CN113703198A - 光发送装置、其控制方法及计算机能够读取的存储介质 - Google Patents

光发送装置、其控制方法及计算机能够读取的存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够抑制用于控制光的相位的电压的增大的光发送装置、其控制方法及计算机能够读取的存储介质。光发送装置具备：马赫‑曾德调制器，具有支路波导；及相位控制部，通过向所述马赫‑曾德调制器施加电压，来控制在所述支路波导中传播的光的相位，在所述电压超过规定范围的情况下，所述相位控制部使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。

Description

光发送装置、其控制方法及计算机能够读取的存储介质
技术领域
本公开涉及光发送装置、其控制方法及计算机能够读取的存储介质。
背景技术
开发了由半导体层形成并对光进行调制的马赫-曾德调制器(专利文献1和2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－164243号公报
专利文献2：日本特开2016－111398号公报
发明内容
发明所要解决的课题
光在马赫-曾德调制器的支路波导中传播。通过向马赫-曾德调制器施加电压，能够控制光的相位。马赫-曾德调制器中的光的相位有时根据施加于马赫-曾德调制器的应力、温度等发生变化。通过利用自动偏压控制(ABC：Auto Bias Control)控制电压，由此使光的相位成为最佳相位。为了扩大基于自动偏压控制的相位的调整范围，只要增大向马赫-曾德调制器施加的电压即可。但是，由于增大电压，有可能产生消耗电力的增大、光损失的增大、光调制器的大型化等问题。因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制用于控制光的相位的电压的增大的光发送装置、其控制方法及控制程序。
用于解决课题的技术方案
本公开所涉及的光发送装置具备：马赫-曾德调制器，具有支路波导；及相位控制部，通过向所述马赫-曾德调制器施加电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位，在所述电压超过规定范围的情况下，所述相位控制部使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。
本公开所涉及的光发送装置的控制方法具有如下工序：通过向具有支路波导的马赫-曾德调制器输入电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位；及在所述电压超过规定范围的情况下，使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。
本公开所涉及的存储于计算机能够读取的存储介质的光发送装置的控制程序使计算机执行如下处理：通过向具有支路波导的马赫-曾德调制器输入电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位；及在所述电压超过规定范围的情况下，使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。
发明效果
根据本公开，能够抑制用于控制光的相位的电压的增大。
附图说明
图1A是例示第一实施方式所涉及的光调制器的框图。
图1B是表示控制部的硬件结构的框图。
图2A是例示调制器的俯视图。
图2B是例示调制器的俯视图。
图3是例示电压与相位的变化量(相位调整量)之间的关系的图。
图4是表示主MZ调制器的动作点的图。
图5是表示副MZ调制器的动作点的图。
图6是例示控制部执行的处理的流程图。
图7是例示第二实施方式所涉及的光发送装置的框图。
图8是例示控制部执行的处理的流程图。
具体实施方式
[本公开的实施方式的说明]
首先列出本公开的实施方式的内容来进行说明。
本公开的一个方式为，(1)一种光发送装置，具备：马赫-曾德调制器，具有支路波导；及相位控制部，通过向所述马赫-曾德调制器施加电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位，在所述电压超过规定范围的情况下，所述相位控制部使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。通过电压的偏移，电压收敛在规定范围内。其结果是，能够抑制用于控制光的相位的电压的增大。
(2)也可以采用如下方式，即，所述马赫-曾德调制器具有两个所述支路波导，在两个所述支路波导分别设有第一电极，所述相位控制部通过向两个所述第一电极中的一个施加作为第一电压与第二电压之和的第三电压，并向两个所述第一电极中的另一个施加作为所述第一电压与所述第二电压之差的第四电压，从而控制所述光的相位，在所述第二电压超过规定范围的情况下，所述相位控制部使所述第二电压偏移与所述相位变化2π对应的量。由于只要使第二电压变化即可，因此控制简单。
(3)也可以采用如下方式，即，所述相位控制部将两个所述支路波导间的光的相位差调整为π或与π等效的值、或者0.5π或与0.5π等效的值。通过将光的相位差设为与π等效的值，能够将马赫-曾德调制器调整为消光点。通过将光的相位差设为与0.5π等效的值，能够使调制光的相位正交。
