JP2866901B2 - Light modulator - Google Patents
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- 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速デジタル光伝送系において、信号光の
変調に用いられる光変調装置に利用する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is applied to an optical modulation device used for modulating signal light in a high-speed digital optical transmission system.
本発明は、特に、光変調器の動作点制御方式に関す
る。The present invention particularly relates to an operating point control method for an optical modulator.
従来の干渉型の光変調器の入出力特性例を第８図に示
す。この特性は温度変化や経年変化等により発生するDC
ドリフトのために変動する。図では入出力特性が右にシ
フトしている。特性変動後に変動前と同じ動作点で変調
器を駆動すると、入出力特性のピークとボトムで動作し
ないため、消光比の劣化やアイ開口における劣化などの
特性劣化を引き起こす。これを避けるためには、変調器
の特性変動に合わせて動作点を制御する必要がある。FIG. 8 shows an example of input / output characteristics of a conventional interference type optical modulator. This characteristic is caused by DC change due to temperature change and aging.
Varies due to drift. In the figure, the input / output characteristics are shifted to the right. If the modulator is driven at the same operating point as before the change after the characteristic change, the modulator will not operate at the peak and bottom of the input / output characteristics, causing deterioration of characteristics such as deterioration of the extinction ratio and deterioration of the eye opening. In order to avoid this, it is necessary to control the operating point in accordance with the characteristic fluctuation of the modulator.
従来、光変調器に加える電気変調信号に低周波を重畳
して、光を変調しその変調光の低周波成分の絶対値と位
相の変化から、特性変動を感知して制御する低周波重畳
方式がある。第９図によりこれを説明する。第９図のよ
うに低周波信号fLで振幅変調を行ってやる。動作点が変
動した場合出力光のfL成分の位相が180°異なるため、
変調信号の位相と比較することで動作点の変動方向を知
ることができる。（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」、'90電子情報通信
学会春季全国大会分冊４、B-976参照）。Conventionally, a low-frequency superposition method that superimposes a low frequency on an electric modulation signal applied to an optical modulator, modulates light, and senses and controls characteristic fluctuations based on changes in the absolute value and phase of the low-frequency component of the modulated light There is. This will be described with reference to FIG. We'll perform amplitude modulation in the low-frequency signal f L as Figure 9. If the operating point fluctuates, the phase of the f L component of the output light differs by 180 °
The direction in which the operating point fluctuates can be known by comparing with the phase of the modulation signal. (See Kuwata et al., “Study of Automatic Bias Control Circuit for Mach-Zehnder Optical Modulator,” '90 IEICE Spring National Convention Volume 4, B-976).
しかし、この低周波重畳方式では信号光に本来変調す
べき信号の他に変動制御用としてさらに変調をかけるこ
とになり、信号光の劣化（波形歪み）をきたす恐れがあ
る欠点がある。However, this low-frequency superposition method further modulates the signal light in addition to the signal to be originally modulated, for fluctuation control, and has a disadvantage that the signal light may be deteriorated (waveform distortion).
本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、
主信号光に波形歪を与えることなく、変調器の特性変化
による主信号光の特性の劣化を保証するために動作点を
制御することができる光変調器装置を提供することにあ
る。The object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned above,
It is an object of the present invention to provide an optical modulator device capable of controlling an operating point in order to guarantee deterioration of characteristics of a main signal light due to a change in characteristics of a modulator without giving waveform distortion to the main signal light.
本発明は、入力信号光を電気的な入力信号により変調
して出力信号光を得る光変調器と、この光変調器の動作
点の制御を行うバイアス制御手段とを備えた光変調装置
において、前記バイアス制御手段は、前記出力信号光を
一部取り出す光分岐手段と、この光分岐手段からの出力
信号光を電気信号に変換する光−電気変換手段と、この
光−電気変換手段の出力を入力とし前記電気信号の平均
電力に比例する第一の信号を出力する平均電力出力手段
と、前記入力信号のマーク率に比例する第二の信号を出
力するマーク率検出手段と、前記第一の信号と前記第二
の信号とを比較しその結果に応じて前記光変調器の動作
点を制御する制御信号を出力する制御信号生成手段とを
含むことを特徴とする。The present invention provides an optical modulator including: an optical modulator that modulates an input signal light with an electrical input signal to obtain an output signal light; and a bias control unit that controls an operating point of the optical modulator. The bias control unit includes an optical branch unit that partially extracts the output signal light, an optical-electric conversion unit that converts the output signal light from the optical branch unit into an electric signal, and an output of the optical-electric conversion unit. Average power output means for outputting a first signal proportional to the average power of the electric signal as an input, mark rate detection means for outputting a second signal proportional to the mark rate of the input signal, and the first Control signal generating means for comparing a signal with the second signal and outputting a control signal for controlling an operating point of the optical modulator according to a result of the comparison.
