CN112005159B - 光调制器 - Google Patents

光调制器 Download PDF

Info

Publication number
CN112005159B
CN112005159B CN201980020020.6A CN201980020020A CN112005159B CN 112005159 B CN112005159 B CN 112005159B CN 201980020020 A CN201980020020 A CN 201980020020A CN 112005159 B CN112005159 B CN 112005159B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arm
output
light
optical
bias
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980020020.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112005159A (zh
Inventor
川上广人
山崎裕史
宫本裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of CN112005159A publication Critical patent/CN112005159A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112005159B publication Critical patent/CN112005159B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/212—Mach-Zehnder type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference in an optical waveguide structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0121—Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
    • G02F1/0123—Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
    • H04B10/5051—Laser transmitters using external modulation using a series, i.e. cascade, combination of modulators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/54—Intensity modulation
    • H04B10/541—Digital intensity or amplitude modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/58—Compensation for non-linear transmitter output
    • H04B10/588—Compensation for non-linear transmitter output in external modulation systems

Abstract

实施方式的光调制器具备：第一MZI和第二MZI，其具备对CW光进行2分路的第一光耦合器、耦合第一光耦合器分路的CW光并进行输出的第二光耦合器、调整由第一光耦合器分路的CW光的相位的偏置用电极；第三光耦合器，以规定的比率耦合第一MZI和第二MZI的输出并进行输出；以及偏置调整电路，根据本装置的工作模式以第一光耦合器分路的CW光的光路长度差在差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下成为载波波长的规定倍数的方式调整施加到偏置用电极的偏置用电源的输出电压。

Description

光调制器
技术领域
本发明涉及在使用马赫曾德尔型干涉计（MZI：Mach-Zehnder interferometer）的光发送器中改善数据信号和光电场的幅度、或数据信号和光强度之间的线性的技术。
背景技术
在高速大容量的光传送系统中，如何在单位时间内发送大量数据变得重要。积极地研究了在同一光纤内同时并列地发送由多个波长构成的信号的波长复用技术、使用配置在同一光纤内的多个芯来并列地发送多个信号的空间复用技术、或者通过这些的复合来实现高速大容量光传送的技术。
无论使用这些技术中的哪一个，都需要以某个波长为载波对其光强度或光电场施加调制来生成光调制信号。为了生成高速的光调制信号，一般组合地使用生成无调制的光的CW（Continuous Wave，连续波）光源以及连接到CW光源的输出侧的光调制器。虽然光调制器存在多种类型，但是广泛使用能够进行高速工作的MZI型光调制器。
在传统的光调制信号中，只有用光的导通状态或关断状态来表示2值的2值状态，使其与比特的1和0相对应。但是近年来，为了实现大容量化，用2n值（n为自然数）调制光强度或光电场的幅度来表现n个比特的多值调制正在成为主流。例如在n=3的情况下，使8（=2n）值与（0，0，0）、（0，0，1）、（0，1，0）、（0，1，1）、（1，0，0）、（1，0，1）、（1，1，0）、（1，1，1）相对应，由此能够用单一波长的载波表现3比特量的信息。
在此，对“光电场的幅度”和“光强度”这样的用语进行说明。虽然用数字信号调制的光调制信号的状态根据符号率而变化，但是如果是在比符号周期充分短的时间内，则也能够将光调制信号视为CW光。将CW光的频率设为f、时间设为t、光的初始相位设为φ［rad］，CW光的光电场E能够如下面的式（1）那样表示。
[数学式1]
在此，EA表示光电场的幅度。在此，式（1）的右边写为下面的式（2）。因此，以下，存在将相位由于调制器或光波导路径上的传播延迟而变化了π的量的情况表现为“光电场的幅度EA的符号反转”的情况。
[数学式2]
虽然将哪个符号视为正取决于定义，但是在光调制信号中，光的相位的相对变化是重要的，将哪个定义为正并不重要。
在CW光中，虽然光强度I与光电场的幅度EA的平方成比例，但是在调制光中EA也根据符号率而被调制。虽然有时也将在比符号周期充分长的时间内平均的光强度表现为“调制光的光强度”，但是以下设为光强度I表示在比符号周期充分短的时间内平均的瞬时强度。因此，以下的说明中的光强度I的值意味着总是根据符号率而变化的值。
在用2n个值调制光强度I或光电场EA的幅度的情况下，设置2n-1种阈值，虽然通过判定这些阈值与光强度或光电场的大小关系来区分符号，但是期望阈值的间隔是等间隔的。这是因为，当某两个阈值的间隔较窄时，在与这些阈值之间对应的调制状态的符号中，成为容易发生由于噪声所致的传送错误。此外，在阈值的间隔不一样的情况下，在接收器中也需要与间隔不一样的阈值对应的复杂的识别电路，设计变得困难。
在使各阈值的间隔为等间隔的情况下，需要留意光调制器的非线性。在用MZI型光调制器进行多值调制的情况下，通常，放大多值的电信号来生成驱动信号，将该驱动信号供给到MZI型光调制器，由此生成多值的光调制信号，但是一般地，驱动信号的电压与光调制信号的光强度I或光电场的幅度EA不成线性比例。以下，参照图9～图13来示出其理由。
