JP2023051413A - 光コヒーレント送受信機及び光変調器の消光方法 - Google Patents

光コヒーレント送受信機及び光変調器の消光方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光変調器での消光状態を高精度に維持できる光コヒーレント送受信機等を提供することを目的とする。【解決手段】光コヒーレント送受信機は、単一光源のレーザ光を共有する光送信器及び光受信器を有する。光送信器は、バイアス電圧に応じてレーザ光を直交変調する、光変調器内の少なくとも１組の親側ＭＺＩと、バイアス電圧に応じてレーザ光を位相変調する、光変調器内の少なくとも２組の子側ＭＺＩとを有する。光送信器は、親側ＭＺＩ及び子側ＭＺＩに印加するバイアス電圧を制御する制御回路を有する。制御回路は、光送信器の光出力をオフする際に、データ信号の入力をオフにした状態で、親側ＭＺＩ間の位相差を９０度付近、組毎の子側ＭＺＩ間の位相差が１８０度になるように、親側ＭＺＩ干渉計及び子側ＭＺＩに印加するバイアス電圧を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、光コヒーレント送受信機及び光変調器の消光方法に関する。
光コヒーレント送受信機は、レーザ光を発光する光源と、レーザ光に基づき、データ信号を直交位相変調して送信光を出力する光送信器内の光変調器と、レーザ光に基づき、入力した受信光からデータ信号を復調する光受信器とを有する。光変調器は、例えば、マッハツェンダ型変調器(Mach-Zehnder Modulator:ＭＺＭ)を用いて送信光を直交位相変調する光変調器である。更に、光受信器は、ローカル光としてのレーザ光と受信光とを干渉させることで、受信光からデータ信号を得る光ハイブリッド回路を有する。光源は、光変調器に入力するレーザ光と、光ハイブリッド回路に入力するローカル光としてのレーザ光とを発光する光源である。
ＭＺＭは、光源からのレーザ光をデータ信号で光変調する直交変調器であって、光源からのレーザ光を位相変調する２個の子側光変調器と、光源からのレーザ光を直交変調する１個の親側光変調器と、電圧出力部と、変調部とを有する。各子側光変調器は、１組の子マッハツェンダ型干渉計(Mach-Zehnder Interferometer:ＭＺＩ)を有する。子側光変調器は、子ＭＺＩと子ＭＺＩとの間の位相差に応じて信号光を位相変調する。親側光変調器も、１組の親ＭＺＩを有する。親側光変調器は、親ＭＺＩと親ＭＺＩとの間の位相差に応じて信号光を直交変調する。電圧出力部は、各ＭＺＩが適切に変調できるように各ＭＺＩの最適バイアス点を調整するバイアス電圧を各ＭＺＩに印加する出力部である。尚、ＭＺＩの最適バイアス点は、データ信号の基準電位となる電圧である。変調部は、直交位相変調後の信号光をデータ信号で変調する。
光コヒーレント送受信機では、光送信器及び光受信器にレーザ光を供給する光源を共有化して装置の小型化を図っている。この際、光送信器は、光送信器の光出力をオフにする光出力オフ機能が求められている。しかしながら、光受信器では、光送信器と光源を共有しているため、光送信器の光出力オフ機能で光源の動作を停止した場合、光ハイブリッド回路で受信光を得る受信動作が継続できなくなる。そこで、光送信器側の出力段に光減衰器を配置し、光源の動作を停止することなく、光受信器の受信動作を継続しながら、光減衰器で光送信器の光出力をオフする方法が知られている。
しかしながら、光コヒーレント送受信機では、光減衰器を内蔵した場合に大型化することも考えられるため、光減衰器の減衰率に依存することなく、ＭＺＭの機能で光送信器の光出力をオフすることが求められている。そこで、ＭＺＭの機能で光送信器の光出力をオフにする機能を備えた光コヒーレント送受信機が知られている。光コヒーレント送受信機では、光減衰器の減衰率に依存することなく、ＭＺＭの機能で光送信器の光出力をオフにして高い消光状態を維持できる。
特開２０１６－１４９６８５号公報 特開２０１７－１１６７４６号公報 特開２０２０－１７８４９号公報
光コヒーレント送受信機では、光源の動作を停止することなく、光送信器の光出力をオフする場合、親側光変調器内の親ＭＺＩの最適バイアス点をＮｕｌｌ点にして子側光変調器内の子ＭＺＩの最適バイアス点を調整することでＭＺＭの光出力をオフにしている。高い消光状態を維持するためには、親ＭＺＩの最適バイアス点をＮｕｌｌ点に制御した状態で子ＭＺＩの最適バイアス点を調整することになる。
しかしながら、光コヒーレント送受信機では、親ＭＺＩの最適バイアス点をＮｕｌｌ点に設定した状態で子ＭＺＩの最適バイアス点を調整する場合、子ＭＺＩの最適バイアス点が時間経過に応じてシフトしてしまう。子ＭＺＩの最適バイアス点が時間経過に応じてシフトする場合には、単純なピーク・ボトムサーチでは子ＭＺＩの最適バイアス点を調整しきれなくなる。その結果、ＭＺＭの機能で光送信器の光出力をオフできなくなるため、光送信器で消光状態を維持することが困難となる。
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、光変調器での消光状態を高精度に維持できる光コヒーレント送受信機及び光変調器の消光方法を提供することを目的とする。
本願が開示する光コヒーレント送受信機は、１つの態様において、光源と、光変調器を備えた光送信器と、光受信器とを有する。光源は、レーザ光を発光する。光変調器は、レーザ光に基づき、データ信号を直交位相変調して送信光を出力する。光受信器は、レーザ光に基づき、入力した受信光からデータ信号を得る。光送信器は、光変調器内の少なくとも１組の親側マッハツェンダ干渉計と、光変調器内の少なくとも２組の子側マッハツェンダ干渉計と、制御回路とを有する。１組の親側マッハツェンダ干渉計は、バイアス電圧に応じてレーザ光を直交変調する。２組の子側マッハツェンダ干渉計は、バイアス電圧に応じてレーザ光を位相変調する。制御回路は、親側マッハツェンダ干渉計及び子側マッハツェンダ干渉計に印加するバイアス電圧を制御する。制御回路は、光送信器の光出力をオフする際に、データ信号の入力をオフにした状態で、親側マッハツェンダ干渉計間の位相差が９０度付近、組毎の子側マッハツェンダ干渉計間の位相差が１８０度になるように、親側マッハツェンダ干渉計及び子側マッハツェンダ干渉計に印加するバイアス電圧を制御する。
本願が開示する光コヒーレント送受信機等の１つの態様によれば、光変調器での消光状態を高精度に維持できる。
図１は、実施例１の光コヒーレント送受信機の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、光送信器の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、ＭＺＩの光出力パワーと位相差との関係の一例を示す説明図である。 図４は、変調時及び無変調時におけるＭＺＩの光出力パワーと位相差との関係の一例を示す説明図である。 図５は、変調時のコンスタレーションの一例を示す説明図である。 図６は、無変調時のコンスタレーションの一例を示す説明図である。 図７は、親ＭＺＩのＱｕａｄ点のバイアス制御に関わる制御回路の処理動作の一例を示す説明図である。 図８は、親ＭＺＩの最適バイアス点がＱｕａｄ点＋８０度、例えば、Ｐｅａｋ点付近の場合に子ＭＺＩの最適バイアス点を探索するヒータ電力の変動の一例を示す説明図である。 図９は、親ＭＺＩの最適バイアス点がＱｕａｄ点－８０度、例えば、Ｎｕｌｌ点付近の場合に子ＭＺＩの最適バイアス点を探索するヒータ電力の変動の一例を示す説明図である。 図１０は、実施例２の光コヒーレント送受信機の構成の一例を示すブロック図である。
