CN109477984B - 发射器和偏置调整方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种不管调制方式如何都能够适当地调整调制器的偏置电压的发射器和偏置调整方法。发射器(10)包括光调制器(20)，驱动单元(30)，偏差识别信号生成单元(40)和偏置控制单元(50)。偏差识别信号生成单元(40)通过将从所述光调制器(20)输出的调制信号中提取的抖动信号的信号值放大针对所述多个调制方式中的每一个设置的倍率以生成统一信号值，来生成根据光调制器的偏置电压的偏差的信号值。偏置控制单元(50)通过使用由偏差识别信号生成单元(40)生成的信号值根据一种预定调整方法生成偏置值，在该偏置值处，范围从驱动信号的最大值变化到最小值的变化范围的中心对应于光调制器(20)的透射特性。

Description

发射器和偏置调整方法

技术领域

本发明涉及发射器和偏置调整方法，并且尤其涉及用于调整光调制器的偏置电压的发射器和偏置调整方法。

背景技术

代替具有2.5Gbit/s或10Gbit/s数据速率的光传输系统，具有40Gbit/s、100Gbit/s或更高数据速率的超快速长距离光传输系统正在变得普及。预计那些超快速长距离光传输系统采用相移键控或数字相干检测。相移键控在长距离光纤传输所需的特性方面是优异的，例如OSNR(光信噪比)容差，CD(色散)容差和PMD(偏振模色散)容差。另一方面，数字相干检测结合了接收端的相干检测和数字信号处理技术。

作为相移键控，考虑到透射特性与实现的容易性和成本之间的平衡，正在审查采用BPSK(二进制相移键控)和QPSK(正交相移键控)。此外，为了不增加光带宽的使用而实现传输容量的增加，还在审查具有高光频率使用效率的QAM(Quadrature AmplitudeModulation：正交振幅调制)。例如，积极地进行多级调制方式的研究和开发，例如使用四进制驱动信号的16QAM和使用八进制驱动信号的64QAM。

在以下描述中假设BPSK是一种其中调制级是二进制的QAM，并且QPSK是一种其中调制级是四进制的QAM。因此，在以下描述中将调制级为m的QAM表示为mQAM。

在mQAM中，通过沿着同相(I)轴和正交相位(Q)轴中的每一个来调整驱动电信号波形的振幅的中心，可以增加光调制器的透射光波形的眼图开启度，与光调制器的透射特性的斜率的下限(即，零点)一致。换句话说，可以通过将驱动电压-光调制器的光透射特性和驱动电信号波形之间的关系调整到最佳点来增加眼图开启度。此外，通过尽可能线性地将驱动电信号转换为光振幅/相位调制信号，可以最小化接收机中的功率损失。

然而，难以始终保持最佳点。这是因为驱动电压-光调制器的光透射特性根据光调制器的个体差异、温度变化、随时间的变化等而变化。

鉴于上述情况，已经提出了一种通过调整待提供给光调制器的偏置电压来保持最佳点的技术。例如，专利文献1公开了通过使用低频信号来控制光调制器的偏置电压。

引用列表

专利文献

PTL1：日本未审查专利申请公开No.2008-249848

发明内容

技术问题

当发射器支持多种调制方式时，需要针对每种调制方式适当地调整调制器的偏置电压。尽管专利文献1公开了一种能够切换调制方式的光调制装置，但是它没有公开关于驱动电信号可以具有多于两个电压值(例如16QAM或64QAM)的调制方式的切换。因此，当要切换的多个调制方式包括驱动电信号可以采用的电压值的数量超过2的调制方式时，专利文献1中公开的技术不能适当地调整调制器的偏置电压。

本发明是为了解决上述问题而完成的，因此本发明的目的在于提供一种不管调制方式如何都能够适当地调整调制器的偏置电压的发射器和偏置调整方法。

问题的解决方案

根据本发明一个方面的发射器包括：光调制器，所述光调制器被配置为根据驱动信号通过多种调制方式中的任何一种调制连续波光；驱动装置，所述驱动装置用于基于信息数据生成驱动信号；偏差识别信号生成装置，所述偏差识别信号生成装置用于通过将从所述光调制器输出的调制信号中提取的抖动信号(dither signal)的信号值放大了针对所述多个调制方式中的每一个设置的倍率以生成统一信号值，来生成根据光调制器的偏置电压的偏差的信号值；以及偏置控制装置，所述偏置控制装置用于通过使用由偏差识别信号生成装置生成的信号值根据一种预定调整方法生成偏置值，在该偏置值处，从驱动信号的最大值到最小值的变化范围的中心对应于光调制器的透射特性，其中光调制器以基于偏置值调整的偏置电压进行操作。

根据本发明一个方面的偏置调整方法包括：基于信息数据生成驱动信号，根据驱动信号通过多种调制方式中的任何一种来调制连续波光，并在光调制器中生成调制信号，从调制信号中提取抖动信号，通过将所提取的抖动信号的信号值放大了针对所述多个调制方式中的每一个设置的倍率以生成统一信号值，来生成根据光调制器的偏置电压的偏差的信号值，并通过使用所生成的信号值根据一种预定调整方法生成偏置值，在该偏置值处，从驱动信号的最大值到最小值的变化范围的中心对应于光调制器的透射特性，其中光调制器以基于偏置值调整的偏置电压进行操作。

