JP2014106498A - 光パルス発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な光パルスを発生させることができる光パルス発生装置を提供する。
【解決手段】光変調器は光パルス列を変調信号で変調することで該光パルス列に含まれる光パルスの一部が間引かれ、残りの一部の光パルスからなる変調光パルス列を出力し、出力信号検出部は前記光変調器から出力される前記変調光パルス列の信号を検出し、変位信号出力部は前記光変調器に対するバイアス電圧を変位させる変位信号を出力し、バイアス制御部は前記光パルス列のうち間引かれた光パルスの割合である間引き率に応じて、前記変調光パルス列の平均的な出力を極大又は極小になるように前記光変調器に対するバイアス電圧を制御する。
【選択図】図3
【解決手段】光変調器は光パルス列を変調信号で変調することで該光パルス列に含まれる光パルスの一部が間引かれ、残りの一部の光パルスからなる変調光パルス列を出力し、出力信号検出部は前記光変調器から出力される前記変調光パルス列の信号を検出し、変位信号出力部は前記光変調器に対するバイアス電圧を変位させる変位信号を出力し、バイアス制御部は前記光パルス列のうち間引かれた光パルスの割合である間引き率に応じて、前記変調光パルス列の平均的な出力を極大又は極小になるように前記光変調器に対するバイアス電圧を制御する。
【選択図】図3
Description
本発明は、光パルス発生装置に関する。
ネットワークの大容量化を実現するために光信号を伝送する光ネットワークが普及している。光ネットワークの構成要素として、光パルス列からなる光信号を発生させる光信号発生装置が用いられる。例えば、特許文献1に記載の光信号発生装置は、可変波長光源から出射された連続光をZカットLN変調器と第1ドライバアンプにより変調し、正弦波状の基本光パルス列を発生させる。発生した基本光パルス列はXカットLN(Lithium Niobate、ニオブ酸リチウム)変調器へ入射され、第2ドライブアンプから出力されたゲート信号を用いて光パルス列を構成するパルスを間引く。パルスを間引くことをパルスピッキング、又は単にピッキングと呼ぶことがある。また、このようなパルスピッキングを行う変調器をパルスピッカと呼ぶことがある。このとき、ゲート信号として基準(GND:Ground)レベルを中心として正負の極性を有する信号を用いる場合、このXカットLN変調器に印加するバイアスの電圧値(バイアス電圧)を変調曲線の中間点におく。このバイアスは、DC(Direct Current、直流)バイアスと呼ばれる。ゲート信号は、通例、2つの電位の時系列で構成される信号である。2つの電位のうち高い方の電位をピークレベル、低い方の電位をボトムレベルと呼ぶ。ピークレベル、ボトムレベルは、それぞれパルスを間引かずに通過させるON状態、パルスを間引くOFF状態に対応している。変調曲線とは、変調器に印加される電圧と光出力の値との間の関係を示す曲線である。光出力の値は、印加される電圧の値によって周期的に変動する。
パルスピッカが発生する光パルス列において、ON−OFF消光比が高いことが望ましい。ON−OFF消光比とは、ON状態の光出力パワーの、OFF状態の光出力パワーに対する比である。即ち、ON−OFF消光比は、生成される光パルス列の品質を示す指標値であり、単に消光比と呼ばれることがある。消光比が高い光パルス列を発生させるためには、LN変調器に固有に発生するDCドリフトに追従して、印加されるバイアス電圧を調整する必要がある。DCドリフトとは、変調曲線の中間点に対応する印加電圧が変化し、それに従って、理想的な光変調出力を得るために印加すべきバイアス電圧が変化する現象である。そこで、例えば、特許文献1に記載の光信号発生装置では、LN変調器の動作点が常に変調曲線の中間に位置するようにオートバイアスコントローラ(ABC:Automatic Bias Controller、自動バイアス制御器)を用いてDCバイアスを調整する。
しかしながら、特許文献1に記載の光信号発生装置では、そのボトムレベルがGNDレベルと等しいかGNDレベルに近似するゲート信号を用いると良好な光パルス列が得られないという問題を生ずることがあった。
ゲート信号を生成する際、RFパルスパターンジェネレータ(RF−PPG:Radio Frequency Pulse Pattern Generator、無線周波数パルスパターン発生器)において、様々な周期を有する正弦波を重ね合わせて生成することがある。結果として任意のパルスパターンが出力されるため、AC(Alternative Current)カップリングをしてもゲート信号のボトムレベルが一様でなく、特に間引く割合(間引き率)が大きい時は、GNDレベルに近似又は等しくなることがある。例えば、ゲート信号のボトムレベルがGNDレベルであって、バイアス点が変調曲線の中間点である場合には、パルスピッキングがなされて出力される光出力値の消光比が2倍程度となることがある。消光比が2倍程度では、良好な光パルス列が得られているとは言い難い。
ゲート信号を生成する際、RFパルスパターンジェネレータ(RF−PPG:Radio Frequency Pulse Pattern Generator、無線周波数パルスパターン発生器)において、様々な周期を有する正弦波を重ね合わせて生成することがある。結果として任意のパルスパターンが出力されるため、AC(Alternative Current)カップリングをしてもゲート信号のボトムレベルが一様でなく、特に間引く割合(間引き率)が大きい時は、GNDレベルに近似又は等しくなることがある。例えば、ゲート信号のボトムレベルがGNDレベルであって、バイアス点が変調曲線の中間点である場合には、パルスピッキングがなされて出力される光出力値の消光比が2倍程度となることがある。消光比が2倍程度では、良好な光パルス列が得られているとは言い難い。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、良好な光パルス列を発生させることができる光パルス発生装置を提供する。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、光パルス列を変調信号で変調することで該光パルス列に含まれる光パルスの一部が間引かれ、残りの一部の光パルスからなる変調光パルス列を出力する光変調器と、前記光変調器から出力される前記変調光パルス列の信号を検出する出力信号検出部と、前記光パルス列のうち間引かれた光パルスの割合である間引き率に応じて、前記変調光パルス列の平均的な出力を極大又は極小になるように前記光変調器に対するバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、を備えることを特徴とする光パルス発生装置である。
本発明のその他の態様は、上述の光パルス発生装置であって、前記光変調器に対するバイアス電圧を変位させる変位信号を出力する変位信号出力部を備え、前記バイアス制御部は、前記出力信号検出部により検出される信号から前記変位信号に対応する成分を抽出し、前記抽出された成分のレベルが所定のレベルとなるように前記バイアス電圧を制御することを特徴とする。
本発明によれば、良好な光パルス列を発生させることができる。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る光パルス発生装置(光信号発生装置1)は、光パルスを発生するパルス光源(本実施形態では、光源10、第1光変調部20)と、前記光源と同期し前記光パルスのうち特定の一部の光パルスのみが出力されるように設定された信号パターンを有する変調信号で変調することにより、前記特定の一部の光パルスを出力する変調器(本実施形態では、第2光変調器41)から構成される光パルス発生器(本実施形態では、第2光変調部40)と、前記変調器から出力された光パルス列の平均光出力を検出するモニタ素子(本実施形態では、モニタ部80)と、前記変調器のバイアス点を調整するバイアス制御部(本実施形態では、バイアス制御部90)と、バイアス制御部に出力する低周波信号であって前記変調信号に重畳するための低周波信号を発生する低周波発生器(本実施形態では、オシレータ85)と、モニタ素子によって検出された光パルス列の平均光出力信号から前記低周波信号の周波数成分の信号を取り出す信号処理器(本実施形態では、同期検波器92)とを備えるパルス光発生装置である。そして、該バイアス制御部は、前記信号処理器からの出力を一定に保つことでバイアスを制御し、変調器のバイアス点を最適に保つための制御器(本実施形態では、積分制御回路93)から構成され、光パルスの発生状態を一定に保つことを特徴とする。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る光パルス発生装置(光信号発生装置1)は、光パルスを発生するパルス光源(本実施形態では、光源10、第1光変調部20)と、前記光源と同期し前記光パルスのうち特定の一部の光パルスのみが出力されるように設定された信号パターンを有する変調信号で変調することにより、前記特定の一部の光パルスを出力する変調器(本実施形態では、第2光変調器41)から構成される光パルス発生器(本実施形態では、第2光変調部40)と、前記変調器から出力された光パルス列の平均光出力を検出するモニタ素子(本実施形態では、モニタ部80)と、前記変調器のバイアス点を調整するバイアス制御部(本実施形態では、バイアス制御部90)と、バイアス制御部に出力する低周波信号であって前記変調信号に重畳するための低周波信号を発生する低周波発生器(本実施形態では、オシレータ85)と、モニタ素子によって検出された光パルス列の平均光出力信号から前記低周波信号の周波数成分の信号を取り出す信号処理器(本実施形態では、同期検波器92)とを備えるパルス光発生装置である。そして、該バイアス制御部は、前記信号処理器からの出力を一定に保つことでバイアスを制御し、変調器のバイアス点を最適に保つための制御器(本実施形態では、積分制御回路93)から構成され、光パルスの発生状態を一定に保つことを特徴とする。
また、本実施形態に係る光パルス発生装置は、上述の光パルス発生装置における信号処理器が、前記光出力を前記低周波信号によって同期検波する同期検波器(本実施形態では、同期検波器92)であることを特徴とするパルス光発生装置である。
また、本実施形態に係る光パルス発生装置は、上述の光パルス発生装置における信号処理器が、前記光出力を周波数分析して前記低周波信号に対応する周波数の成分を抽出する周波数分析回路(本実施形態では、周波数分析回路920)であることを特徴とするパルス光発生装置である。
