JP3498935B2 - 光送信器 - Google Patents
光送信器Info
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- JP3498935B2 JP3498935B2 JP04933297A JP4933297A JP3498935B2 JP 3498935 B2 JP3498935 B2 JP 3498935B2 JP 04933297 A JP04933297 A JP 04933297A JP 4933297 A JP4933297 A JP 4933297A JP 3498935 B2 JP3498935 B2 JP 3498935B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光変調手段として
ＭＺ型外部変調器を用いた光送信器に関する。
ＭＺ型外部変調器を用いた光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、従来の光送信器の構成を示す。
図において、光送信器は、レーザ光源６１と、その出力
光（ＣＷ光）を変調するＭＺ型外部変調器６２と、低周
波発振器６３と、低周波発振器６３の出力で入力信号を
振幅変調する振幅変調回路６４と、振幅変調回路６４の
出力からＤＣ成分を除去してＭＺ型外部変調器６２に印
加するコンデンサ６５と、ＭＺ型外部変調器６２から出
力される光信号を分岐する光カプラ６６と、その光信号
を電気信号に変換する光電変換器６７と、光電変換器６
７の出力信号を低周波発振器６３の出力で検波する同期
検波回路６８と、その検波出力を積分する積分器６９
と、積分器６９の出力をＭＺ型外部変調器６２のバイア
ス電圧として印加するバイアスＴ７０および終端抵抗７
１とにより構成される。
図において、光送信器は、レーザ光源６１と、その出力
光（ＣＷ光）を変調するＭＺ型外部変調器６２と、低周
波発振器６３と、低周波発振器６３の出力で入力信号を
振幅変調する振幅変調回路６４と、振幅変調回路６４の
出力からＤＣ成分を除去してＭＺ型外部変調器６２に印
加するコンデンサ６５と、ＭＺ型外部変調器６２から出
力される光信号を分岐する光カプラ６６と、その光信号
を電気信号に変換する光電変換器６７と、光電変換器６
７の出力信号を低周波発振器６３の出力で検波する同期
検波回路６８と、その検波出力を積分する積分器６９
と、積分器６９の出力をＭＺ型外部変調器６２のバイア
ス電圧として印加するバイアスＴ７０および終端抵抗７
１とにより構成される。
【０００３】この光送信器の動作について図１０を参照
して説明する。ＭＺ型外部変調器６２には、低周波発振
器６３の出力（周波数ｆ0 ）で振幅変調された入力信号
が印加される。ここで、入力信号に与える振幅変調は、
消光比を最大にできるような大きな振幅を前提としてい
る。いま、に示すようにバイアス電圧が動作点より高
い場合には、ＭＺ型外部変調器６２からで示される光
信号が出力される。この出力光信号の平均パワーは
周波数ｆ0 で変動しており、その位相が変調信号とは逆
になっている。
して説明する。ＭＺ型外部変調器６２には、低周波発振
器６３の出力（周波数ｆ0 ）で振幅変調された入力信号
が印加される。ここで、入力信号に与える振幅変調は、
消光比を最大にできるような大きな振幅を前提としてい
る。いま、に示すようにバイアス電圧が動作点より高
い場合には、ＭＺ型外部変調器６２からで示される光
信号が出力される。この出力光信号の平均パワーは
周波数ｆ0 で変動しており、その位相が変調信号とは逆
になっている。
【０００４】一方、に示すようにバイアス電圧が動作
点より低い場合には、ＭＺ型外部変調器６２からで示
される光信号が出力される。この出力光信号の平均パ
ワーも周波数ｆ0 で変動しているが、その位相は変調
信号と同位相である。したがって、ＭＺ型外部変調器６
２の出力光信号の平均パワーの位相により、動作点に対
するバイアス電圧の相対位置を知ることができる。
点より低い場合には、ＭＺ型外部変調器６２からで示
される光信号が出力される。この出力光信号の平均パ
ワーも周波数ｆ0 で変動しているが、その位相は変調
信号と同位相である。したがって、ＭＺ型外部変調器６
２の出力光信号の平均パワーの位相により、動作点に対
するバイアス電圧の相対位置を知ることができる。
【０００５】出力光信号の平均パワーと変調信号との位
相は、光カプラ６６で分岐された出力光信号を光電変換
器６７で電気信号に変換し、その出力信号を変調信号を
用いて同期検波回路６８で検波することにより検出する
ことができる。検波出力は、の場合には負、の場合
には正となる。この検波出力を積分器６９で積分するこ
とにより、バイアス電圧を動作点に一致させることがで
きる。したがって、ＭＺ型外部変調器６２の動作点が変
動した場合でも、バイアス電圧を動作点に一致させ、安
定した光信号を送出させることができる。
相は、光カプラ６６で分岐された出力光信号を光電変換
器６７で電気信号に変換し、その出力信号を変調信号を
用いて同期検波回路６８で検波することにより検出する
ことができる。検波出力は、の場合には負、の場合
には正となる。この検波出力を積分器６９で積分するこ
とにより、バイアス電圧を動作点に一致させることがで
きる。したがって、ＭＺ型外部変調器６２の動作点が変
動した場合でも、バイアス電圧を動作点に一致させ、安
定した光信号を送出させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来構成で
は、ＭＺ型外部変調器のバイアス電圧制御のために入力
信号を振幅変調する必要があり、広帯域の振幅変調回路
