JP2014240889A - 光送信器及び光送信器の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減しながら多値変調器のバイアス点を適切に制御することができる光送信器を提供する。
【解決手段】光送受信器１は、直流光を生成する光源２と、直流光を変調する第１ＱＰＳＫ変調部４と、第１ＱＰＳＫ変調部４の出力光を遮断するＶＯＡ４５と、第１ＱＰＳＫ変調部４を駆動する駆動信号を出力する駆動回路４６と、第１ＱＰＳＫ変調部４に対して与えられるバイアス電圧を第１ＱＰＳＫ変調部４の光出力パワーに応じて制御するバイアス制御回路４７と、ＶＯＡ４５、駆動回路４６、及びバイアス制御回路４７の動作を制御する制御回路４９と、を備え、制御回路４９は、ＶＯＡ４５が第１ＱＰＳＫ変調部４の出力光を遮断したことに同期して、駆動回路４６から出力される駆動信号の振幅を減少させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光送信器及び光送信器の制御方法に関するものである。

近年の通信容量の増大に対応するため、光の位相情報を用いた多値変調を適用した伝送方式が利用されてきている。この多値変調を適用した伝送方式における受信方式としては、信号光と局部発振光との干渉を利用したコヒーレント検波信号にデジタル信号処理を施すことにより信号を受信する、デジタルコヒーレント信号方式がある。

多値変調として、現在、２つの偏波の光にそれぞれ２つの位相信号を与えて多重化したＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Phase Quadrature Phase Shift Keying）方式がある。このＤＰ−ＱＰＳＫ方式を適用した伝送方式によれば、一波長あたり１００Ｇｂｐｓの伝送容量で信号を伝送することが可能となっている。そのような伝送方式を用いた送受信器について、非特許文献１，２に記載されるように仕様化が進められている。

非特許文献１，２により仕様化された典型的な送受信器では、送信側光源により生成された光を、多値変調器を用いて送信側電気信号で変調して送信光として外部に送信することにより、信号を送信する。同時に、このような送受信器では、外部からの受信光と、内部の局部発振光源で生成した局部発振光とを干渉計及びフォトダイオードで受信側電気信号に変換することにより、信号を受信する。ここで、送受信器においてさらなる小型化及び低消費電力化を図るために、送信側光源と局部発振光源とを共通化して一つの光源とする構成が考えられる。このような構成は、実装面積の低減、及び波長減少回路の統一化による消費電力の低減を実現する方策として有効である。

多値変調器としては、例えば半導体マッハツェンダ変調器が用いられる。このマッハツェンダ変調器は、入力側で１本の光導波路を２本の光導波路に分岐させるとともに、分岐した２本の光導波路を出力側で１本の光導波路に合流させた構成を有する。分岐した２本の光導波路には、それぞれ電極が設けられている。この電極には、バイアス制御回路によりバイアス電圧が与えられるとともに、駆動回路により差動電圧の形式で変調信号が印加される。

バイアス電圧は、マッハツェンダ変調器の２本の光導波路を通過した光の位相差がπになるように設定される。より具体的には、バイアス電圧は、変調信号が入力されていない場合において、一方の光導波路を通過した光の位相が３π／２となり、他方の光導波路を通過した光の位相がπ／２となるように与えられる。

このようにバイアス電圧が与えられた状態で、変調信号が差動電圧として入力されると、一方の光導波路を通過した光の位相は、３π／２＋ｘ（ただし−π／２≦ｘ≦π／２）のように２πからπまで変化し、他方の光導波路を通過した光の位相は、π／２−ｘのように０からπまで変化する。

そして、マッハツェンダ変調器の出力側には、フォトダイオードが設けられる。フォトダイオードは、マッハツェンダ変調器から出力された送信光の一部を分岐させたモニタ光を受光することにより、送信光の光パワーを検出する。バイアス制御回路は、フォトダイオードにより検出された光パワーに応じて、マッハツェンダ変調器の動作点を最適に維持するように、バイアス電圧を制御する。

特開２０１０−２０４６８９号公報

"Multisource Agreement for 100G Long-Haul DWDM Transmission Module - Electromechanical", Optical Internetworking Forum, Jun. 8, 2010. "Implementation Agreement for Integrated Polarization Multiplexed Quadrature Modulated Transmitters", Optical Internetworking Forum, Mar. 12, 2010.

ところで、非特許文献１によれば、送受信器に対して、ホスト装置側の指令により送信出力光を遮断するための送信ディスエーブル機能を持たせることが求められている。送信用の送信側光源と受信用の局部発振光源とを共通化した場合には、送信ディスエーブル時においても受信を可能とするために、光源の動作を停止させることはできない。そこで、マッハツェンダ変調器の出力側に光を遮断するための装置として、可変光減衰器（ＶＯＡ、Variable Optical Attenuator）を設け、送信ディスエーブル時には、この可変光減衰器により送信光を遮断することが考えられる。

ただし、可変光減衰器を設けた場合、可変光減衰器を動作させるための電力の分だけ、送受信器の消費電力が増加する。この消費電力の増加を補償するために、送信ディスエーブル時には、多値変調器を駆動するための駆動回路の動作を停止させることが考えられる。しかしながら、駆動回路の動作を停止させると、次に説明する問題が生じる。

送信ディスエーブル時に駆動回路の動作を停止させた場合、マッハツェンダ変調器の出力側から出力される光は、一方の光導波路を通過した位相３π／２の光と、他方の光導波路を通過した位相π／２の光を合成したものとなる。したがって、この場合には、２本の光導波路を通過した光が打ち消し合うことにより、マッハツェンダ変調器から送信光が出力されなくなる。

このように、駆動回路の動作を停止させることによりマッハツェンダ変調器の出力側からの送信光が消光すると、フォトダイオードへのモニタ光も消光する。これにより、バイアス制御回路が変調器の状態、特にチャネル間の位相差をモニタすることができなくなる。このため、送信ディスエーブル状態の間にマッハツェンダ変調器の動作点のドリフトが発生し、送信ディスエーブル状態が解除された直後に送受信器から送信される光信号が劣化する。

このような光信号の劣化を回避するために、送信ディスエーブル状態の解除後に可変光減衰器の動作を停止させるまでの間に駆動回路の立ち上げとバイアス制御回路の較正を実施して、マッハツェンダ変調器の動作点のドリフトを補償することも考えられる。しかしながら、このような構成を採用した場合には、ドリフト補償を行っている間の消費電力が増加し、また、送信ディスエーブル状態の解除時に通常動作に復帰するまでの立ち上げに時間を要するという問題がある。

そこで、本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、消費電力を低減しながら多値変調器のバイアス点を適切に制御することができる光送信器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る光送信器は、直流光を生成する光源と、直流光を変調する多値変調器と、多値変調器の出力光を遮断する光遮断器と、多値変調器を駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、多値変調器に対して与えられるバイアス電圧を多値変調器の光出力パワーに応じて制御するバイアス制御回路と、光遮断器、駆動回路、及びバイアス制御回路の動作を制御する制御回路と、を備え、制御回路は、光遮断器が多値変調器の出力光を遮断したことに同期して、駆動回路から出力される駆動信号の振幅を減少させる。