(4)也可以采用如下方式，即，所述电压的规定范围的宽度为与-π以上且π以下的所述相位的范围对应的范围以上，并且为与-3π以上且3π以下的所述相位的范围对应的范围以下。偏移后的电压接近规定范围的中央值，收敛于该范围内。因此，能够抑制电压的增大。
(5)也可以采用如下方式，即，所述光发送装置具备：快门，能够遮挡从所述马赫-曾德调制器出射的光；快门控制部，控制所述快门的开闭；及调制控制部，对在所述马赫-曾德调制器的所述支路波导中传播的光进行调制，所述马赫-曾德调制器和所述快门形成一个单元，在所述调制控制部在多个所述单元当中的第一单元的所述马赫-曾德调制器中进行所述光的调制，且所述相位控制部向所述第一单元的马赫-曾德调制器施加的所述电压超过规定范围的情况下，所述调制控制部在多个所述单元当中的第二单元的马赫-曾德调制器中进行所述光的调制，所述相位控制部向所述第二单元的马赫-曾德调制器施加以与施加于所述第一单元的马赫-曾德调制器的所述电压相同的方法导出的电压，在向所述第二单元的马赫-曾德调制器施加电压之后，所述快门控制部关闭所述第一单元的快门且打开所述第二单元的快门，在关闭所述第一单元的快门之后，所述相位控制部使所述电压偏移与在所述第一单元的马赫-曾德调制器中传播的光的相位变化2π对应的量。通过快门的开闭来切换出射调制光的单元。由于抑制了调制光的紊乱，所以不易引起光信号的传输错误。
(6)一种光发送装置的控制方法，包括如下工序：通过向具有支路波导的马赫-曾德调制器输入电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位；及在所述电压超过规定范围的情况下，使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。通过电压的偏移，电压收敛在规定范围内。其结果是，能够抑制电压的增大。
(7)一种计算机能够读取的存储介质，是存储有光发送装置的控制程序的存储介质，所述控制程序使计算机执行如下处理：通过向具有支路波导的马赫-曾德调制器输入电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位；及在所述电压超过规定范围的情况下，使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。通过电压的偏移，电压收敛在规定范围内。其结果是，能够抑制电压的增大。
[本公开的实施方式的详细内容]
以下将参照附图说明本公开的实施方式所涉及的光发送装置、其控制方法及控制程序的具体例。另外，本公开并不限于这些例示，而是由权利要求书示出，并旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的全部变更。
＜第一实施方式＞
(光发送装置)
图1A是例示第一实施方式所涉及的光发送装置100的框图。如图1A所示，光发送装置100具备控制部10、两个单元20ch1和20ch2、及合波器21。
单元20ch1和20ch2分别具有波长可变激光元件22、自动偏压控制(ABC)电路24、驱动器IC(Integrated Circuit：集成电路)26、快门28及调制器40。
波长可变激光元件22例如是包括半导体激光元件等的发光元件。ABC电路24向调制器40施加用于相位调整的电压，进行自动偏压控制。驱动器IC26向调制器40输入调制信号。调制器40对从波长可调激光元件22入射的光进行调制，并出射调制光。快门28例如能够开闭，通过关闭来遮挡光，通过打开来使光出射。快门28例如可以是半导体光放大器(SOA：Semiconductor Optical Amplifier)等。通过将SOA设为光吸收状态来吸收光，通过将SOA设为光透过状态来出射光。
合波器21可以将单元20ch1的出射光和单元20ch2的出射光中的一方出射到外部，也可以将两个单元的出射光合波而作为波长复用调制光出射到光发送装置100的外部。从合波器21出射的光例如入射到未图示的光纤等。
单元20ch1和单元20ch2相互独立地动作。例如，可以是单元20ch1和20ch2中的一个进行光的调制，另一个不进行光的调制。也可以是单元20ch1和20ch2这两者进行光的调制。在单元20ch1和20ch2中，可以使光的波长、调制信号、光的相位等相同，也可以使它们不同。在以下的例子中，单元20ch1和20ch2当中的单元20ch1是在通常时动作的单元，单元20ch2是备用。
控制部10包括例如个人计算机(PC：Personnel Computer)等计算机，对单元20ch1和20ch2进行控制。
图1B是表示控制部10的硬件结构的框图。如图1B所示，控制部10具备CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)30、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)32、存储装置34、接口36。CPU30、RAM32、存储装置34及接口36彼此通过总线等相连接。RAM32是临时存储程序和数据等的易失性存储器。存储装置34例如是ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪速存储器等固态驱动器(SSD：Solid State Drive)、硬盘驱动器(HHD：Hard DiscDrive)等。存储装置34存储用于执行后述处理的程序等。
