JP3931287B2 - 光変調器の動作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光変調器の動作に関し、特に、同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットで動作する光電気通信ネットワークにおけるマッハ・ツェンダー型光変調器の動作に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電気通信ネットワークにおいて、データは光のパルスの形態で伝送され、光のパルスが論理状態「１」を表し、パルスの不在または異なる大きさのパルスが論理状態「０」を表す。低いデータ転送速度のシステムでは、伝送されるデータに関連する信号を用いて固体レーザを駆動することによって光のパルスを生成することが公知である。しかし、レーザは「チャープ」を起こす。すなわち、一つの波長の光のパルスを生成できなくなることがある。この光の波長の拡がりは、光ファイバに沿って移動するにつれ、パルスの分散をもたらし、それが最後には光ネットワークの作動周波数および／または動作範囲を制限しかねない。
【０００３】
レーザの「チャープ」に伴う問題を解消するため、高いデータ転送速度で動作しているときにはレーザを連続的に動作させ、その連続的な光出力を光変調器によって外部的に変調することが公知である。光変調器は、そこを通過する光に可変性減衰を加える。減衰量は、制御入力に印加される電気信号に依存する。このような変調器の一例は、ほぼ正弦形である光伝達レスポンス（すなわち、光減衰対制御入力に印加される電圧）を有するニオブ酸リチウムマッハ・ツェンダー変調器である。デジタルデータが伝送される光電気通信ネットワークでは、データが光出力を十分に変調することがしばしば求められる。すなわち、光は、論理状態「１」の場合には実質的に減衰されないまま通過すべきであり、論理状態「０」の場合には完全に減衰されるべきである。このような変調を達成するためには、変調器を、光伝達レスポンスの最大値および最小値に対応する電圧で動作させなければならない。
【０００４】
実際には、変調器の伝達レスポンスの形状を知ることはできるが、電圧軸沿いのその相対位置がドリフトして、伝送される信号にひずみを生じさせる。米国特許第５，４００，４１７号に記載されているように、ＤＣバイアス電圧Ｖ_biasを変調器の第二の入力に印加することによってそのようなドリフトを補正して、変調器の伝達レスポンスを所望の電圧位置に維持することができる。変調器の光出力をモニタして、変調器の伝達レスポンスがどれくらいドリフトしたのかを測定し、それに応じてＤＣバイアス電圧を調節して変調器伝達レスポンスを所望の電圧位置に維持する制御回路が設けられている。このような装置は、変調器のレスポンスにおけるドリフトを追跡することが見いだされたが、伝達レスポンスが、制御回路の電源または変調器における制約によってセットされる使用可能な最大バイアス電圧を超えるバイアス電圧を要するであろう量だけドリフトする場合、問題が生じるおそれがある。
【０００５】
正しい動作に要するバイアス電圧が使用可能なバイアス電圧範囲を超えるような量だけ変調器のレスポンスがドリフトする場合、システムをリセットすることが必要である。
【０００６】
周期性である伝達レスポンスを有する光変調器の場合、米国特許第５，００３，６２４号において、レスポンスの１周期に対応する量だけバイアス電圧をリセットする方法が提案されている。この方法では、変調器は、その伝達レスポンスの対応する部分に対してリセットされる。しかし、このようなシステムでは、電圧を調節する期間中に伝送されるデータの損失が起こる。伝送システムによっては、たとえばテレビ信号のアナログ伝送の場合には、これは受け入れることができる。しかし、デジタル通信ネットワーク、たとえば同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットを使用して動作するものでは、性能に対する厳しい制約がある。特に、通常このタイプの外部光変調器を使用するであろう高ビット転送速度のシステムでは、システムをリセットすることが、許容できないほど多量のデータを破壊するおそれがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、データに対して大きな破壊をもたらすことなく光変調器をリセットする技術的課題に取り組み、特に、同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットで動作する光電気通信ネットワークに使用されるマッハ・ツェンダー光変調器をリセットする課題に関する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様によると、周期性である光減衰対電圧レスポンスを有し、入力を含み、この入力にバイアス電圧が印加されると、レスポンスを電圧軸に沿って動かすタイプの光変調器を動作させる方法において、
