JP2848942B2 - 光送信装置 - Google Patents
光送信装置Info
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- JP2848942B2 JP2848942B2 JP2263104A JP26310490A JP2848942B2 JP 2848942 B2 JP2848942 B2 JP 2848942B2 JP 2263104 A JP2263104 A JP 2263104A JP 26310490 A JP26310490 A JP 26310490A JP 2848942 B2 JP2848942 B2 JP 2848942B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0121—Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
- G02F1/0123—Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops
Description
【発明の詳細な説明】 目次 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実 施 例 発明の効果 概要 光送信装置に関し、 波長分散の符号が正の場合にも負の場合にも波長分散
に起因する波形劣化を防止得る光送信装置の提供を目的
とし、 光源と、入力信号に応じた駆動電圧を発生する駆動回
路と、上記駆動電圧に応じて上記光源の出射光を変調
し、上記入力信号を光信号に変換する光変調器と、該光
変調器の動作特性曲線のドリフトを検出して、動作点が
上記動作特性曲線に対して一定の位置になるように上記
光変調器を制御する動作点安定化回路とを備えた光送信
装置において、動作点切換信号に基づいて、上記動作点
を上記動作特性曲線上で半周期シフトさせる動作点シフ
ト回路を備えて構成する。
に起因する波形劣化を防止得る光送信装置の提供を目的
とし、 光源と、入力信号に応じた駆動電圧を発生する駆動回
路と、上記駆動電圧に応じて上記光源の出射光を変調
し、上記入力信号を光信号に変換する光変調器と、該光
変調器の動作特性曲線のドリフトを検出して、動作点が
上記動作特性曲線に対して一定の位置になるように上記
光変調器を制御する動作点安定化回路とを備えた光送信
装置において、動作点切換信号に基づいて、上記動作点
を上記動作特性曲線上で半周期シフトさせる動作点シフ
ト回路を備えて構成する。
産業上の利用分野 本発明は光送信装置に関する。
近年、光通信の高速化に伴い、光伝送路として使用さ
れる光ファイバの波長分散の影響を受けにくい光変調方
式として、光変調器を用いた外部変調方式の開発が進め
られている。LiNbO3を用いたマッハツェンダ型光変調器
は優れた変調特性と耐波長分散特性を持つ光変調器とし
て注目されている。しかし、マッハツェンダ型光変調器
においても、波長変動が生じ、光ファイバの波長分散を
介して波長変化が生じることが確認された（T.Okiyama
et al.,“10Gb/s Transmission in Large−Dispersion
Fiber Using a Ti;LiNbO3 Mach−Zender Modulator",IO
OC′89,vol.3,PP.208−209）。この波長変動は、光ファ
イバの波長分散の符号によって、波長の改善や劣化を引
き起こすので、波長分散の符号によらず波形劣化が生じ
にくい光送信装置の実現が要望されている。
れる光ファイバの波長分散の影響を受けにくい光変調方
式として、光変調器を用いた外部変調方式の開発が進め
られている。LiNbO3を用いたマッハツェンダ型光変調器
は優れた変調特性と耐波長分散特性を持つ光変調器とし
て注目されている。しかし、マッハツェンダ型光変調器
においても、波長変動が生じ、光ファイバの波長分散を
介して波長変化が生じることが確認された（T.Okiyama
et al.,“10Gb/s Transmission in Large−Dispersion
Fiber Using a Ti;LiNbO3 Mach−Zender Modulator",IO
OC′89,vol.3,PP.208−209）。この波長変動は、光ファ
イバの波長分散の符号によって、波長の改善や劣化を引
き起こすので、波長分散の符号によらず波形劣化が生じ
にくい光送信装置の実現が要望されている。
従来の技術 従来、第13図に示すように、光源２と、入力信号に応
じた駆動電圧を発生する駆動回路４と、駆動電圧に応じ
て光源２の出射光を変調し、入力信号を光信号に変換す
る光変調器６と、光変調器６の動作特性曲線のドリフト
を検出して、動作点が動作特性曲線に対して一定の位置
になるように光変調器６を制御する動作点安定化回路８
とを備えた光送信装置が公知である（桑田他、「マッハ
ツェンダ型光変調器用自動バイアス制御回路の検討」、
1990年電子情報通信学会春季全国大会、Ｂ−976）。こ
のような外部変調方式による場合、半導体レーザの注入
電流をデータ信号により変調する直接変調方式による場
合と比較して、光信号の波長変動（チャーピング）は改
善されるが、特に高速伝送を行う場合には、外部変調方
式におけるチャーピングの影響を無視することができな
い。
じた駆動電圧を発生する駆動回路４と、駆動電圧に応じ
て光源２の出射光を変調し、入力信号を光信号に変換す
る光変調器６と、光変調器６の動作特性曲線のドリフト
を検出して、動作点が動作特性曲線に対して一定の位置
になるように光変調器６を制御する動作点安定化回路８
とを備えた光送信装置が公知である（桑田他、「マッハ
ツェンダ型光変調器用自動バイアス制御回路の検討」、
1990年電子情報通信学会春季全国大会、Ｂ−976）。こ
のような外部変調方式による場合、半導体レーザの注入
電流をデータ信号により変調する直接変調方式による場