发明的有益效果

根据本发明，可以提供一种不管调制方式如何都能够适当地调整调制器的偏置电压的发射器和偏置调整方法。

附图说明

图1是示出根据实施例的概述的发射器的配置的框图。

图2是示出根据实施例的光发射器的配置的框图。

图3是示出根据实施例的光检测单元的配置的示例的框图。

图4是以时分方式切换调制方式并输出对应每个方式的选择信号的示例的示意图。

图5是示出当发射器中的调制方式是4QAM时，用于驱动第一调制单元或第二调制单元的驱动电信号的振幅与第一调制单元或第二调制单元的光传输输出之间的关系的示意图。

图6是示出当发射器中的调制方式是16QAM时，用于驱动第一调制单元或第二调制单元的驱动电信号的振幅与第一调制单元或第二调制单元的光传输输出之间的关系的示意图。

图7是示出当发射器中的调制方式是64QAM时，用于驱动第一调制单元或第二调制单元的驱动电信号的振幅与第一调制单元或第二调制单元的光传输输出之间的关系的示意图。

图8是示出当调制方式是4QAM时，从调制信号解调的抖动信号的电压的模拟结果的曲线图，其中抖动信号叠加在驱动振幅上。

图9是示出当调制方式是16QAM时，从调制信号解调的抖动信号的电压的模拟结果的曲线图，其中抖动信号叠加在驱动振幅上。

图10是示出当调制方式是64QAM时，从调制信号解调的抖动信号的电压的模拟结果的曲线图，其中抖动信号叠加在驱动振幅上。

图11是示出根据该实施例的控制单元的配置的示例的框图。

图12是以示出二进制调制方式施加到第一调制单元和第二调制单元的驱动电压与光发射器中的光调制器的光传输输出之间的关系的视图。

图13A是示出当使用其上叠加有抖动信号的偏置值的控制以二进制调制方式应用于光发射器时的控制结果的视图。

图13B是示出当使用其上叠加有抖动信号的偏置值的控制以二进制调制方式应用于光发射器时的控制结果的视图。

图13C是示出当使用其上叠加有抖动信号的偏置值的控制以二进制调制方式应用于光发射器时的控制结果的视图。

图14A示出了当应用使用其上叠加有抖动信号的偏置值的控制时的模拟结果。

图14B示出了当应用使用其上叠加有抖动信号的偏置值的控制时的模拟结果。

图15A示出了当应用使用其上叠加有抖动信号的驱动振幅的控制时的模拟结果。

图15B示出了当应用使用其上叠加有抖动信号的驱动振幅的控制时的模拟结果。

图16示出了当应用使用其上叠加有抖动信号的驱动振幅的控制时的微分值的模拟结果。

具体实施方式

<实施例概述>

在描述实施例之前，描述了根据本发明的实施例的概述。图1是示出根据实施例的概述的发射器10的配置的框图。在图1中，以一个方向指示信号或数据流的方向的箭头以简单的方式表示信号或数据流的方向，但是所述流可以以两个方向。如图1所示，发射器10包括光调制器20，驱动单元(驱动装置)30，偏差识别信号生成单元(偏差识别信号生成装置)40和偏置控制单元(偏置控制装置)50。

光调制器20根据从驱动单元30输出的驱动信号(其也称为驱动电信号)调制来自光源(未示出)的连续波光。光调制器20通过多种调制方式中的任何一种来调制连续波光。例如，光调制器20通过从多个预定调制方式中选择的调制方式来调制连续波光。多个调制方式可以是任意调制方式。例如，多个调制方式可以包括BPSK、QPSK或QAM。此外，多个调制方式可以包括强度调制，不限于相位调制。包括在多个调制方式中的调制方式可以是其中驱动信号可以具有两个电压值的调制方式，例如强度调制，BPSK或QPSK，或者其中驱动信号可以具有多于两个电压值的调制方式，例如16QAM。

在光调制器20中作为调制结果输出的调制信号包括抖动信号。抖动信号是为控制光调制器20上的偏置电压而添加的信号，并且是具有预定频率的低频信号。例如，抖动信号是频率为kHz量级的低频信号。

驱动单元30基于输入信息数据来生成要输出到光调制器20的驱动信号。

偏差识别信号生成单元40将从光调制器20输出的调制信号中提取的抖动信号的信号值放大针对多个调制方式中的每一个设置的倍率以生成统一信号值，并且从而生成根据光调制器20的偏置电压的偏差的信号值。偏差不限于偏置电压到最佳点的偏差量，并且它还包括偏差方向(即，与最佳点的偏差是在电压的正方向或是负方向上。)

偏置控制单元50通过使用由偏差识别信号生成单元40生成的信号值，根据一个预定调整方法生成偏置值，在该偏置值处，驱动信号的振幅的中心对应于光调制器20的透射特性。驱动信号的振幅的中心是变化范围的中心，其范围从驱动信号的最大值到最小值。换句话说，驱动信号的振幅的中心是驱动信号的峰-峰范围的中心。因此，偏置控制单元50生成偏置值，在该偏置值处，偏置电压与光调制器20的透射特性的最小点一致。偏置值是指定偏置电压的电压值的参数。偏置控制单元50将生成的偏置值输出到光调制器20。光调制器20以基于偏置电压调整的偏置电压进行操作。

当调制方式不同时，即使偏置电压到最佳值的偏差相同，所提取的抖动信号的信号值也不总是相同的。例如，当偏置电压的偏差是X时，采用第一调制方式时提取的抖动信号的信号值是d_A，而采用第二调制方式时提取的抖动信号的信号值是d_B。换句话说，尽管采用第一调制方式时提取的抖动信号的信号值是d_A的事实意味着偏置电压的偏差是X，但是即使采用第二调制方式时提取的抖动信号是d_A时，偏置电压的偏差也不是X。因此，当通过使用提取的抖动信号的信号值控制偏置电压时，通常需要使用根据调制方式的调整方法。

然而，因为偏差识别信号生成单元40如上所述生成根据偏置电压的偏差的信号值，所以偏置控制单元50可以根据一种预定调整方法生成适当的偏置值。例如，当偏置电压的偏差是X时，如果可以获得信号值dx(其不管调制方式如何而是统一的)，则可以从该信号值dx唯一地识别偏置电压的偏差，而不管调制方式如何。鉴于此，例如，偏差识别信号生成单元40通过将采用第一调制方式时的抖动信号的信号值d_A乘以dx/d_A倍来生成统一信号值dx。此外，例如，偏差识别信号生成单元40通过将采用第二调制方式时的抖动信号的信号值d_B乘以dx/d_B倍来生成统一信号值dx。注意，dx/d_A和dx/d_A中的每一个是针对每个调制方式预设的倍率。注意，该倍率可以是正值或负值。可以通过对每个调制方式进行模拟、实验等来确定该倍率。以这种方式，偏置控制单元50获得根据偏置电压的偏差的信号值，而不管调制方式如何，并且从而可以通过任意调整方法控制偏置电压而不管调制方式如何。

