JP2010080557A - Optical transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体レーザ及びLiNbO3光変調器を使用した外部変調方式の光送信器に関する。特に、本発明は、LiNbO3光変調器の自動バイアス制御(ABC)の起動時に対して自動出力制御(APC)が有効に機能し光出力安定制御を可能とする光送信器に関する。 The present invention relates to an external modulation type optical transmitter using a semiconductor laser and a LiNbO 3 optical modulator. In particular, the present invention relates to an optical transmitter that enables automatic output control (APC) to function effectively when the automatic bias control (ABC) of a LiNbO 3 optical modulator is activated, thereby enabling optical output stability control.
半導体レーザおよびLiNbO3光変調器を使用した外部変調方式の光送信器は、近年の光通信システムの高速化・長距離化に伴い幹線系光通信システムなどにおいて多用されている。
高速化・長距離化を実現するためには、光送信器よりの光出力の安定化が不可欠である。
2. Description of the Related Art An external modulation type optical transmitter using a semiconductor laser and a LiNbO 3 optical modulator has been widely used in trunk optical communication systems and the like with the recent increase in speed and distance of optical communication systems.
In order to realize high speed and long distance, stabilization of optical output from the optical transmitter is indispensable.
図4は本発明の前提となる光送信器の概略構成を示すブロック図である。なお、全図を通して同一の構成要素には同一の符号、記号を付する。
本図に示すように、外部変調方式の光送信器100には半導体レーザ101が設けられ、半導体レーザ101は直流光を出力する。
半導体レーザ101には直流電流源102が接続され、直流電流源102は半導体レーザ101に対して直流電流を供給する。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical transmitter as a premise of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component throughout a figure.
As shown in the figure, a
A direct
半導体レーザ101にはLiNbO3光変調器112が接続され、LiNbO3光変調器112は半導体レーザ101より出力された直流光を入力し、変調し、変調された光信号を光ファイバ200に出力する。
LiNbO3光変調器112には光変調器ドライバ103が接続され、光変調器ドライバ103はデータ信号を入力し、変調信号として電圧データ信号をLiNbO3光変調器112に出力しLiNbO3光変調器112の駆動を行う。
A LiNbO 3
LiNbO 3
LiNbO3光変調器112の出力端にはフォトダイオード(PD)114が設けられ、フォトダイオード114はLiNbO3光変調器112で生じた光信号を受光し光電流に変換する。
フォトダイオード114には電流―電圧(I−V)変換部117が接続され、電流―電圧変換部117はオペアンプで構成されフォトダイオード114で変換した光電流の平均値を電圧に変換する。
A photodiode (PD) 114 is provided at the output end of the LiNbO 3
A current-voltage (IV)
さらに、自動バイアス制御(ABC)部113が設けられ、自動バイアス制御(ABC)部113はLiNbO3光変調器112で起こるDC(直流)ドリフトに対して最適な直流制御電圧に設定するために、一般的に、光変調ドライバ103からの光データ信号である電圧データ信号に一定割合の低周波信号を重畳する。
電流−電圧変換部117には電圧比較部116が接続され、電圧比較部116はオペアンプで構成され電流−電圧変換部117で変換された電圧と基準電圧Vrefを比較し、その誤差信号を基に直流電流源102に対してフィードバック制御が行われ、レーザ電流の制御が行われる。
Further, an automatic bias control (ABC)
A
すなわち、フォトダイオード114、電流−電圧変換部117、電圧比較部116、直流電流源102を含む自動出力制御(APC)では、半導体レーザ101自身の変動に起因し、半導体レーザ101とLiNbO3光変調器112との光学的接続損失及びLiNbO3光変調器112の挿入損失変動に起因し、且つ、ABC部113により重畳された低周波成分量に起因する誤差信号を基に直流電流源102に対してフィードバック制御が行われ、レーザ電流の制御を行うことにより光出力の安定化を図る。
That is, in the automatic output control (APC) including the
しかしながら、自動バイアス制御(ABC)部113では、自動バイアス制御(ABC)部113の起動時には自動バイアス制御(ABC)が安定するまでの期間は、LiNbO3光変調器112への入力光パワーが一定であってもLiNbO3光変調器112からの平均光出力を変動させてしまう。
また、LiNbO3光変調器112への入力光パワが変わると、同じずれ量であってもフォトダイオード114で検出される低周波信号の絶対量が変動してしまう。
However, in the automatic bias control (ABC)
In addition, when the input light power to the LiNbO 3
結果として、自動出力制御(APC)では、LiNbO3光変調器112からの平均光出力のみでフィードバック制御するため、ABC部113の制御が安定するまでの期間レーザ電流を大きく変動させて不安定となり、安定に引き込みが行われない。このため、ABC部113の制御が安定するまでの期間レーザ電流を安定させることが課題となる。
このような光送信器の出力安定性に関連して以下の従来技術がある。