图9是示出以往的MZI型光调制器90的结构例的图。从CW光源输出的CW光通过第一光耦合器C1分路到两个系统。在此，将一个称为P侧臂，将另一个称为N侧臂。在P侧臂MP和N侧臂MN分别配置有P侧驱动信号用电极RP和N侧驱动信号用电极RN。
P侧驱动信号用电极RP和N侧驱动信号用电极RN根据各自被施加的电压而使经P侧臂MP或N侧臂MN传播的CW光的相位发生变化。虽然使相位提前还是延迟取决于调制器的结构而不同，但是在此在施加正电压的情况下使相位延迟，在施加负电压的情况下使相位提前。
一般地，在MZI型光调制器中，为了对P侧臂或N侧臂的光路长度进行微调整而配置有偏置用电极。图9示出在P侧臂MP配置有偏置用电极RB的例子。通过偏置用电源PS向偏置用电极RB施加偏置电压，对经P侧臂传播的CW光的相位进行微调整。
P侧臂和N侧臂被由第二光耦合器C2结合。在此，为了后面的说明，将第二光耦合器C2设为两输入两输出类型的耦合器。输出侧的两个端口作为光波动路径的结构是同样的，但是由于后述的理由，以下将一个称为输出端口，将另一个称为反转输出端口。
接着，说明MZI型光调制器90的驱动系统。作为数据信号供给到MZI型光调制器90的电信号在差动输出放大器AM中被放大，并被输入到P侧驱动信号用电极RP和N侧驱动信号用电极RN。差动输出放大器AM将经放大的电信号输出到一个驱动信号用电极，将使该电信号的符号反转的电信号输出到另一个驱动信号用电极。所输出的两个数据信号具有相同的幅度，另一方面具有彼此倒转的波形。以下，将这两个数据信号统称为“驱动信号”。
驱动信号被施加到P侧驱动信号用电极RP和N侧驱动信号用电极RN。在施加到P侧驱动信号用电极RP的电压为Vp时，施加到N侧驱动信号用电极RN的电压为-Vp。在此，将从施加到P侧驱动信号用电极RP的电压中减去施加到N侧驱动信号用电极RN的电压的值定义为“驱动信号电压”。即，在先前的例子中，驱动信号电压为2Vp。由于Vp能取正负两方的值，因此经P侧臂和N侧臂传播的光的相位被利用驱动信号以推挽方式调制。
由于在差动输出放大器AM中要求高速工作，因此差动输出放大器AM的频带一般是宽频带，但是DC（Direct Current，直流）分量附近的信号在电路结构上一般被隔断，因此驱动信号电压以零（GND）为中心正负地变动。以下，将该驱动信号电压的变动的幅度称为“驱动幅度”。
P侧臂MP与N侧臂MN的光路长度差能够由于驱动信号电压或偏置电压而变更。通常，半波长电压意味着使光路长度差变化CW光的波长的一半的量所需的电压的变化量，标记为Vπ。驱动信号电压中的Vπ与偏置电压中的Vπ一般不同，因此以下将前者记载为VπDRIVE并将后者记载为VπBIAS来进行区分。再有，由于信号格式或设备的结构，可能还存在不是推挽方式而是仅向驱动信号用电极的单方施加驱动信号的情况，但是，与本发明要解决的问题不直接相关，因此，省略说明。
图10是示意性地示出从以往结构的MZI型光调制器90的输出端口（图9所示的PN）输出的光的图。图10（A）～（E）分别示出在驱动信号电压不同的情况下输出的光。实线表示通过P侧臂而来的光（以下称为“光P”。），虚线表示通过N侧臂而来的光（以下称为“光N”。）。图中的t2与t0的差相当于CW光的光频率的倒数（与符号率没有关系）。
图10（C）示出驱动信号电压为0的情况下的光P和光N。两者的相位差由P侧臂的光路长度与N侧臂的光路长度的差来决定，但是在此设为以如下方式通过偏置电压进行微调整：在驱动信号电压为0的情况下从光P的相位中减去光N的相位的值为+π/2［rad］。如果换算为载波波长λ，则该相位差为0.25λ。以下，存在将施加这样的偏置电压的情况表现为“使相位差偏置为+π/2”或“使光路长度差偏置为+0.25λ”的情况。
图10（D）和图10（E）示出驱动信号的电压为正的情况下的光P和光N。在该情况下，光P的相位延迟，光N的相位提前，因此，两者的相位差减少，输出端口的光强度增加。特别地，当驱动信号电压为+VπDRIVE/2时（图10（E））相位一致，因此输出端口中的干涉光的、光电场的幅度EA的绝对值变为最大，光强度I也变为最大。
图10（A）和图10（B）示出驱动信号的电压为负的情况下的光P和光N。在该情况下，光P的相位提前，光N的相位延迟，因此两者的相位差增加，输出端口的光强度减少。特别地，当驱动信号电压为-VπDRIVE/2时（图10（A）），相位彼此相反，因此输出端口中的干涉光的、光电场的幅度EA变为零，光强度I也变为零而光消失。
在由图10所示的驱动幅度电压的范围内，在P侧和N侧，光的相位以推挽方式被控制，因此输出端口PN中的干涉光的强度总是在t2、t0变为谷侧，在t1总是变为峰侧。因此干涉光的相位总是固定。另一方面，在由图10所示的范围外（例如在驱动信号电压比-VπDRIVE/2稍小的情况下），t2和t0与t1的波形的峰谷反转，因此相位变化π的量。如前述那样，这相当于光电场的幅度EA的符号反转。
即，为了使用图9所示的以往的MZI型光调制器90来生成光强度调制信号，只要使光路长度差偏置为+0.25λ，分别将驱动信号电压的上限和下限设定为+VπDRIVE/2和-VπDRIVE/2即可。在该情况下，驱动幅度变为VπDRIVE，在超过其的幅度的情况下，在光强度I中产生折返。在此所说的折返意味着光强度从增加变为减少或从减少变为增加。
图11是将从输出端口PN输出的光电场的幅度EA和光强度I表示为驱动信号电压的函数的图。虚线表示光电场的幅度EA，实线表示光强度I。横轴表示以VπDRIVE规格化的驱动信号电压，纵轴表示光电场的幅度和光强度。再有，为了简单起见，在图11中，省略了不是说明的本质的光电场的幅度和光强度的比例系数。光电场的幅度EA相对于驱动信号电压不具有线性，而进行正弦波响应。光强度I与光电场的幅度的平方成比例，但是，由于正弦波的平方也还是正弦波，因此光强度I也还是相对于驱动信号电压不具有线性。
以上虽然说明了从图9所示的输出端口PN输出的光，但是关于从另一个反转输出端口PR输出的光，即使驱动信号电压和偏置电压相同，也示出与从输出端口PN输出的光不同的光电场。这是因为，光P的相位与光N的相位的差在输出端口PN和反转输出端口PR中相差π的量。即，在输出端口PN和反转输出端口PR中，输出光的强度相反地变化。因此，当输出端口PN的输出光的强度为最大时，反转输出端口PR的输出光的强度变为最小，大小关系倒转。
在此，再次地考虑从图9中的输出端口PN输出的光。为了从该输出端口PN输出4值的光强度调制信号（例如，4值的PAM（Pulse-Amplitude Modulation：脉冲幅度调制）调制信号），只要放大4值的数据信号来生成4值的驱动信号即可。作为一例，能够将驱动信号的4值选择为D4=+VπDRIVE/2、D3=+VπDRIVE/6、D2=-VπDRIVE/6、D1=-VπDRIVE/2。
图12示出此时得到的光强度的4个水平L1～L4的具体例。在该例子中，与L2～L3的间隔相比，L1～L2和L3～L4的间隔较窄，因此当传送后的SNR（Signal to Noise Ratio：信号对噪声比）较低时，成为L1和L2之间、以及L3和L4之间的判定错误经常发生。
因此，期望的是4个水平L1～L4为等间隔。为此，已知将驱动幅度（=D4-D1）抑制得较小并且使用正弦波的线性良好的区域来使每个间隔接近等间隔的技术。在该方法中，虽然错误不会集中于特定的符号，但是由于在全部的符号中判定水平时的阈值的间隔变窄，因此存在错误率整体上增加这样的问题点。
