JP2007206380A

JP2007206380A - 光変調装置

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Publication number: JP2007206380A
Application number: JP2006025201A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kobayashi; 利秋小林; Kenji Uchida; 賢治内田; Akira Toyama; 晃遠山; Katsuya Ikezawa; 克哉池澤; Akira Miura; 明三浦; Kyoichi Akasaka; 恭一赤坂
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-02
Also published as: US7672033B2; JP4935093B2; EP1816506A1; US20070177252A1

Abstract

【課題】バーストモードで動作させる光通信システムにおいて、ＬＮ変調器を使用し、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置を実現する。
【解決手段】光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、ＬＮ変調器と、光分岐回路と、光電変換器と、バイアス制御回路と、入力電気信号に応じてＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、入力電気信号の直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、バイアス制御回路の出力と低周波成分補償回路の出力を加算し、ＬＮ変調器のバイアス制御信号を生成する加算回路とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置に関し、特に高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置に関する。

近年、光通信システムの進歩に伴い、高周波の出力光信号（光パルス）を安定して出力することが可能な光変調装置が求められており、例えば、ＥＡ（Electro Absorption）変調器（以下、単にＥＡ変調器と呼ぶ。）やニオブ酸リチウム（LiNbO₃）等の電気光学効果（ボッケルス効果）を有する材料を基板に用いたＬＮ（Lithium Niobate）変調器（以下、単にＬＮ変調器と呼ぶ。）等の外部変調器を備えた光変調装置が実用化されている。

従来の光変調装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特許２６４２４９９号公報特許３３９８９２９号公報

図６はこのような従来の光変調装置の一例を示す構成ブロック図である。図６において、１は一定波長（例えば１５５０ｎｍ）の光を常に出力する光源、２は光源１から入射される光を変調し出力するＥＡ変調器、３は外部からの入力電気信号の論理レベルに応じてＥＡ変調器２を駆動するＥＡ変調器用ドライバである。

光源１の出力端子はＥＡ変調器２の入力端子に接続され、ＥＡ変調器用ドライバ３の出力端子はＥＡ変調器２の変調入力信号端子に接続される。ＥＡ変調器用ドライバ３の入力端子には入力電気信号が入力され、ＥＡ変調器２の出力端子からは出力光信号が出力される。

ここで、図６に示す従来例の動作を説明する。ＥＡ変調器２はＥＡ変調器用ドライバ３から入力される変調入力信号に応じて光の吸収又は通過を行う電界吸収型の光変調器である。ＥＡ変調器用ドライバ３は外部から入力される入力電気信号がローレベルの場合、光源１から入射された光を吸収させる変調入力信号をＥＡ変調器２に出力することで、ＥＡ変調器２から出力される出力光信号を消灯状態とする。

また、ＥＡ変調器用ドライバ３は外部から入力される入力電気信号がハイレベルの場合、光源１から入射された光を通過させる変調入力信号をＥＡ変調器２に出力することで、ＥＡ変調器２から出力される出力光信号を点灯状態とする。

この結果、ＥＡ変調器用ドライバ３に入力される入力電気信号の論理レベルに応じて、ＥＡ変調器用ドライバ３がＥＡ変調器２を駆動し、ＥＡ変調器２に入力される光が変調され、ＥＡ変調器２から出力される出力光信号を消灯状態又は点灯状態とすることが可能になる。

図７はこのような従来の光変調装置の他の一例を示す構成ブロック図である。図７において、４は一定波長（例えば１５５０ｎｍ）の光を常に出力する光源、５は光源４から入射される光を変調して出力するＬＮ変調器、６はＬＮ変調器５から出力される出力光信号を分岐する光分岐回路、７は外部からの入力電気信号の論理レベルに応じてＬＮ変調器５を駆動するＬＮ変調器用ドライバ、８はＬＮ変調器用ドライバ７から出力される変調入力信号の直流及び低周波成分をカットするコンデンサ、９は光分岐回路６で分岐された光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ（Optical/Electrical）変換器（光電変換器）、１０はＯ／Ｅ変換器９の出力信号に基づいてＬＮ変調器５のバイアス点を調整するバイアス制御回路である。

光源４の出力端子はＬＮ変調器５の入力端子に接続され、ＬＮ変調器５の出力端子は光分岐回路６の入力端子に接続される。光分岐回路６の一方の出力は出力光信号として出力され、光分岐回路６の他方の出力端子はＯ／Ｅ変換器９の入力端子に接続される。

