JP4755205B2 - 光変調器の駆動回路 - Google Patents

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Description

本発明は、光変調器を駆動する駆動回路に係わり、特に、DQPSK光変調器を駆動する駆動回路に係わる。
光伝送システムにおいて信号を伝送するための技術の1つとして位相変調が広く実用化されている。位相変調では、送信データに応じて搬送波の位相を制御することにより、データが伝送される。例えば、4値位相シフトキーイング(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)変調では、2ビットのデータから構成される各シンボル「00」「10」「11」「01」に対して、「θ」「θ+π/2」「θ+π」「θ+3π/2」が割り当てられる。ここで、「θ」は任意の位相である。そして、受信装置は、受信信号の位相を検出することにより、送信データを再生する。
また、QPSK方式の受信器を比較的容易に実現する技術として、差動4値位相シフトキーイング(DQPSK:Differential QPSK)が知られている。DQPSK変調においては、連続する2つのシンボル間の差分に対して対応する位相(0、π/2、π、3π/2)が割り当てられる。したがって、受信装置は、連続する2つのシンボル間の位相差を検出することにより、送信データを再生することができる。
図1は、一般的なDQPSK送信器の構成を示す図である。ここでは、動作原理を説明するために必要な構成のみを示す。
DQPSK光変調器10は、マッハツェンダ変調器であり、光源1が生成する連続(CW:Continuous Wave)光が与えられる。このCW光は、光スプリッタにより分岐されて1対のアーム(アーム11、12)に導かれる。アーム(Iアーム)11には、位相変調器13が設けられ、アーム(Qアーム)12には、位相変調器14および位相器15が設けられている。位相変調器13、14は、それぞれ、マッハツェンダ変調器である。位相器15は、アーム11、12間に位相差π/2(π/2+2nπ(nは、整数))を与える。
駆動信号生成部2は、DQPSKプリコーダを用いて送信データを符号化することにより、1組の駆動信号Data1、X_Data1、および1組の駆動信号Data2、X_Data2を生成する。なお、駆動信号X_Data1は、駆動信号Data1の反転信号であり、駆動信号X_Data2は、駆動信号Data2の反転信号である。駆動信号Data1、X_Data1は、ドライバ回路21a、21bにより増幅された後、差動信号として位相変調器13に与えられる。同様に、駆動信号Data2、X_Data2は、ドライバ回路22a、22bにより増幅された後、差動信号として位相変調器14に与えられる。すなわち、位相変調回路13は、1組の駆動信号Data1、X_Data1により駆動され、位相変調器14は、1組の駆動信号Data2、X_Data2により駆動される。そして、位相変調器13、14から出力される1組の光信号を結合することにより、DQPSK信号が生成される。
図2は、DQPSK送信器の動作を説明する図である。ここでは、連続光の位相をゼロとする。
位相変調器13から出力される光信号の位相は、駆動信号Data1、X_Data1に応じて「0」または「π」になる。一方、アーム12には、位相シフト量π/2の位相器15が設けられている。よって、位相変調器14から出力される光信号の位相は、駆動信号Data2、X_Data2に従って「π/2」または「3π/2」になる。そうすると、2ビットの情報を持つ各シンボル(00、10、11、01)に対して、「π/4」「3π/4」「5π/4」または「7π/4」が割り当てられることになる。そして、受信装置は、連続する2つのシンボル間の位相差を検出することにより、送信データを再生する。
なお、DQPSK光送信器の構成および動作については、例えば、特許文献1に詳しく記載されている。
特表2004−516743号公報
上記構成のDQPSK送信器において、Iアーム、Qアームの光信号の強度がアンバランスになると、図3に示すように、それらを結合することにより得られるDQPSK光信号の位相が不適切になる。そうすると、受信装置において光信号の位相を誤検出する可能性が高くなり、通信品質が劣化する。この問題の一因は、変調器(図1に示す例では、位相変調器13、14)の製造ばらつきである。
通信品質を高めるためには、上記問題を解決すべきであるが、DQPSKは未だ開発途上の技術であり、具体的な提案は少ない。
本発明は、DQPSKまたはQPSKを利用した通信の品質を向上を図ることを目的とする。
