JP2005091663A - マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧制御方法、駆動電圧制御プログラム、駆動電圧制御装置および光送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧の振幅Ｖｐｐをバイアス電圧Ｖｂによらず自動的に最適値Ｖπに設定することにより、作業時間の短縮と費用を低減し、伝送される光信号の品質を一定に維持する。
【解決手段】 出力光の平均パワーを検出する光検出部１８と、前記光検出部１８の出力信号に所定の演算処理を施してマッハツェンダ型光変調器１４のバイアス電圧制御信号と駆動電圧制御信号を出力する信号処理部１９と、マッハツェンダ型光変調器１４にバイアス電圧を印加するバイアス電圧制御部２０と、マッハツェンダ型光変調器１４に駆動電圧を印加する駆動電圧制御部２１とを具備し、前記バイアス電圧を順次変化させたときの前記平均パワーの変動量が所定値以下になる前記駆動電圧を求めた後、前記駆動電圧をデータ信号に従ってマッハツェンダ型光変調器１４に印加することによりレーザ光を変調し、この変調されたレーザ光を送出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光送信装置に係わり、特に外部光変調器を用いた光送信装置であって、マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧を最適値に設定するのに好適な駆動電圧制御方法、駆動電圧制御プログラム、駆動電圧制御装置および光送信装置に関する。

従来の光通信システムに用いられる光送信装置では、入力信号で半導体レーザの駆動電流を変調することにより入力信号を光信号に変換する直接変調方式が用いられていた。しかし、この変調方式では半導体レーザに注入される電流を変化させるため半導体レーザのチャープ特性により、その発振波長が変化する現象が生じる。このような半導体レーザから出力される光信号を長距離伝送すると光ファイバーの波長分散の影響により光信号の波形劣化が生じ、信号特性が劣化する問題がある。

そこで、長距離伝送をおこなう場合に、原理的にチャープ特性による波長変動を起こさないマッハツェンダ型の外部光変調器（以下、ＭＺ型光変調器という）が使用されるようになってきている。

図７はＭＺ型光変調器の構成を示す図、図８はＭＺ型光変調器の入出力特性を示す図、図９はＭＺ型光変調器の駆動電圧の振幅と光出力波形の関係を示す図である。

図７に示すように、ＭＺ型光変調器１０１は干渉型光変調器の一種で、例えば電気光学効果を有する基板１０２と、基板１０２上に設けられた入力光を２つのパスに均等に分岐した後２つのパスを通過した光を合成する光導波路１０３と、光導波路１０３中の屈折率を一定量変化させるためのバイアス電圧を印加するバイアス電極１０４と、同じく光導波路１０３中の屈折率を入力信号に従って変化させるための駆動電圧を印加する駆動電極１０５と、接地電極１０６と、バイアス電圧入力端子１０７と、駆動電圧入力端子１０８とで構成されている。

即ち、印加された電圧の大きさに応じて２つのパスの光路差を変化させることにより、２つのパスを通過した光を合成して入力信号を光信号に変換するものである。従って、光路差がゼロの時に光出力“１”が得られ、光路差が１／２波長の時に光出力“０”が得られる。

図８に示すように、ＭＺ型光変調器に印加される電圧と光出力との関係は正弦波ａの特性を示すので、その動作点を決めるバイアス電圧Ｖｂは特性が最もリニアになる点に設定し、駆動信号ｂは入力信号の各論理値に対応して光出力の最小値が得られる電圧Ｖ０および最大値が得られる電圧Ｖ１に設定することにより、消光比（光出力の最大値と最小値の比）の高い光信号ｃを送信することができる。この電圧Ｖ０と電圧Ｖ１の差を半波長電圧Ｖπと呼ぶ。

従って、図９に示すように、駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπとずれている場合、例えば駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπより小さい場合は消光比が低下し、駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπより大きい場合は消光比が低下するだけでなく出力光の波形も劣化する。

従来、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを最適値である半波長電圧Ｖπに合わせるにはオシロスコープなどを用いてＭＺ型光変調器から出力される光信号の波形をモニタしながら手作業でＭＺ型光変調器の駆動回路を調整していた。