また、Ｏ／Ｅ変換器９の出力端子はバイアス制御回路１０の入力端子に接続され、バイアス制御回路１０の出力端子はＬＮ変調器５のバイアス制御信号入力端子に接続される。コンデンサ８の一端はＬＮ変調器５の変調入力信号端子に接続され、コンデンサ８の他端はＬＮ変調器用ドライバ７の出力端子に接続される。また、入力電気信号はＬＮ変調器用ドライバ７の入力端子に接続される。

ここで、図７に示す従来例の動作を説明する。ＬＮ変調器５は内部で光源４から入射された光を２つに分岐し、ＬＮ変調器用ドライバ７から入力される変調入力信号に応じて光の位相を変化させた後、再び１つの光に合波して出力するマッハツェンダ型の光変調器である。

ＬＮ変調器用ドライバ７は外部から入力される入力電気信号がローレベルの場合、ＬＮ変調器５内で分岐した２つの光の位相が”π”だけ異なるよう変化させる変調入力信号をＬＮ変調器５に出力し、２つの光を逆位相で合波させ、出力光信号を消灯状態とする。

また、ＬＮ変調器用ドライバ７は外部から入力される入力電気信号がハイレベルの場合、ＬＮ変調器５内で分岐した２つの光の位相が一致するよう変化させる変調入力信号をＬＮ変調器５に出力し、２つの光を同位相で合波させ、出力光信号を点灯状態とする。

バイアス制御回路１０はＬＮ変調器５内部の２つの経路の位相差を調整して出力光信号の消灯又は点灯を可能とするようにＬＮ変調器５のＤＣバイアス点を調整する。このＤＣバイアス点は温度や経時変化によってドリフトするため、ＬＮ変調器５の出力光信号を光分岐回路６で分岐し、分岐した出力光信号を使用してバイアス制御回路１０により常に調整する必要がある。

また、ＬＮ変調器５への入力電気信号としては、通常、連続的に発生し、マーク率（ハイレベルとローレベルの出現比）がほぼ一定のＮＲＺ（Non Return to Zero）信号やＲＺ（Return to Zero）信号が用いられている。また、ＬＮ変調器用ドライバ７内部のＤＣバイアス値を任意に設定することができる等の利点があるため、一般にＬＮ変調器用ドライバ７の入出力、若しくは、ＬＮ変調器用ドライバ７の内部に直流及び低周波成分カット用のコンデンサ８が使用されることが多い。

この結果、ＬＮ変調器用ドライバ７に入力される入力電気信号の論理レベルに応じて、ＬＮ変調器用ドライバ７がＬＮ変調器５を駆動し、ＬＮ変調器５に入力される光が変調され、ＬＮ変調器５から出力される出力光信号を消灯状態又は点灯状態とすることが可能になる。また、ＬＮ変調器５から出力される出力光信号を光分岐回路６で分岐し、Ｏ／Ｅ変換器９で光信号から電気信号に変換し、バイアス制御回路１０でＤＣバイアス点を調整することにより、ＬＮ変調器５内部の２つの経路の位相差が正確に制御されるので、出力光信号の光波形品位を良くすることが可能になる。

しかし、図６に示す従来例では、ＥＡ変調器を使用しているため、消光比が悪いという問題点があった。一方、図７に示す従来例では、ＬＮ変調器を使用しているため、図６に示すＥＡ変調器を用いた光変調装置と比較し、消光比の点で優れている。

但し、システム上の理由や更なる高速化のため、光変調装置をバーストモードで動作させる要請がある場合、図７に示す従来例では問題が生ずる。任意のタイミングでバーストが発生し得るバーストモードでは、その信号中に”０Ｈｚ”からバーストのビットレート程度までの広帯域の周波数成分を含み得る。

しかし、図７に示す従来例では直流及び低周波成分カット用のコンデンサがあるため、このコンデンサにより元のバースト信号中にある直流及び低周波成分が遮断されてしまう。その結果、正常な光変調信号が得られず、直流及び低周波成分が欠落したバースト信号に対応した光変調出力が生じてしまう。

また、この直流及び低周波成分カット用のコンデンサを無くして入力電気信号からＬＮ変調器用ドライバを経由し、ＬＮ変調器までを直流的に結合する構成にした場合には、広帯域且つ高速なバースト信号に対応したＬＮ変調器用ドライバの実現が困難になる。