が必要とされる。しかし、入力信号の速度が上がるにつ
れてその帯域に対応する振幅変調回路の実現が困難とな
る。入力信号に対する振幅変調ができなければ、ＭＺ型
外部変調器のバイアス電圧制御はできず、光送信器は安
定した光信号を送出することができなくなる。
は、ＭＺ型外部変調器のバイアス電圧制御のために入力
信号を振幅変調する必要があり、広帯域の振幅変調回路
が必要とされる。しかし、入力信号の速度が上がるにつ
れてその帯域に対応する振幅変調回路の実現が困難とな
る。入力信号に対する振幅変調ができなければ、ＭＺ型
外部変調器のバイアス電圧制御はできず、光送信器は安
定した光信号を送出することができなくなる。
【０００７】本発明は、ＭＺ型外部変調器に動作点の変
動があっても安定した光信号を送出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。
動があっても安定した光信号を送出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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の光送信
器の基本構成を示す（請求項１）。図において、レーザ
光源１から出力されるＣＷ光はＭＺ型外部変調器１２に
入力される。ＭＺ型外部変調器１２の一方の駆動入力に
はコンデンサ１３を介して入力信号が印加され、他方の
駆動入力にはバイアスＴ１６および終端抵抗１７が接続
され、バイアス電圧がバイアスＴ１６を介して印加され
る。このバイアス電圧には、加算手段１５を介して低周
波発振手段１４から出力される低周波信号が重畳され
る。
器の基本構成を示す（請求項１）。図において、レーザ
光源１から出力されるＣＷ光はＭＺ型外部変調器１２に
入力される。ＭＺ型外部変調器１２の一方の駆動入力に
はコンデンサ１３を介して入力信号が印加され、他方の
駆動入力にはバイアスＴ１６および終端抵抗１７が接続
され、バイアス電圧がバイアスＴ１６を介して印加され
る。このバイアス電圧には、加算手段１５を介して低周
波発振手段１４から出力される低周波信号が重畳され
る。
【０００９】ＭＺ型外部変調器１２は、低周波信号によ
って振幅変調された光信号を出力する。この光信号は、
光カプラ１８で分岐されて光電気変換手段１９に入力さ
れ、電気信号に変換される。直流成分除去手段２０は、
この電気信号から直流成分を除去して低周波信号による
振幅変調信号成分のみを出力する。包絡線検波手段２１
は、直流成分除去手段２０の出力信号を包絡線検波す
る。同期検波手段２２は、包絡線検波手段２１の出力信
号と低周波発振手段１４から出力される低周波信号の位
相を比較する。積分手段２３は、同期検波手段２２の出
力信号を積分し、加算手段１５を介してＭＺ型外部変調
器１２に印加するバイアス電圧を修正する。なお、本構
成は、ＣＷ光に強度変調（ＲＺ／ＮＲＺ）がかかる信号
を入力信号としている。
って振幅変調された光信号を出力する。この光信号は、
光カプラ１８で分岐されて光電気変換手段１９に入力さ
れ、電気信号に変換される。直流成分除去手段２０は、
この電気信号から直流成分を除去して低周波信号による
振幅変調信号成分のみを出力する。包絡線検波手段２１
は、直流成分除去手段２０の出力信号を包絡線検波す
る。同期検波手段２２は、包絡線検波手段２１の出力信
号と低周波発振手段１４から出力される低周波信号の位
相を比較する。積分手段２３は、同期検波手段２２の出
力信号を積分し、加算手段１５を介してＭＺ型外部変調
器１２に印加するバイアス電圧を修正する。なお、本構
成は、ＣＷ光に強度変調（ＲＺ／ＮＲＺ）がかかる信号
を入力信号としている。
【００１０】本発明の光送信器の動作原理について、図
２を参照して説明する。本光送信器の特徴は、入力信号
の帯域外の低周波信号（周波数ｆ0 ）をＭＺ型外部変調
器１２のバイアス電圧に重畳して印加するところにあ
る。これにより、ＭＺ型外部変調器１２には、入力信号
と周波数ｆ0 の低周波信号が足し算されて入力される。
２を参照して説明する。本光送信器の特徴は、入力信号
の帯域外の低周波信号（周波数ｆ0 ）をＭＺ型外部変調
器１２のバイアス電圧に重畳して印加するところにあ
る。これにより、ＭＺ型外部変調器１２には、入力信号
と周波数ｆ0 の低周波信号が足し算されて入力される。
【００１１】いま、に示すようにバイアス電圧の直流
成分が動作点より高い場合には、ＭＺ型外部変調器１２
からで示される光信号が出力される。この出力光信号
の変調周波数はｆ0 であり、マーク時の包絡線の位
相が重畳信号とは逆になっている。なお、図１の構成に
は、バイアス電圧の直流成分を規定する部分は、本発明
の動作原理に直接関係がないので省略されている。以下
に示す実施形態の構成においても同様である。
成分が動作点より高い場合には、ＭＺ型外部変調器１２
からで示される光信号が出力される。この出力光信号
の変調周波数はｆ0 であり、マーク時の包絡線の位
相が重畳信号とは逆になっている。なお、図１の構成に
は、バイアス電圧の直流成分を規定する部分は、本発明
の動作原理に直接関係がないので省略されている。以下
に示す実施形態の構成においても同様である。
【００１２】一方、に示すようにバイアス電圧の直流
成分が動作点より低い場合には、ＭＺ型外部変調器１２
からで示される光信号が出力される。この出力光信号
の変調周波数もｆ0 であり、マーク時の包絡線の位
相が重畳信号と同位相になっている。したがって、ＭＺ
型外部変調器１２の出力光信号の包絡線の位相により、
動作点に対するバイアス電圧の相対位置を知ることがで
きる。
成分が動作点より低い場合には、ＭＺ型外部変調器１２