しかしながら、光信号の波形は駆動電圧の振幅Ｖｐｐとバイアス電圧Ｖｂの両方に依存するのに加えて半波長電圧Ｖπは入力信号の周波数や温度にも依存するため、光信号の波形を見ただけでは常に最適値Ｖπに設定するのが難しい。また、一旦装置に組み込んだ後から再調整することも困難である。

そのため、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを最適値Ｖπに設定する作業に多大の労力と時間を要するだけでなく、ＭＺ型光変調器や駆動回路の径時変化に起因する駆動電圧の振幅Ｖｐｐのシフトなどにより伝送される光信号の品質を一定に維持するのが難しいという問題がある。

これに対して、複数のアナログ信号が多重された１つのＲＦ信号を分岐して得られる第１および第２のＲＦ信号で外部変調される光送信装置において、バイアス電圧ＶｂのＤＣドリフトによる光信号の平均パワーの変動と歪量の変動を抑制する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に開示された光送信装置について図を用いて説明する。図１０はこの光送信装置の構成を示すブロック図である。

図１０に示すように、光送信装置はレーザ光を出力する光源１１１と、第１ＲＦ信号および第２ＲＦ信号が印加されるＭＺ型光変調器１１２と、ＭＺ型光変調器１１２に第１バイアス電圧および第２バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加器１１３と、ＭＺ型光変調器１１２を通過した光を２つに分岐する光分岐器１１４と、分岐された一方の光を受光する光電気変換器１１５と、光電気変換器１１５の出力よりＲＦ信号レベルを検出するＲＦ信号レベル検出器１１６と、光パワーを検出する光パワー検出器１１７と、第１バイアス電圧および第２バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御回路１１８とで構成されている。

即ち、バイアス電圧制御回路１１８はＭＺ型光変調器１１２から出力される光信号の平均パワーが基準パワーと一致するように第１バイアス電圧をフィードバック制御し、且つ、光信号に含まれるＲＦ信号のレベルが基準レベルと一致するように第２バイアス電圧をフィードバック制御している。

しかしながら、特許文献１に開示された光送信装置では駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπに設定されていることを前提としてバイアス電圧ＶｂのＤＣドリフトを修正するものであり、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを制御することは困難である。
特開２００２−２２１６９８号公報（８頁、図１）

上述したＭＺ型光変調器の駆動電圧の振幅Ｖｐｐを手作業により調整する方法では作業に多大な時間と費用を要するだけでなく、伝送される光信号の品質を一定に維持するのが難しいという問題がある。

また、特許文献１に開示された方法はバイアス電圧ＶｂのＤＣドリフトを制御するものであり、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを制御するのは困難である。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを自動的に最適値Ｖπに設定することにより、作業時間の短縮と費用を低減し、伝送される光信号の品質を一定に維持することのできる駆動電圧制御方法、駆動電圧制御プログラム、駆動電圧制御装置および光送信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の光送信装置では、所定の波長のレーザ光を送出する光送出部と、前記光送出部に接続され、前記レーザ光を伝送する光ファイバ部と、前記光ファイバ部に接続され、データ信号に従って前記レーザ光を変調するマッハツェンダ型光変調器と、前記光変調器に接続され、前記変調されたレーザ光を伝送する光ファイバ部と、前記光ファイバ部に接続され、前記変調されたレーザ光を分岐する光分岐部と、前記分岐された一方のレーザ光を更に伝送する光ファイバ部と、前記分岐された他方のレーザ光の平均パワーを検出する光検出部と、前記光検出部の出力信号を入力し、前記入力した信号に所定の演算処理を施して前記マッハツェンダ型光変調器のバイアス電圧を制御する信号と駆動電圧を制御する信号を出力する信号処理部と、前記バイアス電圧を制御する信号に基づいて前記マッハツェンダ型光変調器のバイアス電極に電圧を印加するバイアス電圧制御部と、前記駆動電圧を制御する信号に基づいて前記マッハツェンダ型光変調器の駆動電極に電圧を印加する駆動電圧制御部とを具備し、前記バイアス電圧を順次変化させたときの前記平均パワーの変動量が所定値以下になる前記駆動電圧を求めた後、前記駆動電圧をデータ信号に従ってマッハツェンダ型光変調器に印加することにより前記レーザ光を変調し、この変調されたレーザ光を送出するようにしたことを特徴としている。

