JP6120761B2 - 光送信器および光送信器の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は光送信器および光送信器の制御方法に関し、特に、入射光を変調する光変調部と、光変調部に変調信号を入力する変調信号駆動部と、光変調部および前記変調信号駆動部を制御する制御部とを備える光送信器に関する。

ＭＺ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調器の最適なバイアス電圧は、温度や経年変動によってドリフトしていくことが知られている。そのため、送信光信号の品質を保つために、バイアス電圧を最適なバイアス値に追従させる制御が行われている。例えば、Ｉ／Ｑ変調器の自動バイアス制御（ＡＢＣ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂｉａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う光送信器において、任意電気波形が入力された状態で、Ｉ−ｃｈ、Ｑ−ｃｈ、Ｐｈａｓｅの３つのバイアス電圧を順番に制御し、このとき、Ｉ−ｃｈ、Ｑ−ｃｈのバイアス電圧に低周波信号（Ｄｉｔｈｅｒ）を重畳し、モニタＰＤ（Ｐｈｏｔｏ−Ｄｉｏｄｅ）電流から検出されるＤｉｔｈｅｒの誤差信号が０となる収束点にフィードバック制御を行うものが知られている。

特開２０１２−２１７１２７号公報

特許文献１に開示されている光送信器においては、光変調部のＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）光出力が最も消光する時の第１、第２のマッハツェンダ変調器のそれぞれに印加するバイアス電圧の初期値の探索方法として、第１、第２のマッハツェンダ変調器のそれぞれのバイアス電圧と、光位相調整部のバイアス電圧の計３点を各々±Ｖπの範囲で変動させて、光出力レベルをモニタして決定する。第１、第２のマッハツェンダ変調器の合成光しかモニタすることができないため、合成光が消光状態であっても、第１、第２のマッハツェンダ変調器からの出力光が互いに逆位相である可能性がある。そのため、第１、第２のマッハツェンダ変調器からの出力光がそれぞれ消光状態であるかを判定するのが困難であった。そのため、特許文献１の方式においては、第１、第２のマッハツェンダ変調器のそれぞれのバイアス電圧と、光位相調整部のバイアス電圧の計３点を組合せて最適なバイアス電圧を決定する。よって、長い時間が掛かってしまうという問題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、２つの変調器のそれぞれに印加するバイアス電圧の初期値を短時間で決定することが可能な、光送信器および光送信器の制御方法の提供を目的とする。

本発明に係る光送信器は、入射光を変調する光変調部と、光変調部に変調信号を入力する変調信号駆動部と、光変調部および変調信号駆動部を制御する制御部と、を備える光送信器であって、光変調部は、光源から入射した光を２つの光に分岐する分岐部と、印加されたバイアス電圧および入力された変調信号に基づいて前記２つの光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の２つの光変調器と、２つの光変調器のいずれかに接続され、印加されたバイアス電圧に基づいて当該光変調器に入射する光の位相を調整する光位相調整部と、２つの光変調器からの出力光を合波して出力する合波部と、合波部から出力される光の強度を検出する光強度検出部と、を備え、変調信号駆動部は、前記２つの光変調器の各々に前記変調信号を入力し、制御部は、変調信号が入力されない状態としての初期状態において２つの光変調器に印加されるバイアス電圧を探索して決定する制御部であって、制御部は、前記２つの光変調器の各々に変調信号が入力されない状態において、２つの光変調器のうち一方の光変調器および光位相調整部に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、光強度検出部が検出する光の強度に基づいて、２つの光変調器のうち他方の光変調器からの出力光がゼロになるように、当該他方の光変調器に印加するバイアス電圧を第１初期バイアス電圧として決定し、その後に、当該他方の光変調器に第１初期バイアス電圧を印加し、かつ、光位相調整部に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、光強度検出部が検出する光の強度に基づいて、一方の光変調器からの出力光がゼロになるように、当該一方の光変調器に印加するバイアス電圧を第２初期バイアス電圧として決定し、制御部は、他方の光変調器に印加するバイアス電圧を変化させることにより、光強度検出部が検出する光の強度が最大となるバイアス電圧と、当該バイアス電圧に隣接し、かつ光強度検出部が検出する光の強度が極大となるバイアス電圧とを探索し、２つのバイアス電圧を加算して２で割った値を、他方の光変調器からの出力光がゼロになる第１初期バイアス電圧として決定することを特徴とする。

本発明に係る光送信器によれば、他方の光送信器の第１初期バイアス電圧を探索する際には、一方の光変調器および光位相調整部に印加するバイアス電圧を一定値に固定する。そして、第１の初期バイアス電圧を決定した後に、一方の光変調器の第２の初期バイアス電圧を探索する際には、他方の光変調器および光位相調整部に印加するバイアス電圧の値を一定値に固定する。よって、本発明に係る光送信器は、２つの光変調器のバイアス電圧を同時に変化させながら探索を行うのではなく、一方の光変調器のバイアス電圧を固定した状態で他方の光変調器のバイアス電圧の探索を行うため、より高速に第１、第２の初期バイアス電圧の探索を完了することが可能である。