第一の電圧成分と第二の電圧成分との和からなるバイアス電圧を発生するステップと、
第一の電圧成分が、正常な動作中には固定され、変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するのに要すると予想されるバイアス電圧に対応するように選択されるものであり、
変調器のレスポンスの位置を検出し、第二の電圧成分を調節して、レスポンスを所望の電圧位置に維持するステップとを含み、
バイアス電圧が使用可能なバイアス電圧範囲の限界に接近したときを検出するステップと、
第一の電圧成分を、バイアス電圧と、変調器のレスポンスの半周期１個以上に対応する電圧との和に等しくなるまで調節するステップと、
第二の電圧成分をゼロにセットするステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
有利には、本方法はさらに、第二の電圧成分が変化を追跡し、それにより、第二の電圧成分がゼロにセットされるまで変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するほどゆっくりと第一の電圧成分を調節することを特徴とする。
【００１０】
固定されている第一の電圧成分と、第二の電圧成分とを含むバイアス電圧を使用する他ならぬ利点は、第一の電圧成分を所望のリセットバイアス電圧に調節したのち、第二の電圧成分をゼロにセットすることにより、変調器の動作に対する混乱を最小限にしてバイアス電圧をリセットできることにある。
【００１１】
この理由は、第一の電圧成分を調節する期間中、第二の電圧成分が変化を追跡し、それにより、変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するため、変調器の動作が影響を受けないからである。したがって、本方法の動作に比較して長い時間リセットを要しないほど変調器のドリフトがゆっくりであるならば、第一の電圧成分を調節するのに要する時間は無関係である。
【００１２】
したがって、第二の電圧成分をゼロにセットすることが、効果的なリセット時間（すなわち、何らかの混乱が生じるおそれのある期間）を決定し、これは、ほぼ瞬時に達成することができ、第二の電圧成分を生成するのに使用される発生器のスルーレートのみによって制限される。
【００１３】
好ましくは、本方法はさらに、変調器のレスポンスの半周期偶数個分に対応する量だけバイアス電圧をリセットして、変調器がレスポンスの異なる周期で等しい位置にリセットされるようにすることを特徴とする。そして、変調器は、変調器に印加されるデータに対して破壊をもたらすことなく、動作を続ける。
【００１４】
あるいはまた、本方法はさらに、半周期奇数個分に対応する量だけバイアス電圧をリセットし、変調器に印加されるデータを反転することを特徴とする。データを反転する必要があるが、このような方法は、第二の電圧成分をより小さい電圧からゼロにセットすることができ、より速いリセットを可能にするため、有利であることがわかる。
【００１５】
オーバヘッド容量を含むデータフォーマットで変調器を動作させる場合、本方法はさらに、有利にも、オーバヘッド容量を伝送する間に第二の電圧成分をゼロにセットして、変調器に印加されるデータの破壊を最小限にすることを特徴とする。本発明の好ましい応用では、データフォーマットは、それぞれが複数のペイロードデータ部およびオーバヘッドデータ部からなるフレームからなる同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットを含み、本方法は、ＳＤＨフレームの第一のオーバヘッド部の伝送の間に第二の電圧成分をゼロにセットし、それにより、ペイロードの破壊を最小限にすることを特徴とする。有利には、このようなデータフォーマットを用いて、ＳＤＨフレームレート信号に応じて第二の電圧成分をゼロにセットする。
【００１６】
本発明のさらなる態様によると、周期性である光減衰対電圧レスポンスを有し、入力を含み、この入力にバイアス電圧が印加されると、レスポンスを電圧軸に沿って動かすタイプの光変調器を動作させるための装置において、
第一の電圧成分と第二の電圧成分との和からなるバイアス電圧を生成するためのバイアス電圧発生器と、
第一の電圧成分が、正常な動作中には固定され、変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するのに要すると予想されるバイアス電圧に対応するように選択されるものであり、
変調器のレスポンスの位置を検出し、第二の電圧成分を調節して、レスポンスを所望の電圧位置に維持するための手段とを含み、
バイアス電圧が使用可能なバイアス電圧範囲の限界に接近したときを検出するための手段と、
