JP4184131B2

JP4184131B2 - 光ｓｓｂ変調装置

Info

Publication number: JP4184131B2
Application number: JP2003096357A
Authority: JP
Inventors: 勉永塚; 正雄今城; 嘉仁平野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004302238A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主に高速光通信システムの送信装置などに用いられ、光ＳＳＢ（ＳｉｎｇｌｅＳｉｄｅ−Ｂａｎｄ）変調信号を生成する光ＳＳＢ変調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ＳＳＢ変調装置に使用される光ＳＳＢ変調器の例として、ニオブ酸リチウムの基板上に、メイン干渉計と、２つのサブ干渉計とを構成する光導波路を設け、これらのサブ干渉計のＲＦ電極に変調電気信号をそれぞれ入力する一方で、サブ干渉計とメイン干渉計のＤＣ電極に印加するバイアス電圧を制御することで、光ＳＳＢ変調信号を出力するようにした光ＳＳＢ変調器がある（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
日隈薫他３名、「２００１年電子情報通信学会ソサイエティ大会予稿集、Ｃ−３−６」、２００１年、ｐ．１６０
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この光ＳＳＢ変調器は、キャリア光や不要サイドバンド光が打ち消し合うバイアス条件は非常に限定されており、バイアス電圧の僅かな変化でも不要な成分の光を発生させることになる。また、この種のニオブ酸リチウムを用いた光変調器では、動作点が時間とともに変化するＤＣドリフトと呼ばれる現象が存在し、バイアス電圧が変化していなくても時間の経過とともに最適動作点のずれが発生する。したがって、このＤＣドリフトによっても、不要な成分の光を発生させることになる。
【０００５】
これらの不要光は、光通信に用いられる光信号の帯域幅を拡幅してしまうので、隣接する他の光信号に悪影響を与えるという問題点があった。また、これらの不要光がある一定レベル以上に達すると、光ＳＳＢ通信そのものが不能になってしまうという問題点もあった。しかしながら、これら問題点に対処するためには、常にバイアス電圧を制御する必要があるが、電圧制御の具体的な手法は知られていなかった。したがって、この種の光ＳＳＢ変調器を用いて実用的な光ＳＳＢ変調装置を得ることができなかった。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ＤＣドリフトが生じてもバイアス電圧を最適値に制御する具体的手段を提供し、かつ、実用的な光ＳＳＢ変調装置を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる光ＳＳＢ変調装置にあっては、電気光学効果を有する基板上に設けられた光導波路を具備するマッハツェンダー型のメイン干渉計と、このメイン干渉計の２つの入力側にそれぞれ設けられた光導波路を具備するマッハツェンダー型のサブ干渉計とを備えた光ＳＳＢ変調器と、該光ＳＳＢ変調器の出力光の一部をモニタして、該光ＳＳＢ変調器に印加するバイアス電圧を制御する電圧制御回路とを備えた光ＳＳＢ変調装置において、前記電圧制御回路は、前記出力光のうちキャリア光のパワーに基づいて前記サブ干渉計に印加するバイアス電圧を制御し、前記出力光のうち不要サイドバンド光のパワーに基づいて前記メイン干渉計に印加するバイアス電圧を制御することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、光ＳＳＢ変調装置に備えられた電圧制御回路は、出力光のうちキャリア光のパワーに基づいてサブ干渉計に印加するバイアス電圧を制御し、出力光のうち不要サイドバンド光のパワーに基づいてメイン干渉計に印加するバイアス電圧を制御するようにしているので、パワー変化の急峻な特性を利用した制御が行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる光ＳＳＢ変調装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１にかかる光ＳＳＢ変調装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光ＳＳＢ変調装置は、光入力端子２、光出力端子３、一対の変調電気信号入力端子４ａ、４ｂを有する光ＳＳＢ変調器１、電源５、電圧制御回路６を備えている。