また、本実施形態に係る光パルス発生装置は、上述の光パルス発生装置における信号処理器が、前記光出力を周波数分析して前記低周波信号に対応する周波数の成分を抽出する周波数分析回路(本実施形態では、周波数分析回路920)であることを特徴とするパルス光発生装置である。
図1は、本実施形態に係る光信号発生装置1の概略ブロック図を示す。
光信号発生装置1は、光源10、第1光変調部20、分散補償器30、第2光変調部40、光パルス圧縮器50、信号発生器60、RF−PPG(パターン信号源)70、光カプラ75、モニタ部(出力信号検出部)80、オシレータ(変位信号出力部)85及びバイアス制御部90を含んで構成される。
光信号発生装置1は、光源10、第1光変調部20、分散補償器30、第2光変調部40、光パルス圧縮器50、信号発生器60、RF−PPG(パターン信号源)70、光カプラ75、モニタ部(出力信号検出部)80、オシレータ(変位信号出力部)85及びバイアス制御部90を含んで構成される。
光源10は、所定の波長の連続光を発生させる、例えばレーザ光源である。光源10は、例えば、波長1.55μm帯のDFB(Distributed Feedback、分布帰還型)レーザである。光源10の出射端は、第1光変調部20の入射端と光ファイバで接続され、光源10が発生した光波を第1光変調部20に出力する。
第1光変調部20は、光源10から入力された光波を信号発生器60から入力された変調信号SIG1に基づいて変調させて光周波数コムを生成する。光周波数コムは、光コムとも呼ばれ、多数の高次周波数成分を含む光波である。光周波数コムは、パワースペクトルの周波数特性が櫛型を示すことから名づけられた名称である。光周波数コムの時間領域で示された波形は、変調信号SIG1の波形と同期した複数の光パルスからなる光パルス列である。第1光変調部20は、生成した光パルス列を分散補償器30に出力する。
光周波数コムは、例えば、波長分割多重方式(WDM:Wavelength Division Multiplexing)、高密度波長分割多重方式(DWDM:Dense WDM)、直交周波数分割多重方式(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)用の光源、量子情報通信用の光源として光通信に応用される可能性がある。また、周波数標準、距離計測(測距)といった計測や光コヒーレンストモグラフィ(OCT:Optical Coherence Tomography)といった医療等に応用されている。
第1光変調部20は、光源10から入力された光波を信号発生器60から入力された変調信号SIG1に基づいて変調させて光周波数コムを生成する。光周波数コムは、光コムとも呼ばれ、多数の高次周波数成分を含む光波である。光周波数コムは、パワースペクトルの周波数特性が櫛型を示すことから名づけられた名称である。光周波数コムの時間領域で示された波形は、変調信号SIG1の波形と同期した複数の光パルスからなる光パルス列である。第1光変調部20は、生成した光パルス列を分散補償器30に出力する。
光周波数コムは、例えば、波長分割多重方式(WDM:Wavelength Division Multiplexing)、高密度波長分割多重方式(DWDM:Dense WDM)、直交周波数分割多重方式(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)用の光源、量子情報通信用の光源として光通信に応用される可能性がある。また、周波数標準、距離計測(測距)といった計測や光コヒーレンストモグラフィ(OCT:Optical Coherence Tomography)といった医療等に応用されている。
分散補償器30は、所定の分散特性を有し、第1光変調部20から入力された光パルス列を構成する各光パルスの波形を狭窄化し、波形を狭窄化された光パルスからなる光パルス列を第2光変調部40に出力する。分散補償器30は、例えば、所定の分散特性を有する光ファイバ、その他の光学素子である。ここで、所定の分散特性とは、長波長(低周波数)の光成分(光パルスの前半部分)に対する群速度がより大きく、短波長(高周波数)の光成分(光パルスの後半部分)に対する群速度が小さい分散特性である。かかる分散特性を有する光ファイバとして、例えば、波長分散が波長1.3μm帯でゼロとなり、波長と比例する1.3μm帯通信用シングルモードファイバがある。
ところで、第1光変調部20が生成する光パルスは正弦波状の波形を形成し、この正弦波状の光パルスはチャープを有することがある。チャープとは、光の分散によって生じる波形の広がりである。分散補償器30において、入力された光パルス列を形成する光パルスのそれぞれは、分散シフトを受けて先鋭化される。そこで、分散補償器30は、光パルスの時間幅を、例えば数psに圧縮することを可能にする。
ところで、第1光変調部20が生成する光パルスは正弦波状の波形を形成し、この正弦波状の光パルスはチャープを有することがある。チャープとは、光の分散によって生じる波形の広がりである。分散補償器30において、入力された光パルス列を形成する光パルスのそれぞれは、分散シフトを受けて先鋭化される。そこで、分散補償器30は、光パルスの時間幅を、例えば数psに圧縮することを可能にする。
第2光変調部40は、分散補償器30から入力された光パルス列を、RF−PPG70から入力された変調信号SIG2に基づいて変調させることで、該光パルス列を構成する光パルスの一部を間引き、その他の光パルスを残す(パルスピッキング)。第2光変調部40は、残された一部の光パルスからなる光パルス列(変調光パルス列)を、光カプラ75を介して光パルス圧縮器50に出力する。ここで、第2光変調部40は、バイアス制御部90から入力されたバイアス信号が示すバイアス電圧値に変調信号SIG2が示す電圧値を加算する。第2光変調部40は、加算した電圧値に基づいて入力された光パルス列を変調させる。第2光変調部40の構成については後述する。
光パルス圧縮器50は、第2光変調部40から入力された光パルス列を、例えば、EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier、エルビウム添加光ファイバ増幅器)を用いて増幅する。
光パルス圧縮器50は、増幅した光パルス列を構成する光パルスのパルス幅を狭めながらピークパワーを増大させることで、該光パルスを断熱圧縮(ソリトン圧縮)する。断熱圧縮において、光パルス圧縮器50は、例えば、高非線形ファイバと高分散ファイバを交互に接続して構成されたファイバモジュールを用いる。
光パルス圧縮器50は、断熱圧縮した光パルスからなる光パルス列を増幅し、増幅した光パルス列を出射する。これにより要求される出力パワーを有する光パルス列が得られる。なお、断熱圧縮によりパルス幅が圧縮(例えば、1個当たり0.2ps)されているため、光パルス列を増幅するために広帯域(例えば、パルス幅が0.2psのとき、帯域幅は約40nm)で入力光を増幅することができる増幅器を備えることが望ましい。
このように時間的に非常に短いパルスは、超短パルス(Ultrashort Pulse)と呼ばれる。超短パルスは、光時分割多重方式(OTDM:Optical Time Division Multiplexing)等の光源として光通信に応用される。また、超短パルスは、測距、テラヘルツ(THz)分光用の光源、非線形顕微鏡用の光源として計測、その他に応用される。
光パルス圧縮器50は、増幅した光パルス列を構成する光パルスのパルス幅を狭めながらピークパワーを増大させることで、該光パルスを断熱圧縮(ソリトン圧縮)する。断熱圧縮において、光パルス圧縮器50は、例えば、高非線形ファイバと高分散ファイバを交互に接続して構成されたファイバモジュールを用いる。
光パルス圧縮器50は、断熱圧縮した光パルスからなる光パルス列を増幅し、増幅した光パルス列を出射する。これにより要求される出力パワーを有する光パルス列が得られる。なお、断熱圧縮によりパルス幅が圧縮(例えば、1個当たり0.2ps)されているため、光パルス列を増幅するために広帯域(例えば、パルス幅が0.2psのとき、帯域幅は約40nm)で入力光を増幅することができる増幅器を備えることが望ましい。
このように時間的に非常に短いパルスは、超短パルス(Ultrashort Pulse)と呼ばれる。超短パルスは、光時分割多重方式(OTDM:Optical Time Division Multiplexing)等の光源として光通信に応用される。また、超短パルスは、測距、テラヘルツ(THz)分光用の光源、非線形顕微鏡用の光源として計測、その他に応用される。
信号発生器60が変調信号SIG1を出力する出力端は、第1光変調部20の入力端とRF−PPG70の入力端にそれぞれ接続されている。信号発生器60は、所定の周波数の変調信号SIG1(例えば、正弦波)を生成し、生成した変調信号SIG1を分配器22に出力する。変調信号SIG1は、例えば、その周波数が無線周波数(RF:Radio Frequency)に相当するRF信号である。信号発生器60は、第1光変調部20及びRF−PPG70にそれぞれ変調信号SIG1を出力する。
RF−PPG70は、信号発生器60から入力された変調信号SIG1と同期した変調信号SIG2を生成する。RF−PPG70の出力端は、第2光変調部40の入力端とバイアス制御部90の入力端に接続され、生成した変調信号SIG2を第2光変調部40及びバイアス制御部90に出力する。
変調信号SIG2は、上述したように変調信号SIG1に基づいて生成された光パルス列を構成する一部の光パルスを間引くために用いられる信号であり、上述のゲート信号に相当する。変調信号SIG2は、例えば、予め定めた電圧値(ボトムレベル:例えば、−1V)と当該電圧値よりも高い予め定めた電圧値(ピークレベル:例えば、+1V)の電圧値の変化を示す時系列からなる電気信号である。低電圧値をとる区間は、光パルスを間引く区間を示し、高電圧値をとる区間は光パルスを間引かずに残す区間を示す。
変調信号SIG2は、上述したように変調信号SIG1に基づいて生成された光パルス列を構成する一部の光パルスを間引くために用いられる信号であり、上述のゲート信号に相当する。変調信号SIG2は、例えば、予め定めた電圧値(ボトムレベル:例えば、−1V)と当該電圧値よりも高い予め定めた電圧値(ピークレベル:例えば、+1V)の電圧値の変化を示す時系列からなる電気信号である。低電圧値をとる区間は、光パルスを間引く区間を示し、高電圧値をとる区間は光パルスを間引かずに残す区間を示す。