従来、光結合損失による変動ならびに機能デバイス固有の特性変化に対してフィードバック補償が可能なマッハツェンダー型光変調器及びその制御方法を提供するため、光源としてレーザ素子を用いたマッハツェンダー型光変調器の制御方法において、前記レーザ素子から出射された光を変調し、出力光として取り出す工程と;光変調された後の光のうち、前記出力光とは別にモニタ光を検出する工程と前記モニタ光に基づいて前記レーザ素子の光出力強度をフィードバック制御する工程とを含んでいるものがある(例えば、特許文献1参照)。
As a result, in automatic output control (APC), feedback control is performed only with the average light output from the LiNbO 3
There are the following conventional techniques related to the output stability of such an optical transmitter.
2. Description of the Related Art Conventionally, a Mach-Zehnder type optical modulator using a laser element as a light source in order to provide a Mach-Zehnder type optical modulator capable of feedback compensation with respect to fluctuations due to optical coupling loss and characteristic changes specific to a functional device, and a control method thereof. In the control method, a step of modulating light emitted from the laser element and extracting it as output light; a step of detecting monitor light separately from the output light out of the light after light modulation; and the monitor light And a step of performing feedback control of the light output intensity of the laser element based on the above (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1では、自動バイアス制御(ABC)部の起動時に自動バイアス制御(ABC)が安定するまでの期間の自動出力制御(APC)の不安定を改善するものではない。
また、従来、光伝送システムにおいて、電源投入時等の過渡状態において、出力光の電力を規定値以下に押さえることが可能な光送信器を提供することを目的とし、本光送信器は、CW光を発出するLDと、LDの出力を一定に保つLD駆動回路と、CW光を変調するLN変調器と、入力されるデータ信号に応じてLN変調器へ駆動信号を出力する変調器駆動回路と、LN変調器でのDCバイアスドリフトを防止するバイアス制御回路と、LN変調器のバイアス電圧をモニタするバイアスモニタ回路と、光送信器が過渡状態の場合に、LDへのバイアス電流を通常の所定値より低く設定するようにLD駆動回路の制御を行う出力制御回路を備えているものもある(例えば、特許文献2参照)。
However, Patent Document 1 does not improve instability of automatic output control (APC) during a period until the automatic bias control (ABC) is stabilized when the automatic bias control (ABC) unit is started.
Another object of the present invention is to provide an optical transmitter that can keep the power of output light below a specified value in a transient state such as when the power is turned on in an optical transmission system. LD that emits light, an LD drive circuit that keeps the output of the LD constant, an LN modulator that modulates CW light, and a modulator drive circuit that outputs a drive signal to the LN modulator according to an input data signal A bias control circuit for preventing DC bias drift in the LN modulator, a bias monitor circuit for monitoring the bias voltage of the LN modulator, and a bias current to the LD in a normal state when the optical transmitter is in a transient state. Some include an output control circuit that controls the LD drive circuit so as to be set lower than a predetermined value (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献2では、自動バイアス制御(ABC)部の起動時に自動バイアス制御(ABC)が安定するまでの期間の自動出力制御(APC)の不安定を改善するものではない。
また、従来、光変調器を用いた外部変調方式において、LDと変調器間の光学的接続、変調器の挿入損失の変化があった場合においても、光変調器から出力される光出力レベルの平均値を一定に保つため、半導体光変調器に流れる光電流を電圧に変換するオペアンプと、このオペアンプの出力電圧を基準電圧Vref と比較し、その差を縮めるような動作となる負帰還回路から構成され、光変調器を流れる光電流が減少すると、光源であるLDの光出力を制御し、光変調器からの平均値出力を一定に保つものもある(例えば、特許文献3参照)。
However, Patent Document 2 does not improve instability of automatic output control (APC) during a period until the automatic bias control (ABC) is stabilized when the automatic bias control (ABC) unit is started.