通过由CPU30执行存储于RAM32的程序，由此使控制部10实现图1A所示的相位控制部12、激光控制部14、调制控制部16及快门控制部18。相位控制部12控制ABC电路24，且取得ABC电路24向调制器40施加的电压。激光控制部14控制波长可变激光元件22。调制控制部16控制驱动器IC26。快门控制部18控制快门28。控制部10的各部也可以是电路等硬件。
(调制器)
作为图1A的单元20ch1和20ch2的调制器40，可以使用图2A所示的调制器40a和图2B所示的调制器40b。
图2A是说明调制器40a的俯视图。调制器40a是IQ调制器(In-phase Quadraturemodulator：同相正交调制器)，并且是具有两个副马赫-曾德调制器42a和42b的主马赫-曾德调制器。副马赫-曾德调制器42a生成I信道和Q信道中的一方(例如I信道)的调制光。副马赫-曾德调制器42b生成I信道和Q信道中的另一方(例如Q信道)的调制光。调整光的相位，以使副马赫-曾德调制器42a的调制光的相位与副马赫-曾德调制器42b的调制光的相位正交。
调制器40a具有基板43、输入波导50、支路波导52a和52b、60a～60d、62a和62b、输出波导64、耦合器52、54a和54b、56a和56b及58、电极66a～66d、68a～68d、70a和70b。
支路波导52a、60a、60b和62a、耦合器54a和56a、电极66a、66b、68a及68b构成副马赫-曾德调制器42a。支路波导52b、60c、60d和62b、耦合器54b和56b、电极66c、66d、68c及68d构成副马赫-曾德调制器42b。副马赫-曾德调制器42a和42b并联配置在耦合器52与耦合器58之间。支路波导60a和60c是p侧的波导。支路波导60b和60d是n侧的波导。
基板43例如是由铟磷(InP)等半导体形成的半导体基板。在基板43形成有输入波导50、输出波导64、支路波导及耦合器。耦合器52、54a和54b、56a和56b以及58是1×2耦合器。电极由金属形成。电极66a～66c是用于光的调制的调制用电极。电极68a～68d、电极70a和70b是用于光的相位的调整的相位调整用电极。
输入波导50的一端位于基板43的一个端面，另一端与耦合器52的输入端连接。在耦合器52的两个输出端中的一个连接有支路波导52a，在另一个连接有支路波导52b的一端。
支路波导52a的另一端与耦合器54a的输入端连接。支路波导60a和60b的一端与耦合器54a的两个输出端连接。支路波导60a和60b的另一端与耦合器56a的两个输入端连接。支路波导60a和60b在耦合器54a与耦合器56a之间并列延伸。电极66a和68a设置在支路波导60a之上，并在耦合器54a与耦合器56a之间按该顺序排列。电极66b和68b设置在支路波导60b之上，并在耦合器54a与耦合器56a之间按该顺序排列。
支路波导52b的另一端与耦合器54b的输入端连接。支路波导60c和60d的一端与耦合器54b的两个输出端连接。支路波导60c和60d的另一端与耦合器56b的两个输入端连接。支路波导60c和60d在耦合器54b与耦合器56b之间并列延伸。电极66c和68c设置在支路波导60c之上，并从耦合器54b侧向耦合器56b侧依次排列。电极66d和68d设置在支路波导60d之上，并从耦合器54b侧向耦合器56b侧依次排列。
支路波导62a的一端与耦合器56a的输出端连接。支路波导62b的一端与耦合器56b的输出端连接。支路波导62a和62b的另一端与耦合器58的两个输入端连接。支路波导62a和62b在耦合器56a和56b与耦合器58之间并列延伸。电极70a设置在支路波导62a之上。电极70b设置在支路波导62b之上。输出波导64的一端与耦合器58的输出端连接，另一端位于基板43的端面当中的与输入波导50的一端所处的面相反的一侧的面。
图1A所示的波长可变激光元件22与图2A的调制器40a的输入端(输入波导50的端部)耦合。图1A所示的快门28位于与图2A的调制器40a的输出端(输出波导64的端部)相对的位置。
图1A所示的控制部10的激光控制部14使波长可变激光元件22出射光。入射到图2A所示的调制器40a的输入波导50的光在耦合器52中分支到支路波导52a和52b。在支路波导52a中传播的光在耦合器54a中分支到支路波导60a和60b。在支路波导52b中传播的光在耦合器54b中分支到支路波导60c和60d。
当向图1A的控制部10输入了发送数据时，控制部10的调制控制部16基于发送数据来生成调制信号，并输入到驱动器IC26。通过从驱动器IC26向电极66a～66d输入调制信号，从而支路波导60a～60d的折射率发生变化，光的调制被进行。
在支路波导60a中传播的调制光和在支路波导60b中传播的调制光在耦合器56a中合流，并在支路波导62a中传播。在支路波导60c中传播的调制光和在支路波导60d中传播的调制光在耦合器56b中合流，并在支路波导62b中传播。在支路波导62a中传播的调制光和在支路波导62b中传播的调制光在耦合器58中合流，并在输出波导64中传播。调制光从输出波导64的端部出射。在图1A所示的快门28打开的情况下，调制光经由合波器21从光发送装置100出射。在快门28关闭的情况下，调制光被快门28遮挡，不出射到光发送装置100之外。
图2B是例示调制器40b的俯视图。调制器40b是具有两个调制器40a1和40a2的DP(Dual Polarization：双偏振)-IQ调制器。调制器40a1和40a2是与图2A的调制器40a相同的IQ调制器。调制器40a1具有副马赫-曾德调制器42a和42b。调制器40a2具有副马赫-曾德调制器42c和42d。副马赫-曾德调制器42c和42d的结构与副马赫-曾德调制器42a和42b的结构相同。