実施の形態１に係る光送信器のブロック図である。 実施の形態１に係る光送信器のバイアス制御方法のフローチャートである。 実施の形態１に係る光送信器のＩｃｈバイアス電圧制御方法のフローチャートである。 実施の形態１に係る光送信器のＩｃｈバイアス電圧制御方法を説明するための図である。 実施の形態１に係る光送信器のＩｃｈバイアス電圧制御方法を説明するための図である。 実施の形態２および実施の形態３に係る光送信器のブロック図である。 実施の形態３および実施の形態４に係る光送信器のバイアス電圧制御方法のフローチャートである。 実施の形態４に係る光送信器のブロック図である。 実施の形態４に係る光送信器のＰＳバイアス電圧制御方法のフローチャートである。

＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１は、本実施の形態における光送信器の機能ブロック図である。本実施の形態における光送信器は、入力される変調信号および入力されるバイアス電圧に基づいて、光源１から入射する光線を変調する光変調部１００と、変調信号を光変調部１００に入力する変調信号駆動部２と、光変調部１００および変調信号駆動部２の動作を制御する制御部２００を備える。光源１と光変調部１００は、例えば光ファイバにより光学的に接続されている。

光変調部１００は、第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２および光位相調整部１０３を備える。第１、第２の光変調器１０１，１０２および光位相調整部１０３は、例えばニオブ酸リチウムを含む基板に形成されている。また、基板上には光導波路１０５ａ〜１０５ｇが形成されている。

図１に示すように、光源１からの光が入射する光導波路１０５ａは光導波路１０５ｂと光導波路１０５ｃに分岐して第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれの入力側に接続されている。第２の光変調器１０２の出力側は光導波路１０５ｅを介して光位相調整部１０３に接続されている。第１の光変調器１０１、光位相調整部１０３からの出射光は光導波路１０５ｄ，１０５ｆを介して光導波路１０５ｇにおいて合波されて光変調部１００から出力される。また、光導波路１０５ｇを通過する光の一部は、光強度検出部１０４に入射する。

第１、第２の光変調器１０１，１０２はマッハツェンダ型光変調器である。第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれには変調信号駆動部２から変調信号が入力される。また、第１、第２の光変調器１０１，１０２および光位相調整部には制御部２００からバイアス電圧が入力される。

光強度検出部１０４に引き込まれた合成光の一部は、光強度に応じた電流信号に変換される。電流信号は、電流電圧変換部３で電圧信号に変換され、制御部２００に備わるモニタ部２０４に入力される。

図１において、制御部２００は、同期検波部２０１、バイアス印加部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、モニタ部２０４を備える。同期検波部２０１は、モニタ部２０４に入力された電圧信号を元に、初期値探索状態として第１、第２の光変調器１０１，１０２に印加するバイアス電圧の初期値を求める。同期検波部２０１の動作については後述する。

バイアス印加部２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃは、第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２、光位相調整部１０３のそれぞれにバイアス電圧を印加する。

光源１は、例えばＩｎＰ系化合物半導体混晶を構成材料とする半導体レーザであり、１．５μｍ波長帯の連続波としてのレーザ光を発光して出力する。なお、光源１の構成は、これに限られるものではなく、例えば１．３μｍ波長帯や、パルス波や、固体レーザ等を用いるようにしても良く、要するに所望の光通信を実現するための光を発光するものを、この発明の実施の形態として適用可能である。

また、第１、第２の光変調器１０１，１０２は、例えばニオブ酸リチウム結晶を構成材料とし、電界印加による屈折率変化、いわゆる電気光学効果を利用したマッハツェンダ型光変調器である。マッハツェンダ型光変調器は、２つのＹ分岐光導波路の間に、電極を形成した２本の光導波路を並列に接続して、いわゆるマッハツェンダ干渉計として構成されている。マッハツェンダ型光変調器は、マッハツェンダ干渉計を通過する光に対して、変調電極に入力された変調信号およびバイアス電極に印加されたバイアス電圧による屈折率変化に起因する２本の光導波路の間の位相差に応じた光強度変化を与えて出力する。マッハツェンダ型光変調器は、低チャープといった高い信号品質と高速性の両立が可能な光変調器である。

また、光変調部１００は、第１、第２の光変調器１０１，１０２としての２個のマッハツェンダ型光変調器をマッハツェンダ干渉計として並列に接続し、実数部であるＩｃｈ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｎｅｌ）光信号と虚数部であるＱｃｈ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｎｅｌ）光信号とを、π／２の搬送波位相差を与えて合波することで、複素光電界を生成する２並列ＭＺ型光変調器（ＤＰ−ＭＺＭ：ｄｕａｌ−ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）である。２並列ＭＺ型光変調器はＩ／Ｑ変調器とも呼ばれる。

光変調部１００において、第１、第２の光変調器１０１，１０２は変調信号が入力される変調電極と、バイアス電圧が印加されるバイアス電極を備えている。また、各マッハツェンダ型光変調器を並列に接続する光導波路の片方に光位相調整部１０３としての位相制御電極ＰＳ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ）を備えている。

なお、光変調部１００、第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２の構成は、これに限られるものではなく、最適なバイアス電圧が温度や経年変動によってドリフトしていくような光変調器を、この発明の実施の形態として適用可能である。

＜動作＞
本実施の形態の光送信器に備わる制御部２００は、変調信号駆動部２がオフの状態、即ち、変調信号が光変調部１００に入力されていない状態（以下、初期状態と記載する）において、第１、第２の光変調器１０１，１０２および光位相調整部１０３のそれぞれに印加するバイアス電圧の探索を行う。つまり、制御部２００は、バイアス印加部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃから出力されるバイアス電圧の値を決定する。なお、この初期状態において、それぞれに印加するバイアス電圧の値を決定する過程を初期値探索と呼ぶ。