一般的には、ＬＮ変調器に入力される変調入力信号の振幅は”３Ｖ_ｐーｐ”程度が必要になる。さらに、ＬＮ変調器を駆動するバースト信号のビットレートが数十Ｇｂｐｓオーダの高速信号を想定した場合、ＬＮ変調器用ドライバは直流から数十Ｇｂｐｓオーダの広帯域且つ”３Ｖ_ｐーｐ”程度の信号発生を要求され、非常にその実現が困難になる。

以上により、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置の実現が難しいという問題があった。

従って本発明が解決しようとする課題は、バーストモードで動作させる光通信システムにおいて、ＥＡ変調器ではなく、ＬＮ変調器を使用することで消光比の優れた光変調出力が得られ、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力するＬＮ変調器と、前記出力光信号を分岐する光分岐回路と、この光分岐回路の出力信号を電気信号に変換する光電変換器と、この光電変換器の出力信号に基づいて信号を生成するバイアス制御回路と、入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、前記バイアス制御回路の出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成する加算回路とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、
光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力すると共に内蔵された光電変換器により前記出力光信号を電気信号に変換するＬＮ変調器と、前記電気信号に基づいて信号を生成するバイアス制御回路と、入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、前記バイアス制御回路の出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成する加算回路とを備えたことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である光変調装置において、
前記ＬＮ変調器が、
前記加算回路を内蔵していることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、
光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力するＬＮ変調器と、前記出力光信号を分岐する光分岐回路と、この光分岐回路の出力信号を電気信号に変換する光電変換器と、この光電変換器の出力信号に基づいて前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成するバイアス制御回路と、入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、前記ＬＮ変調器用ドライバの出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器の変調入力信号を生成する加算回路とを備えたことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、
光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力すると共に内蔵された光電変換器により前記出力光信号を電気信号に変換するＬＮ変調器と、前記電気信号に基づいて前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成するバイアス制御回路と、入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、前記ＬＮ変調器用ドライバの出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器の変調入力信号を生成する加算回路とを備えたことを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明である光変調装置において、
前記コンデンサが、
前記ＬＮ変調器用ドライバに内蔵されていることを特徴とするものである。

本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３及び請求項６の発明によれば、ＬＮ変調器用ドライバに入力される入力電気信号の直流及び低周波成分を低周波成分補償回路で抽出及び増幅し、バイアス制御回路からの出力と加算した信号でＬＮ変調器のバイアス制御を行うことにより、コンデンサにより遮断された入力電気信号の直流及び低周波成分を補償できるので、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置の実現が可能になる。

請求項４，５及び請求項６の発明によれば、ＬＮ変調器用ドライバに入力される入力電気信号の直流及び低周波成分を低周波成分補償回路で抽出及び増幅し、ＬＮ変調器用ドライバからの出力と加算した信号でＬＮ変調器を駆動することにより、コンデンサにより遮断された入力電気信号の直流及び低周波成分を補償できるので、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置の実現が可能になる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る光変調装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図１において１１は一定波長（例えば１５５０ｎｍ）の光を常に出力する光源、１２は光源１１から入射される光を変調し出力するＬＮ変調器、１３はＬＮ変調器１２から出力される出力光信号を分岐する光分岐回路、１４は外部からの入力電気信号の論理レベルに応じてＬＮ変調器１２を駆動するＬＮ変調器用ドライバである。

また、１５はＬＮ変調器用ドライバ１４から出力される変調入力信号の直流及び低周波成分をカットするコンデンサ、１６は光分岐回路１３で分岐された光信号を電気信号に変換するフォトダイオード等のＯ／Ｅ変換器、１７はＯ／Ｅ変換器１６の出力信号に基づいてＬＮ変調器１２のバイアス点を調整するバイアス制御回路、１８は入力電気信号の直流及び低周波成分を抽出する低周波成分抽出回路、１９は低周波成分抽出回路１８の出力を増幅する直流アンプ、２０はバイアス制御回路１７の出力と直流アンプ１９の出力を加算する加算回路である。

