JP2001264713A - Bias control circuit for light modulator - Google Patents

Bias control circuit for light modulator

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JP2001264713A JP2000075820A JP2000075820A JP2001264713A JP 2001264713 A JP2001264713 A JP 2001264713A JP 2000075820 A JP2000075820 A JP 2000075820A JP 2000075820 A JP2000075820 A JP 2000075820A JP 2001264713 A JP2001264713 A JP 2001264713A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent erroneous operation caused by unstable operation at the time of switching on a power source in a bias control circuit for an interferometer type light modulator having a periodical input-output characteristic. SOLUTION: A bias value of an LN-MZ light modulator 1 is monitored via an optical branching device 4 and a photo-electric converter 10 from output light of the light modulator 1; an error of an obtained monitor value to a target value is detected by an error detector 11 and a feedback loop is formed for feedback control; a loop open/close switch 13 inserted in this feedback loop is brought into an open state immediately after the power source 18 of a bias control circuit 9 is switched on by a switch control circuit 14, and the loop is brought into a closed state after the power source 18 has been stabilized; and immediately after the loop is closed, such a bias signal value as is larger than the minimum bias signal value by a value corresponding to a half period of the periodic input-output characteristic of the light modulator 1 or more and smaller than the maximum bias signal value by a value corresponding to a half period or more, is supplied to the light modulator 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などに使用
される光干渉計型光変調器のバイアス制御回路に関す
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a bias control circuit of an optical interferometer type optical modulator used for optical communication and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光干渉計型光変調器、例えばニオブ酸リ
チウム(LN)基板上に形成されたマッハ・ツェンダ型
(MZ)光変調器(以下、LN−MZ光変調器という)
は、高速光通信用の外部光変調器としてしばしば用いら
れる。光干渉計型光変調器は、入力光を2つのパスに均
等に分岐し、電気信号の入力端に入力された信号の大き
さに応じて2つのパスの光路長差を変化させることで光
透過率を変化させ、2つのパスを通過した光を合波して
出力するという基本構成となっている。
2. Description of the Related Art An optical interferometer type optical modulator, for example, a Mach-Zehnder (MZ) optical modulator (hereinafter referred to as an LN-MZ optical modulator) formed on a lithium niobate (LN) substrate.
Are often used as external optical modulators for high-speed optical communication. An optical interferometer-type optical modulator splits input light evenly into two paths and changes the optical path length difference between the two paths according to the magnitude of the signal input to the input end of the electric signal. The basic configuration is such that the transmittance is changed and the light passing through the two paths is combined and output.

【0003】2つのパスの光路長差が0ならば、素子の
不完全性による過剰損失は除いて光透過率は100%、
光路長差が入力光の波長(λ)の半分の長さであれば、
光透過率は0%となる。このような特徴は、光路長差が
入力光の波長の整数倍および整数倍+半波長でも同様に
起こる。すなわち、2つのパスの光路長差と光透過率の
関係は、図4に示すように周期的な特性をもつ。言い換
えれば、LN−MZ光変調器のような光干渉計型光変調
器は、入力される電気信号の大きさ変化に対して、出力
光の強度が周期的に変化する周期的入出力特性を有す
る。
If the optical path length difference between the two paths is 0, the light transmittance is 100% except for the excess loss due to imperfect elements, and
If the optical path length difference is half the wavelength (λ) of the input light,
The light transmittance is 0%. Such a characteristic also occurs when the optical path length difference is an integral multiple of the wavelength of the input light and an integral multiple of the input light plus a half wavelength. That is, the relationship between the optical path length difference between the two paths and the light transmittance has a periodic characteristic as shown in FIG. In other words, an optical interferometer-type optical modulator such as an LN-MZ optical modulator has a periodic input / output characteristic in which the intensity of output light periodically changes in response to a change in the magnitude of an input electric signal. Have.

【0004】このような光干渉計型光変調器を光通信に
使用する場合、一般的にはある光透過率の点にバイアス
をかけ、そのバイアス点を中心に送信すべきデータ信号
などによる変調を施すことが行われる。例えば、図4の
入出力特性の傾きが最も急峻なλ/4(光透過率50
%)の点をバイアス点とし、この点を中心に変調を施す
などである。
When such an optical interferometer-type optical modulator is used for optical communication, a point of a certain light transmittance is generally biased, and modulation is performed with a data signal to be transmitted centered on the bias point. Is performed. For example, the steepness of the input / output characteristic in FIG.
%) Is set as a bias point, and modulation is performed around this point.

【0005】ところが、光干渉計型光変調器の電気信号
入力端にバイアス信号、すなわち直流の信号を印加し、
その印加信号の大きさを一定に保ったとしても、2つの
パスの光路長差は使用中に様々な要因によって変動し、
印加信号の大きさに対して常に固定の光路長差が得られ
ないことがある。例えば、LN−MZ光変調器では電荷
の移動によるDCドリフトと呼ばれる現象によって、印
加信号の大きさに対する光透過率の変化特性は時々刻々
と変化する。
However, a bias signal, that is, a DC signal is applied to an electric signal input terminal of the optical interferometer type optical modulator,
Even if the magnitude of the applied signal is kept constant, the optical path length difference between the two paths fluctuates due to various factors during use,
In some cases, a fixed optical path length difference cannot always be obtained for the magnitude of the applied signal. For example, in the LN-MZ optical modulator, the change characteristic of the light transmittance with respect to the magnitude of the applied signal changes every moment due to a phenomenon called DC drift due to the movement of electric charge.

【0006】このような光干渉計型光変調器、例えばL
N−MZ光変調器では、一定の直流電圧をバイアス信号
として印加するだけではバイアス点を安定に保つことが
難しく、光透過率をあるバイアス点に固定するための制
御が必要となる。このバイアス制御には、一般にフィー
ドバック制御が用いられる。具体的には、LN−MZ光
変調器からの光出力の一部を分岐させて光電変換器でそ
の光強度を検出することにより、LN−MZ光変調器の
実際のバイアス値(バイアス点での光透過率)をモニタ
し、目標値に対するモニタ値の誤差が最小となるよう
に、LN−MZ光変調器の電気信号入力端に印加するバ
イアス信号(直流電圧)を制御する。
[0006] Such an optical interferometer type optical modulator, for example, L
In the N-MZ optical modulator, it is difficult to keep the bias point stable only by applying a constant DC voltage as a bias signal, and control for fixing the light transmittance to a certain bias point is required. Generally, feedback control is used for this bias control. Specifically, a part of the light output from the LN-MZ optical modulator is branched, and the light intensity is detected by the photoelectric converter, whereby the actual bias value of the LN-MZ optical modulator (at the bias point). And the bias signal (DC voltage) applied to the electric signal input terminal of the LN-MZ optical modulator is controlled so that the error of the monitor value with respect to the target value is minimized.

【0007】このような制御を行うバイアス制御回路は
電子回路で構成され、外部から電源供給を受けて動作す
る。電源は、一般にその投入直後から安定に動作するも
のではなく、電源投入後の過渡応答により数ms〜数1
0ms程度の時間経過して安定化し、規定の電源電圧を
出力するようになる。電源が安定化して規定の電源電圧
を出力できるようになるまでの期間は、バイアス制御回
路の動作状態は不安定に変動する。
A bias control circuit for performing such control is constituted by an electronic circuit, and operates by receiving power supply from the outside. Generally, the power supply does not operate stably immediately after the power is turned on.
It stabilizes after a lapse of about 0 ms, and outputs a specified power supply voltage. The operation state of the bias control circuit fluctuates in an unstable manner until the power supply is stabilized and a specified power supply voltage can be output.