本発明の駆動回路は、第1の位相変調要素により得られる第1の光信号および第2の位相変調要素により得られる第2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する位相変調器のために、前記第1の位相変調要素を駆動するための第1の駆動信号および前記第2の位相変調要素を駆動するための第2の駆動信号を用いて前記位相変調器を駆動する。この駆動回路は、クロック信号を利用して前記第1の駆動信号を再生する第1の再生回路と、前記第1の再生回路により再生された第1の駆動信号を減衰させる減衰器と、前記減衰器において発生する前記第1の駆動信号ついての遅延を補償する時間だけ前記クロック信号を遅延させる遅延手段と、前記遅延手段により遅延させられたクロック信号を利用して前記第2の駆動信号を再生する第2の再生回路、を有する。
上記構成の駆動回路においては、減衰器の減衰量を適切に選択することにより、第1の駆動信号と第2の駆動信号の振幅のアンバランスに起因する信号の劣化が回避される。
また、第1の駆動信号は、減衰器により遅延が発生する。一方、第2の駆動信号を再生する第2の再生回路に与えられるクロック信号は、遅延手段により遅延させられる。ここで、遅延手段による遅延は、減衰器において発生する遅延を補償する。よって、第1および第2の駆動信号間のタイミングを一致させることができる。
このように、本発明によれば、駆動信号の振幅調整およびタイミング調整を同時に行うことが出来るので、光変調器を用いて通信の品質が向上する。
一般的なDQPSK送信器の構成を示す図である。 DQPSK送信器の動作を説明する図である。 従来技術の問題点を説明する図である。 駆動信号を調整する機能を持った駆動回路の例(その1)である。 駆動信号を調整する機能を持った駆動回路の例(その2)である。 駆動信号を調整する機能を持った駆動回路の例(その3)である。 I/Q間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の一例である。 差動間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の一例である。 駆動信号の振幅の誤差の影響を示すシミュレーション結果の一例である。 第1の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。 減衰器の実施例である。 第1の実施形態の駆動回路の動作を説明するタイミングチャートである。 第1の実施形態の変形例である。 第2の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。 第2の実施形態の変形例である。 第3の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。 第3の実施形態の変形例である。 駆動回路上の各素子の定数を決定するための調整系の構成を示す図である。 駆動回路の各素子の定数を決定する初期調整手順を示すフローチャートである。
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、光送信器として図1を参照しながら説明したDQPSK光送信器を取り上げる。ただし、本発明は、DQPSKに限定されるものではなく、QPSKにもそのまま適用可能である。
図1に示すDQPSK光送信器において、通信品質を改善するため(特に、位相変調器13、14の特性のばらつきを補償するため)の1つの方策としては、DQPSK光変調器ごとに駆動信号の振幅等を個々に調整する方法が考えられる。そして、駆動信号を調整する単純な方法としては、下記の3つが考えられる。
方法1:図4に示すように、位相変調器13に与える駆動信号を増幅するドライバ回路(21a、21b)のバイアス条件および位相変調器14に与える駆動信号を増幅するドライバ回路(22a、22b)のバイアス条件を個別に調整する。すなわち、Iアーム側のドライバ回路およびQアーム側のドライバ回路の利得を互いに独立して制御する。この構成によれば、位相変調器13、14の特性の差を補償するように、駆動信号の振幅を個別に調整することができる。
ただし、ドライバ回路の動作条件(特に、バイアス条件)が異なると、そのドライバ回路における遅延時間も異なってくる。このため、Iアーム側の駆動信号とQアーム側の駆動信号との間のタイミング差(以下、I/Q間スキュー差)が許容範囲を超えてしまうおそれがある。また、ドライバ回路の動作条件が異なると、特定の回路素子において経年劣化が進むことになる。
