JP2009232060A - 光送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変調器の制御を行う複数の制御部における制御指令値の調整に要する時間を短縮することで、電源投入から使用可能状態になるまでの時間を大幅に短縮することができる光送信装置を提供する。
【解決手段】光送信装置１は、連続光を出力する光源１０と、外部から入力される送信データに従って光源１０から出力される連続光を変調する変調器と、外部から入力される制御指令値に基づいて上記変調器の特性を制御する複数の制御部２１〜２７と、制御部２１〜２７のうちの所定の制御部に対して互いに異なる周波数（ｆ１〜ｆ３）を有するディザ信号が重畳された制御指令値を出力するとともに、フォトダイオード３０から出力される受光信号Ｒ１に含まれる上記のディザ信号の周波数と同一周波数の信号成分に基づいて制御指令値を最適化する複数の制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相変調光信号を生成して送信する光送信装置に関する。

近年、光伝送システムの大容量化及び長距離化を実現する研究開発が盛んに行われている。特に、光伝送システムの最大伝送速度を１０Ｇｂｐｓ（bit per second）から４０Ｇｂｐｓに引き上げるべく、ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying：差動位相偏移変調）やＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying：差動４相位相偏移変調）といった位相変調方式を用いた光伝送システムの実用化が期待されている。

図４は、位相変調光信号を送信する従来の光送信装置の要部構成を示す図である。図４に示す通り、従来の光送信装置１００は、光源１１０、ＤＱＰＳＫ光変調器１２０、ＲＺ（Return to Zero）光変調器１３０、データ生成部１４１、クロック生成部１４２、及び複数の制御部（振幅制御部１５１〜バイアス制御部１５７）等を備えており、ＤＱＰＳＫ方式による位相変調光信号Ｌ１００を生成して送信する。

光源１１０は、連続光（ＣＷ光：Continuous Wave）を射出する。ＤＱＰＳＫ光変調器１２０は、対をなすＩアーム１２１ａ及びＱアーム１２１ｂを備えるマッハツェンダ変調器であり、光源１１０からの連続光をＩアーム１２１ａとＱアーム１２１ｂとに２分岐し、データ生成部１４１で生成されるデータＤ１０１，Ｄ１０２に応じた変調を各々の分岐光に対して行って位相変調光信号を生成する。具体的に、Ｉアーム１２１ａには位相変調器１２２ａが設けられており、Ｑアーム１２１ｂには位相変調器１２２ｂとπ／２位相シフタ１２３とが設けられている。

位相変調器１２２ａは一対の変調電極及び１つの電極を備えており、ドライバ１４３ａから出力される位相変調信号が一対の変調電極に印加されることによりＩアーム１２１ａ側に分岐された分岐光が位相変調され、所定の電圧（ＤＣバイアス）が電極に印加されることにより動作点が調整される。同様に、位相変調器１２２ｂも一対の変調電極及び１つの電極を備えており、ドライバ１４３ｂから出力される位相変調信号が一対の変調電極に印加されることによりＱアーム１２１ｂ側に分岐された分岐光が位相変調され、所定の電圧（ＤＣバイアス）が電極に印加されることにより動作点が調整される。

π／２位相シフタ１２３は、Ｉアーム１２１ａとＱアーム１２１ｂとの間にπ／２の位相差を与えるものである。具体的に、π／２位相シフタ１２３は、一対の電極を備えており、この一対の電極に所定の電圧（ＤＣバイアス）が印加されることにより、Ｉアーム１２１ａとＱアーム１２１ｂとの間にπ／２の位相差が与えられる。尚、π／２位相シフタ１２３が備える一対の電極に印加する電圧を微調整することによって位相差の微調整が可能である。フォトダイオード（ＰＤ）１２４は、ＤＱＰＳＫ光変調器１２０で生成される位相変調光信号の一部を受光してその強度を示す受光信号を出力する。

ＲＺ光変調器１３０は、ＤＱＰＳＫ光変調器１２０によって生成された位相変調光信号に対して更にＲＺ強度変調を行って位相変調光信号Ｌ１００を生成して送信する。具体的に、図４に示す通り、ＲＺ光変調器１３０は、一方のアームに変調電極と電極とを備えるマッハツェンダ変調器である。ドライバ１４４から出力される強度変調信号がＲＺ光変調器１３０の変調電極に印加されることにより、ＤＱＰＳＫ光変調器１２０によって生成された位相変調光信号がＲＺ強度変調される。また、所定の電圧（ＤＣバイアス）が電極に印加されることによりＲＺ光変調器１３０の動作点が調整される。フォトダイオード（ＰＤ）１３１は、ＲＺ光変調器１３０で生成される位相変調光信号Ｌ１００の一部を受光してその強度を示す受光信号を出力する。