【0008】簡単で安価に構成できるオペアンプ回路を
主体として構成されたバイアス制御回路を用いて、バイ
アス値を目標値に到達するようにフィードバック制御す
る場合を考える。制御対象の入出力特性が単調減少や単
調増加であるならば、電源投入時の制御対象の動作が少
々不安定で、バイアス値の制御開始点が予想外の値にな
っていても、最終的にはバイアス値を目標値に到達させ
ることが可能である。ところが、図4に示したような周
期的入出力特性を持つLN−MZ光変調器が制御対象の
場合は、制御開始点によってはバイアス値を目標値に到
達させることができない場合がある。
A case is considered in which a bias control circuit mainly composed of an operational amplifier circuit that can be simply and inexpensively configured is used to perform feedback control so that a bias value reaches a target value. If the input / output characteristics of the controlled object are monotonically decreasing or monotonically increasing, the operation of the controlled object when the power is turned on is slightly unstable, and even if the control start point of the bias value is unexpected, Can make the bias value reach the target value. However, when the LN-MZ optical modulator having the periodic input / output characteristic as shown in FIG. 4 is a control target, the bias value may not be able to reach the target value depending on the control start point.

【0009】この問題点について、図5を用いて説明す
る。図5において、横軸はLN−MZ光変調器の電気信
号入力端への印加電圧、縦軸は光透過率である。バイア
ス値の目標値(目標の光透過率に相当するバイアス値)
がA点であったとすると、バイアス値の制御開始点(バ
イアス電圧の初期値)がA点を中心とするC点からB点
までの間(引き込み範囲内)にあれば、最終的にはバイ
アス電圧は矢印の方向に沿ってA点に到達することがで
きる。これに対し、制御開始点が引き込み範囲外にある
とき、つまりC点より小さいかB点より大きい場合に
は、バイアス電圧はA点の方に向かわず、A点から1周
期ずれた点に向かってしまう。
This problem will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the applied voltage to the electric signal input terminal of the LN-MZ optical modulator, and the vertical axis represents the light transmittance. Target value of bias value (bias value corresponding to target light transmittance)
Is the point A, if the control start point of the bias value (the initial value of the bias voltage) is between the points C and B around the point A (within the pull-in range), the bias The voltage can reach point A along the direction of the arrow. On the other hand, when the control start point is outside the pull-in range, that is, when the control voltage is smaller than the point C or larger than the point B, the bias voltage does not go to the point A but to a point shifted by one cycle from the point A. Would.

【0010】このような場合、バイアス電圧が目標値か
ら1周期ずれた点まで到達することが可能であれば、そ
の点で目標値であるA点と同じ光透過率が得られるた
め、光変調器の動作としては問題ないが、バイアス制御
回路が出力可能なバイアス電圧の最大値または最小値は
バイアス制御回路の電源電圧によって制限されているた
め、A点から1周期分ずれたバイアス電圧を発生するこ
とができない可能性がある。従って、バイアス制御回路
の電源電圧が安定するまでの不安定な動作によって、制
御開始点が引き込み範囲外になった場合、バイアス値は
目標値に達することができず、その手前で止まってしま
う。
In such a case, if the bias voltage can reach a point shifted by one cycle from the target value, the same light transmittance as that of the target value A at that point can be obtained. Although the operation of the bias control circuit is not a problem, the maximum or minimum value of the bias voltage that can be output by the bias control circuit is limited by the power supply voltage of the bias control circuit, so that a bias voltage shifted by one cycle from the point A is generated. You may not be able to. Therefore, if the control start point is out of the pull-in range due to the unstable operation until the power supply voltage of the bias control circuit is stabilized, the bias value cannot reach the target value and stops short of it.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術に基づいて周期的入出力特性を持つ光干渉計光変
調器のバイアス制御回路を構成した場合には、バイアス
制御回路の電源投入時の動作不安定によって、バイアス
値を目標値に到達させることができないという問題点が
あった。
As described above, when a bias control circuit of an optical interferometer optical modulator having periodic input / output characteristics is constructed based on the conventional technique, the power supply of the bias control circuit is turned on. There is a problem that the bias value cannot reach the target value due to unstable operation at the time.

【0012】本発明は、比較的安価なアナログ回路を主
体とした構成で、電源投入時の不安定な状況下でも周期
的入出力特性を持つ光変調器のバイアス値を目標値に対
して確実に到達させることを可能としたバイアス制御回
路を提供することを目的とする。
According to the present invention, a bias value of an optical modulator having a periodic input / output characteristic is ensured with respect to a target value even in an unstable condition at the time of power supply by using a configuration mainly including a relatively inexpensive analog circuit. It is an object of the present invention to provide a bias control circuit capable of causing the bias control signal to reach the threshold voltage.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は入力される電気信号の大きさの変化に対し
て出力光の強度が周期的に変化する周期的入出力特性を
有する光変調器のバイアス値をフィードバックループを
用いて制御するバイアス制御回路において、フィードバ
ックループを開閉するループ開閉スイッチと、このルー
プ開閉スイッチをバイアス制御回路の電源が投入された
直後はループ開状態とし、電源が安定した後にループ閉
状態とするスイッチ制御手段と、フィードバックループ
内に設けられ、バイアス値を制御するためのバイアス信
号を発生するバイアス信号発生手段とを有する。そし
て、バイアス信号発生手段はループ開閉スイッチがルー
プ閉状態となった直後のバイアス信号の値がバイアス信
号の最小値より光変調器の周期的入出力特性の半周期に
相当する値以上大きく、かつバイアス信号の最大値より
半周期に相当する値以上小さいバイアス信号を発生する
ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a periodic input / output characteristic in which the intensity of output light periodically changes with a change in the magnitude of an input electric signal. In a bias control circuit that controls a bias value of an optical modulator using a feedback loop, a loop open / close switch that opens and closes a feedback loop, and the loop open / close switch is set to a loop open state immediately after the bias control circuit is turned on, There are switch control means for closing the loop after the power is stabilized, and bias signal generation means provided in the feedback loop for generating a bias signal for controlling a bias value. The bias signal generating means is configured such that the value of the bias signal immediately after the loop opening / closing switch is in the loop closed state is larger than the minimum value of the bias signal by a value corresponding to a half cycle of the periodic input / output characteristic of the optical modulator, and A bias signal smaller than the maximum value of the bias signal by a value corresponding to a half cycle or more is generated.

【0014】このように構成されたバイアス制御回路で
は、電源が投入された直後は光変調器のバイアス値を制
御するためのフィードバックループが開状態となってい
るため、フィードバック制御は行われない。そして、電
源投入から例えば一定時間が経過し、電源が安定した時
点でフィードバックループが閉状態となって、フィード
バック制御が開始される。
In the bias control circuit configured as described above, the feedback control for controlling the bias value of the optical modulator is open immediately after the power is turned on, so that the feedback control is not performed. Then, for example, when a certain period of time elapses after the power is turned on and the power is stabilized, the feedback loop is closed and the feedback control is started.

【0015】ここで、フィードバックループが閉状態と
なった直後のバイアス信号の値(制御開始点)が常に引
き込み範囲内に入っていることを保証するために、本発
明では制御開始点をバイアス信号の最大値より光変調器
の周期的入出力特性の半周期に相当する値より小さく、
かつバイアス信号の最小値より半周期に相当する値より
大きく設定する。このようにすると、制御開始点とバイ
アス信号の最大値及び最小値との間に、光変調器の周期
的特性の半周期分の区間がそれぞれ確保され、いずれか
の区間に必ずバイアス値の目標値が存在することになる
ので、バイアス信号は制御開始点から確実に目標値に到
達することができ、電源投入時の誤動作が防止されるこ
とになる。
Here, in order to guarantee that the value of the bias signal (control start point) immediately after the feedback loop is closed, the control start point is set to the bias signal value in the present invention. Smaller than the value corresponding to the half cycle of the periodic input / output characteristic of the optical modulator from the maximum value of
In addition, it is set to be larger than a value corresponding to a half cycle than the minimum value of the bias signal. In this way, a half-cycle section of the periodic characteristic of the optical modulator is secured between the control start point and the maximum value and the minimum value of the bias signal. Since the value exists, the bias signal can reliably reach the target value from the control start point, and malfunction at power-on is prevented.

