JP2005202400A - バイアス制御装置を備えた光変調装置及びこれを用いたバイアス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光変調器の光出力特性を一定に維持するようにバイアスを自動に調節するための自動バイアス制御装置を備えた光変調装置及びこれを用いた光変調器のバイアス制御方法を提供する。
【解決手段】光搬送波を出力する光源１１０と、データ信号及びバイアス信号に応じて光搬送波を変調して変調された光信号を出力する光変調器１２０と、変調された光信号の２次ハーモニック信号を検出してハーモニック信号の最小点を基準バイアス電圧に設定した後、温度及びその他外部環境により変わるハーモニック信号の大きさを基準バイアス電圧から発生する信号の大きさと比較することによって、光変調器１２０のバイアス信号を調節するバイアス制御装置２００と、を含んで構成されることを特徴とする。これにより、光変調器１２０を備える光通信システムの実現において安定的な伝送特性を維持することができ、またコンパクトな構成が可能である。
【選択図】図５

Description

本発明は、光変調装置に係り、特に光変調器の光出力特性を一定に維持するようにバイアスを自動に調節するための自動バイアス制御装置を備えた光変調装置及びこれを用いた光変調器のバイアス制御方法に関する。

高密度波長分割多重方式（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＤＷＤＭ）の光伝送システムは、一つの光ファイバー内で複数の波長を使用して伝送することによって、伝送効率を高めることができ、伝送速度に関係なく光信号を伝送することができるため、最近のように伝送量が増加している超高速インターネット網に有用に使用されているシステムである。このような高密度波長分割多重方式の光伝送システムにおいて、一定した伝送性能の維持と各チャネル間の伝送性能の差を縮めるためには、送信端を構成する光変調器の光出力特性を一定に維持することが何よりも重要である。

一般に、光電（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ）効果を用いた光変調器は、印加電圧に応じて変化するｏｎ／ｏｆｆ特性を有する。また、光変調器は、サイン関数の特性を有し、一般的に、ｏｎ／ｏｆｆ動作のための電圧（Ｖπ：半波長電圧）により、強度変調を実行する。このとき、光変調器により強度変調された光信号の完全なｏｎ／ｏｆｆ動作のためには、印加される電気信号の大きさと、動作点（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）の選定が重要である。この動作点は、一般的にＶπ／２を示す光出力特性が元の値の１/２になる地点であり、この動作点で、強度変調が実行される。

図１は、一般的な光変調器の構成例を概略的に示した図である。光変調器１０は、内部に二個の干渉型光導波路１０ａ，１０ｂを有しており、光導波路の位相遅延により周期的な光出力特性を示す。位相遅延を与える光変調器の内部にある光導波路１０ａ、１０ｂの間に、ＲＦ電極を設けて位相遅延を誘導する。また、光変調器内には、ＲＦ電極以外にも、別途のバイアス電極を設けて動作電圧を調節する。

図２は、バイアス電圧の変化に従う図１の光変調器の光出力特性変化を示した図である。図２では、ｏｎ／ｏｆｆ動作のためのＶπの大きさを有する要求される信号が印加されている。図２において、一定した出力特性を維持するために用いられている動作点は、黒点（図中の変曲点）で表示されている。この動作点は、信号の印加方法に従って伝送距離を決定する重要な変数（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）として作用する。

前述したような構造の光変調器は、外部温度及び長時間の稼働に応じて伝達特性の微小な変化を誘発する。そして、この伝達特性の変化は、直接的に、動作点の変化を引き起こす。

図３は、光変調器の出力特性変化による出力信号の歪みを示した図である。図３では、Ｖπ／２を有する動作点に基づくｏｎ／ｏｆｆ変調を実行する光変調器の伝達特性が、外部的要因により変化した場合には、動作点が同一に維持されても同一な出力特性を得ることができない。このことは、変調された信号の歪みを意味する。このような外部的変化により変化した出力特性に合わせて動作点が位置するように調節することが、バイアス調節装置の役割である。

従来の光変調器のバイアス調節方法としては、入力光信号に、情報信号、例えば電気的なディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）信号とは異なる一定の周波数を有するパイロットトーン（Ｐｉｌｏｔ Ｔｏｎｅ）を印加する方式が使用されている。