本明細書において、初期値探索によって決定された、第１の光変調器１０１に印加する初期バイアス電圧をＶｉ、第２の光変調器１０２に印加する初期バイアス電圧をＶｑ、光位相調整部１０３に印加する初期バイアス電圧をＶｐｓと呼ぶ。

光源１から出力されたＣＷ光は光導波路１０５ａを通過して光変調部１００に入力される。その後、光導波路１０５ａは分岐部１０６ａにおいて光導波路１０５ｂと光導波路１０５ｃに分岐され、第１の光変調器１０１と第２の光変調器１０２にそれぞれ入力される。第１、第２の光変調器１０１，１０２は、後述のように、入力光に屈折率変化に起因する光強度変化を与えて光を出力する。第１の光変調器１０１から出力した光は、光導波路１０５ｄに入力される。第２の光変調器から出力した光は光導波路１０５ｅを通り、光位相調整部１０３で位相変化された後に、光導波路１０５ｆに入力される。光導波路１０５ｄと光導波路１０５ｆの光は合波部１０６ｂにおいて合波され、光導波路１０５ｇを介して、合成光として光変調部１００から出力される。

制御部２００に備わるモニタ部２０４は、光導波路１０５ｇを通過する合成光の強度を電圧信号としてモニタする。具体的には、光強度検出部１０４に引き込まれた合成光の一部は、光強度に応じた電流信号に変換される。電流信号は、電流電圧変換部３で電圧信号に変換され、モニタ部２０４に入力される。

同期検波部２０１は、モニタ部２０４に入力された電圧信号を元に、初期値探索状態として第１、第２の光変調器１０１，１０２に印加する初期バイアス電圧Ｖｉ、Ｖｑを求める。なお、初期値探索状態においてバイアス電圧の初期値を決定した後は、通常状態に移行する。通常状態においては、変調信号駆動部２がオンされることにより、変調信号が光変調部１００に入力し、制御部２００はバイアス電圧の制御を行う。

なお、制御部２００内での処理はデジタル信号処理である。モニタ部２０４は、ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて、入力された電圧信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してモニタする。同様に、バイアス印加部２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃのそれぞれは、ＤＡＣ（ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いてデジタル信号からアナログ信号に変換したバイアス電圧を出力する。同期検波部２０１は、第１、第２の光変調器１０１，１０２に対する各バイアスの制御毎に時系列で順に制御を行う。

図２は、本実施の形態における光送信器のバイアス電圧制御方法のフローチャートである。また、図３は、図２におけるステップＳ１０２の詳細なフローチャートである。つまり、図３は、第１の光変調器１０１のバイアス電圧（即ちＩｃｈバイアス電圧）制御方法のフローチャートである。

光源１が立ち上がり、正常な光レベルの光が光変調部１００に入力されるようになった後、制御部２００は初期値探索を開始する。なお、初期値探索を行う前は、収束点が全く分からない。まず、制御部２００は、初期状態として変調信号駆動部２をオフする（ステップＳ１０１）。つまり、初期値探索の開始状態として、同期検波部２０１は変調信号駆動部２から第１、第２の光変調器１０１，１０２にアナログ変調信号が入力しないようにする。

本明細書では、第１、第２の光変調器１０１，１０２、光位相調整部１０３のそれぞれに印加するバイアス電圧を、Ｉｃｈバイアス電圧、Ｑｃｈバイアス電圧、ＰＳバイアス電圧と記載する。また、第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれから出力される出力光を、Ｉｃｈ光、Ｑｃｈ光と記載する。合波された出力光（即ち光変調部１００の出力光）を合成光と記載する。なお、本実施の形態では第１の光変調器１０１にＩｃｈを割り当て、第２の光変調器１０２にＱｃｈを割り当てたが、それぞれ逆のチャネルを割り当てても良い。

次に、ステップＳ１０２において、制御部２００はＩｃｈバイアス電圧の初期値探索を行う。なお、図２のステップＳ１０２（即ち図３のステップＳ１０１１〜Ｓ１０１５）において、Ｑｃｈバイアス電圧とＰＳバイアス電圧は任意の一定値とする。光変調部１００の合成光のレベルをモニタするため、モニタ部２０４は電流電圧変換部３から出力される電圧信号をモニタする。同期検波部２０１はモニタ部２０４がモニタする電圧信号に基づいて、光変調部１００の合成光の強度が最大となるＩｃｈバイアス電圧を探索してＶｉ１とする（ステップＳ１０１１）。次に同期検波部２０１は、Ｉｃｈバイアス電圧を変動させ、Ｖｉ１に最も近く（即ちＶｉ１に隣接し）、かつ、光変調部１００の合成光の強度が極大になるＩｃｈバイアス電圧を探索してＶｉ２とする（ステップＳ１０１２）。

次に、Ｖｉ１とＶｉ２の差が、所定の閾値（例えば１．２Ｖπ）よりも小さいか否かの判定を行う（ステップＳ１０１３）。Ｖｉ１とＶｉ２の差が閾値よりも小さい場合は、Ｖｉ１とＶｉ２を加算して２で割った値を、第１の光変調器１０１における初期バイアス電圧Ｖｉとして設定して（ステップＳ１０１５）、Ｉｃｈバイアス電圧制御を終了する。