方法2:図5に示すように、Iアーム側またはQアーム側の一方に駆動信号を減衰させるための減衰器(ATT)を設ける。図5に示す例では、ドライバ回路と位相変調器14との間に減衰器31が設けられている。この構成によれば、IアームおよびQアームの光信号の強度が互いに一致するように位相変調器14に与えるべき駆動信号の振幅を調整できる。しかし、Iアーム側またはQアーム側の一方に減衰器を設けると、I/Q間スキュー差が許容範囲を超えてしまうおそれがある。
方法3:図6に示すように、Iアーム側またはQアーム側の双方に駆動信号を減衰させるための減衰器(ATT1、ATT2)を設ける。図6に示す例では、ドライバ回路と位相変調器13との間に減衰器32が設けられ、ドライバ回路と位相変調器14との間に減衰器33が設けられている。しかし、減衰器32、33の減衰量を互いに異ならせる必要がある場合、それらの遅延時間を互いに一致させることは容易でない。すなわち、この構成であっても、I/Q間スキュー差が許容範囲を超えてしまうおそれがある。
図7は、I/Q間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の一例である。このシミュレーションでは、送信データの速度が40Gbps(20Gbaud/s)であるものとして計算している。また、許容可能な信号劣化損失(すなわち、Qペナルティ)は、0.5dBとする。そうすると、I/Q間スキュー差は、8ピコ秒以下に抑える必要がある。
なお、図6に示す構成において、減衰器32、33の減衰量が、例えば、3dB、6dBであるものとする。この場合、市販のKコネクタ型減衰器でこれらの減衰器を実現すると、Iアーム/Qアーム間で3ピコ秒以上の遅延差が生じてしまう。この遅延差は、許容I/Q間スキュー差が8ピコ秒であるものとすると、無視できないものとなる。
図8は、差動間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の一例である。ここで、差動間スキュー差とは、差動信号を構成する2つの駆動信号(たとえば、図1に示す駆動信号Data1、X_Data1)間のタイミング差を意味する。そして、このシミュレーションによれば、許容可能な信号劣化損失を0.5dBとすると、差動間スキュー差を5ピコ秒以下に抑える必要がある。
図9は、駆動信号の振幅の誤差の影響を示すシミュレーション結果の一例である。図9において、特性Aは、駆動信号の振幅が調整されていない場合のペナルティ、特性Bは、1組の駆動信号の平均振幅が調整された場合のペナルティ、特性Cは、1組の駆動信号のそれぞれについて振幅が調整された場合のペナルティを示している。このシミュレーションは、駆動信号の振幅を調整しなければ、光変調器の消光比(Extinction Ratio)が低い領域において、ペナルティが大きくなることを示している。
このように、信号劣化損失を抑えて通信品質の向上を図るためには、駆動信号の振幅を適切に調整すること、及び、駆動信号のタイミングを適切に調整すること、の双方を満たすことが望ましい。そして、本発明に係る駆動回路は、上記2つの調整機能を提供する。
<第1の実施形態>
図10は、本発明の第1の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。図10において、光源1、駆動信号生成部2、DQPSK光変調器10、ドライバ回路21a、21b、22a、22bは、図1を参照しながら説明した通りである。すなわち、駆動信号生成部2は、FECエンコーダおよびDQPSKプリコーダ等を備え、差動信号を構成する1組の駆動信号Data1、X_Data1、及び、差動信号を構成する1組の駆動信号Data2、X_Data2を生成する。駆動信号Data1、X_Data1は位相変調器13に与えられ、駆動信号Data2、X_Data2は位相変調器13に与えられる。そして、DQPSK光変調器10は、駆動信号の組合せ(00、10、11、01)に応じて変調されたDQPSK光信号を生成する。なお、第1の実施形態の駆動回路は、再生回路41、44、減衰器43a、43b、46、ドライバ21a、21b、22a、22b、42、45を含んで構成される。
再生回路41は、例えば、Dフリップフロップ回路であり、ドライバ回路42を介して与えられるクロック信号のタイミングで駆動信号Data1、X_Data1を再生する。すなわち、再生回路41は、駆動信号Data1、X_Data1に対してリタイミング回路として動作する。再生回路41により再生された駆動信号Data1、X_Data1は、ドライバ回路21a、21bを介して減衰器43a、43bへ送られる。減衰器43a、43bは、互いに同じ素子であり、その減衰量は「ATT1」である。そして、減衰器43a、43bにより振幅が調整された駆動信号Data1、X_Data1は、位相変調器13に与えられる。