合と比較して、光信号の波長変動（チャーピング）は改
善されるが、特に高速伝送を行う場合には、外部変調方
式におけるチャーピングの影響を無視することができな
い。
第14図は、マッハツェンダ型光変調器において波長変
動が生じた場合の光ファイバ伝送による波形劣化を計算
機シミュレーションした例を示す図である。同図
（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ波長分散が0ps/nm,6
00ps/nm,−600ps/nmのときのアイパターンのシミュレー
ション結果を示している。この例では、正符号の波長分
散に対しては波形が改善されるが、負符号の波長分散に
対しては波長劣化が生じていることが分かる。
動が生じた場合の光ファイバ伝送による波形劣化を計算
機シミュレーションした例を示す図である。同図
（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ波長分散が0ps/nm,6
00ps/nm,−600ps/nmのときのアイパターンのシミュレー
ション結果を示している。この例では、正符号の波長分
散に対しては波形が改善されるが、負符号の波長分散に
対しては波長劣化が生じていることが分かる。
発明が解決しようとする課題 波長が1.3μｍ帯の光源に対して零分散波長（波長分
散が０になる波長）が1.3μｍ帯の光ファイバを使用す
る場合、あるいは波長が1.5μｍ帯の光源に対して零分
散波長が1.5μｍ帯の光ファイバを使用する場合等のよ
うに、零分散の波長帯で光ファイバを使用する場合に
は、光ファイバの零分散波長のばらつき及び光源の波長
のばらつきにより、波長分散の符号は正にも負にもなり
得る。また、長距離に渡って敷設された光ファイバを用
いる場合には、例え零分散に近い波長を用いても総合の
波長分散は大きくなる。特に、光増幅器を使用するシス
テムでは、光ファイバの損失を光増幅器の利得で補償す
ることにより、極めて長距離な伝送が可能になるので、
零分散の波長帯で光ファイバを使用する場合の波長分散
の影響を無視することができない。このように、従来技
術によると、波長分散の符号が正にも負にもなり得る場
合には、いずれか一方の分散で波形劣化が生じ易くなる
という問題がある。
散が０になる波長）が1.3μｍ帯の光ファイバを使用す
る場合、あるいは波長が1.5μｍ帯の光源に対して零分
散波長が1.5μｍ帯の光ファイバを使用する場合等のよ
うに、零分散の波長帯で光ファイバを使用する場合に
は、光ファイバの零分散波長のばらつき及び光源の波長
のばらつきにより、波長分散の符号は正にも負にもなり
得る。また、長距離に渡って敷設された光ファイバを用
いる場合には、例え零分散に近い波長を用いても総合の
波長分散は大きくなる。特に、光増幅器を使用するシス
テムでは、光ファイバの損失を光増幅器の利得で補償す
ることにより、極めて長距離な伝送が可能になるので、
零分散の波長帯で光ファイバを使用する場合の波長分散
の影響を無視することができない。このように、従来技
術によると、波長分散の符号が正にも負にもなり得る場
合には、いずれか一方の分散で波形劣化が生じ易くなる
という問題がある。
本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたも
ので、波長分散の符号が正の場合にも負の場合にも波長
分散に起因する波形劣化を防止し得る光送信装置を提供
することを目的としている。
ので、波長分散の符号が正の場合にも負の場合にも波長
分散に起因する波形劣化を防止し得る光送信装置を提供
することを目的としている。
課題を解決するための手段 第１図は本発明の構成を示す図である。
本発明の光送信装置は、光源２と、入力信号に応じた
駆動電圧を発生する駆動回路４と、上記駆動電圧に応じ
て上記光源２の出射光を変調し、上記入力信号を光信号
に変換する光変調器６と、該光変調器６の動作特性曲線
のドリフトを検出して、動作点が上記動作特性曲線に対
して一定の位置になるように上記光変調器６を制御する
動作点安定化回路８とを備えた光送信装置において、動
作点切換信号に基づいて、上記動作点を上記動作特性曲
線上で半周期シフトさせる動作点シフト回路10を備えて
構成される。
駆動電圧を発生する駆動回路４と、上記駆動電圧に応じ
て上記光源２の出射光を変調し、上記入力信号を光信号
に変換する光変調器６と、該光変調器６の動作特性曲線
のドリフトを検出して、動作点が上記動作特性曲線に対
して一定の位置になるように上記光変調器６を制御する
動作点安定化回路８とを備えた光送信装置において、動
作点切換信号に基づいて、上記動作点を上記動作特性曲
線上で半周期シフトさせる動作点シフト回路10を備えて
構成される。
望ましくは、上記光変調器は、２経路に分岐した光導
波路における位相変調効率が異なるマッハツェンダ型光
変調器である。
波路における位相変調効率が異なるマッハツェンダ型光
変調器である。
望ましくは、動作点シフト回路による動作点のシフト
に対応して入力信号の極性を反転させる極性反転回路が
備えられている。
に対応して入力信号の極性を反転させる極性反転回路が
備えられている。
作用 ２経路に分岐した光導波路における位相変調効率が異
なるマッハツェンダ型光変調器において、動作点を動作
特性曲線上で半周期シフトさせると、２経路に分岐した
光導波路における初期位相差が変化するので、光パルス
の立ち上がり時に光の位相を進ませ或いは遅らせること
ができるようになる。位相が進むと波長は瞬間的に短く
なり、位相が遅れると波長は瞬間的に長くなるので、波
長分散に起因する波形劣化を有効に防止し得るようにな
る。
なるマッハツェンダ型光変調器において、動作点を動作
特性曲線上で半周期シフトさせると、２経路に分岐した
光導波路における初期位相差が変化するので、光パルス
の立ち上がり時に光の位相を進ませ或いは遅らせること
ができるようになる。位相が進むと波長は瞬間的に短く
なり、位相が遅れると波長は瞬間的に長くなるので、波