输入波导71的一端位于基板43的端面，另一端与耦合器72的输入端连接。在耦合器72的两个输出端的一个连接有调制器40a1的输入波导50a，在另一个连接有调制器40a2的输入波导50b。调制器40a1的输出波导64a和调制器40a2的输出波导64b位于基板43的与输入波导71相反的一侧的端面。
调制器40a1生成X信道(X偏振波)的调制光。调制器40a2生成Y信道(Y偏振波)的调制光。X偏振波的偏振面与Y偏振波的偏振面正交。图1A所示的合波器21将X信道的调制光和Y信道的调制光合波而出射。以下，设为使用图2A的调制器40a作为图1A的调制器40。
控制部10的相位控制部12使用ABC电路24进行自动偏压控制。具体而言，相位控制部12使ABC电路24向调制器40a的电极68a～68d、电极70a和70b施加电压。通过电压的施加，支路波导的折射率发生变化，由此光的相位发生变化。相位控制部12能够独立地控制主马赫-曾德调制器(调制器40a)中的相位差及副马赫-曾德调制器42a和42b中的相位差。
相位控制部12将在支路波导62a中传播的光的相位与在支路波导62b中传播的光的相位之间的相位差调整为例如0.5π(rad)或与0.5π等效的值。即，在主马赫-曾德调制器中使光的相位正交。与0.5π等效的相位差是光的相位正交的值，为0.5π±2π×n、1.5π±2π×n(n为负或正的整数)。光的相位被调整为正交的状态是主马赫-曾德调制器的动作点。
相位控制部12将在支路波导60a中传播的光的相位与在支路波导60b中传播的光的相位之间的相位差调整为例如π(rad)或与π等效的值。即，在不施加调制信号的状态下，副马赫-曾德调制器42a和42b分别被调整为消光点。与π等效的相位差是成为消光点的值，为π±2π×n(n为负或正的整数)。被调整为消光点的状态是副马赫-曾德调制器的动作点。
对从ABC电路24向调制器40a施加的电压进行说明。向支路波导62a上的电极70a施加的电压VI(第三电压)和向支路波导62b上的电极70b施加的电压VQ(第四电压)使用中心电压Vcp(第一电压)和差动电压Vdp(第二电压)，以如下方式进行表示。
VI＝Vcp+Vdp (1)
VQ＝Vcp-Vdp (2)
电压VI与电压VQ之差为2Vdp。相位控制部12将中心电压Vcp固定为恒定值，通过使差动电压Vdp变化，来使电压VI及VQ变化，调整调制器40a的动作点。
对从ABC电路24向副马赫-曾德调制器42a施加的电压进行说明。向支路波导60a上的电极68a施加的电压Vp(第三电压)和向支路波导60b上的电极68b施加的电压Vn(第四电压)使用中心电压Vcc(第一电压)和差动电压Vdc(第二电压)，以如下方式进行表示。
Vp＝Vcc+Vdc (3)
Vn＝Vcc-Vdc (4)
电压Vp与电压Vn之差为2Vdc。相位控制部12将中心电压Vcc固定为恒定值，通过使差动电压Vdc变化，来使电压Vp及Vn变化，调整副马赫-曾德调制器42a的动作点。向副马赫-曾德调制器42b也施加电压Vp和Vn。
图3是例示电压与相位的变化量(相位调整量)之间的关系的图。横轴表示差动电压Vdp或Vdc，纵轴表示相位调整量
Figure BDA0003060001990000111
如图3所示，差动电压与相位调整量
Figure BDA0003060001990000112
之间的关系为非线性，且相对于原点为点对称。若差动电压为0，则相位调整量
Figure BDA0003060001990000113
也为0。若差动电压向正侧变大，则相位调整量
Figure BDA0003060001990000121
也向正侧变大。若差动电压向负侧变大，则相位调整量
Figure BDA0003060001990000122
也向负侧变大。在差动电压分别为V1、V2和V3的情况下，相位调整量
Figure BDA0003060001990000123
为π、2π和3π。在差动电压分别为-V1、-V2及-V3的情况下，相位调整量
Figure BDA0003060001990000124
为-π、-2π及-3π。
两个支路波导之间的相位差
Figure BDA0003060001990000125
如下式那样表示为初始相位差
Figure BDA0003060001990000126
与相位调整量
Figure BDA0003060001990000127
之和。
Figure BDA0003060001990000128
初始相位差
Figure BDA0003060001990000129
由调制器40a的支路波导间的光路长度的差等决定。相位调整量是基于电压的施加的相位的变化量。
从波长可变激光元件22出射的光在支路波导内的波长λ例如为484nm(在真空中为1550nm)。另一方面，副马赫-曾德调制器42a的支路波导60a和60b、副马赫-曾德调制器42b的支路波导60c和60d的长度例如为6mm，是波长λ的1万倍以上。由于制造误差等，支路波导的光路长度产生偏差。两个支路波导间的光路长度的差ΔL与两个支路波导间的光的初始相位差
Figure BDA00030600019900001210
之间的关系使用整数m用下式表示。
Figure BDA00030600019900001211