以上的说明是关于光的强度调制的说明，但是也广泛地进行对光电场的幅度EA进行多值调制。例如在光QAM（Quadrature Amplitude Modulation：正交调幅）中，将多个MZI型光调制器组合为嵌套型，针对相位正交的两种载波中的每个，对光电场的幅度EA进行多值调制。在该情况下，成为在光电场的幅度中设置包括负值的多个水平。如前述那样，负的光电场通过使相位反转来实现。即使在现在广泛作为光QAM信号的生成器使用的I-Q（In-phase – quadrature，同相-正交）调制器中，也组合多个如图9所示的以往的MZI型光调制器来调制光电场的幅度EA。
能够通过将光路长度差偏置为0.5λ而不是0.25λ（有时也表现为“偏置为空点”）并且分别将驱动信号电压的上限和下限设定为+VπDRIVE和-VπDRIVE来进行光电场的幅度EA的调制。图13是示出该情况下的光强度I或光电场的幅度EA的具体例的图。
驱动幅度的最大值为2VπDRIVE，当超过其时，在光电场的幅度EA中产生折返。如上述那样，理解的是光电场的幅度EA也与光强度I同样地对驱动信号电压进行正弦波响应，因此仍然产生非线性的问题。而且，这样的问题能够通过使用所输出的光的光强度I或光电场的幅度EA对驱动信号电压进行线性响应那样的光调制器来解决。
这样的光调制器不能通过图9所示那样的单纯的MZI型光调制器来实现，但是提出了通过更复杂的结构的光调制器的组合来改善线性的方法。例如，在非专利文献1中，提出了能够改善光强度I对于驱动信号电压的线性的光调制器，在非专利文献2和专利文献1中，提出了能够改善光电场的幅度EA对于驱动信号电压的线性的调制器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/050123号
非专利文献
非专利文件1：S. Li 等, “Highly linear radio-over-fiber systemincorporating a single-drive dual-parallel Mach-Zehnder modulator,” Photon.Technol. Lett., vol. 22, pp. 1775-1777, 2010年12月；
非专利文献2：H. Yamazaki 等,“Optical Modulator With a Near-LinearFieldResponse,” J. Lightw. Technol., vol. 34, no. 16, pp. 3796-3801, 2016年8月。
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述的现有技术特定于光电场的幅度EA的线性的改善、或光强度I的线性的改善中的任一者，因此，存在不能同时实现两者的改善这样的问题。
关于光调制器的内部的光电路的结构，一旦制作，则之后的变更是困难的情况较多。因此，需要灵活运用：在发送光强度的线性变得重要的信号格式（例如多值的PAM信号）的情况下使用具备在非专利文献1等所记载的结构的光调制器，在发送光电场的幅度的线性变得重要的信号格式（例如多值QAM信号）的情况下使用具备在非专利文献2或专利文献1等所记载的结构的光调制器。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供能够根据发送信号的信号格式以适当的驱动信号来调制发送数据的光调制器。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式是一种光调制器，其中，具备：第一MZI（Mach-Zehnderinterferometer，马赫曾德尔型干涉计），其具备：第一光耦合器，对输入的载波用的CW光进行2分路；第一臂和第二臂，分别连接到所述第一光耦合器的两个输出；以及第二光耦合器，耦合所述第一臂和所述第二臂之后再次进行2分路并从第一输出端口和第二输出端口进行输出；第二MZI，其具备：第三光耦合器，其输入从所述第二输出端口输出的光之后进行2分路；第三臂和第四臂，分别连接到所述第三光耦合器的两个输出；以及第四光耦合器，耦合所述第三臂和所述第四臂之后向第五臂输出；第六臂，连接到所述第一输出端口；非对称光耦合器，耦合所述第五臂和所述第六臂之后进行输出；第一差动输出放大器，对输入的数据信号进行差动放大；第一驱动信号用电极和第二驱动信号用电极，根据所述第一差动输出放大器的输出以推挽方式控制经所述第一臂和所述第二臂传播的光的相位；第一偏置用电极，根据第一偏置用电源的输出电压来调整经所述第一臂传播的光或经所述第二臂传播的光的至少一个的相位；延迟电路，使与所述数据信号相同或电压的正负反转的信号即校正信号延迟；第二差动输出放大器，对通过所述延迟电路延迟的校正信号进行差动放大；第三驱动信号用电极和第四驱动信号用电极，根据所述第二差动输出放大器的输出以推挽方式控制经所述第三臂和所述第四臂传播的光的相位；第二偏置用电极，根据第二偏置用电源的输出电压来调整经所述第三臂传播的光或经所述第四臂传播的光的至少一个的相位；第三偏置用电极，根据第三偏置用电源的输出电压来调整经所述第六臂传播的光或经所述第五臂传播的光的至少一个的相位；第一增益调整电路和第二增益调整电路，分别调整所述第一差动输出放大器和第二差动输出放大器的输出幅度；以及第一偏置调整电路、第二偏置调整电路和第三偏置调整电路，分别调整所述第一偏置用电源、第二偏置用电源和第三偏置用电源的输出电压，作为本装置的工作模式，能够选择使本装置输出的光的光强度的线性变高的第一工作模式或使本装置输出的光的光电场的幅度的线性变高的第二工作模式中的任一者，从所述第一输出端口输出的光和从所述第二输出端口输出的光是光强度相反地变化的光，所述非对称耦合器输出具有将从所述第六臂输出的光电场和从所述第五臂输出的光电场中的每个乘以规定的比率之后相加的光电场的光，所述第一偏置调整电路在选择所述第一工作模式的情况下以所述第一臂和所述第二臂的光路长度差在所述第一差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下变为载波波长的0.25倍的方式调整所述第一偏置用电源的输出电压，在选择所述第二工作模式的情况下以所述第一臂和所述第二臂的光路长度差在所述第一差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下变为载波波长的0.5倍的方式调整所述第一偏置用电源的输出电压。
本发明的一个方式是上述的光调制器，其中，所述第二偏置调整电路在选择所述第一工作模式的情况下以所述第三臂和所述第四臂的光路长度差在所述第二差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下接近载波波长的（0.5+0.05）倍或（0.5-0.05）倍的方式调整所述第二偏置用电源的输出电压，在选择所述第二工作模式的情况下以所述第三臂和所述第四臂的光路长度差在所述第二差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下接近载波波长的0.5倍的方式调整所述第二偏置用电源的输出电压。