データ生成部１４１は、クロック生成部１４２から出力されるクロック信号を利用して、一組のデータＤ１０１，Ｄ１０２を生成する。この一組のデータＤ１０１，Ｄ１０２は、ＤＱＰＳＫプリコーダを用いて送信データＤ１００を符号化することにより得られる。データ生成部１４１で生成されたデータＤ１０１はドライバ１４３ａに入力され、このドライバ１４３ａから出力される位相変調信号が位相変調器１２２ａの一対の変調電極に印加される。また、データ生成部１４１で生成されたデータＤ１０２はドライバ１４３ｂに入力され、このドライバ１４３ｂから出力される位相変調信号が位相変調器１２２ｂの一対の変調電極に印加される。尚、各位相変調信号の振幅は、位相変調器１２２ａ，１２２ｂの動作特性の２Ｖπ（Ｖπは半波長電圧である）に相当する。

クロック生成部１４２は所定の周波数（例えば、２０ＧＨｚ）を有するクロックを生成する。このクロック生成部１４２で生成されたクロックはデータ生成部１４１に入力されるとともに、ＣＭＵ（クロック・マネージメント・ユニット）１４５に入力されて所定の周波数（例えば、４０ＧＨｚ）に変換された上でドライバ１４４に入力される。

振幅制御部１５１はＩアーム１２１ａに対して設けられたドライバ１４３ａから出力される位相変調信号の振幅が上記の２Ｖπになるよう振幅制御を行い、バイアス制御部１５２はＩアーム１２１ａに設けられた位相変調器１２２ａに印加されるＤＣバイアスの制御を行う。振幅制御部１５３はＱアーム１２１ｂに対して設けられたドライバ１４３ｂから出力される位相変調信号の振幅が上記の２Ｖπになるよう振幅制御を行い、バイアス制御部１５４はＱアーム１２１ｂに設けられた位相変調器１２２ｂに印加されるＤＣバイアスの制御を行う。

バイアス制御部１５５は、Ｑアーム１２１ｂに設けられたπ／２位相シフタ１２３に印加されるＤＣバイアスの制御を行う。シフタ制御部１５６はＣＭＵ１４５を介してＲＺ光変調器１３０における位相シフト量（ＲＺ光変調器１３０に入力される強度変調信号の位相シフト量）を制御し、バイアス制御部１５７はＲＺ光変調器１３０に印加されるＤＣバイアスの制御を行う。以上の各制御部における制御量は、不図示のコントローラから出力される制御指令値によって決定される。

上記構成において、光源１１０から射出された連続光は、ＤＱＰＳＫ光変調器１２０に入力されてＩアーム１２１ａ側とＱアーム１２１ｂ側とに分岐される。Ｉアーム１２１ａ側に分岐された分岐光はデータ生成部１４１から出力されるデータＤ１０１に応じた位相変調を受け、Ｑアーム１２１ｂ側に分岐された分岐光はデータ生成部１４１から出力されるデータＤ１０２に応じた位相変調を受けた後でπ／２位相シフタ１２３によりＩアーム１２１ａに対してπ／２の位相差が与えられる。その後、これらの分岐光は合波されて位相変調光信号としてＤＱＰＳＫ光変調器１２０から出力される。この位相変調光信号がＲＺ光変調器１３０においてＲＺ強度変調されることにより位相変調光信号Ｌ１００が生成されて外部に送信される。

尚、従来の光送信装置の詳細については、例えば以下の特許文献１〜３を参照されたい。
特開２００７−０８２０９４号公報 特開２００７−２０８４７２号公報 特開２００３−２７９９１２号公報

ところで、図４に示す光送信装置１００において、期待通りの位相変調がなされている位相変調光信号Ｌ１００を得るには、不図示のコントローラから各制御部（振幅制御部１５１〜バイアス制御部１５７）に入力される制御指令値を最適化する必要がある。しかしながら、光送信装置１００に設けられる制御部は数が多く、光送信装置１００の電源投入後に全ての制御部の最適化を順次に行う必要があるため、光送信装置１００の電源を投入してから使用可能状態（送信可能状態）になるまでに時間がかかるという問題がある。

