JP2003207751A - 外部変調発光器における光変調器のバイアス電圧を自動的に補正するための方法及び装置 - Google Patents
外部変調発光器における光変調器のバイアス電圧を自動的に補正するための方法及び装置Info
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- H04B10/5057—Laser transmitters using external modulation using a feedback signal generated by analysing the optical output
- H04B10/50575—Laser transmitters using external modulation using a feedback signal generated by analysing the optical output to control the modulator DC bias
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度が変動しても、光変調器のバイアス電圧
点を一定に保つことができる、外部変調型発光器におけ
る光変調器の自動バイアス補正を行うバイアス制御装置
のために用いられる制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 外部変調型発光器における光変調器524
の自動バイアス補正を行うバイアス制御装置538のため
に用いられる制御方法及び装置は、ベース信号発生器50
2と、受光器530と、２次高調波信号発生器502と、２次
高調波信号検出器504と、DCアンプ508と、温度自動補正
装置とから成る閉ループ制御システムである。光変調器
のバイアス電圧点が一定に保たれるので、これにより、
光パワーが安定したレベルで出力されると共に、伝送の
歪が低減される。環境温度の影響が除去されるので、光
出力の変化及び伝送信号に付加される歪も除去される。
点を一定に保つことができる、外部変調型発光器におけ
る光変調器の自動バイアス補正を行うバイアス制御装置
のために用いられる制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 外部変調型発光器における光変調器524
の自動バイアス補正を行うバイアス制御装置538のため
に用いられる制御方法及び装置は、ベース信号発生器50
2と、受光器530と、２次高調波信号発生器502と、２次
高調波信号検出器504と、DCアンプ508と、温度自動補正
装置とから成る閉ループ制御システムである。光変調器
のバイアス電圧点が一定に保たれるので、これにより、
光パワーが安定したレベルで出力されると共に、伝送の
歪が低減される。環境温度の影響が除去されるので、光
出力の変化及び伝送信号に付加される歪も除去される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部変調型発光器
における光変調器のバイアス補正のための制御技術及び
装置に関する。特に、本発明は、外部変調型発光器にお
ける光変調器の自動バイアス補正を行うバイアス制御装
置のために用いられる制御方法及び装置に関する。
における光変調器のバイアス補正のための制御技術及び
装置に関する。特に、本発明は、外部変調型発光器にお
ける光変調器の自動バイアス補正を行うバイアス制御装
置のために用いられる制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、世界中の光ファイバ通信は、非常
な発展を遂げ、この中で、インターネット及びケーブル
テレビが驚くべき発展を遂げた。多数のユーザーを擁す
るマーケットにおける大きいビジネスチャンスの魅力の
下で、全ての光ファイバ通信業者は、ファイバ通信の長
距離化、広帯域幅化、及び高品質化のために邁進してき
た。図１において、1559nmの波長を持つ光ファイバ発光
器110は、低歪及び低挿入損失を有し、かつ、光増幅器1
20及び受光器130と共に用いられるので、高品質な長距
離ネットワーク伝送が可能になる。従って、それは、強
力に押し進められて作成され、広い応用範囲を形成し
た。図2A及び図2Bに示すように、光ファイバ発光器は、
直接変調型発光器と、外部変調型発光器とに分けられ
る。これらの主な差異は、直接変調型発光器240が、伝
送信号RFをレーザ光源210に直接加えている点であり、
光の波形（form）は、光増幅器230を経て出力される。
また、外部変調型発光器280は、レーザ光源250の出力が
光変調器260に入力されるとき、伝送信号RFが外部から
光変調器260に加えられる。それから、光増幅器270は、
信号を増幅すると共に、光出力を出力する。図３には、
光変調器の特性曲線が示されている。図３によれば、光
変調特性が外部バイアスを用いて変更されることが分か
る。一般に、例えばケーブルテレビのアナログ信号のよ
うな高い線形性の伝送システムに光変調器を適用する場
合には、光変調バイアスは、歪がより少ない２次線形性
（second order linearity）を得るために、直交（Qua
d）点にくるように調節される。デジタル伝送システム
に適用する場合には、バイアスは、ピークまたはヌル
（null）に設定される。
な発展を遂げ、この中で、インターネット及びケーブル
テレビが驚くべき発展を遂げた。多数のユーザーを擁す
るマーケットにおける大きいビジネスチャンスの魅力の
下で、全ての光ファイバ通信業者は、ファイバ通信の長
距離化、広帯域幅化、及び高品質化のために邁進してき
た。図１において、1559nmの波長を持つ光ファイバ発光
器110は、低歪及び低挿入損失を有し、かつ、光増幅器1
20及び受光器130と共に用いられるので、高品質な長距
離ネットワーク伝送が可能になる。従って、それは、強
力に押し進められて作成され、広い応用範囲を形成し
た。図2A及び図2Bに示すように、光ファイバ発光器は、
直接変調型発光器と、外部変調型発光器とに分けられ
る。これらの主な差異は、直接変調型発光器240が、伝
送信号RFをレーザ光源210に直接加えている点であり、
光の波形（form）は、光増幅器230を経て出力される。
また、外部変調型発光器280は、レーザ光源250の出力が