以下、本願が開示する光コヒーレント送受信機等の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
＜光コヒーレント送受信機の構成＞
図１は、実施例１の光コヒーレント送受信機１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す光コヒーレント送受信機１は、出力側の光ファイバ２Ａ（２）及び入力側の光ファイバ２Ｂ（２）と接続する。光コヒーレント送受信機１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３と、光源４と、光送信器５と、光受信器６とを有する。ＤＳＰ３は、デジタル信号処理を実行する電気部品である。ＤＳＰ３は、例えば、送信データの符号化等の処理を実行し、実行後の送信データに相当するデータ信号を光送信器５に出力する。また、ＤＳＰ３は、光受信器６から得たデータ信号に相当する受信データに対して復号化等の処理を実行する。
光源４は、例えば、波長可変のレーザダイオード等を備え、所定の波長の光を発生させて光送信器５及び光受信器６へ供給する、例えば、ＩＴＬＡ（Integrated Tunable Laser Assembly）である。
＜光送信器の構成＞
図２は、光送信器５の構成の一例を示すブロック図である。光送信器５は、光変調器１０と、モニタ素子１２と、制御回路１３とを有する。光変調器１０は、例えば、直交位相変調する偏波多重方式のＭＺＭである。光変調器１０は、例えば、アームと電極とを備え、光源４から供給されるレーザ光がアームを通過する際に、ＤＳＰ３からの送信データに対応するデータ信号（駆動電圧信号）を電極に印加することでレーザ光を直交位相変調する。光変調器１０は、レーザ光を直交位相変調することで、偏波多重方式の送信光を生成する。尚、電極は、例えば、駆動電圧信号の印加に応じてアームを加熱するヒータ電極である。
光変調器１０は、第１の分岐部２１と、Ｘ偏波光変調器１０Ａと、Ｙ偏波光変調器１０Ｂと、第１の合波部３０と、２個のＤＲＶ２６とを有する。第１の分岐部２１は、光源４からのレーザ光を２本のアームに分岐し、分岐した一方のレーザ光をＸ偏波光変調器１０Ａに出力すると共に、分岐した他方のレーザ光をＹ偏波光変調器１０Ｂに出力する。
Ｘ偏波光変調器１０Ａは、レーザ光をＸ偏波の信号光に直交位相変調し、直交位相変調後のＸ偏波の信号光をデータ信号で変調し、変調後のＸ偏波の信号光を第１の合波部３０に出力する。Ｙ偏波光変調器１０Ｂは、レーザ光をＹ偏波の信号光に直交位相変調し、直交位相変調後のＹ偏波の信号光をデータ信号で変調し、変調後のＹ偏波の信号光を第１の合波部３０に出力する。第１の合波部３０は、Ｘ偏波光変調器１０ＡからのＸ偏波の信号光と、Ｙ偏波光変調器１０ＢからのＹ偏波の信号光とを合波し、偏波多重信号光を送信光として光ファイバ２Ａに出力する。
ＤＲＶ２６は、ＤＳＰ３からの送信データをデータ信号に変換し、データ信号をＸ偏波光変調器１０Ａ及びＹ偏波光変調器１０Ｂに入力するドライバ回路である。ＤＲＶ２６は、ＤＲＶ２６Ａと、ＤＲＶ２６Ｂとを有する。一方のＤＲＶ２６Ａは、ＤＳＰ３の送信データを同相成分であるＩ成分のデータ信号に変換し、Ｉ成分のデータ信号をＸ偏波光変調器１０Ａ及びＹ偏波光変調器１０Ｂに入力する。他方のＤＲＶ２６Ｂは、ＤＳＰ３の送信データを直交成分であるＱ成分のデータ信号に変換し、Ｑ成分のデータ信号をＸ偏波光変調器１０Ａ及びＹ偏波光変調器１０Ｂに入力する。
Ｘ偏波光変調器１０Ａは、第２の分岐部２１Ａと、１個の親側光変調器１１Ａ１（１１Ａ）と、２個の第３の分岐部２３と、２個の子側光変調器１１Ｂと、４個の変調部２５とを有する。Ｘ偏波光変調器１０Ａは、２個の第２の合波部２６と、第３の合波部２７Ａ（２７）と、電圧出力部２９Ａ（２９）とを有する。親側光変調器１１Ａ１は、１組の親ＭＺＩ２２Ａ１（２２）及び親ＭＺＩ２２Ａ２（２２）を有する。第２の分岐部２１Ａは、第１の分岐部２１からのレーザ光を親ＭＺＩ２２Ａ１及び親ＭＺＩ２２Ａ２に分岐出力する。
親側光変調器１１Ａ１内の親ＭＺＩ２２Ａ１は、電圧出力部２９Ａからのバイアス電圧に応じてレーザ光をＸ偏波の信号光に直交変調し、直交変調後のＸ偏波の信号光を第３の分岐部２３Ａ１に出力する。また、親側光変調器１１Ａ１内の親ＭＺＩ２２Ａ２は、電圧出力部２９Ａからのバイアス電圧に応じてレーザ光をＸ偏波の信号光に直交変調し、直交変調後のＸ偏波の信号光を第３の分岐部２３Ａ２に出力する。つまり、親側光変調器１１Ａ１は、親ＭＺＩ２２Ａ１と親ＭＺＩ２２Ａ２との間の位相差に応じてＸ偏波の信号光を出力する。
子側光変調器１１Ｂは、子側光変調器１１Ｂ１と、子側光変調器１１Ｂ２とを有する。第３の分岐部２３Ａ１は、直交変調後のＸ偏波の信号光を子側光変調器１１Ｂ１内の子ＭＺＩ２４Ａ１及び子ＭＺＩ２４Ａ２に分岐出力する。子側光変調器１１Ｂ１内の子ＭＺＩ２４Ａ１は、電圧出力部２９Ａからのバイアス電圧に応じてＸ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＸ偏波の信号光を変調部２５Ａ１に出力する。子側光変調器１１Ｂ１内の子ＭＺＩ２４Ａ２は、電圧出力部２９Ａからのバイアス電圧に応じてＸ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＸ偏波の信号光を変調部２５Ａ２に出力する。つまり、子側光変調器１１Ｂ１は、子ＭＺＩ２４Ａ１と子ＭＺＩ２４Ａ２との間の位相差に応じてＸ偏波の信号光を位相変調する。
変調部２５Ａ１は、位相変調後のＸ偏波の信号光をＩ成分のデータ信号で変調し、変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光を第２の合波部２６Ａ１に出力する。また、変調部２５Ａ２は、位相変調後のＸ偏波の信号光をＩ成分のデータ信号で変調し、変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光を第２の合波部２６Ａ１に出力する。第２の合波部２６Ａ１は、変調部２５Ａ１からの変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光と、変調部２５Ａ２からの変調後のＸ偏波のＩ成分の信号光とを合波し、合波後のＸ偏波のＩ成分の信号光を第３の合波部２７Ａに出力する。
また、第３の分岐部２３Ａ２は、直交変調後のＸ偏波の信号光を子側光変調器１１Ｂ２内の子ＭＺＩ２４Ａ３及び子ＭＺＩ２４Ａ４に分岐出力する。子側光変調器１１Ｂ２内の子ＭＺＩ２４Ａ３は、電圧出力部２９Ａからのバイアス電圧に応じてＸ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＸ偏波の信号光を変調部２５Ａ３に出力する。また、子側光変調器１１Ｂ２内の子ＭＺＩ２４Ａ４は、電圧出力部２９Ａからのバイアス電圧に応じてＸ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＸ偏波の信号光を変調部２５Ａ４に出力する。つまり、子側光変調器１１Ｂ２は、子ＭＺＩ２４Ａ３と子ＭＺＩ２４Ａ４との間の位相差に応じてＸ偏波の信号光を位相変調する。