【0016】一つの態様によると、バイアス信号発生手
段は、光変調器のバイアス値をモニタしてモニタ値を得
るモニタ手段と、バイアス値の目標値に対するモニタ値
の誤差に対応した誤差信号を出力する誤差検出器と、こ
の誤差信号がループ開閉スイッチを介して入力される第
1の低域通過フィルタとを有する。第1の低域通過フィ
ルタは、バイアス制御の時定数を決定するループフィル
タを形成しており、このフィルタによってバイアス信号
は制御開始点からバイアス値の目標値に向かって徐々に
制御される。さらに、バイアス信号発生手段において
は、ループ開閉スイッチより後段、例えば最終段にオフ
セット回路が配置され、このオフセット回路によりルー
プ開閉スイッチがループ閉状態となった直後のバイアス
信号の値、つまり制御開始点が規定される。
According to one embodiment, the bias signal generating means monitors the bias value of the optical modulator to obtain a monitor value, and outputs an error signal corresponding to the error of the monitor value with respect to the target bias value. And a first low-pass filter to which the error signal is input via a loop open / close switch. The first low-pass filter forms a loop filter that determines a time constant of the bias control, and the bias signal is gradually controlled from the control start point toward the target value of the bias value by the filter. Further, in the bias signal generating means, an offset circuit is arranged at a stage subsequent to the loop on / off switch, for example, at the last stage, and the value of the bias signal immediately after the loop on / off switch is brought into the loop closed state by this offset circuit, that is, Is defined.

【0017】一方、スイッチ制御手段は、バイアス制御
回路の電源の電圧またはこれを分圧した電圧を、電源が
投入された後、電源が安定するまでの時間より長い時定
数を有する第2の低域通過フィルタに入力し、この第2
の低域通過フィルタの出力によってループ開閉スイッチ
を制御するように構成される。
On the other hand, the switch control means converts the voltage of the power supply of the bias control circuit or a voltage obtained by dividing the voltage into a second low voltage having a time constant longer than the time required until the power supply is stabilized after the power is turned on. Input to the bandpass filter, this second
The loop open / close switch is controlled by the output of the low pass filter.

【0018】このように本発明のバイアス制御回路で
は、周期的入出力特性を有し、またその入出力特性が時
間的に変動するような光干渉計型光変調器のバイアス値
を電源投入時の不安定な動作による誤動作を起こすこと
なく、確実に目標値に到達させることが可能となる。
As described above, in the bias control circuit of the present invention, the bias value of the optical interferometer type optical modulator having periodic input / output characteristics and whose input / output characteristics fluctuate with time is supplied when the power is turned on. It is possible to reliably reach the target value without causing a malfunction due to unstable operation of.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 (システム構成)図1は、本発明の一実施形態に係るシ
ステム全体の構成を示すブロック図である。本実施形態
では、光干渉計型光変調器の一つであるLN−MZ光変
調器のバイアスを制御するバイアス制御回路について述
べる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (System Configuration) FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the entire system according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a bias control circuit for controlling a bias of an LN-MZ optical modulator, which is one of the optical interferometer type optical modulators, will be described.

【0020】LN−MZ光変調器1は、前述した通りニ
オブ酸リチウム(LN)基板上に形成されたマッハ・ツ
ェンダ型(MZ)光変調器である。このLN−MZ光変
調器1は光入出射端及び電気信号入力端を有し、光入射
端には入力光ファイバ2を介して入力光が入射する。L
N−MZ光変調器1の光出射端からの出力光は、光ファ
イバ3を経て光分岐器4により分岐され、一方は出力光
ファイバ5へ導かれる。光分岐器4としては、光カップ
ラやビームスプリッタなどを使用できる。
The LN-MZ optical modulator 1 is a Mach-Zehnder (MZ) optical modulator formed on a lithium niobate (LN) substrate as described above. The LN-MZ optical modulator 1 has a light input / output end and an electric signal input end, and input light enters the light incident end via an input optical fiber 2. L
Output light from the light emitting end of the N-MZ optical modulator 1 is split by an optical splitter 4 via an optical fiber 3, and one of the splitters is guided to an output optical fiber 5. As the optical splitter 4, an optical coupler, a beam splitter, or the like can be used.

【0021】信号入力端子6には例えば送信すべきデー
タ信号が入力され、バイアスT7によってバイアス制御
回路9からのバイアス信号が重畳された後、LN−MZ
光変調器1の電気信号入力端に供給される。このバイア
ス制御回路9によって、LN−MZ光変調器1のバイア
ス値がフィードバック制御される。このバイアス制御回
路9には、LN−MZ光変調器1の光出射端から出射さ
れ、光分岐器4によって分岐された光8がLN−MZ光
変調器1からの出力光の強度のモニタ光としてバイアス
制御回路9に入力される。
For example, a data signal to be transmitted is input to the signal input terminal 6, and after the bias signal from the bias control circuit 9 is superimposed by the bias T7, the LN-MZ
The signal is supplied to an electric signal input terminal of the optical modulator 1. The bias value of the LN-MZ optical modulator 1 is feedback-controlled by the bias control circuit 9. The bias control circuit 9 outputs the light 8 emitted from the light emitting end of the LN-MZ optical modulator 1 and split by the optical splitter 4 to monitor the intensity of the output light from the LN-MZ optical modulator 1. Is input to the bias control circuit 9.

【0022】(バイアス制御回路について)次に、バイ
アス制御回路9について詳細に説明する。バイアス制御
回路9は、光電変換器10、誤差検出器11、ループ開
閉スイッチ13、スイッチ制御回路14、低域通過フィ
ルタ15及びオフセット回路16から構成され、フィー
ドバックループを形成している。図1に示したバイアス
制御回路9の構成は、本発明の要旨に関連する部分のみ
を抽出して示しており、実際に回路を構成するときに必
要となるループ利得を与える増幅器や、バイアス値の目
標値を適切に調節するための回路等は図示を省略してい
る。バイアス制御回路9は、電源18から電源供給を受
けて動作する。光電変換器10はモニタ光8を電気信号
に変換してLN−MZ光変調器1からの出力光の強度を
検出するが、LN−MZ光変調器1の出力光強度は光変
調器1の光透過率に依存しており、光透過率はバイアス
値によって変化するから、光電変換器10はバイアス値
のモニタ値を出力していることになる。
(Regarding Bias Control Circuit) Next, the bias control circuit 9 will be described in detail. The bias control circuit 9 includes a photoelectric converter 10, an error detector 11, a loop open / close switch 13, a switch control circuit 14, a low-pass filter 15, and an offset circuit 16, and forms a feedback loop. The configuration of the bias control circuit 9 shown in FIG. 1 shows only a portion relevant to the gist of the present invention, and shows an amplifier for providing a loop gain necessary for actually configuring a circuit, a bias value, and the like. Circuits and the like for appropriately adjusting the target value are not shown. The bias control circuit 9 operates by receiving power supply from the power supply 18. The photoelectric converter 10 converts the monitor light 8 into an electric signal and detects the intensity of the output light from the LN-MZ optical modulator 1, and the output light intensity of the LN-MZ optical modulator 1 Since the light transmittance depends on the light transmittance and the light transmittance changes depending on the bias value, the photoelectric converter 10 outputs the monitor value of the bias value.

【0023】誤差検出器11では、光電変換器10から
のLN−MZ光変調器1のバイアス値のモニタ値と、目
標値入力端子12より入力されるバイアス値の目標値が
比較される。目標値の生成法は機器の設計によって異な
り、例えばバイアス制御回路9内に設けた定電圧発生回
路を用いて目標値を発生するか、あるいはバイアス制御
回路9の外部から目標値が与えられる。
The error detector 11 compares the monitor value of the bias value of the LN-MZ optical modulator 1 from the photoelectric converter 10 with the target value of the bias value input from the target value input terminal 12. The method of generating the target value differs depending on the design of the device. For example, the target value is generated using a constant voltage generation circuit provided in the bias control circuit 9, or the target value is given from outside the bias control circuit 9.