本発明によれば、ＭＺ型光変調器の駆動電圧の振幅Ｖｐｐをバイアス電圧Ｖｂによらず自動的に最適値Ｖπに設定できるので作業時間の短縮と費用の低減を図ることができる。また、ＭＺ型光変調器を装置に組み込んだ後に何度でも再調整することができる。

従って、伝送される光信号の品質を一定に維持することができ、安定して長距離伝送がおこなえる光通信システムを実現することが可能である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例１に係わる光送信装置を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例の光送信装置１１は所定の波長のレーザ光を送出する光送出部１２と、光送出部１２に接続され、レーザ光を伝送する光ファイバ部１３と、光ファイバ部１３に接続され、データ信号に従ってレーザ光を変調するマッハツェンダ型光変調器１４と、光変調器に接続され、変調されたレーザ光を伝送する光ファイバ部１５と、光ファイバ部１５に接続され、変調されたレーザ光を分岐する光分岐部１６と、分岐された一方のレーザ光を更に伝送する光ファイバ部１７とで構成されている。

更に、分岐された他方のレーザ光の平均パワーを検出する光検出部１８と、光検出部１８の出力信号を入力し、前記入力された信号に所定の演算処理を施してマッハツェンダ型光変調器１４のバイアス電圧Ｖｂを制御する信号と駆動電圧の振幅Ｖｐｐを制御する信号を出力する信号処理部１９と、バイアス電圧Ｖｂを制御する信号に基づいてマッハツェンダ型光変調器のバイアス電極に電圧を印加するバイアス電圧制御部２０と、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを制御する信号に基づいてマッハツェンダ型光変調器１４の駆動電極に電圧を印加する駆動電圧制御部２１とで構成されている。

信号処理部１９は駆動電圧の振幅Ｖｐｐを制御する信号を駆動電圧制御部２１に送出し、次に、バイアス電圧Ｖｂを順次変化さる制御信号をバイアス電圧制御部２０に送出しながら光検出部１８から出力光の平均パワーを読み取り、読み取った平均パワーの変動量を算出する。

次に、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを順次変化させながら平均パワーの変動量が所定値以下になるまで上述した処理を繰り返し、平均パワーの変動量が所定値以下になる駆動電圧の振幅Ｖｐｐを求めている。

これにより、自動的に駆動電圧の振幅Ｖｐｐとマッハツェンダ型光変調器１４の半波長電圧Ｖπとの差が光検出部１８の検出限界および信号処理部１９の処理精度の範囲内に収められ、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを最適値Ｖπに設定することが可能である。

その後、データ信号入力端子２２から入力されるデータ信号に従って設定された振幅Ｖｐｐを有する駆動電圧を駆動電極に印加することによりレーザ光が変調され、変調された光信号を光ファイバ部１７より光通信システム（図示せず）に送出することができる。

以上説明したように、本実施例の光送信装置１１によれば、ＭＺ型光変調器１４の駆動電圧の振幅Ｖｐｐをバイアス電圧Ｖｂによらず自動的に最適値Ｖπに設定できるので、作業時間の短縮と費用の低減を図ることができる。また、何度でも再調整することができる。

従って、伝送される光信号の品質を一定に維持することができ、安定して長距離伝送がおこなえる光通信システムを実現することが可能である。

次に、マッハツェンダ型光変調器１４の駆動電圧を最適値Ｖπに制御する駆動電圧制御装置について説明する。本実施例は、実施例１で示した光送信装置を実現するためのものである。

図２は本発明のマッハツェンダ型光変調器の駆動電圧制御装置を示すブロック図である。図２に示すように、駆動電圧制御装置３１において、光検出部１８は光分岐部１６により分岐された一方の光を受光し、その平均パワーに比例する受光電流を出力する受光素子３２と、受光素子３２の受光電流を受光電圧に変換するＩ／Ｖ変換器３３とで構成されている。

信号処理部１９は受光電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３４と、所定の演算処理をおこなうマイクロプロセッサ３５と、バイアス電極に印加する電圧を制御する信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３６と、駆動電極に印加する電圧を制御する信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３７と、制御プログラムなどを格納する記憶装置３８とで構成されている。