また、本発明は、前記光変調器は、信号光が電気信号
と同一方向に入射される進行波型の光変調器であり、前
記バイアス制御手段は、前記信号光とは反対方向から前
記光変調器に対して制御信号光を入射する制御光入射手
段と、前記光変調器によって変調された前記制御信号光
を取り出す光分岐手段と、この光分岐手段からの出力信
号光を電気信号に変換する光−電気変換手段と、この光
−電気変換手段の出力を入力とし前記電気信号の平均電
力に比例する第一の信号を出力する平均電力出力手段
と、前記入力信号のマーク率に比例する第二の信号を出
力するマーク率検出手段と、前記第一の信号と前記第二
の信号とを比較しその結果に応じて前記光変調器の動作
点を制御する制御信号を出力する制御信号生成手段とを
含むことを特徴とする。Also, in the present invention, the optical modulator is a traveling wave type optical modulator in which signal light is incident in the same direction as an electric signal, and the bias control unit controls the light from a direction opposite to the signal light. Control light incidence means for injecting control signal light into the modulator, optical branching means for extracting the control signal light modulated by the optical modulator, and converting output signal light from the optical branching means into an electric signal Optical-to-electrical conversion means, an output of the optical-to-electrical conversion means as an input, an average power output means for outputting a first signal proportional to the average power of the electric signal, and a power ratio proportional to a mark rate of the input signal Mark ratio detecting means for outputting a second signal, and a control signal for comparing the first signal and the second signal and outputting a control signal for controlling an operating point of the optical modulator according to the result Generating means.
なお、前記光分岐手段は入力信号光の一部を取り出す
手段を含み、この取り出した入力信号光の一部を前記制
御光入射手段により前記光変調器に制御信号光として入
射する手段を含むことができる。The light branching means includes means for extracting a part of the input signal light, and means for causing a part of the extracted input signal light to enter the optical modulator as the control signal light by the control light incident means. Can be.
〔作用」 本発明の一つは、変調器の特性が有限の帯域を持つこ
とに起因した平均光パワの動作点変動への依存性を利用
した方式であり、さらに他の一つは、積極的に変調器の
帯域を狭くするようにして、平均光パワの動作点変動に
よる変化を大きくしようとする方式である。[Operation] One of the present inventions is a system that utilizes the dependence of the average optical power on the operating point fluctuation caused by the modulator characteristic having a finite band. This is a method in which the band of the modulator is narrowed in order to increase the change due to the fluctuation of the operating point of the average optical power.
本発明の作用を第６図（ａ）および（ｂ）を用いて説
明する。The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).
干渉型光変調器において、変調帯域が無限大の理想的
な変調器に第６図（ａ）に示すような完全な矩形の電圧
波が印加される場合を考える。このとき、光変調器の光
出力を印加される電圧Ｖの関数としてＳ（Ｖ）と表す
と、平均光出力パワSavは、 Sav＝0.5S（V1）＋0.5S（V0） （１） V1：マーク時の印加電圧 V0：スペース時の印加電圧 マーク率1/2の場合 と表される。ここで、 Ｓ（Ｖ）＝cos2（V/2）、 ｜V1−V0｜＝π という条件で変調器を用いていたと仮定する。経年変
化などでＳ（Ｖ）からＳ（Ｖ＋ΔＶ）と変動したとき平
均光出力パワSav1は、 Sav1＝0.5S（V1＋ΔＶ）＋0.5S（V0＋ΔＶ） ＝0.5S（V1＋ΔＶ）＋0.5S（V1＋ΔＶ＋π） ＝0.5 と変わらない。Consider a case where a perfect rectangular voltage wave as shown in FIG. 6A is applied to an ideal modulator having an infinite modulation band in an interferometric optical modulator. At this time, when expressed as S (V) as a function of the voltage V applied to the optical output of the optical modulator, the average optical output power S av is, S av = 0.5S (V 1 ) + 0.5S (V 0) (1) V 1 : Applied voltage at the time of mark V 0 : Applied voltage at the time of space The mark ratio is expressed as 1/2. Here, it is assumed that the modulator is used under the condition that S (V) = cos 2 (V / 2) and | V 1 −V 0 | = π. The average light output power S av1 when S (V) changes from S (V) to S (V + ΔV) due to aging or the like is: S av1 = 0.5S (V 1 + ΔV) + 0.5S (V 0 + ΔV) = 0.5S (V 1 + ΔV) ) + 0.5S (V 1 + ΔV + π) = 0.5
次に、より現実的な系として有限な帯域を持つ系を考
える。変調器に第６図（ｂ）に示す電圧波が印加される
と考える。系の状態を印加電圧により次の二つに区別す
る。（１）V1、V0である状態、（２）V1→V0、V0→V1と
変化する状態、 （１）である確率をＸ、（２）である確率を（１−
Ｘ）とすると平均光出力パワSavは、 である。Next, a system having a finite band is considered as a more realistic system. It is assumed that the voltage wave shown in FIG. 6B is applied to the modulator. The state of the system is classified into the following two by the applied voltage. (1) V 1 , V 0 state, (2) V 1 → V 0 , V 0 → V 1 change state, (1) the probability of X, (2) the probability of (1-
X), the average light output power S av is It is.