さらに、低周波成分抽出回路１８及び直流アンプ１９は低周波成分補償回路１００を構成している。

光源１１の出力端子はＬＮ変調器１２の入力端子に接続され、ＬＮ変調器１２の出力端子は光分岐回路１３の入力端子に接続される。光分岐回路１３の一方の出力は出力光信号として出力され、光分岐回路１３の他方の出力端子はＯ／Ｅ変換器１６の入力端子に接続される。

また、Ｏ／Ｅ変換器１６の出力端子はバイアス制御回路１７の入力端子に接続され、バイアス制御回路１７の出力端子は加算回路２０の一方の入力端子に接続される。加算回路２０の出力端子はＬＮ変調器１２のバイアス制御信号入力端子に接続される。

また、ＬＮ変調器用ドライバ１４の出力端子はコンデンサ１５の一端に接続され、コンデンサ１５の他端はＬＮ変調器１２の変調入力信号端子に接続される。入力電気信号はＬＮ変調器用ドライバ１４の入力端子及び低周波成分抽出回路１８の入力端子にそれぞれ接続される。低周波成分抽出回路１８の出力端子は直流アンプ１９の入力端子に接続され、直流アンプ１９の出力端子は加算回路２０の他方の入力端子に接続される。

ここで、図１に示す実施例の動作を図２及び図３を用いて説明する。図２はＬＮ変調器用ドライバ１４からＬＮ変調器１２までの経路の伝達特性を示す特性図、図３は低周波成分抽出回路１８の伝達特性を示す特性図である。

基本的な動作は図７の従来例とほぼ同一であり、異なる点は低周波成分抽出回路１８、直流アンプ１９及び加算回路２０を追加したことである。入力電気信号はＬＮ変調器用ドライバ１４を経由してコンデンサ１５により、図２中”ＣＨ０１”に示すような低周波遮断特性で濾波されるので、直流及び低周波成分が欠落する。

一方、低周波成分抽出回路１８は図３中”ＣＨ０２”に示すような伝達特性を有しているので、入力電気信号の直流及び低周波成分を抽出し、高周波成分は遮断する。この伝達特性のカットオフ周波数は図２中”ＣＨ０１”に示す低周波遮断特性のカットオフ周波数と等しい。低周波成分抽出回路１８の出力は直流アンプ１９で増幅され、加算回路２０においてバイアス制御回路１７の出力と加算される。そして、加算回路２０の出力信号がＬＮ変調器１２のバイアス制御信号入力端子に入力される。

ＬＮ変調器１２の内部ではＬＮ変調器用ドライバ１４からの入力と加算回路２０からの入力が光波位相領域で加算されるため、コンデンサ１５で遮断された入力電気信号の直流及び低周波成分が反映されるので、ＬＮ変調器用ドライバ１４に入力される入力電気信号に対応した出力光信号を得ることができる。

ここで、ＬＮ変調器１２内の光波位相領域で入力電気信号が復元される過程の詳細を説明する。入力電気信号はＬＮ変調器用ドライバ１４及びコンデンサ１５を経由してＬＮ変調器１２に入力され、ＬＮ変調器１２内部で式（１）に示すような光波位相差を生じる。ここで、”Δφｈ”は光波位相差、”Ｖ_{ｉｎ_}ｈ”はコンデンサ１５を通過する入力電気信号の高周波成分、”Ｋ_ｄｒ”はＬＮ変調器用ドライバ１４の利得、”Ｋ_ｒｆ”はＬＮ変調器１２の変調入力信号に関する比例定数、”θ_ｒｆ”は位相オフセットである。

Δφｈ＝Ｋ_ｒｆ・Ｋ_ｄｒ・Ｖ_{ｉｎ_}ｈ＋θ_ｒｆ（１）

一方、低周波成分抽出回路１８、直流アンプ１９、加算器２０を経由してＬＮ変調器１２に入力される入力電気信号はＬＮ変調器１２内部で式（２）に示すような光波位相差を生じる。ここで、”Δφｌ”は光波位相差、”Ｖ_{ｉｎ_}ｌ”は低周波成分抽出回路１８で抽出された入力電気信号の直流及び低周波成分、”Ｋ_ｄｃ”は直流アンプ１９の利得、”Ｋ_ｃｏｎｔ”はＬＮ変調器１２のバイアス制御入力信号に関する比例定数、”θ_ｄｃ”は位相オフセットである。