長分散に起因する波形劣化を有効に防止し得るようにな
る。
２経路に分岐した光導波路における位相変調効率が異
なるマッハツェンダ型光変調器以外の光変調器が用いら
れている場合には、動作点を動作特性曲線上で半周期シ
フトさせることによって、入力信号の「１」及び「０」
に対応した出力光信号の「オン」及び「オフ」を切り換
えることができるようになる。
なるマッハツェンダ型光変調器以外の光変調器が用いら
れている場合には、動作点を動作特性曲線上で半周期シ
フトさせることによって、入力信号の「１」及び「０」
に対応した出力光信号の「オン」及び「オフ」を切り換
えることができるようになる。
実 施 例 以下本発明の実施例を説明する。
第２図は本発明の第１実施例を示す光送信装置のブロ
ック図である。光源２としては、定常電流で駆動される
半導体レーザを用いることができる。光変調器として
は、この実施例ではマッハツェンダ型光変調器（以下
「MZ光変調器」ということがある。）6Aが用いられる。
MZ光変調器6Aの構成及び動作については後に詳述する。
MZ光変調器6Aは、駆動回路４により駆動電圧が与えら
れ、また、動作点安定化回路８の機能によって、駆動回
路４を介してバイアス電圧が制御される。24は動作点シ
フト回路による動作点のシフトに対応して入力信号の極
性を反転させる第１の極性反転回路である。
ック図である。光源２としては、定常電流で駆動される
半導体レーザを用いることができる。光変調器として
は、この実施例ではマッハツェンダ型光変調器（以下
「MZ光変調器」ということがある。）6Aが用いられる。
MZ光変調器6Aの構成及び動作については後に詳述する。
MZ光変調器6Aは、駆動回路４により駆動電圧が与えら
れ、また、動作点安定化回路８の機能によって、駆動回
路４を介してバイアス電圧が制御される。24は動作点シ
フト回路による動作点のシフトに対応して入力信号の極
性を反転させる第１の極性反転回路である。
動作点安定化回路８は、所定周波数（＝f0）の低周波
信号を出力する低周波発振器12と、この低周波信号で入
力信号に振幅変調をかけて駆動回路４に送出する低周波
重畳回路14と、MZ光変調器6Aから出力される光信号を分
岐する光分岐回路16と、光分岐回路16により分岐された
光信号のうちの一方を電気信号に変換する光−電気変換
回路18と、この電気信号に含まれる上記低周波信号の周
波数成分を検出し、この周波数成分の位相を低周波信号
の位相と比較して、当該位相差に応じた極性で且つ動作
点ドリフトに応じたレベルのDC信号を出力する位相検出
回路20と、このDC信号が０になるようにMZ光変調器6Aの
バイアスをフィードバック制御するバイアス制御回路22
とを備えて構成されている。
信号を出力する低周波発振器12と、この低周波信号で入
力信号に振幅変調をかけて駆動回路４に送出する低周波
重畳回路14と、MZ光変調器6Aから出力される光信号を分
岐する光分岐回路16と、光分岐回路16により分岐された
光信号のうちの一方を電気信号に変換する光−電気変換
回路18と、この電気信号に含まれる上記低周波信号の周
波数成分を検出し、この周波数成分の位相を低周波信号
の位相と比較して、当該位相差に応じた極性で且つ動作
点ドリフトに応じたレベルのDC信号を出力する位相検出
回路20と、このDC信号が０になるようにMZ光変調器6Aの
バイアスをフィードバック制御するバイアス制御回路22
とを備えて構成されている。
第３図は光変調器の出力光信号の波形を示す図、第４
図は正方向の動作点ドリフト（動作特性曲線（出力光電
力と駆動電圧との関係を示す曲線）のドリフト）が発生
しているときの出力光信号の波形を示す図、第５図は負
方向の動作点ドリフトが発生しているときの出力光信号
の波形を示す図である。
図は正方向の動作点ドリフト（動作特性曲線（出力光電
力と駆動電圧との関係を示す曲線）のドリフト）が発生
しているときの出力光信号の波形を示す図、第５図は負
方向の動作点ドリフトが発生しているときの出力光信号
の波形を示す図である。
以下、第２図〜第５図を参照して、MZ光変調器6Aの動
作点ドリフトに応じた動作点の制御動作について説明す
る。
作点ドリフトに応じた動作点の制御動作について説明す
る。
MZ光変調器6Aで光信号に変換される入力信号の波形
は、第３図に（ａ）で示されるように、入力信号に低周
波信号が重畳されたものである。このような入力信号で
第３図に（ｂ）で示す入出力特性（駆動特性曲線）を有
するMZ光変調器6Aを駆動すると、第３図に（Ｃ）で示す
ように周波数2f0の信号で振幅変調された出力光信号が
得られる。
は、第３図に（ａ）で示されるように、入力信号に低周
波信号が重畳されたものである。このような入力信号で
第３図に（ｂ）で示す入出力特性（駆動特性曲線）を有
するMZ光変調器6Aを駆動すると、第３図に（Ｃ）で示す
ように周波数2f0の信号で振幅変調された出力光信号が
得られる。
動作点ドリフトがない状態では、入力信号の各論理レ
ベルに対応した駆動電圧V0,V1がMZ光変調器6Aの入出力
特性上でそれぞれ上下の尖頭値間（半周期）に設定され
ているので、入力信号に重畳された低周波信号は、入力
信号の「０」レベル及び「１」レベルで互いに逆相で変
調される。従って、光−電気変換回路18の出力には、f0
の周波数成分は検出されない。
ベルに対応した駆動電圧V0,V1がMZ光変調器6Aの入出力
特性上でそれぞれ上下の尖頭値間（半周期）に設定され
ているので、入力信号に重畳された低周波信号は、入力
信号の「０」レベル及び「１」レベルで互いに逆相で変
調される。従って、光−電気変換回路18の出力には、f0
の周波数成分は検出されない。
しかし、動作点ドリフトが生じると、第４図及び第５
図に示すように、入力信号に重畳された低周波信号が入
力信号の「０」レベル及び「１」において同相で変調さ
れる。出力される光信号の平均電力は、このような同相
変調に伴って周波数f0で変動し、その周波数成分f0の位