再生回路44は、例えば、Dフリップフロップ回路であり、ドライバ回路45および減衰器46を介して与えられるクロック信号のタイミングで駆動信号Data2、X_Data2を再生する。すなわち、再生回路44は、駆動信号Data2、X_Data2に対してリタイミング回路として動作する。ここで、減衰器46は、減衰器43a、43bと同じ素子である。すなわち、減衰器46によってクロック信号に対して発生する遅延時間は、減衰器43a、43bによって駆動信号Data1、X_Data1に対して発生する遅延時間と同じである。そして、再生回路44により再生された駆動信号Data2、X_Data2は、ドライバ回路22a、22bを介して位相変調器14に与えられる。
図11は、減衰器の実施例である。各減衰器(43a、43b、46)は、特に限定されるものではないが、この実施例では、不平衡π型減衰器であり、3個の抵抗要素を備える。端子T1、T2は入力/出力端子であり、端子T3、T4は接地される。そして、3個の抵抗要素の抵抗値を適切に設定することにより、所望の減衰量が得られる。
上記構成の駆動回路は、減衰器を設けていない状態において、下記の条件を満たすように設計されている。なお、これらの条件は、後述する第2の実施形態においても満たされるものとする。
条件1:駆動信号生成部2から再生回路41への駆動信号Data1、X_Data1の伝搬時間と、駆動信号生成部2から再生回路44への駆動信号Data2、X_Data2の伝搬時間とは、互いに同じである。
条件2:駆動信号生成部2から再生回路41へのクロック信号の伝搬時間と、駆動信号生成部2から再生回路44へのクロック信号の伝搬時間とは、互いに同じである。
条件3:再生回路41から位相変調器13への駆動信号Data1、X_Data1の伝搬時間と、再生回路44から位相変調器14への駆動信号Data2、X_Data2の伝搬時間とは、互いに同じである。
図12は、第1の実施形態の駆動回路の動作を説明するタイミングチャートである。ここでは、駆動信号Data1および駆動信号Data2のタイミングを調整する動作を示し、駆動信号X_Data1および駆動信号X_Data2については省略する。また、上記3つの条件が満たされているので、ドライバ回路において発生する遅延および信号線上で発生する伝搬遅延は、考えないものとする。
図12において、駆動信号生成部2は、駆動信号Data1(A)、Data2(B)を生成する。この例では、シンボル#1は「11」であり、シンボル#2は「00」であり、シンボル#3は「01」である。また、駆動信号生成部2は、クロック信号(C)を出力する。
再生回路41は、クロック信号(C)の立上りエッジを利用して駆動信号Data1を再生する。この実施例では、時刻T1において、駆動信号Data1の#1番目のデータが再生されている。これにより、駆動信号Data1(E)が得られる。そして、再生回路41から出力される駆動信号Data1(E)は、減衰器43aを通過する。これにより、振幅が調整された駆動信号Data1(F)が得られる。このとき、減衰器43aにおいて遅延Δt1が発生する。
再生回路44は、クロック信号(D)の立上りエッジを利用して駆動信号Data2を再生する。ただし、駆動信号生成部2と再生回路44との間には、減衰器46が設けられている。そして、クロック信号が減衰器46を通過する際に、遅延Δt2が発生する。したがって、再生回路44は、時刻T1からΔt2だけ経過した時刻T2において、駆動信号Data2の#1番目のデータを再生する。これにより、駆動信号Data2(G)が得られる。
ここで、減衰器43aおよび減衰器46は互いに同じ素子であり、その遅延時間も同じである。すなわち、遅延Δt1および遅延Δt2は互いに同じである。したがって、位相変調器13に印加される駆動信号Data1(F)のタイミングと、位相変調器14に印加される駆動信号Data2(G)のタイミングとは、互いに一致している。すなわち、I/Q間スキュー差は抑制される(あるいは、減衰器に起因するI/Q間スキュー差は発生しない)。
なお、上記構成においては減衰器46が設けられているので、再生回路44に与えられるクロック信号は、再生回路41に与えられるクロック信号と比べて減衰している。しかし、再生回路にとってクロック信号の振幅は重要ではない。すなわち、クロック信号が減衰していても、再生回路44がそのクロック信号のエッジを検出できる程度の振幅を有していれば、再生回路44の動作に問題は発生しない。
また、駆動信号X_Data1および駆動信号X_Data2は、それぞれ駆動信号Data1および駆動信号Data2の反転信号である。したがって、駆動信号X_Data1および駆動信号X_Data2も、互いに同じタイミングで対応する位相変調器に与えられる。