本发明的一个方式是上述的光调制器，其中，当将向所述第一驱动信号用电极的施加电压与向所述第二驱动信号用电极的施加电压的电压差定义为Vdrive1、将所述第一输出端口中的干涉强度从最大变化为最小所需的Vdrive1的变化量即作为驱动信号中的半波长电压的所述变化量定义为VπDrive1、将向所述第三驱动信号用电极的施加电压与向第四驱动信号用电极的施加电压的电压差定义为Vdrive2、将所述第五臂中的干涉强度从最大变化为最小所需的Vdrive2的变化量即作为驱动信号中的半波长电压的所述变化量定义为VπDrive2时，所述第一增益调整电路在选择所述第一工作模式的情况下控制为使得所述第一差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过0.7×VπDrive1，在选择所述第二工作模式的情况下控制为使得所述第一差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过VπDrive1，所述第二增益调整电路在选择所述第一工作模式的情况下控制为使得所述第二差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过0.7×VπDrive2，在选择所述第二工作模式的情况下控制为使得所述第二差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过VπDrive2。
本发明的一个方式是一种光调制器，其中，具备：第五光耦合器，对输入的载波用的CW光进行2分路；第七臂和第八臂，分别连接到所述第五光耦合器的两个输出；第一调制器，连接到所述第七臂，对IQ（In-phase – quadrature，同相-正交）调制中的I信号进行调制；第二调制器，连接到所述第八臂，对IQ（In-phase – quadrature，同相-正交）调制中的Q信号进行调制；正交控制偏置用电极，根据正交控制偏置用电源的输出电压来调整经所述第七臂传播的光或经所述第八臂传播的光的至少一个的相位；以及第六光耦合器，耦合所述第七臂和所述第八臂并进行输出，所述第一调制器和第二调制器是上述中任一项所述的光调制器。
发明效果
根据本发明，成为能够根据发送信号的信号格式以适当的驱动信号来调制发送数据。
附图说明
图1是示出第一实施方式的光调制器1的结构的具体例的图。
图2是示出在将主MZI 10的P侧臂和N侧臂之间的光路长度差偏置为+0.25λ的情况下输入到第五光耦合器32的光的具体例的图。
图3是示出在将主MZI 10的P侧臂和N侧臂之间的光路长度差偏置为+0.5λ的情况下输入到第五光耦合器32的光的具体例的图。
图4是示出在第一实施方式的光调制器1中选择了光强度I的线性的改善的情况下得到的眼图和光强度的直方图的具体例的图。
图5是示出在以往结构的MZI型光调制器中得到的眼图和光强度的直方图的具体例的图。
图6是示出使光强度I的线性变高的工作模式和使光电场的幅度EA的线性变高的工作模式下的参数的取法的例子的图。
图7是示出第二实施方式中的光调制器1a的结构的具体例的图。
图8是示出第一线性光调制器62和第二线性光调制器63中的主MZI的偏置和校正MZI的偏置的具体例的图。
图9是示出以往的MZI型光调制器90的结构例的图。
图10是示意性地示出从以往结构的MZI型光调制器90的输出端口输出的光的图。
图11是将从以往结构的MZI型光调制器90的输出端口输出的光电场的幅度EA和光强度I表示为驱动信号电压的函数的图。
图12是示出在以往结构的MZI型光调制器90中输出4值的PAM调制信号时得到的光强度的水平的具体例的图。
图13是示出在以往结构的MZI型光调制器90中将驱动信号电压的上限和下限分别设定为+VπDRIVE和-VπDRIVE的情况下的光强度I和光电场的幅度EA的具体例的图。
具体实施方式
［第一实施方式］
图1是示出第一实施方式的光调制器1的结构的具体例的图。第一实施方式的光调制器1虽然在具备主MZI 10和校正MZI 20这一点上与以往的光调制器（例如专利文献1中记载）相同，但是在具有如下的第一增益调整电路51、第二增益调整电路53、第二偏置调整电路54这一点上与以往的光调制器的不同：所述第一增益调整电路51、第二增益调整电路53、第二偏置调整电路54具有根据重视光电场的幅度EA的线性的情况和重视光强度I的线性的情况来变更驱动幅度和偏置电压的功能。
主MZI 10基本上与图9所示的以往结构的MZI（Mach-Zehnder interferometer，马赫曾德尔型干涉计）型光调制器90是同样的。主MZI 10具备第一光耦合器11、第一P侧驱动信号用电极12P、第一N侧驱动信号用电极12N、第一偏置用电极13、第二光耦合器14。与以往结构的光调制器同样，第二光耦合器14具有输出端口PN和反转输出端口PR。在输出端口PN和反转输出端口PR中，输出光的强度相反地变化。
校正MZI 20连接到主MZI 10的输出端口PN或反转输出端口PR中的任一个，并校正从主MZI 10输出的调制光。在第一实施方式中，设为校正MZI 20连接到主MZI 10的反转输出端口PR。
校正MZI 20具备第三光耦合器21、第二P侧驱动信号用电极22P、第二N侧驱动信号用电极22N、第二偏置用电极23、第四光耦合器24。输入到校正MZI 20的调制光通过第三光耦合器21分路到P侧臂和N侧臂这两个系统。在P侧臂配置有第二P侧驱动信号用电极22P，在N侧臂配置有第二N侧驱动信号用电极22N。
第二P侧驱动信号用电极22P和第二N侧驱动信号用电极22N根据施加到校正MZI20的驱动信号电压来使经P侧臂和N侧臂传播的调制光的相位变化。在第一实施方式中，设为在第二P侧驱动信号用电极22P和第二N侧驱动信号用电极22N中与主MZI 10同样，通过正的电压使相位延迟，通过负的电压使相位提前。此外，设为在校正MZI 20中也与主MZI 10同样，驱动信号被以推挽方式施加。
此外，在校正MZI 20的P侧臂，在第二P侧驱动信号用电极22P的后级配置有第二偏置用电极23。第二偏置用电极23被施加有校正MZI 20用的偏置电压，由此对经P侧臂传播的调制光的相位进行微调整。
P侧臂和N侧臂通过第四光耦合器24结合，在第四光耦合器24中，经各臂传播来的调制光被合波（耦合）。经合波的调制光从校正MZI 20输出到校正信号臂。校正信号臂是将第四光耦合器24和第五光耦合器32相连接的臂。
第三偏置用电极31连接到主MZI 10的输出端口PN和反转输出端口PR之中的未连接有校正MZI 20的那个端口。即在第一实施方式中，第三偏置用电极31连接到主MZI 10的输出端口PN。第三偏置用电极31被通过第三偏置用电源45而施加有偏置电压，由此校正从主MZI 10输出的调制光的相位。
第五光耦合器32是两输入一输出的非对称光耦合器。非对称光耦合器是指将输入的两个调制光的光电场相加并输出的光耦合器。非对称光耦合器具有以1：X的比率相加的功能。非对称光耦合器还能够将输入的光电场均等地相加。向第五光耦合器32输入从校正MZI 20输出并经校正信号臂传播的调制光、以及经主信号臂传播并通过第三偏置用电极31的调制光。第五光耦合器32将输入的各调制光以规定的比率进行合波并输出。主信号臂是将输出端口PN和第五光耦合器32相连接的臂。
驱动系统40具备第一差动输出放大器41、第一偏置用电源42、第二差动输出放大器43、第二偏置用电源44、第三偏置用电源45。关于第二差动输出放大器43，通过在第二差动输出放大器43中对校正信号进行差动放大，从而生成校正MZI 20用的驱动信号。校正信号是与数据信号相同或符号反转的信号。在第一实施方式中，设为校正信号和数据信号的符号相同。再有，在第一差动输出放大器41和第二差动输出放大器43中，如前述那样，一般隔断DC分量，因此校正信号和数据信号成为以零（GND电平）为中心正负地摆动的信号。
控制系统50具备第一增益调整电路51、第一偏置调整电路52、第二增益调整电路53、第二偏置调整电路54、延迟电路55、第三偏置调整电路56。第一增益调整电路51能够变更第一差动输出放大器41的增益。第一偏置调整电路52能够变更第一偏置用电源42向主MZI 10的第一偏置用电极13施加的偏置电压。第三偏置调整电路52能够变更第三偏置用电源45向第三偏置用电极31施加的偏置电压。