光変調器260に入力されるとき、伝送信号RFが外部から
光変調器260に加えられる。それから、光増幅器270は、
信号を増幅すると共に、光出力を出力する。図３には、
光変調器の特性曲線が示されている。図３によれば、光
変調特性が外部バイアスを用いて変更されることが分か
る。一般に、例えばケーブルテレビのアナログ信号のよ
うな高い線形性の伝送システムに光変調器を適用する場
合には、光変調バイアスは、歪がより少ない２次線形性
（second order linearity）を得るために、直交（Qua
d）点にくるように調節される。デジタル伝送システム
に適用する場合には、バイアスは、ピークまたはヌル
（null）に設定される。
【０００３】しかし、実際の応用においては、高い線形
性の伝送システムに使われる光変調器のバイアス点が、
環境温度と共にシフトする現象が見られる。もし、光変
調器のバイアス点が、±１度を超える誤差を持っていれ
ば、それは、２次非線形性の歪を引き起こし、品位は著
しく低下するであろう。従って、商業使用における外部
変調型の発光器で、低歪で高い線形性の伝送を実現する
ためには、光変調器のバイアス電圧を直交（Quad）バイ
アス点に設定する必要がある。そして、オフセットは、
温度によって引き起こされる、直交（Quad）バイアス点
のシフトによって形成される。
性の伝送システムに使われる光変調器のバイアス点が、
環境温度と共にシフトする現象が見られる。もし、光変
調器のバイアス点が、±１度を超える誤差を持っていれ
ば、それは、２次非線形性の歪を引き起こし、品位は著
しく低下するであろう。従って、商業使用における外部
変調型の発光器で、低歪で高い線形性の伝送を実現する
ためには、光変調器のバイアス電圧を直交（Quad）バイ
アス点に設定する必要がある。そして、オフセットは、
温度によって引き起こされる、直交（Quad）バイアス点
のシフトによって形成される。
【０００４】現在、光変調器のバイアス電圧制御に関し
て、多くの解決法、例えば米国特許公報5,8l2,297や米
国特許公報5,343,324が提案されている。図４は、外部
変調型発光器における光変調器のための、従来のバイア
ス電圧制御装置である。従来のバイアス電圧制御装置
は、10.85MHz信号発生器410を使用し、10.85MHzのベー
ス信号を発生する。この信号は、DC電圧と結合された後
に、光変調器のバイアス電圧入力端子に送信される。光
変調器の最適なバイアス点、すなわち図３における直交
（Quad）点でシフトが起こるとき、それは、光変調器に
よって伝送された伝送信号中に２次非線形性の歪を引き
起こす。それから、21.7MHzの信号が、光変調器によっ
て出力された伝送信号から生成される。この伝送信号
は、90:10分割（splitting）の光カプラを通過した後
に、受光器420に入力され、電気信号に変換される。こ
の電気信号は、波形検出器430に入力される。波形検出
器430は、倍増（multiplying）波形検出器、ダイオード
波形検出器、集積回路または別個の（discrete）回路で
あってもよい。波形検出器430は、21.7MHzの信号の振幅
及び位相に応じて誤差電圧を発生する。誤差電圧は非常
に小さいので、狭い周波数のローパスフィルタ440を通
過した後に、DCレベルアンプ450によって増幅される。
増幅後のノイズを除去するために、誤差電圧は、別の狭
い周波数のローパスフィルタ460を通過させられる。誤
差電圧は、次に、DCレベルシフタ470に入力され、マイ
クロプセッサ490によって受け入れ可能なレベルまでシ
フトされる。アナログ−デジタル変換器(ADC)480は、更
に、誤差電圧をデジタル値に変換し、マイクロプロセッ
サ490に、このデジタル値を出力する。誤差電圧の量に
応じて、マイクロプロセッサ490は、オフセット電圧を
出力するデジタル−アナログ変換器(DAC)495を制御し、
光変調器のバイアス電圧点を直交（Quad）点に補正す
る。
て、多くの解決法、例えば米国特許公報5,8l2,297や米
国特許公報5,343,324が提案されている。図４は、外部
変調型発光器における光変調器のための、従来のバイア
ス電圧制御装置である。従来のバイアス電圧制御装置
は、10.85MHz信号発生器410を使用し、10.85MHzのベー
ス信号を発生する。この信号は、DC電圧と結合された後
に、光変調器のバイアス電圧入力端子に送信される。光
変調器の最適なバイアス点、すなわち図３における直交
（Quad）点でシフトが起こるとき、それは、光変調器に
よって伝送された伝送信号中に２次非線形性の歪を引き
起こす。それから、21.7MHzの信号が、光変調器によっ
て出力された伝送信号から生成される。この伝送信号
は、90:10分割（splitting）の光カプラを通過した後
に、受光器420に入力され、電気信号に変換される。こ
の電気信号は、波形検出器430に入力される。波形検出
器430は、倍増（multiplying）波形検出器、ダイオード
波形検出器、集積回路または別個の（discrete）回路で
あってもよい。波形検出器430は、21.7MHzの信号の振幅
及び位相に応じて誤差電圧を発生する。誤差電圧は非常
に小さいので、狭い周波数のローパスフィルタ440を通
過した後に、DCレベルアンプ450によって増幅される。
増幅後のノイズを除去するために、誤差電圧は、別の狭
い周波数のローパスフィルタ460を通過させられる。誤
差電圧は、次に、DCレベルシフタ470に入力され、マイ
クロプセッサ490によって受け入れ可能なレベルまでシ
フトされる。アナログ−デジタル変換器(ADC)480は、更
に、誤差電圧をデジタル値に変換し、マイクロプロセッ
サ490に、このデジタル値を出力する。誤差電圧の量に
応じて、マイクロプロセッサ490は、オフセット電圧を
出力するデジタル−アナログ変換器(DAC)495を制御し、
光変調器のバイアス電圧点を直交（Quad）点に補正す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波形検
出器及びDCアンプの両方自身が、補償効果及びゼロ点シ
フト効果を生成する特性を持っている。このような状況
において、温度が変動するとき、波形検出器及びDCアン
プは、バイアス電圧制御装置の出力に余分な電圧を付加