如上所述，在发射器10中，可以不依赖于调制方式而通过任意调整方法调整光调制器20的偏置电压，而不管基于根据偏置电压的偏差的信号值的调制方式如何。因此，不管调制方式如何，发射器10都能够适当地调整调制器的偏置电压。

<实施例>

下面参照附图详细描述本发明的实施例。图2是示出根据实施例的发射器100的配置的框图。在图2中，以一个方向指示信号或数据流的方向的箭头以简单的方式表示信号或数据流的方向，但是所述流可以以两个方向。如图2所示，发射器100包括光源200、第一驱动器单元310、第二驱动器单元320、光调制器400、分支单元500、光检测单元600、控制单元700和DSP(数字信号处理器)800。

光源200例如是激光二极管，并输出连续波(CW)光。注意，连续波光也称为连续波振荡光。从光源200输出的CW光在光调制器400中被分成两部分，并且一部分被输入到第一调制单元410，而另一部分被输入到第二调制单元420，这将在后面描述。

第一驱动器单元310和第二驱动器单元320是驱动器电路，并且基于输入信息数据生成要输出到光调制器400的驱动信号。第一驱动器单元310和第二驱动器单元320相当于上面描述的驱动单元30。

根据所应用的调制方式编码的数据信号D_I(即，信息数据)从DSP800输入到第一驱动器单元310。此外，驱动振幅A_I(其也称为振幅信息)从控制单元700输入到第一驱动器单元310。第一驱动器单元310基于输入的驱动振幅A_I调整输入的数据信号D_I的振幅，并将驱动电信号E_I输出到光调制器400的第一调制单元410。

根据所应用的调制方式编码的数据信号D_Q(即，信息数据)从DSP 800输入到第二驱动器单元320。此外，驱动振幅A_Q(其也称为振幅信息)从控制单元700输入到第二驱动器单元320。第二驱动器单元320基于输入的驱动振幅A_Q调整输入的数据信号D_Q的振幅，并将驱动电信号E_Q输出到光调制器400的第二调制单元420。

通过从控制单元700输入的偏置值来调整光调制器400的偏置电压。然后，光调制器400通过使用从驱动器单元310或320输入的驱动电信号来光学地调制从光源200输入的CW光，并输出调制信号。如图2所示，根据该实施例的光调制器400包括第一调制单元410，第二调制单元420和相位调整单元430。

第一调制单元410和第二调制单元420例如是Mach-Zehnder调制器。

通过从控制单元700输入的偏置值B_I来调整第一调制单元410的偏置电压。然后，第一调制单元410通过使用从第一驱动器单元310输入的驱动电信号E_I来调制从光源200输入的一个CW光，并输出调制信号。

通过从控制单元700输入的偏置值B_Q来调整第二调制单元420的偏置电压。然后，第二调制单元420通过使用从第二驱动器单元320输入的驱动电信号E_Q来调制从光源200输入的另一CW光，并输出调制信号。

相位调整单元430是移相器，并且将从第二调制单元420输出的调制信号的相位移位π/2并输出该信号。

从第一调制单元410输出的调制信号和从相位调整单元430输出的相移了π/2的调制信号在路径上合并，并作为调制信号从光调制器400输出。

分支单元500例如是光耦合器，并且它将从光调制器400输出的调制信号分成两部分，将一部分发送到光传输路径，并将另一部分输出到光检测单元600。

光检测单元600将在分支单元500中划分的调制信号转换为电信号，提取并放大指定的频率分量，然后将该信号输出到控制单元700。图3是示出光检测单元600的配置的示例的框图。在图3中，以一个方向指示信号或数据流的方向的箭头以简单的方式表示信号或数据流的方向，但是所述流可以以两个方向。如图3所示，光检测单元600包括光电转换单元610，电流-电压转换单元620，BPF(带通滤波器)630和放大单元640。

光电转换单元610是光电转换元件，并且其将在分支单元500中划分的调制信号光电转换为电信号，并输出根据调制信号的光功率的电流值。电流-电压转换单元620是电流-电压转换电路，并且其将根据从光电转换单元610输出的调制信号的光功率的电流值转换为电压值。BPF 630是窄带通滤波器，其从电流-电压转换单元620的输出值中提取包括频率f₀的频率分量。频率f₀是抖动信号的频率。放大单元640例如是放大器，并且放大在BPF 630中提取的频率分量并将其输出到控制单元700。

控制单元700生成要输出到光调制器400的偏置值和要输出到驱动器单元310和320的驱动振幅。此外，控制单元700从光检测单元600输入的频率分量中提取抖动信号，并基于提取的结果生成偏差值。注意，控制单元700将作为低频信号的抖动信号叠加在驱动振幅或偏置值上。稍后详细描述控制单元700。

DSP 800确定在多个预定调制方式中要应用于发射的调制方式。DSP 800确定在多个预定调制方式中要用于发送信息的调制方式。DSP 800可以以时分方式在多个预定调制方式中的两个或更多个调制方式之间切换。此外，DSP 800可以根据要应用于发射的调制方式对信息进行编码，并生成数据信号D_I和D_Q。DSP 800将所生成的数据信号D_I输出到第一驱动器单元310，并将所生成的数据信号D_Q输出到第二驱动器单元320。

此外，DSP 800根据当前应用的调制方式将选择信号发送到控制单元700。图4是示出以时分方式切换调制方式并根据每个方式输出选择信号的示例的示意图。在图4所示的示例中，DSP 800以时分方式在调制级为m1的QAM(m1-QAM)、调制级为m2的QAM(m2-QAM)和调制级为m3的QAM(m3-QAM)之间切换。因此，多个预定调制方式可以包括具有第一调制级的QAM和具有不同于第一调制级的第二调制级的QAM，并且DSP 800可以以时分方式在具有第一调制级的QAM和具有第二调制级的QAM之间切换。通过以时分方式切换具有不同调制级的多个调制方式，可以实现具有任意调制级的调制。此外，DSP 800发送切换信号，这在稍后描述。

DSP800包括CPU(中央处理单元)和存储器(未示出)，并且例如通过CPU执行加载到存储器的程序来执行上述处理。注意，在某些情况下，DSP 800也被称为信号处理装置。