Further, in the conventional external modulation system using an optical modulator, even when there is a change in the optical connection between the LD and the modulator and the insertion loss of the modulator, the optical output level output from the optical modulator In order to keep the average value constant, there is an operational amplifier that converts the photocurrent flowing through the semiconductor optical modulator into a voltage, and a negative feedback circuit that compares the output voltage of the operational amplifier with the reference voltage Vref and reduces the difference. In some cases, when the photocurrent flowing through the optical modulator decreases, the optical output of the LD, which is a light source, is controlled to keep the average value output from the optical modulator constant (for example, see Patent Document 3).
しかしながら、上記特許文献3では、自動バイアス制御(ABC)部の起動時に自動バイアス制御(ABC)が安定するまでの期間の自動出力制御(APC)の不安定を改善するものではない。
また、従来、入力データ信号のマーク率の変動に対する外部変調器の最適動作点の追従を可能として、光出力の安定化を図るため、マーク率検出回路で、駆動回路により光に変換された入力データ信号の平均値を検出し、比較回路へ与え、モニタ用フォトダイオードの検出する分岐光出力信号のパワーの平均値を比較回路へ与え、比較回路で分岐光出力信号と入力データ信号のそれぞれの平均値を比較し、その比較結果を自動出力一定制御回路へ与え、自動出力一定制御回路は、上記比較結果に基づき、光出力信号の安定化を図るべく、駆動回路を介して半導体レーザのパワーを制御し、これにより、入力データ信号のマーク率を考慮した制御を行うものとして、外部変調器の動作点を常に最適に保つことが可能となるものもある(例えば、特許文献4参照)。
However, Patent Document 3 does not improve the instability of automatic output control (APC) during the period until the automatic bias control (ABC) is stabilized when the automatic bias control (ABC) unit is started.
Conventionally, the mark ratio detection circuit converts the input into light by the drive circuit in order to stabilize the optical output by enabling the optimum operating point of the external modulator to follow the fluctuation of the mark ratio of the input data signal. The average value of the data signal is detected and given to the comparison circuit, and the average value of the power of the branched light output signal detected by the monitoring photodiode is given to the comparison circuit. The average value is compared, and the comparison result is given to the automatic output constant control circuit. The automatic output constant control circuit, based on the comparison result, powers the semiconductor laser via the drive circuit in order to stabilize the optical output signal. As a result, the operating point of the external modulator can be always kept optimal (for example, Patent reference 4).
しかしながら、上記特許文献4では、自動バイアス制御(ABC)部の起動時に自動バイアス制御(ABC)が安定するまでの期間の自動出力制御(APC)の不安定を改善するものではない。 However, Patent Document 4 does not improve instability of automatic output control (APC) during a period until the automatic bias control (ABC) is stabilized when the automatic bias control (ABC) unit is started.
したがって、本発明は上記問題点に鑑みて、自動バイアス制御(ABC)部の起動時に自動バイアス制御が安定するまでの期間の自動出力制御(APC)の不安定を回避可能とする光送信器を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an optical transmitter capable of avoiding instability of automatic output control (APC) during a period until automatic bias control is stabilized when the automatic bias control (ABC) unit is started. The purpose is to provide.