第一の電圧成分を、バイアス電圧と、変調器のレスポンスの半周期１個以上に対応する電圧との和に等しくなるまで調節するための手段と、
第二の電圧成分をゼロにセットするための手段と、
をさらに含むことを特徴とする装置が提供される。
【００１７】
好ましい装置では、第一の電圧成分を調節するための手段は、変調器のレスポンスの半周期偶数個分に対応する量だけバイアス電圧をリセットするように動作する。そのような装置は、伝送されるデータに対する破壊をもたらすことなく変調器が動作し続けることを保証する。
【００１８】
代替態様では、第一の電圧成分を調節するための手段は、変調器のレスポンスの半周期奇数個分に対応する量だけバイアス電圧をリセットするように動作し、さらに、変調器に印加されたデータを反転するための手段を含む。
【００１９】
有利には、第一の電圧成分を調節するための手段は、第二の電圧成分が変化を追跡し、それにより、変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するほどゆっくりと第一の電圧成分を調節するように動作する。
【００２０】
変調器に印加されるデータのフォーマットがオーバヘッド容量を含む場合、第二の電圧成分をゼロにセットするための手段は、好ましくは、オーバヘッド容量の伝送の間に第二の電圧成分をゼロにセットするように動作する。
【００２１】
データフォーマットが、それぞれが複数のペイロードデータ部およびオーバヘッドデータ部からなるフレームからなる同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットを含む場合、第二の電圧成分をゼロにセットするための手段は、ＳＤＨフレームの第一のオーバヘッド部の伝送の間、有利にはＳＤＨフレームレート信号に応じて動作する。
【００２２】
好ましくは、バイアス電圧発生器は、第一の電圧成分発生器と、第二の電圧成分発生器と、二つの電圧成分を加算するための加算手段とを含む。
【００２３】
本発明の特に好ましい実施態様では、第二の電圧成分発生器は、２個の電圧発生器と、リセット中にそれらの電圧発生器の間で選択的に切り換えるための切換え手段とを含む。このようにして第二の電圧成分を生成する他ならぬ利点は、この電圧成分を実質的に瞬時にゼロにセットし、それにより、伝送されるデータに対する破壊を最小限にすることができることにある。これは、前記のように、電圧発生器の１個を使用して変調器のレスポンスの変化を追跡し、他方の発生器をゼロにセットすることによって達成される。リセット手順の最終段階は、電圧発生器の間で切換えを実施して、それにより、第二の電圧成分をゼロにセットする段階である。この電圧成分をゼロにセットする段階に要する時間は、電圧発生器のスルーレートに依存せず、変調器の入力の容量および第二の電圧発生器に関連するインピーダンスによって決まる。
【００２４】
本発明のさらなる態様によると、周期性である光学減衰対電圧レスポンスを有し、入力を含み、この入力にバイアス電圧が印加されると、レスポンスを電圧軸に沿って動かすタイプの光変調器を使用してデータが伝送されるタイプの同期デジタル階層（ＳＤＨ）電気通信ネットワークにおいて、この光変調器を動作させる方法において、
バイアス電圧を生成するステップと、
変調器のレスポンスの位置を検出し、バイアス電圧を調節して、変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するステップと、
バイアス電圧が使用可能なバイアス電圧範囲の限界に接近したときを検出するステップと、
ＳＤＨフォーマットのオーバヘッド部の間に、変調器のレスポンスの半周期１個以上に対応する量だけバイアス電圧をリセットするステップと、
を含むことを特徴とする方法が得られる。
【００２５】
有利には、ＳＤＨフレームの第一のオーバヘッド部の伝送の間に、好ましくはＳＤＨフレームレート信号に依存して、バイアス電圧をリセットする。このような方法により、受け取り機器の管理システムに報告されるアウト・オブ・フレーム（ＯＯＦ）イベントを抑止することが有利である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の方法および装置を単なる例として説明する。
【００２７】
図１を参照すると、レーザ２が示されている。このレーザは、駆動されると、連続光出力４を生成し、この出力は、光ファイバ１０により、光変調器８の光入力６に結合される。光ファイバ１０は、変調器８に入る光が既知の偏向をもつことを保証するため、偏向維持性である。光変調器８は、制御入力１４に印加される電気信号Ｖ_mod に応答して光出力１２で変調光出力を生成するニオブ酸リチウムマッハ・ツェンダー型である。
【００２８】