変調部２５Ａ３は、位相変調後のＸ偏波の信号光をＱ成分のデータ信号で変調し、変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光を第２の合波部２６Ａ２に出力する。また、変調部２５Ａ４は、位相変調後のＸ偏波の信号光をＱ成分のデータ信号で変調し、変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光を第２の合波部２６Ａ２に出力する。第２の合波部２６Ａ２は、変調部２５Ａ３からの変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光と、変調部２５Ａ４からの変調後のＸ偏波のＱ成分の信号光とを合波し、合波後のＸ偏波のＱ成分の信号光を第３の合波部２７Ａに出力する。
第３の合波部２７Ａは、第２の合波部２６Ａ１からのＸ偏波のＩ成分の信号光と、第２の合波部２６Ａ２からのＸ偏波のＱ成分の信号光とを合波し、合波後のＸ偏波のＩＱ成分の信号光を第１の合波部３０に出力する。
また、Ｙ偏波光変調器１０Ｂは、第２の分岐部２１Ｂと、１個の親側光変調器１１Ａ２（１１Ａ）と、２個の第３の分岐部２３Ｂ１及び２３Ｂ２と、２個の子側光変調器１１Ｂ３及び１１Ｂ４と、４個の変調部２５とを有する。更に、Ｙ偏波光変調器１０Ｂは、２個の第２の合波部２６Ｂ１及び２６Ｂ２と、第３の合波部２７Ｂ（２７）と、電圧出力部２９Ｂ（２９）とを有する。親側光変調器１１Ａ２は、１組の親ＭＺＩ２２Ｂ１（２２）及び親ＭＺＩ２２Ｂ２（２２）を有する。第２の分岐部２１Ｂは、第１の分岐部２１からのレーザ光を親ＭＺＩ２２Ｂ１及び親ＭＺＩ２２Ｂ２に分岐出力する。
親側光変調器１１Ａ２内の親ＭＺＩ２２Ｂ１は、電圧出力部２９Ｂからのバイアス電圧に応じてレーザ光をＹ偏波の信号光に直交変調し、直交変調後のＹ偏波の信号光を第３の分岐部２３Ｂ１に出力する。また、親側光変調器１１Ａ２内の親ＭＺＩ２２Ｂ２は、電圧出力部２９Ｂからのバイアス電圧に応じてレーザ光をＹ偏波の信号光に直交変調し、直交変調後のＹ偏波の信号光を第３の分岐部２３Ｂ２に出力する。つまり、親側光変調器１１Ａ２は、親ＭＺＩ２２Ｂ１と親ＭＺＩ２２Ｂ２との間の位相差に応じてＹ偏波の信号光を出力する。
子側光変調器１１Ｂは、子側光変調器１１Ｂ３と、子側光変調器１１Ｂ４とを有する。第３の分岐部２３Ｂ１は、直交変調後のＹ偏波の信号光を子側光変調器１１Ｂ３内の子ＭＺＩ２４Ｂ１及び子ＭＺＩ２４Ｂ２に分岐出力する。子側光変調器１１Ｂ２内の子ＭＺＩ２４Ｂ１は、電圧出力部２９Ｂからのバイアス電圧に応じてＹ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＹ偏波の信号光を変調部２５Ｂ１に出力する。子側光変調器１１Ｂ３内の子ＭＺＩ２４Ｂ２は、電圧出力部２９Ｂからのバイアス電圧に応じてＹ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＹ偏波の信号光を変調部２５Ｂ２に出力する。つまり、子側光変調器１１Ｂ３は、子ＭＺＩ２４Ｂ１と子ＭＺＩ２４Ｂ２との間の位相差に応じてＹ偏波の信号光を位相変調する。
変調部２５Ｂ１は、位相変調後のＹ偏波の信号光をＩ成分のデータ信号で変調し、変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光を第２の合波部２６Ｂ１に出力する。また、変調部２５Ｂ２は、位相変調後のＹ偏波の信号光をＩ成分のデータ信号で変調し、変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光を第２の合波部２６Ｂ１に出力する。第２の合波部２６Ｂ１は、変調部２５Ｂ１からの変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光と、変調部２５Ｂ２からの変調後のＹ偏波のＩ成分の信号光とを合波し、合波後のＹ偏波のＩ成分の信号光を第３の合波部２７Ｂに出力する。
また、第３の分岐部２３Ｂ２は、直交変調後のＹ偏波の信号光を子側光変調器１１Ｂ４内の子ＭＺＩ２４Ｂ３及び子ＭＺＩ２４Ｂ４に分岐出力する。子側光変調器１１Ｂ４内の子ＭＺＩ２４Ｂ３は、電圧出力部２９Ｂからのバイアス電圧に応じてＹ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＹ偏波の信号光を変調部２５Ｂ３に出力する。子側光変調器１１Ｂ４内の子ＭＺＩ２４Ｂ４は、電圧出力部２９Ｂからのバイアス電圧に応じてＹ偏波の信号光を位相変調し、位相変調後のＹ偏波の信号光を変調部２５Ｂ４に出力する。つまり、子側光変調器１１Ｂ４は、子ＭＺＩ２４Ｂ３と子ＭＺＩ２４Ｂ４との間の位相差に応じてＹ偏波の信号光を位相変調する。
変調部２５Ｂ３は、位相変調後のＹ偏波の信号光をＱ成分のデータ信号で変調し、変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光を第２の合波部２６Ｂ２に出力する。また、変調部２５Ｂ４は、位相変調後のＹ偏波の信号光をＱ成分のデータ信号で変調し、変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光を第２の合波部２６Ｂ２に出力する。第２の合波部２６Ｂ２は、変調部２５Ｂ３からの変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光と、変調部２５Ｂ４からの変調後のＹ偏波のＱ成分の信号光とを合波し、合波後のＹ偏波のＱ成分の信号光を第３の合波部２７Ｂに出力する。
第３の合波部２７Ｂは、第２の合波部２６Ｂ１からのＹ偏波のＩ成分の信号光と、第２の合波部２６Ｂ２からのＹ偏波のＱ成分の信号光とを合波し、合波後のＹ偏波のＩＱ成分の信号光を第１の合波部３０に出力する。
第１の合波部３０は、第３の合波部２７Ａからの合波後のＸ偏波のＩＱ成分の信号光と、第３の合波部２７Ｂからの合波後のＹ偏波のＩＱ成分の信号光とを合波し、偏波多重信号光を送信光として光ファイバ２Ａに出力する。
また、電圧出力部２９は、親ＭＺＩ２２及び子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を調整するバイアス電圧を各親ＭＺＩ２２及び各子ＭＺＩ２４に印加する。尚、バイアス電圧には、後述するＡＢＣに使用するディザ信号を加えるものとする。電圧出力部２９は、電圧出力部２９Ａと、電圧出力部２９Ｂとを有する。電圧出力部２９Ａは、Ｘ偏波光変調器１０Ａ内の親側光変調器１１Ａ１、子側光変調器１１Ｂ１及び子側光変調器１１Ｂ２内の親ＭＺＩ２２及び子ＭＺＩ２４にバイアス電圧を印加する。また、電圧出力部２９Ｂは、Ｙ偏波光変調器１０Ｂ内の親側光変調器１１Ａ２、子側光変調器１１Ｂ３及び子側光変調器１１Ｂ４内の親ＭＺＩ２２及び子ＭＺＩ２４にバイアス電圧を印加する。
モニタ素子１２は、第３の合波部２７の出力段に配置し、第３の合波部２７の正相の直交位相変調後の信号光を電気変換して信号光からディザ信号に対する光出力パワーの応答を検出する。モニタ素子１２は、モニタ素子１２Ａと、モニタ素子１２Ｂとを有する。モニタ素子１２Ａは、第３の合波部２７Ａの正相の直交位相変調後の信号光を電気変換して信号光からディザ信号に対する光出力パワーの応答を検出する。また、モニタ素子１２Ｂは、第３の合波部２７Ｂの正相の直交位相変調後の信号光を電気変換して信号光からディザ信号に対する光出力パワーの応答を検出する。
制御回路１３は、モニタ素子１２で検出したディザ信号に対する光出力パワーの応答に基づき、各親ＭＺＩ２２及び各子ＭＺＩ２４のバイアス電圧が最適バイアス点となるように電圧出力部２９を制御する。制御回路１３は、制御回路１３Ａと、制御回路１３Ｂとを有する。制御回路１３Ａは、モニタ素子１２Ａで検出したディザ信号に対する光出力パワーの応答に基づき、Ｘ偏波光変調器１０Ａ内の電圧出力部２９Ａを制御する。また、制御回路１３Ｂは、モニタ素子１２Ｂで検出したディザ信号に対する光出力パワーの応答に基づき、Ｙ偏波光変調器１０Ｂ内の電圧出力部２９Ｂを制御する。