ここで、各制御部における制御指令値を最適化する方法として、ディザ信号を用いる方法が挙げられる。つまり、制御指令値を最適化すべき制御部から出力される信号に低周波のディザ信号（周波数ｆ０）を重畳し、フォトダイオード１２４（又は１３１）から出力される受光信号から周波数ｆ０の成分を抽出し、この成分の符号に応じて制御指令値を一定の値だけ徐々に増加又は減少させて制御指令値を最適化する方法である。

しかしながら、この方法では、最適な制御指定値が得られる迄に一定の刻みで制御指令値を増加又は減少させているため、制御部から出力される制御指令値の初期値とその制御部における制御指令値の最適値との間に大きな差があると制御指令値が最適化されるまでに長時間を要する。送信器１００が備える多くの制御部について制御指令値の初期値とそ最適値との間に大きさ差がある場合には、光送信装置１００の電源を投入してから使用可能状態になるまでに長時間を要してしまうという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、変調器の制御を行う複数の制御部における制御指令値の調整に要する時間を短縮することで、電源投入から使用可能状態になるまでの時間を大幅に短縮することができる光送信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光送信装置は、連続光を出力する光源（１０）と、外部から入力される送信データに従って前記光源から出力される連続光を変調する変調器（１２０、１３０）と、外部から入力される制御指令値に基づいて前記変調器の特性を制御する複数の制御部（２１〜２７、１５１〜１５７）とを備える光送信装置（１）において、前記複数の制御部のうちの少なくとも２つの制御部に対して互いに異なる周波数（ｆ１〜ｆ３）を有するディザ信号を重畳した制御指令値（Ｚ１〜Ｚ３）を出力するとともに、前記変調器から出力される変調光を受光して得られる受光信号（Ｒ１）に含まれる信号成分のうち前記制御指令値に重畳した前記ディザ信号の周波数と同一の周波数を有する信号成分に基づいて前記制御指令値を最適化する少なくとも２つの調整部（４０ａ〜４０ｃ）を備えることを特徴としている。
この発明によると、互いに異なる周波数を有するディザ信号が重畳された制御指令値が、少なくとも２つの調整部から複数の制御部のうちの少なくとも２つの制御部に対して出力され、受光信号に含まれる信号成分のうち制御指令値に重畳したディザ信号の周波数と同一の周波数を有する信号成分に基づいて、少なくとも２つの制御部に対して出力される制御指令値が調整部の各々で同時に最適化される。
また、本発明の光送信装置は、前記調整部が、互いに異なる周波数を有するディザ信号を生成するディザ信号生成部（４４ａ〜４４ｃ）と、前記ディザ信号生成部によって生成されるディザ信号の周波数と同一の周波数を有する信号成分を前記受光信号から抽出する抽出部（４１ａ〜４１ｃ）と、前記ディザ信号生成部によって生成されたディザ信号と前記抽出部で抽出された信号とを同期検波する同期検波部（４２）と、前記同期検波部で得られた信号に基づいて、前記制御部に対する制御指令値を生成する制御指令値生成部（４３）と、前記ディザ信号生成部で生成されたディザ信号を前記制御指令値生成部で生成された制御指令値に重畳する加算部（４６）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の光送信装置は、前記制御指令値生成部が、前記制御部に与える前記制御指令値の初期値と、当該初期値を前記制御部に与えたときに前記同期検波部から出力される信号に応じて決定した前記制御部に与える次の制御指令値とによって規定される区間（ＳＥ１）内において二分法を用いて前記制御指令値を最適化することを特徴としている。
また、本発明の光送信装置は、前記制御部が、前記変調器の動作点の調整を行う第１制御部（２２、２４、２７、１５２、１５４、１５７）と、前記変調器に印加される変調信号の調整を行う第２制御部（２１、２３、２６、１５１、１５３、１５６）とを備えており、前記調整部は、前記第１制御部の制御指令値を最適化してから前記第２制御部の制御指令値を最適化することを特徴としている。
また、本発明の光送信装置は、前記変調器が、前記送信データに従って前記光源から出力される連続光を差動４相位相偏移変調方式により位相変調する第１変調器（１２０）と、当該第１変調器で変調された変調光に対して強度変調を行う第２変調器（１３０）とを備えており、前記第１制御部は、前記第１，第２変調器の少なくとも一方の動作点の調整を行い、前記第２制御部は、前記第１，第２変調器の少なくとも一方に印加される変調信号の調整を行うことを特徴としている。
更に、本発明の光送信装置は、前記調整部が、前記第１，第２変調器に対する前記第１制御部の制御指令値を同時に最適化するとともに、前記第１，第２変調器に対する前記第２制御部の制御指令値を同時に最適化することを特徴としている。