記憶装置３８はマイクロプロセッサ３５に接続された半導体メモリ、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスクなどのいずれでも構わない。

バイアス電圧制御部２０はＤ／Ａ変換器３６の出力がバイアス電極に印加する電圧になるように増幅するアンプ３９と、アンプ３９の出力とＭＺ型光変調器１４のバイアス電圧印加端子４０との間に接続され、コイル４１とコンデンサ４２と終端抵抗４３を有するローパスフィルタ４４とで構成されている。

ローパスフィルタ４４によりノイズが除去され、バイアス電圧Ｖｂに重畳されたノイズの影響を低減することができる。

駆動電圧制御部２１はＤ／Ａ変換器３７の出力信号によりデータ入力端子２２から入力されるデータ信号が駆動電極に印加する電圧の振幅になるように利得が変えられる可変利得アンプ４５と、可変利得アンプ４５の出力とＭＺ型光変調器１４の駆動電圧入力端子４６との間に接続された、コンデンサ４７とコイル４８と終端抵抗４９を有するハイパスフィルタ５０とで構成されている。

可変利得アンプ４５は、利得としてデータ入力端子２２から入力されるデータ信号の振幅をＭＺ型光変調器１４の半波長電圧Ｖπの２倍程度まで増幅できるものが望ましく、例えば、データ信号の振幅が１Ｖ程度、半波長電圧Ｖπが５Ｖ程度の場合には最大利得として１０倍程度あることが望ましい。また、応答速度としてデータ信号伝送速度以上、例えば６００Ｍｂｐｓから１０Ｇｂｐｓ程度のデータ伝送速度に対しては１ｎｓから５０ｐｓ程度以下であることが望ましい。

ハイパスフィルタ５０によりＤＣ成分が除去され、駆動電圧の振幅Ｖｐｐ成分のみを駆動電極に印加することができる。

マイクロプロセッサ３５は記憶装置３８から実行プログラムをロードして、所定の演算処理をおこなう。即ち、駆動電極に印加する電圧の振幅を制御する信号をＤ／Ａ変換器３７に送出し、次に、バイアス電極に印加する電圧を順次変化さる制御信号をＤ／Ａ変換器３６に送出しながらＩ／Ｖ変換器３３からの受光電圧をＡ／Ｄ変換器３４で読み取り、平均パワーの変動量を算出する。

次に、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを順次変化させながら平均パワーの変動量が所定値以下になるまで上記処理を繰り返し、平均パワーの変動量が所定値以下になる駆動電圧の振幅Ｖｐｐを最適値Ｖπとしている。

これにより、駆動電圧の振幅Ｖｐｐとマッハツェンダ型光変調器１４の半波長電圧Ｖπとの差が光検出部１８の検出限界および信号処理部１９の処理精度の範囲内に収められ、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを最適値Ｖπに設定することが可能である。

以上説明したように、本実施例のマッハツェンダ型光変調器１４の駆動電圧制御装置３１によれば、ＭＺ型光変調器１４の駆動電圧の振幅Ｖｐｐをバイアス電圧Ｖｂによらず自動的に最適値Ｖπに設定できるので、作業時間の短縮と費用の低減を図ることができる。

また、ＭＺ型光変調器１４を光送信装置１１に組み込んだ後に何度でも再調整することができる。更に、既設の光送信装置に追加することも容易である。

従って、伝送される光信号の品質を一定に維持することができ、安定して長距離伝送がおこなえる光送信装置を提供することが可能である。

ここでは、記憶装置３８からプログラムをロードして実行する場合について説明したが、マイクロプロセッサ３５内のＲＯＭ領域にファームウェアとして直接格納して実行するようにしても構わない。また、ネットワークを介してプログラムをダウンロードして実行するようにしても構わない。ネットワークによれば再調整や演算処理の条件をリモートコントロールすることができるので、保守管理が容易である。

また、マイクロプロセッサ３５により所定の演算処理をおこなう場合について説明したが、演算処理の一部または全部を個別の電子回路とロジック回路を組み合わせておこなっても構わない。