本発明は前記問題点を解決するために、半導体レーザ及びLiNbO3光変調器を使用した外部変調方式の光送信器において、前記半導体レーザに対して直流電流を供給する直流電流源と、データ信号を入力し、変調信号として電圧データ信号を前記LiNbO3光変調器に出力し前記LiNbO3光変調器の駆動を行う光変調器ドライバと、前記光変調ドライバからの電圧データ信号に一定割合の低周波信号を重畳し前記LiNbO3光変調器で起こるDCドリフトに対して最適な直流制御電圧に設定し、起動後制御が安定する期間が経過し、制御が安定状態になった場合に安定状態の通知を行う自動バイアス制御部と、前記LiNbO3光変調器の出力端に位置し、前記LiNbO3光変調器で生じた光信号を受光し光電流に変換する第1のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードで変換した光電流の平均値を電圧に変換する第1の電流−電圧変換部と、前記第1の電流−電圧変換部で変換された電圧と基準電圧Vref1とを比較し、誤差信号を形成する第1の電圧比較部と、前記半導体レーザより出力された後方出力光を受光し、光電流に変換する第2のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードで変換した光電流の平均値を電圧に変換する第2の電流−電圧変換部と、前記第2の電流−電圧変換部で変換された電圧と基準電圧Vref2とを比較し、誤差信号を形成する第2の電圧比較部と、前記第1の電圧比較部からの誤差信号、前記第2の電圧比較部からの誤差信号を入力し、前記自動バイアス制御部から起動時の安定状態の通知を受け、前記自動バイアス制御部の起動時には前記直流電流源に対して前記第2の電圧比較部の誤差信号を基にレーザ電流制御を行い、前記自動バイアス制御部から安定状態の通知を受けた場合には前記直流電流源に対して前記第1の電圧比較部の誤差信号を基にレーザ電流制御を行うレーザ電流制御部とを備えることを特徴とする光送信器を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an external modulation type optical transmitter using a semiconductor laser and a LiNbO 3 optical modulator, a direct current source for supplying a direct current to the semiconductor laser, and a data signal enter a, and the optical modulator driver outputs a voltage data signal to the LiNbO 3 optical modulator for driving the LiNbO 3 optical modulator as a modulation signal, a low a percentage to the voltage data signal from the optical modulator driver The frequency signal is superimposed and set to the optimum DC control voltage against the DC drift that occurs in the LiNbO 3 optical modulator. After the start-up period when the control is stable, the control state becomes stable. an automatic bias control unit to notify, located at the output end of the LiNbO 3 optical modulator, converts the optical signal generated by the LiNbO 3 optical modulator to the light receiving and light current A first photodiode; a first current-voltage converter that converts an average value of the photocurrent converted by the first photodiode into a voltage; and a voltage converted by the first current-voltage converter. Is compared with the reference voltage Vref1 to form an error signal, a second photodiode that receives the backward output light output from the semiconductor laser and converts it into a photocurrent, and the first voltage comparator. A second current-voltage conversion unit that converts an average value of the photocurrent converted by the photodiode of 2 into a voltage, a voltage converted by the second current-voltage conversion unit, and a reference voltage Vref2, The second voltage comparison unit that forms the error signal, the error signal from the first voltage comparison unit, and the error signal from the second voltage comparison unit are input, and the automatic bias control unit stabilizes at startup. Received a notification of the condition, When starting the dynamic bias control unit, laser current control is performed on the DC current source based on the error signal of the second voltage comparison unit, and when a notification of a stable state is received from the automatic bias control unit, There is provided an optical transmitter comprising a laser current control unit that performs laser current control on a DC current source based on an error signal of the first voltage comparison unit.
さらに、前記光変調ドライバから出力される電圧データ信号におけるマーク率の信号を検出するマーク率検出部を設け、前記マーク率検出部は検出したマーク率に応じて前記第1の電流−電圧変換部の基準電圧Vref1を変動させる。例えば、マーク率が小さい場合には基準電圧Vref1を下げ、マーク率が大きい場合には基準電圧Vref1を上げるようにする。基準電圧Vref1の変動量、変動方向は使用モジュール、回路定数に依存する。
さらに、前記第1のフォトダイオードが前記LiNbO3光変調器に内蔵される。
Further, a mark rate detection unit for detecting a signal of a mark rate in the voltage data signal output from the light modulation driver is provided, and the mark rate detection unit is configured to detect the first current-voltage conversion unit according to the detected mark rate. The reference voltage Vref1 is varied. For example, when the mark rate is small, the reference voltage Vref1 is decreased, and when the mark rate is large, the reference voltage Vref1 is increased. The fluctuation amount and fluctuation direction of the reference voltage Vref1 depend on the module used and the circuit constant.