【0024】誤差検出器11では、目標値とモニタ値と
の比較により目標値に対するモニタ値の誤差が検出さ
れ、誤差信号が出力される。光電変換器10の出力は信
号入力端子6から入力されたデータ信号によって高速変
調されているため、誤差検出器11で目標値と比較され
るときには、その平均値がモニタ値として用いられる。
平均化は光電変換されてから比較が行われるまでのいず
れかでなされればよく、具体的には誤差検出器11内部
に平均化のための低域通過フィルタが設けられていても
よいし、光電変換器10が十分低速な応答のみ示すよう
に構成されていてもよいし、あるいは、光電変換器10
から誤差検出器11までの間のいずれかの位置に低域通
過フィルタのような平均化回路が挿入されていてもよ
い。
The error detector 11 detects an error between the target value and the monitor value by comparing the target value and the monitor value, and outputs an error signal. Since the output of the photoelectric converter 10 is modulated at high speed by the data signal input from the signal input terminal 6, when the error detector 11 compares the output with the target value, the average value is used as the monitor value.
The averaging may be performed any time after the photoelectric conversion until the comparison is performed. Specifically, a low-pass filter for averaging may be provided inside the error detector 11, The photoelectric converter 10 may be configured to exhibit only a sufficiently slow response, or
An averaging circuit such as a low-pass filter may be inserted at any position between the error detector 11 and the error detector 11.

【0025】誤差検出器11から出力される誤差信号
は、ループ開閉スイッチ13の一端側に入力される。こ
のループ開閉スイッチ13は、バイアス制御回路9によ
って形成されるフィードバックループを開閉するための
スイッチであり、スイッチ制御回路14によってオン・
オフ制御される。スイッチ制御回路14の詳細について
は、後述する。ループ開閉スイッチ13の他端側から出
力される信号は、ループフィルタである低域通過フィル
タ15に入力され、低域通過フィルタ15の周波数特性
で決定される低域成分のみが抽出されて出力される。こ
の低域通過フィルタ15の出力信号はオフセット回路1
6により所定の直流レベルが加算されてバイアス信号と
なり、バイアス信号出力端子17より出力される。この
バイアス信号はバイアスT7を経由して、LN−MZ型
光変調器1の電気信号入力端に印加される。
An error signal output from the error detector 11 is input to one end of a loop open / close switch 13. The loop opening / closing switch 13 is a switch for opening and closing a feedback loop formed by the bias control circuit 9.
Controlled off. Details of the switch control circuit 14 will be described later. A signal output from the other end of the loop opening / closing switch 13 is input to a low-pass filter 15 serving as a loop filter, and only low-frequency components determined by the frequency characteristics of the low-pass filter 15 are extracted and output. You. The output signal of the low-pass filter 15 is applied to an offset circuit 1
A predetermined DC level is added by 6 to form a bias signal, which is output from a bias signal output terminal 17. This bias signal is applied to the electrical signal input terminal of the LN-MZ type optical modulator 1 via the bias T7.

【0026】(バイアス制御回路の動作について)次
に、本実施形態に係るバイアス制御回路9の動作を説明
する。バイアス制御回路9は電源18から電源供給を受
けて動作し、バイアス信号を発生する。ループ開閉スイ
ッチ13はスイッチ制御回路14によって制御され、電
源18の投入直後はオフ、すなわちフィードバックルー
プを開(オープン)状態とする。このループ開状態で
は、誤差検出器11の出力は低域通過フィルタ15に伝
達されない。
(Operation of Bias Control Circuit) Next, the operation of the bias control circuit 9 according to the present embodiment will be described. The bias control circuit 9 operates by receiving power supply from the power supply 18 and generates a bias signal. The loop open / close switch 13 is controlled by the switch control circuit 14, and is turned off immediately after the power supply 18 is turned on, that is, the feedback loop is opened. In this loop open state, the output of the error detector 11 is not transmitted to the low-pass filter 15.

【0027】このループ開状態でのバイアス信号の電
圧、すなわちバイアス制御回路9の出力電圧は、フィー
ドバックループがループ閉状態となるときのバイアス信
号の制御開始点であり、低域通過フィルタ15の無入力
時の出力電圧とオフセット回路16で決定される電圧の
和である。図1のバイアス制御回路9では、機能毎に分
けたブロック構成を示しており、低域通過フィルタ15
の出力電圧は無入力ではほぼ0であり、ループ開状態で
のバイアス制御回路9の出力電圧は、オフセット回路1
6のみで与えられるものとする。もちろん、実際の回路
の構成上、低域通過フィルタ15とオフセット回路16
を1つのオペアンプを用いて構成することも可能であ
る。
The voltage of the bias signal in the open state of the loop, that is, the output voltage of the bias control circuit 9 is the control start point of the bias signal when the feedback loop is closed, and the voltage of the low-pass filter 15 This is the sum of the output voltage at the time of input and the voltage determined by the offset circuit 16. The bias control circuit 9 of FIG. 1 shows a block configuration divided for each function, and the low-pass filter 15
Is almost zero when there is no input, and the output voltage of the bias control circuit 9 in the loop open state is
6 shall be given only. Of course, due to the actual circuit configuration, the low-pass filter 15 and the offset circuit 16
Can be configured using one operational amplifier.

【0028】バイアス制御回路9の出力電圧は、バイア
スT7を介してLN−MZ光変調器1の電気信号入力端
にバイアス信号として印加される。LN−MZ光変調器
1では、図2に示した入出力特性(LN−MZ光変調器
1の電気信号入力端への印加電圧と光透過率の関係)に
従って、印加されるバイアス信号の電圧(バイアス値)
に対応する光透過率で光を透過する。LN−MZ光変調
器1からの出力光は光電変換器10で電気信号に変換さ
れ、この電気信号の平均値がバイアス値のモニタ値とし
て誤差検出器11で目標値と比較される。誤差検出器1
1からは前述したように目標値に対するモニタ値の誤差
を示す誤差信号が出力されるが、フィードバックループ
がループ開の状態では、モニタ値を目標値に近づけるフ
ィードバック制御が行われていないため、比較的大きな
誤差信号が出力される。
The output voltage of the bias control circuit 9 is applied as a bias signal to an electric signal input terminal of the LN-MZ optical modulator 1 via a bias T7. In the LN-MZ optical modulator 1, the voltage of the bias signal applied according to the input / output characteristics shown in FIG. 2 (the relationship between the voltage applied to the electric signal input terminal of the LN-MZ optical modulator 1 and the light transmittance). (Bias value)
The light is transmitted at a light transmittance corresponding to. Output light from the LN-MZ optical modulator 1 is converted into an electric signal by the photoelectric converter 10, and the average value of the electric signal is compared with a target value by the error detector 11 as a monitor value of the bias value. Error detector 1
1 outputs an error signal indicating the error of the monitor value with respect to the target value as described above. However, when the feedback loop is open, the feedback control for bringing the monitor value close to the target value is not performed. A very large error signal is output.

【0029】次に、電源18の投入後一定時間経過して
電源18の電圧が安定した後、スイッチ制御回路14は
ループ開閉スイッチ13をオンにして、フィードバック
ループを閉(クローズ)状態とする。このループ閉状態
になると、誤差検出器11から出力されている大きな誤
差信号が一気に低域通過フィルタ15に入力される。低
域通過フィルタ15は、その特性で決まる時定数によっ
て大きな誤差信号を徐々に通過させていく。
Next, after a certain period of time has elapsed since the power supply 18 was turned on and the voltage of the power supply 18 has stabilized, the switch control circuit 14 turns on the loop open / close switch 13 to close the feedback loop. When the loop is closed, a large error signal output from the error detector 11 is input to the low-pass filter 15 at once. The low-pass filter 15 gradually passes a large error signal by a time constant determined by its characteristics.

【0030】このようにループ開閉スイッチ13がオン
となって、フィードバックループが閉の状態となった直
後から、バイアス制御回路9から出力されるバイアス信
号の電圧が変化し始めるが、誤差信号が低域通過フィル
タ15を通過しているため、バイアス信号の電圧はオフ
セット回路16で決定される制御開始点から徐々に変化
していく。このようにして、バイアス信号のフィードバ
ック制御は所望の制御開始点から始められることにな
る。
Immediately after the loop open / close switch 13 is turned on and the feedback loop is closed, the voltage of the bias signal output from the bias control circuit 9 starts to change. Since the signal passes through the band-pass filter 15, the voltage of the bias signal gradually changes from the control start point determined by the offset circuit 16. In this way, the feedback control of the bias signal is started from a desired control start point.