変調器８は、周期性であり、ほぼ正弦形である光減衰対電圧Ｖ_mod レスポンスを有する。本発明はまた、レスポンスが周期性であり、１周期に対応する電圧が既知であるならば、異なる光レスポンスを有する他のタイプの光変調器にも適用できることが理解されよう。
【００２９】
電気信号Ｖ_mod は、入力１８に印加されたデータに応答して、駆動回路１６によって生成される。光出力１２に現れる変調光は、単モードタイプである光ファイバ２０に沿って伝送され、光スプリッタ２２に入る。光の大部分、通常は９５〜９９％が光電気通信ネットワーク２４に通過する。光の残り部分、５〜１％は、光ファイバ２６に通過し、光変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するのに利用される。ネットワーク２４に通過する光と、光変調器８の制御に利用される光との相対的比率は重要ではないことが理解されよう。規準は、光ネットワーク２４の性能に実質的な影響を及ぼすことなく、光出力をモニタすることにある。
【００３０】
光ファイバ２６に結合されたＰＩＮフォトダイオード２８が変調光を電気信号に変換し、この電気信号がバイアス電圧制御回路３０によって使用される。バイアス電圧制御回路３０が、光変調器のレスポンスが所望の位置からどのくらいドリフトしたのかを測定する。バイアス電圧制御回路３０の出力は、バイアス電圧発生器３２を制御するのに使用され、この発生器がバイアス電圧Ｖ_biasを生成し、それが光変調器８の第二の入力３４に印加される。入力３４への電圧の印加は、光変調器の光減衰対電圧レスポンスを電圧軸に沿って動かす効果を有する。制御回路３０は、光変調器のレスポンスにおけるドリフトを追跡し、ドリフトの量に依存してバイアス電圧発生器３２を調節して、レスポンスを所望の電圧位置に維持する。
【００３１】
制御回路３０が変調器のレスポンスのドリフトを追跡する一つの方法は、伝送されるデータの周波数成分よりもかなり低い変調周波数の時変信号を使用して、変調器の光出力をさらに変調することである。このような構造では、制御回路３０は、変調周波数で動作し、光出力を復調して、変調器の伝達レスポンスの電圧軸沿いの位置を示す信号を生成するのに使用される位相感知検出器を含む。制御回路３０がバイアス電圧をどれくらい調節しなければならないかを決定する具体的な方法は本発明にとって重要ではなく、変調器の光出力を使用しても使用しなくてもよい他の制御方法を使用することができる。
【００３２】
バイアス電圧Ｖ_biasは、二つの電圧成分、固定電圧発生器３６によって生成される固定電圧成分Ｖ_fixed および可変電圧発生器３８によって生成される可変電圧成分Ｖ_var からなる。二つの電圧成分が加算回路４０によって加算されて、バイアス電圧Ｖ_biasが生成される。
【００３３】
Ｖ_bias＝Ｖ_fixed ＋Ｖ_var
【００３４】
はじめにシステムが設置されると、固定バイアス電圧成分Ｖ_fixed は、所望の電圧位置で変調器を動作させるのに必要になると予想される値に対応する値にセットされる。この電圧の値は、設置の前に、変調器に関して経験的に決定することができる。システムの正常な動作の間、固定電圧成分Ｖ_fixed は固定されたままである。固定電圧成分は、以下に説明するように、リセットされるバイアス電圧の一部としてしか変化しない。対照的に、可変電圧成分Ｖ_var は、制御回路３０に応答して連続的に調節されて、光変調器のレスポンスにおけるドリフトを補正する。
【００３５】
バイアス電圧Ｖ_biasはまた、バイアス電圧Ｖ_biasが使用可能なバイアス電圧範囲の限界に近づいたときシステムをリセットするように動作するリセット制御回路４２にも印加される。バイアス電圧リセット手順は以下のステップを含む。
【００３６】
リセット制御回路４２は、バイアス電圧Ｖ_biasが最大バイアス電圧Ｖ_max を超えたか最小バイアス電圧Ｖ_min を下回ったことを検出すると（Ｖ_min およびＶ_max は、許容可能なバイアス電圧範囲の所定の限界である）、出力４４で制御信号を生成し、この信号が固定電圧発生器３６の制御入力４６に印加される。制御信号は、固定電圧発生器３６に対し、バイアス電圧が下限Ｖ_min を下回ったときには固定電圧成分Ｖ_fixed をＶ_bias＋Ｖ₂ πに対応する電圧に変更し、バイアス電圧が上限Ｖ_max を超えたときには固定電圧成分Ｖ_fixed をＶ_bias−Ｖ₂ πに対応する電圧に変更するよう指示する。ただし、電圧Ｖ₂ πは変調器のレスポンスの１周期に対応する。
【００３７】
そのような制御信号を受けると、固定電圧発生器３６は固定電圧成分を、Ｖ_bias±Ｖ₂ πに等しくなるまで徐々に増減させる。固定電圧成分が変化する速度は、バイアス制御回路３０が可変電圧成分Ｖ_var を追跡し、調節するのに十分ゆっくりであり、そのため、入力３４に印加されるバイアス電圧Ｖ_biasは実質的に一定のままであり、それにより、変調器のレスポンスが所望の電圧位置に維持される。ひとたび固定電圧成分がその新値に変更されたならば、可変電圧成分Ｖ_var は、Ｖ_biasがＶ_min を下回ったのかＶ_max を超えたのかに依存して、＋Ｖ₂ πまたは−Ｖ₂ πに対応する値にセットされる。