Further, the first photodiode is incorporated in the LiNbO 3 optical modulator.
さらに、前記第1のフォトダイオードが前記LiNbO3光変調器から出力された光信号を光カプラで分岐した後に設置される。
さらに、前記半導体レーザと前記第2のフォトダイオードがレーザモジュールに内蔵される。
さらに、前記マーク率検出部は前記光変調ドライバの入力側に設けられ、又は、前記光変調ドライバが差動駆動部の形式を取っている場合には差動駆動部に設けられる。
Further, the first photodiode is installed after the optical signal output from the LiNbO 3 optical modulator is branched by an optical coupler.
Further, the semiconductor laser and the second photodiode are incorporated in a laser module.
Further, the mark ratio detection unit is provided on the input side of the light modulation driver, or is provided in the differential drive unit when the light modulation driver takes the form of a differential drive unit.
以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザに対して直流電流を供給する直流電流源と、データ信号を入力し、変調信号として電圧データ信号をLiNbO3光変調器に出力しLiNbO3光変調器の駆動を行う光変調器ドライバと、光変調ドライバからの電圧データ信号に一定割合の低周波信号を重畳しLiNbO3光変調器で起こるDCドリフトに対して最適な直流制御電圧に設定し、起動後制御が安定する期間が経過し、制御が安定状態になった場合に安定状態の通知を行う自動バイアス制御部と、LiNbO3光変調器の出力端に位置し、LiNbO3光変調器103で生じた光信号を受光し光電流に変換する第1のフォトダイオードと、第1のフォトダイオードで変換した光電流の平均値を電圧に変換する第1の電流−電圧変換部と、第1の電流−電圧変換部で変換された電圧と基準電圧Vref1とを比較し、誤差信号を形成する第1の電圧比較部と、半導体レーザより出力された後方出力光を受光し、光電流に変換する第2のフォトダイオードと、第2のフォトダイオードで変換した光電流の平均値を電圧に変換する第2の電流−電圧変換部と、第2の電流−電圧変換部で変換された電圧と基準電圧Vref2とを比較し、誤差信号を形成する第2の電圧比較部と、第1の電圧比較部からの誤差信号、第2の電圧比較部からの誤差信号を入力し、自動バイアス制御部から起動時の安定状態の通知を受け、自動バイアス制御部の起動時には直流電流源に対して第2の電圧比較部の誤差信号を基にレーザ電流制御を行い、自動バイアス制御部から安定状態の通知を受けた場合には直流電流源に対して第1の電圧比較部の誤差信号を基にレーザ電流制御を行うレーザ電流制御部とを備えるようにしたので、自動バイアス制御(ABC)部の起動時には、半導体レーザより出力された後方出力光により自動出力制御(APC)を行っているため、自動出力制御(APC)が安定するまでのLiNbO3光変調器の平均光出力変動が起こっても自動出力制御(APC)には影響せず、その結果、自動バイアス制御(ABC)による発振がなく、安定に起動できるようになった。
さらに、データ信号のマーク率変動の影響を受けず、伝送特性の劣化をさせないようにすることが可能になる。
As described above, according to the present invention, a DC current source that supplies a DC current to the semiconductor laser and a data signal are input, and a voltage data signal is output as a modulation signal to the LiNbO 3 optical modulator to output LiNbO 3. An optical modulator driver that drives the optical modulator, and a low frequency signal of a certain ratio superimposed on the voltage data signal from the optical modulation driver, and set to an optimum DC control voltage against DC drift that occurs in the LiNbO 3 optical modulator and, control is passed period to stabilize after startup, the automatic bias control unit for notifying the stable state when the control enters a stable state, located at the output end of the LiNbO 3 optical modulator, LiNbO 3 optical modulator A first photodiode that receives an optical signal generated by the