からで示される光信号が出力される。この出力光信号
の変調周波数もｆ0 であり、マーク時の包絡線の位
相が重畳信号と同位相になっている。したがって、ＭＺ
型外部変調器１２の出力光信号の包絡線の位相により、
動作点に対するバイアス電圧の相対位置を知ることがで
きる。
【００１３】出力光信号の包絡線は、光カプラ１８で分
岐された出力光信号を光電気変換手段１９で検出し、直
流成分除去手段２０でその出力信号から直流成分を除去
し、包絡線検波手段２１でその出力信号を検波して得ら
れる。検波結果と重畳信号の位相は、同期検波手段２２
で検波することにより検出することができる。検波出力
は、の場合には負、の場合には正となる。この検波
出力を積分手段２３で積分することにより、バイアス電
圧を動作点に一致させることができる。したがって、Ｍ
Ｚ型外部変調器１２の動作点が変動した場合でも、バイ
アス電圧を動作点に一致させ、安定した光信号を送出さ
せることができる。
岐された出力光信号を光電気変換手段１９で検出し、直
流成分除去手段２０でその出力信号から直流成分を除去
し、包絡線検波手段２１でその出力信号を検波して得ら
れる。検波結果と重畳信号の位相は、同期検波手段２２
で検波することにより検出することができる。検波出力
は、の場合には負、の場合には正となる。この検波
出力を積分手段２３で積分することにより、バイアス電
圧を動作点に一致させることができる。したがって、Ｍ
Ｚ型外部変調器１２の動作点が変動した場合でも、バイ
アス電圧を動作点に一致させ、安定した光信号を送出さ
せることができる。
【００１４】 なお、包絡線検波手段２１は、２乗回路
または直線検波回路により実現することができる（請求
項１，２）。また、ＭＺ型外部変調器１２でＣＷ光に位
相変調がかかる信号を入力信号とした場合には、図１の
基本構成から直流成分除去手段２０および包絡線検波手
段２１を取り除くことにより、強度変調がかかる信号を
入力信号とした場合と同様にバイアス電圧を動作点に一
致させることができる（請求項３）。
または直線検波回路により実現することができる（請求
項１，２）。また、ＭＺ型外部変調器１２でＣＷ光に位
相変調がかかる信号を入力信号とした場合には、図１の
基本構成から直流成分除去手段２０および包絡線検波手
段２１を取り除くことにより、強度変調がかかる信号を
入力信号とした場合と同様にバイアス電圧を動作点に一
致させることができる（請求項３）。
【００１５】このように本発明の光送信器では、ＭＺ型
外部変調器１２のバイアス電圧に低周波信号を重畳し、
ＭＺ型外部変調器１２から出力される振幅変調光の包絡
線の情報を用いてバイアス電圧制御を行っているので、
加算手段１５およびバイアスＴ１６には広帯域性は要求
されない。また、加算手段１５およびバイアスＴ１６の
帯域は入力信号の速度とは無関係であるので、入力信号
の速度によらずバイアス電圧制御を行うことができ、光
送信器から安定した光信号を送出させることができる。
一方、光電気変換手段１９および包絡線検波手段２１は
主信号の帯域以下にすることができるので、安価な制御
系により安定した光信号を送出する光送信器を構成する
ことができる。
外部変調器１２のバイアス電圧に低周波信号を重畳し、
ＭＺ型外部変調器１２から出力される振幅変調光の包絡
線の情報を用いてバイアス電圧制御を行っているので、
加算手段１５およびバイアスＴ１６には広帯域性は要求
されない。また、加算手段１５およびバイアスＴ１６の
帯域は入力信号の速度とは無関係であるので、入力信号
の速度によらずバイアス電圧制御を行うことができ、光
送信器から安定した光信号を送出させることができる。
一方、光電気変換手段１９および包絡線検波手段２１は
主信号の帯域以下にすることができるので、安価な制御
系により安定した光信号を送出する光送信器を構成する
ことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態−請求項１）
図３は、本発明の光送信器の第１の実施形態を示す。こ
こで、本実施形態の各部と図１に示す基本構成との対応
関係を示す。半導体レーザ３１とレーザ光源１１、加算
回路３２と加算手段１５、積分回路３３と積分手段２
３、低周波発振器３４と低周波発振手段１４、光電変換
器３５と光電気変換手段１９、コンデンサ３６と直流成
分除去手段２０、２乗回路３７と包絡線検波手段２１、
乗算回路３８と同期検波手段２２がそれぞれ対応する。
また、同一符号のものはそのまま対応する。
こで、本実施形態の各部と図１に示す基本構成との対応
関係を示す。半導体レーザ３１とレーザ光源１１、加算
回路３２と加算手段１５、積分回路３３と積分手段２
３、低周波発振器３４と低周波発振手段１４、光電変換
器３５と光電気変換手段１９、コンデンサ３６と直流成
分除去手段２０、２乗回路３７と包絡線検波手段２１、
乗算回路３８と同期検波手段２２がそれぞれ対応する。
また、同一符号のものはそのまま対応する。
【００１７】半導体レーザ３１の出力光は、ＭＺ型外部
変調器１２に入力される。ＭＺ型外部変調器１２の一方
の駆動入力には、“０”と“π”に対応する２値の入力
信号がコンデンサ１３を介して印加される。ＭＺ型外部
変調器１２の他方の駆動入力には、バイアスＴ１６およ
び終端抵抗１７が接続され、バイアス電圧がバイアスＴ
１６を介して印加される。このバイアス電圧に、加算回
路３２を介して低周波発振器３４から出力される低周波
信号が重畳される。
変調器１２に入力される。ＭＺ型外部変調器１２の一方
の駆動入力には、“０”と“π”に対応する２値の入力
信号がコンデンサ１３を介して印加される。ＭＺ型外部
変調器１２の他方の駆動入力には、バイアスＴ１６およ
び終端抵抗１７が接続され、バイアス電圧がバイアスＴ