如上所述，当调制方式不同时，即使当偏置电压到最佳点的偏差相同时，从调制信号获得的抖动信号的信号值也不一定相同。以下描述其具体实例。图5至图7是示出用于驱动第一调制单元410或第二调制单元420的驱动电信号的振幅与第一调制单元410或第二调制单元420的光传输输出之间的关系的示意图。图5示出了当发射器100中的调制方式是4QAM时的关系，图6示出了当发射器100中的调制方式是16QAM时的关系，并且图7示出了当发射器100中的调制方式是64QAM时的关系。此外，在图5至图7和图12(稍后描述)中，左上图是示出第一调制单元410或第二调制单元420的驱动电压与第一调制单元410或者第二调制单元420的光传输输出(即，第一调制单元410或第二调制单元420的透射特性)之间的关系的曲线图，下图是示出驱动电信号的转变的曲线图，右上图是示出了具有驱动电信号的转变的调制信号的波形的曲线图。

注意，在图7中显示驱动电信号的转变的曲线图(下图)和显示驱动电信号的转变的调制信号的波形的曲线图(右上图)中，为了提高图纸的可视性，部分省略了转变的图示。例如，在图7的下图中，省略了从电压值V₀到V₁的转变的图示。

此外，在以下描述中，对应于透射特性的斜率的下限(即，零点)的电压与对应于透射特性的峰值点的电压之间的差分电压是Vπ。因此，对应于透射特性的相邻峰值点的电压差表示为2Vπ。

图8至图10是示出在抖动信号叠加在驱动振幅上的情况下从调制信号解调的抖动信号的电压的模拟结果的曲线图。在图8至图10和后面描述的图14至图16的曲线图中，横轴表示偏置电压与最佳点的偏差，并且纵轴表示从调制信号解调的抖动信号的振幅。更具体地说，图8至10如下。

图8是对应于图5的视图，并且示出了当发射器100中的调制方式是4QAM时的曲线图。当调制方式是4QAM时，驱动电压的两个点，即A₀和A₇，是必要的，如图5所示。注意，对应于A₀的驱动电信号的电压是V₀，并且对应于A₇的驱动电信号的电压是V₇。图8示出了关于图5中的振幅V₇₀(＝V₇-V₀)的模拟结果的曲线图。在图8中，虚线表示关于振幅V₇₀的抖动信号的振幅。在图8中，虚线图示出了通过光检测单元600检测到的抖动信号的振幅与偏置电压到最佳点的偏差之间的关系。在图8中，V₇₀＝Vπ作为示例。

图9是对应于图6的视图，并且示出了当发射器100中的调制方式是16QAM时的曲线图。当调制方式是16QAM时，驱动电压的四个点，即A₀，A₂，A₅和A₇是必要的，如图6所示。注意，对应于A₂的驱动电信号的电压是V₂，并且对应于A₅的驱动电信号的电压是V₅。图9示出了关于图6中的振幅V₇₀(＝V₇-V₀)和振幅V₅₂(＝V₅-V₂)的模拟结果的曲线图。关于振幅，尽管也可以生成例如振幅为A₀和A₅，但将关于振幅V₇₀和振幅V₅₂的模拟结果作为如上所述的示例。此外，在图9中，实线表示关于振幅V₇₀的抖动信号的振幅和关于振幅V₅₂的抖动信号的振幅。此外，在图9中，虚线是表示由实线表示的振幅的平均值的曲线图。在图9中，虚线图示出了通过光检测单元600检测到的抖动信号的振幅与偏置电压到最佳点的偏差之间的关系。在图9中，作为示例，V₇₀＝Vπ并且V₅₂＝0.35×Vπ。

图10是对应于图7的视图，并且示出了当发射器100中的调制方式是64QAM时的曲线图。当调制方式是64QAM时，驱动电压的八个点，即A₀到A₇，是必要的，如图7所示。注意，对应于A₁的驱动电信号的电压是V₁，对应于A₃的驱动信号的电压是V₃，对应于A₄的驱动电信号的电压是V₄，并且对应于A₆的驱动电信号的电压是V₆。图10示出了关于图7中的振幅V₇₀(＝V₇-V₀)、振幅V₆₁(＝V₆-V₁)、振幅V₅₂(＝V₅-V₂)和振幅V₄₃(＝V₄-V₃)的模拟结果的曲线图。关于振幅，尽管也可以生成例如振幅为A₀和A₅，但是如上所述将关于四种振幅的模拟结果作为示例示出。此外，在图10中，实线表示关于振幅V₇₀的抖动信号的振幅，关于振幅V₆₁的抖动信号的振幅，关于振幅V₅₂的抖动信号的振幅，以及关于振幅V₄₃的抖动信号的振幅。此外，在图10中，虚线是表示由实线表示的振幅的平均值的曲线图。在图10中，虚线图示出了通过光检测单元600检测到的抖动信号的振幅与偏置电压到最佳点的偏差之间的关系。在图10中，作为示例，V₇₀＝Vπ，V₆₁＝0.60×Vπ，V₅₂＝0.35×Vπ，并且V₄₃＝0.15×Vπ。

如图8至图10所示，即使当偏置电压到最佳点的偏差相同时，检测到的抖动信号的振幅值也根据调制方式而不同。因此，当通过使用检测到的抖动信号的振幅值来调整偏置电压时，需要对每个调制方式进行不同的调整。

鉴于上述情况，控制单元700在该实施例中具有以下配置。图11是示出根据该实施例的控制单元700的配置的示例的框图。在图11中，以一个方向指示信号或数据流的方向的箭头以简单的方式表示信号或数据流的方向，但是所述流可以以两个方向。如图11所示，控制单元700包括第一控制单元701和第二控制单元702。第一控制单元701是向第一调制单元410和第一驱动器单元310输出信号的控制单元，并且第二控制单元702是向第二调制单元420和第二驱动器单元320输出信号的控制单元。如图11所示，第一控制单元701和第二控制单元702具有相同的配置，每个控制单元包括低频信号生成单元710，乘法器711，放大单元712和717，串行-并行转换器713，栅极放大单元714_1至714_N，偏置控制单元715，振幅控制单元716，和加法器718和719。