相はMZ光変調器6Aの動作点ドリフトの方向に応じて、18
0゜異なった値となる。従って、位相検出回路20の出力
には、その周波数成分f0と低周波発振器12が出力する低
周波信号との位相差に応じた極性で且つ動作点ドリフト
の程度に応じたレベルのDC信号が得られることになる。
図に示すように、入力信号に重畳された低周波信号が入
力信号の「０」レベル及び「１」において同相で変調さ
れる。出力される光信号の平均電力は、このような同相
変調に伴って周波数f0で変動し、その周波数成分f0の位
相はMZ光変調器6Aの動作点ドリフトの方向に応じて、18
0゜異なった値となる。従って、位相検出回路20の出力
には、その周波数成分f0と低周波発振器12が出力する低
周波信号との位相差に応じた極性で且つ動作点ドリフト
の程度に応じたレベルのDC信号が得られることになる。
バイアス制御回路22は、このような動作点ドリフトに
応じた信号により、出力光信号に周波数成分f0が含まれ
ないようにMZ光変調器6Aのバイアスを制御し、動作点ド
リフトを補正した最適の動作点を保持する。
応じた信号により、出力光信号に周波数成分f0が含まれ
ないようにMZ光変調器6Aのバイアスを制御し、動作点ド
リフトを補正した最適の動作点を保持する。
尚、位相検出回路20は、光−電気変換回路18の出力信
号と低周波発振器12からの低周波信号とが入力される同
期検波回路と、この同期検波回路の出力信号の直流成分
を通過させる低域通過フィルタとにより構成することが
できる。また、バイアス制御回路22は、入力端子の一方
に位相検出回路20の出力信号が入力され入力端子の他方
は接地されている演算増幅器を用いて構成することがで
きる。
号と低周波発振器12からの低周波信号とが入力される同
期検波回路と、この同期検波回路の出力信号の直流成分
を通過させる低域通過フィルタとにより構成することが
できる。また、バイアス制御回路22は、入力端子の一方
に位相検出回路20の出力信号が入力され入力端子の他方
は接地されている演算増幅器を用いて構成することがで
きる。
この実施例では、動作点シフト回路としては、動作切
換信号に基づいて、位相検出回路20に入力する低周波信
号の極性を反転させる（低周波信号の位相を180゜変化
させる）第２の極性反転回路10Aが用いられている。
換信号に基づいて、位相検出回路20に入力する低周波信
号の極性を反転させる（低周波信号の位相を180゜変化
させる）第２の極性反転回路10Aが用いられている。
第６図はMZ光変調器10Aの構成を示す図である。このM
Z光変調器10Aは、LiNbO3のＺカット面を用い、この面に
Tiを熱拡散させる等によって光導波路を形成し、この光
導波路に電極を装架して構成されている。30は導波路基
板、32は入力側光導波路、32A,32Bは入力側光導波路32
から２つの経路に分岐する光導波路、33は光導波路32A,
32Bが合流する出力側光導波路、34は主として光導波路3
2Aに装架された進行波電極、36は光導波路32Bに装架さ
れたアース電極である。アース電極36は接地されてお
り、アース電極36及び進行波電極34の出力側光導波路33
に近い方の端部には終端抵抗38が接続されている。駆動
電圧はアース電極36及び進行波電極34の終端抵抗38が設
けられていない側に供給される。また、バイアス電圧は
進行波電極34に与えられる。このMZ光変調器10Aにあっ
ては、進行波電極34とアース電極36の形状が非対称であ
るので、光導波路32A,32Bに印加される電界の強さが異
なり、出力光信号パルスの立ち上がり部分と立ち下がり
部分とでその波長に差が生じることになる。
Z光変調器10Aは、LiNbO3のＺカット面を用い、この面に
Tiを熱拡散させる等によって光導波路を形成し、この光
導波路に電極を装架して構成されている。30は導波路基
板、32は入力側光導波路、32A,32Bは入力側光導波路32
から２つの経路に分岐する光導波路、33は光導波路32A,
32Bが合流する出力側光導波路、34は主として光導波路3
2Aに装架された進行波電極、36は光導波路32Bに装架さ
れたアース電極である。アース電極36は接地されてお
り、アース電極36及び進行波電極34の出力側光導波路33
に近い方の端部には終端抵抗38が接続されている。駆動
電圧はアース電極36及び進行波電極34の終端抵抗38が設
けられていない側に供給される。また、バイアス電圧は
進行波電極34に与えられる。このMZ光変調器10Aにあっ
ては、進行波電極34とアース電極36の形状が非対称であ
るので、光導波路32A,32Bに印加される電界の強さが異
なり、出力光信号パルスの立ち上がり部分と立ち下がり
部分とでその波長に差が生じることになる。
第７図はMZ光変調器の動作点と波長変動の関係を説明
するための図である。
するための図である。
以下の説明において、E0は入力光電界の振幅、ω０は
入力光電界の角周波数、ｔは時間、φA,φＢはそれぞ
れ、駆動電圧波形VD（ｔ）により光導波路32A,32Bにお
いて変調された位相を表す。φA0,φBOはそれぞれV
D（ｔ）が０のときに光導波路32A,32Bで生じる光電界の
位相変化である。VB,VB′はバイアス電圧である。
入力光電界の角周波数、ｔは時間、φA,φＢはそれぞ
れ、駆動電圧波形VD（ｔ）により光導波路32A,32Bにお
いて変調された位相を表す。φA0,φBOはそれぞれV
D（ｔ）が０のときに光導波路32A,32Bで生じる光電界の
位相変化である。VB,VB′はバイアス電圧である。
光変調器で生じる損失を無視すると、各部の光電界は
以下のように表される。
以下のように表される。
入力光電界； EIN（ｔ）＝E0COS（ω0t） …（１） ここで、Ｘ＝COS（φＡ（VD（ｔ））＋φA0） ＋COS（φＢ（VD（ｔ））＋φB0） …（５） Ｙ＝SIN（φＡ（VD（ｔ））＋φA0） ＋SIN（φＢ（VD（ｔ））＋φB0） …（６） である。