一方、Ｖｉ１とＶｉ２の差が閾値よりも大きい場合は、ステップＳ１０１４に進む。ステップＳ１０１４において、Ｑｃｈバイアス電圧もしくはＰＳバイアス電圧の値を変更して、ステップＳ１０１１に戻り、Ｉｃｈバイアス電圧の初期値探索を繰り返す。なお、ステップＳ１０１３においてＶｉ１とＶｉ２の差を閾値と比較する理由は後述する。

以上で、図２のステップＳ１０２が終了した。次に、図２のステップＳ１０３の説明を行う。ステップＳ１０３は、第１の光変調器１０１にステップＳ１０２において求めた初期バイアス電圧Ｖｉを印加した状態で行う。この状態において、Ｉｃｈ光は消光状態となっているので、光変調部１００から出力される合成光は、Ｑｃｈ光とみなすことができる。そこで、ステップＳ１０３においては、Ｑｃｈ光が消光状態となるＱｃｈバイアス電圧を見つけるために、光変調部１００から出力される合成光が消光となるＱｃｈバイアス電圧を探索する。探索したＱｃｈバイアス電圧を第２の光変調器１０２における初期バイアス電圧Ｖｑとして設定する。

以上により、初期値探索が終了する。通常状態においては、第１、第２の光変調器１０１，１０２に印加するバイアス電圧として、それぞれ初期バイアス電圧Ｖｉ、Ｖｑを設定する。そして、変調信号駆動部２をオンして、アナログ変調信号が第１、第２の光変調器１０１，１０２にそれぞれ入力される。これにより光変調部１００は変調の状態となる。

以下では、図３のステップＳ１０１３において、Ｖｉ１とＶｉ２の差を閾値と比較する理由を説明する。

まず、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、Ｉｃｈ光とＱｃｈ光の間に位相差がある場合について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、Ｑｃｈバイアス電圧およびＰＳバイアス電圧を固定したままでＩｃｈバイアス電圧を変化させた時の、Ｉｃｈ光、Ｑｃｈ光および合成光の光ベクトル（図４（ａ））、合成光の強度（図４（ｂ））、Ｉｃｈ光の強度（図４（ｃ））である。図中の矢印、点線はそれぞれ対応している。

図４（ａ）および図４（ｂ）より、Ｉｃｈバイアス電圧がＶｉ１の時には、Ｉｃｈ光の光ベクトルの大きさは最大になり、合成光の強度も最大になる。また、Ｉｃｈバイアス電圧がＶｉ２の時には、Ｉｃｈ光の光ベクトルは、Ｉｃｈバイアス電圧がＶｉ１の時と逆方向を向く。また、合成光の強度は極大となる。図４（ｃ）に示すように、Ｉｃｈ光の光ベクトルは、Ｉｃｈバイアス電圧に対して正弦波の振る舞いを示す。すなわち、図４（ｃ）に示すように、Ｉｃｈバイアス電圧として、Ｖｉ１とＶｉ２のちょうど中間のバイアス電圧を印加する時、Ｉｃｈ光は消光状態（Ｎｕｌｌ点）となる。Ｉｃｈ光が消光状態となっている場合、光変調部１００から出力される合成光はＱｃｈ光となる（図４（ｄ））。

次に、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて、Ｉｃｈ光とＱｃｈ光の間に位相差が無い場合について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、Ｑｃｈバイアス電圧およびＰＳバイアス電圧を固定したままでＩｃｈバイアス電圧を変化させた時の、Ｉｃｈ光、Ｑｃｈ光および合成光の光ベクトル（図５（ａ））、合成光の強度（図５（ｂ））、Ｉｃｈ光の強度（図５（ｃ））である。

図５（ａ）および図５（ｂ）から、Ｑｃｈ光の強度が最大の場合、図４（ｂ）の様な極大点を感知することはできず、誤ったバイアス電圧をＶｉ２として設定してしまう。この時、Ｉｃｈバイアス電圧としてＶｉ１を印加した場合のＩｃｈ光と、Ｖｉ２を印加した場合のＩｃｈ光の状態は同じである。そのため、Ｖｉ１とＶｉ２のちょうど中間のバイアス電圧をＩｃｈバイアス電圧の初期値として設定しても、Ｉｃｈ光は消光状態にならない。よって、この場合、Ｖｉ２を誤って設定することにより、誤った初期バイアス電圧Ｖｉを設定してしまう。

上述した初期値の誤りは、Ｉｃｈ光とＱｃｈ光が同相もしくは逆相、かつ、Ｑｃｈ光の強度が最大の条件の時にのみ発生する。図３のステップＳ１０１３を設けるのは、この初期値の誤りを防止するためである。ステップＳ１０１２においてＶｉ２が正しく設定された場合、Ｖｉ１とＶｉ２の差はＶπ（変調器毎に定められる半波長電圧）となる（図４（ｂ））。一方、Ｖｉ２が誤って設定された場合、Ｖｉ１とＶｉ２の差は２Ｖπとなる（図５（ｂ））。そこで、ステップＳ１０１３において、予め閾値を設定しておき、Ｖｉ１とＶｉ２の差の絶対値が設定した閾値よりも小さいか否かを判断することで、Ｖｉ２が誤って設定されることを防止する。閾値は与えられた第１の光変調器１０１のＶπを元に、Ｖπより大きく、かつＶπの２倍より小さい値の範囲で適宜設定すればよく、例えば、Ｖπの１．２倍（１．２Ｖπ）としてもよい。