Ｓ（Ｖ）がＳ（Ｖ＋ΔＶ）に変動したとき第１項は変
わらないが、第２項の積分値は積分区間がπであるため
変化する。このことにより、（１−Ｘ）が０とならない
帯域が有限な現実的な変調器に、立ち上がり、立ち下が
り時間が０でない電圧パルスを印加することで光を変調
する場合、平均光出力パワの変動を識別することで電圧
−光出力特性の変動をとらえることができる。When S (V) changes to S (V + ΔV), the first term does not change, but the integral value of the second term changes because the integration interval is π. Accordingly, when light is modulated by applying a voltage pulse whose rise and fall times are not 0 to a realistic modulator having a finite band where (1-X) does not become 0, the average light output power is reduced. By identifying the change, the change in the voltage-light output characteristics can be captured.
従って、変調された光信号を光−電気変換手段で電気
信号に変換して、さらに平均化して、その値を動作点が
最適動作点であると仮定したときに予想される値と比較
して、その差が最小となるように動作点を変えることで
常に動作点を最適な値にすることができる。Therefore, the modulated optical signal is converted to an electrical signal by the optical-electrical conversion means, further averaged, and the value is compared with a value expected when the operating point is assumed to be the optimum operating point. By changing the operating point so that the difference is minimized, the operating point can always be set to an optimum value.
電圧−光出力特性の変化率にたいして平均光出力の変
化率を大きくとるためには（（２）式で（１−Ｘ）を大
きくするようにすればよい。つまり変調器の帯域を狭く
すればよい。本発明の他の一つはこのための工夫であ
る。電気信号線路と光導波路が平行に配置されるような
高速光伝送用進行波型光変調器において、電気信号の進
行方向と反対の方向から入射された制御用の連続光は電
気信号により変調光となるが、光の進行方向と電気信号
の進行方向が逆であるため、帯域は光の進行方向と電気
の進行方向が同じ場合に比べて狭い。In order to increase the rate of change of the average light output with respect to the rate of change of the voltage-light output characteristics, it is sufficient to increase (1-X) in equation (2), that is, to narrow the bandwidth of the modulator. In a traveling wave type optical modulator for high-speed optical transmission in which an electric signal line and an optical waveguide are arranged in parallel, a direction opposite to a traveling direction of an electric signal is good. The continuous light for control incident from the direction is modulated by the electric signal, but since the traveling direction of the light and the traveling direction of the electric signal are opposite, the band is the same as the traveling direction of light and the traveling direction of electricity. Narrower than the case.
第７図（ａ）および（ｂ）は実際に光を順方向（電気
信号と同じ方向）から入射した場合と、逆方向（電気信
号とは反対の方向）から入射した場合の動作点を変えた
とき出力する平均光パワをグラフにした実験結果であ
る。電気信号は10Gb/s,NRZ（Non-Return-to-Zero）信
号、変調器の帯域は信号の変調に十分な帯域（ただし順
方向の場合）を持っている。実験の結果たしかに、動作
点の変動を平均光パワを測定することで認識できるこ
と、光の進行方向と電気信号の進行方向が逆にすると進
行方向が同じ場合に比べて平均光パワの変動が大きいこ
とが確認できた。FIGS. 7 (a) and 7 (b) show different operating points when light is actually incident from the forward direction (the same direction as the electric signal) and when light is incident from the reverse direction (the opposite direction to the electric signal). It is the experimental result which made the average light power output when it made into a graph. The electrical signal has a 10 Gb / s, NRZ (Non-Return-to-Zero) signal, and the modulator has a sufficient band (in the forward direction) for signal modulation. It is clear from the results of the experiment that the fluctuation of the operating point can be recognized by measuring the average optical power.If the traveling direction of light and the traveling direction of the electric signal are reversed, the variation of the average optical power is larger than when the traveling direction is the same. That was confirmed.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の第一実施例を示すブロック構成図
で、本発明の第一の基本構成を示す。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, showing a first basic structure of the present invention.