１６を介して印加される。このバイアス電圧に、加算回
路３２を介して低周波発振器３４から出力される低周波
信号が重畳される。
【００１８】その結果、ＭＺ型外部変調器１２は、入力
信号に低周波信号が重畳された信号によって駆動され、
振幅変調された光信号を出力する。この出力光信号Ｅ
(t) は、光の電界振幅をＥ0 、“０”と“π”に対応す
る２値をとる入力信号をs(t)、バイアス電圧の動作点か
らのずれをα、低周波信号の振幅をβおよび角周波数を
ωm 、光の角振動数をωC とすると、 Ｅ(t) ＝Ｅ0 sin(s(t)/2＋α＋βsinωmt)・exp(jωCt) …(1) と表される。
信号に低周波信号が重畳された信号によって駆動され、
振幅変調された光信号を出力する。この出力光信号Ｅ
(t) は、光の電界振幅をＥ0 、“０”と“π”に対応す
る２値をとる入力信号をs(t)、バイアス電圧の動作点か
らのずれをα、低周波信号の振幅をβおよび角周波数を
ωm 、光の角振動数をωC とすると、 Ｅ(t) ＝Ｅ0 sin(s(t)/2＋α＋βsinωmt)・exp(jωCt) …(1) と表される。
【００１９】この出力光信号は光カプラ１８で分岐さ
れ、光電変換器３５で電気信号に変換される。光電変換
器３５から出力される電流Ｉ(t) は、 Ｉ(t) ∝１−cos(s(t)＋2α＋2βsinωmt) ＝１−cos(s(t)) cos(2α＋2βsinωmt) …(2) と表される。この電気信号の直流成分をコンデンサ３６
で除去すると、 ＩAC＝−cos(s(t)) cos(2α＋2βsinωmt) …(3) となる。この交流成分を２乗回路３７で２乗することに
より、電気信号の包絡線成分を検出することができる。
包絡線成分Ｉ2(t)は、 Ｉ2(t)∝ cos2(s(t))｛１＋cos(4α＋4βsinωmt)｝ ≒１＋cos(4α)−4βsin(4α)sinωmt …(4) と表される。ここでは、βは十分に小さいものと仮定し
ている。
れ、光電変換器３５で電気信号に変換される。光電変換
器３５から出力される電流Ｉ(t) は、 Ｉ(t) ∝１−cos(s(t)＋2α＋2βsinωmt) ＝１−cos(s(t)) cos(2α＋2βsinωmt) …(2) と表される。この電気信号の直流成分をコンデンサ３６
で除去すると、 ＩAC＝−cos(s(t)) cos(2α＋2βsinωmt) …(3) となる。この交流成分を２乗回路３７で２乗することに
より、電気信号の包絡線成分を検出することができる。
包絡線成分Ｉ2(t)は、 Ｉ2(t)∝ cos2(s(t))｛１＋cos(4α＋4βsinωmt)｝ ≒１＋cos(4α)−4βsin(4α)sinωmt …(4) と表される。ここでは、βは十分に小さいものと仮定し
ている。
【００２０】重畳した低周波成分は、乗算回路３８で包
絡線成分を低周波信号で同期検波することにより検出さ
れる。その検波出力の直流成分には、包絡線成分と低周
波信号の位相を示す電圧−4βsin(4α) が現れる。これ
は、最適動作点で零となり、最適動作点からのずれの方
向によりその符号が逆転する。また、最適動作点付近で
は、最適動作点からのずれ量に応じてその出力が大きく
なる。この検波出力を積分回路３３で積分することによ
り、 ｄα／ｄｔ＝−4βsin(4α) …(5) のようにバイアス電圧を修正し、ＭＺ型外部変調器１２
のバイアス電圧が最適動作点に一致するように制御する
ことができる。すなわち、ＭＺ型外部変調器１２の動作
点が変動した場合でも、バイアス電圧を最適動作点に一
致させ、安定した光信号を送出させることができる。
絡線成分を低周波信号で同期検波することにより検出さ
れる。その検波出力の直流成分には、包絡線成分と低周
波信号の位相を示す電圧−4βsin(4α) が現れる。これ
は、最適動作点で零となり、最適動作点からのずれの方
向によりその符号が逆転する。また、最適動作点付近で
は、最適動作点からのずれ量に応じてその出力が大きく
なる。この検波出力を積分回路３３で積分することによ
り、 ｄα／ｄｔ＝−4βsin(4α) …(5) のようにバイアス電圧を修正し、ＭＺ型外部変調器１２
のバイアス電圧が最適動作点に一致するように制御する
ことができる。すなわち、ＭＺ型外部変調器１２の動作
点が変動した場合でも、バイアス電圧を最適動作点に一
致させ、安定した光信号を送出させることができる。
【００２１】この制御系では、ｄα／ｄｔ＝０において
安定となる。すなわち、α＝０，±π／４，±π／２，
…で安定にあるので、ＭＺ型外部変調器１２の正負どち
らのチャーピングをかける場合にも安定点となる。ここ
で、光電変換器３５および２乗回路３７は、理想的には
変調信号の帯域と同じ帯域が必要である。しかし、実際
に伝送される信号はＳＤＨ信号等のフレーム構成をとっ
ており、データ部分はスクランブルがかけられているの
で、変調スペクトルの変動は小さいものと考えられる。
したがって、変調スペクトルの一部のみを取り出し、２
乗しても制御することは可能とあると考えられる。すな
わち、光電変換器３５および２乗回路３７の帯域は、変
調帯域よりも狭くすることが可能である。ただし、変調
帯域よりも狭い光電変換器３５および２乗回路３７を用
いた場合には、検出される電気信号の振幅が小さくなる
ので、あまり帯域を狭くするとＳ／Ｎ比が劣化するの
で、ある程度の帯域を確保する設計が必要である。例え
ば、10Ｇb/s の信号の制御には、 2.4Ｇb/s や 600Ｍb/
s 用の光電変換器等を用いることができる。これらの部
品は10Ｇb/s 用のものと比べてかなり安価である。従来
の構成では10Ｇb/s の振幅変調回路が必要となっていた
