幅トランジスタ６７ａ、６７ｂの利得が相対的に低
いと考えられるため、第二光強度変調器２ｂに対するバ
イアス電圧を変えても、復調信号６９の振幅はほぼ０ｍ
Ｖｐｐであった。
【００７６】仮に、１０ｋＨｚのノイズ成分が発生した
としても、図４を参照して説明した場合と同様に、第一
バイアス制御回路６１を正常に制御することが可能であ
る。
【００７７】次に、実際に、第一及び第二バイアス制御
回路６１、６２からバイアス電圧１４ａ、１４ｂを第一
及び第二光強度変調器２ａ、２ｂに与え、制御が正しく
動作していることを確認した評価結果を図６及び図７に
示す。
【００７８】光強度変調器の透過特性のドリフトを擬似
的に与える測定回路を図６（Ａ）に、評価結果を図６
（Ｂ）に示す。
【００７９】図６（Ａ）に示した測定回路においては、
第一または第二バイアス制御回路６１、６２において、
第二増幅トランジスタ６７ｂから出力されるバイアス電
圧１４ａ、１４ｂに疑似ドリフト用電圧源７０から疑似
ドリフト用電圧が重畳される。
【００８０】図６（Ｂ）に示すように、擬似ドリフト用
電圧が−１２Ｖ乃至＋１２Ｖの範囲で変動しても、第一
及び第二光強度変調器２ａ、２ｂに与えられるバイアス
電圧１４ａ、１４ｂはそれぞれ＋３．２１Ｖ、−３．６
６Ｖ付近で安定している。これにより、第一または第二
光強度変調器２ａ、２ｂにドリフトが生じても、最適な
バイアス電圧１４ａ、１４ｂが出力されることを確認し
た。
【００８１】図７に温度を５乃至５５℃の範囲で変化さ
せた場合のＲＺ光出力信号１６の波形と第二バイアス制
御回路６２における復調信号６９の波形を示す。
【００８２】全温度範囲において復調信号６９の振幅が
零であり、ＲＺ光出力信号１６の波形が歪まないことを
確認した。また、第一バイアス制御回路６１における復
調信号６９の振幅も零であることを確認した。これによ
り、温度変動に対しても、第一及び第二バイアス制御回
路が正常に動作していることを確認した。
【００８３】以上のように、データ変調器７及びクロッ
ク変調器８にそれぞれ周波数６ｋＨｚ、１０ｋＨｚで出
力変調を施し、良好な結果を得ることができたが、２つ
の周波数の選択は任意ではない。
【００８４】次に、データ変調器７及びクロック変調器
８をそれぞれ周波数６ｋＨｚ、３ｋＨｚで振幅変調した
場合の結果を図８に示す。
【００８５】ＲＺ光出力信号１６の波形が最適である
時、第一バイアス制御回路６１における復調信号６９の
振幅はほぼ０ｍＶｐｐであったが、第二バイアス制御回
路６２における復調信号６９には、図８（Ｂ）に示すよ
うに、周波数３ｋＨｚ、振幅約２Ｖｐｐのノイズ成分が
発生していた。
【００８６】さらに、手動により、第一光強度変調器２
ａに対するバイアス電圧を最適電圧からずらすと、発生
していた第二バイアス制御回路６２における復調信号６
９の波形は、図８（Ａ）に示すように、正弦波から大き
く歪み、その形状は時間的に緩やかに変化した。
【００８７】図４において説明したように、復調信号６
９の波形が測定画面を流れることはなく、第一光強度変
調器２ａに対するバイアス電圧の変動が、第二バイアス
制御回路６２に悪影響を及ぼし、正常に制御することを
妨げることが分かった。
【００８８】図８（Ｃ）は、第二光強度変調器２ｂに対
するバイアス電圧をずらした場合のＲＺ光出力信号１６
の波形と第一バイアス制御回路６１における復調信号６
９の波形を示すが、この場合、復調信号６９の振幅はほ
ぼ０ｍＶｐｐであり、動作的には問題なかった。
【００８９】以上のように、データ変調器７及びクロッ
ク変調器８にそれぞれ周波数６ｋＨｚ、３ｋＨｚで振幅
変調を施した場合、正常に動作しないことを確認した。
この理由は、３ｋＨｚと６ｋＨｚの周波数成分の差がノ
イズ成分となり、正規の振幅変調周波数３ｋＨｚと識別
できなくなるからである。
【００９０】上述の第一の実施の形態においては、デー
タ変調器７及びクロック変調器８にそれぞれ周波数６ｋ
Ｈｚ、１０ｋＨｚで出力変調を施したが、データ変調器