更に、可変利得アンプ４４のゲインの設定をＤ／Ａコンバータ３７からのアナログ信号でおこなう場合について説明したが、デジタル信号でおこなうようにしても構わない。

次に、マッハツェンダ型光変調器１４の駆動電圧を最適値に制御する駆動電圧制御方法について説明する。本実施例は、実施例２で示した駆動電圧制御装置の機能を実現するためのものである。

図３は本発明の駆動電圧制御方法を示すフローチャート、図４は任意の駆動電圧を印加した時の光出力波形を示す図、図５は駆動電圧の振幅Ｖｐｐをパラメータとしてバイアス電圧Ｖｂと光出力の平均パワーの関係を示す図、図６は駆動電圧の振幅Ｖｐｐと光出力の平均パワーの変動量との関係を示す図である。

まず、始めに駆動電圧の振幅Ｖｐｐを最適値Ｖπに制御する原理について図４および図５を用いて説明する。

図４に示すように、ＭＺ型光変調器１４の特性が最もリニアになる最適なバイアス電圧Ｖｂｏｐｔはデータ入力端子２２に入力される電気信号の各論理値に対応して光出力が最大になる電圧Ｖ１と光出力が最小になる電圧Ｖ０を用いて、Ｖｂｏｐｔ＝Ｖ０＋（Ｖ１−Ｖ０）／２で表され、ＭＺ型光変調器１４の最適な駆動電圧の振幅ＶｐｐはＶｐｐ＝Ｖ１−Ｖ０＝Ｖπで表される。

これに対して、ＭＺ変調器１４の任意の印加電圧をＶ０ｘ、Ｖ１ｘとすると、バイアス電圧ＶｂはＶｂ＝Ｖ０ｘ＋（Ｖ１ｘ−Ｖ０ｘ）／２であり、また駆動電圧の振幅ＶｐｐはＶｐｐ＝Ｖ１ｘ−Ｖ０ｘとなる。

ＭＺ変調器１４の駆動電圧と光出力の入出力特性は通常三角関数などの周期関数を用いて、

で表わされる。ここで、Ｔは光の透過率、Ｔ０は透過率の最大値(理論値は１)、ＶはＭＺ型光変調器１４に印加される任意の電圧、Ｖπは上述したＭＺ型光変調器１４の半波長電圧、φは印加電圧Ｖが０Ｖの時の光出力を示す位相である。

この式（１）より駆動電圧がＶ１ｘの時の透過率は、

同様に、駆動電圧がＶ０ｘの時の透過率は、

となる。透過率とＭＺ型光変調器１４の出力光の平均パワーは比例するので式（２）より駆動電圧がＶ１ｘの時の出力光の平均パワーは、

式（３）より駆動電圧がＶ０ｘの時の出力光の平均パワーは、

となる。ここで、Ｐａｖ０は光出力が最大となる電圧Ｖ１での出力光の平均パワーである。以後位相を表すφを０とする。

上記の式（４）、式（５）からＭＺ型光変調器１４の駆動電圧がＶ０ｘ、Ｖ１ｘの場合、即ち駆動電圧の振幅ＶｐｐがＶｐｐ＝Ｖ１ｘ−Ｖ０ｘの場合の出力光の平均パワーＰａｖは、

となる。

次に、式（６）により駆動電圧の振幅Ｖｐｐを一定にしてバイアス電圧Ｖｂを順次変化させた時の平均パワーＰａｖの変化を調べると、駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπより大きいかまたは小さい場合に平均パワーＰａｖは周期的に変動するが、Ｖπに等しいときは一定になることがわかる。

例えば、図５（ａ）に示すように、Ｖπ＝４．２Ｖ、Ｖｐｐ＝Ｖ１ｘ−Ｖ０ｘ＝０．９Ｖπとしてバイアス電圧Ｖｂを−８Ｖから＋８Ｖまで順次変化させると光出力の平均パワーＰａｖは周期２Ｖπで変動している。

また、図５（ｂ）に示すように、Ｖｐｐ＝Ｖ１ｘ−Ｖ０ｘ＝Ｖπの場合はバイアス電圧Ｖｂを−８Ｖから＋８Ｖまで順次変化させても光出力の平均パワーＰａｖはバイアス電圧Ｖｂによらず一定である。