低频信号生成单元710例如是振荡器，并且其生成具有频率f₀的方波信号作为抖动信号，并将该信号输出到乘法器711和放大单元717。注意，低频信号生成单元710生成的信号不限于方波信号，也可以是具有频率f₀的正弦波信号。

乘法器711将从光检测单元600输入的频率分量乘以从低频信号生成单元710输入具有频率f₀的信号，并将其输出到放大单元712。作为乘法器的乘法结果，从光检测单元600输入的频率分量中提取抖动信号。

放大单元712例如是放大器，并且其放大从乘法器711输出的信号，并将其输出到N(N是1或更大的整数)个栅极放大单元714_1到714_N中的每一个。N对应于适用于发射器100的调制方式的类型的数量。

从DSP 800输出的选择信号被输入到串行-并行转换器713。串行-并行转换器713将选择信号作为从DSP 800输出的串行数据转换成并行数据，并将其输出到门放大单元714_1至714_N。注意，尽管在该实施例中示出了从DSP 800串行发送选择信号的配置，但是该配置仅是示例。选择信号可以从DSP 800并行传输。因此，根据传输方式，不一定需要串行-并行转换器713。

从DSP 800输出的选择信号是识别当前应用的调制方式的信号，并且是用于指示与当前应用的调制方式对应的栅极放大单元714_1至714_N放大并输出该信号的信号。

栅极放大单元714_1至714_N等效于上述偏差识别信号生成单元40，并生成根据偏置电压的偏差的统一信号值。根据选择信号选择栅极放大单元714_1至714_N。由选择信号选择的栅极放大单元714_1至714_N之一将从放大单元712输出的信号(即，所提取的抖动信号的信号值)放大预定倍率，并将放大的信号输出到偏置控制单元715。换句话说，栅极放大单元714_1至714_N放大并输出所提取的抖动信号的信号值。例如，栅极放大单元714_1至714_N中的每一个由开关和放大器组成。栅极放大单元714_1至714_N与适用于发射器100的调制方式一一对应。

对栅极放大单元714_1至714_N中的每一个设置以下倍率。栅极放大单元714_1至714_N被设计为获得信号值dx，该信号值dx对于偏置电压到最佳点的偏差X是统一的。因此，当使用第一调制方式时对由选择信号选择的栅极放大单元714_1设置的倍率m₁由下面的等式(1)表示，例如，其中信号值d₁是当使用该调制方式时从放大单元712获得的。

m₁＝dx/d₁...(1)

同样，当使用第N个调制方式时对由选择信号选择的栅极放大单元714_N设置的倍率m_N由下面的等式(2)表示，例如，其中信号值d_N是当使用该调制方式时从放大单元712获得的。

m_N＝dx/d_N...(2)

注意，可以针对统一信号值dx设置任意值。例如，当dx＝d₁时，栅极放大单元714_1可以省略放大处理。此外，因为可以通过执行模拟、实验等来获取信号值d₁至d_N，所以根据上述等式确定要对每个栅极放大单元714_1至714_N设置的放大倍率。注意，该倍率可以是负值或值为1或更小。

偏置控制单元715等效于上述偏置控制单元50。偏置控制单元715通过使用从栅极放大单元714_1至714_N中的任何一个输出的信号值生成偏置值，在该偏置值处，驱动电信号的振幅的中心对应于光调制器的透射特性。更具体地，第一控制单元701的偏置控制单元715通过使用从栅极放大单元714_1至714_N中的任何一个输出的信号值生成偏置值B_I，在该偏置值B_I处，驱动电信号E_I的振幅的中心对应于第一调制单元410的透射特性。此外，第二控制单元702的偏置控制单元715通过使用从栅极放大单元714_1至714_N中的任何一个输出的信号值生成偏置值B_Q，在该偏置值B_Q处，驱动电信号E_Q的振幅的中心对应于第二调制单元420的透射特性。

注意，偏置控制单元715根据相同的调整方法进行调整，而不管所使用的调制方式如何。偏置控制单元715通过指定的调整方法生成偏置值，在该偏置值处，驱动电信号的振幅的平均电压值(即，偏置电压)与光调制器400的透射特性的最小点(即，零点)一致。尽管可以使用任意调整方法作为指定的调整方法，但是稍后描述特定调整方法的示例。偏置控制单元715将所生成的偏置值输出到加法器718。

偏置控制单元715可以使用诸如数字信号处理器(DSP)的微计算机来配置，例如，其可以基于输入信号执行算术处理。在这种情况下，DSP包括CPU和存储器(未示出)，并且例如通过CPU执行加载到存储器的程序来执行上述处理。

振幅控制单元716生成振幅信息，该振幅信息使得驱动电信号的振幅对应于光调制器的透射特性。具体地，振幅控制单元716生成用于将驱动电信号的电压值调整到光调制器的透射特性中的峰值点之间的指定位置的振幅信息。更具体地，第一控制单元701的振幅控制单元716生成驱动振幅A_I，在该驱动振幅A_I处，驱动电信号E_I的振幅对应于第一调制单元410的透射特性。此外，第二控制单元702的振幅控制单元716生成驱动振幅A_Q，在该驱动振幅A_Q处，驱动电信号E_Q的振幅对应于第二调制单元420的透射特性。振幅控制单元716生成与在多个预定调制方式中要应用于发射的调制方式对应的振幅信息。振幅控制单元716将生成的驱动振幅输出到加法器719。

振幅控制单元716可以使用诸如数字信号处理器(DSP)的微计算机来配置，例如，其可以基于输入信号执行算术处理。在这种情况下，DSP包括CPU和存储器(未示出)，并且例如通过CPU执行加载到存储器的程序来执行上述处理。

放大单元717例如是放大器，并且其放大从低频信号生成单元710输出的信号，并将该信号输出到输入了来自偏置控制单元715的输出的加法器718或者输出到输入了来自振幅控制单元716的输出的加法器719。例如，放大单元717根据来自DSP 800的切换信号改变输出信号的位置。