【００１１】
図１において、光ＳＳＢ変調装置の光入力端子２には、ＬＤ（レーザダイオード）などの光源により発生されたキャリア光が入射され、一対の変調電気信号入力端子４ａ、４ｂには変調を行うための電気信号が印加され、これらの信号が光ＳＳＢ変調器１に入力される。光ＳＳＢ変調器１から出力される変調出力光は光出力端子３から出力される。電圧制御回路６は、変調出力光の一部をモニタし、電源５が発生するバイアス電圧を制御する。この制御されたバイアス電圧は、電源５によって光ＳＳＢ変調器１に印加される。
【００１２】
図２は、図１に示す光ＳＳＢ変調器１の内部の模式的構成を示す図である。図２において、基板１１は、電気光学効果を有する基板であり、Ｔｉ拡散法などの手法を用いて表面に光導波路が形成されている。この光導波路には、マッハツェンダー型の３つの干渉計、すなわち、１つのメイン干渉計１２ｃと、２つのサブ干渉計１３ａ、１３ｂとが設けられている。サブ干渉計１３ａは、ＲＦ電極１４ａとＤＣ電極１５ａとを有し、Ｙ分岐１７ａおよびＹ分岐１６を介して光入力端子２に接続されている。サブ干渉計１３ｂは、ＲＦ電極１４ｂとＤＣ電極１５ｂとを有し、Ｙ分岐１７ｂおよびＹ分岐１６を介して光入力端子２に接続されている。メイン干渉計１２ｃは、ＤＣ電極１５ｃを有し、Ｙ分岐１９を介して光出力端子３に接続されている。また、メイン干渉計１２ｃは、Ｙ分岐１８ａを介してサブ干渉計１３ａと接続され、Ｙ分岐１８ｂを介して１３ｂと接続されている。なお、同図では、ＲＦ電極１４ａ、１４ｂに接続する終端抵抗を省略しているが、通常、電気信号の反射を防ぐために、光ＳＳＢ変調器１の内部あるいは外部に終端抵抗を設けてＲＦ電極１４ａ、１４ｂに接続することがよく行われる。
【００１３】
つぎに、図２を用いて光ＳＳＢ変調器１の動作について説明する。なお、ここでは、基板１１に電気光学効果を有するＸカットのニオブ酸リチウムを用いた場合について説明する。同図において、光入力端子２から入力されたキャリア光は、光導波路のＹ分岐１６、１７ａおよびＹ分岐１６、１７ｂを介して、それぞれサブ干渉計１３ａ、１３ｂに伝搬する。また、サブ干渉計１３ａ、１３ｂのＲＦ電極１４ａ、１４ｂには変調電気信号が入力される。このとき、サブ干渉計１３ａとサブ干渉計１３ｂとで、入力する変調電気信号の位相を互いに９０°異ならせるようにする。この変調電気信号により、基板１１の内部に電界が生じ、基板１１の電気光学効果により光導波路の屈折率が変化する。この屈折率の変化は、それぞれの光導波路を伝搬する光の位相に変調を生じさせ、光入力端子２から入力されたキャリア光に様々な周波数成分を発生させる。
【００１４】
一方、サブ干渉計１３ａ、１３ｂのＤＣ電極１５ａ、１５ｂおよびメイン干渉計１２ｃのＤＣ電極１５ｃには、バイアス電圧が印加される。これらのバイアス電圧によっても、光導波路の屈折率が変化し、光の位相が変化する。サブ干渉計１３ａおよびサブ干渉計１３ｂの変調出力光は、メイン干渉計１２ｃに入力され、再びＹ分岐１９により合成され、光出力端子３から出力される。このとき、変調出力光の角周波数成分によってメイン干渉計１２ｃの上下一対の光導波路を伝搬する変調出力光の位相差が種々異なるため、変調出力光の周波数によっては位相が揃って足し合わされて出力される成分と、位相が揃わず打ち消し合いほとんど出力されない成分とが生じる。
【００１５】
ところで、光ＳＳＢ通信では、入力したキャリア光の周波数の両側に生じるサイドバンド光のうちの片方を用いて通信を行う。このため、それぞれのＤＣ電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃに印加するバイアス電圧を調整し、キャリア光や不要なサイドバンド光（以下「不要サイドバンド光」という。）の周波数成分は出力されず、所要のサイドバンド光（以下「所要サイドバンド光」という。）の周波数成分のみが効率良く出力されるように制御される。この制御により、光出力端子３から所要サイドバンド光、すなわちＳＳＢ変調信号光が出力される。このようにして、図２に示す構成は光ＳＳＢ変調器として動作する。
【００１６】
これまでは、光ＳＳＢ変調器および光ＳＳＢ変調装置の構成および動作原理について、図１および図２を用いて説明してきた。つぎに、光ＳＳＢ変調器がＤＣドリフトの影響を受けることなく、高品質なＳＳＢ変調光信号を出力することができる原理について、幾つかの数式を用いて説明する。