また、変調信号SIG1と変調信号SIG2が同期しているとは、変調信号SIG2の周波数が変調信号SIG1の周波数と等しい、又は変調信号SIG1の周波数の整数分の1であることを意味する。例えば、RF−PPG70は、変調信号SIG1と、変調信号SIG1を周波数逓倍した信号を、それぞれ異なる重み係数を用いて重み付き加算して変調信号SIG2を生成する。RF−PPG70は、重み付き加算において用いられる重み係数のセットを変更することで、その重み係数のセットに応じた電圧値の時系列(パターン形状)を有する変調信号SIG2を生成する。
なお、RF−PPG70は、上述のように信号発生器60と別個に構成されていてもよいし、一体化されていてもよい。
なお、RF−PPG70は、上述のように信号発生器60と別個に構成されていてもよいし、一体化されていてもよい。
光カプラ75は、第2光変調器から入力された光パルス列の一部(例えば、入力パワーの5%)を分岐してモニタ部80に出力し、入力された光パルス列の残りの大部分(例えば、入力パワーの95%)を通過させて光パルス圧縮器50に出力する。分岐される光パルス列のパワーを、通過される光パルス列のパワーよりも小さくすることによって、分岐されることによるパワーの損失を低減する。
モニタ部80の入力端は、光カプラ75の出力端に接続され、光カプラ75から光パルス列が入力される。モニタ部80は、入力された光パルス列のパワーをモニタし、このパワーに比例する電圧値を示す検出信号を生成し、生成した検出信号が示す電圧値の時間平均をとって得られる時間平均値(検出電圧値)Vpdを示す検出信号を生成する。即ち、この検出電圧値Vpdは、第2光変調部40から出力される光パルス列(変調光パルス列)のパワーの時間平均値(平均光出力)に比例する値である。
モニタ部80は、光パルス列のパワーをモニタする部材として、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム等の半導体からなるフォトダイオード(PD:photodiode)素子を備える。時間平均値をとる際の時間幅(平均時間)は、例えば、約1μs〜100μsである。モニタ部80は、生成した検出信号をバイアス制御部90に出力する。
モニタ部80は、光パルス列のパワーをモニタする部材として、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム等の半導体からなるフォトダイオード(PD:photodiode)素子を備える。時間平均値をとる際の時間幅(平均時間)は、例えば、約1μs〜100μsである。モニタ部80は、生成した検出信号をバイアス制御部90に出力する。
オシレータ85は、所定の振幅で周期的に変位する電圧値を有するディザー信号(変位信号)を生成する。該電圧値が変位する周波数は、変調信号SIG1、SIG2の周波数や積分制御回路93(後述)における積分時間の逆数よりも十分に低い周波数(例えば、1kHz)である。当該電圧値の振幅は、DC45(後述)が生成する直流バイアス信号の電圧値よりも小さい値である。これにより、第2光変調部40から出力される光パルス列において該ディザー信号によって伝送される光信号の品質(例えば、消光比)の劣化を抑制する。該電圧値の波形は、該電圧値が周期的に変位することを示す波形、例えば、正弦波、矩形波、三角波、等のうちのいずれであってもよい。オシレータ85は、生成したディザー信号を同期検波器92(後述)及び加算器46(後述)に出力する。
バイアス制御部90は、第2光変調部40において間引かれる光パルスの割合である間引き率に応じて、モニタ部80から入力された検出信号が示す検出電圧値Vpdが極小化又は極大化されるようにバイアス電圧を定める。ここで、バイアス制御部90は 、その時間変動がゼロに近似されるように検出電圧値Vpdを制御する。この制御された検出電圧値Vpdを与えるバイアスの変動成分(変動バイアス電圧)が定められる。バイアス制御部90は、定めた変動バイアス電圧を示す制御信号を生成し、生成した制御信号を第2光変調部40に出力する。バイアス制御部90の構成については後述する。
次に、第1光変調部20の構成について説明する。
図2は、本実施形態に係る第1光変調部20の概略ブロック図を示す。
第1光変調部20は、第1光変調器21、分配器22、振幅増幅器23、可変振幅増幅器24及びDC25を含んで構成される。
なお、第1光変調部20は、光源10と一体化されていてもよいし、別個に構成されていてもよい。
図2は、本実施形態に係る第1光変調部20の概略ブロック図を示す。
第1光変調部20は、第1光変調器21、分配器22、振幅増幅器23、可変振幅増幅器24及びDC25を含んで構成される。
なお、第1光変調部20は、光源10と一体化されていてもよいし、別個に構成されていてもよい。
第1光変調器21は、入力導波路211、2つの分岐導波路212A、212B、出力導波路213、2つの変調電極214A、214B、及びバイアス電極215を含んで構成される。
入力導波路211の一端には入射端が備えられており、該入力端は光源10の出力端に接続され、光源10が出力する光波が入力される。入力導波路211の他端は、2つの分岐導波路212A、212Bのそれぞれの一端に接続され、入力された光波を分岐導波路212A、212Bのそれぞれに分岐する。
分岐導波路212A、212Bは、それぞれその他端が出力導波路213の一端に接続されている。出力導波路213の他端は出射端と接続され、当該出射端は、分散補償器30の入射端と光ファイバで接続されている。入力導波路211、2つの分岐導波路212A、212B及び出力導波路213は、マッハツェンダー型干渉計を構成している。
入力導波路211の一端には入射端が備えられており、該入力端は光源10の出力端に接続され、光源10が出力する光波が入力される。入力導波路211の他端は、2つの分岐導波路212A、212Bのそれぞれの一端に接続され、入力された光波を分岐導波路212A、212Bのそれぞれに分岐する。
分岐導波路212A、212Bは、それぞれその他端が出力導波路213の一端に接続されている。出力導波路213の他端は出射端と接続され、当該出射端は、分散補償器30の入射端と光ファイバで接続されている。入力導波路211、2つの分岐導波路212A、212B及び出力導波路213は、マッハツェンダー型干渉計を構成している。
変調電極214Aは、分岐導波路212A上に形成され、変調電極214Bは、分岐導波路212B上に形成されている。
変調電極214A、214Bには、それぞれ振幅増幅器23で増幅された変調信号SIG1と可変振幅増幅器24で増幅された変調信号SIG1による電圧が印加され、分岐導波路212A、212Bに電界を生じる。
バイアス電極215は、分岐導波路212B上に形成され、DC25からバイアス信号(DCバイアス)による電圧が印加されることによって、分岐導波路212Bに電界を生じる。
変調電極214A、214Bには、それぞれ振幅増幅器23で増幅された変調信号SIG1と可変振幅増幅器24で増幅された変調信号SIG1による電圧が印加され、分岐導波路212A、212Bに電界を生じる。
バイアス電極215は、分岐導波路212B上に形成され、DC25からバイアス信号(DCバイアス)による電圧が印加されることによって、分岐導波路212Bに電界を生じる。
ここで、第1光変調器21では、例えば、ZカットLN基板上に各導波路と電極を形成されていてもよい。ZカットLN基板とは、LNからなる基板であって、LNの結晶光学軸が基板表面に垂直な方向になるように基板を切り出してあり、基板表面に垂直な方向に電界を印加する基板である。基板表面に垂直な方向に電界が印加されることにより最も効果的に光変調が行なわれる。この構成により、第1光変調器21において、分岐導波路212A、212Bを伝搬する光波の位相が独立に制御される。
第1光変調器21は、LNを用いて構成された変調器に限らず、その他の電気光学効果を有する物質を用いて構成された光変調器であってもよい。
本実施形態では、電気光学効果を有する物質として、例えば、次の物質を用いることができる;タンタル酸リチウム(LT:Lithium Tantalate、(LiTaO3))等の強誘電体結晶、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT:Lead Lanthanum Zirconate Titanate(Pb,La)(Zr,Ti)O3)等のセラミクス、シリコン(Silicon(Si))半導体、リン化インジウム(Indium Phosphide(InP))やその派生物であるリン化インジウムガリウム(Indium Gallium Phosphide(InGaP))、リン化ガリウムアルミニウムインジウム(Indium Gallium Aluminum Phosphide(InGaAlP))、砒化インジウムガリウム(Indium Gallium Arsenide(InGaAs))、砒化リン化インジウムガリウム(Indium Gallium Arsenide Phosphide(InGaAsP))、等のIII−V族化合物半導体、など。
第1光変調器21は、LNを用いて構成された変調器に限らず、その他の電気光学効果を有する物質を用いて構成された光変調器であってもよい。
本実施形態では、電気光学効果を有する物質として、例えば、次の物質を用いることができる;タンタル酸リチウム(LT:Lithium Tantalate、(LiTaO3))等の強誘電体結晶、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT:Lead Lanthanum Zirconate Titanate(Pb,La)(Zr,Ti)O3)等のセラミクス、シリコン(Silicon(Si))半導体、リン化インジウム(Indium Phosphide(InP))やその派生物であるリン化インジウムガリウム(Indium Gallium Phosphide(InGaP))、リン化ガリウムアルミニウムインジウム(Indium Gallium Aluminum Phosphide(InGaAlP))、砒化インジウムガリウム(Indium Gallium Arsenide(InGaAs))、砒化リン化インジウムガリウム(Indium Gallium Arsenide Phosphide(InGaAsP))、等のIII−V族化合物半導体、など。
分配器22の入力端は、信号発生器60の出力端に接続され、信号発生器60から変調信号SIG1が入力される。分配器22の出力端は、振幅増幅器23の入力端と可変振幅増幅器24の入力端に接続され、入力された変調信号SIG1を振幅増幅器23及び可変振幅増幅器24に出力する。