する。この電圧は、バイアス電圧制御装置が、適切なオ
フセット電圧、すなわち光変調器のバイアス電圧を補正
して直交（Quad）点に保つオフセット電圧を供給するこ
とができない状態をもたらす。
出器及びDCアンプの両方自身が、補償効果及びゼロ点シ
フト効果を生成する特性を持っている。このような状況
において、温度が変動するとき、波形検出器及びDCアン
プは、バイアス電圧制御装置の出力に余分な電圧を付加
する。この電圧は、バイアス電圧制御装置が、適切なオ
フセット電圧、すなわち光変調器のバイアス電圧を補正
して直交（Quad）点に保つオフセット電圧を供給するこ
とができない状態をもたらす。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、外部変調発
光器における光変調器に対するバイアス制御装置の自動
バイアス補正のために用いられる制御方法及び装置を提
供する。正確なオフセット電圧が自動的に測定されると
共に、補正が自動的になされ、その結果、熱による影響
が著しく低減されるように、出力電圧が調整される。
光器における光変調器に対するバイアス制御装置の自動
バイアス補正のために用いられる制御方法及び装置を提
供する。正確なオフセット電圧が自動的に測定されると
共に、補正が自動的になされ、その結果、熱による影響
が著しく低減されるように、出力電圧が調整される。
【０００７】この発明は、外部変調発光器における光変
調器に対する自動バイアス補正のための制御方法を提供
する。バイアス制御装置は、ベース信号を供給し、この
ベース信号は、DC電圧と結合され、バイアス電圧制御信
号を形成する。バイアス電圧制御信号が光変調器に入力
されるとき、バイアス電圧制御装置は、光変調器から第
１の２次高調波成分信号の出力を受信する。また、バイ
アス電圧制御装置は、ベース信号発生器から第２の２次
高調波成分信号を得る。この第２の２次高調波成分信号
は、前記第１の２次高調波成分信号と同じ周波数を持
つ。バイアス電圧制御装置は、第１の２次高調波成分信
号を第２の２次高調波成分信号と比較し、光変調器のバ
イアス電圧を制御するための電圧を生成する。自動補正
方法は、測定サイクルと、補正サイクルとを含む。バイ
アス電圧制御装置が測定サイクルにあるとき、受信端子
は接地される。それから、バイアス電圧制御装置からの
余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧が測定され
る。バイアス電圧制御装置が補正サイクルにあるとき、
受信端子は、第１の２次高調波成分信号を受信し、か
つ、バイアス電圧制御装置は、第１の２次高調波成分信
号を第２の２次高調波成分信号と比較することによっ
て、DC誤差電圧を得る。DC誤差電圧が、余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧から差し引かれ、その結果、
補正されたDC誤差電圧が得られる。補正されたDC電圧
は、光変調器のバイアス電圧を制御するために用いられ
る。
調器に対する自動バイアス補正のための制御方法を提供
する。バイアス制御装置は、ベース信号を供給し、この
ベース信号は、DC電圧と結合され、バイアス電圧制御信
号を形成する。バイアス電圧制御信号が光変調器に入力
されるとき、バイアス電圧制御装置は、光変調器から第
１の２次高調波成分信号の出力を受信する。また、バイ
アス電圧制御装置は、ベース信号発生器から第２の２次
高調波成分信号を得る。この第２の２次高調波成分信号
は、前記第１の２次高調波成分信号と同じ周波数を持
つ。バイアス電圧制御装置は、第１の２次高調波成分信
号を第２の２次高調波成分信号と比較し、光変調器のバ
イアス電圧を制御するための電圧を生成する。自動補正
方法は、測定サイクルと、補正サイクルとを含む。バイ
アス電圧制御装置が測定サイクルにあるとき、受信端子
は接地される。それから、バイアス電圧制御装置からの
余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧が測定され
る。バイアス電圧制御装置が補正サイクルにあるとき、
受信端子は、第１の２次高調波成分信号を受信し、か
つ、バイアス電圧制御装置は、第１の２次高調波成分信
号を第２の２次高調波成分信号と比較することによっ
て、DC誤差電圧を得る。DC誤差電圧が、余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧から差し引かれ、その結果、
補正されたDC誤差電圧が得られる。補正されたDC電圧
は、光変調器のバイアス電圧を制御するために用いられ
る。
【０００８】この発明は、外部変調発光器における光変
調器を自動的に補正するための補正装置を提供する。補
正装置が光変調器にバイアス電圧制御信号を出力すると
き、この補正装置は、光変調器からの出力を、第１の２
次高調波成分信号として受信する。第１の２次高調波成
分信号に応じて、補正装置は、DC電圧を生成し、光変調
器のバイアス電圧を制御する。補正装置は、ベース信号
発生器と、結合器と、光カプラデバイスと、受光器と、
抵抗器と、RFスイッチと、波形検出器と、第１の狭帯域
ローパスフィルタ(LPF)と、DCアンプと、第２の狭帯域L
PFと、DCレベルシフタと、ADCと、マイクロプロセッサ
と、DACとを備えている。ベース（トーン（tone））信
号発生器は、ベース信号を発生し、このベース信号に基
づいて、第２の２次高調波成分信号を生成する。結合器
は、ベース信号及びDC電圧を受信するために、ベース信
号発生器と接続されていて、かつ、光変調器にバイアス
電圧制御信号を出力する。光カプラは、第１の２次高調
波成分信号を受信すると共に出力する。受光器は、光カ
プラから第１の２次高調波成分信号を受信すると共に出
力する。抵抗器は、第１の端子及び第２の端子を有して
いて、第２の端子は接地電圧に接続されている。RFスイ
ッチは、受光器から第１の２次高調波成分信号を受信す
るか、あるいは抵抗器に接続するかを選択するために用
いられる。波形検出器は、ベース信号発生器及びRFスイ
ッチと接続されていて、第１の２次高調波成分信号と、
第２の２次高調波成分信号と、DC誤差電圧信号とを出力
する。第１の狭帯域LPFは、波形検出器と接続されてい