＜光受信器の構成＞
光受信器６は、光ファイバ２Ｂから偏波多重信号光を受信し、光源４から供給されるレーザ光（局発光）を用いて偏波多重信号光から所望の受信光を復調する。そして、光受信器６は、復調した受信光をデータ信号に変換し、変換後のデータ信号の受信データをＤＳＰ３に出力する。光受信器６は、光ハイブリッド回路３１と、２個の光電変換部３２と、２個のＴＩＡ３３とを有する。光ハイブリッド回路３１は、光ファイバ２Ｂから受信した偏波多重信号光と光源４からの局発光とを干渉させ、偏波多重信号光から局発光と同一波長のＩ成分及びＱ成分の受信光を抽出する。
光電変換部３２は、光ハイブリッド回路３１で抽出した受信光をデータ信号に電気変換する。光電変換部３２は、光電変換部３２Ａと、光電変換部３２Ｂとを有する。光電変換部３２Ａは、光ハイブリッド回路３１で抽出したＩ成分の受信光をＩ成分のデータ信号に変換する。また、光電変換部３２Ｂは、光ハイブリッド回路３１で抽出したＱ成分の受信光をＱ成分のデータ信号に変換する。
ＴＩＡ３３は、各光電変換部３２からのデータ信号を増幅し、増幅後のデータ信号をデジタル変換し、デジタル変換後の受信データをＤＳＰ３に出力する。ＴＩＡ３３は、ＴＩＡ３３Ａと、ＴＩＡ３３Ｂとを有する。ＴＩＡ３３Ａは、光電変換部３２ＡからのＩ成分のデータ信号を増幅し、増幅後のＩ成分のデータ信号をデジタル変換し、デジタル変換後のＩ成分の受信データをＤＳＰ３に出力する。また、ＴＩＡ３３Ｂは、光電変換部３２ＢからのＱ成分の電気信号を増幅し、増幅後のＱ成分の電気信号をデジタル変換し、デジタル変換後のＱ成分の受信データをＤＳＰ３に出力する。ＤＳＰ３は、ＴＩＡ３３Ａから得たＩ成分の受信データと、ＴＩＡ３３Ｂから得たＱ成分の受信データとで受信データを取得する。
光コヒーレント送受信機１では、光源４の動作を停止することなく、光源４からのレーザ光を光送信器５及び光受信器６に供給しながら、光送信器５内の光変調器１０の機能で光送信器５の光出力をオフする機能を備えている。
制御回路１３は、光送信器５の光出力がオン中の場合、親側光変調器１１Ａ内の親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点に制御した後、子側光変調器１１Ｂ内の子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になるようにバイアス電圧を調整する。制御回路１３は、バイアス電圧を調整すべく、電圧出力部２９を制御する。子側光変調器１１Ｂ内の各子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点の場合とは、例えば、同一偏波側の子ＭＺＩ２４Ａ１と子ＭＺＩ２４Ａ２との間の位相差が１８０度となる状態である。また、親側光変調器１１Ａ内の各親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点の場合とは、例えば、親ＭＺＩ２２Ａ１と親ＭＺＩ２２Ａ２との間の位相差が９０度となる状態である。
制御回路１３は、光送信器５の光出力がオン中の場合、親ＭＺＩ２２のバイアス点をＱｕａｄ点に制御した状態で、各子ＭＺＩ２４のバイアス点をＮｕｌｌ点に保持するために、バイアス電圧に微小な変動（ディザ信号）を加える。更に、制御回路１３は、ディザ信号に対する光出力パワーの応答をモニタする。そして、制御回路１３は、光出力パワーの応答が最小になるように子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をバイアス制御できる。尚、バイアス制御は、動作条件や経時変動に応じて各親ＭＺＩ２２及び各子ＭＺＩ２４の最適バイアス点が変動するため、例えば、最適バイアス点を探索するＡＢＣ（Auto Bias Control）のサーチを使用する。その結果、制御回路１３は、光送信器５及び光受信器６の通信動作を継続しながら、ＡＢＣを使用して各親ＭＺＩ２２及び各子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を調整できる。
図３は、ＭＺＩの光出力パワーと位相差との関係の一例を示す説明図である。尚、縦軸は１組のＭＺＩの光出力パワー、横軸は、組内のＭＺＩ間の位相差である。Ｎｕｌｌ点は、１組のＭＺＩの光出力パワーが最小、かつ、組内のＭＺＩ間の位相差が１８０度となるバイアス点である。Ｐｅａｋ点は、１組のＭＺＩの光出力パワーが最大、かつ、組内のＭＺＩ間の位相差が０度となるバイアス点である。また、Ｑｕａｄ点は、１組のＭＺＩの光出力パワーが最大の１／２、かつ、組内のＭＺＩ間の位相差が９０度となるバイアス点である。
＜子ＭＺＩのバイアス制御＞
子ＭＺＩ２４は、光出力パワーが最小となるＮｕｌｌ点が最適バイアス点となる。制御回路１３は、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になるようにボトムサーチを実行する場合、位相を振って光出力パワーが下がる方向に位相を変化させることになる。しかしながら、この「位相を振る」動作は信号品質を劣化させることにもなるため、位相変化は極力小さくする必要がある。従って、小さなディザ信号をバイアス電圧に加えて、できるだけ大きな応答を取り出す技術が用いられることになる。子ＭＺＩ２４のバイアス制御では、バイアス電圧に周波数成分ｆ０のディザ信号を加えて、光出力パワーの応答からディザ信号の同期信号を検出する。バイアス電圧にボトム中心のディザ信号を加えると、光出力パワーの応答は２倍の周波数で変化する。従って、バイアス電圧がボトムからずれていると、光出力パワーが歪む（ｆ０成分と２＊ｆ０成分の２つが出てくる）。制御回路１３は、光出力パワーの応答からディザ信号の同期信号を抽出し、同期信号がゼロになるようにフィードバック制御をかけることで子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点に近づけることができる。
尚、子ＭＺＩ２４のバイアス制御では、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になるように制御するが、例えば、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＰｅａｋ点又はＮｕｌｌ点付近にある場合、子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点を探索するサーチの動作が不安定になる。そこで、本実施例の子ＭＺＩ２４のバイアス制御では、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点付近にすることで、子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点を探索するボトムサーチ動作が安定化できる。
制御回路１３は、光送信器５の光出力がオン中の場合、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点になるようにＡＢＣを実行する。これに対して、制御回路１３は、光送信器５の光出力がオフ中の場合、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点付近、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点になるようにＡＢＣを実行することになる。尚、光送信器５の光出力がオフ中の場合は、光送信器５の光出力がオン中の場合に比較して、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点を厳密にＱｕａｄ点にする必要はなく、Ｑｕａｄ点付近であればよい。従って、制御回路１３は、光送信器５の光出力がオン中の場合、第１の合波部３０の正相出力の光出力パワーの応答を使用する必要があるが、光送信器５の光出力がオフ中の場合、第１の合波部３０の逆相出力の光パワーの応答を使用しても良い。