このような光送信器によれば、多値変調器を駆動する駆動信号の振幅が、光遮断器が多値変調器の光出力を遮断したことに同期して減少する。したがって、光遮断器の遮断動作時における駆動回路での消費電力が減少する。同時に、多値変調器から出力される光が完全には消えないため、多値変調器の光出力パワーに応じて、バイアス制御回路が多値変調器へのバイアス電圧の制御を継続することができる。これにより、光送信器の消費電力を低減しながら多値変調器のバイアス点を適切に制御することができる。

上述した光送信器においては、多値変調器は、１つ以上の半導体マッハツェンダ変調器を備え、半導体マッハツェンダ変調器は、入力側において分岐した２つの光を通過させる第１及び第２の光導波路と、第１の光導波路に設けられた第１の電極と、第２の光導波路に設けられた第２の電極と、を有し、バイアス制御回路は、第１及び第２の電極にそれぞれ個別のバイアス電圧を与え、制御回路は、光遮断器が多値変調器の光出力を遮断したことに同期して、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるようにバイアス電圧を調整するように、バイアス制御回路の動作を制御する、ことが好適である。この場合、半導体マッハツェンダ変調器の第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるようにバイアス電圧が調整される。光送信器の通常の送信動作時において、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差はπとされる。このため、上記の構成によれば、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差を、光送信器が通常動作状態に復帰する際に好適な値に制御することができる。

また、多値変調器は、２つの半導体マッハツェンダ変調器を備え、制御回路は、２つの半導体マッハツェンダ変調器のそれぞれについて時分割で、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるようにバイアス電圧を調整するように、バイアス制御回路の動作を制御する、ことも好適である。この場合には、２つの半導体マッハツェンダ変調器について、バイアス電圧が時分割で調整される。これにより、２つの半導体マッハツェンダ変調器について、１つのバイアス制御回路や駆動回路、制御回路を共用することができ、光送信器の小型化、省消費電力化を図ることができる。

また、駆動回路は、オープンコレクタ出力又はオープンドレイン出力を備える差動回路構成とされており、駆動信号は、交流結合で多値変調器に出力される、ことも好適である。この場合には、駆動回路が差動回路構成とされているため、多値変調器に駆動信号を差動電圧として与えることができ、かつ、駆動信号が交流結合で多値変調器に出力されるため、駆動信号のバイアス点を最適な値とすることができる。

また、制御回路は、差動回路に含まれる電流源により規定される電流を減少させることにより、駆動回路から出力される駆動信号の振幅を減少させる、ことも好適である。この場合には、差動回路に含まれる電流源により規定される電流を減少させることにより、駆動信号の振幅を容易に減少させることができる。

また、本発明の一側面に係る光送信器の制御方法は、多値変調器と、多値変調器の出力光を遮断する光遮断器と、多値変調器に対して与えられるバイアス電圧を多値変調器の光出力パワーに応じて制御するバイアス制御回路と、を備える光送信器の制御方法であって、多値変調器は、１つ以上の半導体マッハツェンダ変調器を備え、半導体マッハツェンダ変調器は、入力側において分岐した２つの光を通過させる第１及び第２の光導波路と、第１の光導波路に設けられた第１の電極と、第２の光導波路に設けられた第２の電極と、を有し、バイアス制御回路は、第１及び第２の電極にそれぞれ個別のバイアス電圧を与え、光遮断器が多値変調器の出力光を遮断したことに同期して、多値変調器を駆動する駆動信号の振幅を減少させるとともに、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるように、バイアス電圧を調整する。

このような光送信器の制御方法によれば、多値変調器を駆動する駆動信号の振幅が、光遮断器が多値変調器の光出力を遮断したことに同期して減少する。したがって、光遮断器の遮断動作時における、駆動信号を出力する駆動回路での消費電力が減少する。同時に、多値変調器から出力される光が完全には消えないため、多値変調器の光出力パワーに応じて、バイアス制御回路が多値変調器へのバイアス電圧の制御を継続することができる。これにより、光送信器の消費電力を低減しながら多値変調器のバイアス点を適切に制御することができる。また、半導体マッハツェンダ変調器の第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるようにバイアス電圧が調整される。光送信器の通常の送信動作時において、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差はπとされる。このため、上記の構成によれば、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差を、光送信器が通常動作状態に復帰する際に好適な値に制御することができる。

上述した光送信器の制御方法においては、多値変調器は、２つの半導体マッハツェンダ変調器を備え、２つの半導体マッハツェンダ変調器のそれぞれについて時分割で、第１の光導波路を通過した光と第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるようにバイアス電圧を調整する、ことが好適である。この場合には、２つの半導体マッハツェンダ変調器について、バイアス電圧が時分割で調整される。これにより、２つの半導体マッハツェンダ変調器について、１つのバイアス制御回路や駆動回路、及びバイアス制御や駆動回路を制御する制御回路を共用することができ、光送信器の小型化、省消費電力化を図ることができる。

本発明によれば、消費電力を低減しながら多値変調器のバイアス点を適切に制御することができる光送信器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光送信器の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る多値変調器の概略構成を示す図である。 多値変調器及びその制御を行うための構成を示す図である。 多値変調器に加えられるバイアス電圧及び駆動電圧を示す図である。 駆動回路の一例を示す回路図である。 駆動回路の出力端子と多値変調器の電極との間の電気的接続の一例を示す回路図である。 通常動作状態から送信ディスエーブル状態へ移行する際の処理を示すフローチャートである。 送信ディスエーブル状態から通常動作状態へ移行する際の処理を示すフローチャートである。 マッハツェンダ変調器の出力光の位相を示すベクトル図である。 通常動作時の光透過曲線と送信光強度の時間変化を示す図である。 従来の光送信器における送信ディスエーブル時の光透過曲線と送信光強度の時間変化を示す図である。 本実施形態の光送信器における送信ディスエーブル時の光透過曲線と送信光強度の時間変化を示す図である。 本実施形態の通常時及び送信ディスエーブル状態における各部の消費電力の時間変化を示す図である。 多値変調器及びその制御を行うための構成の変形例を示す図である。 多値変調器及びその制御を行うための構成の別の変形例を示す図である。 多値変調器及びその制御を行うための構成のさらに別の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光送受信器（光送信器）の機能構成を示すブロック図である。図１に示されるように、光送受信器１は、光源２、多値変調器１０、駆動回路４６、ＶＯＡ（可変光減衰器、Variable Optical Attenuator）４５、及び干渉計２１を備えている。この光送受信器１は、例えば光通信において使用される。

光送受信器１により信号光を送信するための構成は、次の通りである。光源２は、直流光を出射する。多値変調器１０は、光源２からの直流光を、送信側電気信号に基づいて変調する。駆動回路４６は、光送受信器１の外部からの送信側電気信号に基づいて、多値変調器１０を駆動するための駆動信号を多値変調器１０に出力する。ＶＯＡ７は、例えばホスト側から送信ディスエーブル信号を受信した場合などに、多値変調器１０から出力される変調光を減衰させる光遮断器として機能する。多値変調器１０からの変調光は、ＶＯＡ７を通過した後、光送受信器１に接続された送信用光ファイバを介して、光送受信器１の外部に送信光として出力される。

一方、光送受信器１により信号光を受信するための構成は、次の通りである。干渉計２１は、光送受信器１に接続された受信用光ファイバを介して、光送受信器１の外部から受信光として入力された光と、光源２からの直流光とを干渉させる。受信光と直流光とを干渉させて得られた干渉光は、不図示の光検出器により検出され、受信側電気信号として光送受信器１の外部に出力される。このように、光送受信器１においては、光源２は、信号光を送信するため、及び信号光を受信するための両方の目的に兼用されている。