る。DCアンプは、第１の狭帯域LPFと接続されている。
第２の狭帯域LPFは、DCアンプと接続されている。DCレ
ベルシフタは、第２の狭帯域LPFと接続されている。ADC
は、第２の狭帯域LPFと接続されている。マイクロプロ
セッサは、ADC及びRFスイッチと接続されている。DAC
は、マイクロプロセッサ及び結合器と接続されていて、
DC電圧を出力する。
調器を自動的に補正するための補正装置を提供する。補
正装置が光変調器にバイアス電圧制御信号を出力すると
き、この補正装置は、光変調器からの出力を、第１の２
次高調波成分信号として受信する。第１の２次高調波成
分信号に応じて、補正装置は、DC電圧を生成し、光変調
器のバイアス電圧を制御する。補正装置は、ベース信号
発生器と、結合器と、光カプラデバイスと、受光器と、
抵抗器と、RFスイッチと、波形検出器と、第１の狭帯域
ローパスフィルタ(LPF)と、DCアンプと、第２の狭帯域L
PFと、DCレベルシフタと、ADCと、マイクロプロセッサ
と、DACとを備えている。ベース（トーン（tone））信
号発生器は、ベース信号を発生し、このベース信号に基
づいて、第２の２次高調波成分信号を生成する。結合器
は、ベース信号及びDC電圧を受信するために、ベース信
号発生器と接続されていて、かつ、光変調器にバイアス
電圧制御信号を出力する。光カプラは、第１の２次高調
波成分信号を受信すると共に出力する。受光器は、光カ
プラから第１の２次高調波成分信号を受信すると共に出
力する。抵抗器は、第１の端子及び第２の端子を有して
いて、第２の端子は接地電圧に接続されている。RFスイ
ッチは、受光器から第１の２次高調波成分信号を受信す
るか、あるいは抵抗器に接続するかを選択するために用
いられる。波形検出器は、ベース信号発生器及びRFスイ
ッチと接続されていて、第１の２次高調波成分信号と、
第２の２次高調波成分信号と、DC誤差電圧信号とを出力
する。第１の狭帯域LPFは、波形検出器と接続されてい
る。DCアンプは、第１の狭帯域LPFと接続されている。
第２の狭帯域LPFは、DCアンプと接続されている。DCレ
ベルシフタは、第２の狭帯域LPFと接続されている。ADC
は、第２の狭帯域LPFと接続されている。マイクロプロ
セッサは、ADC及びRFスイッチと接続されている。DAC
は、マイクロプロセッサ及び結合器と接続されていて、
DC電圧を出力する。
【０００９】この発明の概要は、マイクロプロセッサを
用いてRFスイッチを制御し、バイアス電圧制御装置のル
ープ回路によって引き起こされる余分のオフセット電圧
及びゼロシフト電圧を得ることである。これらの２つの
電圧に応じて実際の誤差電圧が補正され、これにより、
光変調器のバイアスが正しいバイアス電圧点に設定され
る。加えて、測定サイクル及び補正サイクルが繰り返さ
れ、バイアス電圧制御装置が自動的に校正される。その
結果、バイアス電圧のシフトに対する温度の影響が効果
的に低減されるように、バイアス電圧制御装置の出力電
圧が調節される。
用いてRFスイッチを制御し、バイアス電圧制御装置のル
ープ回路によって引き起こされる余分のオフセット電圧
及びゼロシフト電圧を得ることである。これらの２つの
電圧に応じて実際の誤差電圧が補正され、これにより、
光変調器のバイアスが正しいバイアス電圧点に設定され
る。加えて、測定サイクル及び補正サイクルが繰り返さ
れ、バイアス電圧制御装置が自動的に校正される。その
結果、バイアス電圧のシフトに対する温度の影響が効果
的に低減されるように、バイアス電圧制御装置の出力電
圧が調節される。
【００１０】前述した概略の説明と、後述する詳細な説
明との両方が、具体例であって、請求された発明を更に
説明するためのものであることは、理解されるべきであ
る。
明との両方が、具体例であって、請求された発明を更に
説明するためのものであることは、理解されるべきであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】添付の図は、この発明の更なる理
解のために添付され、この明細書の一部に組み込まれる
と共に、この明細書の一部を構成する。これらの図は、
本発明の実施形態を図示し、明細書と共に、本発明の原
理を説明するのに寄与する。
解のために添付され、この明細書の一部に組み込まれる
と共に、この明細書の一部を構成する。これらの図は、
本発明の実施形態を図示し、明細書と共に、本発明の原
理を説明するのに寄与する。
【００１２】図1は、従来の光ファイバ伝送ネットワー
クである。
クである。
【００１３】図2Aは、従来の直接変調型発光器を示す回
路図である。
路図である。
【００１４】図2Bは、従来の外部変調型発光器を示す回
路図である。
路図である。
【００１５】図3は、光変調器の特性曲線である。
【００１６】図4は、外部変調発光器のための従来の光
変調器のバイアス電圧制御装置を示す回路図である。
変調器のバイアス電圧制御装置を示す回路図である。
【００１７】図5は、本発明の一実施形態における、外
部変調発光器のための光変調器に対するバイアス電圧制
御装置の概略を示す回路図である。
部変調発光器のための光変調器に対するバイアス電圧制
御装置の概略を示す回路図である。
【００１８】図6は、本発明の一実施形態における、光
変調器のバイアスを自動的に補正するための制御方法の
概略を示すフローチャートである。
変調器のバイアスを自動的に補正するための制御方法の
概略を示すフローチャートである。
【００１９】以下、本発明の好ましい実施形態を説明す
る。発光器における光変調器のバイアス電圧を自動的に
補正するために用いられる装置は、温度の影響による回
路の各レベルによって引き起こされる、余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧を測定し、かつ、これらに応
じてDCオフセット電圧を供給する。その結果、光変調器
のバイアス電圧は、正確なバイアス電圧点に設定され
る。そして、動作サイクルが繰り返され、バイアス電圧
が自動的に補正される。
る。発光器における光変調器のバイアス電圧を自動的に
補正するために用いられる装置は、温度の影響による回
路の各レベルによって引き起こされる、余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧を測定し、かつ、これらに応