制御回路１３は、光送信器５の光出力がオン中の変調時では、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点に設定した後、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になるように変調時の後述する第１のサーチを実行する。変調時とは、光送信器５の光出力がオン中で変調部２５がオン中の場合である。また、変調部２５がオン中の場合とは、データ信号の印加をオンする状態である。これに対して、制御回路１３は、光送信器５の光出力がオフする機能を起動した無変調時では、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点付近に設定した後、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になるように無変調時の後述する第２のサーチを実行する。無変調時とは、光送信器５の光出力がオフ中で変調部２５をオフ中の場合である。また、変調部２５がオフ中の場合とは、データ信号の印加をオフする状態である。
図４は、変調時及び無変調時におけるＭＺＩの光出力パワーと位相差との関係の一例を示す説明図である。変調時では、光出力パワーの変動幅が狭くなる特性になる。これに対して、無変調時では、光出力パワーの変動幅が広くなる特性になる。
図５は、変調時のコンスタレーションの一例を示す説明図である。尚、説明の便宜上、コンスタレーションはＱＰＳＫのコンスタレーションを例示する。コンスタレーションの原点（Ｉ、Ｑ）は、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点に相当し、光出力パワーは原点からの距離に比例することになる。子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点から外れると、符号の位置がずれることになる。更に、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点から外れると、符号の位置関係がゆがむことになる。図５に示す変調時のコンスタレーションでは、原点からの平均距離となる円の中がモニタできる光パワーとなる。変調時の子ＭＺＩ２４の光出力パワーは、各符号における光出力パワーの平均値によって光出力パワーが概ね決まる。尚、厳密には符号間を遷移する過渡状態も光出力パワーの平均値に影響するが、結論は同じである。
図６は、無変調時のコンスタレーションの一例を示す説明図である。図６に示す無変調時のコンスタレーションでは、光パワーが零付近まで小さくなる。無変調時の子ＭＺＩ２４の光出力パワーは、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点付近に調整すると、ほぼゼロになる。
そこで、制御回路１３は、ボトムサーチによって子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点に追い込める点では変調時でも無変調時でも同じである。しかしながら、変調時と無変調時とでは、「位相を振った時にどの程度光出力パワーが変化するのか」が変化するため、フィードバック制御のループゲインは変調時と無変調時とで適切に変更する必要がある。
従って、変調時に実行する第１のサーチでは、変動量が小さくなる特性の光出力パワーを対象とし、ディザ信号に対する光出力パワーの応答を強くし、第１のループゲインで子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点をサーチする。その結果、制御回路１３は、変調時に子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点に高精度に探索できる。
これに対して、無変調時に実行する第２のサーチでは、変動量が大きくなる特性の光出力パワーを対象とし、ディザ信号に対する光出力パワーの応答を弱くし、第２のループゲインで子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点をサーチする。尚、第２のループゲインは、第１のループゲインに比較して小さいループゲインである。その結果、制御回路１３は、無変調時に子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点を探索できる。
＜光変調器の光出力パワー＞
例えば、無変調時のＸ偏波光変調器１０Ａの動作を仮定する。尚、無変調時のＹ偏波光変調器１０Ｂの動作も、無変調時のＸ偏波光変調器１０Ａの動作と同一であるため、その重複する説明は省略する。Ｘ偏波光変調器１０Ａ内の各ＭＺＩの位相差をＭＺＣ－Ｉ、ＭＺＣ－Ｑ、ＭＺＰとする。位相差ＭＺＣ－Ｉは、例えば、子側光変調器１１Ｂ１の場合、子側光変調器１１Ｂ１内の子ＭＺＩ２４Ａ１と子ＭＺＩ２４Ａ２との間の位相差ΦＩである。位相差ＭＺＣ－Ｑは、例えば、子側光変調器１１Ｂ２の場合、子側光変調器１１Ｂ２内の子ＭＺＩ２４Ａ３と子ＭＺＩ２４Ａ４との間の位相差ΦＱである。位相差ＭＺＰは、例えば、親側光変調器１１Ａ１の場合、親側光変調器１１Ａ１内の親ＭＺＩ２２Ａ１と親ＭＺＩ２２Ａ２との間の位相差ΦＰである。そして、Ｘ偏波光変調器１０Ａの光出力パワーＰoutは、例えば、（数１）の式に比例する。
Figure 2023051413000002
子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点、かつ、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点という条件では、子ＭＺＩ２４間の位相差ΦＩ、子ＭＺＩ２４間の位相差ΦＱ及び親ＭＺＩ２２間の位相差ΦＰは、（数２）の通りである。尚、ｎ、ｍ、ｌは整数とする。
Figure 2023051413000003
そこで、計算の見通しを良くするため、光パワー計算式の位相差を（数３）のように置き換える。
Figure 2023051413000004
（数３）の位相差を代入した場合、光出力パワーの計算式は（数４）の通りである。
Figure 2023051413000005
ＡＢＣにおいては、事前に把握している各ＭＺＩの位相特性に基づいて初期位相差はΦ’Ｉ＝Φ’Ｑ＝Φ’Ｐ＝０の近傍に設定され、制御ブロックは位相バイアス最適条件の１つであるΦ’Ｉ＝Φ’Ｑ＝Φ’Ｐ＝０に近づくようフィードバック制御をかけている。
＜親ＭＺＩのバイアス制御＞
次に親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点に設定するバイアス制御について説明する。制御回路１３は、各ＭＺＩのバイアス電圧にディザ信号を重畳する。先ず、制御回路１３は、第１の期間でＭＺＣ－Ｑ位相のディザ信号の重畳をＯＦＦ、ＭＺＣ－Ｉ位相のディザ信号（Ｄ１）の重畳をＯＮにするＭＺＣ－Ｉ制御を実行する。尚、ＭＺＣ－Ｑ位相のディザ信号の重畳ＯＦＦとは、子側光変調器１１Ｂ内のＱ成分側の各子ＭＺＩ２４に印加するバイアス電圧へのディザ信号の重畳をＯＦＦにする状態である。ＭＺＣ－Ｉ位相のディザ信号の重畳ＯＮとは、子側光変調器１１Ｂ内のＩ成分側の各子ＭＺＩ２４に印加するバイアス電圧へのディザ信号の重畳をＯＮにする状態である。