【0031】(バイアス制御回路の制御開始点につい
て)バイアス制御回路9は、ループ開閉スイッチ13が
ループ閉状態となった瞬間にバイアス信号の電圧制御、
つまりバイアス値の制御を始めるが、ループ閉状態とな
った直後のバイアス制御回路9の出力電圧である制御開
始点は、目標値に収束できる範囲、つまり引き込み範囲
内にあることが要求される。しかし、従来の技術で述べ
たように制御対象であるLN−MZ光変調器1の入出力
特性は、DCドリフトと呼ばれる現象によって図5に示
した入出力特性が横軸方向にシフトするので、制御開始
点をある横軸上の点に調整しても、その後もずっとそれ
が引き込み範囲内に入っている保証はない。
(Regarding the Control Start Point of the Bias Control Circuit) The bias control circuit 9 controls the voltage of the bias signal at the moment when the loop open / close switch 13 enters the closed state.
That is, the control of the bias value is started, but the control start point, which is the output voltage of the bias control circuit 9 immediately after the loop is closed, is required to be within a range that can converge to the target value, that is, within the pull-in range. However, as described in the related art, the input / output characteristics of the LN-MZ optical modulator 1 to be controlled are shifted in the horizontal axis direction because the input / output characteristics shown in FIG. Even if the control start point is adjusted to a point on a certain horizontal axis, there is no guarantee that the control start point will always be within the pull-in range.

【0032】これに対し、本発明ではバイアス制御回路
9によるバイアス信号の制御開始点を以下のように設定
することにより、LN−MZ光変調器1の入出力特性が
変化しても常に制御開始点を引き込み範囲内に入るよう
にすることができる。以下、図2を用いて制御開始点の
設定法について述べる。
On the other hand, in the present invention, the control start point of the bias signal by the bias control circuit 9 is set as follows, so that the control always starts even if the input / output characteristics of the LN-MZ optical modulator 1 change. Points can be made to fall within the pull-in range. Hereinafter, a method of setting the control start point will be described with reference to FIG.

【0033】図2において、Vmax,Vminはバイ
アス制御回路9の出力電圧の最大値と最小値であり、主
として電源18の出力電圧(電源電圧)等で決まる。一
方、LN−MZ光変調器1の周期的入出力特性の半周期
に相当する印加電圧の変化範囲をVπとする。
In FIG. 2, Vmax and Vmin are the maximum value and the minimum value of the output voltage of the bias control circuit 9, and are determined mainly by the output voltage of the power supply 18 (power supply voltage) and the like. On the other hand, a change range of the applied voltage corresponding to a half cycle of the periodic input / output characteristic of the LN-MZ optical modulator 1 is defined as Vπ.

【0034】ここで、本発明ではバイアス制御回路9の
制御開始点Vb、つまりフィードバックループが閉状態
になった瞬間にバイアス制御回路9から出力されるバイ
アス信号の電圧の初期値を(Vmin+Vπ)<Vb<
(Vmax−Vπ)の範囲内に設定する。すなわち、制
御開始点Vbをバイアス制御回路9の出力電圧の最小値
Vminより周期的入出力特性の半周期に相当する値V
π以上大きく、かつバイアス制御回路9の出力電圧の最
大値Vmaxより半周期に相当する値Vπ以上小さく設
定する。
Here, in the present invention, the control start point Vb of the bias control circuit 9, that is, the initial value of the voltage of the bias signal output from the bias control circuit 9 at the moment when the feedback loop is closed, is (Vmin + Vπ) < Vb <
(Vmax−Vπ). That is, the control start point Vb is set to a value V corresponding to a half cycle of the periodic input / output characteristic from the minimum value Vmin of the output voltage of the bias control circuit 9.
It is set to be larger than π and smaller than the value Vπ corresponding to a half cycle from the maximum value Vmax of the output voltage of the bias control circuit 9.

【0035】この範囲内に制御開始点Vbを設定する
と、Vbとバイアス制御回路9の出力電圧の最大値Vm
ax及び最小値Vminとの間に、それぞれ半周期分ず
つのバイアス信号電圧の変化範囲Vπ1,Vπ2が確保
されているため、バイアス信号電圧の変化範囲のいずれ
かに必ずバイアス信号電圧(バイアス値)の収束点とな
る目標値が存在する。
When the control start point Vb is set within this range, Vb and the maximum value Vm of the output voltage of the bias control circuit 9 are set.
Since the change ranges Vπ1 and Vπ2 of the bias signal voltage for each half cycle are secured between ax and the minimum value Vmin, the bias signal voltage (bias value) is always included in any of the change ranges of the bias signal voltage. There is a target value that becomes the convergence point of.

【0036】すなわち、フィードバックループがループ
閉状態となると、その瞬間の制御開始点Vbに対応して
得られるバイアス値のモニタ値が目標値に対して大きい
か小さいかに応じて、つまり誤差検出器11から出力さ
れる誤差信号の極性に応じて、Vπ1,Vπ2をのいず
れかの範囲内にバイアス値が制御されるのであるが、
(Vπ1+Vπ2)はLN−MZ光変調器1の周期的入
出力特性の1周期分であるため、これらVπ1,Vπ2
を含めた制御範囲内のいずれかには必ず目標値が存在す
る。図2の例では、これらの範囲Vπ1,Vπ2内の両
方に目標値が存在している。従って、フィードバックル
ープが閉の状態になった後、バイアス値は必ず目標値に
到達するように制御されることになり、電源投入時の誤
動作を防止することができる。
That is, when the feedback loop is closed, the monitor value of the bias value obtained corresponding to the control start point Vb at that moment is larger or smaller than the target value, that is, the error detector In accordance with the polarity of the error signal output from 11, the bias value is controlled within one of the ranges of Vπ1 and Vπ2.
Since (Vπ1 + Vπ2) is one cycle of the periodic input / output characteristic of the LN-MZ optical modulator 1, these Vπ1, Vπ2
There is always a target value in any of the control ranges including. In the example of FIG. 2, target values exist in both of these ranges Vπ1 and Vπ2. Therefore, after the feedback loop is closed, the bias value is controlled so as to always reach the target value, and malfunction at power-on can be prevented.

【0037】(バイアス制御回路内の各ブロックの配置
順序について)本実施形態においては、制御開始点Vb
が上述した(Vmin+Vπ)<Vb<(Vmax−V
π)の範囲内に入るようにするために、誤差検出器11
とループ開閉スイッチ13及び低域通過フィルタ15を
図1に示した通りの順序で配置することが重要である。
また、制御開始点Vbを与えるオフセット回路16を図
1及び図2に示したようにバイアス制御回路9の出力段
に配置するか、またはその近傍の位置、少なくともルー
プ開閉スイッチ13よりも後段に設置することが必要で
ある。この理由は、以下の通りである。
(Regarding the Arrangement Order of Each Block in the Bias Control Circuit) In this embodiment, the control start point Vb
Described above, (Vmin + Vπ) <Vb <(Vmax−V
π), the error detector 11
It is important to arrange the loop open / close switch 13 and the low-pass filter 15 in the order shown in FIG.
Also, the offset circuit 16 for giving the control start point Vb is arranged at the output stage of the bias control circuit 9 as shown in FIGS. 1 and 2, or at a position near the output stage, at least after the loop open / close switch 13. It is necessary to. The reason is as follows.