【００１７】
図２において、光入力端子２から入力されたキャリア光は、Ｙ分岐１６とＹ分岐１７ａ、１７ｂとを介して、４つの光導波路、すなわち、サブ干渉計１３ａ内の２つの光導波路およびサブ干渉計１３ｂ内の２つの光導波路にほぼ均等に分割される。いま、サブ干渉計１３ａのＲＦ電極１４ａと、サブ干渉計１３ｂのＲＦ電極１４ｂとには、それぞれ位相がほぼ９０°異なる変調電気信号が入力されるものとする。ここで、キャリア光の角周波数をω_o、変調電気信号の角周波数をω_mとし、ＲＦ電極１４ａ、１４ｂにそれぞれ印加される変調電気信号をＥ_A、Ｅ_Bとすると、それぞれ次式で表すことができる。
【００１８】
【数１】

【００１９】
ここで、ｔは時間、Ｅ₀は電圧定数である。なお、Ｅ_BはＥ_Aに対して位相が９０°進んでいるものとしている。また、２つのサブ干渉計１３ａ、１３ｂのＤＣ電極１５ａ、１５ｂにはそれぞれ、Ｖ_A、Ｖ_Bの直流電圧が印加されているものとしている。
【００２０】
これらの変調電気信号と直流電圧とによって、基板１１中に電界が生ずる。これらの電界は、サブ干渉計１３ａ、１３ｂ内の一対の光導波路のそれぞれにおいて、互いに逆方向の電界となる。また、これらの電界と基板１１の電気光学効果により光導波路の屈折率が変化する。その結果、光の伝搬速度に変化が生じ、サブ干渉計１３ａ、１３ｂの一対の光導波路を通過した光の位相に変化が生じる。
【００２１】
サブ干渉計１３ａ内の一対の光導波路を通過した直後の、変調信号光の振幅をそれぞれＡ₁、Ａ₂で表すと、これらのＡ₁、Ａ₂は、複素表示でそれぞれ次式のように表される。
【００２２】
【数２】

【００２３】
ここで、ｊは虚数単位を表している。また、Ａ₀は光の振幅定数、βは変調電気信号の強度等によって決まる定数、γはＤＣ電極１５ｃの形状等によって決まる定数である。特に、γは、ＤＣ電極１５ｃの半波長電圧Ｖπに対してγ＝π／（２・Ｖπ）の関係を有している。
【００２４】
同様に、サブ干渉計１３ｂ内の一対の光導波路を通過した直後の、変調信号光の振幅をそれぞれＡ₃、Ａ₄で表すと、これらのＡ₃、Ａ₄は、複素表示でそれぞれ次式のように表される。
【００２５】
【数３】

【００２６】
これらの式（５）、（６）で示した記号は、式（３）、（４）と同様な意味を持つものである。なお、式（５）、（６）の中で用いられているγはＤＣ電極１５ｂの半波長電圧Ｖπに依存する定数であるが、式（３）、（４）で用いられるγとは、異なる値をとる場合もある。しかし、以下に説明するＤＣドリフトの制御に関しては、同一のものと扱っても本質的な点で差異はない。したがって、これ以降、同じγという記号を用いて説明する。
【００２７】
サブ干渉計１３ａの一対の光導波路を伝搬した変調出力光は、再びＹ分岐１８ａにより合成される。このとき、合成された変調出力光の振幅Ａ₁₂は一対の光導波路を伝搬したそれぞれの変調出力光の振幅Ａ₁、Ａ₂を加算したものとなる。また、サブ干渉計１３ｂの一対の光導波路を伝搬した変調出力光も再びＹ分岐１８ｂにより合成され、合成された光の振幅Ａ₃₄は一対の光導波路を伝搬したそれぞれの変調出力光の振幅Ａ₁、Ａ₂を加算したものとなる。したがって、合成された変調出力光の振幅Ａ₁₂、Ａ₃₄は、次のように表される。
【００２８】
【数４】

【００２９】
また、メイン干渉計１２ｃのＤＣ電極１５ｃには、Ｖ_Cのバイアス電圧が印加されている。このため、式（７）、（８）に示された変調出力光は、バイアス電圧Ｖ_Cによって再び位相変化を受け、さらにＹ分岐１９により１つに合成される。したがって、合成された変調出力光の振幅Ａ_Tは、次のように表される。
【００３０】
【数５】

【００３１】
ここで、Ｖ_Cに対する係数γについても、前述の理由と同一の理由により、式（３）〜（６）と同じものを用いている。
【００３２】
式（９）で示される変調出力光は、種々の周波数成分を有している。このことを、明らかにするために、つぎの公式を用いる。
【００３３】
【数６】

【００３４】
式（１０）において、Ｊ_nは第１種ｎ次のベッセル関数を表している。この式（１０）を展開することにより変調出力光を周波数成分ごとに展開することができる。これらの周波数成分は、光の角周波数ω_oに変調電気信号の角周波数ω_mの整数倍を足し合わせた種々のものを含んでいる。ただし、ベッセル関数の性質から、ある引数の値を与えれば、次数ｎがある値より大きくなるとベッセル関数の値は急激に小さくなる。すなわち、無数の周波数成分のうち、主だった成分の数は限定される。通常の場合では、特に、ｎが０次、＋１次、−１次に相当する成分のみが実質的に支配的となる。