次に、制御回路１３は、第１の期間経過後の第２の期間で、ＭＺＣ－Ｉ位相のディザ信号の重畳をＯＦＦ、ＭＺＣ－Ｑ位相のディザ信号（Ｄ２）の重畳をＯＮにするＭＺＣ－Ｑ制御を実行する。尚、ＭＺＣ－Ｉ位相のディザ信号の重畳ＯＦＦとは、子側光変調器１１Ｂ内のＩ成分側の各子ＭＺＩ２４に印加するバイアス電圧へのディザ信号の重畳をＯＦＦにする状態である。ＭＺＣ－Ｑ位相のディザ信号の重畳ＯＮとは、子側光変調器１１Ｂ内のＱ成分側の各子ＭＺＩ２４に印加するバイアス電圧へのディザ信号の重畳をＯＮにする状態である。
次に、制御回路１３は、第２の期間経過後の第３の期間で、ＭＺＣ－Ｉ位相の基準信号を＋方向に所定分だけ高くし、ＭＺＣ－Ｑ位相のディザ信号（Ｄ３）の重畳をＯＮにするＭＺＰ制御を実行する。更に、制御回路１３は、第３の期間経過後の第４の期間で、ＭＺＣ－Ｉ位相の基準信号を－方向に所定分だけ低くし、ＭＺＣ－Ｑ位相のディザ信号（Ｄ４）の重畳をＯＮにするＭＺＰ制御を実行する。尚、第１の期間、第２の期間、第３の期間及び第４の期間は、例えば、同一時間幅である。
制御回路１３は、図示せぬＢＰＦ（Band Pass Filter）を用いて第１の期間で重畳したディザ信号Ｄ１に対する光出力パワー応答の同期信号（Ｄ１応答）をＭＺＣ－Ｉ制御情報として検出する。更に、制御回路１３は、ＢＰＦを用いて第２の期間で重畳したディザ信号Ｄ２に対する光出力パワー応答の同期信号（Ｄ２応答）をＭＺＣ－Ｑ制御情報として検出する。更に、制御回路１３は、ＢＰＦを用いて第３の期間で重畳したディザ信号Ｄ３に対する光出力パワー応答の同期信号（Ｄ３応答）を検出する。更に、制御回路１３は、ＢＰＦを用いて第４の期間で重畳したディザ信号Ｄ４に対する光出力パワー応答の同期信号（Ｄ４応答）を検出する。そして、制御回路１３は、（Ｄ３応答－Ｄ４応答）でＭＺＰ制御情報を得る。そして、制御回路１３は、ＭＺＣ－Ｉ制御情報、ＭＺＣ－Ｑ制御情報及びＭＺＰ制御情報に基づき、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点となるようにバイアス調整する。
そこで、計算上は以下のように説明できる。ＭＺＣ－Ｉ位相に±ΦｄＩ ＤＣのバイアス電圧を加え、ＭＺＣ－Ｑ位相にΦｄＱのディザ信号を加えた場合には、光出力パワーの計算式は（数５）に比例する。
Figure 2023051413000006
制御回路１３は、各々のディザ信号ΦdQから同期成分（同期信号）を抽出するとは（数６）の通りである。尚、ｆ(Φ)は、例えば、Φからディザ周波数に同期した成分を抽出した結果である。
Figure 2023051413000007
（数６）内の２つの式の引き算は（数７）の通りである。ある程度、最適バイアス点(Φ’I＝Φ’Q＝Φ’P＝０)に近ければ、これはΦ’Pに近似的に比例するため、線形のフィードバック制御をかけることができる。変調がかかると傾斜が変化するのは子ＭＺＩ２４と同じだが、基本的な考え方は同じである。
Figure 2023051413000008
そして、光出力パワーの計算式は、（数８）の通りである。
Figure 2023051413000009
親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点にいる場合の光出力パワーの計算式は、（数９）の通りである。その結果、ＩとＱとは独立になっており、それぞれボトムサーチをかけることで、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点にキープできる。
Figure 2023051413000010
＜親ＭＺＩの最適バイアス点をＮｕｌｌ点に設定した場合の問題＞
光送信器５の光出力をオフする機能を実行する際に、例えば、親側光変調器１１Ａ内の親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＮｕｌｌ点、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点にバイアス制御する場合も考えられる。つまり、原理的に、親ＭＺＩ２２間の位相差を１８０度、子ＭＺＩ２４間の位相差を１８０度にすることで、光源４を停止しなくても、光送信器５の光出力をゼロにすることも考えられる。
しかしながら、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＮｕｌｌ点にいる場合の光出力パワーの計算式は、（数１０）の通りである。この式はΦ’Ｉ＝－Φ’Ｑの条件を満たせば最小になるため、安定化しない。
Figure 2023051413000011
ＩＱ位相はＮｕｌｌ点においてゼロとする条件とした場合、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点にいれば、子ＭＺＩ２４の最小点（Ｎｕｌｌ点）で安定化できる。また、例えば、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点から多少ずれている場合、すなわち、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点付近の場合、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点に安定化できる。しかしながら、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＮｕｌｌ点にいる場合、時間の経過に応じてΦ’Ｉ＝－Φ’Ｑの間で子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がシフトしてしまう。その結果、光出力パワーが最小に保たれているものの、どこかで位相制御の限界に達して破綻するリスクがある。
そこで、光送信器５の光出力をオフする機能を実行する際に、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＮｕｌｌ点又はＰｅａｋ点付近にある場合に、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点にバイアス制御する際の不具合につき、さらに詳細に説明する。
親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＮｕｌｌ点（又はＰｅａｋ点）付近に維持した状態で子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点になるようにボトムサーチを実行することになる。図８は、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点＋８０度、例えば、Ｐｅａｋ点付近の場合に子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を探索するヒータ電力の変動の一例を示す説明図である。尚、横軸は時間、縦軸は子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点からのズレ量（ΔΦI、ΔΦQ）に相当するヒータ電力量を示す。親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＰｅａｋ点付近の場合、図８に示すように各子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点は、ΔΦＩ＝＋ΔΦＱを維持した状態で時間が経過するに連れて徐々にシフトしてしまう。その結果、時間経過に応じて各子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点がズレてしまう。