【0038】フィードバックループが開の状態では、誤
差検出器11は一般に大きな誤差信号を出力している。
ここで、仮にループ開閉スイッチ13が誤差検出器11
より前段に設けられていると、フィードバックループが
開の状態でも誤差検出器11の出力は制御対象であるL
N−MZ光変調器1の電気信号入力端まで伝達されるこ
とになり、バイアス制御回路9は大きな誤差信号を増幅
した大きなバイアス信号を光変調器1に印加することに
なる。この結果、フィードバックループのループ利得が
十分に高い状況では、バイアス制御回路9で発生し得る
バイアス信号の最大値Vmaxまたは最小値Vminの
電圧がLN−MZ変調器1に印加されてしまうので、制
御開始点Vbがバイアス値制御範囲の最大値Vmaxま
たは最小値Vminとなってしまい、上述した(Vmi
n+Vπ)<Vb<(Vmax−Vπ)のような範囲内
に設定することはできない。従って、図1のようにルー
プ開閉スイッチ13を誤差検出器11より後段に挿入す
ることによって、フィードバックループが開の状態で誤
差信号が増幅されてLN−MZ光変調器1に印加されな
いようにする必要がある。
When the feedback loop is open, the error detector 11 generally outputs a large error signal.
Here, if the loop open / close switch 13 is assumed to be the error detector 11
If provided at an earlier stage, the output of the error detector 11 is the control target L even when the feedback loop is open.
The signal is transmitted to the electric signal input terminal of the N-MZ optical modulator 1, and the bias control circuit 9 applies a large bias signal obtained by amplifying the large error signal to the optical modulator 1. As a result, in a situation where the loop gain of the feedback loop is sufficiently high, the voltage of the maximum value Vmax or the minimum value Vmin of the bias signal that can be generated in the bias control circuit 9 is applied to the LN-MZ modulator 1, so The start point Vb becomes the maximum value Vmax or the minimum value Vmin of the bias value control range, and the above-mentioned (Vmi
(n + Vπ) <Vb <(Vmax−Vπ). Therefore, by inserting the loop opening / closing switch 13 after the error detector 11 as shown in FIG. 1, the error signal is amplified in a state where the feedback loop is open and is not applied to the LN-MZ optical modulator 1. There is a need.

【0039】一方、低域通過フィルタ15はフィードバ
ック制御の時定数を決定するループフィルタとして使用
され、このフィルタ15の作用によってLN−MZ光変
調器1のバイアス値は制御開始点Vbから目標値まで徐
々に制御される。ここで、本発明では電源18の投入後
一定の時間が経過した後、ループ開閉スイッチ13がオ
ンとなってフィードバックループが閉の状態とされるた
め、もしループ開閉スイッチ13が低域通過フィルタ1
5より後段にあると、ループが閉となる直前では誤差検
出器11から出力される大きな誤差信号をフィルタ15
が通過させてしまう可能性が高い。従ってループ開閉ス
イッチ13がオンになると、一気に大きな誤差信号がL
N−MZ光変調器1にバイアス信号として印加され、制
御開始点Vbはバイアス値制御範囲の最大値Vmaxま
たは最小値Vminとなってしまう。このような理由か
ら、LN−MZ光変調器1のバイアス値を所望の制御開
始点Vbから徐々に制御するためには、ループ開閉スイ
ッチ13を低域通過フィルタ15より前段に挿入する必
要がある。
On the other hand, the low-pass filter 15 is used as a loop filter for determining the time constant of the feedback control. By the operation of the filter 15, the bias value of the LN-MZ optical modulator 1 is changed from the control start point Vb to the target value. Controlled gradually. Here, in the present invention, the loop open / close switch 13 is turned on and the feedback loop is closed after a predetermined time has elapsed after the power supply 18 is turned on.
5, the large error signal output from the error detector 11 is filtered by the filter 15 immediately before the loop is closed.
Is likely to be passed. Therefore, when the loop opening / closing switch 13 is turned on, a large error signal
The bias signal is applied to the N-MZ optical modulator 1, and the control start point Vb becomes the maximum value Vmax or the minimum value Vmin of the bias value control range. For such a reason, in order to gradually control the bias value of the LN-MZ optical modulator 1 from a desired control start point Vb, it is necessary to insert the loop opening / closing switch 13 before the low-pass filter 15. .

【0040】さらに、低域通過フィルタ15を誤差検出
器11より前段に配置した場合は、フィードバックルー
プを開の状態にしておくことによって増大した誤差信号
をループが閉じた後にLN−MZ光変調器1に徐々に伝
達するという作用が得られないため、どの位置にループ
開閉スイッチ13を配置しても、制御開始点Vbがバイ
アス制御範囲の最大値Vmaxまたは最小値Vminと
なってしまう。
Further, when the low-pass filter 15 is disposed before the error detector 11, the error signal which has been increased by opening the feedback loop closes the LN-MZ optical modulator after the loop is closed. 1 cannot be obtained, so that the control start point Vb becomes the maximum value Vmax or the minimum value Vmin of the bias control range regardless of the position of the loop open / close switch 13 at any position.

【0041】以上のことから、バイアス制御範囲の最大
値Vmaxまたは最小値Vminよりある一定の大きさ
(Vπ)以上離れた制御開始点Vbからバイアス値の制
御を開始するためには、制御開始点Vbのバイアス値を
与えるオフセット回路16は少なくともループ開閉スイ
ッチ13より後段に配置され、また誤差検出器11、ル
ープ開閉スイッチ13及び低域通過フィルタ15が信号
の伝達方向に沿って順次配置されている必要がある。
From the above, in order to start the control of the bias value from the control start point Vb which is more than a certain magnitude (Vπ) away from the maximum value Vmax or the minimum value Vmin of the bias control range, the control start point An offset circuit 16 for giving a bias value of Vb is arranged at least at a stage subsequent to the loop opening / closing switch 13, and the error detector 11, the loop opening / closing switch 13 and the low-pass filter 15 are sequentially arranged along the signal transmission direction. There is a need.

【0042】このように構成することによって、本実施
形態によると周期的入出力特性を有し、かつその入出力
特性が時間的に変動するようなLN−MZ光変調器1の
バイアス値を電源投入時の不安定な動作によって誤動作
を起こすことなく、所望の値に制御することが可能とな
る。
With this configuration, according to the present embodiment, the bias value of the LN-MZ optical modulator 1 having periodic input / output characteristics and whose input / output characteristics fluctuate with time is supplied to the power supply. It is possible to control to a desired value without causing a malfunction due to an unstable operation at the time of closing.

【0043】また、LN−MZ光変調器は従来より高速
光通信では頻繁に用いられるが、現在のところ、従来の
技術で述べたDCドリフトの問題は解決されておらず、
また周期的入出力特性の周期に相当する電圧が比較的大
きい。従って、本発明によるバイアス制御回路はLN−
MZ光変調器のバイアス制御回路として特に有効であ
る。
Although the LN-MZ optical modulator is more frequently used in high-speed optical communication than in the past, at present, the problem of DC drift described in the prior art has not been solved.
Further, the voltage corresponding to the period of the periodic input / output characteristic is relatively large. Therefore, the bias control circuit according to the present invention is LN-
This is particularly effective as a bias control circuit for an MZ optical modulator.

【0044】(バイアス制御回路の具体回路について)
図3に、バイアス制御回路9の具体回路例を示す。この
回路は、演算増幅器を主体として構成されている。光電
変換器10はフォトダイオードPDとプリアンプA1か
らなり、LN−MZ光変調器1の出力光のうち光分岐器
4で分岐された一部(モニタ光)8がフォトダイオード
PDで電流に変換され、さらにプリアンプA1で電圧に
変換されると同時に増幅される。
(Specific circuit of bias control circuit)
FIG. 3 shows a specific circuit example of the bias control circuit 9. This circuit is mainly composed of an operational amplifier. The photoelectric converter 10 includes a photodiode PD and a preamplifier A1, and a part (monitor light) 8 of the output light of the LN-MZ optical modulator 1 that is branched by the optical branching unit 4 is converted into a current by the photodiode PD. , And is further converted and converted into a voltage by the preamplifier A1.

【0045】光電変換器10の出力からは、LN−MZ
光変調器1のバイアス値をモニタ光8の光強度から求め
たモニタ値が得られる。このモニタ値は、誤差検出器1
1に入力される。誤差検出器11は、演算増幅器A2の
差動増幅機能を利用したものであり、目標値入力端子1
2から入力されるバイアス値の目標値とモニタ値との差
(目標値に対するモニタ値の誤差)を検出し、この誤差
に対応した極性及び電圧レベルを有する誤差信号を出力
する。
From the output of the photoelectric converter 10, LN-MZ
A monitor value obtained by determining the bias value of the optical modulator 1 from the light intensity of the monitor light 8 is obtained. This monitor value is output to the error detector 1
1 is input. The error detector 11 utilizes the differential amplification function of the operational amplifier A2, and has a target value input terminal 1
The difference between the target value of the bias value input from 2 and the monitor value (error of the monitor value with respect to the target value) is detected, and an error signal having a polarity and a voltage level corresponding to the error is output.