本第一実施例は、光源からの入力信号光１に主電気信
号３により変調を行い出力信号光２を出力する光変調器
10と、この光変調器10の動作点の制御を行うバイアス制
御手段とを備えた光変調装置において、 本発明の特徴とするところの、前記バイアス制御手段
は、少なくともポートからポートまでの三つの入出
力端子を持ち、ポートから入力はポートおよびに
出力される光分岐手段（１）21と、入力が光分岐手段
（１）21のポートに接続され分岐された出力信号光２
の一部を電気信号に変換する光−電気変換手段15と、光
−電気変換手段15からの電気信号を入力とし十分に長い
単位時間に対する入力信号の平均電力に比例する第一の
信号として平均電力信号４を出力する平均電力出力手段
としての平滑化手段16と、光変調器10に変調を行うこと
を目的とした主信号である主電気信号３のマーク率に対
応する第二の信号として定格信号５を出力するマーク率
検出手段としてのマーク率検出回路14と、平均電力信号
４と定格信号５とを比較しその結果に応じて光変調器10
の動作点を制御する制御信号６を出力する制御信号生成
手段としての、平均電力信号４と定格信号５との差分に
比例した信号を増幅出力する差分増幅手段13、この差分
増幅手段13の出力を入力とし入力の値が常に一定になる
ように出力電圧を変動する入力電圧制御回路12、および
この入力電圧制御回路12の出力を一つの入力として主電
気信号３をもう一つの入力として２入力の加算値に比例
する制御信号６を出力する直流電圧印加回路11とを含ん
でいる。The first embodiment is an optical modulator that modulates an input signal light 1 from a light source with a main electric signal 3 and outputs an output signal light 2.
10 and a bias control means for controlling the operating point of the optical modulator 10, the bias control means, which is a feature of the present invention, the at least three biases from a port to a port An optical branching means (1) 21 having an input / output terminal, an input being output from the port to the port and the output, and an output signal light 2 having an input connected to the port of the optical branching means (1) 21
And a light-to-electric conversion means 15 for converting a part of the electric signal into an electric signal, and an electric signal from the light-to-electric conversion means 15 as an input and an average as a first signal proportional to the average power of the input signal for a sufficiently long unit time. A smoothing means 16 as an average power output means for outputting the power signal 4 and a second signal corresponding to a mark rate of the main electric signal 3 which is a main signal intended to modulate the optical modulator 10 A mark rate detection circuit 14 as mark rate detection means for outputting a rated signal 5, a comparison between the average power signal 4 and the rated signal 5, and an optical modulator 10 according to the result.
Differential amplifying means 13 for amplifying and outputting a signal proportional to the difference between the average power signal 4 and the rated signal 5 as a control signal generating means for outputting a control signal 6 for controlling the operating point of the differential amplifying means 13 And an input voltage control circuit 12 that varies the output voltage so that the value of the input is always constant, and the input of the input voltage control circuit 12 is used as one input, and the main electric signal 3 is used as another input. And a DC voltage application circuit 11 for outputting a control signal 6 proportional to the sum of the two.
第２図は、本発明の第二実施例を示すブロック構成図
で、第１図に示した本発明の第一構成の具体的な構成例
を示す。FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, and shows a specific configuration example of the first configuration of the present invention shown in FIG.
本第二実施例は、第１図の第一実施例において、光分
岐手段21として光分岐カップラ（１）21aを、光−電気
変換手段15としてpin形のホトダイオード（PD）15aを、
平滑化手段16として低域通過ろ波器を含む平滑化回路16
aを、差分増幅手段13として差動増幅器13aを、入力電圧
制御回路12および直流電圧印加回路11として直流レベル
制御回路11aをそれぞれ設け、さらに定格信号発生回路1
4aをマーク率検出回路14とは別に設けたものである。ま
た、17は終端抵抗および20はアイソレータである。The second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that an optical branching coupler (1) 21a is used as the optical branching means 21, and a pin-type photodiode (PD) 15a is used as the optical-electrical converting means 15.