【００３５】
光ＳＳＢ通信方式では、＋１次、−１次に相当する成分のうちのどちらか一方のみを用いて通信を行う。これらの＋１次、−１次に相当する成分のうちの他方の成分や、０次を含む他の成分は通信に不要であり、かつ、信号の周波数幅を拡げてしまうため、できるだけ少ないことが望まれる。これらの成分があるレベル以上発生してしまった場合、通信の品質を劣化させ、あるいは、隣接する他の光通信信号に悪影響を及ぼし、さらには通信が不能となることもある。
【００３６】
ここでは、ｎが＋１次に相当する成分を用いて通信を行うこととし、−１次、０次、および他の成分は不要なものとする。したがって、ｎが＋１次に相当する角周波数ω_o＋ω_mの成分が所要サイドバンド光であり、ｎが０次に相当する角周波数ω_oの成分であるキャリア光と、ｎが−１次に相当する角周波数ω_o−ω_mの成分である不要サイドバンド光とが、不要な出力光となる。光ＳＳＢ変調器１からの出力光は、十分なレベルの所要サイドバンド光を得るとともに、特に、キャリア光と−１次に相当する変調出力光を十分低いレベルに抑える必要がある。
【００３７】
つぎに、式（１０）を用いて式（９）に示した変調出力光から、ｎが＋１次、０次、−１次にそれぞれ相当する成分である、所要サイドバンド光Ａ_T+1、キャリア光Ａ_T0、不要サイドバンド光Ａ_T-1の振幅を書き下すと次のようになる。
【００３８】
【数７】

【００３９】
これらの各成分の光のパワーをそれぞれＰ_T+1、Ｐ_T+0、Ｐ_T-1とすると、これらは、式（１１）〜（１３）の各振幅の絶対値を２乗することにより得られ、次のようになる。
【００４０】
【数８】

【００４１】
このように、ＤＣ電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃに印加する直流バイアス電圧Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cの値によって、各成分の光のパワーは変化する。ここで、γＶ_A、γＶ_B、γＶ_Cをそれぞれπ／２、π／２、π／４に設定すると、言い換えれば、Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_CをそれぞれのＤＣ電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃの半波長電圧Ｖπの１倍、１倍、１／２倍に設定すると、Ｐ_T+1は最大値をとり、Ｐ_T+0とＰ_T-1はともに０（最小値）となる。すなわち、所要サイドバンド光のパワーが最大となり、キャリア光と、不要サイドバンド光のパワーがともに０（最小）となる。したがって、このバイアス電圧設定値が、光ＳＳＢ変調器１の最適の動作ポイント条件となる。
【００４２】
しかしながら、ニオブ酸リチウム等を用いたこの種の変調器においては、ＤＣドリフトと呼ばれる現象によって、適正なバイアス動作点が時間とともに変化してしまうことは、上述したとおりである。この現象は、温度変化による数秒単位の変化から、経時変化による数日から数年単位という変化までを含んでおり、そのドリフト量を事前に知ることは困難である。このため、予め、光ＳＳＢ変調器１のバイアス電圧Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cを適正な値に固定しても、時間とともに、適正なバイアス条件から外れてしまい、キャリア光や不要サイドバンド光が発生してしまう。上述したように、キャリア光や不要サイドバンド光のパワーの増加は、通信品質を劣化させたり、通信不能を招来することになる。
【００４３】
このＤＣドリフトを考えるとき、変調出力光のパワーを表す式（１４）〜（１６）において、Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cの値は絶対的な値ではなく、相対的な値と考えることができる。別な見方をすれば、式（１４）〜（１６）のＶ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cのそれぞれを、Ｖ_A＋αＡ、Ｖ_B＋αＢ、Ｖ_C＋αＣと置き換えればよい。ここで、αＡ、αＢ、αＣは、その瞬時により定まる未知の電圧定数である。ただし、αＡ、αＢ、αＣは数秒単位以下の短い時間内においては、ほとんど変化しないものと考えて差し支えない。
【００４４】