従来は、Ｉｃｈバイアス電圧、Ｑｃｈバイアス電圧、ＰＳバイアス電圧のそれぞれを２Ｖπの範囲で変動させて、光変調部１００からの光出力をモニタしていた。例えば、それぞれのバイアス電圧を３２通りずつ変えながらモニタを行うと、モニタ点の組合せは３２×３２×３２＝３２７６８通りになる。本実施の形態の方法では、例えば、Ｉｃｈバイアス電圧を４Ｖπの範囲で２５６通りに変化させ、Ｉｃｈバイアス電圧の初期値が決定した後、Ｑｃｈバイアス電圧を４Ｖπの範囲で２５６通りに変化させるとする。本実施の形態では、片方のバイアス電圧を制御する際は、もう片方のバイアス電圧を固定しているため、２５６＋２５６＝５１２通りのバイアス電圧の組合せをモニタすれば、Ｉｃｈバイアス電圧およびＱｃｈバイアス電圧の初期値を決定することが可能である。つまり、より高速に初期値探索を完了することができる。

＜効果＞
本実施の形態における光送信器は、入射光を変調する光変調部１００と、光変調部１００に変調信号を入力する変調信号駆動部２と、光変調部１００および変調信号駆動部２を制御する制御部２００と、を備える光送信器であって、光変調部１００は、光源１から入射した光を２つの光に分岐する分岐部１０６ａと、印加されたバイアス電圧および入力された変調信号に基づいて２つの光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の２つの光変調器（第１、第２の光変調器１０１，１０２）と、２つの光変調器のいずれかに接続され、印加されたバイアス電圧に基づいて光変調器に入射する光の位相を調整する光位相調整部１０３と、２つの光変調器からの出力光を合波して出力する合波部１０６ｂと、合波部１０６ｂから出力される光の強度を検出する光強度検出部１０４と、を備え、変調信号駆動部２は、２つの光変調器の各々に変調信号を入力し、制御部２００は、変調信号が入力されない状態としての初期状態において２つの光変調器に印加されるバイアス電圧を探索して決定する制御部２００であって、制御部２００は、２つの光変調器の各々に変調信号が入力されない状態において、２つの光変調器のうち一方の光変調器（第２の光変調器１０２）および光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、光強度検出部１０４が検出する光の強度に基づいて、２つの光変調器のうち他方の光変調器（第１の光変調器１０１）からの出力光がゼロになるように、当該他方の光変調器に印加するバイアス電圧を第１初期バイアス電圧（即ち、第１の光変調器１０１に印加する初期バイアス電圧Ｖｉ）として決定し、その後に、当該他方の光変調器に第１初期バイアス電圧を印加し、かつ、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、光強度検出部１０４が検出する光の強度に基づいて、一方の光変調器からの出力光がゼロになるように、当該一方の光変調器に印加するバイアス電圧を第２初期バイアス電圧（即ち、第２の光変調器１０２に印加する初期バイアス電圧Ｖｑ）として決定することを特徴とする。

従って、本実施の形態の光送信器は、第１の光変調器１０１の初期バイアス電圧Ｖｉを探索する際には、第２の光変調器１０２および光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を一定値に固定する。そして、第１の光変調器１０１の初期バイアス電圧Ｖｉを決定した後に、第２の光変調器１０２の初期バイアス電圧Ｖｑを探索する際には、第１の光変調器１０１および光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧の値を一定値に固定する。よって、本実施の形態における光送信器は、第１、第２の光変調器１０１，１０２のバイアス電圧を同時に変化させながら探索を行うのではなく、一方の光変調器のバイアス電圧を固定した状態で他方の光変調器のバイアス電圧の探索を行うため、より高速に初期バイアス電圧の探索を完了することが可能である。

また、本実施の形態における光送信器において、制御部２００は、他方の光変調器（第１の光変調器１０１）に印加するバイアス電圧を変化させることにより、光強度検出部１０４が検出する光の強度が最大となるバイアス電圧（Ｖｉ１）と、バイアス電圧（Ｖｉ１）に隣接し、かつ光強度検出部１０４が検出する光の強度が極大となるバイアス電圧（Ｖｉ２）とを探索し、２つのバイアス電圧（Ｖｉ１、Ｖｉ２）を加算して２で割った値を、他方の光変調器（第１の光変調器１０１）からの出力光がゼロになる第１初期バイアス電圧（即ち初期バイアス電圧Ｖｉ）として決定することを特徴とする。

従って、一方の光変調器（第２の光変調器１０２）および光位相調整部１０３のバイアス電圧を固定した状態において、他方の光変調器（第１の光変調器１０１）のバイアス電圧の制御を行うことによって、第１の光変調器１０１から光が出力しない状態にすることが可能である。まず、第１の光変調器１０１から光が出力しない状態にすることにより、その後、第２の光変調器１０２のバイアス電圧の制御を容易に行うことが可能となる。

また、本実施の形態における光送信器において、制御部２００は、２つのバイアス電圧（即ちＶｉ１とＶｉ２）の差が予め定められた閾値を超える場合、一方の光変調器（第２の光変調器１０２）または光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を変更して探索をやり直すことを特徴とする。