７及びクロック変調器８に振幅変調が施される周波数範
囲内であり、かつ、ノイズ周波数成分（差周波成分、高
調波成分など）が正規の変調周波数成分と識別可能であ
れば、変調周波数は６ｋＨｚ、１０ｋＨｚには限定され
ない。
【００９１】また、上述の第一の実施の形態において
は、光強度変調器２ａ、２ｂとして、導波路型ＬＮ光強
度変調器を用いたが、２つの周波数成分を光波形に重畳
し、最適なバイアス電圧で制御することにより、光波形
を得る光強度変調器であれば、導波路型ＬＮ光強度変調
器に限らず、他の形式の光強度変調器を用いることもで
きる。
【００９２】図９は、本発明の第二の実施形態に係るＲ
Ｚ光送信器の構成を示すブロック図である。
【００９３】本実施形態に係るＲＺ光送信器は、レーザ
光源１と、レーザ光源１と直列に接続された第一及び第
二の光強度変調器２ａ、２ｂと、第一の光強度変調器２
ａをデータ変調するデータ変調器７と、第一の光強度変
調器２ａにバイアス電圧を印加する第一バイアス電圧印
加装置９ａと、第二の光強度変調器２ｂをクロック変調
するクロック変調器８と、第二の光強度変調器２ｂにバ
イアス電圧を印加する第二バイアス電圧印加装置９ｂ
と、第一の光強度変調器２ａを透過した後の光信号を分
岐させる第一光カプラ３ａと、第一光カプラ３ａにより
分岐された光信号の一部を受光し、受光した光信号に応
じた第一電気信号を発する第一フォトダイオード５ａ
と、第二の光強度変調器２ｂを透過した後の光信号を分
岐させる第二光カプラ３ｂと、第二光カプラ３ｂにより
分岐された光信号の一部を受光し、受光した光信号に応
じた第二電気信号を発する第二フォトダイオード５ｂ
と、第一電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧１４
ａを生成し、第一バイアス電圧印加装置９ａに供給する
とともに、データ変調器７に第一変調信号１５ａを発
し、データ変調器７の出力の振幅を変調する第一バイア
ス制御回路６１と、第二電気信号に基づいて、最適なバ
イアス電圧を生成し、第二バイアス電圧印加装置９ｂに
供給するとともに、クロック変調器８に第二変調信号１
５ｂを発し、クロック変調器８の出力の振幅を変調する
第二バイアス制御回路６２と、を備えている。
【００９４】第一及び第二バイアス制御回路６１、６２
の構造は第一の実施形態における第一及び第二バイアス
制御回路６１、６２の構造と同一である。
【００９５】本実施形態に係るＲＺ光送信器において
は、第一の実施形態に係るＲＺ光送信器とは異なり、第
一及び第二光強度変調器２ａ、２ｂの間にも光カプラ３
ａとフォトダイオード５ａが設けられており、第一バイ
アス制御回路６１には第一フォトダイオード５ａから第
一電気信号が送られ、第二バイアス制御回路６２には第
二フォトダイオード５ｂから第二電気信号が送られる。
【００９６】なお、第一及び第二光強度変調器２ａ、２
ｂの各々において、データ変調、クロック変調する順番
は問わない。
【００９７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＲＺ
光送信器によれば、第一光強度変調器に対するバイアス
電圧および第二光強度変調器に対するバイアス電圧を変
動させた場合においても、第一及び第二のバイアス制御
回路には影響を与えず、温度変動や光変調器の透過特性
にドリフトが生じても、それぞれ独立に、常に最適なバ
イアス電圧に制御することが可能である。
【００９８】これは、データ変調器およびクロック変調
器に印加する２つの振幅変調周波数を最適に選択し、か
つ、非同期とすることによって、仮に、復調信号にノイ
ズ成分が発生した場合においても、時間平均をとれば、
相殺されるためであり、光強度変調器が１個の場合と同
様に、バイアス制御できることを特徴としているためで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第一の実施形態に係るＲＺ光
送信器のブロック図である。
【図２】第一の実施形態に係るＲＺ光送信器におけるバ