図４は、従来の光変調器のバイアス調節原理を説明するための図である。図４で、光変調器が最初に位置した動作点が、Ａである場合には、光出力端に位置した光検出器（ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）４１の平均電流４２は、完全なｏｎ／ｏｆｆ動作をしたときに、０になる。外部変化による光伝達特性の変化により動作点が、図中のＢ又はＣに変化する場合には、平均電流より低い信号成分４３、または、高い信号成分４４が発生する。従って、この信号成分を検出し追跡して、平均電流が０（ｚｅｒｏ）になる地点に、印加バイアス電圧を調節することにより、光出力を一定に維持する。

しかしながら、従来のような構造は、信号の歪み成分を判別するため、比較的広い振幅のパイロットトーン（Ｐｉｌｏｔ Ｔｏｎｅ）を印加しなければならなく、この場合、パイロットトーンが、情報信号の雑音として作用するという問題点がある。

上記背景に鑑みて、本発明の目的は、ＲＦ信号印加のときに、光変調器の非線型伝達特性により発生する光出力信号の２次ハーモニックの信号変化を用いることにより、比較的簡単でありながらも正確な動作点を維持することができるバイアス調節装置を備えた光変調装置及びこれを用いた光変調器のバイアス制御方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明のバイアス調節装置を備えた光変調装置は、光搬送波を出力する光源と、データ信号及びバイアス信号に応じて光搬送波を変調して、変調された光信号を出力する光変調器と、変調された光信号の２次ハーモニック信号（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｓｉｇｎａｌ）を検出して２次ハーモニック信号の最小点を基準バイアス電圧に設定し、外部環境により変化する２次ハーモニック信号の大きさと、基準バイアス電圧から発生する信号の大きさとを比較することによって、光変調器のバイアス信号を調節するバイアス制御装置とを含んで構成されることを特徴とする。

好ましくは、バイアス制御装置は、変調された光信号の強度を測定する光検出部と、検出された信号中の２次ハーモニック信号を通過させる帯域通過フィルターと、２次ハーモニック信号の電流値と基準バイアス電圧から発生するハーモニックの電流値との大きさを比較する比較器と、比較器の比較結果に基づいて光変調器に供給するバイアス電圧を調節するＤＣバイアス供給器と、バイアス電圧と共に光変調器に印加され、低周波数特性を有するＲＦ信号を生成するＲＦ信号発生器とを含んで構成されることを特徴とする。

また、このような目的を達成するために、本発明の光変調器のバイアス制御方法は、データ信号及びバイアス信号に応じて入力される光搬送波を変調して変調された光信号を出力する光変調器のバイアス制御方法であって、光変調器のバイアス動作電圧（Ｖ_ｂｉａｓ）及び２次ハーモニック信号の電流値（Ｉ_ＳＨＤ）を予め設定する（ｐｒｅｓｅｔ）第１の過程と、バイアス動作電圧で２次ハーモニック信号が最小値を有するかを判断する第２の過程と、第２の過程において、２次ハーモニック信号が最小値を有しない場合には、２次ハーモニック信号が最小値を有するように光変調器に供給されるバイアス電圧を制御する第３の過程と、前記第２の過程において、前記２次ハーモニック信号が最小値を有する場合には、バイアス動作電圧を基準バイアス電圧（Ｖ_ｒｅｆ）に、このときの電流値を基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニック信号の電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）に設定する第４の過程と、光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニックの電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）と同一な値を有するように光変調器に供給されるバイアス電圧の大きさを制御する第５の過程とを含むことを特徴とする。

好ましくは、第５の過程は、光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニックの電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）より大きい場合には、光変調器に供給されるバイアス電圧の大きさが基準バイアス電圧より低いように制御する第６の過程と、光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニックの電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）より小さい場合には、光変調器に供給されるバイアス電圧の大きさが基準バイアス電圧より大きくなるように制御する第７の過程と、光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニックの電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）と同じ場合には、第４の過程に戻る第８の過程とを含むことを特徴とする。

前述したように、本発明の光変調装置は、ハーモニック信号（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｓｉｇｎａｌ）の検出を通じたフィードバックループ（ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌｏｏｐ）を用いて光変調器のバイアス電圧を制御するバイアス制御装置を備える。従って、本発明によれば、光変調器を備える光通信システムにおいて安定的な伝送特性を維持することができ、又コンパクトな装置構成が可能となる長所がある。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。なお、本発明の説明において、関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明は、本発明の要旨を明確にするために省略する。

図５は、本発明の実施形態のバイアス制御装置を備えた光変調装置の構成を示した図である。

図５を参照すると、光変調装置１００は、光源１１０と、光入力ポート１０１、データ信号入力ポート１０２、バイアス信号入力ポート１０３及び光出力ポート１０４を備え、光源から入力する入力光を光変調する光変調器１２０と、光変調器の出力信号を検出してバイアスを調節するバイアス制御装置２００と、を含んで構成される。