振幅増幅器23の入力端は、分配器22の出力端に接続され、分配器22から変調信号SIG1が入力される。振幅増幅器23は、入力された変調信号SIG1を所定の増幅率で増幅させて変調信号SIG1の振幅を調整する。振幅増幅器23は振幅を調整した変調信号SIG1を変調信号SIG1aとして、その電圧を変調電極214Aに印加する。
振幅増幅器23の入力端は、分配器22の出力端に接続され、分配器22から変調信号SIG1が入力される。振幅増幅器23は、入力された変調信号SIG1を所定の増幅率で増幅させて変調信号SIG1の振幅を調整する。振幅増幅器23は振幅を調整した変調信号SIG1を変調信号SIG1aとして、その電圧を変調電極214Aに印加する。
可変振幅増幅器24の入力端は、分配器22の出力端に接続され、分配器22から変調信号SIG1が入力される。可変振幅増幅器24は、入力された変調信号SIG1を所定の増幅率で増幅させて変調信号SIG1の振幅を調整する。可変振幅増幅器24は振幅を調整した変調信号SIG1を変調信号SIG1bとして、その電圧を変調電極214Bに印加する。可変振幅増幅器24において、増幅率は調整可能である。振幅増幅器23と可変振幅増幅器24における増幅率は、例えば、変調度差分ΔAが0.5πとなるように定められている。変調度差分ΔAとは、変調電極214Aにより分岐導波路212Aの伝搬光に与えられる位相変調の振幅A1から変調電極214Bにより分岐導波路212Bの伝搬光に与えられる位相変調の振幅A2が差し引かれた値である。
DC25は、所定の電圧値を有する直流のバイアス信号(DCバイアス)を生成し、生成したDCバイアスによる電圧をバイアス電極215に印加する直流電源である。該バイアス電圧は、位相差Δθが0.5πとなるように定められている。位相差Δθは、分岐導波路212Aと分岐導波路212Bを伝搬することにより発生する伝搬光の位相差であり、バイアス電極215にバイアス電圧が印加されていない時の位相差がないものとして、バイアス電極215に印加されるバイアス電圧により分岐導波路212Bの伝搬光に与えられる位相B2の極性を反転した値に相当する。
変調度差分ΔA、位相差Δθがともに0.5πという条件は、歪がない光パルス列が得られる条件の1つである(例えば、特開2007−248660号公報)。この関係を満たすことで、第1光変調部20は、スペクトル包絡が平坦な光周波数コムを発生することができる。
変調度差分ΔA、位相差Δθがともに0.5πという条件は、歪がない光パルス列が得られる条件の1つである(例えば、特開2007−248660号公報)。この関係を満たすことで、第1光変調部20は、スペクトル包絡が平坦な光周波数コムを発生することができる。
図3は、本実施形態に係る第2光変調部40及びバイアス制御部90の概略ブロック図を示す。
第2光変調部40は、第2光変調器41、位相調整器43、ドライバアンプ44、DC45及び加算器46を含んで構成される。
第2光変調部40は、第2光変調器41、位相調整器43、ドライバアンプ44、DC45及び加算器46を含んで構成される。
第2光変調器41は、入力導波路411、2つの分岐導波路412A、412B、出力導波路413、変調電極(光変調部)414、及びバイアス電極(位相制御部)415を含んで構成される。
入力導波路411の一端には入射端が備えられており、該入射端は分散補償器30の出力端に接続され、分散補償器30が出力する光パルス列が入力される。入力導波路411の他端は、2つの分岐導波路412A、412Bのそれぞれの一端に接続され、入力された光波を分岐導波路412A、412Bのそれぞれに分岐する。
分岐導波路412A、412Bは、それぞれその他端が出力導波路413の一端に接続されている。出力導波路413の他端は出射端と接続され、当該出射端は、光カプラ75を介して光パルス圧縮器50の入射端と光ファイバで接続されている。入力導波路411、2つの分岐導波路412A、412B及び出力導波路413は、マッハツェンダー型干渉計を構成している。
入力導波路411の一端には入射端が備えられており、該入射端は分散補償器30の出力端に接続され、分散補償器30が出力する光パルス列が入力される。入力導波路411の他端は、2つの分岐導波路412A、412Bのそれぞれの一端に接続され、入力された光波を分岐導波路412A、412Bのそれぞれに分岐する。
分岐導波路412A、412Bは、それぞれその他端が出力導波路413の一端に接続されている。出力導波路413の他端は出射端と接続され、当該出射端は、光カプラ75を介して光パルス圧縮器50の入射端と光ファイバで接続されている。入力導波路411、2つの分岐導波路412A、412B及び出力導波路413は、マッハツェンダー型干渉計を構成している。
変調電極414は、分岐導波路412Aと分岐導波路412Bとの間に形成され、ドライバアンプ44で増幅された変調信号SIG2による電圧が印加され、分岐導波路412A、412Bに電界を生じる。
バイアス電極(位相制御部)415は、分岐導波路412Aと分岐導波路412Bとの間に形成され、加算器46から出力されたバイアス信号による電圧が印加されることで分岐導波路412A、412Bに電界を生じる。
バイアス電極(位相制御部)415は、分岐導波路412Aと分岐導波路412Bとの間に形成され、加算器46から出力されたバイアス信号による電圧が印加されることで分岐導波路412A、412Bに電界を生じる。
第2光変調器41は、例えば、XカットLN基板上に各導波路と電極を形成したLN変調器である。XカットLN基板とは、LNからなる基板であって、LNの結晶光学軸が基板表面に平行になるように基板を切り出してあり、基板表面に平行な方向に電界を印加する基板である。各導波路への電界を揃えることができるので、プッシュプル駆動が可能となるためチャープの発生をゼロにすることができる。プッシュプル駆動とは、各導波路を伝搬する光波にそれぞれ等しい位相変化を加えることであり、プッシュプル変調とも呼ばれる。本実施形態では、プッシュプル駆動が可能であれば、かかる構成には限られない。
第2光変調器41において、XカットLN基板の代わりに第1光変調器21(図2)と同様にZカットLN基板を用いてもよい。ZカットLN基板を用いた場合、チャープが発生するが2つの分岐導波路の一方(例えば、分岐導波路412A)に信号電極を設け、他方(例えば、分岐導波路412B)に接地電極を設けて変調電極414を形成することで、チャープ量を抑制することができる。
なお、第2光変調器41は、LNを用いて構成された変調器に限らず、前述した電気光学効果を有する物質を用いて構成された光変調器であってもよい。
なお、第2光変調器41は、LNを用いて構成された変調器に限らず、前述した電気光学効果を有する物質を用いて構成された光変調器であってもよい。
位相調整器43の入力端は、RF−PPG70の出力端に接続され、RF−PPG70から変調信号SIG2が入力される。位相調整器43は、所定の位相調整量で入力された変調信号SIG2の位相を調整する。位相調整器43は位相を調整した変調信号SIG2をドライバアンプ44に出力する。該位相調整量は、第2光変調器41に分散補償器30から入力される光パルス列の位相と、RF−PPG70から入力される変調信号SIG2の位相が一致するように予め定めておく。
ドライバアンプ44の入力端は、位相調整器43の出力端に接続され、位相調整器43から変調信号SIG2が入力される。ドライバアンプ44は、入力された変調信号SIG2を所定の増幅率で増幅させて変調信号SIG2の振幅を調整する。ドライバアンプ44は、振幅を調整した変調信号SIG2の電圧を変調電極414に印加する。
DC45は、所定の電圧値を有するDCバイアスを生成し、生成したDCバイアスを加算器46に出力する。
加算器46には、DC45から入力されたDCバイアスと、オシレータ85から入力されたディザー信号と、極性反転部94から入力された制御信号とが入力される。加算器46は、入力されたDCバイアス、ディザー信号及び制御信号それぞれの電圧値を加算することにより重畳し、重畳した電圧値を有するバイアス信号を生成する。加算器46は、生成したバイアス信号によるバイアス電圧をバイアス電極415に印加する。
加算器46には、DC45から入力されたDCバイアスと、オシレータ85から入力されたディザー信号と、極性反転部94から入力された制御信号とが入力される。加算器46は、入力されたDCバイアス、ディザー信号及び制御信号それぞれの電圧値を加算することにより重畳し、重畳した電圧値を有するバイアス信号を生成する。加算器46は、生成したバイアス信号によるバイアス電圧をバイアス電極415に印加する。
次に、バイアス制御部90の構成について説明する。
バイアス制御部90は、同期検波器92、積分制御回路93及び極性反転部94を含んで構成される。
バイアス制御部90は、同期検波器92、積分制御回路93及び極性反転部94を含んで構成される。
同期検波器92は、モニタ部80から入力された検出信号について、オシレータ85から入力されたディザー信号の周波数で同期検波を行い、ディザー信号と相関を有する変位成分を抽出する。抽出した変位成分の電圧値を検出電圧値Vpdと呼ぶ。検出電圧値Vpdは、平均光出力に与えられた変位の振幅や位相を示す。
同期検波器92は、例えば、該検出信号が有する検出電圧値Vpdの波形とディザー信号の電圧値の波形を乗算し、乗算によって得られた電圧値の波形のうち不要成分をフィルタリングによって除去する。不要成分とは、変位成分として期待されていない周波数帯域の成分である。これにより、検出信号からディザー信号との相関がない成分が除去されて変位成分が抽出される。
同期検波器92は、抽出した変位成分の電圧値(変位電圧値Vvar)を示す変位電圧信号を生成し、生成した変位電圧信号を積分制御回路93に出力する。
同期検波器92は、例えば、該検出信号が有する検出電圧値Vpdの波形とディザー信号の電圧値の波形を乗算し、乗算によって得られた電圧値の波形のうち不要成分をフィルタリングによって除去する。不要成分とは、変位成分として期待されていない周波数帯域の成分である。これにより、検出信号からディザー信号との相関がない成分が除去されて変位成分が抽出される。
同期検波器92は、抽出した変位成分の電圧値(変位電圧値Vvar)を示す変位電圧信号を生成し、生成した変位電圧信号を積分制御回路93に出力する。
変位電圧値Vvarは、平均光出力が極大値又は極小値をとるとき0Vとなる。他方、バイアス電極415に印加されるバイアス電圧が理想的な電圧(バイアス点)から変動すると、平均光出力が増加又は減少し、これに応じて変位電圧値Vvarも0Vとは有意に異なる値をとる。この有意に異なる値はバイアス電圧が変動する方向に対応した極性を有する。つまり、バイアス電圧が増加して平均光出力が増加する場合には変位電圧値Vvarは正の値をとり、バイアス電圧が減少して平均光出力が減少する場合には変位電圧値Vvarは負の値をとる。