イアス制御回路のブロック図である。
【図３】第一光強度変調器に対するバイアス電圧を変え
た場合のＲＺ光出力信号の波形と第二バイアス制御回路
における復調信号の波形を示す図であり、図３（Ａ）
は、第二光強度変調器に対するバイアス電圧をずらした
場合、図３（Ｂ）は、バイアス電圧が最適の場合、図３
（Ｃ）は、第二光強度変調器に対するバイアス電圧をず
らした場合の波形図である。
【図４】第一光強度変調器に対するバイアス電圧を変え
た場合のＲＺ光出力信号の波形と第二バイアス制御回路
における復調信号の波形を示す図であり、図４（Ａ）は
通常の画面モード、図４（Ｂ）はトリガーシングルモー
ド、図４（Ｃ）は平均モードを示す。
【図５】第二光強度変調器に対するバイアス電圧を変え
た場合のＲＺ光出力信号の波形と第一バイアス制御回路
における復調信号の波形を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、擬似ドリフト電圧を与えるため
の測定回路のブロック図であり、図６（Ｂ）は、擬似ド
リフト電圧に対するバイアス電圧の変化を示すグラフで
ある。
【図７】図７は、温度変化に対するＲＺ光出力信号の波
形と第二光強度変調器に対する復調信号の波形を示す図
であり、図７（Ａ）は摂氏５５度、図７（Ｂ）は摂氏２
５度、図７（Ｃ）は摂氏５度の場合を示す。
【図８】図８は、振幅変調周波数６ｋＨｚ、３ｋＨｚの
場合のＲＺ光出力信号の波形と第一バイアス制御回路に
おける復調信号の波形を示す図であり、図８（Ａ）は、
第一光強度変調器に対するバイアス電圧をずらした場
合、図８（Ｂ）は、バイアス電圧が最適の場合、図３
（Ｃ）は、第二光強度変調器に対するバイアス電圧をず
らした場合の波形図である。
【図９】図９は、本発明の第二の実施形態に係るＲＺ光
送信器のブロック図である。
【図１０】光強度変調器の透過特性と光出力信号の波形
を示す図である。
【図１１】光信号に重畳する変調周波数（バイアス電圧
が最適の場合）を示す図である。
【図１２】光信号に重畳する変調周波数（ドリフトが生
じた場合）を示す図である。
【図１３】従来のＲＺ光送信器のブロック図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源 ２ａ 第一光強度変調器 ２ｂ 第二光強度変調器 ３ 光カプラ ３ａ 第一光カプラ ３ｂ 第二光カプラ ４ 光出力部 ５ フォトダイオード ５ａ 第一フォトダイオード ５ｂ 第二フォトダイオード ７ データ変調器 ８ クロック変調器 ９ａ 第一バイアス電圧印加装置 ９ｂ 第二バイアス電圧印加装置 １０ データ信号入力部 １１ クロック信号入力部 １２ データ信号 １３ クロック信号 １４ａ、１４ｂ バイアス電圧 １５ａ 第一変調信号 １５ｂ 第二変調信号 １６ 光信号 ６１ 第一バイアス制御回路 ６２ 第二バイアス制御回路 ６３ 発振器 ６４ 分周回路 ６５ トランジスタ ６６ バンドパスフィルタ ６７ａ 第一増幅トランジスタ ６７ｂ 第二増幅トランジスタ ６８ 制御回路 ６９ 復調信号 ７０ 疑似ドリフト用電圧源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ光源と、 前記レーザ光源と直列に接続された第一及び第二の光強
    度変調器と、 前記第一の光強度変調器をデータ変調するデータ変調器
    と、 前記第一の光強度変調器にバイアス電圧を印加する第一
    バイアス電圧印加装置と、 前記第二の光強度変調器をクロック変調するクロック変
    調器と、 前記第二の光強度変調器にバイアス電圧を印加する第二
    バイアス電圧印加装置と、 前記第一及び第二の光強度変調器を透過した後の光信号
    の一部を受光し、受光した光信号に応じた電気信号を発
    する受光素子と、 前記電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧を生成