光源１１０は、例えば１５５０ｎｍの波長帯域で動作するレーザダイオードで実現することができ、光搬送波（ｃａｒｒｉｅｒ）として使用される光信号を生成する。

光変調器１２０は、マッハ−ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）変調器のような干渉計型変調器により実現することができる。光変調器１２０は、内部に二個の干渉型光導波路１２０ａ，１２０ｂを備え、光入力ポート１０１を通じて光搬送波を受信して、データ信号入力ポート１０２及びバイアス信号入力ポート１０３に入力する電気信号に応じて、光搬送波を変調して、変調された光信号を生成する。

バイアス制御装置２００は、光検出部２１０と、バイアス制御部２２０及び低周波数特性を有するＲＦ信号生成器２３０とから構成される。光検出部２１０は、光カプラ２１１と、光検出器２１２及びＲＦ増幅器２１３とを備え、光出力ポート１０４を通じて出力される変調された光信号を、光カプラ２１１を通じて抽出して、出力光の強度を測定する。光カプラ２１１は、変調された光信号中で、例えば、５％以下の少ない量を抽出し、残り(例えば、９５％)は、光導波路１０５を通じて出力する。増幅器２１３は、光検出器２１２を通じて検出された電気信号を増幅する。光検出器２１２を通じて検出された電気信号の大きさが十分に大きい場合には、増幅器２１３を省略することも可能である。

バイアス制御部２２０の構成は、後述することとし、次に、光変調器のバイアス印加電圧に応じた２次ハーモニック信号の出力変化について述べる。

図６は、光変調器のバイアス印加電圧に従う２次ハーモニック信号の出力変化を示す図であり、図７は、図６の出力信号のＲＦスペクトラムを示す図である。

図６で、バイアス電圧は、低周波特性を有するＲＦ信号と共に印加される。一定のバイアス電圧とともに印加されるＶｃの大きさを有するＲＦ信号をＶｃＳｉｎＷｃｔと仮定したときに、ハーモニック伝達特性を有する光変調器は、図７に示すハーモニック出力信号を生成する。一般に、ハーモニック伝達曲線上のある地点での伝達関数は、下記数式１のようにテイラー展開（Ｔａｙｌｏｒ Ｓｅｒｉｅｓ）により表現することができ、それぞれの微分項がハーモニック（ｈａｒｍｏｎｉｃ）信号の成分を規定する。

ここで、Ｖｃは印加されるＲＦ信号の振幅を示し、ＷｃはＲＦ信号の角速度を示すものである。そして、任意の時間（ｔ）に応じて、一定の角速度を有して進行するＲＦ信号が任意の動作点（Ｖｂ）に印加されると仮定するとき、光変調器を通じて出力される出力信号は、任意の動作点で、式１のように表現することができ、式１のＶｍという部分が印加されるＲＦ信号部分を示す。すなわち、Ｖｍ＝ＶｃＳｉｎＷｃｔとなる。

また、数式１は、任意の特定バイアス電圧（Ｖｂ）を基にして、変調信号であるＶｍ＝ＶｃＳｉｎＷｃｔを光変調器に印加するときに、光変調器の入出力特性を数学的に近似した式である。すなわちＰ_ｉｎは、光変調器に印加される電圧を、Ｐ_ｏｕｔは、光変調器の出力電圧を示し、光変調器の入出力特性は、印加電圧（Ｖ）の関数であるため、ｆ（Ｖ）として表現することが可能である。このような印加電圧（Ｖ）に応じた入出力の変化は、任意の特定バイアス電圧（Ｖｂ）で、印加電圧（Ｖ）に対する１〜３次微分変化率を有するテイラー展開に変換することが可能である。

そして、図６のＭＺＭ伝送（伝達曲線６１）とともに示される、２次ハーモニック信号６２の変化のグラフは、印加電圧（Ｖ）に対する伝達曲線６１を２次微分することにより発生する２次ハーモニック信号６２の変化を共に示すものである。したがって、図７は、任意の特定周波数を有するＶｍ＝ＶｃＳｉｎＷｃｔのＲＦ信号が、光変調器に印加されたあと、これを光変調器を通じてＲＦ信号に変換する場合には、図７に示すように、基本振動数をｆｃとするときに、２次ハーモニック信号が２ｆｃの位置に発生し、３次ハーモニック信号が３ｆｃの位置に発生することとなる。

