JP2022107112A - 光送信器及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光変調部のゲインを安定させやすくすることができる光送信器及びその制御方法を提供する。【解決手段】光送信器は、入力光を変調し、信号光を出力する光変調部と、前記光変調部に印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、前記光変調部から出力された前記信号光を減衰させて出力する減衰部と、前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる正転側信号光を検出する正転側モニタと、前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる反転側信号光を検出する反転側モニタと、前記正転側モニタから出力される正転側信号の第１ディザと、前記反転側モニタから出力される反転側信号の第２ディザと、の和に基づいて前記バイアス制御部を制御する制御部と、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、光送信器及びその制御方法に関する。

光トランシーバ等に用いられる光送信器は光変調器を含んでおり、光変調器に対する自動バイアス制御（auto bias control：ＡＢＣ）が行われている。

特開２００９－２８８５０９号公報 特開２０１２－１２８１６５号公報 米国特許第８０４１２２８号明細書

しかしながら、従来の光送信器では、光変調器のゲインを安定させにくいことがある。

本開示の目的は、光変調部のゲインを安定させやすくすることができる光送信器及びその制御方法を提供することにある。

本開示の一形態によれば、入力光を変調し、信号光を出力する光変調部と、前記光変調部に印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、前記光変調部から出力された前記信号光を減衰させて出力する減衰部と、前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる正転側信号光を検出する正転側モニタと、前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる反転側信号光を検出する反転側モニタと、前記正転側モニタから出力される正転側信号の第１ディザと、前記反転側モニタから出力される反転側信号の第２ディザと、の和に基づいて前記バイアス制御部を制御する制御部と、を有する光送信器が提供される。

本開示によれば、光変調部のゲインを安定させやすくすることができる。

参考例に係る光送信器を示すブロック図である。 実施形態に係る光送信器を示すブロック図である。 実施形態に係る光送信器の動作を示すタイムチャートである。

以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

（参考例）
まず、参考例について説明する。図１は、参考例に係る光送信器を示すブロック図である。

図１に示すように、参考例に係る光送信器９００は、光変調部９１０と、バイアス制御部９２０と、減衰部９３０と、同相モニタ９４１と、逆相モニタ９４２と、制御部９５０とを有する。

光変調部９１０は、光源９６０から出力された連続（continuous wave：ＣＷ）光を入力光として変調し、信号光として出力する。バイアス制御部９２０は、制御部９５０による制御に基づいて、入力データ信号（電気信号）にバイアス電圧を加算して駆動信号を生成し、光変調部９１０を駆動する。減衰部９３０は、光変調部９１０から出力された信号光を減衰して出力する。同相モニタ９４１は、減衰部９３０から出力された正転側信号光のモニタを行って、モニタ値である電気の正転側信号を出力する。逆相モニタ９４２は、光変調部１０から出力された反転側信号光のモニタを行って、モニタ値である電気の反転側信号を出力する。同相モニタ９４１及び逆相モニタ９４２は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。

光送信器９００は、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ及びＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅの二つの動作モードを有する。Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅの動作モードでは、光源９６０がオフとされ、減衰部９３０が閉状態とされ、制御部９５０は逆相モニタ９４２からの出力信号に基づいてバイアス制御部９２０を制御する。また、Ｔｘ＿Ｅｎａｂｌｅの動作モードでは、光源９６０がオンとされ、減衰部９３０が開状態とされ、制御部９５０は同相モニタ９４１からの出力信号に基づいてバイアス制御部９２０を制御する。

このように、光送信器９００では、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ及びＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅの二つの動作モードの間で、異なる出力信号に基づいて光変調部９１０のバイアス電圧が制御される。このため、ゲインを安定させにくいことがある。また、光送信器９００では、逆相モニタ９４２によるバイアスずれが発生することがある。その場合、Ｔｘ＿ＤｉｓａｂｌｅからＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅへと動作モードが遷移した時に、Ｔｘ＿Ｅｎａｂｌｅの初期において、バイアス電圧が安定しにくく、安定するまでの待機時間が長くなることがある。

本願発明者は、このような光送信器９００の特性を考慮し、光変調器のゲインを安定させるべく鋭意検討を行った結果、下記の実施形態に想到した。

（実施形態）
次に、実施形態に係る光送信器ついて説明する。図２は、実施形態に係る光送信器を示すブロック図である。

図２に示すように、実施形態に係る光送信器１００は、光変調部１０と、バイアス制御部２０と、減衰部３０と、正転側モニタ４１と、反転側モニタ４２と、制御部５０とを有する。