積分制御回路93の入力端は同期検波器92の出力端に接続され、同期検波器92から変位電圧信号が入力される。積分制御回路93は、入力された変位電圧信号が示す変位電圧値Vvarを予め定めた期間(積分時間)にわたり積分する。積分制御回路93は、積分して得られた積分値に予め定めた係数kiを乗じた値と、変位電圧値Vvarに係数kiとは別個の予め定めた係数kpを乗じた値とを合成した値を制御電圧として定める。積分制御回路93は、定めた制御電圧を示す制御信号を生成し、生成した制御信号を極性反転部94に出力する。
積分制御回路93は、例えば、オペアンプ(演算増幅器)、コンデンサ及び抵抗素子を有する積分回路を含んで構成されてもよい。その場合、係数ki、kpや積分時間の目安になる時定数は、該コンデンサの容量や該抵抗素子の抵抗値といった回路定数に基づいて与えられる。また、係数ki、kpは、上述したバイアス電極415に印加するバイアス電圧について負帰還特性を有するように予め定めておく。積分時間は、変調信号SIG1、SIG2の周波数に係る周期よりも十分に長く、かつ、ディザー信号の周波数にかかる周期よりも短い時間であればよい。
このように、バイアス電極415、モニタ部80及びバイアス制御部90は、出力導波路413からの光出力のパワーに基づく検出電圧値Vpdについて、ディザー信号と相関を有する成分である変位電圧値Vvarを制御する制御系を構成する。該制御系は、変位電圧値Vvarを所定のレベル(目標値)、例えば0に制御するPI(Proportional Integral、比例積分)制御系を構成する。これにより、平均光出力の変動が最小化されるように、即ち平均光出力が極大又は極小となるようにバイアス電圧が制御される。ここで、所定のレベルとは、必ずしも特定の値に限らず、その特定の値から予め定めた範囲内にある値や、時間経過に応じて特定の値もしくはその特定の値から予め定めた範囲に収束する傾向を有する値も含まれる。
極性反転部94は、電圧値の極性を反転する反転回路(図示せず)を備え、光パルスの間引き率に基づいて積分制御回路93から入力された制御信号が示す制御電圧の極性を反転するか否かを判定する。極性を反転しないと判定した場合には、極性反転部94は、制御電圧の極性を反転せずに、入力された制御信号を加算器46に出力する。極性を反転すると判定した場合には、極性反転部94は、制御電圧をこの反転回路に入力して極性を反転させ、極性が反転した制御電圧を有する制御信号を生成する。極性反転部94は、生成した制御信号を加算器46に出力する。
極性反転部94は、例えば、RF−PPG70から入力された変調信号SIG2が示す間引き率に基づいて極性を反転するか否かの判定を行う。間引き率は、所定時間において間引かれる光パルスの数を、光パルスの総数で正規化した値である。従って、変調信号SIG2の電圧値がボトムレベルをとる時間の割合が間引き率に相当する。極性反転部94は、例えば、低域通過フィルタ(図示せず)を備え、変調信号SIG2を該低域通過フィルタに入力してその電圧値を平均した平均化信号を生成する。該平均化信号が示す平均電圧値は、間引き率に対して線形に変化する値である。間引き率が0である場合には、該平均電圧値は最大となり、間引き率が100%である場合には、該平均電圧値は最小となる。該低域通過フィルタは、例えば、コンデンサや抵抗素子を備えたアナログの低域通過フィルタであってもよいし、複数の遅延器と加算器を備えたディジタルの低域通過フィルタであってもよい。
極性反転部94は、該平均電圧値が所定の判定閾値よりも大きいか、もしくは小さいかを判定し、判定閾値よりも大きい場合には制御電圧が負値となるようにその極性を反転するか否かを判定する。つまり、極性反転部94は、変位バイアス電圧が正値である場合には、その極性を反転すると判定し、制御電圧が負値である場合には、その極性を反転しないと判定する。
他方、極性反転部94は、該平均電圧値が所定の判定閾値よりも小さい場合には制御電圧が正値となるようにその極性を反転するか否かを判定する。つまり、極性反転部94は、制御電圧が正値である場合には、その極性を反転すると判定し、制御電圧が負値である場合には、その極性を反転しないと判定する。
他方、極性反転部94は、該平均電圧値が所定の判定閾値よりも小さい場合には制御電圧が正値となるようにその極性を反転するか否かを判定する。つまり、極性反転部94は、制御電圧が正値である場合には、その極性を反転すると判定し、制御電圧が負値である場合には、その極性を反転しないと判定する。
判定閾値とは、間引き率が50%である場合に得られる変調信号SIG2の電圧値の平均電圧値である。これにより、間引き率が50%よりも大きい場合、即ち、間引かれる光パルスの方が残される光パルスよりも多いならば、ディザー信号を与えることによる平均光出力変動を0に近似、つまり最小化することで平均光出力を極小にすることができる。他方、間引き率が50%よりも小さい場合、即ち、間引かれる光パルスの方が残される光パルスよりも少ないならば、平均光出力の変動を0に近似することで平均光出力を極大にすることができる。このようにして、変調信号SIG2及び制御電圧の極性を考慮して、平均光出力を極小に制御するか、又は極大に制御するかを切り替えることができる。
(光出力の例)
次に、印加電圧に応じた光出力の例について説明する。
図4は、印加電圧に応じた光出力の例を示す概念図である。
図4左上において、横軸は第2光変調器41への印加電圧を示し、縦軸は前記印加電圧に対応した第2光変調部40の透過率、すなわち入力光量が一定の時に第2光変調部40から出力される光出力を示す。
図4左上に示されている曲線は、変調曲線Cmodである。変調曲線Cmodは、光出力が印加電圧によって周期的に変化し、正弦曲線に近似される。変調曲線Cmodにおいて、光出力の最大値、最小値は、それぞれPON,0、POFF,0であり、印加電圧の周期は2・Vπである。ここで、POFF,0は0である。
次に、印加電圧に応じた光出力の例について説明する。
図4は、印加電圧に応じた光出力の例を示す概念図である。
図4左上において、横軸は第2光変調器41への印加電圧を示し、縦軸は前記印加電圧に対応した第2光変調部40の透過率、すなわち入力光量が一定の時に第2光変調部40から出力される光出力を示す。
図4左上に示されている曲線は、変調曲線Cmodである。変調曲線Cmodは、光出力が印加電圧によって周期的に変化し、正弦曲線に近似される。変調曲線Cmodにおいて、光出力の最大値、最小値は、それぞれPON,0、POFF,0であり、印加電圧の周期は2・Vπである。ここで、POFF,0は0である。
例えば、DC45が供給するDCバイアスの電圧値が、変調曲線Cmodの中間点、つまり、光出力の中央値PON,0/2を与える電圧VB,0であるとする。また、変調電極414が生じる電界によってバイアス電極415においてDCバイアスと重畳される電圧の振幅Vπがドライバアンプ44を用いて一定に調整されているものとする。重畳される電圧が−Vπ/2(ボトムレベル)から+Vπ/2(ピークレベル)までの幅Vπの範囲で変動すると、光出力は、その最小値POFF,0から最大値PON,0まで変動し、変動幅が最大となる。このとき、消光比PON,0/POFF,0が最大となる。つまり、DCバイアスの電圧値の最適値は、変調曲線Cmodの中間点である電圧VB,0が最適値である。
変調信号SIG2は、そのパターン形状によってボトムレベルが異なることがある。例えば、DCバイアスと重畳される電圧が0(ボトムレベル)又はVπ(ピークレベル)となるように、変調曲線Cmodの極大点(ピーク部)を与える電圧VB,1を中心とする値になることがある。その場合には、光出力は、中央値PON,0/2のまま変動しないため、バイアス電圧を変調曲線Cmodの極小点(ボトム部)を与える電圧に制御することが望ましい。
逆に、DCバイアスと重畳される電圧が−Vπ(ボトムレベル)又は0(ピークレベル)となるように、変調曲線Cmodの極小点(ボトム部)を与える電圧を中心にとする値になることがある。その場合にも、光出力は、中央値PON,0/2のまま変動しないが、バイアス電圧を変調曲線Cmodの極大点(ピーク部)を与える電圧に制御することが望ましい。
逆に、DCバイアスと重畳される電圧が−Vπ(ボトムレベル)又は0(ピークレベル)となるように、変調曲線Cmodの極小点(ボトム部)を与える電圧を中心にとする値になることがある。その場合にも、光出力は、中央値PON,0/2のまま変動しないが、バイアス電圧を変調曲線Cmodの極大点(ピーク部)を与える電圧に制御することが望ましい。
しかし、変調信号SIG2のボトムレベルが変化する場合には、バイアス電圧の調整が困難になる。例えば、個々の変調信号SIG2のパターン形状毎に予めバイアス電圧を記憶しておき、入力された変調信号SIG2のパターン形状に応じてバイアス電圧を調整することは非常に煩雑であり実用性に乏しい。
そこで、本実施形態では、パルスピッキング後の光パルス列の平均光出力をモニタし、その平均光出力が最大もしくは最小になるようにバイアス電極215に印加するバイアス電圧を調整する。これにより、煩雑な処理を行わずにバイアス電圧を最適値に調整することができる。
そこで、本実施形態では、パルスピッキング後の光パルス列の平均光出力をモニタし、その平均光出力が最大もしくは最小になるようにバイアス電極215に印加するバイアス電圧を調整する。これにより、煩雑な処理を行わずにバイアス電圧を最適値に調整することができる。
次に、変調信号SIG2が変調電極414に印加される場合の光出力の例について説明する。
図4左下において、縦軸は時刻、横軸は電圧を示す。図4左下に示されているラインv0、v1は、それぞれ変調信号SIG2の電圧値にDCバイアスによるバイアス電圧VB,0が重畳した電圧値、変調信号SIG2の電圧値にバイアス電圧VB,1が重畳した電圧値を示す。変調信号SIG2のボトムレベルの電圧値、トップレベルの電圧値は、それぞれ−Vπ/2、+Vπ/2である。ラインv0、v1の右横に示されている数値0、1は、それぞれボトムレベル、トップレベルを示す。数値0又は1の時系列が伝送される情報を形成する。図4左下に示す例では、変調信号SIG2は、1101という時系列で伝送される情報を示している。
図4左下において、縦軸は時刻、横軸は電圧を示す。図4左下に示されているラインv0、v1は、それぞれ変調信号SIG2の電圧値にDCバイアスによるバイアス電圧VB,0が重畳した電圧値、変調信号SIG2の電圧値にバイアス電圧VB,1が重畳した電圧値を示す。変調信号SIG2のボトムレベルの電圧値、トップレベルの電圧値は、それぞれ−Vπ/2、+Vπ/2である。ラインv0、v1の右横に示されている数値0、1は、それぞれボトムレベル、トップレベルを示す。数値0又は1の時系列が伝送される情報を形成する。図4左下に示す例では、変調信号SIG2は、1101という時系列で伝送される情報を示している。