が、それに比べて同じ帯域の信号を対象とする場合で
も、本発明によるバイアス電圧の制御により安価な制御
系で対応することができる。
安定となる。すなわち、α＝０，±π／４，±π／２，
…で安定にあるので、ＭＺ型外部変調器１２の正負どち
らのチャーピングをかける場合にも安定点となる。ここ
で、光電変換器３５および２乗回路３７は、理想的には
変調信号の帯域と同じ帯域が必要である。しかし、実際
に伝送される信号はＳＤＨ信号等のフレーム構成をとっ
ており、データ部分はスクランブルがかけられているの
で、変調スペクトルの変動は小さいものと考えられる。
したがって、変調スペクトルの一部のみを取り出し、２
乗しても制御することは可能とあると考えられる。すな
わち、光電変換器３５および２乗回路３７の帯域は、変
調帯域よりも狭くすることが可能である。ただし、変調
帯域よりも狭い光電変換器３５および２乗回路３７を用
いた場合には、検出される電気信号の振幅が小さくなる
ので、あまり帯域を狭くするとＳ／Ｎ比が劣化するの
で、ある程度の帯域を確保する設計が必要である。例え
ば、10Ｇb/s の信号の制御には、 2.4Ｇb/s や 600Ｍb/
s 用の光電変換器等を用いることができる。これらの部
品は10Ｇb/s 用のものと比べてかなり安価である。従来
の構成では10Ｇb/s の振幅変調回路が必要となっていた
が、それに比べて同じ帯域の信号を対象とする場合で
も、本発明によるバイアス電圧の制御により安価な制御
系で対応することができる。
【００２２】さらに、変調信号が10Ｇb/s 以上の伝送速
度になった場合、例えば40Ｇb/s と高速になった場合に
は、従来の構成では40Ｇb/s の振幅変調回路が必要とな
る。しかし、このような高速の振幅変調回路は実現が困
難であるとともに、実現できたとしても主信号への影響
は避けられなかった。本発明の構成では、加算回路３２
およびバイアスＴ１６により低周波信号の重畳を行い、
変調信号より狭い帯域の光電変換器３５および２乗回路
３７を用いることができるので、超高速伝送信号にも容
易に対応することができる。
度になった場合、例えば40Ｇb/s と高速になった場合に
は、従来の構成では40Ｇb/s の振幅変調回路が必要とな
る。しかし、このような高速の振幅変調回路は実現が困
難であるとともに、実現できたとしても主信号への影響
は避けられなかった。本発明の構成では、加算回路３２
およびバイアスＴ１６により低周波信号の重畳を行い、
変調信号より狭い帯域の光電変換器３５および２乗回路
３７を用いることができるので、超高速伝送信号にも容
易に対応することができる。
【００２３】 （第２の実施形態−請求項１）
図４は、本発明の光送信器の第２の実施形態を示す。本
実施形態では、“−π”，“０”，“π”の３値をとる
デュオバイナリ信号を送信するために、プッシュプルタ
イプのＭＺ型外部変調器４１を用いる。デュオバイナリ
信号は、入力信号１とその逆相の入力信号２が、デュオ
バイナリ変換器４２−１，４２−２と、デュオバイナリ
フィルタ４３−１，４３−２を通過することにより生成
される。生成された各デュオバイナリ信号は、コンデン
サ１３−１，１３−２を介してＭＺ型外部変調器４１の
各一方の駆動入力に印加される。その他の構成は第１の
実施形態と同様である。
実施形態では、“−π”，“０”，“π”の３値をとる
デュオバイナリ信号を送信するために、プッシュプルタ
イプのＭＺ型外部変調器４１を用いる。デュオバイナリ
信号は、入力信号１とその逆相の入力信号２が、デュオ
バイナリ変換器４２−１，４２−２と、デュオバイナリ
フィルタ４３−１，４３−２を通過することにより生成
される。生成された各デュオバイナリ信号は、コンデン
サ１３−１，１３−２を介してＭＺ型外部変調器４１の
各一方の駆動入力に印加される。その他の構成は第１の
実施形態と同様である。
【００２４】本構成では、ＭＺ型外部変調器４１の出力
光信号Ｅ(t) は、s(t)を３値をとるデュオバイナリ信号
とすると、 (1)式と同じになる。また、光電変換器３５
から出力される電流Ｉ(t) は、 (2)式と同じになる。そ
れ以降の構成も第１の実施形態と同じであるので、本実
施形態においてもバイアス電圧のオフセット（包絡線と
低周波信号の位相）に比例してバイアス電圧を修正して
いくことができる。
光信号Ｅ(t) は、s(t)を３値をとるデュオバイナリ信号
とすると、 (1)式と同じになる。また、光電変換器３５
から出力される電流Ｉ(t) は、 (2)式と同じになる。そ
れ以降の構成も第１の実施形態と同じであるので、本実
施形態においてもバイアス電圧のオフセット（包絡線と
低周波信号の位相）に比例してバイアス電圧を修正して
いくことができる。
【００２５】 （第３の実施形態−請求項２）
図５は、本発明の光送信器の第３の実施形態を示す。本
実施形態の特徴は、第１の実施形態において包絡線検波
手段２１として用いた２乗回路３７に代えて、ダイオー
ドを用いた整流機能により振幅変調信号の包絡線を検出
する直線検波回路３９を用いるところにある。
実施形態の特徴は、第１の実施形態において包絡線検波
手段２１として用いた２乗回路３７に代えて、ダイオー
ドを用いた整流機能により振幅変調信号の包絡線を検出
する直線検波回路３９を用いるところにある。
【００２６】ＭＺ型外部変調器１２から出力される低周
波信号で振幅変調された光信号は、光電変換器３５で
(2)式に示す電気信号に変換される。この波形を図６(a)
に示す。この電気信号の直流成分をコンデンサ３６で
除去すると、 (3)式に示す交流成分のみが取り出され
る。この波形を図６(b) に示す。さらに、直線検波回路
３９のダイオードで整流して正の電圧成分のみを取り出