此外，第二增益调整电路53能够变更第二差动输出放大器43的增益。第二偏置调整电路54能够变更第二偏置用电源44向校正MZI 20的第二偏置用电极23施加的偏置电压。
延迟电路55使校正信号延迟规定时间（以下称为“延迟时间”。）的量。
该延迟时间被设定为等于从第一P侧驱动信号用电极12P或第一N侧驱动信号用电极12N（从图1的B点或C点）到第二P侧驱动信号用电极22P或第二N侧驱动信号用电极22N为止（到图1的F点或G点为止）的光的延迟时间。
接着，说明在第一实施方式的光调制器1中使光强度I的线性最佳化的方法。以下，为了简单起见，设为主MZI 10用的驱动信号电压中的VπDRIVE和校正MZI 20用的驱动信号电压中的VπDRIVE相等，将两者都记载为VπDRIVE。
主MZI 10使用第一偏置调整电路52和第一偏置用电源42来将主MZI 10中的P侧臂和N侧臂之间的光路长度差偏置为+0.25λ。在图2（A）中示出在图1的E点处观测到的光。这与图11所示的相同。在此，也省略非本质的系数。此外，横轴表示以VπDRIVE规格化的驱动信号电压。在横轴为-0.5时E点的光强度I变为零，在横轴为+0.5时E点的光强度I变为最大值1。在横轴的绝对值为0.5以下的区域中，光电场的幅度EA总是为正。然而，如前述那样，在反转输出端口PR中，光强度发生反转，因此，在横轴为-0.5时图1的D点的光强度I变为最大值1，在横轴为+0.5时D点的光强度I变为零。
校正MZI 20使用第二偏置调整电路54和第二偏置用电源44来将校正MZI 20中的P侧臂和N侧臂之间的光路长度差偏置为+1.1λ/2=0.55λ。即在校正MZI用的驱动信号电压为0时，从主MZI 10的反转输出端口PR上的D点经由校正MZI 20的P侧臂到达校正信号臂上的H点的光路长度中减去从D点经由校正MZI 20的N侧臂到达校正信号臂上的H点的光路长度的值被设定成为0.55λ。
在图2（B）中示出在图1的H点处观测到的光强度I和光电场的幅度EA。理解的是，以VπDRIVE规格化的主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压在+0.3的附近时和在-0.3附近时，光电场的幅度EA的符号倒转。
H点处的光电场和E点处的光电场通过作为非对称光耦合器的第五光耦合器32以约1：0.4的比率相加（该比率是光电场的比率而不是强度的比率），并从调制器输出端口PX输出。此时，由第三偏置用电源45向第三偏置用电极31施加的电压被设定为使得第五光耦合器32的干涉效率最大。
在以VπDRIVE规格化的主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压为+0.3的时，通过第五光耦合器32将相位彼此相反的E点的光电场和H点的光电场相加，从而抑制光强度I。
在以VπDRIVE规格化的主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压为-0.3的附近时，通过第五光耦合器32将相位相同的E点的光电场和H点的光电场相加，从而增大光强度I。
在图2（C）中示出调制器输出端口PX中的光强度I和光电场的幅度EA。理解的是，在以VπDRIVE规格化的主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压为-0.5～+0.5的范围内，光强度I的线性与点E处的线性相比得以改善。此外，理解的是，即使把以VπDRIVE规格化的主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压的范围设为-0.7～+0.7，也不会在光强度I中产生折返。即，理解的是与图9所示的以往结构的MZI型光调制器90相比，驱动幅度的自由度增加。
主MZI 10用的驱动幅度由第一增益调整电路51和第一差动输出放大器41设定为不超出-0.7VπDRIVE～+0.7VπDRIVE。校正MZI 20用的驱动幅度被通过第二增益调整电路53和第二差动输出放大器43设定为与主MZI 10用的驱动幅度相同。
接着，说明在第一实施方式的光调制器1中使光电场的幅度EA的线性最佳化的方法。主MZI 10使用第一偏置调整电路52和第一偏置用电源42来将主MZI 10中的P侧臂和N侧臂之间的光路长度差偏置为+0.5λ（如果以更一般的表现来说，偏置为空点）。
在图3（A）中示出在图1的E点处观测到的光。这与图13所示的相同。在此，也省略非本质的系数。此外，横轴表示以VπDRIVE规格化的驱动信号电压。在横轴为-1.0时E点的光电场的幅度EA变为最小值即-1，在横轴为+1.0时E点的光电场的幅度EA变为最大值即1。在横轴为0时光电场的幅度EA也变为0。
校正MZI 20使用第二偏置调整电路54和第二偏置用电源44来将校正MZI 20中的P侧臂和N侧臂之间的光路长度差偏置为0.5λ（=+1.0λ/2）。即，在校正MZI 20用的驱动信号电压为0时，从主MZI 10的反转输出端口PR上的D点经由校正MZI 20的P侧臂到达校正信号臂上的H点的光路长度中减去从D点经由校正MZI 20的N侧臂到达校正信号臂上的H点的光路长度的值被设定成为0.5λ。
在图3（B）中示出在图1的H点处观测到的光强度I和光电场的幅度EA。隔着以VπDRIVE规格化的主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压为0的时候，光电场的幅度EA的符号倒转。此外，该符号为与图1的E点处观测到的光电场的幅度EA相反的符号。
H点处的光电场和E点处的光电场通过第五光耦合器32以约1：0.3的比率相加，并从调制器输出端口PX输出。此时，由第三偏置用电源45向第三偏置用电极31施加的电压被设定为使得第五光耦合器32的干涉效率最大。不管驱动信号电压如何，E点的光电场和H点的光电场的相位总是相反（幅度EA为反负号），因此，通过第五光耦合器32抑制幅度EA的绝对值。
在图3（C）中示出调制器输出端口PX中的光强度I和光电场的幅度EA。
理解的是，在以VπDRIVE规格化的主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压在-1～+1的范围中，光电场的幅度EA的线性与点E处的线性相比得以改善。
主MZI 10用的驱动幅度由第一增益调整电路51和第一差动输出放大器41设定为不超出-VπDRIVE～+VπDRIVE。校正MZI 20用的驱动幅度由第二增益调整电路53和第二差动输出放大器43设定为与主MZI 10用的驱动幅度相同。
如以上说明的那样，在第一实施方式中，成为能够不对光电路的结构添加任何变更而仅通过进行驱动幅度和偏置电压的变更来进行光电场的幅度EA的线性的改善或光强度I的线性的改善的选择。
在图4中示出对眼图和光强度的直方图进行实测的结果，所述眼图和光强度的直方图是使用在第一实施方式中说明的光调制器1来生成对光强度I的线性的改善进行选择而生成的4值的光强度调制信号（4值的PAM）并通过平方检波而得到的。此外，在图5中示出使用图9所示的以往结构的单一的MZI型光调制器90来进行相同的测定的结果。驱动幅度都设为VπDRIVE。当比较两者时，在以往结构中的测定结果（图5）中，如图12所示那样，4个光强度水平不是等间隔，中央的两个值的间隔扩展。相对于此，理解的是在使用第一实施方式的光调制器1的测定结果（图4）中线性改善。