【００３８】
固定電圧成分の新たな値Ｖ_bias±Ｖ₂ πは、レスポンスの隣接サイクルの等しい電圧位置で変調器を動作させるのに要するバイアス電圧に対応する。バイアス電圧リセットの最終ステップは、リセット制御回路４２が第二の出力５０から可変電圧発生器３８の入力５２にクリア信号を送出して、可変電圧発生器に対し、可変電圧成分をゼロにセットするよう指示するステップである。可変電圧成分Ｖ_var がゼロにセットされると、変調器のレスポンスは、隣接するレスポンス周期の等しい位置にジャンプし、伝送されるデータに対して有意な破壊をもたらすことなく動作を続ける。リセット手順の間、バイアス電圧Ｖ_biasが、変調器のレスポンスの１周期に対応する量Ｖ₂ πだけリセットされることが理解されよう。
【００３９】
代替態様では、リセット回路は、固定電圧部Ｖ_fixed を、Ｖ_bias＋Ｖπに対応する値またはＶ_bias−Ｖπに対応する値を有するまで調節するように動作する（ただし、Ｖπは、変調器のレスポンスの半周期に対応する）。可変電圧部分がゼロにセットされると、変調器のレスポンスは隣接周期のレスポンスの反対部分にジャンプし、駆動回路１６に印加されるデータが論理的に反転されて、伝送されるデータを破壊することなくシステムが動作し続けることを保証する。このような態様では、バイアス電圧Ｖ_biasは、変調器のレスポンスの半周期１個に対応する量だけリセットされる。
【００４０】
概して、上述したすべての実施態様は、変調器のレスポンスの半周期１個以上に対応する量だけバイアス電圧をリセットすることを含む。
【００４１】
固定電圧成分Ｖ_fixed および可変電圧成分Ｖ_var からなるバイアス電圧Ｖ_biasを使用する他ならぬ利点は、固定成分Ｖ_fixed を所望のリセットバイアス電圧に調節したのち可変電圧成分Ｖ_var をゼロにセットすることにより、変調器の動作に対して最小限の混乱しか及ぼさずにバイアス電圧をリセットすることができることにある。理由は、固定電圧成分Ｖ_fixed が調節される期間中、可変電圧成分Ｖ_var が変化を追跡するため、変調器の動作が影響を受けず、それにより、変調器のレスポンスが所望の電圧位置に維持されるからである。したがって、変調器のドリフトが、回路の動作に比較して長い時間リセットが要しないほどゆっくりであるならば、Ｖ_fixed を調節するのに要する時間は無関係である。
【００４２】
このように、可変電圧をゼロにセットすることが、有効リセット時間（すなわち、破壊が生じるおそれのある期間）を決定し、これは、ほぼ瞬時に達成することができ、可変電圧発生器のスルーレートによってだけ制限される。バイアス電圧が、変調器のレスポンスの半周期に対応する量だけリセットされる場合、可変電圧成分がより小さな量だけリセットされる（ゼロにセットされる）につれ、有効リセット時間は減少する。
【００４３】
図２を参照すると、２．５GBit/s同期デジタル階層（ＳＤＨ）光電気通信ネットワークにおける使用に適し、変調器のレスポンスの周期の半分に対応する量Ｖπだけバイアス電圧をリセットするように動作する本発明の好ましい実施態様が示されている。
【００４４】
２個の可変電圧成分発生器３８ａおよび３８ｂが設けられている。各電圧発生器はそれぞれの積分回路を含み、この積分回路はそれぞれ、その出力とその入力の一つとの間に接続されたコンデンサ５２ａ、５２ｂを有する演算増幅器５０ａ、５０ｂを含む。各演算増幅器５０ａ、５０ｂの第二の入力は、変調器のレスポンスが必要な電圧位置にあるときに予想される値に対応する値を有するように選択され、この実施態様ではゼロボルトである基準電圧に接続されている。電圧発生器３８ａ、３８ｂの動作は、光変調器のレスポンスの部分のスロープの符号に依存する。図示する実施態様では、電圧発生器３８ａは、反転積分比較器であり、光変調器のレスポンスの正のスロープに対して作用するように動作するが、発生器３８ｂは、非反転積分器であり、光変調器のレスポンスの負のスロープに対して作用するように動作する。所与の瞬間で、入力３４に印加されるバイアス電圧Ｖ_biasは、電圧発生器３８ａまたは３８ｂのいずれかによって生成される固定電圧成分Ｖ_fixed と可変電圧成分Ｖ_var との和である。活動中である電圧発生器の選択はアナログスイッチ５６によって決定される。
【００４５】
可変電圧成分発生器３８ａ、３８ｂそれぞれは、それぞれのコンデンサ５２ａ、５２ｂに接続されたスイッチ５４ａ、５４ｂを有している。発生器が動作していないとき、発生器出力がゼロボルトになるよう、スイッチが閉じてコンデンサを短絡させる。
【００４６】