次に、図２を参照して多値変調器１０の概略構成について説明する。図２は、多値変調器１０の概略構成図である。多値変調器１０は、Ｘ偏波（第１偏波）の変調信号（以下、「Ｘ側変調信号」という。）及びＹ偏波（第２偏波）の変調信号（以下、「Ｙ側変調信号」という。）を生成するＤＰ−ＱＰＳＫ変調器である。多値変調器１０は、光分岐素子３と、第１ＱＰＳＫ変調部（多値変調器）４と、第２ＱＰＳＫ変調部（多値変調器）５と、偏波回転素子６と、偏波合成素子７と、第１光パワーモニタ（光検知器）１１と、第２光パワーモニタ（光検知器）１２と、を備え、レーザ光源２からの光を変調する。

レーザ光源２は、例えばレーザダイオードであって、所定の周波数の光を生成し、光導波路ｗｇ１を介して光分岐素子３に光を出射する。この光は、例えば単一偏波を有する光である。光分岐素子３は、レーザ光源２と第１ＱＰＳＫ変調部４及び第２ＱＰＳＫ変調部５との間に設けられ、レーザ光源２から出射された光を、パワーの等しい２つの光（Ｘ側光及びＹ側光）に分割する。光分岐素子３は、光導波路ｗｇ２を介して第１ＱＰＳＫ変調部４にＸ側光（光の一部）を分岐して出力し、光導波路ｗｇ３を介して第２ＱＰＳＫ変調部５にＹ側光（光の他部）を分岐して出力する。

第１ＱＰＳＫ変調部４は、入力されたＸ側光に対してＱＰＳＫ変調を行ってＸ側変調信号を生成する。そして、第１ＱＰＳＫ変調部４は、Ｘ側変調信号を光導波路ｗｇ４を介して偏波回転素子６に出力する。第２ＱＰＳＫ変調部５は、入力されたＹ側光に対してＱＰＳＫ変調を行ってＹ側変調信号を生成する。そして、第２ＱＰＳＫ変調部５は、Ｙ側変調信号を光導波路ｗｇ６を介して偏波合成素子７に出力する。

ここで、図３を参照して、第１ＱＰＳＫ変調部４の構成について具体的に説明する。図３に示されるように、第１ＱＰＳＫ変調部４は、第１マッハツェンダ干渉部（半導体マッハツェンダ変調器）４１と、第２マッハツェンダ干渉部（半導体マッハツェンダ変調器）４２と、電極４３と、電極４４と、ＶＯＡ（光遮断器）４５と、駆動回路４６と、バイアス制御回路４７と、可変抵抗素子４８と、制御回路４９と、を備える。

第１ＱＰＳＫ変調部４では、入力部４ａにおいて光導波路ｗｇ２が光導波路ｗｇ２１と光導波路ｗｇ２２とに分岐されている。光導波路ｗｇ２１は、入力部４ａから第１マッハツェンダ干渉部４１の入力部４１ａまで延び、光導波路ｗｇ２２は、入力部４ａから第２マッハツェンダ干渉部４２の入力部４２ａまで延びている。また、第１マッハツェンダ干渉部４１の出力部４１ｂから出力部４ｂまで光導波路ｗｇ２３が延び、第２マッハツェンダ干渉部４２の出力部４２ｂから出力部４ｂまで光導波路ｗｇ２４が延びている。光導波路ｗｇ２３及び光導波路ｗｇ２４は、出力部４ｂにおいて光導波路ｗｇ４に合流している。

第１マッハツェンダ干渉部４１は、光分岐素子３によって分離されたＸ側光に、データ信号Ｄ_ＸＩを重畳して、ＸＩ変調信号を生成し、ＸＩ変調信号を出力する。第１マッハツェンダ干渉部４１では、入力部４１ａにおいて光導波路ｗｇ２１が光導波路（第１の光導波路）ｗｇ２１ａと光導波路（第２の光導波路）ｗｇ２１ｂとに分岐され、光導波路ｗｇ２１ａ及び光導波路ｗｇ２１ｂは、それぞれ入力部４１ａから出力部４１ｂまで延びている。そして、出力部４１ｂにおいて光導波路ｗｇ２１ａと光導波路ｗｇ２１ｂとが光導波路ｗｇ２３に合流する。この光導波路ｗｇ２１ａには第１ＸＩ電極（第１の電極）４１ｃが設けられ、光導波路ｗｇ２１ｂには第２ＸＩ電極（第２の電極）４１ｄが設けられている。第１ＸＩ電極４１ｃと第２ＸＩ電極４１ｄとは、互いに平行に配置されている。このため、第１ＸＩ電極４１ｃ及び第２ＸＩ電極４１ｄの対は、２×２光方向性カプラとして機能する。

入力部４１ａにおいて、光導波路ｗｇ２１を通過したＸ側光が光導波路ｗｇ２１ａ及び光導波路ｗｇ２１ｂにそれぞれ出力される。また、第１ＸＩ電極４１ｃには、バイアス制御回路４７によりバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１が印加されるとともに、駆動回路４６により駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１が印加される。第２ＸＩ電極４１ｄには、バイアス制御回路４７によりバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ２が印加されるとともに、駆動回路４６により駆動信号Ｖ_ＸＩＤ２が印加される。バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１及びバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ２は、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差がπとなるように、バイアス制御回路４７により調整される。駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１及び駆動信号Ｖ_ＸＩＤ２は、データ信号Ｄ_ＸＩに基づいて生成された電圧信号である。駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１の振幅（電圧値）は、駆動信号Ｖ_ＸＩＤ２の振幅（電圧値）と等しく、駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１の極性は、Ｖ_ＸＩＤ２の極性と異なる。第１ＸＩ電極４１ｃに駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１が印加されることによって、光導波路ｗｇ２１ａを通過するＸ側光が変調され、第１ＸＩ変調信号が生成される。第２ＸＩ電極４１ｄに駆動信号Ｖ_ＸＩＤ２が印加されることによって、光導波路ｗｇ２１ｂを通過するＸ側光が変調され、第２ＸＩ変調信号が生成される。そして、出力部４１ｂにおいて第１ＸＩ変調信号と第２ＸＩ変調信号とが合波されてＸＩ変調信号が生成され、ＸＩ変調信号はｗｇ２３に出力される。

第２マッハツェンダ干渉部４２は、光分岐素子３によって分離されたＸ側光に、データ信号Ｄ_ＸＱを重畳して、ＸＱ変調信号を生成し、ＸＱ変調信号を出力する。第２マッハツェンダ干渉部４２では、入力部４２ａにおいて光導波路ｗｇ２２が光導波路（第１の光導波路）ｗｇ２２ａと光導波路（第２の光導波路）ｗｇ２２ｂとに分岐され、光導波路ｗｇ２２ａ及び光導波路ｗｇ２２ｂは、それぞれ入力部４２ａから出力部４２ｂまで延びている。そして、出力部４２ｂにおいて光導波路ｗｇ２２ａと光導波路ｗｇ２２ｂとが光導波路ｗｇ２４に合流する。この光導波路ｗｇ２２ａには第１ＸＱ電極（第１の電極）４２ｃが設けられ、光導波路ｗｇ２２ｂには第２ＸＱ電極（第２の電極）４２ｄが設けられている。第１ＸＱ電極４２ｃと第２ＸＱ電極４２ｄとは、互いに平行に配置されている。このため、第１ＸＱ電極４２ｃ及び第２ＸＱ電極４２ｄの対は、２×２光方向性カプラとして機能する。