Δφｌ＝Ｋ_ｄｃ・Ｋ_ｃｏｎｔ・Ｖ_{ｉｎ_}ｌ＋θ_ｄｃ（２）

ここで、直流アンプ２０の利得”Ｋ_ｄｃ”を”（Ｋ_ｒｆ・Ｋ_ｄｒ／Ｋ_ｃｏｎｔ）”とすれば、式（２）は式（３）に示すとおりになる。

Δφｌ＝Ｋ_ｒｆ・Ｋ_ｄｒ・Ｖ_{ｉｎ_}ｌ＋θ_ｄｃ（３）

ＬＮ変調器１２はＬＮ変調器用ドライバ１４と直流アンプ１９により駆動されるので、ＬＮ変調器１２内部での光波位相差は式（４）に示すように式（１）と式（３）の和となる。ここで、”Ｖ_ｉｎ”は入力電気信号で、”Ｖ_{ｉｎ_}ｈ”と”Ｖ_{ｉｎ_}ｌ”の周波数成分は相互に補うので、”Ｖ_ｉｎ＝Ｖ_{ｉｎ_}ｈ＋Ｖ_{ｉｎ_}ｌ”の関係がある。

Δφｈ＋Δφｌ＝Ｋ_ｒｆ・Ｋ_ｄｒ・（Ｖ_{ｉｎ_}ｈ＋Ｖ_{ｉｎ_}ｌ）＋θ_ｒｆ＋θ_ｄｃ
＝Ｋ_ｒｆ・Ｋ_ｄｒ・Ｖ_ｉｎ＋θ_ｒｆ＋θ_ｄｃ（４）

式（４）の位相オフセット” θ_ｒｆ＋θ_ｄｃ”は固定的な位相差であり、バイアス制御回路１７により補正可能な量である。従って、この位相オフセット” θ_ｒｆ＋θ_ｄｃ”を無視すれば、式（４）の左辺の統合した位相差” Δφｈ＋Δφｌ”は入力電気信号がＬＮ変調器用ドライバ１４を経由してコンデンサ１５が無い状態、すなわち、ＤＣ結合された状態で直接ＬＮ変調器１２を駆動したものと等価であることが分かる。

一般にＬＮ変調器１２の光波位相差変換に関する比例定数は、ＬＮ変調器１２の通常の変調入力に対する定数よりも、バイアス制御入力に対する定数の方が小さく、” Ｋ_ｃｏｎｔ＜Ｋ_ｒｆ”となる。また、ＬＮ変調器１２のバイアス制御入力は、ＬＮ変調器１２の緩慢なＤＣバイアスの変動に対応できればよいため、通常さほど広帯域ではない。

本発明の実現には、ＬＮ変調器用ドライバ１４に関わるコンデンサ１５による低周波遮断のカットオフ周波数が、ＬＮ変調器１２のバイアス制御入力が持つ帯域内となるように、コンデンサ１５の容量を選ばなければならない。

この結果、ＬＮ変調器用ドライバ１４に入力される入力電気信号の直流及び低周波成分のみを低周波成分抽出回路１８で抽出し、直流アンプ１９で増幅し、バイアス制御回路１７からの出力と加算した信号でＬＮ変調器１２のバイアス制御を行うことにより、ＬＮ変調器用ドライバ１４の出力に取り付けられたコンデンサ１５により遮断された入力電気信号の直流及び低周波成分を補償できるので、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置の実現が可能になる。

なお、図１に示す実施例においては外付けの光分岐回路１３とＯ／Ｅ変換器１６を使用しているが、ＬＮ変調器内蔵のモニタ用Ｏ／Ｅ変換器を使用してもよい。この場合、光分岐回路１３は不要になり、ＬＮ変調器１２に内蔵されているモニタ用Ｏ／Ｅ変換器から出力される電気信号が直接バイアス制御回路１７に入力されるようになる。

また、図１に示す実施例においては低周波成分抽出回路１８及び直流アンプ１９で低周波成分補償回路１００を構成しているが、回路構成に関しては何らこれに限定されるものではなく、例えば、Ｏ／Ｅ変換器の出力と入力電気信号の誤差を増幅する誤差アンプを使用して低周波成分補償回路を構成してもよい。

この場合の動作を図４を用いて説明する。図４は誤差アンプを用いた本発明に係る光変調装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。図４において１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７及び２０は図１と同一符号を付してあり、２１は誤差アンプである。