バイアス電圧制御回路４２は２個の比較器５８および６０を含み、これらの比較器に対してバイアス電圧が第一の入力に印加され、最大および最小の許容可能なバイアス電圧値が第二の入力に印加される。電圧限界Ｖ_max およびＶ_min は、バイアス電圧に許容しうる限界を表す。バイアス電圧Ｖ_biasがＶ_max を超えると、比較器５８の出力が状態を変える。同様に、バイアス電圧がＶ_min を下回ると、比較器の６０の出力が状態を変える。バイアス電圧Ｖ_biasが許容可能なバイアス電圧範囲Ｖ_min 〜Ｖ_max の範囲を逸するたび、比較器５８および６０の出力に接続されたＯＲゲート６２が出力状態の変化を生じさせる。
【００４７】
制御回路４２はさらに、バイアス電圧が範囲を逸することが検出されると、光変調器のレスポンスの半周期１個に等しい電圧Ｖπをバイアス電圧に加える、またはバイアス電圧から差し引く加算回路６６を起動する論理回路６４を含む。この電圧値は、固定電圧成分発生器３６の入力６８に印加される。固定電圧成分発生器３６はアップダウンカウンタ７０を含み、このカウンタのデジタル出力がデジタルアナログ変換器７２に接続され、この変換器の出力で固定電圧成分が生成される。発生器３６はまた比較器７４を含み、この比較器に対し、必要な固定電圧部Ｖ_bias±Ｖπが第一の入力に印加され、固定バイアス電圧成分Ｖ_fixed が第二の入力に印加される。
【００４８】
固定電圧発生器３６が入力４６に制御信号を受けるたびに、固定電圧成分が電圧Ｖ_bias±Ｖπに等しいことを比較器が検出するまで、カウンタ７０が掃引される。ひとたび固定電圧が必要な値に等しくなると、スイッチ５６が起動されて、可変電圧発生器３８ａ、３８ｂの間で切換えが起こる。ＳＤＨデータとともに使用するための例示する実施態様では、第一の可変電圧発生器３８ａと第二の可変電圧発生器３８ｂとの間の切換えは、フレームレート信号により、ゲート７８およびラッチ８０を使用して開始される。周知であるように、フレームレート信号とは、ＳＤＨフレームと同期化され、一般にＳＤＨフレームの始端を示す信号である。ただし、この信号の端部がフレームの始端にあるとは限らない。
【００４９】
２個の可変電圧発生器３８ａ、３８ｂおよびアナログスイッチ５６を使用する他ならぬ利点は、可変電圧部分を実質的に瞬時にゼロにセットし、それにより、伝送されるデータに対する破壊を最小限にできることである。理由は、この電圧成分をゼロにセットするのに要する時間が、演算増幅器５０ａ、５０ｂのスルーレートに依存せず、変調器の入力３４のキャパシタンスおよび可変電圧発生器に関するインピーダンスによって決まるからである。
【００５０】
図３を参照すると、それぞれが２７０バイトの９個の行からなり、各行が９バイトのオーバヘッドデータおよびそれに続く２６１バイトのペイロードデータからなるＳＴＭ−１ ＳＤＨフレームが示されている。オーバヘッドの最初の６バイトは、フレーム語と呼ばれ、受け取り機器でＳＤＨフレームを並べるのに使用される３バイトのＡ１および３バイトのＡ２からなる。最後の３バイトは、セクショントレースバイトＪＯおよび国指定用の２バイトからなる。ペイロードデータの破壊を避けるために、オーバヘッドバイトが伝送されているときには変調器バイアス電圧がリセットされる。より具体的には、Ａ１およびＡ２バイト中のＳＤＨフレームの最初の行のオーバヘッドバイトの期間中にバイアス電圧がリセットされる。この期間を選択する理由は二つある。第一に、一つのフレームだけのこれらのオーバヘッドバイトの損失は、受け取り機器の管理ソフトウェアによって生成されるアウト・オブ・フレーム（ＯＯＦ）信号を除き、伝送に悪影響を及ぼさない。他のオーバヘッド期間は、破壊しないことが好ましい、潜在的により破壊されやすいデータを含む。第二に、多くのＳＤＨ伝送システムでは、フレーム位置を示すために使用されるフレームレート信号（フレームパルスとも呼ぶ）がしばしばオーバヘッドバイトの始端の近く、通常は最初のペイロードバイトの始端の３０９ナノ秒前のところに位置している。したがって、フレームパルスに応じるリセットは、ペイロードバイトの開始の前に変調器の伝達レスポンスを新たなバイアス位置に再び並べることができるよう、３０９ナノ秒を提供する。
【００５１】
バイアスリセットが起こりそうであることは事前に知られ、その結果、受け取り側に対し、そのようなイベントに対する注意を促すことができるため、受け取り器機の管理システムに報告されるアウト・オブ・フレーム（ＯＯＦ）イベントは、ソフトウェアによって抑止することができる。
【００５２】
本発明の範囲内で変形をなしうることが理解されよう。たとえば、固定バイアス電圧発生器３６は、プログラム可能な電位差計または他の形態のプログラム可能電圧源を含むことができる。例示した回路はアナログ性であるが、デジタル回路、アプリケーション固有集積回路（ＡＳＩＣ）またはソフトウェアを使用するマイクロプロセッサベースのシステムを使用して回路を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光変調器および装置の略図である。