Furthermore, it is possible to prevent the transmission characteristics from being deteriorated without being affected by fluctuations in the mark rate of the data signal.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る光送信器の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、本発明に係る光送信器100は半導体レーザ101及びLiNbO3光変調器112を使用した外部変調方式を採用しており、図4と比較して、電流−電圧変換部117、電圧比較部116に代わり、電流−電圧変換部108、電圧比較部107が設けられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical transmitter according to the present invention. As shown in this figure, the
なお、電圧比較部107は電流−電圧変換部108で変換された電圧と基準電圧Vref1を比較し、その誤差信号を基に直流電流源102に対してフィードバック制御が行われ、レーザ電流の制御が行われる。
ここに、電流−電圧変換部108、電圧比較部107は電流−電圧(I−V)変換部117、電圧比較部116と同様にアナログ回路で形成してもよく、又は、CPU(中央処理装置)などを用いたデジタル制御であってもよい。
The
Here, the current-
さらに、レーザモジュール115には半導体レーザ101及びフォトダイオード(PD)109が内蔵され、フォトダイオード109は半導体レーザ101より出力された後方出力光を受光し、光電流に変換する。
フォトダイオード109には電流−電圧変換部111が接続され、電流−電圧変換部111はフォトダイオード109で変換した光電流の平均値を電圧に変換する。
Further, the
A current-
電流−電圧変換部111には電圧比較部110が接続され、電圧比較部110は電流−電圧変換部111で変換された電圧と基準電圧Vref2を比較し、その誤差信号を基に直流電流源102に対してフィードバック制御が行われ、レーザ電流の制御が行われる。
自動バイアス制御(ABC)部113は起動後自動バイアス制御が安定するまでの期間が経過した場合には後述するレーザ電流制御部105に対して自動バイアス制御(ABC)が安定状態になった旨の通知を行う。
A
The automatic bias control (ABC)
自動バイアス制御(ABC)部113、電圧比較部107及び電圧比較部110にはレーザ電流制御部105が接続され、レーザ電流制御部105は自動バイアス制御(ABC)部113が自動バイアス制御(ABC)が安定状態になったとの通知を受け、電圧比較部107及び電圧比較部110から誤差信号をそれぞれ入力しこれらの情報を基に直流電流源102に対して以下のようなレーザ電流の制御を行う。
A laser
なお、電流−電圧変換部111、電圧比較部110及びレーザ電流制御部105はアナログ回路で形成してもよく、又は、CPU(中央処理装置)などを用いたデジタル制御であってもよい。
また、フォトダイオード114はLiNbO3光変調器112に内蔵された例を示したが、LiNbO3光変調器112から出力された光信号を光カプラで分岐した後に設置されてもよい。
The current-
Further, although the example in which the
図2は図1におけるレーザ電流制御部105の動作例を説明するフローチャートである。
ステップS301において、レーザ電流制御部105は自動バイアス制御(ABC)部113の起動時は直流電流源102に対して電圧比較部110よりの誤差信号を使用したレーザ電流制御を行い、電圧比較部107よりの誤差信号をレーザ電流制御には使用しない。これにより、自動バイアス制御(ABC)部113のABC安定が得られるまでは、半導体レーザ101自身の変動に対してのみ安定化を図る。すなわち、自動バイアス制御(ABC)が安定するまでは、LiNbO3光変調器112で起こるDC(直流)ドリフトに対して最適な直流制御電圧に設定する制御は行わないようにする。これに伴って、半導体レーザ101とLiNbO3光変調器112との光学的接続損失及びLiNbO3光変調器112の挿入損失変動に起因する制御も行われない。
FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation example of the laser
In step S <b> 301, the laser
ステップS302において、レーザ電流制御部105では、自動バイアス制御(ABC)部113からABC安定状態になったとの通知を受けたかを判定し、ABC安定状態の通知が得られない場合にはステップS301に戻る。
ステップS303において、レーザ電流制御部105ではABC安定状態の通知を受けた場合には直流電流源102に対して電圧比較部110よりの誤差信号を使用したレーザ電流制御を停止し、電圧比較部107よりの誤差信号をレーザ電流制御に使用する。これにより、自動出力制御(APC)ではレーザ電流を大きく変動させることなく安定に引き込みが可能となり、半導体レーザ101自身の変動に起因し、半導体レーザ101とLiNbO3光変調器112との光学的接続損失及びLiNbO3光変調器112の挿入損失変動に起因し、且つ、LiNbO3光変調器112で起こるDC(直流)ドリフトに対して最適な直流制御電圧に設定する自動バイアス制御(ABC)部113により重畳された低周波成分量に起因する誤差信号を基に直流電流源102に対してフィードバック制御によりレーザ電流の制御が行われ光出力の安定化を図ることが可能になる。
In step S302, the laser
In step S303, when the laser