    し、前記第一バイアス電圧印加装置に供給するととも
    に、前記データ変調器に第一変調信号を発し、前記デー
    タ変調器の出力の振幅を変調する第一バイアス制御回路
    と、 前記電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧を生成
    し、前記第二バイアス電圧印加装置に供給するととも
    に、前記クロック変調器に第二変調信号を発し、前記ク
    ロック変調器の出力の振幅を変調する第二バイアス制御
    回路と、 を備えるＲＺ光送信器。
  2. 【請求項２】 レーザ光源と、 前記レーザ光源と直列に接続された第一及び第二の光強
    度変調器と、 前記第一の光強度変調器をデータ変調するデータ変調器
    と、 前記第一の光強度変調器にバイアス電圧を印加する第一
    バイアス電圧印加装置と、 前記第二の光強度変調器をクロック変調するクロック変
    調器と、 前記第二の光強度変調器にバイアス電圧を印加する第二
    バイアス電圧印加装置と、 前記第一の光強度変調器を透過した後の光信号の一部を
    受光し、受光した光信号に応じた第一電気信号を発する
    第一受光素子と、 前記第二の光強度変調器を透過した後の光信号の一部を
    受光し、受光した光信号に応じた第二電気信号を発する
    第二受光素子と、 前記第一電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧を生
    成し、前記第一バイアス電圧印加装置に供給するととも
    に、前記データ変調器に第一変調信号を発し、前記デー
    タ変調器の出力の振幅を変調する第一バイアス制御回路
    と、 前記第二電気信号に基づいて、最適なバイアス電圧を生
    成し、前記第二バイアス電圧印加装置に供給するととも
    に、前記クロック変調器に第二変調信号を発し、前記ク
    ロック変調器の出力の振幅を変調する第二バイアス制御
    回路と、 を備えるＲＺ光送信器。
  3. 【請求項３】 前記第一及び第二バイアス電圧印加装置
    は、非同期かつ最適に選択された周波数により、前記デ
    ータ変調器及び前記クロック変調器の出力の振幅を変調
    し、前記第一及び第二バイアス電圧印加装置の少なくと
    も何れか一方におけるバイアス電圧が最適点からずれた
    場合においても、他方のバイアス制御回路に影響を与え
    ず、互いに独立に制御を行うことを特徴とする請求項１
    または２に記載のＲＺ光送信器。
  4. 【請求項４】 前記第一及び第二バイアス制御回路の各
    々は、 発振器と、 前記発振器が発する信号の周波数を所定の周波数まで低
    減する分周回路と、 前記分周回路が発する変調信号に直流電圧を重畳するト
    ランジスタと、 を備え、 前記トランジスタから前記データ変調器または前記クロ
    ック変調器に前記第一変調信号または前記第二変調信号
    が発せられるものであることを特徴とする請求項１乃至
    ３の何れか一項に記載のＲＺ光送信器。
  5. 【請求項５】 前記第一及び第二バイアス制御回路の各
    々は、 前記第一または第二電気信号を受信するバンドパスフィ
    ルターと、 前記バンドパスフィルターの出力信号を受信し、前記出
    力信号の振幅値が常にゼロになるようにバイアス電圧を
    出力する制御回路と、 を備え、 前記バイアス電圧が前記第一及び第二バイアス電圧印加
    装置に供給されるものであることを特徴とする請求項１
    乃至４の何れか一項に記載のＲＺ光送信器。
  6. 【請求項６】 前記制御回路は、前記分周回路が発する
    変調信号を受信し、この変調信号をトリガーとして動作
    するものであることを特徴とする請求項５に記載のＲＺ
    光送信器。
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