本発明によれば、少なくとも２つの調整部から複数の制御部のうちの少なくとも２つの制御部に対して、互いに異なる周波数を有するディザ信号が重畳された制御指令値を出力し、受光信号に含まれる信号成分のうち制御指令値に重畳したディザ信号の周波数と同一の周波数を有する信号成分に基づいて、少なくとも２つの制御部に対して出力される制御指令値を調整部の各々で同時に最適化している。このため、変調器の制御を行う複数の制御部における制御指令値の調整に要する時間を短縮することができ、この結果として光送信装置の電源投入から使用可能状態になるまでの時間を大幅に短縮することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による光送信装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による光送信装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光送信装置１は、光源１０、光変調モジュール２０、フォトダイオード３０、及び制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃ（調整部）を備えており、外部から入力される送信データ（図示省略）に基づいて変調された位相変調光信号Ｌ１を生成して送信する。

光源１０は、図４に示す光源１１０と同様に連続光を射出する。光源１０と光変調モジュール２０とは光ファイバＦ１を介して接続されており、光源１０からの連続光は光ファイバＦ１を介して光変調モジュール２０に入射する。光変調モジュール２０は、外部から入力される不図示の送信データに基づいて光ファイバＦ１を介して入射される連続光を変調する。

具体的に、光変調モジュール２０は、図４に示すＤＱＰＳＫ光変調器１２０と同様の変調器（第１変調器）及びＲＺ光変調器１３０と同様の変調器（第２変調器）を備えている（図１においては何れも図示省略）。そして、光変調モジュール２０は、光ファイバＦ１を介した連続光に対してＤＱＰＳＫ方式による位相変調を行い、更にはＲＺ強度変調を行って位相変調光信号Ｌ１を生成する。

また、この光変調モジュール２０には、変調器の特性を制御する制御部２１〜２７が設けられている。これら制御部２１〜２７は、図４に示す７個の制御部（振幅制御部１５１〜バイアス制御部１５７）にそれぞれ相当するものである。つまり、制御部２１（第２制御部）はＩアーム１２１ａに対して設けられたドライバ１４３ａから出力される位相変調信号の振幅が上記の２Ｖπになるよう振幅制御を行い、制御部２２（第１制御部）はＩアーム１２１ａに設けられた位相変調器１２２ａに印加されるＤＣバイアスの制御を行う。また、制御部２３（第２制御部）はＱアーム１２１ｂに対して設けられたドライバ１４３ｂから出力される位相変調信号の振幅が上記の２Ｖπになるよう振幅制御を行い、制御部２４（第１制御部）はＱアーム１２１ｂに設けられた位相変調器１２２ｂに印加されるＤＣバイアスの制御を行う。

また、制御部２５は、Ｑアーム１２１ｂに設けられたπ／２位相シフタ１２３に印加されるＤＣバイアスの制御を行う。更に制御部２６（第２制御部）はＣＭＵ１４５を介してＲＺ光変調器１３０における位相シフト量を制御し、制御部２７（第１制御部）はＲＺ光変調器１３０に印加されるＤＣバイアスの制御を行う。フォトダイオード３０は、光変調モジュール２０で生成されて送信される位相変調光信号Ｌ１の一部を受光してその強度を示す受光信号Ｒ１を出力する。

制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃは、光変調モジュール２０に設けられた制御部２１〜２７に対して制御指令値を与えるとともに、光送信装置１の電源投入時等にその制御指令値を最適化する。制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃの数は、制御部２１〜２７の数以下に設定される。図１に示す例では、７つの制御部に対して３つの制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃが設けられている。また、図１に示す例では、制御指令値調整部４０ａは制御部２１，２２に対して設けられ、制御指令値調整部４０ｂは制御部２３〜２５に対して設けられ、制御指令値調整部４０ｃは制御部２６，２７に対して設けられている。

制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃは、互いに異なる周波数（ｆ１〜ｆ３）を有するディザ信号を重畳した制御指令値Ｚ１〜Ｚ３をそれぞれ出力する。また、フォトダイオード３０から出力される受光信号Ｒ１に含まれる信号成分のうち制御指令値Ｚ１〜Ｚ３に重畳したディザ信号の周波数（ｆ１〜ｆ３）と同一の周波数を有する信号成分に基づいて制御指令値Ｚ１〜Ｚ３を最適化する。

制御指令値調整部４０ａは、周波数成分抽出部４１ａ（抽出部）、同期検波部４２、制御指令値生成部４３、ディザ信号生成部４４ａ、遅延部４５、加算部４６、及び切替部４７を備える。周波数成分抽出部４１ａは、フォトダイオード３０から出力される受光信号Ｒ１から、ディザ信号生成部４４ａで生成されるディザ信号の周波数ｆ１と同一の周波数を有する信号成分を抽出する。同期検波部４２は周波数成分抽出部４１ａで抽出された信号成分と遅延部４５から出力されるディザ信号とを同期検波する。