じてDCオフセット電圧を供給する。その結果、光変調器
のバイアス電圧は、正確なバイアス電圧点に設定され
る。そして、動作サイクルが繰り返され、バイアス電圧
が自動的に補正される。
【００２０】図５は、本発明の一実施形態における、外
部変調発光器のための光変調器に対するバイアス電圧制
御装置の概略を示す回路図である。バイアス電圧制御装
置538は、ベース信号発生器502と、結合器520と、光カ
プラデバイス528と、受光器530と、抵抗器532と、RFス
イッチ522と、倍増（multiplying）波形検出器504と、
第１の狭帯域ローパスフィルタ(LPF)506と、DCアンプ50
8と、第２の狭帯域LPF510と、DCレベルシフタ512と、AD
C514と、マイクロプロセッサ516と、DAC518とを具備し
ている。RFスイッチ522は、例えば、半導体スイッチや
リレーを備えている。各ローパスフィルタ506・510は、
例えば、コンデンサ、抵抗器、インダクタのような受動
素子や、トランジスタ、電界効果トランジスタ、演算増
幅器のような能動素子を備えている。DCアンプ508は、
例えば、トランジスタ、電界効果トランジスタ、演算増
幅器を備えている。ADCは、例えば、集積回路または別
個の（discrete）回路を備えている。DACは、例えば、
集積回路または別個の回路を備えている。別個の回路
は、例えば、トランジスタ、電界効果トランジスタ、演
算増幅器を備えている。
部変調発光器のための光変調器に対するバイアス電圧制
御装置の概略を示す回路図である。バイアス電圧制御装
置538は、ベース信号発生器502と、結合器520と、光カ
プラデバイス528と、受光器530と、抵抗器532と、RFス
イッチ522と、倍増（multiplying）波形検出器504と、
第１の狭帯域ローパスフィルタ(LPF)506と、DCアンプ50
8と、第２の狭帯域LPF510と、DCレベルシフタ512と、AD
C514と、マイクロプロセッサ516と、DAC518とを具備し
ている。RFスイッチ522は、例えば、半導体スイッチや
リレーを備えている。各ローパスフィルタ506・510は、
例えば、コンデンサ、抵抗器、インダクタのような受動
素子や、トランジスタ、電界効果トランジスタ、演算増
幅器のような能動素子を備えている。DCアンプ508は、
例えば、トランジスタ、電界効果トランジスタ、演算増
幅器を備えている。ADCは、例えば、集積回路または別
個の（discrete）回路を備えている。DACは、例えば、
集積回路または別個の回路を備えている。別個の回路
は、例えば、トランジスタ、電界効果トランジスタ、演
算増幅器を備えている。
【００２１】本発明において、バイアス電圧制御装置53
8が、温度が変動する環境下の光変調器524のバイアス電
圧を補正するとき、マイクロプロセッサ516は、RFスイ
ッチ522に対して制御信号を発信することにより、RFス
イッチ522が抵抗器532を介して接地される状態を選択す
る。DAC518、結合器520、波形検出器504、狭帯域LPF50
6、DCアンプ508、狭帯域LPF510、DCレベルシフタ512、A
DC514、マイクロプロセッサ516のための回路の各レベル
は、接地電圧になる。そして、マイクロプロセッサ516
は、ADC514の出力電圧を測定する。この電圧は、温度変
動による、バイアス電圧制御装置538の余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧である。
8が、温度が変動する環境下の光変調器524のバイアス電
圧を補正するとき、マイクロプロセッサ516は、RFスイ
ッチ522に対して制御信号を発信することにより、RFス
イッチ522が抵抗器532を介して接地される状態を選択す
る。DAC518、結合器520、波形検出器504、狭帯域LPF50
6、DCアンプ508、狭帯域LPF510、DCレベルシフタ512、A
DC514、マイクロプロセッサ516のための回路の各レベル
は、接地電圧になる。そして、マイクロプロセッサ516
は、ADC514の出力電圧を測定する。この電圧は、温度変
動による、バイアス電圧制御装置538の余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧である。
【００２２】余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧
が得られたら、マイクロプロセッサ516は、補正に用い
るために、２つの電圧を一時的に格納し、かつ、RFスイ
ッチ522に対して別の制御信号を発信することにより、R
Fスイッチ522が受光器530に接続される状態を選択す
る。この時、温度の影響の下にある受光器530は、第１
の２次高調波成分信号を搬送する光信号を出力する。前
記第１の２次高調波成分信号は、ベース信号の周波数の
２倍の周波数を持つ、トーン（tone）信号である。光カ
プラ528は、第１の２次高調波成分信号を分離（decoupl
e）し、受光器530に送信する。そして、第１の２次高調
波成分信号は、受光器530及びRFスイッチ522を介して倍
増（multiplying）波形検出器504に入力される。波形検
出器504は、さらに、ベース信号発生器502から、第２の
２次高調波成分信号を受信する。この第２の２次高調波
成分信号は、前記第１の２次高調波成分信号と同じ周波
数を持つ。波形検出器504は、第１及び第２の２次高調
波成分信号の振幅を比較する。そして、波形検出器504
は、DC誤差電圧信号と、第１及び第２の２次高調波成分
信号とを、LPF506に出力する。これらの３つの信号はLP
F506に入力されるが、DC誤差電圧信号のみが分離され
る。DC誤差電圧信号は、非常に小さい可能性があるの
で、DCアンプ508で増幅される。増幅後のDC誤差電圧信
号は、ノイズを含んでいる可能性があるので、再度、LP
F510に入力される。フィルタを通過した後のDC誤差電圧
信号は、次に、DCレベルシフタ512に入力される。DCレ
ベルシフタ512は、DC誤差電圧信号の電圧レベルをシフ
トし、DC誤差電圧信号をADC514に入力可能にする。すな
わち、全ての波形は、ADC514をそのまま通過する。DC誤
差電圧信号は、デジタル信号に変換され、マイクロプロ