入力電気信号は誤差アンプ２１の一方の入力端子に接続され、Ｏ／Ｅ変換器１６の出力端子は誤差アンプ２１の他方の入力端子に接続される。誤差アンプ２１の出力端子は加算器２０の他方の入力端子に接続される。その他の接続関係は図１に示す実施例と同一であるので、その説明は省略する。

基本的な動作は図１に示す実施例とほぼ同一であり、異なる点は直流及び低周波成分の補償を入力電気信号とＯ／Ｅ変換器１６の出力の誤差を誤差アンプ２１で増幅することにより得ていることである。

この結果、ＬＮ変調器用ドライバ１４に入力される入力電気信号とＯ／Ｅ変換器１６の出力の誤差を誤差アンプ２１で増幅し、バイアス制御回路１７からの出力と加算した信号でＬＮ変調器１２のバイアス制御を行うことにより、ＬＮ変調器用ドライバ１４の出力に取り付けられたコンデンサ１５により遮断された入力電気信号の直流及び低周波成分を補償できるので、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置の実現が可能になる。

また、図１に示す実施例においては直流アンプ１９の出力とバイアス制御回路１７の出力を加算回路２０で加算してＬＮ変調器１２に入力しているが、ＬＮ変調器にバイアス制御用の入力端子が２つあり、それらの電位差がＬＮ変調器内の光波位相差に変換される場合には、そのバイアス制御用の入力端子の一方に直流アンプの出力を接続し、他方にバイアス制御回路の出力を接続する構成としてもよい。

また、図１に示す実施例においては入力電気信号の直流及び低周波成分をＬＮ変調器１２に対してバイアス制御信号として印加し、光波位相領域で加算を行ったが、必ずしもそうする必要は無く、電気信号領域で加算を行ってもよい。具体的には、図１に示す直流アンプ１９の利得をＬＮ変調器用ドライバ１４の利得に合わせ、その直流アンプ１９の出力をＬＮ変調器用ドライバ１４の出力と電気的に加算し、その加算結果をＬＮ変調器１２に対して通常の変調入力信号として印加する。

この場合の動作を図５を用いて説明する。図５は本発明に係る光変調装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。図５において１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７１８，１９，２０及び１００は図１と同一符号を付してある。

光源１１の出力端子はＬＮ変調器１２の入力端子に接続され、ＬＮ変調器１２の出力端子は光分岐回路１３の入力端子に接続される。光分岐回路１３の一方の出力は出力光信号として出力され、光分岐回路１３の他方の出力端子はＯ／Ｅ変換器１６の入力端子に接続される。Ｏ／Ｅ変換器１６の出力端子はバイアス制御回路１７の入力端子に接続され、バイアス制御回路１７の出力端子はＬＮ変調器１２のバイアス制御信号入力端子に接続される。

また、ＬＮ変調器用ドライバ１４の出力端子はコンデンサ１５の一端に接続され、コンデンサ１５の他端は加算回路２０の一方の入力端子に接続される。入力電気信号はＬＮ変調器用ドライバ１４の入力端子及び低周波成分抽出回路１８の入力端子にそれぞれ接続される。低周波成分抽出回路１８の出力端子は直流アンプ１９の入力端子に接続され、直流アンプ１９の出力端子は加算回路２０の他方の入力端子に接続される。加算回路２０の出力端子はＬＮ変調器１２の変調入力信号端子に接続される。

ここで、図５に示す実施例の動作を説明する。ＬＮ変調器１２の出力光信号は光分岐回路１３で分岐され、分岐された信号はＯ／Ｅ変換器１６で光信号から電気信号に変換される。この電気信号に基づいてバイアス制御回路１７はＬＮ変調器１２内部の２つの経路の位相差を調整して出力光信号の消灯又は点灯を可能とするようにＬＮ変調器１２のＤＣバイアス点を調整する。このバイアス点の調整動作は図７に示す従来例と同じである。

ＬＮ変調器用ドライバ１４はコンデンサ１５により直流及び低周波成分がカットされた変調入力信号を加算回路２０の一方の入力端子に入力する。また、低周波成分抽出回路１８で入力電気信号の直流及び低周波成分を抽出し、直流アンプ１９で増幅された信号が加算回路２０の他方の入力端子に入力される。

そして、加算回路２０で加算された変調入力信号がＬＮ変調器１２の変調入力信号端子に入力されるので、入力電気信号の直流及び低周波成分が補償された状態でＬＮ変調器１２を駆動することが可能になる。