制御指令値生成部４３は、同期検波部４２で得られた信号に基づいて制御部２１，２２に対する制御指令値を生成する。この制御指令値生成部４３には予め制御部２１，２２に関する制御パラメータが格納されており、この制御パラメータを用いて制御部２１を制御をする上で好ましい制御指令値、及び制御部２２を制御をする上で好ましい制御指令値をそれぞれ個別に生成する。ディザ信号生成部４４ａは、周波数がｆ１であるディザ信号を生成する。

遅延部４５は、光変調モジュール２０内における遅延時間（周波数ｆ１のディザ信号が重畳された制御信号指令値が制御指令値調整部４０ａから出力されてから、周波数成分抽出部４１ａにおいて周波数ｆ１の信号成分が抽出されるまでの時間）だけ、ディザ信号生成部４４ａで生成されたディザ信号を遅延させる。加算部４６は、ディザ信号生成部４４ａで生成されたディザ信号を制御指令値生成部４３で生成された制御指令値に重畳する。切替部４７は周波数ｆ１のディザ信号が重畳された制御指令値Ｚ１を制御部２１に印加するか制御部２２に印加するかを切り替える。

制御指令値調整部４０ｂは、制御指令値調整部４０ａが備える周波数成分抽出部４１ａ、ディザ信号生成部４４ａ、及び切替部４７に代えて、周波数成分抽出部４１ｂ（抽出部）、ディザ信号生成部４４ｂ、及び切替部４８をそれぞれ設けた構成である。ディザ信号生成部４４ｂは周波数がｆ２であるディザ信号を生成し、周波数成分抽出部４１ｂはフォトダイオード３０から出力される受光信号Ｒ１からディザ信号生成部４４ｂで生成されるディザ信号の周波数ｆ２と同一の周波数を有する信号成分を抽出する。切替部４８は周波数ｆ２のディザ信号が重畳された制御指令値Ｚ２を制御部２３〜２５の何れに印加するかを切り替える。尚、制御指令値調整部４０ｂに設けられる制御指令値生成部４３には予め制御部２３〜２５に関する制御パラメータが格納されている。

制御指令値調整部４０ｃは、制御指令値調整部４０ａが備える周波数成分抽出部４１ａ及びディザ信号生成部４４ａに代えて、周波数成分抽出部４１ｃ（抽出部）及びディザ信号生成部４４ｃをそれぞれ設けた構成である。ディザ信号生成部４４ｃは周波数がｆ３であるディザ信号を生成し、周波数成分抽出部４１ｃはフォトダイオード３０から出力される受光信号Ｒ１からディザ信号生成部４４ｃで生成されるディザ信号の周波数ｆ３と同一の周波数を有する信号成分を抽出する。尚、制御指令値調整部４０ｃに設けられる制御指令値生成部４３には予め制御部２６，２７に関する制御パラメータが格納されており、制御指令値調整部４０ｃから出力される制御指令値Ｚ３は制御部２６又は制御部２７に印加される。

以上説明した制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃに設けられる制御指令値生成部４３は、制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃに設けられる同期検波部４２でそれぞれ得られた信号に基づき、二分法を用いて制御指令値Ｚ１〜Ｚ３をそれぞれ最適化する。図２は、制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃの制御指令値生成部４３で行われる制御指令値の最適化方法を説明するための図である。

尚、ここでは、制御指令値調整部４０ａの制御指令値生成部４３が制御部２２に対する制御指令値Ｚ１を最適化する場合を例に挙げて説明する。図２中において符号Ｃ１を付した曲線は、制御指令値調整部４０ａから出力される制御指令値Ｚ１と、制御指令値調整部４０ａの同期検波部４２から出力される信号（同期検波値）との関係を示す曲線であり、制御指令値Ｚ１の変化に伴って同期検波値が正弦波状に変化することが分かる。

先ず、制御指令値調整部４０ａの制御指令値生成部４３は、制御部２２に対する制御指令値Ｚ１の初期値を設定する。図２に示す例では、図２中の値Ｖ１が初期値に設定されている。次に、制御指令値調整部４０ａの制御指令値生成部４３は、制御部２２に関する制御パラメータを読み出し、初期値を設定したときに得られる同期検波値に応じて次の制御指令値を決定する。図２に示す例では、同期検波値が負であるため、制御指令値Ｚ１の初期値（Ｖ１）に制御パラメータを加えた値（Ｖ２）を次の制御指令値にする。尚、同期検波値が正である場合には、制御指令値Ｚ１の初期値（Ｖ１）から制御パラメータを減じた値を次の制御指令値にする。