波長変動は（４）式の位相変調項tan-1（Y/X）を用い
て以下のように表される。
て以下のように表される。
（４）式の光電界の位相成分ω0t−tan-1（Y/X）をФ
（ｔ）と置くと、 出力光の角周波数ω（ｔ）＝ｄ（Ф（ｔ））/dt, 波長λ（ｔ）＝２πc/ω（ｔ）より、 λ（ｔ）＝２πc/ω（ｔ） ＝２πc/（ω０−ｄ（tan-1（Y/X））/dt） …（７） となる。
（ｔ）と置くと、 出力光の角周波数ω（ｔ）＝ｄ（Ф（ｔ））/dt, 波長λ（ｔ）＝２πc/ω（ｔ）より、 λ（ｔ）＝２πc/ω（ｔ） ＝２πc/（ω０−ｄ（tan-1（Y/X））/dt） …（７） となる。
一方、出力光強度Pout（ｔ） ＝（E0/2）２・（X2＋Y2） …（８） となる。
いま、進行波電極34に印加する電圧を増加させると、
光導波路32Aを伝搬する光の位相は進み、光導波路32Bを
伝搬する光の位相は遅れる。即ち、装架電極の非対称性
によって、光導波路32Aに印加される電界の方が光導波
路32Bに印加される電界よりも強いので、光導波路32Aに
おける位相変調の方が大きく、進行波電極34に印加する
電圧を増加させたときに、この変調器の出力光の位相は
必ず進む。一方、進行波電極に印加する電圧を増加させ
たときの光強度の変化は、光導波路32A,32Bを伝搬する
光の初期位相差に応じて、増加にもなり得るし、減少に
もなり得る。動作点を変えるということは、バイアス電
圧により光導波路32A,32Bを伝搬する光の初期位相差を
変えることに相当する。従って、動作点の設定条件を変
えることにより、出力光パルスの立ち上がり時に光の位
相を進ませ或いは遅らせることができることになる。位
相が進むと波長は一時的に短くなり、位相が遅れると波
長は一時的に長くなる。このように、動作点の設定によ
り出力光パルス内の波長変動を短波長から長波長へ或い
は長波長から短波長へと変えることができる。
光導波路32Aを伝搬する光の位相は進み、光導波路32Bを
伝搬する光の位相は遅れる。即ち、装架電極の非対称性
によって、光導波路32Aに印加される電界の方が光導波
路32Bに印加される電界よりも強いので、光導波路32Aに
おける位相変調の方が大きく、進行波電極34に印加する
電圧を増加させたときに、この変調器の出力光の位相は
必ず進む。一方、進行波電極に印加する電圧を増加させ
たときの光強度の変化は、光導波路32A,32Bを伝搬する
光の初期位相差に応じて、増加にもなり得るし、減少に
もなり得る。動作点を変えるということは、バイアス電
圧により光導波路32A,32Bを伝搬する光の初期位相差を
変えることに相当する。従って、動作点の設定条件を変
えることにより、出力光パルスの立ち上がり時に光の位
相を進ませ或いは遅らせることができることになる。位
相が進むと波長は一時的に短くなり、位相が遅れると波
長は一時的に長くなる。このように、動作点の設定によ
り出力光パルス内の波長変動を短波長から長波長へ或い
は長波長から短波長へと変えることができる。
本実施例では、動作点のシフトに対応して入力信号の
特性を反転させる第１の極性反転回路24が設けられてい
るので、動作点を動作特性曲線上で半周期シフトさせて
光パルス内の波長変動を前述のように変えたときに、第
７図に示すように、入力信号の極性と出力光波形の曲線
との対応関係は変化しない。尚、第７図において、動作
点Ａは駆動電圧を上昇させると出力光強度が減少する領
域に設定されており、動作点Ｂは駆動電圧を上昇させる
と出力光強度が増大する領域に設定されている。
特性を反転させる第１の極性反転回路24が設けられてい
るので、動作点を動作特性曲線上で半周期シフトさせて
光パルス内の波長変動を前述のように変えたときに、第
７図に示すように、入力信号の極性と出力光波形の曲線
との対応関係は変化しない。尚、第７図において、動作
点Ａは駆動電圧を上昇させると出力光強度が減少する領
域に設定されており、動作点Ｂは駆動電圧を上昇させる
と出力光強度が増大する領域に設定されている。
動作点Ａにて光変調器を駆動すると、出力光パルスの
前半部分が長波長となり後半部分が短波長となる。ま
た、動作点Ｂにて光変調器を駆動すると、出力光波形の
前半部分が短波長となり後半部分が長波長となる。
前半部分が長波長となり後半部分が短波長となる。ま
た、動作点Ｂにて光変調器を駆動すると、出力光波形の
前半部分が短波長となり後半部分が長波長となる。
動作点Ａ及び動作点Ｂにて光変調器を駆動し、そのと
きの光出力を波長分散が＋600ps/nm及び−600ps/nmの光
ファイバにより伝送したときのアイパターンの変化のシ
ミュレーション結果を第８図に示す。このときの入力信
号のビットレートは10Gb/sである。正の波長分散である
場合には、動作点Ａで駆動したときにアイパターンが改
善されており、一方、負の波長分散である場合には、動
作点Ｂで駆動したときにアイパターンが改善されてい
る。このように、波長分散の符号が正の場合にも負の場
合にも波長分散に起因する波形劣化を防止し得る。
きの光出力を波長分散が＋600ps/nm及び−600ps/nmの光
ファイバにより伝送したときのアイパターンの変化のシ
ミュレーション結果を第８図に示す。このときの入力信
号のビットレートは10Gb/sである。正の波長分散である
場合には、動作点Ａで駆動したときにアイパターンが改
善されており、一方、負の波長分散である場合には、動
作点Ｂで駆動したときにアイパターンが改善されてい
る。このように、波長分散の符号が正の場合にも負の場
合にも波長分散に起因する波形劣化を防止し得る。
この実施例では、動作点シフト回路10として、動作点
切換信号に基づいて、位相検出回路20に入力する低周波
信号の極性を反転させる第２の曲線反転回路10Aが用い
られている。第９図はMZ光変調器6Aのバイアス電圧と位
相検出回路出力との関係を示すグラフである。破線は低
周波信号の極性を反転しない場合を示しており、実線は
低周波信号の極性を反転した場合を示す。バイアス制御