ここで、図１に戻り、同図に示す光ＳＳＢ変調装置に備えられた電圧制御回路６は、光ＳＳＢ変調器１の出力光の一部をモニタし、上記の角周波数成分のパワーを検知するとともに、光ＳＳＢ変調器１を構成するサブ干渉計１３ａ、１３ｂおよびメイン干渉計１２ｃに印加するバイアス電圧を制御する制御信号を出力する。
【００４５】
図３は、光ＳＳＢ変調器１に印加するバイアス電圧が最適値から変化した場合の、バイアス電圧と所要サイドバンド光、キャリア光、不要サイドバンド光それぞれの出力光パワーとの関係を示すグラフである。それぞれ、同図（ａ）は、バイアス電圧Ｖ_Aとそれぞれの出力光パワーとの関係を示すグラフであり、同図（ｂ）は、バイアス電圧Ｖ_Bとそれぞれの出力光パワーとの関係を示すグラフであり、同図（ｃ）は、バイアス電圧Ｖ_Cとそれぞれの出力光パワーとの関係を示すグラフである。なお、それぞれのパワーは、最大値が１となるように規格化した値を示している。また、Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cの値は、それぞれの電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃの半波長電圧Ｖπで規格化した値を示している。これらのグラフではＶ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cの値を、先に述べたように、未知の電圧変動量αＡ、αＢ、αＣと置き換えて読むこともできる。
【００４６】
図３（ａ）に示す波形は、バイアス電圧Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cのうち、バイアス電圧Ｖ_Aが最適値から変化した場合の所要サイドバンド光（Ｋ１）、キャリア光（Ｋ２）および不要サイドバンド光（Ｋ３）を示しており、このとき、他のバイアス電圧Ｖ_BおよびＶ_Cは最適値のまま変化していない。波形Ｋ１で示される所要サイドバンド光の出力光パワーは、バイアス電圧が最適値のとき最大値１となり、バイアス電圧が最適値からずれると値が徐々に小さくなっている。一方、波形Ｋ２で示されるキャリア光の出力光パワーと波形Ｋ３で示される不要サイドバンド光の出力光パワーとは、バイアス電圧が最適値のとき、ともに最小値０となり、バイアス電圧が最適値からずれると値が０から徐々に大きくなる。しかし、キャリア光と不要サイドバンド光とでは、バイアス電圧が最適値からずれたときのパワーの変化の様子が異なっている。
【００４７】
バイアス電圧が最適値から徐々にずれたとき、キャリア光の波形Ｋ２は比較的急激にレベルが大きくなる。これに対して、不要サイドバンド光の波形Ｋ３は、バイアス電圧が最適値からずれてもレベルの変化が緩慢である。この事実は、サブ干渉計１３ａのＤＣ電極１５ａに印加するバイアス電圧Ｖ_Aを変化させて、光ＳＳＢ変調器１の動作を最適値になるように調整する場合、不要サイドバンド光のパワーの変化を見ながら調整しても、パワーの変化が緩慢なため、調整が困難であることを意味している。しかし、キャリア光のパワーの変化を見ながら調整すると、パワーの変化が不要サイドバンド光のパワーの変化に比べてはるかに急峻なため、容易にパワーの極小値を知ることができ、調整が容易であることを意味している。このように、サブ干渉計１３ａのＤＣ電極１５ａに印加するバイアス電圧Ｖ_Aの調整は、キャリア光の出力光パワーをモニタし、このモニタ値が常に極小値になるように制御すればよい。
【００４８】
同様に、図３（ｂ）に示す波形は、バイアス電圧Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cのうち、バイアス電圧Ｖ_Bが最適値から変化した場合の所要サイドバンド光（Ｌ１）、キャリア光（Ｌ２）および不要サイドバンド光（Ｌ３）を示しており、このとき、他のバイアス電圧Ｖ_AおよびＶ_Cは最適値のまま変化していない。図３（ｂ）においてバイアス電圧Ｖ_Bを変化させる場合についても、図３（ａ）においてバイアス電圧Ｖ_Bを変化させた場合と同様なことがいえる。すなわち、バイアス電圧が最適値から徐々にずれたとき、キャリア光の波形Ｌ２は比較的急激にレベルが大きくなるが、不要サイドバンド光の波形Ｌ３は、バイアス電圧が最適値からずれてもレベルの変化が緩慢である。したがって、サブ干渉計１３ｂのＤＣ電極１５ｂに印加するバイアス電圧Ｖ_Bの調整は、サブ干渉計１３ａのときと同様に、キャリア光の出力光パワーをモニタし、このモニタ値を常に極小値になるように制御すればよい。
【００４９】