図９は、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点－８０度、例えば、Ｎｕｌｌ点付近の場合に子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を探索するヒータ電力の変動の一例を示す説明図である。尚、横軸は時間、縦軸は子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点からのズレ量（ΔΦI、ΔΦQ）に相当するヒータ電力量を示す。親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＮｕｌｌ点付近の場合、図９に示すように子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点は、ΔΦＩ＝－ΔΦＱを維持した状態で時間が経過するに連れて徐々にシフトしてしまう。その結果、時間経過に応じて各子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点がズレてしまう。
つまり、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＰｅａｋ点又はＮｕｌｌ点付近にある場合、子ＭＺＩ２４の制御エラーがΔΦＩ＝－ΔΦＱないしΔΦＩ＝＋ΔΦＱの条件でほとんどゼロになるため、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点に維持できないのが実情である。この状況を定量的に考えると、本実施例の親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点に制御した後、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点である場合に得られる光送信器５の光出力パワーを計算する計算式は、（数１）の通りである。
Figure 2023051413000012
（数１）の計算式は、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＱｕａｄ点にある場合、（数１）内の第３項がほぼ零になるため、各子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がそれぞれＮｕｌｌ点にいるときにΦＩ及びΦＱが最小の値となる。
これに対して、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＮｕｌｌ点付近にある場合に得られる光送信器５の光出力パワーを計算する計算式は、（数１１）の通りである。
Figure 2023051413000013
（数１１）の計算式は、ΦＩ＝ΦＱであれば、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になくても、ΦＩ、ΦＱがほぼゼロになる。言い換えると、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＮｕｌｌ点（又はＰｅａｋ点）付近に維持した状態で子ＭＺＩ２４の最適バイアス点のＮｕｌｌ点を探索するボトムサーチを実行したとしても、ΦＩ、ΦＱがほぼ零になる。そして、ΦＩ、ΦＱがほぼ零になるため、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点に維持することができない。従って、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点がＮｕｌｌ点付近にある場合には子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点に維持できないため、光送信器５の光出力をオフする機能を起動した場合でも、光送信器１１の光出力を減衰できない。
そこで、本実施例では、光送信器５の光出力をオフする場合、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点付近にバイアス制御した後、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点をＮｕｌｌ点にバイアス制御する。
本実施例の光コヒーレント送受信機１内の制御回路１３は、光送信器５の光出力をオフする機能を起動した場合、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点付近に制御した後、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になるように電圧出力部２９を制御する。つまり、制御回路１３は、親ＭＺＩ２２間の位相差を９０度付近に制御した後、子ＭＺＩ２４間の位相差が１８０度になるようにバイアス制御する。この際、光送信器５の光出力がオフ中の場合でも、光変調器１０の動作を継続しながら、各変調部２５は、送信データに対応するデータ信号の印加をオフする。そして、各子ＭＺＩ２４の最適バイアス点がＮｕｌｌ点になるため、子側光変調器１１Ｂ内の各子ＭＺＩ２４を通過する信号光同士が打ち消し合うことで、光送信器５が出力する偏波多重信号光の光出力パワーがほぼ零になる。しかも、光源４の動作を停止することなく、光送信器５からの偏波多重信号光の出力パワーをゼロにした状態で、光受信器６の受信動作を継続できる。つまり、光コヒーレント送受信機１では、光送信器５の光出力をオフした状態でも、光変調器１０の動作を継続して光出力パワーを大きく減衰できる。その結果、光源４の動作を停止することなく、高い消光性能を確保できる。
制御回路１３は、光変調器１０内の第１の合波部３０の出力段の正相出力の光出力パワーの応答に基づき、子ＭＺＩ２４間の位相差が１８０度付近になるように、子ＭＺＩ２４に印加するバイアス電圧を制御する。その結果、光源４の動作を停止することなく、高い消光性能を確保できる。
制御回路１３は、光送信器５の光出力がオン中の場合（変調時）、子ＭＺＩ２４間の位相差が１８０度になるように子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を探索する第１のサーチを実行する。更に、制御回路１３は、光送信器５の光出力がオフ中の場合（無変調時）、子ＭＺＩ２４間の位相差が１８０度になるように子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を、第１のサーチに比較してループゲインを小さくして探索する第２のサーチを実行する。その結果、制御回路１３は、変調時又は無変調時でも、子ＭＺＩ２４のＮｕｌｌ点を探索できる。
尚、実施例１の光コヒーレント送受信機１では、光変調器１０の機能で光送信器５の光出力をオフする場合を例示したが、光変調器１０の機能の他に、第１の合波部３０の正相出力にＶＯＡ(Variable Optical Amplifier)を配置しても良く、この場合の実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。