例如，如支路波导60a和支路波导60b那样，成对的两个支路波导间的光路长度的差ΔL有时为所设计的尺寸的万分之一以上。在该情况下，由于光路长度的差ΔL为光的波长λ以上，所以初始相位差
Figure BDA00030600019900001212
分布于0(rad)以上且2π(rad)以下的范围。
在光发送装置100的动作过程中，由于施加于调制器40的应力及温度变化等，支路波导的光路长度有时也会发生变化。由于光路长度的变化，初始相位差
Figure BDA00030600019900001213
发生变动，相位差
Figure BDA00030600019900001214
也发生变化。相位控制部12进行自动偏压控制，根据相位差
Figure BDA00030600019900001215
的变动，使向电极68a～68d、70a和70b施加的电压变化，来调整动作点。
图4是表示主MZ调制器的动作点的图。横轴表示差动电压Vdp，纵轴表示相位差
Figure BDA0003060001990000131
多个实线从上方起依次表示初始相位差
Figure BDA0003060001990000132
为2π、1.25π、π、0.75π及0的例子。V1p例如为0.8V，V2p例如为1.5V。
在初始相位差
Figure BDA0003060001990000133
的情况下，为了使相位差
Figure BDA0003060001990000134
只要使相位调整量
Figure BDA0003060001990000135
为0.5π即可。相位控制部12将差动电压Vdp设定为V2p，将相位调整量
Figure BDA0003060001990000136
设为0.5π，将相位差
Figure BDA0003060001990000137
调整为0.5π。在初始相位差
Figure BDA0003060001990000138
的情况下，为了使相位差
Figure BDA0003060001990000139
只要使相位调整量
Figure BDA00030600019900001310
为-0.25π即可。相位控制部12将差动电压Vdp设定为-V1p。在初始相位差
Figure BDA00030600019900001311
的情况下，为了使相位差
Figure BDA00030600019900001312
只要使相位调整量
Figure BDA00030600019900001313
为0.5π即可。相位控制部12将差动电压Vdp设定为V2p。在初始相位差
Figure BDA00030600019900001314
的情况下，为了使相位差
Figure BDA00030600019900001315
只要使相位调整量
Figure BDA00030600019900001316
为0.25π即可。相位控制部12将差动电压Vdp设定为V1p。在初始相位差
Figure BDA00030600019900001317
的情况下，为了使相位差
Figure BDA00030600019900001318
只要使相位调整量
Figure BDA00030600019900001319
为-0.5π即可。相位控制部12将差动电压Vdp设定为-V2p。
图5是表示副MZ调制器的动作点的图。横轴表示差动电压Vdc，纵轴表示相位差
Figure BDA00030600019900001320
多个实线从上方起依次表示初始相位差
Figure BDA00030600019900001321
为2π、0.75π、0、-0.5π、-2π、-2.5π的例子。图5中的电压的例子如下。V1c为0.8V，V2c为2.9V，V3c为4.3V，V4c为7.4V，-V5c为-1.5V。
如图5所示，在初始相位差
Figure BDA00030600019900001322
的情况下，为了使相位差
Figure BDA00030600019900001323
只要使相位调整量
Figure BDA00030600019900001324
为π即可。相位控制部12通过将差动电压Vdc设定为V2c，来将相位调整量
Figure BDA00030600019900001325
设为π，将相位差
Figure BDA00030600019900001326
设为π。在初始相位差
Figure BDA00030600019900001327
的情况下，为了使相位差
Figure BDA00030600019900001328
只要使相位调整量
Figure BDA00030600019900001329
为0.25π即可。相位控制部12将差动电压Vdc设定为V1c。在初始相位差
Figure BDA00030600019900001330
的情况下，为了使相位差
Figure BDA00030600019900001331
只要使相位调整量
Figure BDA00030600019900001332
为-π即可。相位控制部12将差动电压Vdc设定为-V2c。
如上所述，在光发送装置100的动作过程中，初始相位差
Figure BDA0003060001990000141
有时也会发生变化。相位控制部12追随初始相位差
Figure BDA0003060001990000142
的变化而使差动电压Vdc变化，来调整动作点。
将副马赫-曾德调制器的两个支路波导(例如，副马赫-曾德调制器42a的支路波导60a和60b)间的初始相位差