したがって、本発明によれば、自動バイアス制御(ABC)部113の起動時には、半導体レーザ101より出力された後方出力光により自動出力制御(APC)を行っているため、自動出力制御(APC)が安定するまでのLiNbO3光変調器112の平均光出力変動が起こっても自動出力制御(APC)には影響せず、その結果、自動バイアス制御(ABC)による発振がなく、安定に起動できるようになった。
Therefore, according to the present invention, when the automatic bias control (ABC)
図3は図1の変形例に係る光送信器の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、図2と比較して、マーク率検出部106が設けられ、マーク率検出部106は光変調ドライバ103の出力側に位置し、光変調ドライバ103から出力される電圧データ信号におけるマーク率の信号を検出し、電圧比較部107に出力する。ここで、マーク率検出部106は光変調ドライバ103の入力側に位置してもよく、又は、光変調ドライバ103が差動駆動の形式を取っていた場合にはその差動駆動部に設けてもよい。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical transmitter according to a modification of FIG. As shown in this figure, compared to FIG. 2, a mark
電圧比較部107は検出された信号のマーク率に応じて基準電圧Vref1を変動させる。電圧変換部107は、例えば、マーク率が小さい場合には基準電圧Vref1を下げ、マーク率が大きい場合には基準電圧Vref1を上げるようにする。基準電圧Vref1の変動量、変動方向は使用モジュール、回路定数に依存する。
このように変動させた基準電圧Vref1を基に電圧比較部107にて抽出された誤差信号はレーザ電流制御部105に出力され、レーザ電流を制御するのに使用される。
The
The error signal extracted by the
従来では、自動出力制御(APC)を用いた送信機では、データ信号のマーク率変動の影響を受けやすく、例えば、0「スペース」信号が連続した場合には損失とは関係なしに平均光出力が下がり、その信号を基に平均光出力を一定にしようと自動出力制御(APC)が差動することによりレーザ電流を過度に増加させ、1「マーク」信号の光出力を上げてしまうこととなり、その結果として、光ピークパワに依存するSPM(自己位相変調)などのファイバの非線形効果の影響を受けやすくなり、伝送特性を劣化させてしまい、一方で、1「マーク」信号が連続した場合には、損失とは関係なしに平均光出力が上がり、レーザ電流を過度に減少させることとなり、結果として、1「マーク」の光出力を下げ、符合誤り率劣化等の受信側特性を劣化させるが、本発明によれば、このようなデータ信号のマーク率変動の影響を受けず、伝送特性の劣化をさせないようにすることが可能になる。 Conventionally, a transmitter using automatic output control (APC) is susceptible to fluctuations in the mark rate of a data signal. For example, when 0 “space” signals are continuous, the average optical output is independent of loss. As a result, the automatic output control (APC) differentially tries to keep the average optical output constant based on the signal, which increases the laser current excessively and increases the optical output of 1 “mark” signal. As a result, it becomes susceptible to nonlinear effects of the fiber such as SPM (self-phase modulation) depending on the optical peak power, which deteriorates the transmission characteristics, while 1 “mark” signal is continuous. Will increase the average optical power regardless of loss and excessively reduce the laser current. As a result, the optical output of 1 “mark” will be decreased, and the receiving side characteristics such as code error rate degradation will be reduced. Although degradation, according to the present invention, without the influence of mark ratio variation of such data signals, it is possible so as not to degradation of transmission characteristics.
100…光送信器
101…半導体レーザ
102…直流電流源
103…光変調ドライバ
105…レーザ電流制御部
106…マーク率検出部
107…電圧比較部
108…電流ー電圧(I−V)変換部
109…フォトダイオード(PD)
110…電圧比較部
111…電流ー電圧(I−V)変換部
112…LiNbO3光変調器
113…自動バイアス制御(ABC)部
114…フォトダイオード(PD)
115…レーザモジュール
200…光ファイバ
DESCRIPTION OF
110 ...