図4右上において、縦軸は光出力、横軸は時刻を示す。図4右上に示されているラインp0、p1は、それぞれラインv0、v1に示される電圧値の時系列に対応した、光出力の時系列を示す。ラインp0、p1の上方に示されている数値0、1は、それぞれ変調信号SIG2のボトムレベルの電圧値、トップレベルの電圧値に対応付けられている。ラインp0では、数値が1の場合に光出力が最大値PON,0であり、数値が0の場合に光出力が最小値POFF,0になる。従って、バイアス電圧がVB,0に制御されている場合には、1101という時系列が、光出力の時系列で構成される光信号で示される。ラインp1では、数値が1の場合、0の場合を問わず、中央値PON,0/2となる。従って、バイアス電圧がVB,1である場合には、1101という時系列は、光出力の時系列には表れなくなる。LN変調器では、バイアス電圧が時間経過に伴って変動する現象(DCドリフト)が生じることがあるが、バイアス電圧を最適値VB,0に制御することで、光出力の品質を最適化することができる。
次に、バイアス電圧と平均光出力との関係について説明する。
間引き率が50%よりも小さくなると、平均光出力は間引き率が50%である場合の平均光出力よりも大きくなる。以下の説明では、間引き率が50%である場合の平均光出力を50%間引き出力と呼ぶ。また、図4では説明の都合上50%間引き出力を中央値PON,0/2に誇張して示すが、実際に50%間引き出力が中央値PON,0/2になることを意味するものではない。
ここで、図4のラインp0に示される光出力の例では、間引き率は25%であり、平均光出力PAVG,0は、50%間引き出力よりも大きくなる。これに対し、例えば、ラインp1に示される光出力の例では、平均光出力PAVG,1は、50%間引き出力とほぼ等しくなり、ラインp0に示される光出力の例よりも低下する。つまり、バイアス電圧がVB,0からVB,0+Vπ/2まで上昇すると、平均光出力は50%間引き出力よりも大きい極大値から50%間引き出力まで単調に減少する。言い換えれば、上述したように間引き率が50%よりも小さい場合には、本実施形態のように平均光出力を極大化するという規範のもとでバイアス電圧が最適に制御されることを示す。つまり、本実施形態に係るバイアス電圧の制御では、ディザー信号を用いてバイアス電圧を変位させ、これに伴う平均光出力を極大化することが利用されている。この場合、理想的なバイアス点より実際のバイアス電圧が高い場合は、ディザー信号によるバイアス電圧の変化と平均光出力の変化が逆相になり、理想的なバイアス点より実際のバイアス電圧が低い場合は、ディザー信号によるバイアス電圧の変化と平均光出力の変化が同相になるので、これらの同期検波出力を用いて、ディザー信号による平均光出力変動が最小となる状態に制御することにより、上記平均光出力の極大化を達成することができる。
間引き率が50%よりも小さくなると、平均光出力は間引き率が50%である場合の平均光出力よりも大きくなる。以下の説明では、間引き率が50%である場合の平均光出力を50%間引き出力と呼ぶ。また、図4では説明の都合上50%間引き出力を中央値PON,0/2に誇張して示すが、実際に50%間引き出力が中央値PON,0/2になることを意味するものではない。
ここで、図4のラインp0に示される光出力の例では、間引き率は25%であり、平均光出力PAVG,0は、50%間引き出力よりも大きくなる。これに対し、例えば、ラインp1に示される光出力の例では、平均光出力PAVG,1は、50%間引き出力とほぼ等しくなり、ラインp0に示される光出力の例よりも低下する。つまり、バイアス電圧がVB,0からVB,0+Vπ/2まで上昇すると、平均光出力は50%間引き出力よりも大きい極大値から50%間引き出力まで単調に減少する。言い換えれば、上述したように間引き率が50%よりも小さい場合には、本実施形態のように平均光出力を極大化するという規範のもとでバイアス電圧が最適に制御されることを示す。つまり、本実施形態に係るバイアス電圧の制御では、ディザー信号を用いてバイアス電圧を変位させ、これに伴う平均光出力を極大化することが利用されている。この場合、理想的なバイアス点より実際のバイアス電圧が高い場合は、ディザー信号によるバイアス電圧の変化と平均光出力の変化が逆相になり、理想的なバイアス点より実際のバイアス電圧が低い場合は、ディザー信号によるバイアス電圧の変化と平均光出力の変化が同相になるので、これらの同期検波出力を用いて、ディザー信号による平均光出力変動が最小となる状態に制御することにより、上記平均光出力の極大化を達成することができる。
逆に、間引き率が50%よりも大きくなると、平均光出力は50%間引き出力よりも小さくなり、バイアス電圧が最適に制御されると平均光出力が極小化する。バイアス電圧がVB,0からVB,0−Vπ/2まで低下すると、平均光出力は50%間引き出力よりも小さい極小値から50%間引き出力まで単調に増加する。即ち、間引き率が50%よりも大きい場合には、本実施形態のように平均光出力を極小化するという規範のもとでバイアス電圧が最適に制御されることを示す。つまり、本実施形態に係るバイアス電圧の制御では、ディザー信号を用いてバイアス電圧を変位させ、これに伴う平均光出力を極小化することが利用されている。この場合、理想的なバイアス点より実際のバイアス電圧が高い場合は、ディザー信号によるバイアス電圧の変化と平均光出力の変化が同相になり、理想的なバイアス点より実際のバイアス電圧が低い場合は、ディザー信号によるバイアス電圧の変化と平均光出力の変化が逆相になるので、これらの同期検波出力を用いて、ディザー信号による平均光出力変動が最小となる状態に制御することにより、上記平均光出力の極小化を達成することができる。
ただし、前述のように、間引き率が50%以上のときと、50%以下のときとでは、バイアス電圧の変化に対する平均光出力の変化の方向が反対になるので、極性反転部94により、間引き率によって、制御の極性を変更する必要がある。
ただし、前述のように、間引き率が50%以上のときと、50%以下のときとでは、バイアス電圧の変化に対する平均光出力の変化の方向が反対になるので、極性反転部94により、間引き率によって、制御の極性を変更する必要がある。
(ピッキングの例)
次に、変調信号SIG2に基づいてピッキングされて出力される光パルス列の例について説明する。
図5は、パルスピッキングの状態の一例を示す図である。
図5に示す例では、バイアス電圧が最適に制御されている場合における、変調信号による光パルス列の透過率を図5(a)の縦軸に示し、パワーを図5(b)の縦軸に示す。図5(b)ではパワーの最大値が1に規格化されている。図5(a)、(b)ともに横軸は、時刻を示す。この例では、間引き率は、66.7%(約2/3)と50%よりも大きいため平均光出力は極小となる。
図5(b)において、実線及び破線は、入力された光パルス列のパワーを示し、実線は出力された光パルス列のパワーを示す。入力された光パルス列は、所定の時間間隔(この例では約70ps間隔)で鋭いピーク(光パルス)を有する。そのピークをとる各時刻において、図5(a)に示す透過率は、極大値(ほぼ1)又は極小値(ほぼ0)となる。そのため、該透過率が極大値となる時刻の光パルス(pc1、pc4)は、ほぼそのまま通過して出力光パルス列Pcを形成し、該透過率が極小値となる時刻の光パルスは、ほぼ完全に遮断される。従って、本実施形態を用いてバイアス電圧を制御することで極めて高い消光比が得られることが示されている。
次に、変調信号SIG2に基づいてピッキングされて出力される光パルス列の例について説明する。
図5は、パルスピッキングの状態の一例を示す図である。
図5に示す例では、バイアス電圧が最適に制御されている場合における、変調信号による光パルス列の透過率を図5(a)の縦軸に示し、パワーを図5(b)の縦軸に示す。図5(b)ではパワーの最大値が1に規格化されている。図5(a)、(b)ともに横軸は、時刻を示す。この例では、間引き率は、66.7%(約2/3)と50%よりも大きいため平均光出力は極小となる。
図5(b)において、実線及び破線は、入力された光パルス列のパワーを示し、実線は出力された光パルス列のパワーを示す。入力された光パルス列は、所定の時間間隔(この例では約70ps間隔)で鋭いピーク(光パルス)を有する。そのピークをとる各時刻において、図5(a)に示す透過率は、極大値(ほぼ1)又は極小値(ほぼ0)となる。そのため、該透過率が極大値となる時刻の光パルス(pc1、pc4)は、ほぼそのまま通過して出力光パルス列Pcを形成し、該透過率が極小値となる時刻の光パルスは、ほぼ完全に遮断される。従って、本実施形態を用いてバイアス電圧を制御することで極めて高い消光比が得られることが示されている。
図6は、パルスピッキングの状態の他の例を示す図である。
図6に示す例では、バイアス電圧が最適値から離れた値に制御されている場合における、変調信号による光パルス列の透過率を図6(a)に示し、パワーを図6(b)に示す。間引き率は、図5に示す例と同様である。また、図6において横軸と縦軸の関係は、図5と同様である。
図6(b)において、出力された光パルス列のパワーを示す。入力された光パルス列のパワーは、図5(b)に示すものと同様である。
入力された光パルス列がピークをとる各時刻において、図6(a)に示す透過率は、極大値よりも小さく極小値よりも大きい値となる。そのため、透過率が比較的大きい時刻の光パルス(pc1、pc4)は完全に通過せず、透過率が比較的小さい時刻の光パルスは完全に遮断されずに、出力光パルス列Pcが形成される。従って、バイアス電圧が最適値から離れると消光比が低下することが示されている。
図6に示す例では、バイアス電圧が最適値から離れた値に制御されている場合における、変調信号による光パルス列の透過率を図6(a)に示し、パワーを図6(b)に示す。間引き率は、図5に示す例と同様である。また、図6において横軸と縦軸の関係は、図5と同様である。
図6(b)において、出力された光パルス列のパワーを示す。入力された光パルス列のパワーは、図5(b)に示すものと同様である。
入力された光パルス列がピークをとる各時刻において、図6(a)に示す透過率は、極大値よりも小さく極小値よりも大きい値となる。そのため、透過率が比較的大きい時刻の光パルス(pc1、pc4)は完全に通過せず、透過率が比較的小さい時刻の光パルスは完全に遮断されずに、出力光パルス列Pcが形成される。従って、バイアス電圧が最適値から離れると消光比が低下することが示されている。