図１０は、実施例２の光コヒーレント送受信機１の構成の一例を示すブロック図である。尚、実施例１の光コヒーレント送受信機１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１０に示す光コヒーレント送受信機１と図１に示す光コヒーレント送受信機１とが異なるところは、第１の合波部３０の出力段に配置するＶＯＡ１５と、ＶＯＡ１５の逆相出力段に配置する第１のモニタ素子１６とを有する点にある。ＶＯＡ１５は、無変調時に第１の合波部３０の正相出力の光出力パワーを減衰する光減衰器である。その結果、無変調時に光変調器１０の機能で光送信器５の光出力をオフしながら、ＶＯＡ１５で光送信器５の光出力を完全にオフできる。
第１のモニタ素子１６は、無変調時のＶＯＡ１５の逆相出力の光出力パワーの応答を検出する。制御回路１３は、無変調時の逆相出力の光出力パワーに基づき、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点に調整する。
実施例２の光コヒーレント送受信機１では、無変調時にＶＯＡ１５を用いて光送信器５の光出力をオフにした場合でも、ＶＯＡ１５の逆相出力の光出力パワーの応答に基づき、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点に調整する。その結果、無変調時でも、逆相出力の光出力パワーの応答に基づき、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点に調整できる。
尚、説明の便宜上、制御回路１３は、無変調時に親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点付近に維持するように親ＭＺＩ２２の最適バイアス点を調整するフィードバック制御を実行する場合を例示した。しかしながら、制御回路１３は、無変調時に親ＭＺＩ２２の最適バイアス点をＱｕａｄ点付近に維持するように親ＭＺＩ２２の最適バイアス点を調整するフィードフォワード制御を実行しても良く、適宜変更可能である。
本実施例では、Ｘ偏波光変調器１０ＡからのＸ偏波の信号光と、Ｙ偏波光変調器１０ＢからのＹ偏波の信号光とを偏波多重する偏波多重方式を例示したが、例えば、偏波多重しない方式の光変調器にも適用可能である。
実施例１の制御回路１３では、第１の合波部３０の正相出力の偏波多重信号光の光出力パワーの応答に基づき、親ＭＺＩ２２及び子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を調整する場合を例示した。しかしながら、制御回路１３は、第１の合波部３０の正相出力の光出力パワーの応答に基づき、子ＭＺＩ２４の最適バイアス点を調整し、第１の合波部３０の逆相出力の光出力パワーの応答に基づき、親ＭＺＩ２２の最適バイアス点を調整しても良い。
１ 光コヒーレント送受信機
３ ＤＳＰ
４ 光源
５ 光送信器
６ 光受信器
１０ 光変調器
１０Ａ Ｘ偏波光変調器
１０Ｂ Ｙ偏波光変調器
１２ モニタ素子
１３ 制御回路
２２ 親ＭＺＩ
２４ 子ＭＺＩ
２５ 変調部
２９ 電圧出力部

Claims (6)

  1. レーザ光を発光する光源と、前記レーザ光に基づき、データ信号を直交位相変調して送信光を出力する光変調器を備えた光送信器と、前記レーザ光に基づき、入力した受信光からデータ信号を得る光受信器と、を有する光コヒーレント送受信機であって、
    前記光送信器は、
    バイアス電圧に応じて前記レーザ光を直交変調する、前記光変調器内の少なくとも１組の親側マッハツェンダ干渉計と、
    前記バイアス電圧に応じて前記レーザ光を位相変調する、前記光変調器内の少なくとも２組の子側マッハツェンダ干渉計と、
    前記親側マッハツェンダ干渉計及び前記子側マッハツェンダ干渉計に印加する前記バイアス電圧を制御する制御回路と、を有し、
    前記制御回路は、
    前記光送信器の光出力をオフする際に、前記データ信号の入力をオフにした状態で、前記親側マッハツェンダ干渉計間の位相差が９０度付近、組毎の前記子側マッハツェンダ干渉計間の位相差が１８０度になるように、前記親側マッハツェンダ干渉計及び前記子側マッハツェンダ干渉計に印加する前記バイアス電圧を制御することを特徴とする光コヒーレント送受信機。
  2. 前記制御回路は、
    前記光送信器の光出力をオフする際に、前記データ信号の入力をオフにした状態で、前記親側マッハツェンダ干渉計間の位相差を９０度付近に前記親側マッハツェンダ干渉計に印加する前記バイアス電圧を制御した後、組毎の前記子側マッハツェンダ干渉計間の位相差が１８０度になるように、前記子側マッハツェンダ干渉計に印加する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に記載の光コヒーレント送受信機。
  3. 前記制御回路は、
    前記光送信器の光出力をオフする際に、前記データ信号の入力をオフにした状態で、前記光変調器の前記送信光の正相出力の光出力パワーに基づき、前記子側マッハツェンダ干渉計間の位相差が１８０度になるように、前記子側マッハツェンダ干渉計に印加する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又は２に記載の光コヒーレント送受信機。
  4. 前記光変調器の出力段に配置され、前記光変調器からの前記送信光を減衰する光減衰器を備え、
    前記制御回路は、
    前記光送信器の光出力をオフする際に、前記データ信号の入力をオフにした状態で、前記光減衰器の前記送信光の逆相出力の光出力パワーに基づき、前記親側マッハツェンダ干渉計間の位相差が９０度付近になるように前記親側マッハツェンダ干渉計に印加する前記バイアス電圧を制御することを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の光コヒーレント送受信機。
  5. 前記制御回路は、
    前記光送信器の光出力をオンする際に前記子側マッハツェンダ干渉計間の位相差が１８０度になるように前記子側マッハツェンダ干渉計の最適バイアス点を探索する第１のサーチを実行すると共に、前記光送信器の光出力をオフする際に前記子側マッハツェンダ干渉計間の位相差が１８０度になるように前記子側マッハツェンダ干渉計の最適バイアス点を、前記第１のサーチに比較してゲインを小さくして探索する第２のサーチを実行することを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の光コヒーレント送受信機。
  6. レーザ光を発光する光源と、前記レーザ光に基づき、データ信号を直交位相変調して送信光を出力する光変調器を備えた光送信器と、前記レーザ光に基づき、入力した受信光からデータ信号を得る光受信器と、を有する光コヒーレント送受信機での前記光送信器の光出力をオフする前記光変調器の消光方法であって、
    前記光送信器は、
    バイアス電圧に応じて前記レーザ光を直交変調する、前記光変調器内の少なくとも１組の親側マッハツェンダ干渉計と、
    前記バイアス電圧に応じて前記レーザ光を位相変調する、前記光変調器内の少なくとも２組の子側マッハツェンダ干渉計と、
    前記親側マッハツェンダ干渉計及び前記子側マッハツェンダ干渉計に印加する前記バイアス電圧を制御する制御回路と、を有し、
    前記制御回路は、
    前記光送信器の光出力をオフする際に、前記データ信号の入力をオフにした状態で、前記親側マッハツェンダ干渉計間の位相差が９０度付近、組毎の前記子側マッハツェンダ干渉計間の位相差が１８０度になるように、前記親側マッハツェンダ干渉計及び前記子側マッハツェンダ干渉計に印加する前記バイアス電圧を制御することで、前記光送信器の前記光出力をオフすることを特徴とする光変調器の消光方法。
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