Figure BDA0003060001990000143
设为0.75π。在该情况下，如图5的
Figure BDA0003060001990000144
的实线所示，相位控制部12将差动电压Vdc设定为V1c。在动作过程中初始相位差
Figure BDA0003060001990000145
从0.75π变化为0的情况下，相位控制部12通过将差动电压Vdc设定为V2c，来将相位调整量
Figure BDA0003060001990000146
设为π，将相位差
Figure BDA0003060001990000147
调整为π。在初始相位差
Figure BDA0003060001990000148
变化为-0.5π的情况下，相位控制部12将差动电压Vdc设定为V3c。
在初始相位差
Figure BDA0003060001990000149
从-0.5π变化为例如-2π的情况下，如图5中箭头A1所示，通过将差动电压Vdc设为比V3c大的V4c，能够将
Figure BDA00030600019900001410
的点作为动作点。但是，由于使差动电压Vdc向正方向变大，从而电压Vp变大。另外，由于使差动电压Vdc向负方向变大，从而电压Vn变大。即，由于差动电压Vdc的绝对值的增大，用于相位调整的电压Vp和Vn变大。
由于电压Vp和Vn变大，产生消耗电力的增大、支路波导中的光损失的增大等。由于Vp与Vn之差2Vdc增大，从而支路波导间的光损失的差变大，消光比降低。通过将调制器40固定于陶瓷制等的牢固的封装体，能够抑制应力。通过使用珀尔帖元件等，能够抑制温度变化。但是，部件数量增加，光发送装置100的尺寸和成本增大。
因此，在第一实施方式中，将差动电压Vdc设为例如-V3c以上且V3c以下的范围内(-V3c≤Vdc≤V3c)，在超过该范围的情况下，使差动电压Vdc偏移与2π的相位变化相当的量(2π相当量)。通过差动电压的偏移，由此抑制电压Vp和Vn的增大。
在图5中，在初始相位差
Figure BDA0003060001990000151
从-0.5π向负方向变化的情况下，相位控制部12不使差动电压Vdc变化为比V3c高的电压，而使差动电压Vdc向与高电压侧相反的一侧偏移与相位2π的变化对应的量。在图5的初始相位差
Figure BDA0003060001990000152
的线上，与使相位差
Figure BDA0003060001990000153
从π向-π变化2π相对应地，使差动电压Vdc从V3c向-V5c变化。即，如图5的箭头A2所示，动作点从π向-π移动。通过使相位差
Figure BDA0003060001990000154
成为-π，在不施加调制信号的状态下，副马赫-曾德调制器被调整为消光点。电压-V5c大于-V3c且小于0，处于-V3c～V3c的范围内。换言之，偏移后的差动电压Vdc的绝对值比偏移前的绝对值小。因此，抑制了电压Vp和Vn的增大。
在初始相位差
Figure BDA0003060001990000155
例如从-0.5π变化为-2π的情况下，相位控制部12使差动电压Vdc从-V5c变化为V2c，将动作点保持在-π。若初始相位差
Figure BDA0003060001990000156
例如变化为-2.5π，则差动电压Vdc增加到V3c。此时，相位控制部12使差动电压Vdc向与高电压侧相反的一侧偏移与相位2π的变化对应的量。如图5中箭头A3所示，差动电压Vdc从V3c变为-V5c，处于-V3c以上且V3c以下的范围内。相位差
Figure BDA0003060001990000157
为-3π。在由箭头A2和A3所示的例子中，在差动电压Vdc比V3c高的情况下，相位控制部12使差动电压Vdc向低电压侧偏移2π相当量。在差动电压Vdc比-V3c低的情况下，相位控制部12使差动电压Vdc向高电压侧偏移2π相当量。在不施加调制信号的状态下，副马赫-曾德调制器被调整为消光点。
图6是例示控制部10执行的处理的流程图，表示副马赫-曾德调制器的电压的再次设定。在处理的开始时间点，图1A的光发送装置100的单元20ch1处于动作中。单元20ch1的波长可变激光元件22出射光。单元20ch1的ABC电路24向电极68a～68d、电极70a和70b施加电压，进行自动偏压控制。根据调制控制部16的控制，单元20ch1的驱动器IC26向电极66a～66d施加电压。单元20ch1的调制器40a生成调制光。单元20ch2不进行动作。单元20ch1的快门28打开，单元20ch2的快门28关闭。单元20ch1的调制光经过合波器21出射。
如图6所示，控制部10的相位控制部12取得向副马赫-曾德调制器施加的差动电压Vdc作为监视信号，并判定差动电压Vdc是否为V3c以上(步骤S10)。在为否的情况下，重复步骤S10。在为是的情况下，控制部10使单元20ch2启动，并使其以与单元20ch1相同的条件进行动作(步骤S12)。单元20ch2中的波长可变激光元件22的出射光的波长及强度、ABC电路24施加的电压Vp和Vn、VI和VQ、驱动器IC26施加的电压分别与单元20ch1的相应的电压相等。单元20ch2的调制器40生成与单元20ch1的调制器40同等的调制光。由于单元20ch2的快门28关闭，所以单元20ch2的调制光不出射到光发送装置100之外。