(変形例)
次に、本実施形態の変形例について説明する。
光信号発生装置1は、モニタ部80から入力された検出信号からディザー信号と相関を有する変位成分を抽出する周波数分析回路920を、同期検波器92の代わりに備えてもよい。
次に、本実施形態の変形例について説明する。
光信号発生装置1は、モニタ部80から入力された検出信号からディザー信号と相関を有する変位成分を抽出する周波数分析回路920を、同期検波器92の代わりに備えてもよい。
図7に、本変形例に係る周波数分析回路920の概略ブロック図を示す。
周波数分析回路920は、時間周波数変換部921、変位信号分析部922、周波数成分選択部923、変位成分算出部924及び周波数時間変換部925を含んで構成される。
時間周波数変換部921には、モニタ部80から検出信号が入力され、該検出信号を、例えば、フーリエ変換を行って時間領域から周波数領域に変換する。時間周波数変換部921は、周波数領域に変換された検出信号を周波数成分選択部923に出力する。時間周波数変換部921は、例えば、FFT(Fast Fourier Transform、高速フーリエ変換)回路から構成される。
周波数分析回路920は、時間周波数変換部921、変位信号分析部922、周波数成分選択部923、変位成分算出部924及び周波数時間変換部925を含んで構成される。
時間周波数変換部921には、モニタ部80から検出信号が入力され、該検出信号を、例えば、フーリエ変換を行って時間領域から周波数領域に変換する。時間周波数変換部921は、周波数領域に変換された検出信号を周波数成分選択部923に出力する。時間周波数変換部921は、例えば、FFT(Fast Fourier Transform、高速フーリエ変換)回路から構成される。
変位信号分析部922は、オシレータ85からディザー信号が入力され、時間領域で表された該ディザー信号の周波数及び極性を分析する。変位信号分析部922は、周波数の分析に際して、例えば、入力されたディザー信号の自己相関を、現時刻を基準とした時刻毎に算出し、算出した自己相関が極大値をとる時刻を該ディザー信号の周期と定める。変位信号分析部922は、定めた周期の逆数を周波数と定める。変位信号分析部922は、定めた周波数を示す周波数信号を生成し、生成した周波数信号を周波数成分選択部923に出力する。
また、変位信号分析部922は、例えば、該ディザー信号の信号値が正値か負値かを示す極性を判定し、判定した極性を示す極性信号を変位成分算出部924に出力する。
周波数成分選択部923には、時間周波数変換部921から周波数領域に変換された検出信号が入力され、変位信号分析部922から周波数信号が入力される。周波数成分選択部923は、周波数領域に変換された検出信号を構成する周波数成分毎の振幅から、周波数信号が示す周波数成分の振幅を選択する。周波数成分選択部923には、選択した周波数成分の振幅を示す選択周波数成分信号を変位成分算出部924に出力する。
また、変位信号分析部922は、例えば、該ディザー信号の信号値が正値か負値かを示す極性を判定し、判定した極性を示す極性信号を変位成分算出部924に出力する。
周波数成分選択部923には、時間周波数変換部921から周波数領域に変換された検出信号が入力され、変位信号分析部922から周波数信号が入力される。周波数成分選択部923は、周波数領域に変換された検出信号を構成する周波数成分毎の振幅から、周波数信号が示す周波数成分の振幅を選択する。周波数成分選択部923には、選択した周波数成分の振幅を示す選択周波数成分信号を変位成分算出部924に出力する。
変位成分算出部924は、周波数成分選択部923から入力された選択周波数成分信号が示す周波数成分の振幅に、変位信号分析部922から入力された極性信号が示す極性を付与して周波数領域の変位成分を算出する。変位成分算出部924は、算出した周波数領域の変位成分を示す変位成分信号を周波数時間変換部925に出力する。
周波数時間変換部925は、変位成分算出部924から入力された変位成分信号を、例えば、逆フーリエ変換を行って周波数領域から時間領域に変換する。周波数時間変換部925は、時間領域に変換された変位成分の電圧値を示す変位電圧信号を積分制御回路93に出力する。周波数時間変換部925は、例えば、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform、逆高速フーリエ変換)回路から構成される。出力された変位電圧信号は、上述したバイアス電圧の制御に用いられる。
周波数時間変換部925は、変位成分算出部924から入力された変位成分信号を、例えば、逆フーリエ変換を行って周波数領域から時間領域に変換する。周波数時間変換部925は、時間領域に変換された変位成分の電圧値を示す変位電圧信号を積分制御回路93に出力する。周波数時間変換部925は、例えば、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform、逆高速フーリエ変換)回路から構成される。出力された変位電圧信号は、上述したバイアス電圧の制御に用いられる。
なお、変位信号分析部922は、オシレータ85から入力されたディザー信号の周期を定めた後、各時刻について該時刻が属する周期の起点からの経過時間を定め、定めた経過時間と周期に基づいて、そのディザー信号の位相を定めてもよい。その場合、変位成分算出部924は、変位信号分析部922が定めた位相を選択周波数成分信号が示す周波数成分の振幅に付与して周波数領域の変位成分を算出してもよい。
また、ディザー信号の周波数が既知である場合には、変位信号分析部922において、その周波数を予め設定しておけばディザー信号の周波数や周期を分析する処理を省略してもよい。その場合、周波数成分選択部923は、変位信号分析部922から入力された周波数信号から予め設定したディザー信号の周波数に係る周波数成分の振幅を選択する。
また、ディザー信号の周波数が既知である場合には、変位信号分析部922において、その周波数を予め設定しておけばディザー信号の周波数や周期を分析する処理を省略してもよい。その場合、周波数成分選択部923は、変位信号分析部922から入力された周波数信号から予め設定したディザー信号の周波数に係る周波数成分の振幅を選択する。
上述では、積分制御回路93が積分回路からなるPI制御系を構成している場合を例にとって説明したが、本実施形態では、これには限られない。本実施形態では、変位電圧値Vvarの目標値を所定のレベル、例えば0としてバイアス電圧を制御するフィードバック制御系を構成していれば、いかなる制御系を採用してもよい。
本実施形態では、例えば、積分制御回路93が備える積分回路と並列して微分回路を備えることで、PID(Proportional Integral Differential)制御系を構成してもよい。即ち、積分制御回路93は、積分して得られた積分値に予め定めた係数kiを乗じた値と、変位電圧値Vvarに予め定めた係数kpを乗じた値と、更に変位電圧値Vvarを微分して得られた微分値に予め定めた係数kdを乗じた値とを合成した値を変位バイアス電圧として有する制御信号を生成する。この微分回路も、オペアンプ、コンデンサ及び抵抗素子を含んで構成され、該積分回路や該微分回路の回路定数によって係数ki、kpならびにkdや積分時間の目安になる時定数が与えられる。さらに、これらのPI制御系又はPID制御系を複数個直列に接続した制御系を構成してもよい。
本実施形態では、例えば、積分制御回路93が備える積分回路と並列して微分回路を備えることで、PID(Proportional Integral Differential)制御系を構成してもよい。即ち、積分制御回路93は、積分して得られた積分値に予め定めた係数kiを乗じた値と、変位電圧値Vvarに予め定めた係数kpを乗じた値と、更に変位電圧値Vvarを微分して得られた微分値に予め定めた係数kdを乗じた値とを合成した値を変位バイアス電圧として有する制御信号を生成する。この微分回路も、オペアンプ、コンデンサ及び抵抗素子を含んで構成され、該積分回路や該微分回路の回路定数によって係数ki、kpならびにkdや積分時間の目安になる時定数が与えられる。さらに、これらのPI制御系又はPID制御系を複数個直列に接続した制御系を構成してもよい。
なお、上述では、同期検波器92並びに周波数分析回路920等の信号処理器や積分制御回路93がアナログ回路で構成され、アナログ制御を行う場合を主として説明したが、積分制御回路93はディジタル演算によって上述の変位電圧値Vvarに基づいて制御電圧を算出する処理を行ってもよい。即ち、同期検波器92並びに周波数分析回路920等の信号処理器や積分制御回路93は、それらの処理をコンピュータで実現するようにしてもよく、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。また、同期検波器92並びに周波数分析回路920等の信号処理器や積分制御回路93はLSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。
上述では、極性反転部94が、RF−PPG70から入力された変調信号SIG2を直に用いて極性を反転するか否かの判定を行う場合を例にとって説明したが、本実施形態ではこれには限られない。本実施形態では、極性反転部94は、バイアス電極415に印加されるバイアス電圧を検出し、検出したバイアス電圧に基づいて制御電圧の極性を反転するか否かの判定を行ってもよい。バイアス電圧は、変調信号SIG2によって重畳される電位によっても変化するため、例えば、間引き率が低いほど高くなり、間引き率が高くなるほど低くなる傾向がある。そこで、間引き率が50%である場合には、変調信号SIG2が重畳されたバイアス電圧の中心値が最適値VB,0となるようにDC45がバイアス電極415に印加するDCバイアスの電圧を予め設定しておく。その場合、上述したように最適な光パルスが出力される。そして、バイアス電圧が最適値VB,0よりも高い場合、つまり、間引き率が50%よりも低い場合には、極性反転部94は、制御電圧が負値となるように極性を反転するか否かを判定する。バイアス電圧が最適値VB,0よりも低い場合、つまり、間引き率が50%よりも高い場合には、極性反転部94は、制御電圧が正値となるように極性を反転するか否かを判定する。極性反転部94は、最適値VB,0と比較するバイアス電圧として、その瞬時値を時間平均した平均電圧値を用いてもよい。その場合には、極性反転部94は、バイアス電圧の平均電圧を取得するための構成、例えば、低域通過フィルタを備える。