セッサ516に出力される。マイクロプロセッサ516によっ
て受信されるデジタル信号は、余分のオフセット電圧
と、ゼロシフト電圧と、光変調器自身によって引き起こ
された誤差電圧信号とを含む。マイクロプロセッサ516
は、デジタル信号によって表されたバイアス電圧から、
余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧を引き、温度
の影響を受ける光変調器が実際に必要とするオフセット
電圧を得る。マイクロプロセッサ516は、オフセット電
圧をDAC518に出力し、DC電圧信号に変換する。DC電圧信
号は、結合器520によってベース信号と結合され、光変
調器524に送信される。その結果、光変調器524のバイア
ス電圧は、最適なバイアス電圧点に設定される。
が得られたら、マイクロプロセッサ516は、補正に用い
るために、２つの電圧を一時的に格納し、かつ、RFスイ
ッチ522に対して別の制御信号を発信することにより、R
Fスイッチ522が受光器530に接続される状態を選択す
る。この時、温度の影響の下にある受光器530は、第１
の２次高調波成分信号を搬送する光信号を出力する。前
記第１の２次高調波成分信号は、ベース信号の周波数の
２倍の周波数を持つ、トーン（tone）信号である。光カ
プラ528は、第１の２次高調波成分信号を分離（decoupl
e）し、受光器530に送信する。そして、第１の２次高調
波成分信号は、受光器530及びRFスイッチ522を介して倍
増（multiplying）波形検出器504に入力される。波形検
出器504は、さらに、ベース信号発生器502から、第２の
２次高調波成分信号を受信する。この第２の２次高調波
成分信号は、前記第１の２次高調波成分信号と同じ周波
数を持つ。波形検出器504は、第１及び第２の２次高調
波成分信号の振幅を比較する。そして、波形検出器504
は、DC誤差電圧信号と、第１及び第２の２次高調波成分
信号とを、LPF506に出力する。これらの３つの信号はLP
F506に入力されるが、DC誤差電圧信号のみが分離され
る。DC誤差電圧信号は、非常に小さい可能性があるの
で、DCアンプ508で増幅される。増幅後のDC誤差電圧信
号は、ノイズを含んでいる可能性があるので、再度、LP
F510に入力される。フィルタを通過した後のDC誤差電圧
信号は、次に、DCレベルシフタ512に入力される。DCレ
ベルシフタ512は、DC誤差電圧信号の電圧レベルをシフ
トし、DC誤差電圧信号をADC514に入力可能にする。すな
わち、全ての波形は、ADC514をそのまま通過する。DC誤
差電圧信号は、デジタル信号に変換され、マイクロプロ
セッサ516に出力される。マイクロプロセッサ516によっ
て受信されるデジタル信号は、余分のオフセット電圧
と、ゼロシフト電圧と、光変調器自身によって引き起こ
された誤差電圧信号とを含む。マイクロプロセッサ516
は、デジタル信号によって表されたバイアス電圧から、
余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧を引き、温度
の影響を受ける光変調器が実際に必要とするオフセット
電圧を得る。マイクロプロセッサ516は、オフセット電
圧をDAC518に出力し、DC電圧信号に変換する。DC電圧信
号は、結合器520によってベース信号と結合され、光変
調器524に送信される。その結果、光変調器524のバイア
ス電圧は、最適なバイアス電圧点に設定される。
【００２３】マイクロプロセッサ516がRFスイッチ522を
介した抵抗器532との接続を行うとき、測定サイクルの
動作が実行され、そして、マイクロプロセッサ516が受
光器530との接続を行うとき、補正サイクルの動作が実
行される。２つのサイクルの持続期間は、環境温度の変
化速度による。これらの２つのサイクルを用いて、定期
的にバイアス電圧制御装置538のバイアス電圧を補正す
ることによって、温度の影響による電圧シフトが、効果
的かつ自動的に低減される。そして、バイアス電圧制御
装置の出力電圧が調節される。そして、効率的なバイア
ス電圧制御が達成される。
介した抵抗器532との接続を行うとき、測定サイクルの
動作が実行され、そして、マイクロプロセッサ516が受
光器530との接続を行うとき、補正サイクルの動作が実
行される。２つのサイクルの持続期間は、環境温度の変
化速度による。これらの２つのサイクルを用いて、定期
的にバイアス電圧制御装置538のバイアス電圧を補正す
ることによって、温度の影響による電圧シフトが、効果
的かつ自動的に低減される。そして、バイアス電圧制御
装置の出力電圧が調節される。そして、効率的なバイア
ス電圧制御が達成される。
【００２４】本発明は、また、発光器における光変調器
の自動バイアス電圧補正のための方法を提供する。この
方法において、光変調器は、バイアス電圧制御装置によ
って引き起こされたベース信号とDC電圧信号とが結合し
たバイアス制御信号を受信し、そして、第１の２次高調
波成分信号を出力する。バイアス電圧制御装置は、フィ
ードバックされた第１の２次高調波成分信号を受信する
と共に、ベース信号に基づく第２の２次高調波成分信号
を生成する。ここで、第１及び第２の高調波成分信号
は、同じ周波数を持っていて、DC電圧を生成するために
比較される。このDC電圧は、光変調器のバイアス電圧を
制御するために用いられる。図６は、本発明の一実施形
態における、光変調器のバイアスを自動的に補正するた
めの制御方法の概略を示すフローチャートである。それ
は、２つのサイクル、すなわち測定サイクル及び補正サ
イクルを有している。
の自動バイアス電圧補正のための方法を提供する。この
方法において、光変調器は、バイアス電圧制御装置によ
って引き起こされたベース信号とDC電圧信号とが結合し
たバイアス制御信号を受信し、そして、第１の２次高調
波成分信号を出力する。バイアス電圧制御装置は、フィ
ードバックされた第１の２次高調波成分信号を受信する
と共に、ベース信号に基づく第２の２次高調波成分信号
を生成する。ここで、第１及び第２の高調波成分信号
は、同じ周波数を持っていて、DC電圧を生成するために
比較される。このDC電圧は、光変調器のバイアス電圧を
制御するために用いられる。図６は、本発明の一実施形
態における、光変調器のバイアスを自動的に補正するた