図６及び図７に示すように、２次微分変化率（数式１中の、ｄ^２ｆ／ｄＶ^２）の大きさ成分の変化が、２次ハーモニック（ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ）成分を決定する。伝達曲線６１の変曲点（ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）が、２次ハーモニック信号６２の最小になる地点（２次ハーモニック信号の値が０となる点）である。従って、変曲点での基本振動数（ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ）の大きさは、３ｄＢ減少する。しかしながら、２次ハーモニック信号の大きさは、最も減少する。このように、比較的小さい印加電圧の変化に関しても、出力信号間の差異の変化が容易に分かる。従って、強度変調のための伝達曲線のＶπ／２地点である変曲点に動作点を維持しなければならない光変調器の運用時に、２次ハーモニック信号の大きさ変化を通じて一定した出力特性を維持することができる。そして、このような伝達曲線と非線型出力信号との関係を用いて外部的環境の変化による伝達特性が変化する場合でも、２次ハーモニック信号の大きさの変化を通じて一定した出力特性を維持することができる。

再び、図５を参照すると、バイアス制御部２２０は、帯域通過フィルター２２１と、比較器２２２及びＤＣバイアス供給器２２３と、を備える。

帯域通過フィルター（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）２２１は、光検出部２１０により検出された信号の中で２次ハーモニック信号を通過させる。

比較器２２２は、帯域通過フィルター２２０を通過した信号の２次ハーモニック信号の電流値であるＩ_ＳＨＤと、基準バイアス電圧（Ｖ_ｒｅｆ）から発生する２次ハーモニック信号の電流値であるＩ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}との大きさを比較する。

ＤＣバイアス供給器２２３は、比較器２２２の比較結果に基づいて光変調器１２０に供給されるバイアス電圧を増減する。検出された２次ハーモニック信号の電流値であるＩ_ＳＨＤが、基準バイアス電圧（Ｖ_ｒｅｆ）から発生する２次ハーモニック信号の電流値であるＩ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}の大きさより大きい場合（Ｉ_ＳＨＤ ＞Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）には、バイアス動作電圧を、基準バイアス電圧より低めて、逆に小さい場合（Ｉ_ＳＨＤ ＜Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）には、バイアス動作電圧を、基準バイアス電圧より高める。

低い周波数特性を有するＲＦ信号生成器２３０は、アナログ信号のハーモニックのみを抽出するためのものである。ＲＦ信号生成器２３０が生成するＲＦ信号は、ＤＣバイアス供給器２２３により提供されるバイアス電圧と共に光変調器１２０に印加される。

前述した構成を有する光変調装置の動作を図５、図８及び図９を参照して説明すれば、次の通りである。

図８は、本発明の実施形態の光変調装置を用いた光変調器の出力特性変化によるバイアス電圧制御方法を図式化したものである。

図５及び図８を参照すると、最初に、Ｖπ/２地点である伝達曲線８１で合わせられたバイアス動作電圧Ｖ_ｂｉａｓは、基準値Ｖ_ｒｅｆになって、この際の２次ハーモニック信号は、最小値を維持する。

しかしながら、外部的環境により伝達特性が変化するとき、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆで最小になった２次ハーモニック信号は、外部環境により、図中の伝達曲線８２又は伝達曲線８３に、減少又は増加する。光検出器２１２と帯域通過フィルター２２１を通じて検出された２次ハーモニック信号は、外部電圧の調整により、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから変化した伝達特性の２次ハーモニック信号の最小点（２次ハーモニック信号の値が０となる点）に移動する。

このような２次ハーモニック信号の最小点を基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆに設定した後に、温度又はその他外部的な要因により、光変調器の伝達特性が変化する場合には、２次ハーモニック信号の大きさは、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆで発生する２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}に基づいて増加又は減少する。従って、伝達曲線の最大点と最小点との５０％地点（すなわち、Ｖ_π／２地点）を、ＤＣバイアス供給器２２３によりセッティングした後に、これを比較器２２２の基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆと、２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}として供給する。

２次ハーモニック信号の電流が増加することは、伝達曲線が左側の８２に変化することを意味する。このときは、ＤＣバイアス供給器２２３は、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから負の値Ｖ_ｒｅｆ−Ｖに調整する。一方で、２次ハーモニック信号の電流が減少することは、伝達曲線が右側の８３に変化することを意味する。従って、ＤＣバイアス供給器２２３を、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから正の値Ｖ_ｒｅｆ＋Ｖに調整する。