入力部４２ａにおいて、光導波路ｗｇ２２を通過したＸ側光が光導波路ｗｇ２２ａ及び光導波路ｗｇ２２ｂにそれぞれ出力される。また、第１ＸＱ電極４２ｃには、バイアス制御回路４７によりバイアス電圧Ｖ_ＸＱＢ１が印加されるとともに、駆動回路４６により駆動信号Ｖ_ＸＱＤ１が印加される。第２ＸＱ電極４２ｄには、バイアス制御回路４７によりバイアス電圧Ｖ_ＸＱＢ２が印加されるとともに、駆動回路４６により駆動信号Ｖ_ＸＱＤ２が印加される。バイアス電圧Ｖ_ＸＱＢ１及びバイアス電圧Ｖ_ＸＱＢ２は、光導波路ｗｇ２２ａを通過した光と光導波路ｗｇ２２ｂを通過した光との位相差がπとなるように、バイアス制御回路４７により調整される。駆動信号Ｖ_ＸＱＤ１及び駆動信号Ｖ_ＸＱＤ２は、データ信号Ｄ_ＸＱに基づいて生成された電圧信号である。駆動信号Ｖ_ＸＱＤ１の振幅（電圧値）は、駆動信号Ｖ_ＸＱＤ２の振幅（電圧値）と等しく、駆動信号Ｖ_ＸＱＤ１の極性は、Ｖ_ＸＱＤ２の極性と異なる。第１ＸＱ電極４２ｃに駆動信号Ｖ_ＸＱＤ１が印加されることによって、光導波路ｗｇ２２ａを通過するＸ側光が変調され、第１ＸＱ変調信号が生成される。第２ＸＱ電極４２ｄに駆動信号Ｖ_ＸＱＤ２が印加されることによって、光導波路ｗｇ２２ｂを通過するＸ側光が変調され、第２ＸＱ変調信号が生成される。そして、出力部４２ｂにおいて第１ＸＱ変調信号と第２ＸＱ変調信号とが合波されてＸＱ変調信号が生成され、ＸＱ変調信号はｗｇ２４に出力される。

第１光パワーモニタ１１は、第１ＱＰＳＫ変調部４から出力されるＸ側変調信号の光パワーを検出するモニタである。第１光パワーモニタ１１は、出力部４ｂにおいて、光導波路ｗｇ２３，ｗｇ２４と光結合するように設けられている。これにより、第１光パワーモニタ１１は、光導波路ｗｇ２３，ｗｇ２４から光導波路ｗｇ４へ出力される光のパワーをモニタする。第１光パワーモニタ１１は、モニタした光パワーをモニタ電流として、可変抵抗素子４８へ出力する。

ＶＯＡ４５は、光導波路ｗｇ４上に配置されており、制御回路４９からの制御に基づき、第１ＱＰＳＫ変調部４の出力光を遮断する。ＶＯＡ４５は、印加される電圧に応じて、出力光の透過強度を調節する。

駆動回路４６は、前述したように、第１ＱＰＳＫ変調部４を駆動するための駆動信号として、第１ＸＩ電極４１ｃ、第２ＸＩ電極４１ｄ、第１ＸＱ電極４２ｃ、第２ＸＱ電極４２ｄにそれぞれ駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２，Ｖ_ＸＱＤ１，Ｖ_ＸＱＤ２を出力する。

バイアス制御回路４７は、前述したように、第１ＱＰＳＫに対して与えられるバイアス電圧として、第１ＸＩ電極４１ｃ、第２ＸＩ電極４１ｄ、第１ＸＱ電極４２ｃ、第２ＸＱ電極４２ｄにそれぞれ個別のバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２，Ｖ_ＸＱＢ１，Ｖ_ＸＱＢ２を出力する。

可変抵抗素子４８は、その一端が第１光パワーモニタ１１に接続されており、その他端が接地端子に接続されている。可変抵抗素子４８の抵抗値は、制御回路４９の制御に応じて可変とされている。可変抵抗素子４８の一端の電位は、第１光パワーモニタ１１から出力されたモニタ電流に比例した電位となる。バイアス制御回路４７は、この可変抵抗素子４８の一端に生じた電位を検知することにより、第１光パワーモニタ１１がモニタした光パワーを検出する。

制御回路４９は、ＶＯＡ４５、駆動回路４６、及びバイアス制御回路４７の動作を制御する。具体的には、制御回路４９は、光送受信器１の外部に設けられた例えばパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの送信ディスエーブル信号であるＴｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ信号を受信し、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ信号の受信に応じてＶＯＡ４５に、光導波路ｗｇ４を通過する光を遮断させる。また、制御回路４９は、後述のように、駆動回路４６から出力される駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２，Ｖ_ＸＱＤ１，Ｖ_ＸＱＤ２の振幅を制御する。さらに、制御回路は、バイアス制御回路４７によるバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２，Ｖ_ＸＱＢ１，Ｖ_ＸＱＢ２の制御動作の開始及び停止を制御する。また、制御回路４９は、可変抵抗素子４８の抵抗値を増減させる制御も行う。

第２ＱＰＳＫ変調部５は、第１ＱＰＳＫ変調部４と略同様の構成を有している。すなわち、第２ＱＰＳＫ変調部５は、第１マッハツェンダ干渉部（半導体マッハツェンダ変調器）５１及び第２マッハツェンダ干渉部（半導体マッハツェンダ変調器）５２を有している。第１マッハツェンダ干渉部５１は、光分岐素子３によって分離されたＹ側光に、データ信号Ｄ_ＹＩを重畳して、ＹＩ変調信号を生成し、ＹＩ変調信号を出力する。第２マッハツェンダ干渉部４１は、光分岐素子３によって分離されたＹ側光に、データ信号Ｄ_ＹＱを重畳して、ＹＱ変調信号を生成し、ＹＱ変調信号を出力する。

ここで、図４を参照して、通常動作時におけるバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２と駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２の時間変化について説明する。図４は、バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２と駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２の時間変化を模式的に示す波形図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。縦軸の電圧のうち、Ｖ_０、Ｖ_π／２、Ｖ_π、Ｖ_３π／２、Ｖ_２πは、それぞれ、光導波路ｗｇ２１ａ又は光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光の位相が、基準となる位相と比較して０、π／２、π、３π／２、２πシフトした値となる電圧を表す。

前述の通り、バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１及びバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ２は、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差がπとなる値である。そこで、バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１をＶ_π／２とし、バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ２をＶ_３π／２とする。

また、駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１及び駆動信号Ｖ_ＸＩＤ２を、時刻に応じて−Ｖ_π／２とＶ_π／２との間で変化する値とする。前述の通り、駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１と駆動信号Ｖ_ＸＩＤ２とは、絶対値が等しく符号が異なる。これにより、時刻ｔ０からｔ１までの間、第１ＸＩ電極４１ｃに印加される電圧Ｖ_ＸＩＢ１＋Ｖ_ＸＩＤ１はＶ_π／２−Ｖ_π／２＝Ｖ_０となり、第２ＸＩ電極４１ｄに印加される電圧Ｖ_ＸＩＢ２＋Ｖ_ＸＩＤ２はＶ_３π／２＋Ｖ_π／２＝Ｖ_２πとなる。時刻ｔ２からｔ３までの間、第１ＸＩ電極４１ｃに印加される電圧Ｖ_ＸＩＢ１＋Ｖ_ＸＩＤ１はＶ_π／２＋Ｖ_π／２＝Ｖ_πとなり、第２ＸＩ電極４１ｄに印加される電圧Ｖ_ＸＩＢ２＋Ｖ_ＸＩＤ２はＶ_３π／２−Ｖ_π／２＝Ｖ_πとなる。時刻ｔ４からｔ５までの間は、時刻ｔ０からｔ１までの間と同様の電圧値となり、時刻ｔ６からｔ７までの間は、時刻ｔ２からｔ３までの間と同様の電圧値となる。以後、電圧値は、周期的に変化する。