以上により、制御指令値（Ｖ１，Ｖ２）によって規定される区間ＳＥ１が設定され、かかる区間内において二分法を用いて制御指令値Ｚ１が最適化される。ここで、上記の制御パラメータは、図２に示す曲線Ｃ１の半周期以上の大きさに設定されている。このため、制御指令値（Ｖ１）が制御部２２に与えられたときに得られる同期検波値と、制御指令値（Ｖ２）が制御部２２に与えられたときに得られる同期検波値とは必ず符号が異なり、制御指令値（Ｖ１，Ｖ２）によって規定される区間ＳＥ１内には同期検波値が零となる制御指令値が必ず存在することになる。

二分法を用いた制御指令値Ｚ１の最適化が開始されると、制御指令値調整部４０ａの制御指令値生成部４３は、制御指令値（Ｖ１，Ｖ２）によって規定される区間ＳＥ１の中間値（Ｖ３）を算出し、この中間値（Ｖ３）を次の新たな制御指令値に設定する。そして、制御指令値（Ｖ３）が制御部２２に与えられたときに得られる同期検波値の絶対値が予め設定された閾値以下であるかを判断する。

同期検波値の絶対値が閾値よりも大きい場合には、制御指令値調整部４０ａの制御指令値生成部４３は、その同期検波値の符号に応じて新たな区間を設定する。具体的には、同期検波値が負の場合には制御指令値（Ｖ３，Ｖ２）によって規定される区間を新たな区間に設定し、同期検波値が正の場合には制御指令値（Ｖ１，Ｖ３）によって規定される区間を新たな区間に設定する。図２に示す例では、制御指令値（Ｖ３）が制御部２２に与えられたときに得られる同期検波値は負であるため、制御指令値（Ｖ３，Ｖ２）によって規定される区間ＳＥ２が新たな区間に設定される。

以下同様に、新たに設定した区間の中間値を求め、その中間値を新たな制御指令値に設定したときに得られる同期検波値の絶対値が閾値以下であるか否かを判断し、閾値以上である場合には、同期検波値の符号に応じて新たな区間の設定が繰り返し行われる。そして、ある制御指令値を設定したときに得られる同期検波値の絶対値が閾値以下になれば、制御指令値Ｚ１が最適化される。

図２に示す例では、制御指令値（Ｖ３，Ｖ２）によって規定される区間ＳＥ２が設定された後に制御指令値（Ｖ３，Ｖ４）によって規定される区間ＳＥ３が設定され、次いで制御指令値（Ｖ５，Ｖ４）によって規定される区間ＳＥ４が設定されている。そして、制御指令値（Ｖ５，Ｖ４）によって規定される区間ＳＥ４の中間点である制御指令値（Ｖ６）が設定されたときに同期検波値の絶対値が閾値以下になって二分法により最適化が終了している。

次に、上記構成における光送信装置１の動作について説明する。図３は、本発明の一実施形態による光送信装置１の動作を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、例えば光送信装置１の電源投入が行われると開始される。処理が開始されると、まず図４に示すＩアーム１２１ａに設けられた位相変調器１２２ａに印加されるＤＣバイアス、Ｑアーム１２１ｂに設けられた位相変調器１２２ｂに印加されるＤＣバイアス、及びＲＺ光変調器１３０に印加されるＤＣバイアスの最適化が行われる（ステップＳ１１）。

この処理では、まず制御指令値調整部４０ａ，４０ｃの切替部４７と制御指令値調整部４０ｂの切替部４８により、制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃが制御部２２、制御部２４、及び制御部２７にそれぞれ接続される。次いで、制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃの制御指令値生成部４３において、バイアス制御部１５２に相当する制御部２２に印加する制御指令値Ｚ１、バイアス制御部１５４に相当する制御部２４に印加する制御指令値Ｚ２、及びバイアス制御部１５７に相当する制御部２７に印加する制御指令値Ｚ３の初期値がそれぞれ設定され、これら制御指令値Ｚ１〜Ｚ３が制御部２２、制御部２４、及び制御部２７に同時に印加される。