针对使用第一实施方式中说明的光调制器1并选择光电场的幅度EA的线性的改善的情况下的工作例，请参照非专利文献2或专利文献1等。但是，在这些现有技术和本发明中，非对称耦合器的结合比的表现不同。在第一实施方式中，虽然设为图1中记载的D点处的光电场和E点处的光电场通过非对称光耦合器以约1：0.3的比率相加，但是如果以强度之比重写，则变为12：0.32=1：0.09=1-0.083：0.083，因此，在专利文献1中使用的光强度结合比r的值在本例中为0.083。
以下，对第一实施方式的变形例进行说明。在第一实施方式中，虽然假定向驱动信号用电极施加正的电压来使相位延迟、施加负的电压来使相位提前，但是根据调制器的结构，也可以是相反的。此外，在第一实施方式中，虽然设为不存在主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压的逻辑反转，但是即使反转也能够工作。此外，由于主MZI 10和校正MZI 20的周期性，在各偏置电压中也可能存在其它的最佳解。
图6（A）示出使光强度I的线性变高的工作模式下的各参数的取法的例子，图6（B）示出使光电场的幅度EA的线性变高的工作模式下的各参数的取法的例子。
图6（A）中记载的“主和校正的逻辑反转”示出主MZI 10用的驱动信号电压和校正MZI 20用的驱动信号电压的逻辑的反转的有无。“非对称耦合器结合比”是如前述那样将H点处的光电场和E点处的光电场合成的比率。例如，图6（A）中记载的“-1对0.4”意味着由第三偏置用电源45和第三偏置用电极31对经图1的主信号臂MM传播的调制光给出校正MZI 20的传播延迟时间量的延迟并且使相位变化π［rad］之后（如果用波长来说，则添加相当于载波波长的一半的相当的延迟之后）使其输入到非对称耦合器。标注负号是因为如前述那样π［rad］的相位变化与光电场的幅度EA的符号反转等价。
再有，图6中记载的数值全部是典型值，未必限定于该值。例如，在不仅光调制器而且还忽视第一差动输出放大器41或第二差动输出放大器43的非线性响应的情况下，可以对数值进行若干变更并修正为系统整体上获得最佳的线性。
此外，在以上的说明中设为主MZI 10的VπDRIVE和校正MZI 20的VπDRIVE相同来进行说明。在两者不同时，例如，在校正MZI 20的VπDRIVE与主MZI 10的VπDRIVE相比为Y倍大的情况下，可以将校正MZI 20用的驱动幅度设为主MZI 10用的驱动幅度的Y倍，使得针对各VπDRIVE的驱动信号的大小保持固定。
［第二实施方式］
图7是示出第二实施方式中的光调制器1a的结构的具体例的图。光调制器1a是进行IQ调制的调制器，具有以嵌套型方式组合MZI型光调制器的结构。光调制器1a具备第一光耦合器61、第一线性光调制器62、第二线性光调制器63、正交控制偏置用电极64、正交控制偏置用电源65和第二光耦合器66。第一线性光调制器62和第二线性光调制器63与第一实施方式的光调制器1是同样的。
CW光在第一光耦合器61中分路到I侧臂和Q侧臂这两个系统。I侧臂连接到第一线性光调制器62，Q侧臂连接到第二线性光调制器63。
第一线性光调制器62和第二线性光调制器63分别被通过数据信号（I）和数据信号（Q）驱动。第一线性光调制器62和第二线性光调制器63的输出光通过第二光耦合器66合波，并从调制器输出端口PX输出，但是两者的相位差是被通过将正交控制偏置用电源65的输出电压施加到正交控制偏置用电极64并控制延迟时间而调整的。
在第二实施方式中，也能够选择使光强度I的线性变高的工作模式（第一工作模式的一例）或使光电场的幅度EA的线性变高的工作模式中的任一者。
首先，对选择使光电场的幅度EA的线性变高的工作模式来生成光QAM信号的情况进行说明。第一线性光调制器62和第二线性光调制器63中的、主MZI的偏置、校正MZI的偏置可以与图6（B）所示的相同。从调制器输出端口PX观察到的I侧臂和Q侧臂的光路长度的差由正交控制偏置用电源65调整为使得在驱动信号电压为零电平时成为±0.25λ。这是经I侧臂传播的光和经Q侧臂传播的光的相位正交的状态，两者的强度不相互干涉。
如果数据信号（I）和数据信号（Q）分别是n值的多值信号，则在输出端口中生成光n2-QAM信号。通过第一线性光调制器62和第二线性光调制器63来确保光电场的幅度EA的线性，因此在生成的星座图（constellation）中，即使将驱动幅度取为较大，n2个符号也等间隔地排列。
接着，对选择使光强度I的线性变高的工作模式（第二工作模式的一例）来生成光PAM信号的情况进行说明。图8示出在该情况下的第一线性光调制器62和第二线性光调制器63中的、主MZI的偏置、校正MZI的偏置。此外，数据信号（Q）设为总是零电平。第二线性光调制器63中包括的第一差动输出放大器和第二差动输出放大器（参照图1）的输出为零电平。第一线性光调制器62的主MZI的偏置和校正MZI的偏置被偏置为0.5λ（偏置为空点），因此经Q侧臂传播的光在第二线性光调制器63内被消光。正交控制偏置用电源65的输出电压可以是任意的值。从输出端口输出的光与第一实施方式在本质上相同，因此在第二实施方式的光调制器1a中也能够得到如图4所示那样的线性良好的PAM信号。
以上虽然参照附图详述了本发明的实施方式，但是具体的结构不限于该实施方式，还包括不脱离本发明的主旨的范围的设计等。
再有，在图1所示的主MZI 10中，连接到第一光耦合器11的P侧臂是本发明中的第一臂的一例。连接到第一光耦合器11的N侧臂是本发明中的第二臂的一例。第一P侧驱动信号用电极12P是本发明中的第一驱动信号用电极的一例。第一P侧驱动信号用电极12N是本发明中的第二驱动信号用电极的一例。第一光耦合器11是本发明中的第一光耦合器的一例。第二光耦合器14是本发明中的第二光耦合器的一例。第二光耦合器14的PN侧的输出端口是本发明中的第一输出端口的一例。第二光耦合器14的PR侧的输出端口是本发明中的第二输出端口的一例。
此外，在校正MZI 20中，连接到第三光耦合器21的P侧臂是本发明中的第三臂的一例。连接到第三光耦合器21的N侧臂是本发明中的第四臂的一例。第二P侧驱动信号用电极22P是本发明中的第三驱动信号用电极的一例。第二P侧驱动信号用电极22N是本发明中的第四驱动信号用电极的一例。第三光耦合器21是本发明中的第三光耦合器的一例。第四光耦合器24是本发明中的第四光耦合器的一例。
此外，在光调制器1中，校正信号臂是本发明中的第五臂的一例。主信号臂是本发明中的第六臂的一例。此外，在光调制器1a中，连接到第一光耦合器61的I侧臂是本发明中的第七臂的一例。连接到第一光耦合器61的Q侧臂是本发明中的第八臂的一例。第一线性光调制器62是本发明中的第一调制器的一例。第二线性光调制器63是本发明中的第二调制器的一例。第一光耦合器61是本发明中的第五光耦合器的一例。第二光耦合器66是本发明中的第六光耦合器的一例。
产业上的可利用性
本发明能够适用于调制光信号来发送数据的光发送器。
附图标记的说明
1，1a…光调制器，10…主MZI（Mach-Zehnder interferometer，马赫曾德尔型干涉计），11…第一光耦合器，12N…第一N侧驱动信号用电极，12P…第一P侧驱动信号用电极，13…第一偏置用电极，14…第二光耦合器，20…校正MZI，21…第三光耦合器，22N…第二N侧驱动信号用电极，22P…第二P侧驱动信号用电极，23…第二偏置用电极，24…第四光耦合器，31…第三偏置用电极，32…第五光耦合器，40…驱动系统，41…第一差动输出放大器，42…第一偏置用电源，43…第二差动输出放大器，44…第二偏置用电源，45…第三偏置用电源，50…控制系统，51…第一增益调整电路，52…第一偏置调整电路，53…第二增益调整电路，54…第二偏置调整电路，55…延迟电路，56…第三偏置调整电路，61…第一光耦合器，62…第一线性光调制器，63…第二线性光调制器，64…正交控制偏置用电极，65…正交控制偏置用电源，66…第二光耦合器，90…以往结构的MZI型光调制器，AM…差动输出放大器，MN…N侧臂，MP…P侧臂，PN…输出端口，PR…反转输出端口，PS…偏置用电源，RB…偏置用电极，RN…侧驱动信号用电极，RP…侧驱动信号用电极。