従って、Ｖｉ１とＶｉ２の差が２Ｖπとなる場合、初期バイアス電圧Ｖｉを誤った値に設定してしまう。これを避けるために、Ｖｉ１とＶｉ２の差が例えば１．２Ｖπを超えるか否かを調べて、超える場合は探索をやり直すことで、初期バイアス電圧Ｖｉを正しい値に設定することが可能となる。

また、本実施の形態における光送信器において、所定の閾値は、他方の光変調器（第１の光変調器１０１）において定められたπシフト電圧より大きく、かつπシフト電圧の２倍よりも小さい値である。

従って、初期バイアス電圧が正しく設定される場合は、Ｖｉ１とＶｉ２の差はＶπとなる。一方、初期バイアス電圧が誤って設定される場合は、Ｖｉ１とＶｉ２の差は２Ｖπとなる。よって、閾値をＶπと２Ｖπの間の点、例えば１．２Ｖπとすることで、初期バイアス電圧Ｖｉが正しく設定されているか否かを判別することが可能である。

また、本実施の形態における光送信器に制御方法は、入射光を変調する光変調部１００と、光変調部１００に変調信号を入力する変調信号駆動部２と、光変調部１００および変調信号駆動部２を制御する制御部２００と、を備える光送信器の制御方法であって、光変調部１００は、光源１から入射した光を２つの光に分岐する分岐部１０６ａと、印加されたバイアス電圧および入力された変調信号に基づいて２つの光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の２つの光変調器（第１、第２の光変調器１０１，１０２）と、２つの光変調器のいずれかに接続され、印加されたバイアス電圧に基づいて当該光変調器に入射する光の位相を調整する光位相調整部１０３と、２つの光変調器からの出力光を合波して出力する合波部１０６ｂと、合波部１０６ｂから出力される光の強度を検出する光強度検出部１０４と、を備え、変調信号駆動部２は、２つの光変調器（第１、第２の光変調器１０１，１０２）の各々に変調信号を入力し、（ａ）制御部２００が、２つの光変調器に入力される変調信号をオフする工程と、（ｂ）工程（ａ）の後、制御部２００が、２つの光変調器のうち一方の光変調器（第２の光変調器１０２）および光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を一定に保つ工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後、制御部２００が、光強度検出部１０４が検出する光の強度に基づいて、２つの光変調器のうち他方の光変調器（第１の光変調器１０１）からの出力光がゼロになるように、当該他方の光変調器に印加するバイアス電圧を第１初期バイアス電圧（即ち、第１の光変調器１０１に印加する初期バイアス電圧Ｖｉ）として決定する工程と、（ｄ）工程（ｃ）の後、制御部２００が、他方の光変調器（第１の光変調器１０１）に第１初期バイアス電圧を印加し、かつ、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、光強度検出部１０４が検出する光の強度に基づいて、一方の光変調器（第２の光変調器１０２）からの出力光がゼロになるように、当該一方の光変調器に印加するバイアス電圧を第２初期バイアス電圧（即ち、第２の光変調器１０２に印加する初期バイアス電圧Ｖｑ）として決定する工程と、を備える。

従って、本実施の形態における光送信器の制御方法は、第１の光変調器１０１の初期バイアス電圧Ｖｉを探索する際には、第２の光変調器１０２および光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を一定値に固定する。そして、第１の光変調器１０１の初期バイアス電圧Ｖｉを決定した後に、第２の光変調器１０２の初期バイアス電圧Ｖｑを探索する際には、第１の光変調器１０１および光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧の値を一定値に固定する。よって、本実施の形態における光送信器の制御方法は、第１、第２の光変調器１０１，１０２のバイアス電圧を同時に変化させながら探索を行うのではなく、一方の光変調器のバイアス電圧を固定した状態で他方の光変調器のバイアス電圧の探索を行うため、より高速に初期バイアス電圧の探索を完了することが可能である。

＜実施の形態２＞
＜構成＞
実施の形態１における光送信器は、変調信号が光変調部１００に入力していない初期状態において、光変調部１００の出力をモニタし、光変調部１００から出力される光が最も消光状態となるように、第１、第２の光変調器１０１，１０２の初期バイアス電圧を探索した。本実施の形態における光送信器は、実施の形態１と同様に、変調信号が光変調部１００に入力していない初期状態において、光変調部１００から出力される光が最も消光状態となるようにＩｃｈバイアス電圧およびＱｃｈバイアス電圧の初期値（初期バイアス電圧Ｖｉ、Ｖｑ）を探索する。

図６は、本実施の形態における光送信器の機能ブロック図である。本実施の形態における光送信器は、実施の形態１における光送信器（図１）に対して、低周波信号生成部２０３ａ，２０３ｂをさらに備える。低周波信号生成部２０３ａは、加算部２０５ａを介してＩｃｈバイアス電圧に低周波信号を重畳する。同様に、低周波信号生成部２０３ｂは、加算部２０５ｂを介してＱｃｈバイアス電圧に低周波信号を重畳する。その他の構成は実施の形態１（図１）と同じため説明を省略する。

＜動作＞
実施の形態１で用いたフローチャート（図２および図３）を用いて、本実施の形態における光送信器のバイアス電圧制御方法を説明する。図３におけるステップＳ１０１は実施の形態１と同様のため、説明を省略する。図３を用いて、図２のステップＳ１０２の説明を行う。図２のステップＳ１０２においては、低周波信号生成部２０３ａをオンして、加算部２０５ａにてバイアス印加部２０２ａから出力されたＩｃｈバイアス電圧に低周波の微小信号を重畳する。なお、ステップＳ１０２において低周波信号生成部２０３ｂはオフ状態とする。