制御指令値Ｚ１には周波数ｆ１のディザ信号が重畳されており、制御指令値Ｚ２には周波数ｆ２のディザ信号が重畳されており、制御指令値Ｚ３には周波数ｆ３のディザ信号が重畳されている。かかるディザ信号が重畳された制御指令値Ｚ１〜Ｚ３が制御部２２、制御部２４、及び制御部２７に印加されることによりフォトダイオード３０から出力される受光信号Ｒ１には周波数ｆ１〜ｆ３の信号成分が含まれる。

この受光信号Ｒ１が制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃに入力されると、制御指令値調整部４０ａの周波数成分抽出部４１ａでは周波数ｆ１の信号成分が、制御指令値調整部４０ｂの周波数成分抽出部４１ｂでは周波数ｆ２の信号成分が、制御指令値調整部４０ｃの周波数成分抽出部４１ｃでは周波数ｆ３の信号成分がそれぞれ個別に抽出される。そして、制御指令値調整部４０ａ〜４０の制御指令値生成部４３の各々において、図２を参照して説明した二分法を用いて制御部２２，２４，２７に与える制御指令値Ｚ１〜Ｚ３の最適化が行われる。

以上の処理が終了すると、次に図４に示すＩアーム１２１ａに対して設けられたドライバ１４３ａから出力される位相変調信号、及びＱアーム１２１ｂに対して設けられたドライバ１４３ｂから出力される位相変調信号の最適化が行われる。また、かかる処理と同時に、ＲＺ光変調器１３０における位相シフト量の最適化が行われる（ステップＳ１２）。

この処理では、まず制御指令値調整部４０ａ，４０ｃの切替部４７と制御指令値調整部４０ｂの切替部４８により、制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃが制御部２１、制御部２３、及び制御部２６にそれぞれ接続される。次いで、制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃの制御指令値生成部４３において、振幅制御部１５１に相当する制御部２１に印加する制御指令値Ｚ１、振幅制御部１５３に相当する制御部２３に印加する制御指令値Ｚ２、及びシフタ制御部１５６に相当する制御部２６に印加する制御指令値Ｚ３の初期値がそれぞれ設定される。

その後、周波数ｆ１のディザ信号が重畳された制御指令値Ｚ１、周波数ｆ２のディザ信号が重畳された制御指令値Ｚ２、周波数ｆ３のディザ信号が重畳された制御指令値Ｚ３が制御部２１、制御部２３、及び制御部２６に同時に印加される。そして、制御指令値調整部４０ａ〜４０の制御指令値生成部４３の各々において、図２を参照して説明した二分法を用いて制御部２１，２３，２６に与える制御指令値Ｚ１〜Ｚ３の最適化が行われる。

最後に、π／２位相シフタ１２３における位相シフト量の最適化が行われる（ステップＳ１３）。この処理では、まず制御指令値調整部４０ａ，４０ｃの切替部４７により制御指令値調整部４０ａ，４０ｃが制御部２１，２２，２６，２７から切り離されるとともに、制御指令値調整部４０ｂの切替部４８により制御指令値調整部４０ｂが制御部２５に接続される。次いで、制御指令値調整部４０ｂの制御指令値生成部４３において、バイアス制御部１５５に相当する制御部２５に印加する制御指令値Ｚ２の初期値が設定され、周波数ｆ２のディザ信号が重畳された制御指令値Ｚ２が制御部２５に印加される。そして、制御指令値調整部４０ｂの制御指令値生成部４３において、図２を参照して説明した二分法を用いて制御部２５に与える制御指令値Ｚ２の最適化が行われる。

以上説明した通り、本実施形態では、光送信装置１に３つの制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃを設け、制御部２２，２４，２７に与える制御指令値を同時に最適化した後に、制御部２１，２３，２６に与える制御指令値を同時に最適化し、最後に残りの制御部２５に与える制御指令値を最適化しているため、制御指令値の調整に要する時間を短縮することができる。また、各制御指令値の最適化は二分法を用いて行っているため、最適値を短時間で求めることができる。以上から、光送信装置１の電源を投入してから使用可能状態になるまでの時間を大幅に短縮することができる。

具体的には、図４に示す振幅制御部１５１〜バイアス制御部１５７に対する制御指令値を二分法を用いずに順番に最適化する従来の方法では２００秒以上の時間を要することもあったが、本実施形態では１０秒以下に短縮することができる。また、上記実施形態では、Ｉアーム１２１ａ、Ｑアーム１２１ｂ、及びＲＺ光変調器１３０に関するＤＣバイアスの最適化を行った後に、Ｉアーム１２１ａ及びＱアーム１２１ｂに関する位相変調信号、及びＲＺ光変調器１３０における位相シフト量の最適化を行っているため、制御指令値を最適化できないといった事態が生ずることがなく、全ての制御指令値を短時間で最適化する上で好適である。