なお、バイアス電圧に基づいて制御電圧の極性を反転するか否かの判定を行う場合には、極性反転部94において、変調信号SIG2の平均電圧値を取得するための構成を省略してもよい。
なお、バイアス電圧に基づいて制御電圧の極性を反転するか否かの判定を行う場合には、極性反転部94において、変調信号SIG2の平均電圧値を取得するための構成を省略してもよい。
上述では、極性反転部94が積分制御回路93の直後に直列に接続されている場合を例にとって説明したが、本実施形態では極性反転部94の直後に積分制御回路93が接続されていてもよい。
上述では、位相調整器43とドライバアンプ44が直列に接続されている場合を例にとって説明したが、本実施形態ではドライバアンプ44の直後に位相調整器43が接続されていてもよい。
上述では、位相調整器43とドライバアンプ44が直列に接続されている場合を例にとって説明したが、本実施形態ではドライバアンプ44の直後に位相調整器43が接続されていてもよい。
上述では、分配器22と変調電極214Aの間に振幅増幅器23を備え、分配器22と変調電極214Bの間に可変振幅増幅器24を備える例について説明したが、本実施形態では、これには限られない。本実施形態では分配器22と変調電極214Aの間に可変振幅増幅器24を備え、分配器22と変調電極214Bの間に振幅増幅器23を備えてもよい。
なお、バイアス電極215は、分岐導波路212Bの代わりに、分岐導波路212A上に形成されるようにしてもよい。また、バイアス電極215は、分岐導波路212A上及び分岐導波路212B上にそれぞれ形成されていてもよい。分岐導波路212A上に形成されているバイアス電極をバイアス電極215A、分岐導波路212B上に形成されているバイアス電極をバイアス電極215Bと呼ぶことがある。
バイアス電極215A、215Bが分岐導波路212A、212B上にそれぞれ形成されている場合には、DC25は、バイアス電極215A、215Bにそれぞれ異なる電圧を印加する。この場合、位相差Δθは、バイアス電極215Aにより分岐導波路212Aの伝搬光に与えられる位相B1からバイアス電極215Bにより分岐導波路212Bの伝搬光に与えられる位相B2を差し引いた値に相当する。
なお、バイアス電極215は、分岐導波路212Bの代わりに、分岐導波路212A上に形成されるようにしてもよい。また、バイアス電極215は、分岐導波路212A上及び分岐導波路212B上にそれぞれ形成されていてもよい。分岐導波路212A上に形成されているバイアス電極をバイアス電極215A、分岐導波路212B上に形成されているバイアス電極をバイアス電極215Bと呼ぶことがある。
バイアス電極215A、215Bが分岐導波路212A、212B上にそれぞれ形成されている場合には、DC25は、バイアス電極215A、215Bにそれぞれ異なる電圧を印加する。この場合、位相差Δθは、バイアス電極215Aにより分岐導波路212Aの伝搬光に与えられる位相B1からバイアス電極215Bにより分岐導波路212Bの伝搬光に与えられる位相B2を差し引いた値に相当する。
上述では、分散補償器30が第1光変調部20の直後に接続されている場合を例にとって説明したが、本実施形態ではこれには限られない。分散補償器30は、第1光変調部20よりも後段に備えられていれば、例えば、第1光変調部20の直後に第2光変調部40が接続され、その直後に分散補償器30が接続されていてもよい。
なお、本実施形態において、光源10、第1光変調部20からなるパルス光源を用いたが、モードロックレーザなど、その他あらゆる種類パルス光源が適用可能である。
また、本実施形態では、例えば、従来のオートバイアスコントロールの手法でバイアス制御を行う第2のバイアス制御部を併設してもよい。ここで、間引き率が50%またはその近傍、つまり50%から予め定めた範囲内である場合には、第2のバイアス制御部を用いたバイアス制御を行い、間引き率が50%近傍でない場合には、上述した手法によるバイアス制御を行う、というように処理を切り替えてもよい。
なお、本実施形態において、光源10、第1光変調部20からなるパルス光源を用いたが、モードロックレーザなど、その他あらゆる種類パルス光源が適用可能である。
また、本実施形態では、例えば、従来のオートバイアスコントロールの手法でバイアス制御を行う第2のバイアス制御部を併設してもよい。ここで、間引き率が50%またはその近傍、つまり50%から予め定めた範囲内である場合には、第2のバイアス制御部を用いたバイアス制御を行い、間引き率が50%近傍でない場合には、上述した手法によるバイアス制御を行う、というように処理を切り替えてもよい。
このように、本実施形態では、複数の光パルスのうちのいずれを間引くか否かを示す変調信号を生成し、変調信号に基づいて所定の周期で発生させた光パルスからなる光パルス列から一部の光パルスを間引き、間引かれた光パルス列の平均光出力を検出する。本実施形態では、バイアス電圧を変位される変位信号を生成し、検出した平均光出力から変位信号と相関する変位成分を抽出し、変位成分が最小化されるように変調信号に重畳されるバイアス電圧を制御する。そのため、平均光出力が極大値又は極小値に制御されるため、ON−OFF消光比が高い良好な光パルスを発生させることができる。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
1…光信号発生装置、10…光源、
20…第1光変調部、21…第1光変調器、
211…入力導波路、212A、212B…分岐導波路、213…出力導波路、
214A、214B…変調電極、215…バイアス電極、
22…分配器、23…振幅増幅器、24…可変振幅増幅器、25…DC、
30…分散補償器、
40…第2光変調部、41…第2光変調器、
411…入力導波路、412A、412B…分岐導波路、413…出力導波路、
414…変調電極、415…バイアス電極、
43…位相調整器、44…ドライバアンプ、45…DC、46…加算器、
50…光パルス圧縮器、60…信号発生器、
70…RF−PPG、75…光カプラ、80…モニタ部、85…オシレータ、
90…バイアス制御部、92…同期検波器、93…積分制御回路、94…極性反転部
920…周波数分析回路、921…時間周波数変換部、922…変位信号分析部、
923…周波数成分選択部、924…変位成分算出部、925…周波数時間変換部
20…第1光変調部、21…第1光変調器、
211…入力導波路、212A、212B…分岐導波路、213…出力導波路、
214A、214B…変調電極、215…バイアス電極、
22…分配器、23…振幅増幅器、24…可変振幅増幅器、25…DC、
30…分散補償器、
40…第2光変調部、41…第2光変調器、
411…入力導波路、412A、412B…分岐導波路、413…出力導波路、
414…変調電極、415…バイアス電極、
43…位相調整器、44…ドライバアンプ、45…DC、46…加算器、
50…光パルス圧縮器、60…信号発生器、
70…RF−PPG、75…光カプラ、80…モニタ部、85…オシレータ、
90…バイアス制御部、92…同期検波器、93…積分制御回路、94…極性反転部
920…周波数分析回路、921…時間周波数変換部、922…変位信号分析部、
923…周波数成分選択部、924…変位成分算出部、925…周波数時間変換部
Claims (2)
- 光パルス列を変調信号で変調することで該光パルス列に含まれる光パルスの一部が間引かれ、残りの一部の光パルスからなる変調光パルス列を出力する光変調器と、
前記光変調器から出力される前記変調光パルス列の信号を検出する出力信号検出部と、
前記光パルス列のうち間引かれた光パルスの割合である間引き率に応じて、前記変調光パルス列の平均的な出力を極大又は極小になるように前記光変調器に対するバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
を備えることを特徴とする光パルス発生装置。 - 前記光変調器に対するバイアス電圧を変位させる変位信号を出力する変位信号出力部を備え、
前記バイアス制御部は、
前記出力信号検出部により検出される信号から前記変位信号に対応する成分を抽出し、
前記抽出された成分のレベルが所定のレベルとなるように前記バイアス電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の光パルス発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012261920A JP2014106498A (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 光パルス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012261920A JP2014106498A (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 光パルス発生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014106498A true JP2014106498A (ja) | 2014-06-09 |
Family
ID=51027999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012261920A Pending JP2014106498A (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 光パルス発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2014106498A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021140193A (ja) * | 2018-11-26 | 2021-09-16 | 株式会社Xtia | 光共振器の共振長の制御方法、光コム発生器及び光コム発生装置 |
-
2012
- 2012-11-30 JP JP2012261920A patent/JP2014106498A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021140193A (ja) * | 2018-11-26 | 2021-09-16 | 株式会社Xtia | 光共振器の共振長の制御方法、光コム発生器及び光コム発生装置 |
JP7152802B2 (ja) | 2018-11-26 | 2022-10-13 | 株式会社Xtia | 光コム発生装置 |
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