加法器718将来自偏置控制单元715的信号(偏置值)和来自放大单元717的信号(抖动信号)相加并输出结果。此外，加法器719将来自振幅控制单元716的信号(驱动振幅)和来自放大单元717的信号(抖动信号)相加并输出结果。如上所述，在从放大单元717输出抖动信号时，加法器718和加法器719将抖动信号加到输入信号并输出结果。由此，抖动信号叠加在偏置值或驱动振幅上。注意，加法器718和719可以基于切换信号来切换是否将从放大单元717输出的抖动信号添加到输入信号，而不是通过切换信号改变从放大单元717输出信号的位置。

此外，不同时执行第一控制单元701中的抖动信号的叠加和第二控制单元702中的抖动信号的叠加。例如，第一控制单元701和第二控制单元702通过来自DSP 800的切换信号交替地执行抖动信号的叠加。注意，因为第一控制单元701和第二控制单元702叠加具有相同频率的抖动信号，所以不同时执行在第一控制单元701中的抖动信号的叠加和在第二控制单元702中的抖动信号的叠加。因此，当第一控制单元701中的低频信号生成单元710输出具有频率f₁的信号并且第二控制单元702中的低频信号生成单元710输出具有与频率f1不同的频率f₂的信号时，这不适用。

来自第一控制单元701中的加法器718的输出被输入到第一调制单元410，并且来自第二控制单元702中的加法器718的输出被输入到第二调制单元420。此外，来自第一控制单元701中的加法器719的输出被输入到第一驱动器单元310，并且来自第二控制单元702中的加法器719的输出被输入到第二驱动器单元320。

在控制单元700中，不管如上所述的栅极放大单元714_1至714_N的调制方式如何，都可以获得根据偏置电压到最佳点的偏差的统一信号值。因此，偏置控制单元715不需要针对每个调制方式改变调整方法。由此，发射器100可以适当地调整调制器的偏置电压，而不依赖于调制方式。具体地，例如，即使当发射器100以时分方式在具有调制级m1的QAM和具有调制级m2的QAM之间切换作为调制方式时，也可以适当地调整调制器的偏置电压。

在下文中，描述了可以在偏置控制单元715中使用的调整方法的两个示例。在根据第一示例的调整方法中，偏置控制单元715调整偏置值，使得提取的抖动信号的振幅变化的频率变为抖动信号的频率的两倍。可以通过根据如下所述的第一示例的调整方法来实现偏置控制。

图12是示出施加到第一调制单元410和第二调制单元420的驱动电压与发射器100中的光调制器400的以二进制调制方式的光传输输出之间的关系的视图，Zehnder光调制器被应用于该二进制调制方式。注意，二进制调制方式是这样的调制方式，其中驱动电信号可以具有两个电压值，并且存在一种类型的驱动电信号的振幅。在这种情况下，例如，控制单元700调整驱动电信号的振幅，使得驱动电信号的“0”和“1”对应于光调制器400的透射特性的两个相邻的最大(峰值)点。具体地，控制单元700调整驱动电信号的振幅，使得对应于“0”的驱动电信号的电压值与对应于“1”的驱动电信号的电压值之间的电压差变为等于峰值点之间的电压差(2Vπ)。同时，控制单元700调整偏置值，使得驱动电信号的振幅的平均电压(中间电压)与光调制器400的透射特性的最小点(零点)一致。由此，驱动电信号的“0”/“1”被转换成调制信号的载波相位“0”/“π”。

具体地，控制单元700将具有频率f₀的抖动信号叠加在偏置值上以输出到光调制器400，并且以频率f₀改变驱动电信号的平均电压(偏置电压)。图13A至13C示出了此时的偏置电压V与通过光检测单元600检测到的f₀分量的检测电压之间的关系。

如图13B所示，当驱动电信号的振幅的最大电压与光调制器400的透射特性的峰值一致，驱动电信号的振幅的最小电压与该峰值邻近的峰值一致，并且平均电压(偏置电压)与零点一致时，在通过光检测单元600检测到的f₀分量的检测电压中出现振幅中具有频率2f₀的变化。换句话说，所提取的抖动信号的振幅的变化的频率变为抖动信号的频率的两倍。

另一方面，当偏置电压偏离零点时，在通过光检测单元600检测到的f₀分量的检测电压中出现振幅中具有频率f₀的变化，如图13A或13C所示。当偏置电压高于最合适的电压值时(图13A)并且当偏置电压低于该最合适的电压值时(图13C)，频率f₀的相位被反转。因此，通过使用反馈控制来调整偏置值，例如，使得所提取的抖动信号的振幅的变化的频率变为抖动信号的频率的两倍，可以将偏置电压设置为最合适的电压值。因此，可以通过使用在其上应用二进制调制方式的发射器100中叠加抖动信号的偏置电压来适当地控制偏置电压。

下面描述根据第二示例的调整方法。在根据第二示例的调整方法中，偏置控制单元715调整偏置值，使得提取的抖动信号的强度的微分值变为零。可以通过根据如下所述的第二示例的调整方法来实现偏置控制。然而，在该描述之前，首先描述当在诸如16QAM或64QAM的多级调制方式中将抖动信号叠加在偏置值上的控制应用于发射器100时的控制结果。注意，多级调制方式是这样的调制方式，其中驱动电信号可以具有多于两个的电压值，并且存在两种或更多种类型的驱动电信号的振幅。例如，在16QAM的情况下，驱动信号可以具有四个电压值，并且在64QAM的情况下，驱动信号可以具有八个电压值。

如图7所示，在64QAM调制方式中，需要从A₀到A₇的八个点作为驱动电压。图14A和14B示出了关于图7中的振幅V₇₀(＝V₇-V₀)、振幅V₆₁(＝V₆-V₁)、振幅V₅₂(＝V₅-V₂)和振幅V₄₃(＝V₄-V₃)的模拟结果的曲线图。关于振幅，尽管也可以生成例如A₀和A₅的振幅，但是关于四种类型的振幅的模拟结果作为如上所述的示例示出。此外，在图14A和14B中，实线表示关于振幅V₇₀的抖动信号的振幅、关于振幅V₆₁的抖动信号的振幅、关于振幅V₅₂的抖动信号的振幅以及关于振幅V₄₃的抖动信号的振幅。此外，在图14A和14B中，虚线是示出由实线指示的振幅之和的曲线图。在图14A和14B中，虚线图示出了通过光检测单元600检测到的抖动信号的振幅与偏置电压到最佳点的偏差之间的关系。