すと、図６(c) に示す信号が得られ、振幅変調信号の包
絡線が検出される。また、直線検波回路３９のコンデン
サで平滑化することにより、図６(d) に示す信号が得ら
れる。この信号は、 ＩAC(S(t)=π) ＝cos(2α＋2βsinωmt) ≒−２βsin(2α) sinωmt …(6) と表される。ここでは、βは十分に小さいと仮定してい
る。
波信号で振幅変調された光信号は、光電変換器３５で
(2)式に示す電気信号に変換される。この波形を図６(a)
に示す。この電気信号の直流成分をコンデンサ３６で
除去すると、 (3)式に示す交流成分のみが取り出され
る。この波形を図６(b) に示す。さらに、直線検波回路
３９のダイオードで整流して正の電圧成分のみを取り出
すと、図６(c) に示す信号が得られ、振幅変調信号の包
絡線が検出される。また、直線検波回路３９のコンデン
サで平滑化することにより、図６(d) に示す信号が得ら
れる。この信号は、 ＩAC(S(t)=π) ＝cos(2α＋2βsinωmt) ≒−２βsin(2α) sinωmt …(6) と表される。ここでは、βは十分に小さいと仮定してい
る。
【００２７】この包絡線の位相は、ＭＺ型外部変調器１
２の動作点により符号が反転し、最適な動作点では包絡
線のωm 成分の振幅は０になる。したがって、直線検波
回路３９の出力信号を低周波信号で同期検波すれば、動
作点のドリフトした方向が検出される。また、同期検波
出力の振幅により、動作点変動量を検出することができ
る。すなわち、乗算回路３８の出力信号を用いてＭＺ型
外部変調器１２のバイアス電圧を制御することが可能と
なる。
２の動作点により符号が反転し、最適な動作点では包絡
線のωm 成分の振幅は０になる。したがって、直線検波
回路３９の出力信号を低周波信号で同期検波すれば、動
作点のドリフトした方向が検出される。また、同期検波
出力の振幅により、動作点変動量を検出することができ
る。すなわち、乗算回路３８の出力信号を用いてＭＺ型
外部変調器１２のバイアス電圧を制御することが可能と
なる。
【００２８】この制御系では、 (6)式に示すように安定
点はα＝０，π／２，…となり、ＭＺ型外部変調器１２
の正負どちらか一方のチャーピングの最適動作点に安定
化される。なお、第１および第２の実施形態における２
乗回路３７は、ＭＺ型外部変調器１２の入力信号の変調
速度に対応する比較的広帯域なものが必要であるが、直
線検波回路３９に用いるダイオードは重畳した低周波信
号の帯域を有すればよく、制御系を安価に構成すること
ができる。
点はα＝０，π／２，…となり、ＭＺ型外部変調器１２
の正負どちらか一方のチャーピングの最適動作点に安定
化される。なお、第１および第２の実施形態における２
乗回路３７は、ＭＺ型外部変調器１２の入力信号の変調
速度に対応する比較的広帯域なものが必要であるが、直
線検波回路３９に用いるダイオードは重畳した低周波信
号の帯域を有すればよく、制御系を安価に構成すること
ができる。
【００２９】 （第４の実施形態−請求項２）
図７は、本発明の光送信器の第４の実施形態を示す。本
実施形態では、“−π”，“０”，“π”の３値をとる
デュオバイナリ信号を送信するために、プッシュプルタ
イプのＭＺ型外部変調器４１を用いる。デュオバイナリ
信号は、入力信号１とその逆相の入力信号２が、デュオ
バイナリ変換器４２−１，４２−２と、デュオバイナリ
フィルタ４３−１，４３−２を通過することにより生成
される。生成された各デュオバイナリ信号は、コンデン
サ１３−１，１３−２を介してＭＺ型外部変調器４１の
各一方の駆動入力に印加される。その他の構成は第３の
実施形態と同様である。
実施形態では、“−π”，“０”，“π”の３値をとる
デュオバイナリ信号を送信するために、プッシュプルタ
イプのＭＺ型外部変調器４１を用いる。デュオバイナリ
信号は、入力信号１とその逆相の入力信号２が、デュオ
バイナリ変換器４２−１，４２−２と、デュオバイナリ
フィルタ４３−１，４３−２を通過することにより生成
される。生成された各デュオバイナリ信号は、コンデン
サ１３−１，１３−２を介してＭＺ型外部変調器４１の
各一方の駆動入力に印加される。その他の構成は第３の
実施形態と同様である。
【００３０】 （第５の実施形態−請求項３）
図８は、本発明の光送信器の第５の実施形態を示す。本
実施形態では、“−π”と“π”の２値をとるＰＳＫ信
号を送信するために、プッシュプルタイプのＭＺ型外部
変調器４１を用いる。入力信号１とその逆相の入力信号
２は、コンデンサ１３−１，１３−２を介してＭＺ型外
部変調器４１の各一方の駆動入力に印加される。その他
の構成は、第１の実施形態からコンデンサ３６および２
乗回路３７を取り除いたものと同様である。
実施形態では、“−π”と“π”の２値をとるＰＳＫ信
号を送信するために、プッシュプルタイプのＭＺ型外部
変調器４１を用いる。入力信号１とその逆相の入力信号
２は、コンデンサ１３−１，１３−２を介してＭＺ型外
部変調器４１の各一方の駆動入力に印加される。その他
の構成は、第１の実施形態からコンデンサ３６および２
乗回路３７を取り除いたものと同様である。
【００３１】本構成では、ＭＺ型外部変調器４１の出力
光信号Ｅ(t) は、s(t)を２値をとるＰＳＫ信号とする
と、 (1)式と同じになる。また、光電変換器３５から出
力される電流Ｉ(t) は、 Ｉ(t) ∝１−cos(s(t))cos(2α＋2βsinωmt) ≒１−cos(2α)＋2βsin(2α)sinωmt …(7) と表される。この信号には、重畳した低周波信号の影響
が直接現れている。したがって、光電変換器３５の出力
信号を同期検波することにより、重畳した低周波信号と