【0046】誤差検出器11からの出力は、ループ開閉
スイッチ13の一端に接続される。ループ開閉スイッチ
13は、この例では励磁コイル13aと接点13bを有
するリレースイッチであり、接点13bは常時はオフ
で、励磁コイル13aに制御電流が流れるとオンとな
る。ループ開閉スイッチ13の他端側は、低域通過フィ
ルタ15の入力に接続される。低域通過フィルタ15
は、この例では演算増幅器A3とキャパシタC1及び抵
抗R1からなり、増幅機能を有することによりフィード
バックループに適当なループ利得を与える構成となって
いる。また、低域通過フィルタ15の利得は可変抵抗器
VR1により調整可能となっている。
The output from the error detector 11 is connected to one end of a loop open / close switch 13. In this example, the loop opening / closing switch 13 is a relay switch having an exciting coil 13a and a contact 13b. The contact 13b is always off, and is turned on when a control current flows through the exciting coil 13a. The other end of the loop open / close switch 13 is connected to the input of the low-pass filter 15. Low pass filter 15
In this example, the amplifier comprises an operational amplifier A3, a capacitor C1, and a resistor R1, and has an amplifying function to provide an appropriate loop gain to a feedback loop. The gain of the low-pass filter 15 can be adjusted by a variable resistor VR1.

【0047】低域通過フィルタ15の出力はオフセット
回路16に入力され、オフセット回路16の出力がバイ
アス制御回路9のバイアス信号出力端子17に接続され
る。オフセット回路16は演算増幅器A4を主体として
構成され、また図1中の電源18から与えられる正側電
源電圧+Vと負側電源電圧−Vとの間に接続された可変
抵抗器VR2によって、出力電圧を調整することが可能
となっている。すなわち、オフセット回路16の出力電
圧は、前述した(Vmin+Vπ)<Vb<(Vmax
−Vπ)の範囲内の制御開始点Vbを与えるように調整
される。
The output of the low-pass filter 15 is input to an offset circuit 16, and the output of the offset circuit 16 is connected to a bias signal output terminal 17 of the bias control circuit 9. The offset circuit 16 is mainly composed of an operational amplifier A4, and outputs an output voltage by a variable resistor VR2 connected between a positive power supply voltage + V and a negative power supply voltage -V provided from the power supply 18 in FIG. Can be adjusted. That is, the output voltage of the offset circuit 16 is (Vmin + Vπ) <Vb <(Vmax)
−Vπ) is adjusted to give a control start point Vb within the range.

【0048】リレーからなるループ開閉スイッチ13を
制御するスイッチ制御回路14は、図1中の電源18か
ら与えられる電源電圧+Vを分圧する分圧回路21と、
この分圧回路21の出力を入力とする低域通過フィルタ
22(第2の低域通過フィルタ)及び低域通過フィルタ
22の出力によりオン・オフするリレー駆動トランジス
タ23からなる。なお、分圧回路21を除去し、電源電
圧+Vを低域通過フィルタ22に直接入力してもよい。
リレー駆動トランジスタ23はエミッタ接地増幅器を構
成し、低域通過フィルタ22の出力をベースに入力し
て、コレクタからループ開閉スイッチ13の励磁コイル
13bに駆動電流を供給する。
The switch control circuit 14 for controlling the loop open / close switch 13 formed of a relay includes a voltage dividing circuit 21 for dividing the power supply voltage + V supplied from the power supply 18 in FIG.
It comprises a low-pass filter 22 (second low-pass filter) to which the output of the voltage dividing circuit 21 is input, and a relay drive transistor 23 which is turned on / off by the output of the low-pass filter 22. Note that the voltage dividing circuit 21 may be removed, and the power supply voltage + V may be directly input to the low-pass filter 22.
The relay drive transistor 23 forms a grounded-emitter amplifier, inputs the output of the low-pass filter 22 to the base, and supplies a drive current to the excitation coil 13b of the loop open / close switch 13 from the collector.

【0049】低域通過フィルタ22は抵抗R2とキャパ
シタC2から構成され、その時定数R2・C2は例えば
1〜10msec程度と比較的大きく、また図1の電源
18の電流が特に大きい場合は、例えば100msec
〜1sec程度に選ばれる。すなわち、電源18からバ
イアス制御回路9への電源投入開始後十分に時間が経過
し、電源電圧が安定した後に、リレー駆動トランジスタ
23をオンにする電圧が低域通過フィルタ22から出力
されるように、時定数が設定されている。
The low-pass filter 22 is composed of a resistor R2 and a capacitor C2, and its time constant R2 · C2 is relatively large, for example, about 1 to 10 msec. When the current of the power supply 18 in FIG. 1 is particularly large, for example, 100 msec.
に 1 sec. That is, after a sufficient time has elapsed after the power supply from the power supply 18 to the bias control circuit 9 is started and the power supply voltage is stabilized, a voltage for turning on the relay drive transistor 23 is output from the low-pass filter 22. , The time constant is set.

【0050】リレー駆動トランジスタ23がオンになる
と、ループ開閉スイッチ13であるリレーの励磁コイル
13aに電流が流れて接点13bがオンにとなり、フィ
ードバックループは閉となる。これによりバイアス制御
回路9から出力されるバイアス信号の電圧は前述した制
御開始点Vbから変化し始め、以後、誤差検出器11か
ら出力される誤差信号の電圧レベルが最小となるよう
に、LN−MZ光変調器1のバイアス値がフィードバッ
ク制御されることになる。
When the relay drive transistor 23 is turned on, a current flows through the exciting coil 13a of the relay which is the loop open / close switch 13, the contact 13b is turned on, and the feedback loop is closed. As a result, the voltage of the bias signal output from the bias control circuit 9 starts to change from the above-described control start point Vb, and thereafter, LN- is adjusted so that the voltage level of the error signal output from the error detector 11 becomes minimum. The bias value of the MZ optical modulator 1 is feedback-controlled.

【0051】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、次のように種々変形して実施することができ
る。 (1)上記実施形態では、光干渉計型光変調器としてL
N−MZ光変調器を用いた場合について述べたが、LN
導波路上に作成されたマイケルソン干渉計型の光変調器
や、半導体基板上に形成されたMZ光変調器などを用い
た場合にも、本発明を適用することができる。 (2)上記実施形態では、光干渉計型光変調器に対しバ
イアス信号として電圧を印加するようにしたが、光干渉
計型光変調器の構成法によっては電流を印加するように
してもよい。 (3)上記実施形態では、LN−MZ光変調器1の出力
光強度をモニタするために光分岐器4を用いたが、光干
渉計型光変調器は通常、2つの出力(正相及び逆相)を
持っており、通常は一方のみを取り出して使用している
ので、このような光分岐器を使用せず、2つの出力のう
ち使用していない方の出力をモニタ光として光電変換器
10に入力するようにしてもよい。 (4)上記実施形態においては、ループ開閉スイッチ1
3を電源18の投入直後はループ開状態とし、電源18
が安定した後にループ閉状態とするために、スイッチ制
御回路14に低域通過フィルタ22を設け、電源18の
投入後一定時間経過した時点でスイッチ13をオンにす
るようにしたが、電源18の電圧またはこれを分圧した
電圧を電圧比較器でモニタし、この電圧が電源18が安
定したときに得られる予め定めた規定値に達した時点で
スイッチ13をオンにしてループ閉状態とするようにし
てもよい。 (5)上記実施形態では、ループ開閉スイッチ13とし
てリレーを用いたが、例えばMOSFETスイッチなど
の電子スイッチを用いることも可能であることはいうま
でもない。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented with various modifications as follows. (1) In the above embodiment, the optical interferometer type optical modulator is L
The case where the N-MZ optical modulator is used has been described.
The present invention can be applied to a case where a Michelson interferometer type optical modulator formed on a waveguide or an MZ optical modulator formed on a semiconductor substrate is used. (2) In the above embodiment, a voltage is applied as a bias signal to the optical interferometer type optical modulator, but a current may be applied depending on the configuration of the optical interferometer type optical modulator. . (3) In the above embodiment, the optical splitter 4 is used to monitor the output light intensity of the LN-MZ optical modulator 1, but the optical interferometer type optical modulator usually has two outputs (a positive output and a positive output). Since only one of the two outputs is taken out and used normally, such an optical splitter is not used, and the other of the two outputs that is not used is photoelectrically converted as monitor light. You may make it input into the container 10. (4) In the above embodiment, the loop open / close switch 1
3 is in a loop open state immediately after the power supply 18 is turned on.
In order to close the loop after the power supply becomes stable, a low-pass filter 22 is provided in the switch control circuit 14 so that the switch 13 is turned on when a certain period of time has elapsed after the power supply 18 is turned on. The voltage or a voltage obtained by dividing the voltage is monitored by a voltage comparator. When the voltage reaches a predetermined value obtained when the power supply 18 is stabilized, the switch 13 is turned on to close the loop. It may be. (5) In the above embodiment, a relay is used as the loop open / close switch 13, but it goes without saying that an electronic switch such as a MOSFET switch can be used.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば周
期的入出力特性を有し、また入出力特性が時間的に変動
するような光干渉計型光変調器のバイアス制御回路にお
いて、電源投入時の不安定動作による誤動作を防止する
ことができる。また、本発明のバイアス制御回路はオペ
アンプを主体として構成される単純なアナログ回路で実
現できるため、安価に実現することが可能である。
As described above, according to the present invention, in a bias control circuit of an optical interferometer type optical modulator having periodic input / output characteristics and having input / output characteristics fluctuating with time, Malfunction due to unstable operation at power-on can be prevented. Further, the bias control circuit of the present invention can be realized at a low cost because it can be realized by a simple analog circuit mainly composed of an operational amplifier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係るLN−MZ光変調器
及びそのバイアス制御回路の構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an LN-MZ optical modulator and a bias control circuit thereof according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施形態の動作を説明するためのバイアス制
御の制御開始点を説明する図
FIG. 2 is a view for explaining a control start point of bias control for explaining the operation of the embodiment;