図３（ｃ）に示す波形は、バイアス電圧Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cのうち、バイアス電圧Ｖ_Cが最適値から変化した場合の所要サイドバンド光（Ｍ１）、キャリア光（Ｍ２）および不要サイドバンド光（Ｍ３）を示しており、このとき、他のバイアス電圧Ｖ_AおよびＶ_Bは最適値のまま変化していない。同図（ｃ）に示す波形は、上述した図３（ａ）、（ｂ）に示される波形とは全く異なる傾向を示している。図３（ｃ）において、波形Ｍ１で示される所要サイドバンド光のパワーは、同図（ａ）、（ｂ）の波形Ｋ１、Ｌ１で示される所要サイドバンド光のパワーと同様に、バイアス電圧が最適値のとき最大値１となり、バイアス電圧が最適値からずれると値が徐々に小さくなる。一方、キャリア光のパワーと不要サイドバンド光のパワーとは、それぞれ波形Ｍ２、Ｍ３で示されるように、バイアス電圧が最適値のときともに０となるが、不要サイドバンド光のパワーは、バイアス電圧が最適値からずれると値が０から急激に大きくなり、キャリア光のパワーはバイアス電圧が最適値からずれても値がほぼ０のままである。
【００５０】
バイアス電圧が最適値から徐々にずれたとき、不要サイドバンド光のパワーは、急激にレベルが大きくなるが、キャリア光のパワーはレベルが変化しない。この事実は、メイン干渉計１２ｃのＤＣ電極１５ｃに印加するバイアス電圧Ｖ_Cを変化させて、光ＳＳＢ変調器１の動作を最適値になるように調整する場合、キャリア光のパワーの変化を見ながら調整することは困難であることを意味している。しかし、不要サイドバンド光のパワーの変化を見ながら調整すると、パワーの変化が急峻なため、容易にパワーの極小値を知ることができ、調整が容易であることを意味している。このように、メイン干渉計１２ｃのＤＣ電極１５ｃに印加するバイアス電圧Ｖ_Cの調整は、不要サイドバンド光のパワーをモニタし、このモニタ値が常に極小値になるように制御すればよい。
【００５１】
すなわち、図１に示した光ＳＳＢ変調装置において、電圧制御回路６はモニタした光パワーに応じて電源５の電圧を制御する。電圧制御回路６は、自身がモニタした出力光のうち、キャリア光のパワーをモニタし、キャリア光のパワーが極小値になるように、サブ干渉計１３ａ、１３ｂのＤＣ電極１５ａ、１５ｂにそれぞれ印加するバイアス電圧Ｖ_AとＶ_Bを発生させるように電源５を制御する。また、不要サイドバンド光のパワーをモニタし、不要サイドバンド光のパワーが極小値になるように、メイン干渉計１２ｃのＤＣ電極１５ｃに印加するバイアス電圧Ｖ_Cを発生させるように電源５を制御する。このような制御が行われるとき、たとえ、光ＳＳＢ変調器１にＤＣドリフトが生じたとしても、常に安定した最適値のバイアス電圧を供給することができるので、出力光のキャリア光や不要サイドバンド光のレベルを最小値に抑え、かつ、所要サイドバンド光を効率よく出力させることができ、良好なＳＳＢ変調光信号を出力することができる。
【００５２】
以上のように、この実施の形態によれば、光ＳＳＢ変調装置に備えられた電圧制御回路が、出力光のうちキャリア光のパワーが極小になるようにサブ干渉計に印加するバイアス電圧を制御し、出力光のうち不要サイドバンド光のパワーが極小になるようにメイン干渉計に印加するバイアス電圧を制御するようにしているので、光ＳＳＢ変調装置がＤＣドリフトの影響を受けることなく、常に高品質なＳＳＢ変調光信号を出力することができ、光通信の信頼性を実用的に向上させることができるという効果を奏する。
【００５３】
なお、この実施の形態では、光ＳＳＢ変調器１の基板１１として、Ｘカットのニオブ酸リチウムを用いた場合について示しているが、本発明はこれに限らず、例えばＺカットのニオブ酸リチウムを用いてもよい。この場合、この実施の形態とは電極の形状を若干異ならせたり、基板と電極の間にバッファ層を設けたりする必要があるが、本発明の効果は同様に得られる。その他タンタル酸リチウムなど、ニオブ酸リチウム以外の材料を用いてもよく、電気光学効果を有する材料にマッハツェンダー型の干渉計を設ける構成であれば、同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また、この実施の形態では、それぞれのサブ干渉計１３ａ、１３ｂにそれぞれ設けたＲＦ電極１４ａ、１４ｂとＤＣ電極１５ａ、１５ｂとを分離した場合を示しているが、これらのＲＦ電極１４ａ、１４ｂとＤＣ電極１５ｃとを共通化し、全体の大きさを小型化することもできる。この場合、入力にバイアスＴなどを用いて変調信号とバイアス電圧を入力することが多く行われる。