図９は、本発明の実施形態の光変調装置を用いた光変調器の出力特性変化によるバイアス電圧制御方法を説明する流れ図である。

図９を参照すると、光変調器のバイアス動作電圧Ｖ_ｂｉａｓ及び２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_ＳＨＤを予め設定し（ステップ９０。なお、図中ではＳと略するものとする。）、比較器２２２は、伝達曲線の５０％地点に変曲点が対応しているかを判断（ステップ９１）する。対応していない場合には、ＤＣバイアス供給器２２３を制御し（ステップ９２）、当該動作を反復する。反対に、伝達曲線の５０％地点である場合には、光変換器のバイアス動作電圧Ｖ_ｂｉａｓは、比較器２２２の基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆとしてセットされ、２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_ＳＨＤは、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから発生する２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}として設定される（ステップ９３）。

比較器２２２の基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆ及びこの際の２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}を設定した後（ステップ９３）、比較器２２２は、帯域通過フィルタ２２１から入力する２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_ＳＨＤと、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから発生する２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}とを比較し、Ｉ_ＳＨＤがＩ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}より大きい場合には（例えば、Ｉ_ＳＨＤ＞Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）（ステップ９４）、ＤＣバイアス供給器２２３を、負に制御して（ステップ９５）、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆより小さくなるようにバイアス動作電圧Ｖ_ｂｉａｓを設定して（例えば、Ｖ_ｂｉａｓ＝Ｖ_ｒｅｆ−Ｖ）（ステップ９６）、当該動作を反復する。

Ｉ_ＳＨＤがＩ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}より小さい場合には、再び、２次ハーモニックの電流値Ｉ_ＳＨＤが、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから発生する２次ハーモニックの電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}より小さいかを判断する（Ｉ_ＳＨＤ＜Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）（ステップ９７）。当該判断で小さい場合には、ＤＣバイアス供給器２２３を、正に制御して（ステップ９８）、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆより大きいようにバイアス動作電圧Ｖ_ｂｉａｓを設定し（Ｖ_ｂｉａｓ＝Ｖ_ｒｅｆ＋Ｖ）（ステップ９９）、当該動作を反復する。

ステップ９７で、２次ハーモニックの電流値Ｉ_ＳＨＤが、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから発生する２次ハーモニックの電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}より大きい場合には、２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_ＳＨＤと基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから発生する２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}が、同一であることを意味するため、このときの値を、比較器２２２の基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆ、及び、基準バイアス電圧Ｖ_ｒｅｆから発生する２次ハーモニック信号の電流値Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}に各々設定する（ステップ９３）。

なお、本発明の詳細な説明では、具体的な実施の形態に関して説明したが、本発明の範囲から外れない限度内で様々な変形が可能なことは勿論である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定して定められるものではなく、特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等な範囲により定められなければならない。

従来の光変調器の構成例を概略的に示した図である。 従来の光変調器のバイアス変化による光出力特性変化を示した図である。 従来の光変調器の出力特性変化による出力信号の歪みを示した図である。 従来の光変調器のバイアス調節原理を説明するための図面である。 本発明の実施形態のバイアス制御装置を備えた光変調装置の構成を示した図である。 光変調器のバイアス印加電圧に従う２次ハーモニック信号の出力変化を示す図である。 図６の出力信号のＲＦスペクトラムを示した図面である。 本発明の実施形態のバイアス制御装置を備えた光変調装置を用いた光変調器の出力特性変化によるバイアス電圧制御方法を示す図である。 本発明の実施形態のバイアス制御装置を備えた光変調装置を用いた光変調器の出力特性変化によるバイアス電圧制御方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１００ 光変調装置
１０１ 光入力ポート
１０２ データ信号入力ポート
１０３ バイアス信号入力ポート
１０４ 光出力ポート
１０５ 光導波路
１１０ 光源
１２０ 光変調器
１２０ａ，１２０ｂ 干渉型光導波路
２００ バイアス制御装置
２１０ 光検出部
２１１ 光カプラ
２１２ 光検出器
２１３ ＲＦ増幅器
２２０ バイアス制御部
２３０ ＲＦ信号生成器

Claims (11)