控制部10的快门控制部18关闭单元20ch1的快门28，打开单元20ch2的快门28(步骤S14)。单元20ch1的调制光不出射到光发送装置100之外。另一方面，从单元20ch2出射与单元20ch1相同的调制光。由于从光发送装置100不间断地出射调制光，所以不易引起调制光的紊乱，传输错误被抑制。
相位控制部12使单元20ch1的差动电压Vdc偏移使相位变化2π的量(2π相当量)(步骤S16)。例如，如在图5中所说明的那样，在单元20ch1的副马赫-曾德调制器42a的初始相位差
Figure BDA0003060001990000161
从-0.5π变动到-2π的情况下，相位控制部12使电压从V3c偏移到-V5c。快门控制部18关闭单元20ch2的快门28，打开单元20ch1的快门28(步骤S18)。单元20ch2的调制光不被出射到光发送装置100之外，单元20ch1的调制光被出射。控制部10停止单元20ch2(步骤S20)。至此，处理结束。
根据第一实施方式，相位控制部12在差动电压Vdc超过-V3c以上且V3c以下的范围的情况下，使差动电压Vdc向与超过该范围的一侧相反的一侧偏移与相位变化2π对应的量。通过偏移，能够将差分电压Vdc收敛在-V3c～V3c的范围内。差动电压Vdc的绝对值变小，电压Vp和Vn的增大被抑制。能够实现消耗电力的抑制、支路波导中的光损失的抑制。由于支路波导间的电压的差2Vdc的增大被抑制，因此消光比的降低被抑制。也可以不增设用于固定调制器40的坚固的封装体及温度调整元件等。能够抑制部件数量，由此抑制光发送装置100的尺寸和成本的增大。
差动电压Vdc的偏移量为2π相当量。因此，在电压偏移后，也调整光的相位差，以使调制器成为动作点。如图5所示，相位控制部12将副马赫-曾德调制器的两个支路波导间的光的相位差控制为π。通过自动偏压控制，副马赫-曾德调制器被调整为消光点。
施加于副马赫-曾德调制器的相位调整用的电极68a和68c的电压是中心电压Vcc与差动电压Vdc之和Vpc。施加于副马赫-曾德调制器的相位调整电极68b和68d的电压是中心电压Vcc与差动电压Vdc之差Vpn。相位控制部12通过使差动电压Vdc变化，能够使电压Vpc和Vpn变化，调整相位。相位控制部12使差动电压Vdc变化与2π的相位变化对应的量。由于只要调整差动电压Vdc即可，因此控制简单。
也可以将第一实施方式应用于主马赫-曾德调制器。相位控制部12将图2A所示的支路波导62a和62b间的光的相位差控制为0.5π。相位控制部12通过使差动电压Vdp偏移与相位变化2π对应的量，能够抑制Vdp的增大。通过自动偏压控制，相位差被维持在0.5π，主马赫-曾德调制器的两个调制光的相位正交。相位控制部12对光的相位的调整不限定于将副马赫-曾德调制器调整为消光点、在主马赫-曾德调制器中使相位正交。
偏移2π相当量后的差动电压优选与偏移前相比更接近差动电压的范围的中心值即0V。例如，假定电压的范围比与图5的
Figure BDA0003060001990000171
的曲线中的-3π以上且3π以下的相位调整量对应的范围(图5中为-V4c～V4c)宽。即便使差动电压Vdc偏移2π相当量，Vdc也不会收敛在与相位-π到π对应的范围内。另外，在电压的范围比与从-π到π的相位调整量对应的范围(在图5中为-V2c～V2c)窄的情况下，若使差动电压Vdc偏移2π相当量，则电压远离中央值(0)，与偏移前相比绝对值增大。
差动电压的范围优选具有0V的中央值，为与相位调整量-π以上且π以下对应的范围以上，且为与-3π以上且3π以下对应的范围以下。能够使偏移2π相当量后的电压收敛于例如与-π以上且π以下对应的范围。通过使偏移后的差动电压的绝对值比偏移前小，能够抑制电压Vp和Vn的增大。
在第一实施方式中，用于主马赫-曾德调制器的相位调整的电压VI和VQ由中心电压Vcp与差动电压Vdp的和及差表示。用于副马赫-曾德调制器的相位调整的电压Vp和Vn由中心电压Vcc与差动电压Vdc的和及差表示。用于相位调整的电压也可以不包含中心电压和差动电压。相位控制部12只要使用于相位调整的电压VI和VQ、Vp和Vn偏移2π相当量即可。
单元20ch1和20ch2分别具有快门28。例如将单元20ch1设为通常时的动作用，将单元20ch2设为备用。在相位控制部12再次设定单元20ch1的电压之前，向单元20ch2施加与单元20ch1相同的电压(图6的步骤S12)。调制控制部16在单元20ch2中也与单元20ch1同样地进行光的调制。快门控制部18与关闭单元20ch1的快门28同步地打开单元20ch2的快门28(步骤S14)。从单元20ch2出射调制光，并且不从再次设定中的单元20ch1出射调制光。调制光的紊乱被抑制，不易引起光信号的传输错误。
例如将传输速度设为11Gb/s，每发送10M比特的数据就设定1M比特的缓冲期间。每1ms就获得100μs左右的缓冲期间。通过在该缓冲期间进行单元的切换，能够进行没有传输错误的数据发送。
也可以在重新设定单元20ch1中的电压后，使单元20ch1的快门28保持关闭，使单元20ch2继续动作，从单元20ch2出射光。也可以将单元20ch1设为备用，将单元20ch2设为通常动作用。
＜第二实施方式＞
图7是例示第二实施方式所涉及的光发送装置200的框图。对于与第一实施方式相同的结构省略说明。光发送装置200具有单元20ch1～20ch101这101个单元。各单元具有相同的结构。100个单元(例如单元20ch1～20ch100)为通常动作用，一个单元(例如单元20ch101)为备用。