更に、図５（ｃ）に示すように、Ｖｐｐ＝Ｖ１ｘ−Ｖ０ｘ＝１．１Ｖπの場合はバイアス電圧Ｖｂを−８Ｖから＋８Ｖまで順次変化させると再び光出力の平均パワーＰａｖは周期２Ｖπで変動する。

これより、駆動電圧の振幅Ｖｐｐをパラメータとしてバイアス電圧Ｖｂを順次変化させ、バイアス電圧Ｖｂによらず出力光の平均パワーＰａｖが一定になる駆動電圧の振幅Ｖｐｐを見出すことにより、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを最適値Ｖπに設定することが可能である。

次に、以上の原理に基づく本発明の駆動電圧制御方法を示すフローチャートについて説明する。図３に示すように、始めに初期化をおこないカウンタｋをリセットしてバイアス電圧Ｖｂを順次増加させるステップΔＶｂとステップ数Ｎ、駆動電圧の振幅Ｖｐｐを順次増加させるステップΔＶｐｐと初期値Ｖｐｐ（０）、平均パワーＰａｖの変動量の初期値Ｖａｒ（０）を設定する（ステップＳ０１）。

次に、カウンタｋを１つ増やして（ステップＳ０２）、駆動電圧の振幅Ｖｐｐ（ｋ）を、Ｖｐｐ（ｋ）＝Ｖｐｐ（ｋ−１）＋ΔＶｐｐより算出し、Ｄ／Ａ変換器３７と駆動電圧制御部２１を介して駆動電極にＶｐｐ（ｋ）を印加する（ステップＳ０３）。

次に、初期化としてカウンタｉをリセットしてバイアス電圧Ｖｂの初期値Ｖｂ（０）を設定した後（ステップＳ０４）、カウンタｉを１つ増やして（ステップＳ０５）、バイアス電圧Ｖｂ（ｉ）を、Ｖｂ（ｉ）＝Ｖｂ（ｉ−１）＋ΔＶｂより算出し、Ｄ／Ａ変換器３６とバイアス電圧制御部２０を介してバイアス電極にＶｂ（ｉ）を印加する（ステップＳ０６）。

これにより、駆動電圧の振幅がＶｐｐ（ｋ）でバイアス電圧がＶｂ（ｉ）の時の出力光の平均パワーＰａｖ（ｉ）がＡ／Ｄ変換器３４から読込みこまれてマイクロプロセッサ３５のＲＡＭに記憶される（ステップＳ０７）。

このループをバイアス電圧Ｖｂのステップ数Ｎだけ繰り返すため、カウンタｉが所定のステップ数Ｎになったか否かが判定される（ステップＳ０８）。

所定のステップ数Ｎに達していない場合はステップＳ０５に戻り、所定のステップ数Ｎに達した場合は読込んだＮ個の平均パワーＰａｖの変動量Ｖａｒ（ｋ）を算出する（ステップＳ０９）。変動量Ｖａｒ（ｋ）は、例えば式（７）に示す統計分散を用いる。この統計分散値は出力光の平均パワーＰａｖの変動が大きい程大きくなる。

図６に示すように、式（７）により求めた統計分散値は駆動電圧の振幅Ｖｐｐが０Ｖから増加するに従い減少していく、これは駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπに近づいていくので出力光の平均パワーＰａｖの変動が小さくなったことを示している。

駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπに一致するところで統計分散値は急峻な極小値（理論値は０）をとり、バイアス電圧Ｖｂによらず出力光の平均パワーＰａｖは一定であることを示している。

駆動電圧の振幅Ｖｐｐが増加するに従い統計分散値は再び増加していく、これは駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπより遠ざかっていくので出力光の平均パワーＰａｖの変動が大きくなったことを示している。

更に、駆動電圧の振幅Ｖｐｐが増加すると再び半波長電圧Ｖπに近づいていくので統計分散値は周期２Ｖπで振動することが分かる。

次に、この変動量Ｖａｒ（ｋ）が所定の値以下か否かの判定は、駆動電圧の振幅Ｖｐｐが半波長電圧Ｖπに一致するところで統計分散値は急峻な極小値を持つことを利用して変動量Ｖａｒ（ｋ）が一つ前の変動量Ｖａｒ（ｋ−１）より大きいか否かによりおこなわれる（ステップＳ１０）。