次に、図５及び図６を参照して、駆動回路４６の回路構成について説明する。駆動回路４６は、オープンコレクタ出力又はオープンドレイン出力を備える差動回路構成とされている。

駆動回路４６は、例えば図５に示すような差動増幅器４６Ａを出力段に含んで構成されている。差動増幅器４６Ａは、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ１１、Ｔｒ１２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、及びＴｒ６、キャパシタＣ１、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６、並びに、電流源Ｉ１、Ｉ２、Ｉ１１、Ｉ１２、及びＩ４を備えている。差動増幅器４６Ａは、差動増幅器であり、入力端子Ｉｎ１及びＩｎ２に入力される差動入力信号を増幅して、差動出力信号を出力端子Ｏｕｔ１及びＯｕｔ２に出力する。

差動増幅器４６Ａにおいては、トランジスタＴｒ１のベースが入力端子Ｉｎ２に接続されており、トランジスタＴｒ１のコレクタが接地電位に接続されており、トランジスタＴｒ１のエミッタが電流源Ｉ１及びトランジスタＴｒ１１のベースに接続されている。また、トランジスタＴｒ２のベースが入力端子Ｉｎ１に接続されており、トランジスタＴｒ２のコレクタが接地電位に接続されており、トランジスタＴｒ２のエミッタが電流源Ｉ２及びトランジスタＴｒ１２のベースに接続されている。また、トランジスタＴｒ１１のコレクタが接地電位に接続されており、トランジスタＴｒ１１のエミッタが電流源Ｉ１１及びトランジスタＴｒ４のベースに接続されている。また、トランジスタＴｒ１２のコレクタが接地電位に接続されており、トランジスタＴｒ１２のエミッタが電流源Ｉ１２及びトランジスタＴｒ３のベースに接続されている。これらのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ１１、及びＴｒ１２は、２段のエミッタフォロワ回路を構成する。

トランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４は一対の差動対トランジスタを構成している。トランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４には、トランジスタＴｒ５及びトランジスタＴｒ６がカスコード接続されている。すなわち、トランジスタＴｒ５及びトランジスタＴｒ６は、それぞれ、トランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４に直列に接続された一対のカスコードトランジスタである。より詳細には、トランジスタＴｒ３のコレクタにカスコードトランジスタＴｒ５のエミッタが接続されており、トランジスタＴｒ４のコレクタにカスコードトランジスタＴｒ６のエミッタが接続されている。トランジスタＴｒ３のエミッタは抵抗素子Ｒ１１を介して電流源Ｉ４に接続されており、トランジスタＴｒ４のエミッタは、抵抗素子Ｒ１２を介して電流源Ｉ４に接続されている。

トランジスタＴｒ５のコレクタは、出力端子Ｏｕｔ１に接続されており、トランジスタＴｒ６のコレクタは、出力端子Ｏｕｔ２に接続されている。トランジスタＴｒ５のベース及びトランジスタＴｒ６のベースは、抵抗素子Ｒ１３及びＲ１４の間のノードＮに接続されている。このノードＮには、その一端が接地電位に接続されたキャパシタＣ１の他端が接続されている。抵抗素子Ｒ１３及びＲ１４は、電源電位をノードＮにおいて分圧する分圧回路を構成している。抵抗素子Ｒ１３及びＲ１４によって与えられるノードＮの電圧は、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６のバイアスを設定するものである。トランジスタＴｒ３及びＴｒ４は、ＩｎＰ系ｎ型のダブルへテロ接合バイポーラトランジスタ（ＩｎＰ−ＤＨＢＴ）であり得る。

さらに、トランジスタＴｒ５のエミッタ及びトランジスタＴｒ３のコレクタには、抵抗素子Ｒ１５が接続されている。また、トランジスタＴｒ６のエミッタ及びトランジスタＴｒ４のコレクタには、抵抗素子Ｒ１６が接続されている。これらの抵抗素子Ｒ１５，Ｒ１６は、それぞれトランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４のスイッチング状態にかかわらずトランジスタＴｒ５及びトランジスタＴｒ６のエミッタに流れる電流を生成するための電流源として機能する。

図６は、出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２と電極４１ｃ，４１ｄとの間の電気的接続の一例を示す図である。駆動回路４６からの駆動信号は、次に説明するように、交流結合で第１ＱＰＳＫ変調部４の電極４１ｃ，４１ｄに出力されている。

出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２は、それぞれ抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２を介して、電源電位Ｖｃｃに接続されている。すなわち、駆動回路４６は、オープンコレクタ出力構成を備えている。なお、駆動回路４６をバイポーラトランジスタではなくＭＯＳトランジスタにより構成する場合には、駆動回路４６がオープンドレイン出力構成を備えることとしてもよい。

また、出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２は、それぞれキャパシタＣ２１，Ｃ２２を介して、電極４１ｃ，４１ｄに接続されている。電極４１ｃ，４１ｄは、それぞれインダクタＬ２１，Ｌ２２を介して、バイアス制御回路４７の出力する電位Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２に接続されている。

ここで、制御回路４９は、差動増幅器４６ＡのトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４及び電流源Ｉ４により構成される差動回路の、電流源Ｉ４により規定される電流を減少させることにより、駆動回路４６から出力される駆動信号の振幅を減少させる。差動増幅器４６Ａが出力する駆動信号の振幅は、電流源Ｉ４により規定される電流及び負荷抵抗としての抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値の大きさで決定される。このため、電流源Ｉ４により規定される電流を減少させることにより、駆動回路４６から出力される駆動信号の振幅は減少する。

次に、図７を参照して、本実施形態の光送受信器１における、通常動作状態から送信ディスエーブル状態へ移行する際の処理について説明する。

まず、制御回路４９が、ホスト装置からのＴｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ信号の発出を検知する（ステップＳ１１）。次に、制御回路４９が、バイアス制御回路４７の動作を停止させる（ステップＳ１２）。次に、制御回路４９が、ＶＯＡ４５の減衰動作をオンにし、第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）からの光出力を遮断させる（ステップＳ１３）。

次に、制御回路４９が、ＶＯＡ４５が第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）からの光出力を遮断したことに同期して、駆動回路４６から出力される駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２，Ｖ_ＸＱＤ１，Ｖ_ＸＱＤ２の振幅を減少させる（ステップＳ１４）。駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２，Ｖ_ＸＱＤ１，Ｖ_ＸＱＤ２の振幅の減少は、前述の通り、例えば差動増幅器４６Ａの電流源Ｉ４により規定される電流値を減少させることにより行うことができる。