图8是例示控制部10执行的处理的流程图，表示副马赫-曾德调制器的电压的再次设定。在单元20ch1～20ch100中的任一个(例如单元20ch1)中差动电压Vdc达到V3c以上的情况下(步骤S10)，控制部10启动单元20ch101(步骤S22)。快门控制部18关闭单元20ch1的快门28，打开单元20ch101的快门28(步骤S24)。在相位控制部12使单元20ch1的差动电压Vdc偏移2π相当量后(步骤S16)，快门控制部18关闭单元20ch101的快门28，打开单元20ch1的快门28(步骤S28)。控制部10使单元20ch101停止(步骤S30)。
根据第二实施方式，与第一实施方式同样地，通过使差动电压Vdc处于-V3c～V3c的范围内，由此抑制电压Vp和Vn的增大。100个单元20ch1～20ch100为通常动作用，一个单元20ch101为备用。由于相对于100个信道的传输容量具有一个备用单元即可，所以降低了光发送装置200的成本。通常动作用的单元的数量可以为100以下，也可以为100以上。备用的单元的数量也可以为一个以上。通常动作用的单元的数量相对于备用的单元的数量的比率越高，越能够降低成本。
以上，对本公开的实施方式进行了详细描述，但本公开并不限定于所涉及的特定的实施方式，在权利要求书所记载的本公开的主旨的范围内，可以进行各种变形、变更。
标号说明
10 控制部
12 相位控制部
14 激光控制部
16 调制控制部
18 快门控制部
20ch1～20ch101 单元
22 波长可变激光元件
24 ABC电路
26 驱动器IC
28 快门
40、40a、40a1、40a2、40b 调制器
42a～42d 副马赫-曾德调制器
43 基板
52a、52b、60a～60d、62a、62b 支路波导
50、50a、50b、71 输入波导
64、64a、64b 输出波导
52、54a、54b、56a、56b、58、72 耦合器
66a～66d、68a～68d、70a、70b 电极
100、200 光发送装置

Claims (7)

1.一种光发送装置，具备：
马赫-曾德调制器，具有支路波导；及
相位控制部，通过向所述马赫-曾德调制器施加电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位，
在所述电压超过规定范围的情况下，所述相位控制部使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。
2.根据权利要求1所述的光发送装置，其中，
所述马赫-曾德调制器具有两个所述支路波导，
在两个所述支路波导分别设有第一电极，
所述相位控制部通过向两个所述第一电极中的一个施加作为第一电压与第二电压之和的第三电压，并向两个所述第一电极中的另一个施加作为所述第一电压与所述第二电压之差的第四电压，从而控制所述光的相位，
在所述第二电压超过规定范围的情况下，所述相位控制部使所述第二电压偏移与所述相位变化2π对应的量。
3.根据权利要求1或2所述的光发送装置，其中，
所述相位控制部将两个所述支路波导间的光的相位差调整为π或与π等效的值、或者0.5π或与0.5π等效的值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光发送装置，其中，
所述电压的规定范围的宽度为与-π以上且π以下的所述相位的范围对应的范围以上，并且为与-3π以上且3π以下的所述相位的范围对应的范围以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光发送装置，其中，
所述光发送装置具备：
快门，能够遮挡从所述马赫-曾德调制器出射的光；
快门控制部，控制所述快门的开闭；及
调制控制部，对在所述马赫-曾德调制器的所述支路波导中传播的光进行调制，
所述马赫-曾德调制器和所述快门形成一个单元，
在所述调制控制部在多个所述单元当中的第一单元的所述马赫-曾德调制器中进行所述光的调制，且所述相位控制部向所述第一单元的马赫-曾德调制器施加的所述电压超过规定范围的情况下，所述调制控制部在多个所述单元当中的第二单元的马赫-曾德调制器中进行所述光的调制，所述相位控制部向所述第二单元的马赫-曾德调制器施加以与施加于所述第一单元的马赫-曾德调制器的所述电压相同的方法导出的电压，
在向所述第二单元的马赫-曾德调制器施加电压之后，所述快门控制部关闭所述第一单元的快门且打开所述第二单元的快门，
在关闭所述第一单元的快门之后，所述相位控制部使所述电压偏移与在所述第一单元的马赫-曾德调制器中传播的光的相位变化2π对应的量。
6.一种光发送装置的控制方法，包括如下工序：
通过向具有支路波导的马赫-曾德调制器输入电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位；及
在所述电压超过规定范围的情况下，使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。
7.一种计算机能够读取的存储介质，是存储有光发送装置的控制程序的存储介质，所述控制程序使计算机执行如下处理：
通过向具有支路波导的马赫-曾德调制器输入电压来控制在所述支路波导中传播的光的相位；及
在所述电压超过规定范围的情况下，使所述电压向与超过所述规定范围的一侧相反的一侧偏移与所述相位变化2π对应的量。
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