【００５５】
さらに、この実施の形態では、それぞれの角周波数成分の光のうち、ｎが＋１次に相当する角周波数ω_o＋ω_mの成分を所要サイドバンド光として用いて通信を行うこととし、−１次に相当する角周波数ω_o−ω_mの成分を不要サイドバンド光とする場合について示したが、ＳＳＢ変調方式ではｎが−１次に相当する角周波数ω_o−ω_mの成分を所要サイドバンド光として通信を行い、＋１次に相当する角周波数ω_o＋ω_mの成分を不要サイドバンド光とする場合もある。しかし、この場合も本実施例の構成を変更することなく、変調電気信号の位相差を反転したり、動作バイアス点を適切な場所に変えることにより、＋１次光と−１次光とを入れ換えることができる。この場合も、同様にキャリア光と不要サイドバンド光のパワーによりバイアス電圧の制御を行うことで、この実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２にかかる光ＳＳＢ変調装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光ＳＳＢ変調装置は、光出力端子３から出力される変調出力光を角周波数成分に分離する光フィルタ７を備えている。なお、その他の構成は、図１に示す実施の形態１と同一の構成であり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００５７】
図４において、光ＳＳＢ変調器１の変調出力光の一部が、光フィルタ７によってキャリア光、不要サイドバンド光のそれぞれの成分に分離される。電圧制御回路６は、キャリア光のパワーをモニタし、このキャリア光のパワーが極小になるようなバイアス電圧がサブ干渉計１３ａ、１３ｂのそれぞれのＤＣ電極１５ａ、１５ｂに印加されるように電源５を制御する。また、電圧制御回路６は、不要サイドバンド光のパワーをモニタし、この不要サイドバンド光のパワーが極小になるようなバイアス電圧がメイン干渉計１２ｃのＤＣ電極１５ｃに印加されるように電源５を制御する。したがって、実施の形態１に示した光ＳＳＢ変調装置と同様に、常に実用的な高品質の光ＳＳＢ変調信号を得ることができる。
【００５８】
以上のように、この実施の形態によれば、出力光の一部をキャリア光、不要サイドバンド光に分離する光フィルタが備えられ、この光フィルタによって分離されたキャリア光、不要サイドバンド光のパワーに基づいてバイアス電圧を制御するようにしているので、ＤＣドリフトの影響を受けることなく、常に高品質なＳＳＢ変調光信号を出力することができ、光通信の信頼性を実用的に向上させることができるという効果を奏する。
【００５９】
さらに、光フィルタのような簡易な構成により、キャリア光と不要サイドバンド光を容易に分離することができるので、装置を簡易に構成することができるという効果も奏する。
【００６０】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３にかかる光ＳＳＢ変調装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光ＳＳＢ変調装置は、光出力端子３から出力される変調出力光の一部を電気信号に変換するＰＤ（フォトディテクタ）８を備えている。なお、その他の構成は、図１に示す実施の形態１と同一の構成であり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００６１】
図５において、光ＳＳＢ変調器１の変調出力光の一部が、ＰＤ８によって電気信号に変換されている。電圧制御回路６は、この電気信号からキャリア光の成分をモニタし、キャリア光のパワーを極小にするようなバイアス電圧がサブ干渉計１３ａ、１３ｂのそれぞれのＤＣ電極１５ａ、１５ｂに印加されるように電源５を制御する。また、電圧制御回路６は、この電気信号から不要サイドバンド光の成分をモニタし、この不要サイドバンド光のパワーを極小にするようなバイアス電圧がメイン干渉計１２ｃのＤＣ電極１５ｃに印加されるように電源５を制御する。したがって、実施の形態１や実施の形態２に示した光ＳＳＢ変調装置と同様に、常に実用的な高品質の光ＳＳＢ変調信号を得ることができる。
【００６２】
以上のように、この実施の形態によれば、出力光の一部を電気信号に変換するＰＤが備えられ、このＰＤによって電気信号に変換されたキャリア光、不要サイドバンド光のそれぞれの信号成分に基づいてバイアス電圧を制御するようにしているので、ＤＣドリフトの影響を受けることなく、常に高品質なＳＳＢ変調光信号を出力することができ、光通信の信頼性を実用的に向上させることができるという効果を奏する。