この結果、ＬＮ変調器用ドライバ１４に入力される入力電気信号の直流及び低周波成分を低周波成分抽出回路１８で抽出し、直流アンプ１９で増幅し、ＬＮ変調器用ドライバ１４からの出力と加算した信号でＬＮ変調器１２を駆動することにより、コンデンサ１５により遮断された入力電気信号の直流及び低周波成分を補償できるので、高速且つ広帯域なバースト信号を光変調することが可能な光変調装置の実現が可能になる。

また、図１に示す実施例においては入力電気信号がローレベルの場合、出力光信号を消灯状態とし、入力電気信号がハイレベルの場合、出力光信号を点灯状態としているが、入力電気信号がローレベルの場合、出力光信号を点灯状態とし、入力電気信号がハイレベルの場合、出力光信号を消灯状態としてもよい。

また、図１に示す実施例及び図５に示す実施例においてはコンデンサ１５をＬＮ変調器用ドライバ１４の出力端子に取り付けているが、ＬＮ変調器用ドライバ１４の入力端子に接続、若しくは、ＬＮ変調器用ドライバ１４に内蔵されていてもよい。

本発明に係る光変調装置の一実施例を示す構成ブロック図である。ＬＮ変調器用ドライバからＬＮ変調器までの経路の伝達特性を示す特性図である。低周波成分抽出回路の伝達特性を示す特性図である。誤差アンプを用いた本発明に係る光変調装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。本発明に係る光変調装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。従来の光変調装置の一例を示す構成ブロック図である。従来の光変調装置の他の一例を示す構成ブロック図である。

符号の説明

１，４，１１光源
２ＥＡ変調器
３ＥＡ変調器用ドライバ
５，１２ＬＮ変調器
６，１３光分岐回路
７，１４ＬＮ変調器用ドライバ
８，１５コンデンサ
９，１６Ｏ／Ｅ変換器
１０，１７バイアス制御回路
１８低周波成分抽出回路
１９直流アンプ
２０加算回路
２１誤差アンプ
１００低周波成分補償回路

Claims

光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力するＬＮ変調器と、
前記出力光信号を分岐する光分岐回路と、
この光分岐回路の出力信号を電気信号に変換する光電変換器と、
この光電変換器の出力信号に基づいて信号を生成するバイアス制御回路と、
入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、
このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、
前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、
前記バイアス制御回路の出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成する加算回路と
を備えたことを特徴とする光変調装置。
光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力すると共に内蔵された光電変換器により前記出力光信号を電気信号に変換するＬＮ変調器と、
前記電気信号に基づいて信号を生成するバイアス制御回路と、
入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、
このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、
前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、
前記バイアス制御回路の出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成する加算回路と
を備えたことを特徴とする光変調装置。
前記ＬＮ変調器が、
前記加算回路を内蔵していることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の光変調装置。
光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力するＬＮ変調器と、
前記出力光信号を分岐する光分岐回路と、
この光分岐回路の出力信号を電気信号に変換する光電変換器と、
この光電変換器の出力信号に基づいて前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成するバイアス制御回路と、
入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、
このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、
前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、
前記ＬＮ変調器用ドライバの出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器の変調入力信号を生成する加算回路と
を備えたことを特徴とする光変調装置。
光通信システムに用いられる外部変調方式の光変調装置において、
光源から入射された光を変調し、出力光信号として出力すると共に内蔵された光電変換器により前記出力光信号を電気信号に変換するＬＮ変調器と、
前記電気信号に基づいて前記ＬＮ変調器のバイアス点を調整するバイアス制御信号を生成するバイアス制御回路と、
入力電気信号に応じて前記ＬＮ変調器を駆動するＬＮ変調器用ドライバと、
このＬＮ変調器用ドライバの入力端子、若しくは、出力端子に接続され、前記入力電気信号の直流及び低周波成分を遮断するコンデンサと、
前記入力電気信号の前記コンデンサにより失われる前記直流及び低周波成分を補償する低周波成分補償回路と、
前記ＬＮ変調器用ドライバの出力と前記低周波成分補償回路の出力を加算し、前記ＬＮ変調器の変調入力信号を生成する加算回路と
を備えたことを特徴とする光変調装置。
前記コンデンサが、
前記ＬＮ変調器用ドライバに内蔵されていることを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光変調装置。