【図3】同実施形態に係るバイアス制御回路のより具体
的な構成例を示す回路図
FIG. 3 is a circuit diagram showing a more specific configuration example of the bias control circuit according to the embodiment;

【図4】光干渉計型光変調器の入出力特性を示す図FIG. 4 is a diagram showing input / output characteristics of an optical interferometer type optical modulator;

【図5】従来技術による光干渉計型光変調器のバイアス
制御回路の動作を説明するための図
FIG. 5 is a diagram for explaining an operation of a bias control circuit of an optical interferometer type optical modulator according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…LN−MZ光変調器 2…入力光ファイバ 3…光ファイバ 4…光分岐器 5…出力光ファイバ 6…データ信号入力端子 7…バイアスT 8…光強度モニタ光 9…バイアス制御回路 10…光電変換器 11…誤差検出器 12…目標値入力端子 13…ループ開閉スイッチ 14…スイッチ制御回路 15…第1の低域通過フィルタ 16…オフセット回路 17…バイアス制御信号出力端子 18…バイアス制御回路の電源 21…分圧回路 22…第2の低域通過フィルタ 23…リレー駆動トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LN-MZ optical modulator 2 ... Input optical fiber 3 ... Optical fiber 4 ... Optical splitter 5 ... Output optical fiber 6 ... Data signal input terminal 7 ... Bias T 8 ... Light intensity monitor light 9 ... Bias control circuit 10 ... Photoelectric converter 11 error detector 12 target value input terminal 13 loop open / close switch 14 switch control circuit 15 first low-pass filter 16 offset circuit 17 bias control signal output terminal 18 bias control circuit Power supply 21: voltage dividing circuit 22: second low-pass filter 23: relay driving transistor

フロントページの続き (72)発明者 藤瀬 雅行 神奈川県横須賀市光の丘3丁目4番 郵政 省通信総合研究所横須賀無線通信研究セン ター内 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA12 BA01 CA04 DA03 EA05 FA04 HA11 KA11 KA20Continued on the front page (72) Inventor Masayuki Fujise 3-4 Hikarinooka, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 2H079 AA02 AA12 BA01 CA04 DA03 EA05 FA04 HA11 KA11 KA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力される電気信号の大きさの変化に対し
て出力光の強度が周期的に変化する周期的入出力特性を
有する光変調器のバイアス値をフィードバックループを
用いて制御するバイアス制御回路において、 前記フィードバックループを開閉するループ開閉スイッ
チと、 前記ループ開閉スイッチを該バイアス制御回路の電源が
投入された直後はループ開状態とし、該電源が安定した
後にループ閉状態とするスイッチ制御手段と、 前記フィードバックループ内に設けられ、前記バイアス
値を制御するためのバイアス信号を発生するバイアス信
号発生手段とを備え、 前記バイアス信号発生手段は、前記ループ開閉スイッチ
がループ閉状態となった直後のバイアス信号の値が該バ
イアス信号の最小値より前記周期的入出力特性の半周期
に相当する値以上大きく、かつ該バイアス信号の最大値
より半周期に相当する値以上小さいバイアス信号を発生
することを特徴とする光変調器のバイアス制御回路。
1. A bias for controlling, using a feedback loop, a bias value of an optical modulator having a periodic input / output characteristic in which the intensity of output light periodically changes in response to a change in the magnitude of an input electric signal. In the control circuit, a loop open / close switch for opening / closing the feedback loop, and a switch control for setting the loop open / close switch to a loop open state immediately after the power supply of the bias control circuit is turned on, and a loop closed state after the power supply is stabilized. Means, provided in the feedback loop, and a bias signal generating means for generating a bias signal for controlling the bias value, wherein the bias signal generating means has the loop open / close switch in a loop closed state. The value of the immediately following bias signal corresponds to a half cycle of the periodic input / output characteristic from the minimum value of the bias signal. A bias control circuit for an optical modulator, which generates a bias signal that is larger than a threshold value and smaller than a value corresponding to a half cycle of the maximum value of the bias signal.
【請求項2】前記バイアス信号発生手段は、前記光変調
器のバイアス値をモニタしてモニタ値を得るモニタ手段
と、前記バイアス値の目標値に対する該モニタ値の誤差
に対応した誤差信号を出力する誤差検出器と、前記誤差
信号が前記ループ開閉スイッチを介して入力される第1
の低域通過フィルタとを有することを特徴とする請求項
1に記載の光変調器のバイアス制御回路。
A bias signal generator for monitoring a bias value of the optical modulator to obtain a monitor value; and outputting an error signal corresponding to an error of the monitor value with respect to a target value of the bias value. An error detector, and a first signal to which the error signal is input via the loop open / close switch.
2. The bias control circuit for an optical modulator according to claim 1, further comprising: a low-pass filter.
【請求項3】前記バイアス信号発生手段は、前記ループ
開閉スイッチより後段に該ループ開閉スイッチがループ
閉状態となった直後のバイアス信号の値を規定するオフ
セット回路を有することを特徴とする請求項1または2
に記載の光変調器のバイアス制御回路。
3. The apparatus according to claim 2, wherein said bias signal generating means has an offset circuit at a stage subsequent to said loop on / off switch for defining a value of a bias signal immediately after said loop on / off switch enters a loop closed state. 1 or 2
3. A bias control circuit for an optical modulator according to claim 1.
【請求項4】前記スイッチ制御手段は、前記電源の電圧
またはこれを分圧した電圧を入力とする該電源が安定す
るまでの時間より長い時定数を有する第2の低域通過フ
ィルタを有し、該第2の低域通過フィルタの出力によっ
て前記ループ開閉スイッチを制御することを特徴とする
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光変調器のバイ
アス制御回路。
4. The switch control means includes a second low-pass filter having a time constant longer than a time required for the power supply to stabilize, which receives a voltage of the power supply or a voltage obtained by dividing the voltage. 4. A bias control circuit for an optical modulator according to claim 1, wherein said loop open / close switch is controlled by an output of said second low-pass filter.
【請求項5】前記光変調器は、ニオブ酸リチウム基板上
に形成されたマッハ・ツェンダ型光変調器であることを
特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光変
調器のバイアス制御回路。
5. The optical modulator according to claim 1, wherein the optical modulator is a Mach-Zehnder type optical modulator formed on a lithium niobate substrate. Bias control circuit.
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