めの制御方法の概略を示すフローチャートである。それ
は、２つのサイクル、すなわち測定サイクル及び補正サ
イクルを有している。
【００２５】ステップ601において、バイアス電圧制御
装置が測定サイクルにあるとき、バイアス電圧制御装置
は、第１の２次高調波成分信号を受信しない。ステップ
603において、温度変化による、バイアス電圧制御装置
内の回路ユニットの各レベルにおける、余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧が測定される。ステップ605
において、バイアス電圧制御装置が補正サイクルにある
とき、その受信端子には、接地される方ではなく、第１
の２次高調波成分信号を受信する方が選択される。ステ
ップ607において、第１及び第２の２次高調波成分信号
が比較され、DC誤差電圧が得られる。すなわち、DC誤差
電圧は、余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧によ
って減じられることにより得られる。ステップ609にお
いて、このDC誤差電圧が、光変調器のバイアス電圧を制
御するために用いられる。
装置が測定サイクルにあるとき、バイアス電圧制御装置
は、第１の２次高調波成分信号を受信しない。ステップ
603において、温度変化による、バイアス電圧制御装置
内の回路ユニットの各レベルにおける、余分のオフセッ
ト電圧及びゼロシフト電圧が測定される。ステップ605
において、バイアス電圧制御装置が補正サイクルにある
とき、その受信端子には、接地される方ではなく、第１
の２次高調波成分信号を受信する方が選択される。ステ
ップ607において、第１及び第２の２次高調波成分信号
が比較され、DC誤差電圧が得られる。すなわち、DC誤差
電圧は、余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧によ
って減じられることにより得られる。ステップ609にお
いて、このDC誤差電圧が、光変調器のバイアス電圧を制
御するために用いられる。
【００２６】結論として、この発明においては、マイク
ロプロセッサを用いてRFスイッチを制御することによ
り、バイアス電圧制御装置のループ回路によって引き起
こされた余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧を得
ている。これらの２つの電圧に応じて、実際の誤差電圧
が補正され、これにより、光変調器のバイアスが、正確
なバイアス電圧点に設定される。加えて、測定サイクル
及び補正サイクルが繰り返されるので、バイアス電圧制
御装置が自動的に校正される。その結果、バイアス電圧
のシフトに対する温度の影響が効果的に低減され、バイ
アス電圧制御装置の出力電圧が調節される。
ロプロセッサを用いてRFスイッチを制御することによ
り、バイアス電圧制御装置のループ回路によって引き起
こされた余分のオフセット電圧及びゼロシフト電圧を得
ている。これらの２つの電圧に応じて、実際の誤差電圧
が補正され、これにより、光変調器のバイアスが、正確
なバイアス電圧点に設定される。加えて、測定サイクル
及び補正サイクルが繰り返されるので、バイアス電圧制
御装置が自動的に校正される。その結果、バイアス電圧
のシフトに対する温度の影響が効果的に低減され、バイ
アス電圧制御装置の出力電圧が調節される。
【００２７】本発明の範囲あるいは核心からはずれるこ
となしに、本発明の構成に対して、様々な変形を加える
ことが可能であることは、当業者にとって明白である。
前述の記載を考慮すれば、本発明は、請求項及びそれら
と均等の範囲内にある限り、本発明の変形を含むものと
解釈される。
となしに、本発明の構成に対して、様々な変形を加える
ことが可能であることは、当業者にとって明白である。
前述の記載を考慮すれば、本発明は、請求項及びそれら
と均等の範囲内にある限り、本発明の変形を含むものと
解釈される。
【図1】 従来の光ファイバ伝送ネットワークを示す図
である。
である。
【図2A】 従来の直接変調型発光器を示す回路図であ
る。
る。
【図2B】 従来の外部変調型発光器を示す回路図であ
る。
る。
【図3】 光変調器の特性曲線を示す図である。
【図4】 外部変調発光器のための従来の光変調器のバ
イアス電圧制御装置を示す回路図である。
イアス電圧制御装置を示す回路図である。
【図5】 本発明の一実施形態における、外部変調発光
器のための光変調器に対するバイアス電圧制御装置の概
略を示す回路図である。
器のための光変調器に対するバイアス電圧制御装置の概
略を示す回路図である。
【図6】 本発明の一実施形態における、光変調器のバ
イアスを自動的に補正するための制御方法の概略を示す
フローチャートである。
イアスを自動的に補正するための制御方法の概略を示す
フローチャートである。
110 光ファイバ発光器
120 光増幅器
130 受光器
240 直接変調型発光器
210 レーザ光源
230 光増幅器
280 外部変調型発光器
250 レーザ光源
260 光変調器
270 光増幅器
410 10.85MHz信号発生器
420 受光器
430 波形検出器
440 ローパスフィルタ
450 DCレベルアンプ
460 ローパスフィルタ
470 DCレベルシフタ
490 マイクロプセッサ
480 アナログ−デジタル変換器(ADC)
495 デジタル−アナログ変換器(DAC)
538 バイアス電圧制御装置（バイアス制御装置）
502 ベース信号発生器（２次高調波信号発生器）
520 結合器
528 光カプラ
530 受光器
532 抵抗器
522 RFスイッチ
504 倍増（multiplying）波形検出器（２次高調波信号
検出器） 506 第１の狭帯域ローパスフィルタ(LPF) 508 DCアンプ 510 第２の狭帯域ローパスフィルタ(LPF) 512 DCレベルシフタ 514 アナログ−デジタル変換器(ADC) 516 マイクロプロセッサ 518 デジタル−アナログ変換器(DAC) 526 レーザ光源 524 光変調器
検出器） 506 第１の狭帯域ローパスフィルタ(LPF) 508 DCアンプ 510 第２の狭帯域ローパスフィルタ(LPF) 512 DCレベルシフタ 514 アナログ−デジタル変換器(ADC) 516 マイクロプロセッサ 518 デジタル−アナログ変換器(DAC) 526 レーザ光源 524 光変調器