【００６３】
さらに、ＰＤのような簡易な構成により、キャリア光と不要サイドバンド光のパワーをモニタすることができるので、装置を簡易に構成することができるという効果も奏する。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、出力光のうちキャリア光のパワーに基づいてサブ干渉計に印加するバイアス電圧を制御し、出力光のうち不要サイドバンド光のパワーに基づいてメイン干渉計に印加するバイアス電圧を制御するようにしているので、ＤＣドリフトの影響を受けることなく、常に高品質なＳＳＢ変調光信号を出力することができ、光通信の信頼性を実用的に向上させた光ＳＳＢ変調装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる光ＳＳＢ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光ＳＳＢ変調器の内部の模式的構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、バイアス電圧Ｖ_Aとそれぞれの出力光パワーとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、バイアス電圧Ｖ_Bとそれぞれの出力光パワーとの関係を示すグラフであり、（ｃ）は、バイアス電圧Ｖ_Cとそれぞれの出力光パワーとの関係を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる光ＳＳＢ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる光ＳＳＢ変調装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１光ＳＳＢ変調器、２光入力端子、３光出力端子、４ａ，４ｂ変調電気信号入力端子、５電源、６電圧制御回路、７光フィルタ、１１基板、１２ｃメイン干渉計、１３ａ，１３ｂサブ干渉計、１４ａ，１４ｂＲＦ電極、１５ａ，１５ｂ，１５ｃＤＣ電極、１６，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９Ｙ分岐。

Claims

電気光学効果を有する基板上に設けられた光導波路を具備するマッハツェンダー型のメイン干渉計と、このメイン干渉計の２つの入力側にそれぞれ設けられた光導波路を具備するマッハツェンダー型のサブ干渉計とを備えた光ＳＳＢ変調器と、該光ＳＳＢ変調器の出力光の一部をモニタして、該光ＳＳＢ変調器に印加するバイアス電圧を制御する電圧制御回路とを備えた光ＳＳＢ変調装置において、
前記電圧制御回路は、前記出力光のうちキャリア光のパワーに基づいて前記サブ干渉計に印加するバイアス電圧を制御し、前記出力光のうち不要サイドバンド光のパワーに基づいて前記メイン干渉計に印加するバイアス電圧を制御することを特徴とする光ＳＳＢ変調装置。
前記電圧制御回路は、前記出力光のうちキャリア光のパワーが小さくなる方向に前記サブ干渉計に印加するバイアス電圧を制御し、前記出力光のうち不要サイドバンド光のパワーが小さくなる方向に前記メイン干渉計に印加する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ＳＳＢ変調装置。
前記出力光の一部をキャリア光、不要サイドバンド光に分離する光フィルタをさらに備え、
前記電圧制御回路は、前記光フィルタによって分離されたキャリア光、不要サイドバンド光のパワーを用いて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または２に記載の光ＳＳＢ変調装置。
前記出力光の一部を、電気信号に変換するＰＤをさらに備え、
前記電圧制御回路は、前記ＰＤによって電気信号に変換されたキャリア光、不要サイドバンド光のそれぞれの信号成分を用いて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または２に記載の光ＳＳＢ変調装置。
前記基板にＸカットのニオブ酸リチウムを用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ＳＳＢ変調装置。
前記基板にＺカットのニオブ酸リチウムを用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ＳＳＢ変調装置。