以上、本発明の一実施形態による光送信装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、３つの制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃを設け、一時に最大で３つの制御部に与える制御指令値を同時に最適化する例について説明したが、制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃは少なくとも２つ設けられていれば良い。

また、上記実施形態では、図４に示すＤＱＰＳＫ光変調器１２０とＲＺ光変調器１３０とを備える光送信装置１を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、ＤＱＰＳＫ光変調器以外に、ＤＰＳＫ光変調器やＱＰＳＫ光変調器を備える光送信装置に適用することができ、更には多値の変調（位相変調及び振幅変調を含む）を行う光送信装置にも適用可能である。

本発明の一実施形態による光送信装置の要部構成を示すブロック図である。 制御指令値調整部４０ａ〜４０ｃの制御指令値生成部４３で行われる制御指令値の最適化方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態による光送信装置１の動作を示すフローチャートである。 位相変調光信号を送信する従来の光送信装置の要部構成を示す図である。

符号の説明

１ 光送信装置
１０ 光源
２１〜２７ 制御部
４０ａ〜４０ｃ 制御指令値調整部
４１ａ〜４１ｃ 周波数成分抽出部
４２ 同期検波部
４３ 制御指令値生成部
４４ａ〜４４ｃ ディザ信号生成部
４６ 加算部
１２０ ＤＱＰＳＫ光変調器
１３０ ＲＺ光変調器
１５１ 振幅制御部
１５２ バイアス制御部
１５３ 振幅制御部
１５４ バイアス制御部
１５５ バイアス制御部
１５６ シフタ制御部
１５７ バイアス制御部
Ｒ１ 受光信号
ＳＥ１ 区間
Ｚ１〜Ｚ３ 制御指令値

Claims (6)

1. 連続光を出力する光源と、外部から入力される送信データに従って前記光源から出力される連続光を変調する変調器と、外部から入力される制御指令値に基づいて前記変調器の特性を制御する複数の制御部とを備える光送信装置において、
   前記複数の制御部のうちの少なくとも２つの制御部に対して互いに異なる周波数を有するディザ信号を重畳した制御指令値を出力するとともに、前記変調器から出力される変調光を受光して得られる受光信号に含まれる信号成分のうち前記制御指令値に重畳した前記ディザ信号の周波数と同一の周波数を有する信号成分に基づいて前記制御指令値を最適化する少なくとも２つの調整部を備えることを特徴とする光送信装置。
2. 前記調整部は、互いに異なる周波数を有するディザ信号を生成するディザ信号生成部と、
   前記ディザ信号生成部によって生成されるディザ信号の周波数と同一の周波数を有する信号成分を前記受光信号から抽出する抽出部と、
   前記ディザ信号生成部によって生成されたディザ信号と前記抽出部で抽出された信号とを同期検波する同期検波部と、
   前記同期検波部で得られた信号に基づいて、前記制御部に対する制御指令値を生成する制御指令値生成部と、
   前記ディザ信号生成部で生成されたディザ信号を前記制御指令値生成部で生成された制御指令値に重畳する加算部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
3. 前記制御指令値生成部は、前記制御部に与える前記制御指令値の初期値と、当該初期値を前記制御部に与えたときに前記同期検波部から出力される信号に応じて決定した前記制御部に与える次の制御指令値とによって規定される区間内において二分法を用いて前記制御指令値を最適化することを特徴とする請求項２記載の光送信装置。
4. 前記制御部は、前記変調器の動作点の調整を行う第１制御部と、前記変調器に印加される変調信号の調整を行う第２制御部とを備えており、
   前記調整部は、前記第１制御部の制御指令値を最適化してから前記第２制御部の制御指令値を最適化することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光送信装置。
5. 前記変調器は、前記送信データに従って前記光源から出力される連続光を差動４相位相偏移変調方式により位相変調する第１変調器と、当該第１変調器で変調された変調光に対して強度変調を行う第２変調器とを備えており、
   前記第１制御部は、前記第１，第２変調器の少なくとも一方の動作点の調整を行い、
   前記第２制御部は、前記第１，第２変調器の少なくとも一方に印加される変調信号の調整を行う
   ことを特徴とする請求項４記載の光送信装置。
6. 前記調整部は、前記第１，第２変調器に対する前記第１制御部の制御指令値を同時に最適化するとともに、前記第１，第２変調器に対する前記第２制御部の制御指令値を同時に最適化することを特徴とする請求項５記載の光送信装置。

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