(7)式の低周波成分の位相が検出される。この検波出力
を積分回路３３で積分することにより、重畳した低周波
信号と (7)式の低周波成分の位相に比例してバイアス電
圧を修正していくことができる。
光信号Ｅ(t) は、s(t)を２値をとるＰＳＫ信号とする
と、 (1)式と同じになる。また、光電変換器３５から出
力される電流Ｉ(t) は、 Ｉ(t) ∝１−cos(s(t))cos(2α＋2βsinωmt) ≒１−cos(2α)＋2βsin(2α)sinωmt …(7) と表される。この信号には、重畳した低周波信号の影響
が直接現れている。したがって、光電変換器３５の出力
信号を同期検波することにより、重畳した低周波信号と
(7)式の低周波成分の位相が検出される。この検波出力
を積分回路３３で積分することにより、重畳した低周波
信号と (7)式の低周波成分の位相に比例してバイアス電
圧を修正していくことができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光送信器
は、ＭＺ型外部変調器に動作点の変動がある場合でも、
広帯域の振幅変調回路を必要とせず、容易に変調器制御
信号（低周波信号）を主信号に重畳することができる。
すなわち、入力信号の速度によらずにバイアス電圧制御
を行うことができ、光送信器から安定した光信号を送出
させることができる。
は、ＭＺ型外部変調器に動作点の変動がある場合でも、
広帯域の振幅変調回路を必要とせず、容易に変調器制御
信号（低周波信号）を主信号に重畳することができる。
すなわち、入力信号の速度によらずにバイアス電圧制御
を行うことができ、光送信器から安定した光信号を送出
させることができる。
【００３３】また、制御回路には主信号より狭い帯域の
光電気変換手段や包絡線検波手段を用いることができる
ので、従来の制御回路に比べてコスト低減を図ることが
できる。また、包絡線検波手段としてダイオードの整流
作用を利用する直線検波回路を用いる構成では、さらに
帯域の低い部品を使用することができるので、大幅に安
価な光送信器を実現することができる。
光電気変換手段や包絡線検波手段を用いることができる
ので、従来の制御回路に比べてコスト低減を図ることが
できる。また、包絡線検波手段としてダイオードの整流
作用を利用する直線検波回路を用いる構成では、さらに
帯域の低い部品を使用することができるので、大幅に安
価な光送信器を実現することができる。
【図１】本発明の光送信器の基本構成を示すブロック
図。
図。
【図２】本発明の光送信器の動作原理を説明する図。
【図３】本発明の光送信器の第１の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図４】本発明の光送信器の第２の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図５】本発明の光送信器の第３の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図６】第３の実施形態の動作を説明する図。
【図７】本発明の光送信器の第４の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図８】本発明の光送信器の第５の実施形態を示すブロ
ック図。
ック図。
【図９】従来の光送信器の構成を示すブロック図。
【図１０】従来の光送信器の動作原理を説明する図。
１１ レーザ光源
１２ ＭＺ型外部変調器
１３ コンデンサ
１４ 低周波発振手段
１５ 加算手段
１６ バイアスＴ
１７ 終端抵抗
１８ 光カプラ
１９ 光電気変換手段
２０ 直流成分除去手段
２１ 包絡線検波手段
２２ 同期検波手段
２３ 積分手段
３１ 半導体レーザ
３２ 加算回路
３３ 積分回路
３４ 低周波発振器
３５ 光電変換器
３６ コンデンサ
３７ ２乗回路
３８ 乗算回路
３９ 直線検波回路
４１ ＭＺ型外部変調器（プッシュプルタイプ）
４２ デュオバイナリ変換器
４３ デュオバイナリフィルタ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/26
10/28
(72)発明者 高知尾 昇
東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日
本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−268162（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−323245（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−29603（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−75615（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04B 10/00 - 10/28
Claims (3)
- 【請求項１】 ＣＷ光を出力するレーザ光源と、 前記ＣＷ光を入力し、外部から入力される信号により前
記ＣＷ光を強度変調して出力するマッハツェンダ型外部
変調器（以下「ＭＺ型外部変調器」という）とを備えた
光送信器において、 所定の周波数の低周波信号を発生する低周波発振手段
と、 前記低周波信号を前記ＭＺ型外部変調器のバイアス電圧
に重畳して印加する加算手段と、 前記ＭＺ型外部変調器の出力光信号を電気信号に変換す
る光電気変換手段と、 前記光電気変換手段の出力信号の直流成分を除去する直
流成分除去手段と、 前記直流成分除去手段の出力信号を２乗して包絡線の周