上記構成の駆動回路において、減衰器43a、43bの減衰量は、例えば、位相変調器13に与えられる駆動信号の差動電圧と位相変調器14に与えられる駆動信号の差動電圧とが互いに一致するように(あるいは、DQPSK光変調器10から出力されるDQPSK光信号の波形が最適化されるように)決定される。そうすると、駆動信号の振幅の調整および駆動信号のタイミングの調整が同時に実現される。この結果、通信品質の向上が図れる。
なお、上記構成の駆動回路においては、Iアーム/Qアーム間で半導体回路が対称的に形成されている。すなわち、Iアーム側に設けられるドライバ回路(21a、21b)およびQアーム側に設けられるドライバ回路(22a、22b)は、同一の素子により実現され、且つ、同一のバイアス条件で動作する。したがって、ドライバ回路における遅延に起因するI/Q間スキュー差が発生することはない。また、特定の素子のみが劣化することもなく、長期間に渡って良好な通信品質が維持される。
さらに、上記構成の駆動回路においては、駆動信号の振幅を調整するために受動素子である減衰器が使用されているので、半導体素子(ここでは、ドライバ回路)のバイアス条件の差異に起因する遅延変動は発生しない。このため、駆動信号の振幅を適切に調整する機能、および高いスキュー精度の双方が実現される。
図13は、第1の実施形態の変形例である。図13に示す駆動回路は、図10に示す減衰器46の代わりに、遅延調整要素47を備えている。遅延調整要素47は、減衰器43a、43bにおいて発生する駆動信号Data1、X_Data1ついての遅延を補償する。すなわち、遅延調整要素47によるクロック信号に対する遅延時間は、減衰器43a、43bにおいて発生する駆動信号Data1、X_Data1ついての遅延時間と同じである。なお、遅延調整要素47は、特に限定されるものではないが、例えば、上記遅延時間を発生させる導体線で実現することができる。この場合、導体線の長さを調整することにより、所望の遅延時間が得られる。なお、減衰器46は、遅延調整要素47を実現するための一形態と考えることもできる。
<第2の実施形態>
上述した第1の実施形態の駆動回路は、IアームまたはQアームの一方(実施例では、Iアーム)において駆動信号の振幅を調整する。これに対して第2の実施形態の駆動回路は、IアームまたはQアームの双方において駆動信号の振幅を調整する。
図14は、第2の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。図14において、ドライバ回路21a、21b、22a、22b、42、45、再生回路41、44、減衰器43a、43b、46は、第1の実施形態の駆動回路に設けられている対応する素子と同じである。
第2の実施形態の駆動回路は、上記構成に加えて、減衰器51a、51b、52を備える。減衰器51a、51bは、それぞれ、ドライバ回路22a、22bと位相変調器14との間に設けられ、駆動信号Data2、X_Data2の振幅を調整する。また、減衰器52は、減衰器51a、51bと同じ素子である。すなわち、減衰器52によってクロック信号に対して発生する遅延時間は、減衰器51a、51bによって駆動信号Data2、X_Data2に対して発生する遅延時間と同じである。
上記構成の駆動回路においては、Iアーム側の駆動信号の振幅を調整する減衰器(43a、43b)の減衰量、およびQアーム側の駆動信号の振幅を調整する減衰器(51a、51b)の減衰量は、互いに独立して選択することができる。したがって、位相変調器13を駆動するための駆動信号Data1、X_Data1の振幅、および位相変調器14を駆動するための駆動信号Data2、X_Data2の振幅を個々に適切に調整することができる。なお、各減衰器の減衰量は、例えば、位相変調器13に与えられる駆動信号の差動電圧と位相変調器14に与えられる駆動信号の差動電圧とが互いに一致するように(あるいは、DQPSK光変調器10から出力されるDQPSK光信号の波形が最適化されるように)決定される。
また、Iアーム側で減衰器43a、43bにより発生する遅延は、Qアーム側で減衰器46を用いてクロック信号を遅延させることにより補償され、Qアーム側で減衰器51a、51bにより発生する遅延は、Iアーム側で減衰器52を用いてクロック信号を遅延させることにより補償される。したがって、I/Q間スキュー差は抑制される(あるいは、減衰器に起因するI/Q間スキュー差は発生しない)。
このように、第2の実施形態においては、第1の実施形態と同様に、駆動信号の振幅の調整および駆動信号のタイミングの調整が同時に実現され、通信品質の向上が図れる。なお、第2の実施形態においても、Iアーム/Qアーム間で半導体回路が対称的に形成されている。
図15は、第2の実施形態の変形例である。図15に示す駆動回路は、図14に示す減衰器46、52の代わりに遅延調整要素47、53を備えている。遅延調整要素47は、第1の実施形態と同様に、減衰器43a、43bにおいて発生する駆動信号Data1、X_Data1についての遅延を補償する。また、遅延調整要素53は、減衰器51a、51bにおいて発生する駆動信号Data2、X_Data2についての遅延を補償する。遅延調整要素47、53は、第1の実施形態と同様に、例えば、それぞれ対応する遅延時間を発生させる導体線で実現することができる。この場合、各導体線の長さを調整することにより、それぞれ所望の遅延時間が得られる。
<第3の実施形態>
上述した第1および第2の実施形態の駆動回路は、駆動信号の振幅を調整する機能、およびI/Q間スキュー差を抑制する機能を提供する。これに対して第3の実施形態の駆動回路は、上記2つの機能に加え、各位相変調器を駆動する差動信号を構成する1組の駆動信号の振幅を個々に調整する機能も合わせて提供する。
図16は、第3の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。図16において、駆動信号Data1、X_Data1は、再生回路61a、61bにより再生され、さらに減衰器65a、65bを通過した後、位相変調器13に与えられる。同様に、駆動信号Data2、X_Data2は、再生回路71a、71bにより再生され、さらに減衰器75a、75bを通過した後、位相変調器14に与えられる。ここで、駆動信号生成部2と再生回路61aとの間には、減衰器62a、63、64が設けられている。駆動信号生成部2と再生回路61bとの間には、減衰器62b、63、64が設けられている。駆動信号生成部2と再生回路71aとの間には、減衰器72a、73、74が設けられている。駆動信号生成部2と再生回路71bとの間には、減衰器72b、73、74が設けられている。
減衰器65a、62b、73は、互いに同じ素子であり、遅延D1が発生するものとする。減衰器65b、62a、74は、互いに同じ素子であり、遅延D2が発生するものとする。減衰器75a、72b、63は、互いに同じ素子であり、遅延D3が発生するものとする。減衰器75b、72a、64は、互いに同じ素子であり、遅延D4が発生するものとする。
上記構成の駆動回路においては、減衰器65a、65b、75a、75bの減衰量を適切に選択することにより、駆動信号Data1、X_Data1、Data2、X_Data2の振幅をそれぞれ独立して調整することができる。これにより、IアームおよびQアームの差動振幅のアンバランスを解消できるだけでなく、各差動信号を構成する1組の駆動信号間の振幅のアンバランスをそれぞれ解消できる。よって、駆動信号の振幅のアンバランスに起因する信号の劣化を防ぐことができる。
駆動信号data1は、減衰器65aにおいてD1だけ遅延し、また、再生回路61aにおいてD2+D3+D4遅延する。駆動信号X_data1は、減衰器65bにおいてD2だけ遅延し、また、再生回路61bにおいてD1+D3+D4遅延する。駆動信号data2は、減衰器75aにおいてD3だけ遅延し、また、再生回路71aにおいてD4+D1+D2遅延する。駆動信号X_data2は、減衰器75bにおいてD4だけ遅延し、また、再生回路71bにおいてD3+D1+D2遅延する。すなわち、いずれの駆動信号も、駆動信号生成部2から位相変調器までの間の遅延時間は、D1+D2+D3+D4である。よって、この構成によれば、減衰器を挿入したことに起因するI/Q間スキュー差および差動間スキュー差が発生することはない。
図17は、第3の実施形態の変形例である。図17に示す駆動回路は、図16に示す減衰器62a、62bの代わりにそれぞれ遅延調整要素81、82を備えている。また、減衰器72a、72bの代わりにそれぞれ遅延調整要素84、85が設けられる。さらに、減衰器63、64に代わりに遅延調整要素83が設けられ、減衰器73、74に代わりに遅延調整要素86が設けられる。ここで、遅延調整要素81、82、84、85は、それぞれ、減衰器65b、65a、75b、75aにおいて発生する遅延を補償する。また、遅延調整要素83は、減衰器75aにおいて発生する遅延および減衰器75bにおいて発生する遅延の和を補償し、同様に、遅延調整要素86は、減衰器65aにおいて発生する遅延および減衰器65bにおいて発生する遅延の和を補償する。各遅延調整要素は、第1および第2の実施形態と同様に、例えば、それぞれ対応する遅延時間を発生させる導体線で実現することができる。この場合、各導体線の長さを調整することにより、それぞれ所望の遅延時間が得られる。
<駆動回路の調整>
同じ動作特性を持つDQPSK光変調器を大量生産することは、一般に、容易でない。このため、本発明に係る実施形態においては、駆動信号の振幅(及び、タイミング)を適切に調整することにより、光変調器の製造ばらつきを補償する。この補償を行うために、駆動回路を構成する各素子の定数は、初期設定時に、対応する光変調器の特性に合わせて決定される。
図18は、駆動回路上の各素子の定数を決定するための調整系の構成を示す図である。ここでは、図14に示す第2の実施形態の駆動回路を調整するものとする。
初期調整用駆動回路100は、実際の駆動回路と同じ回路構成を有する。すなわち、可変減衰器102a、102b、104a、104bは、それぞれ、図14に示す減衰器43a、43b、51a、51bに相当する。各可変減衰器の減衰量は、それぞれ所望の値に調整することができる。また、可変位相器101a、101bは、減衰器52に相当し、可変位相器103a、103bは、減衰器46に相当する。なお、各可変位相器は、例えば可変長同軸管であり、所望の遅延時間を得ることができる。サンプリングオシロスコープ200は、DQPSK光変調器10から出力される光信号をモニタし、その波形を表示する。
図19は、初期調整用駆動回路100を利用して実際に使用する駆動回路の各素子の定数を決定する初期調整手順を示すフローチャートである。
ステップS1では、初期調整用駆動回路100にDQPSK光変調器を設定する。すなわち、DQPSK光変調器の入力端に光源1を接続し、DQPSK光変調器の出力端にサンプリングオシロスコープ200を接続する。また、位相変調器13が備える1組の駆動電極に可変減衰器102a、102bを接続し、位相変調器14が備える1組の駆動電極に可変減衰器104a、104bを接続する。
ステップS2では、光源1の電源を投入し、DQPSK光変調器へのCW光の供給を開始する。ステップS3では、各ドライバ回路21a、21b、22a、22bの駆動を開始する。これにより、DQPSK光変調器は、駆動信号Data1、Data2の組合せに対応するDQPSK光信号を出力する。
ステップS4〜S6では、可変減衰器102a、102b、104a、104bの減衰量および可変位相器101a、101b、103a、103bの位相シフト量(すなわち、遅延量)を調整しながら、DQPSK光信号の波形(アイパターン)を確認する。可変減衰器および可変位相器の調整は、予め決められた閾値特性(例えば、所定の歪率、所定のジッタ量など)が得られるまで行われる。そして、ステップS7において、閾値特性が得られたときの可変減衰器102a、102b、104a、104bの減衰量を、実機で使用すべき減衰器の減衰量として決定する。
実際に使用する駆動回路には、上述のようにして決定された減衰量を持つ減衰器が搭載される。これにより、DQPSK光変調器は、閾値特性以上の良好な品質の光信号を生成することができる。
なお、ステップS5の調整は、可変減衰器102a、102bの減衰量が互いに同じであり、且つ、可変減衰器104a、104bの減衰量が互いに同じであるという前提で行うようにしてもよい。
また、サンプリングオシロスコープ200の代わりに、DQPSK光信号のエラー率をモニタする装置を使用してもよい。この場合、ステップS4〜S6において、DQPSK光信号のエラー率が予め決められた閾値よりも低くなるまで可変減衰器および可変位相器が調整される。

Claims (5)

  1. 第1の位相変調要素により得られる第1の光信号および第2の位相変調要素により得られる第2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する位相変調器のために、前記第1の位相変調要素を駆動するための第1の駆動信号および前記第2の位相変調要素を駆動するための第2の駆動信号を用いて前記位相変調器を駆動する駆動回路であって、
    クロック信号を利用して前記第1の駆動信号を再生する第1の再生回路と、
    前記第1の再生回路により再生された第1の駆動信号を減衰させる減衰器と、
    前記減衰器において発生する前記第1の駆動信号ついての遅延を補償する時間だけ前記クロック信号を遅延させる遅延手段と、
    前記遅延手段により遅延させられたクロック信号を利用して前記第2の駆動信号を再生する第2の再生回路、
    を有する位相変調器の駆動回路。
  2. 前記遅延手段は、前記減衰器と同じ遅延時間を持った減衰器である
    ことを特徴とする請求項1に記載の位相変調器の駆動回路。
  3. 第1の位相変調要素により得られる第1の光信号および第2の位相変調要素により得られる第2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する位相変調器のために、前記第1の位相変調要素を駆動するための第1の駆動信号および前記第2の位相変調要素を駆動するための第2の駆動信号を用いて前記位相変調器を駆動する駆動回路であって、
    クロック信号をそれぞれ遅延させる第1の遅延手段および第2の遅延手段と、
    前記第1の遅延手段により遅延させられたクロック信号を利用して前記第1の駆動信号を再生する第1の再生回路と、
    前記第1の再生回路により再生された第1の駆動信号を減衰させる第1の減衰器と、
    前記第2の遅延手段により遅延させられたクロック信号を利用して前記第2の駆動信号を再生する第2の再生回路と、
    前記第2の再生回路により再生された第2の駆動信号を減衰させる第2の減衰器、を有し、
    前記第1の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第2の減衰器において発生する前記第2の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、
    前記第2の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第1の減衰器において発生する前記第1の駆動信号ついての遅延を補償する時間である
    ことを特徴とする位相変調器の駆動回路。
  4. 前記第1の遅延手段は、前記第2の減衰器と同じ遅延時間を持った減衰器であり、
    前記第2の遅延手段は、前記第1の減衰器と同じ遅延時間を持った減衰器である
    ことを特徴とする請求項3に記載の位相変調器の駆動回路。
  5. 第1の位相変調要素により得られる第1の光信号および第2の位相変調要素により得られる第2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する位相変調器のために、前記第1の位相変調要素を駆動するための差動信号を構成する第1および第2の駆動信号、並びに前記第2の位相変調要素を駆動するための差動信号を構成する第3および第4の駆動信号を用いて前記位相変調器を駆動する駆動回路であって、
    クロック信号をそれぞれ遅延させる第1〜第4の遅延手段と、
    前記第1〜第4の遅延手段により遅延させられた各クロック信号を利用してそれぞれ前記第1〜第4の駆動信号を再生する第1〜第4の再生回路と、
    前記第1〜第4の再生回路により再生された第1〜第4の駆動信号をそれぞれ減衰させる第1〜第4の減衰器と、
    前記第1および第2の遅延手段の前段において前記クロック信号を遅延させる第5の遅延手段と、
    前記第3および第4の遅延手段の前段において前記クロック信号を遅延させる第6の遅延手段、を有し、
    前記第1の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第2の減衰器において発生する前記第2の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、
    前記第2の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第1の減衰器において発生する前記第1の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、
    前記第3の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第4の減衰器において発生する前記第4の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、
    前記第4の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第3の減衰器において発生する前記第3の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、
    前記第5の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第3の減衰器において発生する前記第3の駆動信号ついての遅延および前記第4の減衰器において発生する前記第4の駆動信号ついての遅延の和を補償する時間であり、
    前記第6の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第1の減衰器において発生する前記第1の駆動信号ついての遅延および前記第2の減衰器において発生する前記第2の駆動信号ついての遅延の和を補償する時間である
    ことを特徴とする位相変調器の駆動回路。
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