1. 光搬送波を出力する光源と、
   データ信号及びバイアス信号に応じて前記光搬送波を変調して、変調されたハーモニック信号を出力する光変調器と、
   前記変調されたハーモニック信号の２次ハーモニック信号（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｓｉｇｎａｌ）を検出して、前記２次ハーモニック信号の最小点を、基準バイアス電圧として設定し、外部環境により変化する前記２次ハーモニック信号の電流値を検出し、前記外部環境により変化する前記２次ハーモニック信号の電流値と、前記基準バイアス電圧から発生する信号の電流値との比較結果に基づいて、バイアス信号の電圧値を調節して、前記光変調器に出力するバイアス制御装置と、
   を有することを特徴とするバイアス制御装置を備えた光変調装置。
2. 前記変調されたハーモニック信号は、データ信号を含むことを特徴とする請求項１に記載のバイアス制御装置を備えた光変調装置。
3. 前記バイアス制御装置は、
   前記変調されたハーモニック信号の強度を測定する光検出部と、
   前記検出されたハーモニック信号の中で、前記２次ハーモニック信号を通過させる帯域通過フィルターと、
   前記２次ハーモニック信号の電流値と、前記基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニック信号の電流値とを比較する比較器と、
   前記比較器の比較結果に基づいて、前記光変調器に供給する前記バイアス信号の電圧値を調節するＤＣバイアス供給器と、
   前記バイアス信号と共に前記光変調器に印加され低周波数特性を有するＲＦ信号を、生成するＲＦ信号発生器と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のバイアス制御装置を備えた光変調装置。
4. 前記基準バイアス電圧は、前記変調されたハーモニック信号の伝達曲線の変曲点での電圧であることを特徴とする請求項３に記載のバイアス制御装置を備えた光変調装置。
5. 前記変曲点は、前記変調されたハーモニック信号の伝達曲線の５０％の地点であることを特徴とする請求項３に記載のバイアス制御装置を備えた光変調装置。
6. 前記光検出部は、
   前記変調されたハーモニック信号の中で、一部を抽出する光カプラと、
   前記抽出されたハーモニック信号の強度を検出する光検出器と、
   前記検出されたハーモニック信号を増幅する増幅器と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載のバイアス制御装置を備えた光変調装置。
7. データ信号及びバイアス信号に応じて入力する光搬送波を変調して、変調されたハーモニック信号を出力する光変調器のバイアス制御方法であって、
   前記光変調器のバイアス動作電圧（Ｖ_ｂｉａｓ）、及び、２次ハーモニック信号の電流値（Ｉ_ＳＨＤ）を予め設定する第１の過程と、
   前記バイアス動作電圧で、前記２次ハーモニック信号が、最小値を有するかを判断する第２の過程と、
   前記第２の過程において、前記２次ハーモニック信号が最小値を有しない場合には、前記２次ハーモニック信号が最小値を有するように前記光変調器に供給するバイアス信号の電圧値を制御する第３の過程と、
   前記第２の過程において、前記２次ハーモニック信号が最小値を有する場合には、前記バイアス動作電圧を、基準バイアス電圧（Ｖ_ｒｅｆ）に設定し、このときの電流値を基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニック信号の電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）として設定する第４の過程と、
   前記光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が、前記基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニックの電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）と同一な値を有するように、前記光変調器に供給するバイアス信号の電圧値を制御する第５の過程と、
   を有することを特徴とする光変調器のバイアス制御方法。
8. 前記第５の過程は、前記基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニック信号の電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）とほぼ同じ値を有するように、光変調器の２次ハーモニック信号の電流値（Ｉ_ＳＨＤ）を制御する過程を有することを特徴とする請求項７に記載の光変調器のバイアス制御方法。
9. 前記第５の過程は、
   前記光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が、前記基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニック電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）より大きい場合には、前記光変調器に供給するバイアス信号の電圧値を、前記基準バイアス電圧より小さくなるように制御する第６の過程と、
   前記光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が、前記基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニックの電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）より小さい場合には、前記光変調器に供給するバイアス信号の電圧値を、前記基準バイアス電圧より大きくなるように制御する第７の過程と、
   前記光変調器の２次ハーモニックの電流値（Ｉ_ＳＨＤ）が、前記基準バイアス電圧から発生する２次ハーモニックの電流値（Ｉ_{ＳＨＤ_ｒｅｆ}）と同じ場合には、前記第４の過程に戻る第８の過程と、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の光変調器のバイアス制御方法。
10. 前記基準バイアス電圧は、前記変調されたハーモニック信号の伝達曲線の変曲点での電圧であることを特徴とする請求項７に記載の光変調器のバイアス制御方法。
11. 前記変曲点は、前記変調されたハーモニック信号の伝達曲線の５０％の地点であることを特徴とする請求項１０に記載の光変調器のバイアス制御方法。

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