回路22によるフィードバック制御により、極性を反転し
ない場合にはバイアス電圧はVB1に安定化され、極性を
反転した場合にはバイアス電圧はVB2に安定化される。
このように、位相検出回路20に入力する低周波信号の極
性を反転させることにより、動作点をシフトさせて波長
分散の影響を最小限に抑えることができる。
切換信号に基づいて、位相検出回路20に入力する低周波
信号の極性を反転させる第２の曲線反転回路10Aが用い
られている。第９図はMZ光変調器6Aのバイアス電圧と位
相検出回路出力との関係を示すグラフである。破線は低
周波信号の極性を反転しない場合を示しており、実線は
低周波信号の極性を反転した場合を示す。バイアス制御
回路22によるフィードバック制御により、極性を反転し
ない場合にはバイアス電圧はVB1に安定化され、極性を
反転した場合にはバイアス電圧はVB2に安定化される。
このように、位相検出回路20に入力する低周波信号の極
性を反転させることにより、動作点をシフトさせて波長
分散の影響を最小限に抑えることができる。
第10図は本発明の第２実施例を示す光送信装置のブロ
ック図である。この実施例では、動作点シフト回路とし
て、第１実施例における第２の極性反転回路10Aに替え
て、動作点切換信号に基づいて低周波重畳回路14に入力
する低周波信号の極性を反転させる第３の極性反転回路
10Bが設けられている。つまり、位相検出回路20に入力
する低周波信号の極性を反転させるのではなく、低周波
重畳回路14に入力する低周波信号の極性を反転させるこ
とによって、MZ光変調器6Aの動作点をシフトさせるもの
である。
ック図である。この実施例では、動作点シフト回路とし
て、第１実施例における第２の極性反転回路10Aに替え
て、動作点切換信号に基づいて低周波重畳回路14に入力
する低周波信号の極性を反転させる第３の極性反転回路
10Bが設けられている。つまり、位相検出回路20に入力
する低周波信号の極性を反転させるのではなく、低周波
重畳回路14に入力する低周波信号の極性を反転させるこ
とによって、MZ光変調器6Aの動作点をシフトさせるもの
である。
また、第11図は、本発明の第３実施例を示す光送信装
置のブロック図である。この実施例では、動作シフト回
路10として、動作点切換信号に基づいて、光−電気変換
回路18、位相検出回路20又はバイアス制御回路22におけ
るフィードバックループの極性を反転させる第４の極性
反転回路10Cが用いられている。
置のブロック図である。この実施例では、動作シフト回
路10として、動作点切換信号に基づいて、光−電気変換
回路18、位相検出回路20又はバイアス制御回路22におけ
るフィードバックループの極性を反転させる第４の極性
反転回路10Cが用いられている。
第２又は第３実施例によっても、第１実施例による場
合と同様に、光伝送路として使用される光ファイバの波
長分散特性に応じて、MZ光変調器6Aの動作点を動作特性
曲線上で半周期シフトさせることによって、波長分散に
よる影響を最小限に抑えることができる。
合と同様に、光伝送路として使用される光ファイバの波
長分散特性に応じて、MZ光変調器6Aの動作点を動作特性
曲線上で半周期シフトさせることによって、波長分散に
よる影響を最小限に抑えることができる。
第12図は本発明実施例の効果の説明図であって、波長
分散とパワーペナルティとの関係を示すグラフである。
破線は従来方式に相当し、実線は本発明実施例において
波長分散の符号に応じて最適な動作点を設定した場合に
相当し、一点鎖線は光源の波長変動が全くない場合に相
当している。ここで、パワーペナルティは、次の式で定
義される。
分散とパワーペナルティとの関係を示すグラフである。
破線は従来方式に相当し、実線は本発明実施例において
波長分散の符号に応じて最適な動作点を設定した場合に
相当し、一点鎖線は光源の波長変動が全くない場合に相
当している。ここで、パワーペナルティは、次の式で定
義される。
（パワーペナルティ）＝10log10（波長分散があると
きの最小受光電力／波長分散が０のときの最小受光電
力）（dB） 第12図から、本発明により波長分散に対する耐力が従
来に比べて大幅に改善されていることが分かる。また、
本発明により、中心波長の変動が全く生じない場合（位
相変調効率が1:1の場合）と比較しても、波長分散に対
する耐力が改善されていることが分かる。
きの最小受光電力／波長分散が０のときの最小受光電
力）（dB） 第12図から、本発明により波長分散に対する耐力が従
来に比べて大幅に改善されていることが分かる。また、
本発明により、中心波長の変動が全く生じない場合（位
相変調効率が1:1の場合）と比較しても、波長分散に対
する耐力が改善されていることが分かる。
このように、本発明によると、光ファイバの波長分散
が正の場合でも負の場合でも、良好な伝送特性を得るこ
とができ、光ファイバの零分散波長領域で使用するシス
テムの許容分散を拡大し、より長距離の伝送が可能とな
る。
が正の場合でも負の場合でも、良好な伝送特性を得るこ
とができ、光ファイバの零分散波長領域で使用するシス
テムの許容分散を拡大し、より長距離の伝送が可能とな
る。
尚、第１の極性反転回路により入力信号の極性を反転
させずに、光変調器の動作点を特性曲線上で半周期切り
換えるだけでも、入力信号の極性を反転させた場合と同
様に伝送特性が改善される。この場合、信号の極性が反
転するので、受信端等に別途信号の極性を合わせる機能
を持たせておく。
させずに、光変調器の動作点を特性曲線上で半周期切り
換えるだけでも、入力信号の極性を反転させた場合と同
様に伝送特性が改善される。この場合、信号の極性が反
転するので、受信端等に別途信号の極性を合わせる機能
を持たせておく。
また、本発明によると、光変調器の動作点を特性曲線
上で半周期シフトさせることにより光信号の曲線を反転
させることができるので、光変調器の動作点を特性曲線
上で半周期シフトさせる方法は、単に光信号極性反転の