Claims (2)
- 【請求項１】 外部変調発光器における光変調器のバ
イアス電圧を自動的に補正する方法であって、光変調器
が、バイアス電圧制御装置によって供給された、ベース
信号とDC電圧の組み合わせを含むベース制御信号を受信
するとき、バイアス電圧制御装置の受信端子を、光変調
器から第１の２次高調波成分信号を受信可能とし、前記
第１の２次高調波成分信号の周波数に等しい周波数を持
つ第２の２次高調波成分信号を、バイアス電圧制御装置
内で生成し、かつ、前記第１の２次高調波成分信号と比
較し、その結果、光変調器のバイアス電圧を制御するた
めに用いられるDC電圧を生成する方法において、 バイアス電圧制御装置が測定サイクルにあるとき、受信
端子を接地電圧に切り替え、 バイアス電圧制御装置によって引き起こされた余分のオ
フセット電圧及びゼロシフト電圧を測定し、 バイアス電圧制御装置が補正サイクルにあるとき、前記
第１の２次高調波成分信号を受信するように受信端子を
切り替え、 前記第１の２次高調波成分信号を前記第２の２次高調波
成分信号と比較することによってDC誤差電圧を得て、 このDC誤差電圧から余分のオフセット電圧及びゼロシフ
ト電圧を減算し、 減算後のDC誤差電圧を、光変調器のバイアス電圧を制御
するために用いることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 外部変調発光器における光変調器のバ
イアス電圧を自動的に補正する装置であって、光変調器
がバイアス電圧制御装置によって供給されたベース制御
信号を受信するとき、バイアス電圧制御装置の受信端子
が、光変調器から第１の２次高調波成分信号を受信可能
とされ、第１の２次高調波成分信号に応じたDC電圧を生
成して、光変調器のバイアス電圧を制御する装置におい
て、 ベース信号及びこのベース信号に基づく第２の２次高調
波成分信号を発生するために用いられるベース信号発生
器と、 このベース信号発生器と電気的に接続されていて、DC電
圧を受信し、かつ、バイアス制御信号を光変調器に出力
するために用いられる結合器と、 前記第１の２次高調波成分信号を、受信かつ出力するた
めに用いられる光カプラと、 この光カプラによって出力された第１の２次高調波成分
信号を受信するために用いられる受光器と、 第１の端子及び第２の端子を有していて、第２の端子が
接地されている抵抗器と、 前記受光器から第１の２次高調波成分信号を受信する接
続と、前記抵抗器の第１の端子への接続との中から１つ
の接続を選択するために用いられるRFスイッチと、 前記ベース信号発生器及びRFスイッチと電気的に接続さ
れていて、第１の２次高調波成分信号と、第２の２次高
調波成分信号と、DC誤差電圧信号とを出力するために用
いられる波形検出器と、 前記第１の２次高調波成分信号と、第２の２次高調波成
分信号と、DC誤差電圧信号とを受信するために用いられ
る第１のローパスフィルタと、 この第１のローパスフィルタと接続されたDCアンプと、 このDCアンプと接続された第２のローパスフィルタと、 この第２のローパスフィルタと接続されたDCレベルシフ
タと、 このDCレベルシフタと接続されたアナログ−デジタル変
換器(ADC)と、 このADC及び前記RFスイッチと接続されたマイクロプロ
セッサと、 このマイクロプロセッサ及び前記結合器に接続されてい
て、DC誤差電圧信号を出力するデジタル−アナログ変換
器(DAC)とを具備することを特徴とする装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW91100278 | 2002-01-11 | ||
| TW091100278A TW569566B (en) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | Automatic bias voltage calibration method of the optical modulator in externally-tunable optical transmitter and device thereof |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=21688193
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002115330A Expired - Fee Related JP3763800B2 (ja) | 2002-01-11 | 2002-04-17 | 外部変調発光器における光変調器のバイアス電圧を自動的に補正するための方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3763800B2 (ja) |
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| US7853155B2 (en) * | 2005-12-12 | 2010-12-14 | Emcore Corporation | Method for adjusting bias in optical transmitter with external modulator |
| US7463802B2 (en) * | 2006-01-13 | 2008-12-09 | Emcore Corporation | Integrated circuit for adjusting bias in optical transmitter with external modulator |
| US8503056B2 (en) * | 2010-04-29 | 2013-08-06 | Arris Group, Inc. | Bias point control circuit for externally modulated transmitter |
| US8831439B2 (en) * | 2010-10-05 | 2014-09-09 | Infinera Corporation | Upsampling optical transmitter |
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