Smoothing circuit 16 including a low-pass filter as smoothing means 16
a, a differential amplifier 13a as a differential amplifier 13, a DC level control circuit 11a as an input voltage control circuit 12 and a DC voltage application circuit 11, and a rated signal generation circuit 1
4 a is provided separately from the mark ratio detection circuit 14. Reference numeral 17 denotes a terminating resistor, and reference numeral 20 denotes an isolator.
なお、ここでpin形のホトダイオード15aはホトダイオ
ードの代わりにアバランシェ形のホトダイオードでもよ
く、光分岐カップラ（１）21aの代わりにハーフミラー
を用いてもよい。Here, the pin-type photodiode 15a may be an avalanche-type photodiode instead of the photodiode, and a half mirror may be used instead of the optical branching coupler (1) 21a.
次に、本第二実施例の動作について説明する。 Next, the operation of the second embodiment will be described.
光分岐カップラ（１）21aは、光変調器10からの出力
信号光２の一部をその分岐率に応じて分岐しホトダイオ
ード15aに入力する。ホトダイオード15aは入力された信
号光を電気信号に変換し平滑化回路16aに入力する。平
滑化回路16aは入力された電気信号を平滑化して低周波
電圧としての平均電力信号４を出力する。The optical branching coupler (1) 21a branches a part of the output signal light 2 from the optical modulator 10 according to the branching rate and inputs the branched signal light to the photodiode 15a. The photodiode 15a converts the input signal light into an electric signal and inputs the electric signal to the smoothing circuit 16a. The smoothing circuit 16a smoothes the input electric signal and outputs an average power signal 4 as a low frequency voltage.
一方、マーク率検出回路14は入力された主電気信号３
のマーク率を検出し出力する。そして定格信号発生回路
14aはマーク率検出回路14で検出されたマーク率に比例
した定格信号５を生成出力する。On the other hand, the mark ratio detection circuit 14 receives the main electric signal 3
The mark ratio of is detected and output. And the rated signal generation circuit
14a generates and outputs a rating signal 5 proportional to the mark rate detected by the mark rate detection circuit 14.
差動増幅器13aは、平均電力信号４と定格信号５との
差電圧を増幅して制御電圧７を直流レベル制御回路11a
に入力する。The differential amplifier 13a amplifies the difference voltage between the average power signal 4 and the rated signal 5 and converts the control voltage 7 to a DC level control circuit 11a.
To enter.
直流レベル制御回路11aは、制御電圧７と主電気信号
３とを入力して、制御電圧７が常に一定値となるように
制御信号６を生成し、光変調器10の動作点を制御する。The DC level control circuit 11a receives the control voltage 7 and the main electric signal 3, generates the control signal 6 so that the control voltage 7 always has a constant value, and controls the operating point of the optical modulator 10.
従って、本第二実施例によれば、前記（２）式によ
り、光変調器10の動作点を常に最適に保つことができ
る。Therefore, according to the second embodiment, the operating point of the optical modulator 10 can always be kept optimal by the above equation (2).
第３図は本発明の第三実施例を示すブロック構成図
で、本発明の第二の基本構成を示す。FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, showing a second basic structure of the present invention.
本第三実施例は、第１図の第一実施例において、さら
に、本発明の特徴とするところの、 光変調器10を電気信号と信号光とが同一方向に入射さ
れる進行波型の光変調器10aに代え、前記信号光とは反
対方向から光変調器10aに対して制御信号光８を入射す
る制御光入射手段としての光分岐手段（２）32を含み、
光分岐手段（１）21の代わりに、光変調器10aによって
変調された制御信号光8aを取り出すように光変調器10a
の前に配置された光分岐手段（１）31を含むことにあ
る。The third embodiment is different from the first embodiment of FIG. 1 in that the optical modulator 10 is a traveling wave type in which an electric signal and a signal light are incident in the same direction. In place of the optical modulator 10a, an optical branching means (2) 32 as a control light incident means for inputting the control signal light 8 to the optical modulator 10a from a direction opposite to the signal light is included,
Instead of the optical branching means (1) 21, the optical modulator 10a is configured to extract the control signal light 8a modulated by the optical modulator 10a.
And the optical branching means (1) 31 disposed before the light source.