次に、制御回路４９が、可変抵抗素子４８の抵抗値を増加させる（ステップＳ１５）。駆動回路４６から出力される駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２，Ｖ_ＸＱＤ１，Ｖ_ＸＱＤ２の振幅が減少すると、第１光パワーモニタ１１で検出される光パワーが減少し、これにより第１光パワーモニタ１１からの光電流が減少する。しかしながら、このように可変抵抗素子４８の抵抗値を増加させると、光電流が減少している場合でも、光パワーの変化を可変抵抗素子４８の一端における大きな電位の変化として検出できるため、光パワーの検出がしやすくなる。

最後に、制御回路４９が、バイアス制御回路４７の動作を開始させる（ステップＳ１６）。以上で、通常動作状態から送信ディスエーブル状態への移行が完了する。

次に、図８を参照して、本実施形態の光送受信器１における、送信ディスエーブル状態から通常動作状態へ移行する際の処理について説明する。

まず、制御回路４９が、ホスト装置からのＴｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ信号が解除されたことを検知する（ステップＳ２１）。次に、制御回路４９が、バイアス制御回路４７の動作を停止させる（ステップＳ２２）。次に、制御回路４９が、駆動回路４６から出力される駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２，Ｖ_ＸＱＤ１，Ｖ_ＸＱＤ２の振幅を、通常動作時における振幅まで増加させる（ステップＳ２３）。駆動信号Ｖ_ＸＩＤ１，Ｖ_ＸＩＤ２，Ｖ_ＸＱＤ１，Ｖ_ＸＱＤ２の振幅の増加は、前述の通り、例えば差動増幅器４６Ａの電流源Ｉ４により規定される電流値を通常動作時の電流値まで増加させることにより行われる。

次に、制御回路４９が、可変抵抗素子４８の抵抗値を減少させる（ステップＳ２４）。可変抵抗素子４８の抵抗値を減少させることにより、第１ＱＰＳＫ変調部４が通常動作を開始した場合に第１光パワーモニタ１１で検出される光電流が増加した場合にも、可変抵抗素子４８の一端における電位の変化が適切な範囲に抑えられ、光パワーを適切に検出できる。

次に、制御回路４９が、ＶＯＡ４５の減衰動作をオフにし、第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）からの光出力を再び透過させる（ステップＳ２５）。

最後に、制御回路４９が、バイアス制御回路４７の動作を開始させる（ステップＳ２６）。以上で、送信ディスエーブル状態から通常動作状態への移行が完了する。

次に、図９を参照して、本実施形態の光送受信器１の制御方法における、マッハツェンダ変調器の２つの光導波路を通過した光の位相差の調整の処理について説明する。本実施形態の光送受信器１のように、第１ＱＰＳＫ変調部４が、第１マッハツェンダ干渉部４１及び第２マッハツェンダ干渉部４２の２つのマッハツェンダ干渉部を備えている場合には、第１マッハツェンダ干渉部４１及び第２マッハツェンダ干渉部４２のそれぞれについて時分割で、光導波路ｗｇ２１ａ（又は光導波路ｗｇ２２ａ）を通った光と光導波路ｗｇ２１ｂ（又は光導波路ｗｇ２２ｂ）を通った光との位相差がπとなるように、バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２，Ｖ_ＸＱＢ１，Ｖ_ＸＱＢ２の調整を行うこととしてもよい。光導波路が半導体光導波路で構成されている場合には、導波路に大きなバイアス電圧を与えると光が全く伝播されない状況を作ることができる。第１マッハツェンダ干渉部４１におけるバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２の調整を行う場合には、第２マッハツェンダ干渉部４２の出力側に位置する光導波路ｗｇ２４に設けられた電極４４に大きな負のバイアス電圧を印加して、光導波路ｗｇ２４に光を吸収させる。このようにすれば、第１マッハツェンダ干渉部４１におけるバイアス電圧の調整を行う際に、第２マッハツェンダ干渉部４２からの光出力をほぼ０とすることができる。同様に、第２マッハツェンダ干渉部４２におけるバイアス電圧Ｖ_ＸＱＢ１，Ｖ_ＸＱＢ２の調整を行う場合には、第１マッハツェンダ干渉部４１の出力側に位置する光導波路ｗｇ２３に設けられた電極４３に大きな負のバイアス電圧を印加して、光導波路ｗｇ２３に光を吸収させる。このようにすれば、第２マッハツェンダ干渉部４２におけるバイアス電圧の調整を行う際に、第１マッハツェンダ干渉部４１からの光出力をほぼ０とすることができる。

あるいは、本発明に係る方法では、第２マッハツェンダ干渉部４２については通常動作状態を維持し、第１マッハツェンダ干渉部４１について上記バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１、Ｖ_ＸＩＢ２の調整を行うこともできる。この場合、第２マッハツェンダ干渉部４２については通常動作を行っているので、光出力を伴うが、第１マッハツェンダ干渉部４１の調整に対してはオフセット光が付加されている状態と看做すことができるので、相対的な位相差を求める際には問題とならない。また、第２マッハツェンダ干渉部４２の調整の際に第１マッハツェンダ干渉部４１を通常動作させていても、その調整に際してオフセット光が付与されているだけの状態と看做すことができる。そして第１、第２マッハツェンダ干渉部４１，４２の調整の切り替えを駆動点のドリフトよりも早いタイミングで行うことで、他方の干渉部が出射する光の影響を回避することができる。

第１マッハツェンダ干渉部４１の光導波路ｗｇ２１ａ，ｗｇ２１ｂを通る光の位相を、図９のベクトル図で模式的に示す。図９（Ａ）は、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相差がπである場合を示し、図９（Ｂ）は、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相差がπでない値となっている場合を示す。

いま、光導波路ｗｇ２１ａを通る光の位相が基準位相＋π／２となるように、バイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１が印加されているとする。このとき、光導波路ｗｇ２１ａを通る光の位相は、基準位相＋π／２を中心として振動する。すなわち、光導波路ｗｇ２１ａを通る光の位相は、図９（Ａ）のベクトルａとベクトルｂとの間で振動する。

まず、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相差がπである場合について説明する。光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相は、基準位相＋３π／２となる。このとき、光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相は、基準位相＋３π／２を中心として振動する。すなわち、光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相は、図９（Ａ）のベクトルｃとベクトルｄとの間で振動する。

ここで、ベクトルａとベクトルｃとを加算して得られるベクトルをベクトルＡとし、ベクトルｂとベクトルｄとを加算して得られるベクトルをベクトルＢとする。このとき、光出力パワーをモニタするための第１光パワーモニタ１１で検出される信号の大きさは、ベクトルＡの実部とベクトルＢの実部との差となる。

次に、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相差がπでない場合について説明する。説明の便宜上、光導波路ｗｇ２１ａを通る光の位相は、基準位相＋π／２を中心に振動しているものとする。このとき、光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相差は、基準位相＋３π／２からずれた角度を中心として振動することになる。図９（Ｂ）に示すように、光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相は、ベクトルｃｂとベクトルｄｂとの間で振動しているものとする。

ここで、ベクトルａとベクトルｃｂとを加算して得られるベクトルをベクトルＡｂとし、ベクトルｂとベクトルｄｂとを加算して得られるベクトルをベクトルＢｂとする。このとき、光出力パワーをモニタするための第１光パワーモニタ１１で検出される信号の大きさは、ベクトルＡｂの実部とベクトルＢｂの実部との差となる。