方法としても有用である。
上で半周期シフトさせることにより光信号の曲線を反転
させることができるので、光変調器の動作点を特性曲線
上で半周期シフトさせる方法は、単に光信号極性反転の
方法としても有用である。
発明の効果 以上説明したように、本発明によると、波長分散の符
号が正の場合にも負の場合にも波長分散に起因する波長
劣化を防止し得る光送信装置の提供が可能になるという
効果を奏する。
号が正の場合にも負の場合にも波長分散に起因する波長
劣化を防止し得る光送信装置の提供が可能になるという
効果を奏する。
第１図は本発明の構成を示す図、 第２図は本発明の第１実施例を示す光送信装置のブロッ
ク図、 第３図は光変調器の出力光信号の波形を示す図、 第４図は正方向の動作点ドリフト発生時における出力光
信号の波形を示す図、 第５図は負方向の動作点ドリフト発生時における出力光
信号の波形を示す図、 第６図はMZ光変調器の構成を示す図、 第７図は動作点と波長変動の関係を説明するための図、 第８図は波長分散の符号に合わせた動作点の選択を説明
するための図、 第９図はバイアス電圧の安定点の説明図、 第10図は本発明の第２実施例を示す光送信装置のブロッ
ク図、 第11図は本発明の第３実施例を示す光送信装置のブロッ
ク図、 第12図は本発明実施例の効果を説明するための図、 第13図は従来技術の説明図、 第14図は光ファイバの伝送によるアイパターンの変化の
例を示す図である。 ２……光源、 ４……駆動回路、 ６……光変調器、 ８……動作点安定化回路、 10……動作点シフト回路。
ク図、 第３図は光変調器の出力光信号の波形を示す図、 第４図は正方向の動作点ドリフト発生時における出力光
信号の波形を示す図、 第５図は負方向の動作点ドリフト発生時における出力光
信号の波形を示す図、 第６図はMZ光変調器の構成を示す図、 第７図は動作点と波長変動の関係を説明するための図、 第８図は波長分散の符号に合わせた動作点の選択を説明
するための図、 第９図はバイアス電圧の安定点の説明図、 第10図は本発明の第２実施例を示す光送信装置のブロッ
ク図、 第11図は本発明の第３実施例を示す光送信装置のブロッ
ク図、 第12図は本発明実施例の効果を説明するための図、 第13図は従来技術の説明図、 第14図は光ファイバの伝送によるアイパターンの変化の
例を示す図である。 ２……光源、 ４……駆動回路、 ６……光変調器、 ８……動作点安定化回路、 10……動作点シフト回路。
Claims (7)
- 【請求項１】光源（２）と、 入力信号に応じた駆動電圧を発生する駆動回路（４）
と、 上記駆動電圧に応じて上記光源（２）の出射光を変調
し、上記入力信号を光信号に変換する光変調器（６）
と、 該光変調器（６）の動作特性曲線のドリフトを検出し
て、動作点が上記動作特性曲線に対して一定の位置にな
るように上記光変調器（６）を制御する動作点安定化回
路（８）とを備えた光送信装置において、 動作点切換信号に基づいて、上記動作点を上記動作特性
曲線上で半周期シフトさせる移動差点シフト回路（10）
を備えたことを特徴とする光送信装置。 - 【請求項２】上記光変調器（６）は、２経路に分岐した
光導波路（32A,32B）における位相変調効率が異なるマ
ッハツェンダ型光変調器（6A）であることを特徴とする
請求項１に記載の光送信装置。 - 【請求項３】上記動作点シフト回路（10）による動作点
のシフトに対応して上記入力信号の極性を反転させる第
１の極性反転回路（24）を備えたことを特徴とする請求
項２に記載の光送信装置。 - 【請求項４】上記動作点安定化回路（８）は、 所定の低周波信号を出力する低周波発振器（12）と、 該低周波信号で上記入力信号に振幅変調をかけて上記駆
動回路（４）に送出する低周波重畳回路（14）と、 上記マッハツェンダ型光変調器（6A）から出力される光
信号を分岐する光分岐回路（16）と、 該光分岐回路（16）により分岐された光信号のうちの一
方を電気信号に変換する光−電気変換回路（18）と、 該電気信号に含まれる上記低周波信号の周波数成分を検
出し、該周波数成分の位相を上記低周波信号の位相と比
較して、当該位相差に応じた極性で且つ上記ドリフトに
応じたレベルのDC信号を出力する位相検出回路（20）
と、 該DC信号が零になるように上記マッハツェンダ型光変調
器（6A）のバイアスをフィードバック制御するバイアス
制御回路（22）とを含んでいることを特徴とする請求項
３に記載の光送信装置。 - 【請求項５】上記動作点シフト回路（10）は、動作点切
換信号に基づいて、上記位相検出回路（20）に入力する
上記低周波信号の極性を反転させる第２の極性反転回路
（10A）であることを特徴とする請求項４に記載の光送
信装置。 - 【請求項６】上記動作点シフト回路（10）は、動作点切
換信号に基づいて、上記低周波重畳回路（14）に入力す
る上記低周波信号の極性を反転させる第３の極性反転回
路（10B）であることを特徴とする請求項４に記載の光
送信装置。 - 【請求項７】上記動作点シフト回路（10）は、動作点切
換信号に基づいて、上記光−電気変換回路（18）、位相
検出回路（20）又はバイアス制御回路（22）におけるフ
ィードバックループの曲性を反転させる第４の極性反転
回路（10C）であることを特徴とする請求項４に記載の
光送信装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263104A JP2848942B2 (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | 光送信装置 |
| DE69127840T DE69127840T2 (de) | 1990-03-01 | 1991-02-28 | Optischer Sender |
| EP91103050A EP0444688B1 (en) | 1990-03-01 | 1991-02-28 | Optical transmitter |