在图14A中，V₇₀＝1.96×Vπ，V₆₁＝1.40×Vπ，V₅₂＝0.84×Vπ，V₄₃＝0.28×Vπ。此外，在图14B中，振幅小于图14A中的振幅，并且V₇₀＝1.60×Vπ，V₆₁＝1.20×Vπ，V₅₂＝0.72×Vπ，并且V₄₃＝0.24×Vπ。

在图14A中，当偏置电压相对于最佳点(0V)偏移到正(0到1Vπ)时，通过光检测单元600检测到的f₀分量的检测电压(虚线)是负电压。此外，在图14A中，当偏置电压相对于最佳点(0V)偏移到负(0到-1Vπ)时，检测到的电压是正电压。

另一方面，在图14B中，在振幅稍小于图14A的示例中的那些的情况下，当偏置电压相对于最佳点(0V)偏移到正(0到1Vπ)时，通过光检测单元600检测到的f₀分量的检测电压(虚线)是正电压。此外，在图14B中，当偏置电压相对于最佳点(0V)偏移到负(0到-1Vπ)时，检测到的电压是负电压。

具体地，在应用多级调制方式的发射器100中，如果应用使用在其上叠加抖动信号的偏置电压的控制，则偏置电压到最佳点(零点)的偏差的方向不是由f₀分量的检测电压唯一确定的。因此，在应用多级调制方式的发射器100中，即使当抖动信号叠加在偏置电压上时，也不容易将偏置电压控制到零点。因此，当多级调制方式应用于发射器100时，控制单元700将抖动信号叠加在驱动振幅上以输出到第一驱动器单元310和第二驱动器单元320。

鉴于上述研究，可以通过如下所述的根据第二示例的调整方法来实现偏置控制。根据第二示例的调整方法是偏置控制，其以如下方式将抖动信号叠加在驱动振幅上。

描述当使用在其上叠加抖动信号的驱动振幅的控制在多级调制方式中在发射器100中执行时的控制结果。注意，在下面描述了当在64QAM调制方式中在发射器100中在与图14A和14B中所述那些相同的条件下执行使用在其上叠加抖动信号的驱动振幅的控制时的控制结果。

图15A示出了在V₇₀＝1.96×Vπ，V₆₁＝1.40×Vπ，V₅₂＝0.84×V和V₄₃＝0.28×Vπ的情况下抖动信号叠加在驱动振幅上时的模拟结果。图15B示出了在V₇₀＝1.60×Vπ，V₆₁＝1.20×Vπ，V₅₂＝0.72×Vπ和V₄₃＝0.24×Vπ的情况下抖动信号叠加在驱动振幅上时的模拟结果。在图15A和15B中，实线表示关于振幅V₇₀的抖动信号的振幅、关于振幅V₆₁的抖动信号的振幅、关于振幅V₅₂的抖动信号的振幅以及关于振幅V₄₃的抖动信号的振幅。此外，在图15A和15B中，虚线是示出由实线表示的振幅之和的图。在图15A和15B中，虚线图示出了通过光检测单元600检测到的抖动信号的振幅与偏置电压到最佳点的偏差之间的关系。

如图15A和15B所示，即使当振幅不同时，通过光检测单元600检测的检测电压如下。具体地，当偏置电压到最佳点(0V)的偏差在-0.5到+0.5Vπ的范围内时，检测到的电压是正电压，否则，检测到的电压是负电压。具体地，当抖动信号叠加在驱动振幅上时，可以检测与应用多级调制方式的发射器100中的最佳点(零点)的偏差。

图16示出了对图15A或图15B所示的检测电压作微分的结果。在图16中，实线是表示由图15A或图15B中的实线表示的振幅之和的曲线图。换句话说，在图16中，实线对应于图15A或图15B中的虚线。此外，在图16中，虚线是图16中的实线图被微分的图。因此，图16中的虚线图指示了抖动信号的强度的微分值。如图16中的虚线所示，当偏置电压相对于最佳点(0V)偏移到正(0到1Vπ)时，检测电压的微分值(抖动信号的强度)是负电压。另一方面，当偏置电压相对于最佳点(0V)偏移到负(0到-1Vπ)时，微分值是正电压。因此，通过使用反馈控制来调整偏置值，例如，使得所提取的抖动信号的强度的微分值变为零，可以将偏置电压设置为最合适的电压值。换句话说，偏置控制单元715基于从栅极放大单元714_1至714_N输入的信号值的变化(微分值)来改变偏置值并调整偏置值，从而可以将偏置电压设置为最合适的电压值。因此，通过使用微分抖动信号的强度的结果，即使当将多级调制方式应用于发射器100时，也可以将偏置电压设置为最佳点(零点)。

尽管上面描述了根据第一示例的调整方法和第二调整方法，但是偏置控制单元715可以通过任意调整方法来控制偏置电压，不限于上述方法。此外，应当注意，当使用根据第一示例的调整方法时，例如，偏置控制单元715可以通过根据第一示例的调整方法来控制偏置电压，而不管所应用的调制方式如何。这是因为栅极放大单元714_1至714_N生成如上所述的统一信号值。例如，尽管上面描述了根据第一示例的调整方法对于二进制调制方式有效，但是即使当使用多级调制方式时，如果栅极放大单元714_1至714_N放大输入信号值，也可以通过根据第一示例的调整方法获得偏置电压，以便以二进制调制方式将其转换为信号值。具体地，例如通过将上述统一信号值dx设置为与二进制调制方式中的信号值一致，可以将通常应用于二进制调制方式的调整方法也应用于多级调制方式。同样地，当使用根据第二示例的调整方法时，例如，偏置控制单元715可以通过根据第二示例的调整方法来控制偏置电压，而不管应用的调制方式如何。

如上所述，当以二进制调制方式执行发射时，优选控制单元700将抖动信号叠加在偏置值上，并且当以多级调制方式执行发射时，优选控制单元700单元700将抖动信号叠加在振幅信息上。