この変動量Ｖａｒ（ｋ）が所定の値以上の場合は駆動電圧の振幅Ｖｐｐがまだ最適値Ｖπに達していないのでステップＳ０２に戻り、カウンタｋを１つ増やしてステップＳ０３からステップＳ０９を再度実行する。

一方、所定の値以下の場合は駆動電圧の振幅Ｖｐｐが最適値Ｖπに達したので、その時点で駆動電極に印加している電圧Ｖｐｐ（ｋ）を駆動電圧の振幅Ｖｐｐの最適値Ｖπとしている（ステップＳ１１）。

以上説明したように、本発明の駆動電圧制御方法によれば、ＭＺ型光変調器１４の駆動電圧の振幅Ｖｐｐをバイアス電圧Ｖｂによらず自動的に最適値Ｖπに設定できるので、作業時間の短縮と費用の低減を図ることができる。また、ＭＺ型光変調器を装置に組み込んだ後でも制御方法を実行するプログラムを再度起動することにより、何度でも再調整することができる。

従って、伝送される光信号の品質を一定に維持することができ、安定して長距離伝送がおこなえる光通信システムを実現することが可能である。

また、本発明の駆動電圧制御プログラムでは、駆動電圧を制御するアルゴリズムを半導体メモリ、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスクなどの記憶媒体に記憶しコンピュータで利用することができる。

本発明の実施例１に係わる光送信装置を示すブロック図。 本発明の実施例２に係わる駆動電圧制御装置を示す図。 本発明の実施例３に係わる駆動電圧制御方法を示すフローチャート。 本発明の実施例３に係わる駆動電圧制御方法の原理を説明するための図。 本発明の実施例３に係わる駆動電圧制御方法の原理を説明するための図。 本発明の実施例３に係わる駆動電圧制御方法の原理を説明するための図。 ＭＺ型光変調器の構成を示す図。 ＭＺ型光変調器の駆動電圧と光出力の入出力特性を示す図。 ＭＺ型光変調器の駆動電圧と光出力波形の関係を示す図。 従来の光送信装置を示すブロック図。

符号の説明

１１ 光送信装置
１２ 光送出部
１３、１５、１７ 光ファイバ部
１４ ＭＺ型光変調器
１６ 光分岐部
１８ 光検出部
１９ 信号処理部
２０ バイアス電圧制御部
２１ 駆動電圧制御部
２２ データ入力端子
３１ 駆動電圧制御装置
３２ 受光素子
３３ Ｉ／Ｖ変換器
３４ Ａ／Ｄ変換器
３５ マイクロプロセッサ
３６、３７ Ｄ／Ａ変換器
３８ 記憶装置
３９ アンプ
４０ バイアス電圧入力端子
４１、４８ コイル
４２、４７ コンデンサ
４３、４９ 抵抗
４４ ローパスフィルタ
４５ 可変利得アンプ
４６ 駆動電圧入力端子
５０ ハイパスフィルタ

Claims (6)