光変調部１０は、光源６０から出力されたＣＷ光を入力光として変調し、信号光として出力する。光変調部１０は、例えばマッハツェンダー（Mach-Zehnder：ＭＺ）変調器を含む。光変調部１０は、印加されるバイアス電圧を用いて動作する。光変調部１０は、入力部から二分岐された一方の光導波路１６Ａに設けられた位相シフタ１１Ａと、他方の光導波路１６Ｂに設けられた位相シフタ１１Ｂとを有する。光変調部１０は、更に、光導波路１６Ａから二分岐された一方の光導波路１７Ａに設けられた位相シフタ１２Ａ及び位相変調器１３Ａと、他方の光導波路１７Ｂに設けられた位相シフタ１２Ｂ及び位相変調器１３Ｂとを有する。光変調部１０は、更に、光導波路１６Ｂから二分岐された一方の光導波路１７Ｃに設けられた位相シフタ１２Ｃ及び位相変調器１３Ｃと、他方の光導波路１７Ｄに設けられた位相シフタ１２Ｄ及び位相変調器１３Ｄとを有する。光導波路１７Ａと光導波路１７Ｂとが光導波路１８Ａに結合され、光導波路１７Ｃと光導波路１７Ｄとが光導波路１８Ｂに結合され、光導波路１８Ａと光導波路１８Ｂとが一つの光導波路（出力部）に結合されている。

バイアス制御部２０は、制御部５０による制御に基づいて、デジタルシグナルプロセッサ（digital signal processor：ＤＳＰ）等から出力された入力データ信号（電気信号）にバイアス電圧を加算して駆動信号を生成し、光変調部１０を駆動する。つまり、バイアス制御部２０は、光変調部１０に印加されるバイアス電圧を制御する。

減衰部３０は、光変調部１０から出力された信号光を減衰して出力する。減衰部３０は、正転側可変光減衰器（variable optical attenuator：ＶＯＡ）３１と、反転側ＶＯＡ３２とを含む。正転側ＶＯＡ３１は光変調部１０から出力された信号光を正転させ、かつ減衰させて出力する。反転側ＶＯＡ３２は光変調部１０から出力された信号光を反転させ、かつ減衰させて出力する。減衰部３０から出力される信号光には、正転側信号光及び反転側信号光が含まれる。正転側信号光及び反転側信号光はディザを含む。正転側ＶＯＡは第１減衰器の一例であり、反転側ＶＯＡ３２は第２減衰器の一例である。

正転側モニタ４１は、減衰部３０から出力された正転側信号光のモニタを行って、モニタ値である電気の正転側信号を出力する。反転側モニタ４２は、減衰部３０から出力された反転側信号光のモニタを行って、モニタ値である電気の反転側信号を出力する。正転側モニタ４１及び反転側モニタ４２は、例えばＰＤである。電気の正転側信号及び電気の反転側信号もディザを含む。

制御部５０は、正転側モニタ４１から出力される正転側信号の第１ディザと、反転側モニタ４２から出力される反転側信号の第２ディザとの和に基づいてバイアス制御部２０を制御する。例えば、第１ディザと第２ディザとの和は、予め定められた範囲内にあり、好ましくは第１ディザと第２ディザとの和は実質的に一定である。制御部５０は、例えばディザを重畳したバイアス電圧を生成するようにバイアス制御部２０を制御する。

ここで、光送信器１００の動作について説明する。この動作は、主として制御部５０により実行される光送信器１００の制御方法の一例である。図３は、実施形態に係る光送信器１００の動作を示すタイムチャートである。光送信器１００は、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ及びＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅの二つの動作モードを有する。Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅは光送信が停止される動作モードであり、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅの動作モードにおいて光源６０はオフとされる。一方、Ｔｘ＿Ｅｎａｂｌｅは光送信が実施される動作モードであり、Ｔｘ＿Ｅｎａｂｌｅの動作モードにおいて光源６０はオンとされる。制御部５０は、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ及びＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅのいずれにおいても、ディザを重畳したバイアス電圧を生成するようにバイアス制御部２０を制御する。Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅは第１動作モードの一例であり、Ｔｘ＿Ｅｎａｂｌｅは第２動作モードの一例である。

光送信器１００がＴｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅの動作モードにある時、制御部５０はＴｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ状態にあり、光変調部１０は第１ゲインで制御される。また、減衰部３０は閉（ＣＬＯＳＥ）状態とされる。このため、反転側モニタ４２から出力される反転側信号の第２ディザは、正転側モニタ４１から出力される正転側信号の第１ディザより大きなものとなる。

光送信器１００がＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅの動作モードにある時、制御部５０はＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅ状態にあり、光変調部１０は第２ゲインで制御される。また、減衰部３０は開（ＯＰＥＮ）状態とされる。このため、正転側モニタ４１から出力される正転側信号の第１ディザは、反転側モニタ４２から出力される反転側信号の第２ディザより大きなものとなる。

また、Ｔｘ＿ＤｉｓａｂｌｅからＴｘ＿Ｅｎａｂｌｅへと動作モードが切り替えられる際には、一定の遷移期間が生じる。この遷移期間では、制御部５０も遷移状態となり、光変調部１０はＴｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅの解除と同時に停止する。制御部５０は遷移期間中においても、第１ディザと第２ディザとの和に基づいてバイアス制御部２０を制御する。また、減衰部３０は閉状態から開状態へと遷移していき、これに伴って、第２ディザは徐々に減少し、第１ディザは徐々に増加する。そして、減衰部３０が開状態となると、光変調部１０の動作が開始され、光変調部１０のゲインが第２ゲインに安定すると、Ｔｘ＿Ｅｎａｂｌｅの動作モードとなる。