まず、図３のステップＳ１０１１において、実施の形態１と同様、合成光が最大となるＩｃｈバイアス電圧を探索して、これをＶｉ１とする。制御部２００は、光変調部１００から出力される合成光を光強度検出部１０４で得る。さらに電流電圧変換部３を通し、モニタ部２０４で微小変調信号成分のモニタを行う。モニタ部２０４は電流電圧変換部３から出力される電気信号を、ＡＤＣを用いてアナログ信号からデジタル信号に変換してモニタする。もしくは、モニタ部２０４は電流電圧変換部３から出力された電圧信号に含まれる低周波信号としての低周波の微小変調信号をモニタする。この時、微小変調信号成分の時間平均値は、光出力が極大、もしくは極小の時に０となる。つまり、ステップＳ１０１１において、同期検波部２０１は、低周波信号をＩｃｈバイアス電圧に重畳しながらＩｃｈバイアス電圧を変化させる。その応答として、光出力の時間平均値を同期検波部２０１にフィードバックし、時間平均値が０となるようにＩｃｈバイアス電圧を決定する。この時間平均の周期は、例えば低周波信号生成部で出力される低周波の周期と同じでも良い。また、この、光出力から得た微小変調信号成分の時間平均値のことを誤差信号と呼ぶ。すなわち、誤差信号が０となるＩｃｈバイアス電圧の探索を行い、このＩｃｈバイアス電圧の値をＶｉ１とする。

次に、図３のステップＳ１０１２において、実施の形態１と同様、Ｖｉ１に隣接し、かつ合成光が極大となるＩｃｈバイアス電圧を探索して、これをＶｉ２とする。合成光が極大となるのは、誤差信号が０のときである。よって、誤差信号が０となるようにＩｃｈバイアス電圧を決定する。

図３における以降のステップＳ１０１３〜Ｓ１０１４は実施の形態１と同じため、説明を省略する。

図２のステップＳ１０２終了後、一定時間が経過した後、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、Ｑｃｈバイアス電圧の初期値探索を行う。まず、低周波信号生成部２０３ａをオフにして、低周波信号生成部２０３ｂをオンにする。なお、ＰＳバイアス電圧は一定値に固定し、Ｉｃｈバイアス電圧はＶｉに固定する。つまり、Ｑｃｈバイアス電圧にのみ、低周波の微小信号が重畳される。そして、光変調部１００から出力される合成光が最も消光となるように、Ｑｃｈバイアス電圧の探索を行い、これを初期バイアス電圧Ｖｑと決定する。以上により、初期値探索が終了する。

＜効果＞
本実施の形態における光送信器において、制御部２００は、２つの光変調器（第１、第２の光変調器１０１，１０２）に印加されるバイアス電圧のそれぞれに低周波信号を重畳する低周波信号生成部２０３ａ，２０３ｂをさらに備えることを特徴とする。

従って、Ｉｃｈバイアス電圧に低周波信号を重畳し、合成光の誤差信号に基づいて初期バイアス電圧Ｖｉを決定することで、より精度良く初期バイアス電圧Ｖｉを探索することが可能である。同様に、Ｑｃｈバイアス電圧に低周波信号を重畳し、合成光の誤差信号に基づいて初期バイアス電圧Ｖｑを決定することで、より精度良く初期バイアス電圧Ｖｑを探索することが可能である。

＜実施の形態３＞
＜構成＞
実施の形態１および実施の形態２における光送信器は、変調信号が光変調部１００に入力していない初期状態において、光変調部１００の出力をモニタし、光変調部１００から出力される光が最も消光状態となるように、第１、第２の光変調器１０１，１０２の初期バイアス電圧Ｖｉ、Ｖｑを探索した。

本実施の形態における光送信器は、実施の形態１および実施の形態２と同様に、変調信号が光変調部１００に入力していない初期状態において、光変調部１００から出力される光が最も消光状態となるように初期バイアス電圧Ｖｉ、Ｖｑを探索する。本実施の形態では、まず、ＰＳバイアス電圧を決定し、その後でＩｃｈバイアス電圧およびＱｃｈバイアス電圧の初期値を探索する点が、実施の形態１および実施の形態２と異なる。本実施の形態における光送信器は、実施の形態２における光送信器（図６）と同じ構成のため、光送信器の構成に関する説明を省略する。

＜動作＞
図７は、本実施の形態における光送信器のバイアス電圧制御方法のフローチャートである。光源１が立ち上がり、正常な光レベルが光変調部１００に入力されるようになった後、制御部２００は初期値探索を開始する。なお、初期値探索を行う前は、収束点が全く分からない。まず、制御部２００は、初期状態として変調信号駆動部２をオフする（ステップＳ２０１）。つまり、初期値探索の開始状態として、同期検波部２０１は変調信号駆動部２から第１、第２の光変調器１０１，１０２にアナログ変調信号が入力しないようにする。

次に、ステップＳ２０２においてＰＳバイアス電圧の制御を行う。まず、制御部２００は、低周波信号生成部２０３ａをオンして、Ｉｃｈバイアス電圧に低周波信号を重畳する。さらに、制御部２００は、低周波信号生成部２０３ｂをオンして、Ｉｃｈバイアス電圧に重畳した低周波信号からπ／２位相をシフトさせた低周波信号をＱｃｈバイアス電圧に重畳する。同期検波部２０１は、モニタ部２０４が検出する誤差信号が０になるようにＰＳバイアス電圧のフィードバック制御を行い、このＰＳバイアス電圧をＶｐｓとして決定する。