そして、光分岐手段（１）31は四つのポートを有し、
ポートからの入力はポートおよびポートに出力さ
れ、ポートに出力されず、ポートからの入力が少な
くともポートには出力し、ポートには出力されな
い。そして、ポートには入力信号光が入射され、ポー
トからは変調された制御信号光8aが取り出され光−電
気変換手段15に入力され、ポートは光変調器10aの入
力に接続される。また、光分岐手段（２）32は少なくと
も三つのポートを有し、ポートからの入力はポート
に出力され、ポートからの入力はポートに出力され
ポートには出力されない。そして、ポートは光変調
器10aの出力に接続され、ポートからは出力信号光２
が出力され、ポートは光分岐手段（１）31のポート
に接続される。The optical branching means (1) 31 has four ports,
The input from the port is output to the port and the port, and is not output to the port, and the input from the port is output to at least the port and not output to the port. Then, an input signal light is incident on the port, a modulated control signal light 8a is extracted from the port, input to the optical-electrical conversion means 15, and the port is connected to an input of the optical modulator 10a. Further, the optical branching means (2) 32 has at least three ports, an input from the port is output to the port, an input from the port is output to the port, and not output to the port. The port is connected to the output of the optical modulator 10a, and the output signal light 2
Is output, and the port is connected to the port of the optical branching means (1) 31.
第４図は本発明の第四実施例を示すブロック構成図
で、第３図の本発明の第二の構成の具体的構成例（１）
を示す。FIG. 4 is a block diagram showing the fourth embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a specific configuration example (1) of the second configuration of the present invention.
Is shown.
本第四実施例は、第３図の第三実施例において、光分
岐手段（１）31として光分岐カップラ（１）31aを、光
分岐手段（２）32として光分岐カップラ（２）32aを、
光−電気変換手段15としてpin形のホトダイオード（P
D）15aを、平滑化手段16として低域通過ろ波器を含む平
滑化回路16aを、差分増幅手段13として差動増幅器13a
を、入力電圧制御回路12および直流電圧印加回路11とし
て直流レベル制御回路11aをそれぞれ設け、さらに制御
信号光を入力するためのアイソレータ41および制御用光
源42を設けたものである。また、17は終端抵抗および20
はアイソレータである。そして、アイソレータ41は光分
岐カップラ（２）32aのポートに接続される。The fourth embodiment differs from the third embodiment shown in FIG. 3 in that an optical branching coupler (1) 31a is used as the optical branching means (1) 31 and an optical branching coupler (2) 32a is used as the optical branching means (2) 32. ,
A pin-type photodiode (P
D) 15a, a smoothing circuit 16a including a low-pass filter as the smoothing means 16, and a differential amplifier 13a as the differential amplifying means 13.
Are provided with a DC level control circuit 11a as an input voltage control circuit 12 and a DC voltage application circuit 11, respectively, and further provided with an isolator 41 and a control light source 42 for inputting control signal light. 17 is the terminator and 20
Is an isolator. The isolator 41 is connected to a port of the optical branching coupler (2) 32a.
なお、ここでpin形のホトダイオード15aはアバランシ
ェ形のホトダイオードでもよく、光分岐カップラ31aお
よび32aの代わりにハーフミラーを用いてもよい。ま
た、制御用光源42としてはレーザダイオードまたは発光
ダイオードが用いられる。Here, the pin-type photodiode 15a may be an avalanche-type photodiode, and a half mirror may be used instead of the optical branching couplers 31a and 32a. Further, as the control light source 42, a laser diode or a light emitting diode is used.
次に、本第四実施例の動作について説明する。 Next, the operation of the fourth embodiment will be described.
光分岐カップラ（２）32aは、制御用光源42からの制
御信号光をアイソレータ41を介してそのポートから取
り入れ光変調器10aに出力信号光２とは反対方向にその
ポートに入力する。この光変調器10aに入力された制
御信号光は光変調器10aで変調を受けそのポートから
出力される。The optical branching coupler (2) 32a takes in the control signal light from the control light source 42 from the port via the isolator 41 and inputs the control signal light to the port in the direction opposite to the output signal light 2 to the optical modulator 10a. The control signal light input to the optical modulator 10a is modulated by the optical modulator 10a and output from the port.
そして、この変調を受けた制御信号光は、光分岐カッ
プラ（１）31aによりそのポートから取り出されホト
ダイオード15aに入力される。Then, the modulated control signal light is extracted from the port by the optical branch coupler (1) 31a and input to the photodiode 15a.