制御部５０は、Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅにおいても、Ｔｘ＿Ｅｎａｂｌｅにおいても、これらの間の遷移期間中においても、第１ディザと第２ディザとの和に基づいてバイアス制御部２０を制御する。上記のように、第１ディザ及び第２ディザは変化するものの、第１ディザと第２ディザとの和は実質的に一定であり、予め定められた範囲内にある。従って、本実施形態によれば、第１ゲインと第２ゲインとを一致させやすく、光変調部１０のゲインを安定させやすくすることができる。

また、第１ディザと第２ディザとの和に基づいてバイアス制御部２０が連続して制御されるため、バイアスずれが生じにくく、光変調部１０の動作が開始されてから、短時間で光変調部１０のゲインが第２ゲインに安定する。このため、ゲインが安定するまでの待機時間を短縮することができる。

光送信器１００は、例えば光トランシーバに用いることができる。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
入力光を変調し、信号光を出力する光変調部と、
前記光変調部に印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力された前記信号光を減衰させて出力する減衰部と、
前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる正転側信号光を検出する正転側モニタと、
前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる反転側信号光を検出する反転側モニタと、
前記正転側モニタから出力される正転側信号の第１ディザと、前記反転側モニタから出力される反転側信号の第２ディザと、の和に基づいて前記バイアス制御部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする光送信器。
（付記２）
前記減衰部は、
前記信号光を正転させ、かつ減衰させて出力する第１減衰器と、
前記信号光を反転させ、かつ減衰させて出力する第２減衰器と、
を有することを特徴とする付記１に記載の光送信器。
（付記３）
光送信を停止する第１動作モードと、
光送信を実施する第２動作モードと、
を有し、
前記第１動作モードの期間と、前記第２動作モードの期間と、前記第１動作モードから前記第２動作モードへの遷移期間と、のいずれにおいても、前記制御部は、前記第１ディザと前記第２ディザとの和に基づいて前記バイアス制御部を制御することを特徴とする付記１又は２に記載の光送信器。
（付記４）
前記第１ディザと前記第２ディザとの和が、予め定められた範囲内にあることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光送信器。
（付記５）
前記制御部は、ディザを重畳したバイアス電圧を生成するように前記バイアス制御部を制御することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の光送信器。
（付記６）
入力光を変調し、信号光を出力する光変調部と、
前記光変調部に印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力された前記信号光を減衰させて出力する減衰部と、
を有する光送信器の制御方法であって、
前記光送信器は、更に、
前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる正転側信号光を検出する正転側モニタと、
前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる反転側信号光を検出する反転側モニタと、
を有し、
前記正転側モニタから出力される正転側信号の第１ディザと、前記反転側モニタから出力される反転側信号の第２ディザと、の和に基づいて前記バイアス制御部を制御する工程を有することを特徴とする光送信器の制御方法。

１０：光変調部
２０：バイアス制御部
３０：減衰部
３１：正転側ＶＯＡ
３２：反転側ＶＯＡ
４１：正転側モニタ
４２：反転側モニタ
５０：制御部
６０：光源
１００：光送信器

Claims (4)

1. 入力光を変調し、信号光を出力する光変調部と、
   前記光変調部に印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
   前記光変調部から出力された前記信号光を減衰させて出力する減衰部と、
   前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる正転側信号光を検出する正転側モニタと、
   前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる反転側信号光を検出する反転側モニタと、
   前記正転側モニタから出力される正転側信号の第１ディザと、前記反転側モニタから出力される反転側信号の第２ディザと、の和に基づいて前記バイアス制御部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする光送信器。
2. 前記減衰部は、
   前記信号光を正転させ、かつ減衰させて出力する第１減衰器と、
   前記信号光を反転させ、かつ減衰させて出力する第２減衰器と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
3. 光送信を停止する第１動作モードと、
   光送信を実施する第２動作モードと、
   を有し、
   前記第１動作モードの期間と、前記第２動作モードの期間と、前記第１動作モードから前記第２動作モードへの遷移期間と、のいずれにおいても、前記制御部は、前記第１ディザと前記第２ディザとの和に基づいて前記バイアス制御部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器。
4. 入力光を変調し、信号光を出力する光変調部と、
   前記光変調部に印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
   前記光変調部から出力された前記信号光を減衰させて出力する減衰部と、
   を有する光送信器の制御方法であって、
   前記光送信器は、更に、
   前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる正転側信号光を検出する正転側モニタと、
   前記減衰部から出力された前記信号光に含まれる反転側信号光を検出する反転側モニタと、
   を有し、
   前記正転側モニタから出力される正転側信号の第１ディザと、前記反転側モニタから出力される反転側信号の第２ディザと、の和に基づいて前記バイアス制御部を制御する工程を有することを特徴とする光送信器の制御方法。

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