Claims (4)

1.一种光调制器，其中，具备：
第一MZI（Mach-Zehnder interferometer，马赫曾德尔型干涉计），其具备：第一光耦合器，对输入的载波用的CW光进行2分路；第一臂和第二臂，分别连接到所述第一光耦合器的两个输出；以及第二光耦合器，耦合所述第一臂和所述第二臂之后再次进行2分路并从第一输出端口和第二输出端口进行输出；
第二MZI，其具备：第三光耦合器，输入从所述第二输出端口输出的光之后进行2分路；第三臂和第四臂，分别连接到所述第三光耦合器的两个输出；以及第四光耦合器，耦合所述第三臂和所述第四臂之后向第五臂输出；
第六臂，连接到所述第一输出端口；
非对称光耦合器，耦合所述第五臂和所述第六臂之后进行输出；
第一差动输出放大器，对输入的数据信号进行差动放大；
第一驱动信号用电极和第二驱动信号用电极，根据所述第一差动输出放大器的输出以推挽方式控制经所述第一臂和所述第二臂传播的光的相位；
第一偏置用电极，根据第一偏置用电源的输出电压来调整经所述第一臂传播的光或经所述第二臂传播的光的至少一个的相位；
延迟电路，使与所述数据信号相同或电压的正负反转的信号即校正信号延迟；
第二差动输出放大器，对通过所述延迟电路延迟的校正信号进行差动放大；
第三驱动信号用电极和第四驱动信号用电极，根据所述第二差动输出放大器的输出以推挽方式控制经所述第三臂和所述第四臂传播的光的相位；
第二偏置用电极，根据第二偏置用电源的输出电压来调整经所述第三臂传播的光或经所述第四臂传播的光的至少一个的相位；
第三偏置用电极，根据第三偏置用电源的输出电压来调整经所述第六臂传播的光或经所述第五臂传播的光的至少一个的相位；
第一增益调整电路和第二增益调整电路，分别调整所述第一差动输出放大器和第二差动输出放大器的输出幅度；以及
第一偏置调整电路、第二偏置调整电路和第三偏置调整电路，分别调整所述第一偏置用电源、第二偏置用电源和第三偏置用电源的输出电压，
作为本装置的工作模式，能够选择使本装置输出的光的光强度的线性变高的第一工作模式或者使本装置输出的光的光电场的幅度的线性变高的第二工作模式中的任一者，
从所述第一输出端口输出的光和从所述第二输出端口输出的光是光强度相反地变化的光，
所述非对称耦合器输出具有将从所述第六臂输出的光电场和从所述第五臂输出的光电场中的每个乘以规定的比率之后相加的光电场的光，
所述第一偏置调整电路在选择所述第一工作模式的情况下以所述第一臂和所述第二臂的光路长度差在所述第一差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下成为载波波长的0.25倍的方式调整所述第一偏置用电源的输出电压，在选择所述第二工作模式的情况下以所述第一臂和所述第二臂的光路长度差在所述第一差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下成为载波波长的0.5倍的方式调整所述第一偏置用电源的输出电压。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述第二偏置调整电路在选择所述第一工作模式的情况下以所述第三臂和所述第四臂的光路长度差在所述第二差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下接近载波波长的（0.5+0.05）倍或（0.5-0.05）倍的方式调整所述第二偏置用电源的输出电压，在选择所述第二工作模式的情况下以所述第三臂和所述第四臂的光路长度差在所述第二差动输出放大器的输出为零电平这样的条件下接近载波波长的0.5倍的方式调整所述第二偏置用电源的输出电压。
3.根据权利要求1所述的光调制器，其中，
当将向所述第一驱动信号用电极的施加电压与向所述第二驱动信号用电极的施加电压的电压差定义为Vdrive1、将所述第一输出端口中的干涉强度从最大变化为最小所需的Vdrive1的变化量即作为驱动信号中的半波长电压的所述变化量定义为VπDrive1、将向所述第三驱动信号用电极的施加电压与向第四驱动信号用电极的施加电压的电压差定义为Vdrive2、将所述第五臂中的干涉强度从最大变化为最小所需的Vdrive2的变化量即作为驱动信号中的半波长电压的所述变化量定义为VπDrive2时，
所述第一增益调整电路在选择所述第一工作模式的情况下控制为使得所述第一差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过0.7×VπDrive1，在选择所述第二工作模式的情况下控制为使得所述第一差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过VπDrive1，
所述第二增益调整电路在选择所述第一工作模式的情况下控制为使得所述第二差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过0.7×VπDrive2，在选择所述第二工作模式的情况下控制为使得所述第二差动输出放大器的正反的输出电压的差的绝对值不超过VπDrive2。
4.一种光调制器，其中，具备：
第五光耦合器，对输入的载波用的CW光进行2分路；
第七臂和第八臂，分别连接到所述第五光耦合器的两个输出；
第一调制器，连接到所述第七臂，对IQ（In-phase – quadrature，同相-正交）调制中的I信号进行调制；
第二调制器，连接到所述第八臂，对IQ（In-phase – quadrature，同相-正交）调制中的Q信号进行调制；
正交控制偏置用电极，根据正交控制偏置用电源的输出电压来调整经所述第七臂传播的光或经所述第八臂传播的光的至少一个的相位；以及
第六光耦合器，耦合所述第七臂和所述第八臂并进行输出，
所述第一调制器和第二调制器是权利要求1至3中任一项所述的光调制器。
CN201980020020.6A 2018-03-27 2019-03-19 光调制器 Active CN112005159B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-060787 2018-03-27
JP2018060787A JP6813528B2 (ja) 2018-03-27 2018-03-27 光変調器
PCT/JP2019/011497 WO2019188597A1 (ja) 2018-03-27 2019-03-19 光変調器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112005159A CN112005159A (zh) 2020-11-27
CN112005159B true CN112005159B (zh) 2024-05-03

Family

ID=68058390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980020020.6A Active CN112005159B (zh) 2018-03-27 2019-03-19 光调制器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11194219B2 (zh)