後は、前述の第二実施例の場合と同様にして、この変
調を受けた制御信号光の平均出力パワに応じて光変調器
10aの動作点を制御する。Thereafter, in the same manner as in the above-described second embodiment, the optical modulator is controlled according to the average output power of the modulated control signal light.
Control the operating point of 10a.
従って、本第四実施例によれば、前述の式（２）によ
り、さらに第７図（ｂ）に示したように、効率よく光変
調器の動作点を最適に制御することができる。Therefore, according to the fourth embodiment, the operating point of the optical modulator can be efficiently and optimally controlled by the above equation (2), as shown in FIG. 7 (b).
第５図は本発明の第五実施例を示すブロック構成図
で、本発明の第３図に示す第二の構成の具体的構成例
（２）を示す。FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, and shows a specific configuration example (2) of the second configuration shown in FIG. 3 of the present invention.
本第五実施例は、第４図の第四実施例において、特別
に制御用光源42を用いないで、アイソレータ41の入力を
光導波管で光分岐カップラ（１）31aのポートに接続
し、入力信号光１の一部分を分岐して制御信号光とした
ものである。The fifth embodiment differs from the fourth embodiment in FIG. 4 in that the input of the isolator 41 is connected to the port of the optical branching coupler (1) 31a by an optical waveguide without using the control light source 42 in particular. The control signal light is obtained by branching a part of the input signal light 1.
従って、その動作および効果は第四実施例と同様であ
るとともに、特別に制御用光源を必要としない利点があ
る。Therefore, the operation and effects are the same as those of the fourth embodiment, and there is an advantage that no special control light source is required.
以上説明したように、本発明を用いることで干渉型の
変調器の入出力特性の変動による消光比の劣化、および
アイ開口における劣化などの特性劣化が、動作点を常に
最適な状態に制御することで防止できる効果がある。ま
た従来の制御法と異なり信号光には波形歪みなどの影響
を与えることがない。As described above, by using the present invention, the deterioration of the extinction ratio due to the fluctuation of the input / output characteristics of the interferometric modulator and the deterioration of the characteristics such as the deterioration in the eye opening always control the operating point to the optimum state. This has the effect of being prevented. Unlike the conventional control method, the signal light has no influence such as waveform distortion.
第１図は本発明の第一実施例を示すブロック構成図。 第２図は本発明の第二実施例を示すブロック構成図。 第３図は本発明の第三実施例を示すブロック構成図。 第４図は本発明の第四実施例を示すブロック構成図。 第５図は本発明の第五実施例を示すブロック構成図。 第６図（ａ）および（ｂ）は本発明の作用の説明図。 第７図（ａ）および（ｂ）は動作点の変動と平均光パワ
の関係を示す図。 第８図は従来例の入出力特性図。 第９図は従来の低周波重畳方式の入出力特性図。 １……入力信号光、２……出力信号光、３……主電気信
号、４……平均電力信号、５……定格信号、６……制御
信号、７……制御電圧、８、8a……制御信号光、10、10
a……光変調器、11……直流電圧印加回路、11a……直流
レベル制御回路、12……入力電圧制御回路、13……差分
増幅手段、13a……差動増幅器、14……マーク率検出回
路、14a……定格信号発生回路、15……光−電気変換手
段、15a……ホトダイオード（PD）、16……平滑化手
段、16a……平滑化回路、17……終端抵抗、20、41……
アイソレータ、21、31……光分岐手段（１）、21a、31a
……光分岐カップラ（１）、32……光分岐手段（２）、
32a……光分岐カップラ（２）、42……制御用光源。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention. 6 (a) and (b) are illustrations of the operation of the present invention. 7 (a) and 7 (b) are diagrams showing the relationship between the variation of the operating point and the average light power. FIG. 8 is an input / output characteristic diagram of a conventional example. FIG. 9 is an input / output characteristic diagram of a conventional low frequency superposition method. 1 ... input signal light, 2 ... output signal light, 3 ... main electric signal, 4 ... average power signal, 5 ... rated signal, 6 ... control signal, 7 ... control voltage, 8, 8a ... ... Control signal light, 10, 10
a optical modulator, 11 DC voltage application circuit, 11a DC level control circuit, 12 input voltage control circuit, 13 difference amplifying means, 13a differential amplifier, 14 mark ratio Detection circuit, 14a: rated signal generation circuit, 15: optical-electrical conversion means, 15a: photodiode (PD), 16: smoothing means, 16a: smoothing circuit, 17: termination resistor, 20, 41 ……
Isolators, 21, 31,... Optical branching means (1), 21a, 31a
... Optical branching coupler (1), 32... Optical branching means (2),
32a: light splitting coupler (2), 42: light source for control.