如上所述，在根据本实施例的发射器100中，不依赖于调制方式的根据偏置电压的偏差的统一信号值被生成。然后，基于该统一信号值，通过任意调整方法调整光调制器400上的偏置电压，而不依赖于调制方式。因此，在发射器100中，无论调制方式如何，都可以适当地调整光调制器400的偏置电压。

此外，上述发射器100可以在具有不同调制级的调制方式之间切换。当应用任何调制方式时，可以通过相同的调整方法将光调制器400的偏置电压控制到最佳点。因此，可以在调制方式可变的光发射器上适当地控制偏置电压，该调制方式可变的光发射器切换和使用多个光调制方式，这预计将在未来几年成为主流。即使信息电子信号速率为100Gbit/s或400Gbit/s，也不会影响上述控制操作。因此，不会生成对比特率的依赖。此外，也不会生成对调制方式的依赖。

因为即使对于信息电子信号速率为100Gbit/s，200Gbit/s，400Gbit/s等具有不同比特率的信号，抖动信号的频率f₀也可以低至kHz，构成光检测单元600的光电转换单元610，电流-电压转换单元620和放大单元640，构成控制单元700的乘法器711，放大单元712和717以及加法器718和719等仅需要以低至kHz的速度操作，因此可以使用廉价的低速部件进行配置，这些部件不适用于高速信号。

应当注意，本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的范围内以多种方式变化。例如，控制单元700不限于由硬件配置，并且可以由软件配置。此外，可以使用任何类型的非暂时性计算机可读介质来存储上述程序并将其提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁存储介质(诸如软盘，磁带，硬盘驱动器等)，光磁存储介质(例如，磁光盘)，CD-ROM(只读存储器)，CD-R，CD-R/W和半导体存储器(例如掩模ROM，PROM(可编程ROM)，EPROM(可擦除PROM)，闪存ROM，RAM(随机存取存储器)等)。可以使用任何类型的暂时性计算机可读介质将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质可以经由诸如电线或光纤的有线通信线路或无线通信线路将程序提供给计算机。

虽然已经参考其实施例具体示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

本申请是基于并要求2016年7月15日提交的日本专利申请No.2016-140698的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

附图标记列表

10 发射器

20 光调制器

30 驱动单元

40 偏差识别信号生成单元

50 偏置控制单元

100 发射器

200 光源

310 第一驱动器单元

320 第二驱动器单元

400 光调制器

410 第一调制单元

420 第二调制单元

430 相位调整单元

500 分支单元

600 光检测单元

610 光电转换单元

620 电流-电压转换单元

630 BPF

640,712,717 放大单元

700 控制单元

701 第一控制单元

702 第二控制单元

710 低频信号生成单元

711 乘法器

713 串行-并行转换器

714_1至714_N 栅极放大单元

715 偏置控制单元

716 振幅控制单元

718,719 加法器

Claims (7)

1.一种发射器，包括：

光调制器，所述光调制器被配置为根据驱动信号通过多个调制方式中的任何一个来调制连续波光；

驱动装置，所述驱动装置用于基于信息数据来生成所述驱动信号；

偏差识别信号生成装置，所述偏差识别信号生成装置用于，通过将从所述光调制器输出的调制信号中提取的抖动信号的信号值放大针对所述多个调制方式中的每一个设置的倍率以生成统一信号值，来生成根据所述光调制器的偏置电压的偏差的信号值；和

偏置控制装置，所述偏置控制装置用于通过使用由所述偏差识别信号生成装置生成的信号值根据一种预定调整方法生成偏置值，在该偏置值处，从所述驱动信号的最大值到最小值的变化范围的中心对应于所述光调制器的透射特性，

其中，所述光调制器以基于所述偏置值调整的偏置电压进行操作。

2.根据权利要求1所述的发射器，其中，

所述偏差识别信号生成装置包括根据识别当前应用的调制方式的选择信号所选择的放大单元，和

由所述选择信号所选择的所述放大单元将所提取的抖动信号的信号值放大所述倍率。

3.根据权利要求1或2所述的发射器，其中，

所述抖动信号是叠加在所述偏置值上的具有预定频率的信号，和

作为根据所述一种预定调整方法的调整，所述偏置控制装置调整所述偏置值使得所提取的抖动信号的振幅的变化的频率变为所述预定频率的两倍。

4.根据权利要求1或2所述的发射器，还包括：

振幅控制装置，所述振幅控制装置用于生成使所述驱动信号的振幅对应于所述光调制器的透射特性的振幅信息，其中，

所述驱动装置通过基于所述振幅信息调整所述信息数据的振幅来生成所述驱动信号，

所述抖动信号是叠加在所述振幅信息上的信号，和

作为根据所述一种预定调整方法的调整，所述偏置控制装置调整所述偏置值使得所提取的抖动信号的强度的微分值变为零。

5.根据权利要求1所述的发射器，包括：

信号处理装置，所述信号处理装置用于确定在所述多个调制方式中要应用于发射的调制方式，

其中，所述信号处理装置以时分方式在所述多个调制方式中的两个或更多个调制方式之间切换。

6.根据权利要求5所述的发射器，其中，所述多个调制方式包括具有第一调制级的正交振幅调制和具有不同于所述第一调制级的第二调制级的正交振幅调制，和

所述信号处理装置以时分方式在具有所述第一调制级的正交振幅调制和具有所述第二调制级的正交振幅调制之间切换。

7.一种偏置调整方法，包括：

基于信息数据来生成驱动信号；

根据所述驱动信号通过多个调制方式中的任何一个来调制连续波光，并在光调制器中生成调制信号；

从所述调制信号中提取抖动信号；

通过将所提取的抖动信号的信号值放大针对所述多个调制方式中的每一个设置的倍率以生成统一信号值，来生成根据所述光调制器的偏置电压的偏差的信号值；和

通过使用所生成的信号值根据一种预定调整方法生成偏置值，在该偏置值处，从所述驱动信号的最大值到最小值的变化范围的中心对应于所述光调制器的透射特性，

其中，所述光调制器以基于所述偏置值调整的偏置电压进行操作。

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