波数成分を検出する包絡線検波手段と、 前記包絡線検波手段の出力信号と前記低周波信号の位相
を比較する同期検波手段と、 前記同期検波手段の出力信号に比例して前記ＭＺ型外部
変調器に印加するバイアス電圧を、バイアス電圧の動作
点からのずれをα、低周波信号の振幅をβとしたとき
に、 ｄα／ｄｔ＝−４β sin(4 α ) となるように 修正する積分手段とを備えたことを特徴と
する光送信器。 - 【請求項２】 ＣＷ光を出力するレーザ光源と、 前記ＣＷ光を入力し、外部から入力される信号により前
記ＣＷ光を強度変調して出力するマッハツェンダ型外部
変調器（以下「ＭＺ型外部変調器」という）とを備えた
光送信器において、 所定の周波数の低周波信号を発生する低周波発振手段
と、 前記低周波信号を前記ＭＺ型外部変調器のバイアス電圧
に重畳して印加する加算手段と、 前記ＭＺ型外部変調器の出力光信号を電気信号に変換す
る光電気変換手段と、 前記光電気変換手段の出力信号の直流成分を除去する直
流成分除去手段と、 前記直流成分除去手段の出力信号を整流して平滑化する
包絡線検波手段と、 前記包絡線検波手段の出力信号と前記低周波信号の位相
を比較する同期検波手段と、 前記同期検波手段の出力信号に比例して前記ＭＺ型外部
変調器に印加するバイアス電圧を、バイアス電圧の動作
点からのずれをα、低周波信号の振幅をβとしたとき
に、 ｄα／ｄｔ＝−２β sin(2 α ) となるように 修正する積分手段とを備えたことを特徴と
する光送信器。 - 【請求項３】 ＣＷ光を出力するレーザ光源と、 前記ＣＷ光を入力し、外部から入力される信号により前
記ＣＷ光を位相変調して出力するＭＺ型外部変調器とを
備えた光送信器において、 所定の周波数の低周波信号を発生する低周波発振手段
と、 前記低周波信号を前記ＭＺ型外部変調器のバイアス電圧
に重畳して印加する加算手段と、 前記ＭＺ型外部変調器の出力光信号を電気信号に変換す
る光電気変換手段と、 前記光電気変換手段の出力信号と前記低周波信号の位相
を比較する同期検波手段と、 前記同期検波手段の出力信号に比例して前記ＭＺ型外部
変調器に印加するバイアス電圧を、バイアス電圧の動作
点からのずれをα、低周波信号の振幅をβとしたとき
に、 ｄα／ｄｔ＝２β sin(2 α ) となるように 修正する積分手段とを備えたことを特徴と
する光送信器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04933297A JP3498935B2 (ja) | 1996-10-14 | 1997-03-04 | 光送信器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-271018 | 1996-10-14 | ||
| JP27101896 | 1996-10-14 | ||
| JP04933297A JP3498935B2 (ja) | 1996-10-14 | 1997-03-04 | 光送信器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10178397A JPH10178397A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3498935B2 true JP3498935B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=26389717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04933297A Expired - Lifetime JP3498935B2 (ja) | 1996-10-14 | 1997-03-04 | 光送信器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3498935B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6763197B1 (en) | 1999-06-08 | 2004-07-13 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical transmitter and optical transmitter control method using variable duty ratio setting and alternate phase inversion for optical clock pulses |
| JP3597482B2 (ja) | 2001-03-15 | 2004-12-08 | 三菱電機株式会社 | 多重装置 |
| EP1727301B1 (en) | 2004-03-17 | 2018-05-16 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical transmission system, optical transmission device and optical reception device of optical transmission system |
-
1997
- 1997-03-04 JP JP04933297A patent/JP3498935B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10178397A (ja) | 1998-06-30 |
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