Claims (3)
して出力信号光を得る光変調器と、 この光変調器の動作点の制御を行うバイアス制御手段と を備えた光変調装置において、 前記バイアス制御手段は、 前記出力信号光を一部取り出す光分岐手段と、 この光分岐手段からの出力信号光を電気信号に変換する
光−電気変換手段と、 この光−電気変換手段の出力を入力とし前記電気信号の
平均電力に比例する第一の信号を出力する平均電力出力
手段と、 前記入力信号のマーク率に比例する直流からの変動信号
成分をもつ第二の信号を出力するマーク率検出手段と、 前記第一の信号と前記第二の信号とを比較しその結果に
応じて前記光変調器の動作点を制御する制御信号を出力
する制御信号生成手段と、 前記光変調器の入出力端に配置され、前記動作点を制御
する制御信号と前記入力信号とを合成し前記光変調器に
入力する信号電圧印加手段と を含むことを特徴とする光変調装置。An optical modulator comprising: an optical modulator that modulates an input signal light with an electric input signal to obtain an output signal light; and a bias control unit that controls an operating point of the optical modulator. An optical splitter for partially extracting the output signal light; an optical-electrical converter for converting the output signal light from the optical splitter into an electric signal; and an output of the optical-electrical converter. And an average power output means for outputting a first signal proportional to the average power of the electric signal, and a mark for outputting a second signal having a fluctuation signal component from direct current proportional to a mark rate of the input signal. Rate detection means, control signal generation means for comparing the first signal and the second signal, and outputting a control signal for controlling an operating point of the optical modulator according to the result, the optical modulator Located at the input / output end of Optical modulator which comprises a signal voltage applying means for combining the said input signal and a control signal for controlling the operating point input to said optical modulator.
して出力信号光を得る光変調器と、 この光変調器の動作点の制御を行うバイアス制御手段と を備えた光変調装置において、 前記光変調器は、信号光が電気信号と同一方向に入射さ
れる進行波型の光変調器であり、 前記バイアス制御手段は、 前記信号光とは反対方向から前記光変調器に対して制御
信号光を入射する制御光入射手段と、 前記光変調器によって変調された前記制御信号光を取り
出す光分岐手段と、 この光分岐手段からの出力信号光を電気信号に変換する
光−電気変換手段と、 この光−電気変換手段の出力を入力とし前記電気信号の
平均電力に比例する第一の信号を出力する平均電力出力
手段と、 前記入力信号のマーク率に比例する第二の信号を出力す
るマーク率検出手段と、 前記第一の信号と前記第二の信号とを比較しその結果に
応じて前記光変調器の動作点を制御する制御信号を出力
する制御信号生成手段と を含むことを特徴とする光変調装置。2. An optical modulator comprising: an optical modulator for modulating an input signal light with an electrical input signal to obtain an output signal light; and a bias control means for controlling an operating point of the optical modulator. The optical modulator is a traveling-wave type optical modulator in which signal light is incident in the same direction as an electric signal; and the bias control unit controls the optical modulator from a direction opposite to the signal light. Control light incidence means for injecting control signal light; optical branching means for extracting the control signal light modulated by the optical modulator; optical-electric conversion for converting output signal light from the optical branching means to an electric signal Means, an output of the optical-electrical conversion means as an input, an average power output means for outputting a first signal proportional to the average power of the electric signal, and a second signal proportional to a mark rate of the input signal. Mark rate detector to output And a control signal generating means for comparing the first signal and the second signal and outputting a control signal for controlling an operating point of the optical modulator according to a result thereof. Modulation device.
出す手段を含み、この取り出した入力信号光の一部を前
記制御光入射手段により前記光変調器に制御信号光とし
て入射する手段を含む 請求項２記載の光変調装置。3. The light branching means includes means for extracting a part of the input signal light, and means for causing a part of the extracted input signal light to enter the optical modulator as the control signal light by the control light incident means. The light modulation device according to claim 2, comprising:
Priority Applications (1)
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|---|---|
| JPH04116618A JPH04116618A (en) | 1992-04-17 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-09-07 JP JP2238066A patent/JP2866901B2/en not_active Expired - Fee Related
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