1. 所定の波長のレーザ光を送出する光送出部と、
   前記光送出部に接続され、前記レーザ光を伝送する光ファイバ部と、
   前記光ファイバ部に接続され、データ信号に従って前記レーザ光を変調するマッハツェンダ型光変調器と、
   前記光変調器に接続され、前記変調されたレーザ光を伝送する光ファイバ部と、
   前記光ファイバ部に接続され、前記変調されたレーザ光を分岐する光分岐部と、
   前記分岐された一方のレーザ光を更に伝送する光ファイバ部と、
   前記分岐された他方のレーザ光の平均パワーを検出する光検出部と、
   前記光検出部の出力信号を入力し、前記入力された信号に所定の演算処理を施して前記マッハツェンダ型光変調器のバイアス電圧を制御する信号と駆動電圧を制御する信号を出力する信号処理部と、
   前記バイアス電圧を制御する信号に基づいて前記マッハツェンダ型光変調器のバイアス電極に電圧を印加するバイアス電圧制御部と、
   前記駆動電圧を制御する信号に基づいて前記マッハツェンダ型光変調器の駆動電極に電圧を印加する駆動電圧制御部と、
   を具備し、
   前記バイアス電圧を順次変化させたときの前記平均パワーの変動量が所定値以下になる前記駆動電圧を求めた後、前記駆動電圧をデータ信号に従ってマッハツェンダ型光変調器に印加することにより前記レーザ光を変調し、この変調されたレーザ光を送出するようにしたことを特徴とする光送信装置。
2. マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧を制御する装置であって、
   前記マッハツェンダ型光変調器の駆動電極に印加する電圧を設定する電圧発生部と、
   前記に設定された電圧を前記駆動電極に印加する駆動電圧制御部と、
   前記マッハツェンダ型光変調器のバイアス電極に印加する電圧の振幅を設定する電圧発生部と、
   前記設定された電圧を前記バイアス電極に印加するバイアス電圧制御部と、
   前記マッハツェンダ型光変調器の出力光の平均パワーを検出する光検出部と、
   前記検出した平均パワーに基づいて所定の演算処理をおこなう演算部と、
   を具備し、
   前記バイアス電極に印加する電圧を順次変化させたときの前記平均パワーの変動量が所定値以下になる前記駆動電極に印加する電圧を求めた後、この電圧を前記データ信号に従って前記駆動電極に印加するようにしたことを特徴とするマッハツェンダ型光変調器の駆動電圧制御装置。
3. 前記平均パワーを入力するＡ／Ｄ変換器と、
   前記電圧を設定する処理および前記所定の演算処理をおこなうマイクロプロセッサと、
   前記バイアス電極に印加する電圧を制御する信号を出力するＤ／Ａ変換器と、
   前記駆動電極に印加する電圧を制御する信号を出力するＤ／Ａ変換器と、
   を有することを特徴とする請求項２記載のマッハツェンダ型光変調器の駆動電圧制御装置。
4. 前記駆動電圧制御部が前記電圧発生部の制御信号によりゲインが可変できる可変利得アンプと、
   前記可変利得アンプの出力と前記駆動電極との間に接続され、前記駆動電圧の高い周波数の振幅のみを通過させるフィルタと、
   を有することを特徴とする請求項２記載のマッハツェンダ型光変調器の駆動電圧制御装置。
5. マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧を制御する方法であって、
   前記マッハツェンダ型光変調器の駆動電極に印加する電圧を設定する工程と、
   前記設定された電圧を前記駆動電極に印加する工程と、
   前記マッハツェンダ型光変調器のバイアス電極に印加する電圧を設定する工程と、
   前記設定された電圧を前記バイアス電極に印加する工程と、
   前記バイアス電極に印加する電圧を順次変化させながら前記マッハツェンダ型光変調器の出力光の平均パワーを読み取る工程と、
   前記読み取った平均パワーの変動量を求める工程と、
   前記駆動電極に印加する電圧を順次変化させながら前記変動量が所定値以下に達したか否かを判定する工程と、
   前記変動量が所定値以下に達した場合に、前記駆動電極に印加されている電圧を前記マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧とする工程と、
   を有することを特徴とするマッハツェンダ型光変調器の駆動電圧制御方法。
6. マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧を制御するプログラムであって、
   前記マッハツェンダ型光変調器の駆動電極に印加する電圧を設定する機能と、
   前記設定された電圧を前記駆動電極に印加する制御信号を出力する機能と、
   前記マッハツェンダ型光変調器のバイアス電極に印加する電圧を設定する機能と、
   前記設定された電圧を前記バイアス電極に印加する制御信号を出力する機能と、
   前記マッハツェンダ型光変調器の出力光の平均パワーを入力する機能と、
   前記バイアス電極に印加する電圧を順次変化させながら前記出力光の平均パワーを読み取り、前記読み取った平均パワーの変動量を求める機能と、
   前記駆動電極に印加する電圧を順次変化させながら前記変動量が所定値以下に達したか否かを判定する機能と、
   前記変動量が所定値以下に達した場合に、前記駆動電極に印加されている電圧を前記マッハツェンダ型光変調器の駆動電圧とする機能と、
   を有することを特徴とするコンピュータで利用されるプログラム。

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