【図２】同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットデータで動作する電気通信ネットワークに使用するための光変調器および装置の略図である。
【図３】同期デジタル階層（ＳＤＨ）データフレームの略図である。
【符号の説明】
２ レーザ
８ 光変調器
１６ 駆動回路
２２ 光スプリッタ
２４ 光電気通信ネットワーク
２８ ＰＩＮフォトダイオード
３０ バイアス電圧制御回路
３２ バイアス電圧発生器
３６ 固定電圧発生器
３８ 可変電圧発生器
４０ 加算回路
４２ リセット制御回路

Claims (18)

1. 周期性である光減衰対電圧レスポンスを有し、入力（３４）を含み、この入力にバイアス電圧（Ｖ_bias）が印加されると、レスポンスを電圧軸に沿って動かすタイプの光変調器（８）を動作させる方法において、
   第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）と第二の電圧成分（Ｖ_var ）との和からなるバイアス電圧（Ｖ_bias）を生成するステップと、
   前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）が、正常な動作中には固定され、前記変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するのに要すると予想される前記バイアス電圧に対応するように選択されるものであり、
   前記変調器のレスポンスの位置を検出し、前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）を調節して、前記レスポンスを所望の電圧位置に維持するステップとを含み、
   前記バイアス電圧（Ｖ_bias）が使用可能なバイアス電圧範囲の限界に接近したときを検出するステップと、
   前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）を、前記バイアス電圧（Ｖ_bias）と、前記変調器のレスポンスの半周期１個以上に対応する電圧（Ｖπ）との和に等しくなるまで調節するステップと、
   前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）をゼロにセットするステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
2. 前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）によって、前記変調器のレスポンスの変化を追跡すると共に、前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）がゼロにセットされるまで、前記変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するように、ゆっくりと前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）を調節する請求項１記載の方法。
3. 前記変調器のレスポンスの半周期偶数個分に対応する量だけバイアス電圧（Ｖ_bias）をリセットする請求項１または２記載の方法。
4. 半周期奇数個分に対応する量だけバイアス電圧をリセットし、前記変調器に印加されるデータを反転する請求項１または２記載の方法。
5. 前記変調器に印加されるデータのフォーマットがオーバヘッド容量を含み、前記方法が、前記オーバヘッド容量の伝送中に前記第二の電圧成分（Ｖ_var）をゼロにセットする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
6. 前記フォーマットが、それぞれが複数のペイロードデータ部およびオーバヘッドデータ部からなるフレームからなる同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットを含み、
   前記方法が、ＳＤＨフレームの第１行目にあって且つ前記ＳＤＨフレームを並べるのに使用される３バイトのＡ１および３バイトのＡ２からなる第一のオーバヘッド部の伝送の間に、前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）をゼロにセットする請求項５記載の方法。
7. ＳＤＨフレームレート信号に応じて前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）をゼロにセットする請求項６記載の方法。