JP (1) JP6813528B2 (zh)
CN (1) CN112005159B (zh)
WO (1) WO2019188597A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201917289D0 (en) * 2019-11-27 2020-01-08 Univ Southampton Method and apparatus for optical pulse sequence generation
US11953800B2 (en) * 2022-02-09 2024-04-09 Nokia Solutions And Networks Oy Coupling modulated ring resonator modulator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1614498A (zh) * 2003-09-05 2005-05-11 三星电子株式会社 相位优化装置及其方法
CN101055336A (zh) * 2006-04-13 2007-10-17 中国科学院半导体研究所 一种非对称马赫泽德干涉仪及其设计方法
JP2011043575A (ja) * 2009-08-19 2011-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光変調器
JP2016218190A (ja) * 2015-05-18 2016-12-22 Kddi株式会社 光ツートーン信号の生成方法およびｄｐ−ｍｚｍ型光変調器の制御方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1279999A1 (en) * 2001-07-23 2003-01-29 Corning Incorporated Polarization-insensitive variable optical attenuator
JP4911404B2 (ja) * 2006-08-25 2012-04-04 独立行政法人産業技術総合研究所 光信号処理回路
CN104541196B (zh) * 2012-09-28 2018-01-09 日本电信电话株式会社 光调制电路
US9470951B2 (en) * 2014-10-09 2016-10-18 The Royal Institution For The Advancement Of Learning / Mcgill University Methods and devices for photonic M-ary pulse amplitude modulation
JP2017083626A (ja) * 2015-10-27 2017-05-18 学校法人早稲田大学 光変調器
EP3364622B1 (en) 2015-11-09 2020-09-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Modulator, modulation system and method for realizing high-order modulation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1614498A (zh) * 2003-09-05 2005-05-11 三星电子株式会社 相位优化装置及其方法
CN101055336A (zh) * 2006-04-13 2007-10-17 中国科学院半导体研究所 一种非对称马赫泽德干涉仪及其设计方法
JP2011043575A (ja) * 2009-08-19 2011-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光変調器
JP2016218190A (ja) * 2015-05-18 2016-12-22 Kddi株式会社 光ツートーン信号の生成方法およびｄｐ−ｍｚｍ型光変調器の制御方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Novel Optimizing Technique for Linear Optical Mach-Zehnder Modulator and its Experimental Verification Using PAM-8 Signal;Kawakami等;2018 European Conference on Optical Communication (ECOC) Optical Communication (ECOC);20180923;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019188597A1 (ja) 2019-10-03
US11194219B2 (en) 2021-12-07
CN112005159A (zh) 2020-11-27
JP2019174560A (ja) 2019-10-10
JP6813528B2 (ja) 2021-01-13
US20210096440A1 (en) 2021-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11716148B2 (en) Linearized optical digital-to-analog modulator
US8463138B2 (en) Multi-value optical transmitter
US7978390B2 (en) Optical modulator
US8676060B2 (en) Quadrature amplitude modulation signal generating device
EP2896988B1 (en) Optical transmitter and dc bias control method
US9485032B2 (en) Optical multilevel transmitter and optical transponder
US6384954B1 (en) Optical modulator
US10341027B2 (en) Optical transmitter and control method for optical transmitter
CN109477984B (zh) 发射器和偏置调整方法
EP1518142A2 (en) Electro-optical integrated transmitter chip for arbitrary quadrature modulation of optical signals
CN112005159B (zh) 光调制器
JP5811531B2 (ja) 光送信機、光通信システムおよび光送信方法
WO2017056440A1 (ja) 光変調器、光送信器および光変調方法
EP3694118B1 (en) Signal generating method and electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant