JP6031963B2

JP6031963B2 - 光送信装置、光送信方法、および光送信プログラム

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Publication number: JP6031963B2
Application number: JP2012255440A
Authority: JP
Inventors: 秋山　祐一; 祐一秋山; 剛司星田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: US20140140707A1; US9564975B2; EP2736181B1; JP2014103594A; EP2736181A1

Description

本件は、光送信装置、光送信方法、および光送信プログラムに関する。

長距離・大容量通信システム実現のために、送信側デジタル信号処理を変調部入力信号に対して行う技術の研究が行われている（例えば、特許文献１参照）。光送信装置においては、変調部の非線形特性を補償する技術が望まれている。

特開２０１０−１０９７０５号公報

しかしながら、変調部の非線形特性は駆動信号の振幅や周波数といった波形により変化するため、変調部の非線形特性を補償するのは困難である。

本件は上記課題に鑑みなされたものであり、変調部の非線形特性を補償することができる光送信装置、光送信方法、および光送信プログラムを提供することを目的とする。

明細書開示の光送信装置は、時間とともに周波数が変化する基準信号に、固定周波数を有し前記基準信号よりも小さい振幅の信号成分が重畳された駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に応じて光信号を変調する変調部と、前記変調部を介さずに入力された前記基準信号を用いて、前記信号成分の、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号生成部のパラメータを補正する補正部と、を備える。明細書開示の他の光送信装置は、駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号を増幅する電気アンプと、前記電気アンプの出力信号の平均振幅を変化させる振幅制御部と、前記電気アンプによって増幅され前記振幅制御部によって平均振幅が変化した前記駆動信号に応じて光信号を変調する変調部と、前記変調部に入力される前記駆動信号に含まれ前記電気アンプの出力信号の振幅を周期的に変化させる周波数を有する信号成分の、前記振幅制御部による平均振幅変化に応じた、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号生成部のパラメータを補正する補正部と、を備える。

明細書開示の光送信方法は、時間とともに周波数が変化する基準信号に、固定周波数を有し前記基準信号よりも小さい振幅の信号成分が重畳された駆動信号を生成し、変調部に、前記駆動信号に応じて光信号を変調させ、前記変調部を介さずに入力された前記基準信号を用いて、前記信号成分の、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出し、前記検出の結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正する。明細書開示の他の光送信方法は、駆動信号生成部に駆動信号生成させ、駆動信号を増幅する電気アンプの出力信号の平均振幅を変化させ、変調部に、前記電気アンプによって増幅され前記平均振幅が変化した前記駆動信号に応じて光信号を変調させ、前記変調部に入力される前記駆動信号に含まれ前記電気アンプの出力信号の振幅を周期的に変化させる周波数を有する信号成分の、前記平均振幅変化に応じた、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出し、前記反映の変化の検出結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正する。

明細書開示の光送信プログラムは、コンピュータに、時間とともに周波数が変化する基準信号に、固定周波数を有し前記基準信号よりも小さい振幅の信号成分が重畳された駆動信号を生成するステップと、変調部に、前記駆動信号に応じて光信号を変調させるステップと、前記変調部を介さずに入力された前記基準信号を用いて、前記信号成分の、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出するステップと、前記検出の結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正するステップと、を実行させる。明細書開示の光送信プログラムは、コンピュータに、駆動信号を生成するステップと、前記駆動信号を増幅する電気アンプの出力信号の平均振幅を変化させ、変調部に、前記電気アンプによって増幅され前記平均振幅が変化した前記駆動信号に応じて光信号を変調させるステップと、前記変調部に入力される前記駆動信号に含まれ前記電気アンプの出力信号の振幅を周期的に変化させる周波数を有する信号成分の、前記平均振幅の変化に応じた、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出するステップと、前記検出の結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正するステップと、を実行させる。

明細書開示の光送信装置、光送信方法、および光送信プログラムによれば、変調部の非線形特性を補償することができる。

実施例１に係る光送信装置の要部ブロック図である。（ａ）は一般的な電気アンプの入出力特性であり、（ｂ）は一般的なマッハツェンダ変調器の消光特性である。（ａ）は駆動信号ｆ（ｔ）を表す図であり、（ｂ）は重畳信号ｈ（ｔ）を表す図であり、（ｃ）は信号Ｆ（ｔ）を表す図である。マッハツェンダ変調器の非線形特性を表す図である。（ａ）は時間ｔ_１のときに検出部で観測される波形であり、（ｂ）は各周波数に応じた非線形特性を重ねた図であり、（ｃ）は積分によって得られた電気アンプおよびマッハツェンダ変調器の非線形特性である。（ａ）〜（ｄ）は非線形特性の補償を表す図である。実施例１に係る光送信装置によって実行されるフローチャートの一例である。実施例２に係る光送信装置の要部ブロック図である。（ａ）はマッハツェンダ変調器の消光特性を表す図であり、（ｂ）は電気アンプの振幅を表す図である。電気アンプが出力する駆動信号の振幅の変化に応じた低周波信号の強度変化を表す図である。（ａ）は（ｂ）および（ｃ）の両方の非線形特性を反映した非線形特性であり、（ｂ）は電気アンプの非線形特性に起因する低周波信号の強度変化を表す図であり、（ｃ）は変調部の各変調器の非線形特性に起因する低周波信号の強度変化を表す図である。実施例２に係る光送信装置によって実行されるフローチャートの一例である。実施例３に係る光送信装置の要部ブロック図である。検出部および補正部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る光送信装置１００の要部ブロック図である。光送信装置１００は、デジタル信号処理部１０、Ｄ／Ａコンバータ２０、偏波多重変調部３０、分岐部４１、受光部４２、フィルタ４３、検出部４４、補正部４５などを備える。デジタル信号処理部１０は、ＦＥＣ符号化部１１、シンボルマッピング部１２、半固定予等化部１３、搬送波周波数制御部１４、信号スペクトラム整形部１５および送信ＦＥ（フロントエンド）補償部１６を備える。デジタル信号処理部１０は、駆動信号を生成するための駆動信号生成部として機能する。偏波多重変調部３０は、複数の電気アンプ３１、光源３２、ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂおよび合波器３４を備える。なお、本実施例ではＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂを用いているが１６ＱＡＭなどその他の多値変調を行うことができる変調器であってもよい。

ＦＥＣ符号化部１１は、デジタル信号処理部１０に入力される主信号（入力信号）に前方誤り訂正（ＦＥＣ）の符号化を行う。シンボルマッピング部１２は、ＦＥＣ符号化部１１から受け取った信号に対して、位相をシンボルにマッピングする。半固定予等化部１３は、シンボルマッピング部１２から受け取った信号に対して、予等化処理を行う。搬送波周波数制御部１４は、半固定予等化部１３から受け取った信号の搬送波の周波数を制御する。信号スペクトラム整形部１５は、搬送波周波数制御部１４から受け取った信号のスペクトラムに対して整形処理を行う。送信ＦＥ補償部１６は、信号スペクトラム整形部１５から受け取った信号に対して線形特性などの補償処理を行う。デジタル信号処理部１０は、各部の処理の結果として、駆動信号を出力する。

Ｄ／Ａコンバータ２０は、デジタル信号処理部１０から出力される各駆動信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換するデジタル／アナログコンバータである。Ｄ／Ａコンバータ２０は、デジタル信号処理部１０が出力する各駆動信号を、Ｘ偏波のＩ成分の駆動信号ＩＸ、Ｘ偏波のＱ成分の駆動信号ＱＸ、Ｙ偏波のＩ成分の駆動信号ＩＹおよびＹ偏波のＱ成分の駆動信号ＱＹに変換する。Ｉ成分とはＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分のことであり、Ｑ成分とはＱｕａｄｒａｔｕｒｅ成分のことである。

偏波多重変調部３０は、光源３２の出力光の各偏波のＩ成分およびＱ成分を変調して多重することによって変調信号を出力する。電気アンプ３１は、特に限定されるものではないが、一例として半導体増幅器などである。電気アンプ３１は、Ｘ偏波およびＹ偏波の各成分に対応して設けられている。本実施例においては、電気アンプ３１の数は、Ｘ偏波およびＹ偏波の各成分に対応して４つ設けられている。各電気アンプ３１は、Ｄ／Ａコンバータ２０が出力するＸ偏波およびＹ偏波の各成分を適切な駆動振幅となるように増幅し、ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂに印加する。光源３２は、特に限定されるものではないが、一例として半導体レーザなどである。

ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂは、それぞれ２つのマッハツェンダ変調器を並列に有している。ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂに含まれる変調器は、特に限定されるものではないが、一例として、ＬｉＮｂＯ_３（ＬＮ）基板、ＬｉＴａＯ_２基板等の電気光学結晶を用いたマッハツェンダ変調器である。本実施例においては、ＱＰＳＫ変調器３３ａがＸ偏波用の変調器として機能し、ＱＰＳＫ変調器３３ｂがＹ偏波用の変調器として機能する。

光源３２が出力する光は、Ｘ偏波およびＹ偏波のＩ成分およびＱ成分として、４つに分岐されてＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂの各変調器の導波路に入力される。各電気アンプ３１が出力する各駆動信号は、各変調器のアームに印加される。ＱＰＳＫ変調器３３ａは、Ｘ偏波のＱＰＳＫ変調信号を出力する。ＱＰＳＫ変調器３３ｂは、Ｙ偏波のＱＰＳＫ変調信号を出力する。合波器３４は、ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂが出力するＱＰＳＫ変調信号を合波するＰＢＣ（偏波ビームコンバイナ）である。合波器３４によって合波された変調信号は、光信号として出力される。

ここで、偏波多重変調部３０の電気アンプ３１および各変調器の特性について説明する。図２（ａ）は、一般的な電気アンプの入出力特性である。図２（ａ）を参照して、電気アンプは、入力振幅の増加とともに出力振幅が飽和する非線形特性を有している。本実施例に係る電気アンプ３１も図２（ａ）の特性を有している。図２（ｂ）は、一般的なマッハツェンダ変調器の消光特性である。図２（ｂ）を参照して、マッハツェンダ変調器の出力光強度は、マッハツェンダ変調器に印加されるバイアス電圧に対してほぼｃｏｓ２乗の周期性を有する。本実施例においては、ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂの各変調器が図２（ｂ）の消光特性を有している。このように、偏波多重変調部３０は、電気アンプおよび変調器の非線形特性に起因して全体として非線形特性を有している。

光送信装置１００においては、偏波多重変調部３０が非線形特性を有することから、駆動信号の印加によって得られる変調信号は、偏波多重変調部３０が線形特性を有すると仮定した場合に想定される変調信号と異なるようになる。そこで、光送信装置１００は、偏波多重変調部３０が出力する変調信号に反映される信号成分を駆動信号に重畳信号として重畳し、当該重畳信号の反映の変化を検出することによって、偏波多重変調部３０の非線形特性を検出する。当該検出された非線形特性については、デジタル信号処理部１０の送信ＦＥ補償部１６が補償する。

以下、非線形特性の補償の原理について説明する。一例として、ＱＰＳＫ変調器３３ａのＩ成分用の電気アンプ３１およびマッハツェンダ変調器を対象とした非線形特性補償を例にして説明する。駆動信号Ｆ（ｔ）においては、基準信号ｆ（ｔ）に重畳信号ｈ（ｔ）が重畳されている。ＱＰＳＫ変調器３３ａのＩ成分用の電気アンプ３１には、駆動信号Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｈ（ｔ）が入力される。

図３（ａ）は、基準信号ｆ（ｔ）を表す図である。なお、図３（ａ）の基準信号ｆ（ｔ）は、電気アンプ３１による増幅後の振幅を有している。図３（ａ）を参照して、基準信号ｆ（ｔ）は、時間に応じて周波数が変化する信号である。図３（ａ）の例では、基準信号ｆ（ｔ）の周波数は、ｆ１〜ｆ３に変化し、時間の経過とともに高くなっている。基準信号ｆ（ｔ）の振幅は、図４を参照して、各マッハツェンダ変調器の消光特性の山（極大値）、谷（極小値）、および山（極大値）に相当する２Ｖπの電圧に相当する。すなわち、基準信号ｆ（ｔ）の振幅は、図４のＶ１からＶ２までである。図３（ｂ）は、重畳信号ｈ（ｔ）を表す図である。図３（ｂ）を参照して、重畳信号ｈ（ｔ）は、周波数が一定の信号である。また、重畳信号ｈ（ｔ）の振幅は、基準信号ｆ（ｔ）よりも小さく設定されており、信号検出時の感度に応じて調整されてもよい。

再度図１を参照して、Ｄ／Ａコンバータ２０は、駆動信号Ｆ（ｔ）を出力するポートの他に、基準信号ｆ（ｔ）を出力する別ポートを備えている。Ｄ／Ａコンバータ２０は、当該別ポートから基準信号ｆ（ｔ）を出力し、検出部４４に入力する。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ２０は、基準信号を検出部４４に入力するための入力部として機能する。分岐部４１は、検査対象のマッハツェンダ変調器が出力する光信号の一部を分岐して受光部４２に入力する。受光部４２は、光電変換によって、光信号を電気信号に変換する。フィルタ４３は、受光部４２が出力する電気信号から重畳信号ｈ（ｔ）に対応する信号成分を抽出する。検出部４４は、オシロスコープなどであり、Ｄ／Ａコンバータ２０の別ポートから出力される基準信号ｆ（ｔ）を用いて上記信号成分を観測する。

図５（ａ）は、時間ｔ_１のとき（ｆ（ｔ）＝Ａｃｏｓω_１ｔ_１のとき（ωは角周波数））に検出部４４で観測される波形である。この波形は、図３（ｃ）の駆動信号Ｆ（ｔ）において基準信号ｆ（ｔ）の周波数がｆ１となる区間での波形である。図５（ａ）の電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｃは、図４の上図で表した光電界変化の最下点の電圧Ｖ１、最上点の電圧Ｖ２、およびＶ１とＶ２との中心電圧Ｖｃである。また、図５（ａ）の電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｃは、図３の下図で表した消光カーブの左の極大ピーク電圧Ｖ１、右の極大ピーク電圧Ｖ２、およびＶ１とＶ２との間の中心電圧（極小ピーク電圧）Ｖｃである。

再度図３（ｃ）を参照して、基準信号ｆ（ｔ）の各振幅値（横軸に相当）では、電気アンプ３１およびマッハツェンダ変調器の非線形特性に起因して重畳信号ｈ（ｔ）が変化する。具体的には、図４の上図を参照して、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２近傍においてマッハツェンダ変調器の非線形特性が強く現れる。この非線形特性に起因して、重畳信号ｈ（ｔ）に歪みが生じる。その結果、フィルタ４３が抽出する信号成分の強度が小さくなる。一方、電圧Ｖｃ近傍においてマッハツェンダ変調器の特性が略線形であるため、フィルタ４３が抽出する信号成分の強度が最大となる。

マッハツェンダ変調器の非線形特性は、周波数応答特性のため、入力される駆動信号の振幅が一定の場合、周波数に応じて変化する。電気アンプ３１の非線形特性も、入力される駆動信号の周波数に応じて変化することがある。図５（ｂ）は、各周波数に応じた非線形特性を重ねた図である。図５（ｂ）においては、時間ｔ_１におけるｆ（ｔ_１）＝Ａｃｏｓω_１ｔ_１、時間ｔ_２におけるｆ（ｔ_２）＝Ａｃｏｓω_２ｔ_２、時間ｔ_３におけるｆ（ｔ_３）＝Ａｃｏｓω_３ｔ_３の場合の波形である。なお、ｆ（ｔ_１）＜ｆ（ｔ_２）＜ｆ（ｔ_３）の関係が成立している。図５（ｂ）を参照して、電気アンプ３１およびマッハツェンダ変調器の非線形特性は、入力される駆動信号の周波数に応じて変化する。具体的には、周波数が高くなると、電気アンプ３１およびマッハツェンダ変調器の非線形特性が緩和され、線形特性に近い特性が現れる。

図５（ｂ）の例では、ｆ（ｔ_３）＝Ａｃｏｓω_３ｔ_３においては略線形な特性が得られている。その結果、フィルタ４３で抽出される信号成分の強度は、駆動電圧にかかわらず略一定値として検出される。検出部４４は、図５（ｂ）で得られた特性を積分することによって、電気アンプ３１およびマッハツェンダ変調器の各周波数における非線形特性を検出する。図５（ｃ）は、積分によって得られた電気アンプ３１およびマッハツェンダ変調器の非線形特性である。なお、電気アンプ３１が線形特性を有していれば、図５（ｃ）は、マッハツェンダ変調器の非線形特性である。

補正部４５は、検出部４４によって検出された非線形特性が線形特性に近づくように（非線形特性が緩和されるように）、送信ＦＥ補償部１６のパラメータを補正する。好ましくは、図６（ｂ）〜図６（ｄ）を参照して、補正部４５は、検出部４４によって検出された非線形特性と掛け合わせることによって線形特性が得られるような逆特性を生成し、当該逆特性を実現するためのパラメータを送信ＦＥ補償部１６に設定する。

図７は、光送信装置１００によって実行されるフローチャートの一例である。図７を参照して、デジタル信号処理部１０は、測定ポートを選択する（ステップＳ１）。ここで、測定ポートとは、ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂのいずれかのマッハツェンダ変調器および当該マッハツェンダ変調器に信号を印加する電気アンプ３１の組み合わせのことである。次に、デジタル信号処理部１０は、選択したポートのマッハツェンダ変調器に駆動信号Ｆ（ｔ）を印加する（ステップＳ２）。次に、Ｄ／Ａコンバータ２０は、別ポートから基準信号ｆ（ｔ）を出力する（ステップＳ３）。

次に、検出部４４は、時間ｔ_ｎのとき（ｆ（ｔ_ｎ）＝Ａｃｏｓω_ｎｔ_ｎの区間）の波形を検出する（ステップＳ４）。なお、「ｎ」は、「１」から「ｍ」までの自然数である。次に、検出部４４は、「ｎ」が「ｍ」に達したか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５で「Ｎｏ」と判定された場合、「ｎ」に「ｎ＋１」が代入された上でステップＳ４が再度実行される。

ステップＳ５において「Ｙｅｓ」と判定された場合、検出部４４は、取得した各時間ｔ_ｎでの波形を積分処理することによって選択されたポートの電気アンプ３１およびマッハツェンダ変調器の各周波数における非線形特性を検出する（ステップＳ６）。次に、補正部４５は、検出部４４によって検出された非線形特性の逆特性を算出する（ステップＳ７）。次に、補正部４５は、算出された逆特性が実現されるように、送信ＦＥ補償部１６のパラメータを設定する（ステップＳ８）。その後、フローチャートの実行が終了する。なお、図７のフローチャートが各ポートに対して実行されることによって、偏波多重変調部３０全体の非線形特性が補償される。

本実施例によれば、偏波多重変調部３０の非線形特性に応じて変化する重畳信号の反映結果を検出することから、偏波多重変調部３０の非線形特性を検出することができる。また、当該非線形特性が緩和されるように（線形特性に近づくように）送信ＦＥ補償部１６のパラメータが補正されることから、偏波多重変調部３０の非線形特性を補償することができる。したがって、デジタル信号処理部１０で行われる伝送路非線形予等化などの機能の効果を向上させることができる。

なお、本実施例においては、偏波多重変調部３０として偏波多重変調器を用いているが、それに限られない。消光特性に非線形特性が現れるマッハツェンダ変調器を備える変調部であれば、本実施例の非線形特性補償を適用することができる。また、本実施例においては、各変調器に印加される基準信号ｆ（ｔ）の振幅が２Ｖπに設定されているが、２Ｖπと一致していなくてもよい。

図８は、実施例２に係る光送信装置１００ａの要部ブロック図である。図８を参照して、光送信装置１００ａが図１の光送信装置１００と異なる点は、フィルタ４３が設けられておらず、Ｄ／Ａコンバータ２０に別ポートが設けられておらず、信号重畳部４６が設けられている点である。本実施例においては、各マッハツェンダ変調器に入力される駆動信号の信号振幅を所定の周期で変化させつつ当該信号振幅の平均値を変化させることによって、偏波多重変調部３０の非線形特性を検出する。

信号重畳部４６は、各電気アンプ３１に周波数ｆ０の低周波信号ｆ０を入力する。この場合、各電気アンプ３１が出力する駆動信号に低周波信号ｆ０が重畳信号として重畳される。それにより、各電気アンプ３１が出力する駆動信号の信号振幅が周波数ｆ０の周期で変化する。本実施例においては、低周波信号ｆ０が重畳された状態で電気アンプ３１が出力する駆動信号の平均振幅を変化させた場合の低周波信号ｆ０の変化に基づいて、偏波多重変調部３０の非線形特性を検出する。

図９（ａ）は、各マッハツェンダ変調器の消光特性を表している。電気アンプ３１から出力される駆動信号の中心電圧が消光特性の谷（極小値）と略一致するようにバイアス電圧が設定されている。この設定は、一般的なバイアス制御を実行することによって実現される。この条件のもと、図９（ｂ）を参照して、信号重畳部４６は、駆動信号の中心電圧が消光特性の谷（極小値）と一致した点で低周波信号ｆ０を重畳する。デジタル信号処理部１０は、低周波信号ｆ０が重畳された状態で電気アンプ３１が出力する駆動信号の平均振幅を変化させる。すなわち、デジタル信号処理部１０が、駆動信号の平均振幅を変化させる振幅制御部として機能する。この場合、偏波多重変調部３０の非線形特性に起因して、偏波多重変調部３０が出力する光信号に対する低周波信号ｆ０の反映の変化が検出される。この反映の変化を検出することによって、偏波多重変調部３０の非線形特性を検出することができる。

図１０は、電気アンプ３１が出力する駆動信号の振幅の変化に応じた低周波信号ｆ０の強度変化を表す図である。図１０を参照して、マッハツェンダ変調器の消光特性においては、山（極大値）と谷（極小値）との中心付近において傾きの絶対値が最大となる。それにより、検出される低周波信号ｆ０の強度が最大となる。山（極大値）と谷（極小値）との中心から離れるにつれて傾きの絶対値が小さくなるため、検出される低周波信号ｆ０の強度も小さくなる。山（極大値）または谷（極小値）の付近では、低周波信号ｆ０の変動範囲が山（極大値）または谷（極小値）をまたぐため、周波数が２ｆ０の成分は検出されるが低周波信号ｆ０は検出されなくなる。したがって、電気アンプ３１が出力する駆動信号の振幅が２Ｖπである場合には、偏波多重変調部３０が出力する光信号に低周波信号ｆ０は含まれなくなる。さらに電気アンプ３１が出力する駆動振幅を大きくすると、電気アンプ３１の非線形特性（飽和特性）に起因して、重畳される低周波信号ｆ０が圧縮され、検出される成分も小さくなっていく。

図１１（ｂ）は、電気アンプ３１の非線形特性に起因する低周波信号ｆ０の強度変化を表す図である。図１１（ｃ）は、偏波多重変調部３０の各変調器の非線形特性に起因する低周波信号ｆ０の強度変化を表す図である。図１１（ａ）は、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）の両方の非線形特性を反映した非線形特性である。実施例１と同様に図１１（ａ）で得られた特性を積分すると、偏波多重変調部３０の各ポートの非線形特性が得られる。

図１２は、光送信装置１００ａによって実行されるフローチャートの一例である。図１２を参照して、デジタル信号処理部１０は、測定ポートを選択する（ステップＳ１１）。ここで、測定ポートとは、ＱＰＳＫ変調器３３ａ，３３ｂのいずれかのマッハツェンダ変調器および当該マッハツェンダ変調器に信号を印加する電気アンプ３１の組み合わせのことである。次に、デジタル信号処理部１０は、選択したポートのバイアス制御を実行することによって、バイアスの中心が消光特性の谷（極小値）となるように設定する（ステップＳ１２）。なお、バイアスが消光特性の谷（極小値）に設定されたらバイアス制御は一時停止される。

次に、信号重畳部４６は、選択されたポートの電気アンプ３１に低周波信号ｆ０を重畳する（ステップＳ１３）。次に、デジタル信号処理部１０は、電気アンプ３１に入力する駆動信号の振幅を変化させることによって、電気アンプ３１が出力する信号の平均振幅を変化させる（ステップＳ１４）。次に、検出部４４は、偏波多重変調部３０が出力する光信号から低周波信号ｆ０に対応する信号成分を検出することによって、選択されたポートの非線形特性を検出する（ステップＳ１５）。次に、補正部４５は、ステップＳ１５で検出された非線形特性の逆特性を算出する（ステップＳ１６）。次に、補正部４５は、算出された逆特性が実現されるように、送信ＦＥ補償部１６のパラメータを設定する（ステップＳ１７）。その後、フローチャートの実行が終了する。なお、図１２のフローチャートが各ポートに対して実行されることによって、偏波多重変調部３０全体の非線形特性が補償される。

なお、本実施例においては、変調部として偏波多重変調部３０を用いているが、それに限られない。消光特性に非線形特性が現れるマッハツェンダ変調器を備える変調部であれば、本実施例の非線形特性補償を適用することができる。また、本実施例においては、電気アンプ３１に入力する駆動信号の振幅を変化させることによって、電気アンプ３１が出力する駆動信号の振幅を変化させているが、それに限られない。例えば、電気アンプ３１の利得を変化させることによって、電気アンプ３１が出力する駆動信号の振幅を変化させてもよい。すなわち、電気アンプ３１が、駆動信号の平均振幅を変化させる振幅制御部として機能してもよい。

図１３は、実施例３に係る光送信装置１００ｂの要部ブロック図である。図１３を参照して、光送信装置１００ｂが図１の光送信装置１００と異なる点は、可変光減衰器（ＶＯＡ）４７が設けられている点である。可変光減衰器４７は、分岐部４１よりも後段に設けられており、偏波多重変調部３０が出力する変調信号の光強度を調整する。例えば、可変光減衰器４７を、偏波多重変調部３０からの光信号の出力を遮断する遮断部として機能させることができる。したがって、偏波多重変調部３０からの変調信号の出力を遮断した上で偏波多重変調部３０の非線形特性を検出し、送信ＦＥ補償部１６のパラメータを設定してもよい。この場合、非線形特性を検出している際に出力される変調信号によって外部機器が破損することを防止することができる。なお、実施例２の光送信装置１００ａにおいて、分岐部４１よりも後段に可変光減衰器４７が設けられていてもよい。

（他の例）
図１４は、デジタル信号処理部１０、検出部４４および補正部４５のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図１４を参照して、デジタル信号処理部１０、検出部４４および補正部４５は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３、インタフェース１０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ１０１が所定のプログラムを実行することによって、光送信装置１００，１００ａ，１００ｂ内にデジタル信号処理部１０、検出部４４および補正部４５が実現される。または、デジタル信号処理部１０、検出部４４および補正部４５は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０デジタル信号処理部
１１ＦＥＣ符号化部
１２シンボルマッピング部
１３半固定予等化部
１４搬送波周波数制御部
１５信号スペクトラム整形部
１６送信ＦＥ補償部
２０Ｄ／Ａコンバータ
３０偏波多重変調部
３１電気アンプ
３２光源
３３ＱＰＳＫ変調器
３４合波器
４１分岐部
４２受光部
４３フィルタ
４４検出部
４５補正部
４６信号重畳部
１００光送信装置

Claims

時間とともに周波数が変化する基準信号に、固定周波数を有し前記基準信号よりも小さい振幅の信号成分が重畳された駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号に応じて光信号を変調する変調部と、
前記変調部を介さずに入力された前記基準信号を用いて、前記信号成分の、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号生成部のパラメータを補正する補正部と、を備えることを特徴とする光送信装置。
駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を増幅する電気アンプと、
前記電気アンプの出力信号の平均振幅を変化させる振幅制御部と、
前記電気アンプによって増幅され前記振幅制御部によって平均振幅が変化した前記駆動信号に応じて光信号を変調する変調部と、
前記変調部に入力される前記駆動信号に含まれ前記電気アンプの出力信号の振幅を周期的に変化させる周波数を有する信号成分の、前記振幅制御部による平均振幅変化に応じた、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号生成部のパラメータを補正する補正部と、を備えることを特徴とする光送信装置。
前記変調部からの光信号の出力を遮断する遮断部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光送信装置。
時間とともに周波数が変化する基準信号に、固定周波数を有し前記基準信号よりも小さい振幅の信号成分が重畳された駆動信号を生成し、
変調部に、前記駆動信号に応じて光信号を変調させ、
前記変調部を介さずに入力された前記基準信号を用いて、前記信号成分の、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出し、
前記検出の結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正する、ことを備えることを特徴とする光送信方法。
駆動信号生成部に駆動信号生成させ、
駆動信号を増幅する電気アンプの出力信号の平均振幅を変化させ、
変調部に、前記電気アンプによって増幅され前記平均振幅が変化した前記駆動信号に応じて光信号を変調させ、
前記変調部に入力される前記駆動信号に含まれ前記電気アンプの出力信号の振幅を周期的に変化させる周波数を有する信号成分の、前記平均振幅変化に応じた、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出し、
前記反映の変化の検出結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正する、ことを特徴とする光送信方法。
コンピュータに、
時間とともに周波数が変化する基準信号に、固定周波数を有し前記基準信号よりも小さい振幅の信号成分が重畳された駆動信号を生成するステップと、
変調部に、前記駆動信号に応じて光信号を変調させるステップと、
前記変調部を介さずに入力された前記基準信号を用いて、前記信号成分の、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出するステップと、
前記検出の結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正するステップと、を実行させることを特徴とする光送信プログラム。
コンピュータに、
駆動信号を生成するステップと、
前記駆動信号を増幅する電気アンプの出力信号の平均振幅を変化させ、
変調部に、前記電気アンプによって増幅され前記平均振幅が変化した前記駆動信号に応じて光信号を変調させるステップと、
前記変調部に入力される前記駆動信号に含まれ前記電気アンプの出力信号の振幅を周期的に変化させる周波数を有する信号成分の、前記平均振幅の変化に応じた、前記変調部が出力する光信号に対する反映の変化を検出するステップと、
前記検出の結果に応じて、前記変調部の非線形特性が線形特性に近づくように前記駆動信号を生成する装置のパラメータを補正するステップと、を実行させることを特徴とする光送信プログラム。