図９（Ａ）と図９（Ｂ）とを比較して分かるように、ベクトルＡの実部とベクトルＢの実部との差は、ベクトルＡｂの実部とベクトルＢｂの実部との差より大きい。このことから示されるように、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相との差がπである場合に、第１光パワーモニタ１１で検出される信号の大きさは最大となる。言い換えれば、制御回路４９は、第１光パワーモニタ１１で検出される信号の大きさが最大となるように、バイアス制御回路４７から出力されるバイアス電圧Ｖ_ＸＩＢ１，Ｖ_ＸＩＢ２を適宜調整することにより、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相との差をπにするように調整する。

以上で説明した本実施形態の光送受信器１によれば、第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）を駆動する駆動信号の振幅が、ＶＯＡ４５が第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）の光出力を遮断したことに同期して減少する。したがって、ＶＯＡ４５の遮断動作時における駆動回路での消費電力が減少する。同時に、第１光パワーモニタ１１に入力される光が完全には消えないため、第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）の光出力パワーに応じて、バイアス制御回路４７が第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）へのバイアス電圧の制御を継続することができる。これにより、光送受信器１の消費電力を低減しながら第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）のバイアス点を適切に制御することができる。

このような本実施形態の効果について、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０（Ａ）は、第１マッハツェンダ干渉部４１の出力部における光パワーと、２つの電極４１ｃ，４１ｄに印加される駆動信号の電位差との関係を示す曲線である。縦軸は出力光パワーＰｏｕｔを示し、横軸は、２つの電極４１ｃ，４１ｄに印加される駆動信号の電位差を示す。Ｖ_πは、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差がπとなるような、駆動電圧の差の値を示す。

通常動作状態においては、図４を参照して説明した通り、ほぼ半分の時間帯では、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差は２πである。この状態は、図１０（Ａ）では、点Ｐ_２πに相当する。他のほぼ半分の時間帯では、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差は０である。この状態は、図１０（Ａ）では、点Ｐ_０に相当する。この２つの状態の間の遷移の際に、２つの電極４１ｃ，４１ｄに印加される駆動信号の電位差は、０と２Ｖ_πとの間で変化する。

上述の２つの状態では、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差は２π又は０であるため、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光とは互いに強め合い、出力光パワーは最大値Ｐｏｕｔとなる。一方で、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差が２π又は０でない場合には、出力光パワーは最大値Ｐｏｕｔよりも低下する。特に、２つの電極４１ｃ，４１ｄに印加される駆動信号の電位差がＶ_πとなった瞬間においては、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差がπとなるため、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光とが弱めあうことにより、出力光パワーは大きく落ち込み、理論的には０となる。図１０（Ａ）の曲線は、２つの電極４１ｃ，４１ｄに印加される駆動信号の電位差と、出力光パワーとの上述した関係を示す。

通常動作時においては、ほとんどの時間帯で、光導波路ｗｇ２１ａを通過した光と光導波路ｗｇ２１ｂを通過した光との位相差は０又は２πである。したがって、図１０（Ａ）の点Ｐ_０及び点Ｐ_２πによって示されるように、出力光パワーはほぼ常時Ｐｍａｘであり、点Ｐ_０と点Ｐ_２πとの間の遷移の際にのみ出力光パワーが落ち込む。

ところが、前述したように、電極４１ｃ及び４１ｄは、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相差がπとなるように、バイアス制御回路４７によってバイアスされている。したがって、駆動回路４６が完全に停止してしまうと、図１１（Ａ）に示されるように、電極４１ｃと電極４１ｄとの間の電位差は、光導波路ｗｇ２１ａを通る光と光導波路ｗｇ２１ｂを通る光の位相差がπとなるような電圧Ｖ_πとなる。このような状態では、図１０（Ｂ）に示すように、出力光パワーがほぼ０となってしまい、第１光パワーモニタ１１による光パワーの検出が不可能となってしまう。したがって、バイアス制御回路４７が、出力光パワーに応じてバイアス電圧を制御することができなくなり、第１マッハツェンダ干渉部４１及び第２マッハツェンダ干渉部４２の動作点がドリフトしてしまう。

これに対し、本実施形態では、ＶＯＡ４５が出力光を遮断する動作を開始しても、第１ＱＰＳＫ変調部４を駆動する駆動信号の振幅が、単に減少させられるのみで、駆動回路４６により駆動信号が出力されなくなるわけではない。したがって、第１マッハツェンダ干渉部４１及び第２マッハツェンダ干渉部４２は、図１２（Ａ）の点Ｐ_Ａと点Ｐ_Ｂとの間で動作する。これにより、第１光パワーモニタ１１により検出される光パワーは、図１２（Ｂ）の破線で示される通常動作時のものよりは小さいものの、図１２（Ｂ）の実線で示されるように、ある大きさを有する値となる。したがって、第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）の光出力パワーに応じて、バイアス制御回路４７が第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）へのバイアス電圧の制御を継続することができる。

しかも、光送受信器１における消費電力を低減することも可能である。図１３に示すように、制御回路４９がＴｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ信号を受信した後、図１３（Ｃ）に示すようにＶＯＡ４５の消費電力Ｐ_ＶＯＡは増加する。しかしながら、図１３（Ｂ）に示すように、駆動回路４６における消費電力Ｐ_{ｄｒｉｖｅｒ}の減少量は、ＶＯＡ４５における消費電力Ｐ_ＶＯＡの増加量よりも大きい。したがって、図１３（Ａ）に示すように、光送受信器１における消費電力Ｐ_ｔｘ１（この消費電力Ｐ_ｔｘ１は、駆動回路４６の消費電力Ｐ_{ｄｒｉｖｅｒ}とＶＯＡ４５の消費電力Ｐ_ＶＯＡの和と同様に増減する）は、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ信号の受信後に減少する。なお、図１３（Ｂ）に示すように駆動回路４６の消費電力Ｐ_{ｄｒｉｖｅｒ}を減少させたことにより、図１３（Ｄ）に示すように第１光パワーモニタ１１におけるモニタ光の光パワーは減少する。しかしながら、このようにモニタ光の光パワーが減少した状態であっても、バイアス制御回路４７は、光パワーを検出して、この光パワーに応じてバイアス電圧を制御することが可能である。

このように、本実施形態の光送受信器１によれば、光送受信器１の消費電力を低減しながら第１ＱＰＳＫ変調部４（又は第２ＱＰＳＫ変調部５）のバイアス点を適切に制御することができる。

また、本実施形態の光送受信器１では、第１マッハツェンダ干渉部４１及び第２マッハツェンダ干渉部４２の第１の光導波路ｗｇ２１ａ，ｗｇ２２ａを通過した光と第２の光導波路ｗｇ２１ｂ，ｗｇ２２ｂを通過した光との位相差がπとなるようにバイアス電圧が調整される。このため、第１の光導波路ｗｇ２１ａ，ｗｇ２２ａを通過した光と第２の光導波路ｗｇ２１ｂ，ｗｇ２２ｂを通過した光との位相差を、光送信器が通常動作状態に復帰する際に好適な値であるπに制御することができる。

また、第１マッハツェンダ干渉部４１及び第２マッハツェンダ干渉部４２の２つのマッハツェンダ干渉部について、バイアス電圧が時分割で調整される。これにより、２つのマッハツェンダ干渉部について、１つのバイアス制御回路４７や駆動回路４６、制御回路４９を共用することができ、光送受信器１の小型化、省消費電力化を図ることができる。