115 ...
Claims (6)
前記半導体レーザに対して直流電流を供給する直流電流源と、
データ信号を入力し、変調信号として電圧データ信号を前記LiNbO3光変調器に出力し前記LiNbO3光変調器の駆動を行う光変調器ドライバと、
前記光変調ドライバからの電圧データ信号に一定割合の低周波信号を重畳し前記LiNbO3光変調器で起こるDCドリフトに対して最適な直流制御電圧に設定し、起動後制御が安定する期間が経過し、制御が安定状態になった場合に安定状態の通知を行う自動バイアス制御部と、
前記LiNbO3光変調器の出力端に位置し、前記LiNbO3光変調器で生じた光信号を受光し光電流に変換する第1のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオードで変換した光電流の平均値を電圧に変換する第1の電流−電圧変換部と、
前記第1の電流−電圧変換部で変換された電圧と基準電圧Vref1とを比較し、誤差信号を形成する第1の電圧比較部と、
前記半導体レーザより出力された後方出力光を受光し、光電流に変換する第2のフォトダイオードと、
前記第2のフォトダイオードで変換した光電流の平均値を電圧に変換する第2の電流−電圧変換部と、
前記第2の電流−電圧変換部で変換された電圧と基準電圧Vref2とを比較し、誤差信号を形成する第2の電圧比較部と、
前記第1の電圧比較部からの誤差信号、前記第2の電圧比較部からの誤差信号を入力し、前記自動バイアス制御部から起動時の安定状態の通知を受け、前記自動バイアス制御部の起動時には前記直流電流源に対して前記第2の電圧比較部の誤差信号を基にレーザ電流制御を行い、前記自動バイアス制御部から安定状態の通知を受けた場合には前記直流電流源に対して前記第1の電圧比較部の誤差信号を基にレーザ電流制御を行うレーザ電流制御部とを備えることを特徴とする光送信器。 In an optical transmitter of an external modulation system using a semiconductor laser and a LiNbO 3 optical modulator,
A direct current source for supplying a direct current to the semiconductor laser;
Enter the data signal, and the optical modulator driver outputs a voltage data signal to the LiNbO 3 optical modulator for driving the LiNbO 3 optical modulator as a modulation signal,
A low frequency signal of a certain ratio is superimposed on the voltage data signal from the optical modulation driver and set to an optimum DC control voltage against DC drift that occurs in the LiNbO 3 optical modulator, and a period in which the control is stabilized after startup has elapsed. And an automatic bias control unit that notifies the stable state when the control becomes stable,
A first photodiode for converting said LiNbO 3 located at the output end of the optical modulator, an optical signal generated by the LiNbO 3 optical modulator to the light receiving and light current,
A first current-voltage converter that converts an average value of the photocurrent converted by the first photodiode into a voltage;
A first voltage comparison unit that compares the voltage converted by the first current-voltage conversion unit with a reference voltage Vref1 to form an error signal;
A second photodiode that receives backward output light output from the semiconductor laser and converts it into photocurrent;
A second current-voltage conversion unit that converts an average value of the photocurrent converted by the second photodiode into a voltage;
A second voltage comparison unit that compares the voltage converted by the second current-voltage conversion unit with a reference voltage Vref2 to form an error signal;
The error signal from the first voltage comparison unit and the error signal from the second voltage comparison unit are input, and the automatic bias control unit is notified of the stable state at the time of activation, and the automatic bias control unit is activated. Sometimes the laser current control is performed on the DC current source based on the error signal of the second voltage comparison unit, and when the notification of the stable state is received from the automatic bias control unit, the DC current source An optical transmitter comprising: a laser current control unit that performs laser current control based on an error signal of the first voltage comparison unit.
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JP2015143645A (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | アンリツ株式会社 | Optical pulse testing device, and optical intensity stabilization method of optical pulse testing device |
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JP2000196185A (en) * | 1998-12-24 | 2000-07-14 | Fujitsu Ltd | Light transmitter |
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- 2008-09-24 JP JP2008245043A patent/JP2010080557A/en active Pending
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