| CA002037351A CA2037351C (en) | 1990-03-01 | 1991-02-28 | Optical transmitter |
| US07/662,412 US5170274A (en) | 1990-03-01 | 1991-02-28 | Optical transmitter |
| US08/904,454 USRE36088E (en) | 1990-03-01 | 1997-08-01 | Optical transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263104A JP2848942B2 (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | 光送信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04140712A JPH04140712A (ja) | 1992-05-14 |
| JP2848942B2 true JP2848942B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=17384883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2263104A Expired - Lifetime JP2848942B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-10-02 | 光送信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2848942B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3846918B2 (ja) | 1994-08-02 | 2006-11-15 | 富士通株式会社 | 光伝送システム、光多重伝送システム及びその周辺技術 |
| JP2006271009A (ja) * | 1994-08-02 | 2006-10-05 | Fujitsu Ltd | 光伝送システム、光多重伝送システム及びその周辺技術 |
| JPH08307349A (ja) * | 1995-05-09 | 1996-11-22 | Toshiba Corp | 光送信機 |
| JP4086912B2 (ja) * | 1995-09-11 | 2008-05-14 | 富士通株式会社 | 光変調器の制御装置 |
| JPH09152564A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光送信装置 |
| JP3522044B2 (ja) | 1996-04-19 | 2004-04-26 | 富士通株式会社 | 光伝送システム |
| JPH1079705A (ja) * | 1996-09-03 | 1998-03-24 | Fujitsu Ltd | 光変調装置及び光変調方法 |
| JPH10178418A (ja) * | 1996-12-19 | 1998-06-30 | Fujitsu Ltd | 光時分割分離装置及び分離信号切替方法並びに光時分割多重伝送システム |
| GB9700440D0 (en) * | 1997-01-10 | 1997-02-26 | Plessey Telecomm | Operation of optical modulators |
| JP3732610B2 (ja) * | 1997-03-04 | 2006-01-05 | 日本電信電話株式会社 | 光変調器制御回路 |
| JPH11266200A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Fujitsu Ltd | 光ファイバ通信のための方法並びに該方法の実施に使用される装置及びシステム |
| JP2000341218A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Nec Corp | 光送受信システム、光受信装置、および光送受信方法 |
| US7016555B2 (en) * | 2003-03-19 | 2006-03-21 | Optimer Photonics, Inc. | Electrooptic modulators and waveguide devices incorporating the same |
| JP2005127783A (ja) * | 2003-10-22 | 2005-05-19 | Yokogawa Electric Corp | 電気信号観測装置及び方法並びに電気信号標本化装置及び方法 |
| JP2008242283A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調装置及び光送信装置 |
| JP5821250B2 (ja) | 2010-11-19 | 2015-11-24 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調装置および光変調制御方法 |
| JP5853386B2 (ja) | 2010-12-16 | 2016-02-09 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調装置および光変調制御方法 |
-
1990
- 1990-10-02 JP JP2263104A patent/JP2848942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04140712A (ja) | 1992-05-14 |
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