また、駆動回路４６が差動回路構成とされているため、第１ＱＰＳＫ変調部４及び第２ＱＰＳＫ変調部５に駆動信号を差動電圧として与えることができ、かつ、駆動信号が交流結合で第１ＱＰＳＫ変調部４及び第２ＱＰＳＫ変調部５に出力されるため、駆動信号のバイアス点を最適な値とすることができる。さらに、駆動回路４６の差動回路に含まれる電流源Ｉ４により規定される電流を減少させることにより、駆動信号の振幅を容易に減少させることができる。

なお、本発明に係る光送信器及びその制御方法は、上記実施形態に記載したものに限定されない。

例えば、図１４に、図３で示した第１ＱＰＳＫ変調部４の一つの変形例としての第１ＱＰＳＫ変調部４Ａを示す。第１ＱＰＳＫ変調部４Ａでは、バイアス制御回路４７及び制御回路４９に代えてバイアス制御回路４７Ａ及び制御回路４９Ａが設けられている。第１ＱＰＳＫ変調部４Ａでは、制御回路４９Ａに代えて、バイアス制御回路４７Ａが可変抵抗素子４８の抵抗値の制御を行う。

また、図１５に、図３で示した第１ＱＰＳＫ変調部４の別の変形例としての第１ＱＰＳＫ変調部４Ｂを示す。第１ＱＰＳＫ変調部４Ｂでは、電源ラインに消費電力検出用の抵抗素子Ｒ_Ｐが設けられている。制御回路４９Ｂは、抵抗素子Ｒ_Ｐの両端の間での電圧降下を検出することによりＶＯＡ４５による消費電力を検出する。そして、制御回路４９Ｂは、ＶＯＡ４５が出力光を遮断している間は、ＶＯＡ４５が出力光を遮断することにより増加した消費電力を検出する。制御回路４９Ｂは、ＶＯＡ４５で増加した消費電力に等しい電力だけ、駆動回路４６における消費電力を削減するように、駆動回路４６からの駆動信号の振幅を減少させる。

また、図１６に、図３で示した第１ＱＰＳＫ変調部４のさらに別の変形例としての第１ＱＰＳＫ変調部４Ｃを示す。第１ＱＰＳＫ変調部４Ｃでは、バイアス制御回路４７及び制御回路４９に代えてバイアス制御回路４７Ａ及び制御回路４９Ｃが設けられている。第１ＱＰＳＫ変調部４Ｃでは、制御回路４９Ｃに代えて、バイアス制御回路４７Ａが可変抵抗素子４８の抵抗値の制御を行う。また、第１ＱＰＳＫ変調部４Ｃでは、電源ラインに消費電力検出用の抵抗素子Ｒ_ｐが設けられている。制御回路４９Ｃは、抵抗素子Ｒ_Ｐの両端の間での電圧降下を検出することによりＶＯＡ４５による消費電力を検出する。そして、制御回路４９Ｃは、ＶＯＡ４５が出力光を遮断している間は、ＶＯＡ４５が出力光を遮断することにより増加した消費電力を検出する。制御回路４９Ｃは、ＶＯＡ４５で増加した消費電力に等しい電力だけ、駆動回路４６における消費電力を削減するように、駆動回路４６からの駆動信号の振幅を減少させる。

また、光送信器としては、上述した第１ＱＰＳＫ変調部４及び第２ＱＰＳＫ変調部５を備えたものに代えて、１つ以上の半導体マッハツェンダ変調器を備えたものとしてもよい。

１…光送受信器（光送信器）、２…光源、４…第１ＱＰＳＫ変調部（多値変調器）、５…第２ＱＰＳＫ変調部（多値変調器）、４１…第１マッハツェンダ干渉部（半導体マッハツェンダ変調器）、４１ｃ，４２ｃ…電極（第１の電極）、４１ｄ，４２ｄ…電極（第２の電極）、４２…第２マッハツェンダ干渉部（半導体マッハツェンダ変調器）、４５…ＶＯＡ（光遮断器）、４６…駆動回路、４７…バイアス制御回路、４９…制御回路、Ｉ４…電流源、ｗｇ２１ａ，ｗｇ２２ａ…光導波路（第１の光導波路）、ｗｇ２１ｂ，ｗｇ２２ｂ…光導波路（第２の光導波路）。

Claims (7)

1. 直流光を生成する光源と、
   前記直流光を変調する多値変調器と、
   前記多値変調器の出力光を遮断する光遮断器と、
   前記多値変調器を駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記多値変調器に対して与えられるバイアス電圧を前記多値変調器の光出力パワーに応じて制御するバイアス制御回路と、
   前記光遮断器、前記駆動回路、及び前記バイアス制御回路の動作を制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記光遮断器が前記多値変調器の出力光を遮断したことに同期して、前記駆動回路から出力される駆動信号の振幅を減少させる、
   光送信器。
2. 前記多値変調器は、１つ以上の半導体マッハツェンダ変調器を備え、
   前記半導体マッハツェンダ変調器は、入力側において分岐した２つの光を通過させる第１及び第２の光導波路と、前記第１の光導波路に設けられた第１の電極と、前記第２の光導波路に設けられた第２の電極と、を有し、
   前記バイアス制御回路は、前記第１及び第２の電極にそれぞれ個別の前記バイアス電圧を与え、
   前記制御回路は、前記光遮断器が前記多値変調器の光出力を遮断したことに同期して、前記第１の光導波路を通過した光と前記第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるように前記バイアス電圧を調整するように、前記バイアス制御回路の動作を制御する、
   請求項１に記載の光送信器。
3. 前記多値変調器は、２つの前記半導体マッハツェンダ変調器を備え、
   前記制御回路は、前記２つの前記半導体マッハツェンダ変調器のそれぞれについて時分割で、前記第１の光導波路を通過した光と前記第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるように前記バイアス電圧を調整するように、前記バイアス制御回路の動作を制御する、
   請求項２に記載の光送信器。
4. 前記駆動回路は、オープンコレクタ出力又はオープンドレイン出力を備える差動回路構成とされており、前記駆動信号は、交流結合で前記多値変調器に出力される、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の光送信器。
5. 前記制御回路は、前記差動回路に含まれる電流源により規定される電流を減少させることにより、前記駆動回路から出力される駆動信号の振幅を減少させる、請求項４に記載の光送信器。
6. 多値変調器と、前記多値変調器の出力光を遮断する光遮断器と、前記多値変調器に対して与えられるバイアス電圧を前記多値変調器の光出力パワーに応じて制御するバイアス制御回路と、を備える光送信器の制御方法であって、
   前記多値変調器は、１つ以上の半導体マッハツェンダ変調器を備え、
   前記半導体マッハツェンダ変調器は、入力側において分岐した２つの光を通過させる第１及び第２の光導波路と、前記第１の光導波路に設けられた第１の電極と、前記第２の光導波路に設けられた第２の電極と、を有し、
   前記バイアス制御回路は、前記第１及び第２の電極にそれぞれ個別の前記バイアス電圧を与え、
   前記光遮断器が前記多値変調器の出力光を遮断したことに同期して、前記多値変調器を駆動する駆動信号の振幅を減少させるとともに、前記第１の光導波路を通過した光と前記第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるように、前記バイアス電圧を調整する、
   光送信器の制御方法。
7. 前記多値変調器は、２つの前記半導体マッハツェンダ変調器を備え、
   前記２つの前記半導体マッハツェンダ変調器のそれぞれについて時分割で、前記第１の光導波路を通過した光と前記第２の光導波路を通過した光との位相差がπとなるように前記バイアス電圧を調整する、
   請求項６に記載の光送信器の制御方法。

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