8. 周期性である光減衰対電圧レスポンスを有し、入力（３４）を含み、この入力にバイアス電圧が印加されると、レスポンスを電圧軸に沿って動かすタイプの光変調器（８）を動作させるための装置において、
   第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）と第二の電圧成分（Ｖ_var ）との和からなるバイアス電圧（Ｖ_bias）を生成するためのバイアス電圧発生器（３２）と、
   前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）が、正常な動作中には固定され、前記変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するのに要すると予想される前記バイアス電圧に対応するように選択されるものであり、
   前記変調器のレスポンスの位置を検出し、前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）を調節して、前記レスポンスを所望の電圧位置に維持するための手段（２８、３０）とを含み、
   前記バイアス電圧（Ｖ_bias）が使用可能なバイアス電圧範囲の限界に接近したときを検出するための手段（４２）と、
   前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）を、前記バイアス電圧と、前記変調器のレスポンスの半周期１個以上に対応する電圧との和に等しくなるまで調節するための手段（３６）と、
   前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）をゼロにセットするための手段（３８）と、をさらに含むことを特徴とする装置。
9. 前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）を調節するための手段（３６）が、前記変調器のレスポンスの半周期偶数個分に対応する量だけバイアス電圧（Ｖ_bias）をリセットするように動作する請求項８記載の装置。
10. 前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）を調節するための手段（３６）が、前記変調器のレスポンスの半周期奇数個分に対応する量だけバイアス電圧をリセットするように動作し、さらに、前記変調器（８）に印加されたデータ（１８）を反転するための手段（１６）を含む請求項８記載の装置。
11. 前記第二の電圧成分（Ｖ _var ）によって、前記変調器のレスポンスの変化を追跡すると共に、前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）を調節するための手段（３６）が、前記変調器のレスポンスを所望の電圧位置に維持するように、ゆっくりと前記第一の電圧成分（Ｖ_fixed ）を調節するように動作する請求項８〜１０のいずれか１項記載の装置。
12. 変調器に印加されるデータのフォーマットがオーバヘッド容量を含み、前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）をセットするための手段（３８）が、オーバヘッド容量の伝送の間に前記第二の電圧成分をゼロにセットするように動作する請求項８〜１１のいずれか１項記載の装置。
13. フォーマットが、それぞれが複数のペイロードデータ部およびオーバヘッドデータ部からなるフレームからなる同期デジタル階層（ＳＤＨ）フォーマットを含み、
    前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）をゼロにセットするための手段（３８）が、ＳＤＨフレームの第１行目にあって且つ前記ＳＤＨフレームを並べるのに使用される３バイトのＡ１および３バイトのＡ２からなる第一のオーバヘッド部の伝送の間に動作する請求項１２記載の装置。
14. 前記手段（３８）が、ＳＤＨフレームレート信号に応じて前記第二の電圧成分（Ｖ_var ）をゼロにセットするように動作する請求項１３記載の装置。
15. バイアス電圧発生器（３２）が、第一の電圧成分発生器（３６）と、第二の電圧成分発生器（３８）と、二つの電圧成分（Ｖ_fixed およびＶ_var ）を加算するための加算手段（４０）とを含む請求項８〜１４のいずれか１項記載の装置。
16. 前記第二の電圧成分発生器（３８）が、２個の電圧発生器（３８ａおよび３８ｂ）と、リセット中にそれらの電圧発生器の間で選択的に切り換えるための切換え手段（５６）とを含む請求項１５記載の装置。
17. 光変調器（８）がマッハ・ツェンダー光変調器を含む請求項８〜１６のいずれか１項記載の装置。
18. 請求項８〜１７のいずれか１項記載の装置を組み込む光変調器。

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