この状態において、Ｉｃｈ光とＱｃｈ光との位相差は、π／２か、−π／２のどちらかの状態となる。すなわち、この時、Ｉｃｈ光とＱｃｈ光は互いに独立の関係となる。ゆえに、独立の状態において、例えば、Ｑｃｈバイアス電圧を固定し、Ｉｃｈバイアス電圧のみを変動させた時の光変調部１００からの出力光の変動分は、Ｉｃｈ光の変動分を示すことになる。このため、以降のステップＳ２０３，Ｓ２０４においてＩｃｈバイアス電圧およびＱｃｈバイアス電圧の初期値探索を行う際に、光変調部１００からの合成光をモニタしながら、第１、第２の光変調器１０１，１０２の出力光の制御を独立に行うことが可能になる。

次に、ステップＳ２０３においてＩｃｈバイアス電圧の初期値探索を行う。まず、低周波信号生成部２０３ａはオンのまま、低周波信号生成部２０３ｂをオフにする。また、ＰＳバイアス電圧はＶｐｓに固定する。つまり、Ｉｃｈバイアス電圧にのみ、低周波の微小信号が重畳される。そして、光変調部１００から出力される合成光が最も消光となるように、Ｉｃｈバイアス電圧の探索を行い、これを初期バイアス電圧Ｖｉと決定する。

ステップＳ２０３終了後、一定時間が経過した後、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、Ｑｃｈバイアス電圧の初期値探索を行う。まず、低周波信号生成部２０３ａをオフにして、低周波信号生成部２０３ｂをオンにする。なお、ＰＳバイアス電圧はＶｐｓに固定し、Ｉｃｈバイアス電圧はＶｉに固定する。つまり、Ｑｃｈバイアス電圧にのみ、低周波の微小信号が重畳される。そして、光変調部１００から出力される合成光が最も消光となるように、Ｑｃｈバイアス電圧の探索を行い、これを初期バイアス電圧Ｖｑと決定する。

以上で、光位相調整部１０３、第１、第２の光変調器１０１，１０２に印加する初期バイアス電圧Ｖｐｓ、Ｖｉ、Ｖｑが決定されたので、初期値探索を終了する。通常状態においては、Ｉｃｈバイアス電圧、Ｑｃｈバイアス電圧の初期値として、それぞれＶｉ、Ｖｑを設定する。そして、変調信号駆動部２をオンして、アナログ変調信号が第１、第２の光変調器１０１，１０２にそれぞれ入力される。これにより光変調部１００は変調の状態となる。

＜効果＞
本実施の形態における光送信器において、制御部２００は、２つの光変調器（第１、第２の光変調器１０１，１０２）からの出力光の位相差がπ／２となるように光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を決定し、光位相調整部１０３に決定した当該バイアス電圧を印加しながら、第１、第２の初期バイアス電圧（即ち、第１の光変調器１０１に印加する初期バイアス電圧Ｖｉと、第２の光変調器１０２に印加する初期バイアス電圧Ｖｑ）を決定することを特徴とする。

従って、初期値探索において、まず、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光の位相差がπ／２となるように光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧（ＰＳバイアス電圧）を調整する。これにより、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光が互いに直交した状態となり、第１、第２の光変調器１０１，１０２のバイアス電圧を独立に制御することが可能となる。

また、本実施の形態における光送信器において、制御部２００は、２つの光変調器（第１、第２の光変調器１０１，１０２）のそれぞれに印加するバイアス電圧に低周波信号をそれぞれ重畳した後、２つの光変調器からの出力光の位相差がπ／２となるように光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を決定することを特徴とする。

従って、第１、第２の光変調器１０１，１０２に印加するバイアス電圧に低周波信号をそれぞれ重畳してから、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧（ＰＳバイアス電圧）を調整することにより、高速に位相差をπ／２にすることが可能である。

＜実施の形態４＞
実施の形態３における光送信器は、変調信号が光変調部１００に入力していない初期状態として、光変調部１００から出力される合成光をモニタし、光変調部１００から出力される合成光が最も消光状態となるように、初期バイアス電圧を探索する。

本実施の形態における光送信器は、実施の形態３と同様に、変調信号が光変調部１００に入力していない初期状態に、光変調部１００から出力される光が最も消光状態となるようにＰＳバイアス電圧、Ｉｃｈバイアス電圧、Ｑｃｈバイアス電圧の順に初期バイアス電圧Ｖｐｓ、Ｖｉ、Ｖｑを探索するようにしたものである。本実施の形態における光送信器は、実施の形態２とはＰＳバイアス電圧の探索方法が異なる。

＜構成＞
図８は、本実施の形態における光送信器のブロック図である。図８において、実施の形態２および実施の形態３（図６）からの追加部分は、低周波信号生成部２０３ｃおよび加算部２０５ｃである。低周波信号生成部２０３ｃは、加算部２０５ｃを介して、光位相調整部１０３に印加されるＰＳバイアス電圧に低周波信号を重畳する。その他の構成は実施の形態２および実施の形態３と同じため、説明を省略する。

＜動作＞
次に動作について説明する。光強度検出部１０４からの光強度に応じた電流信号は電流電圧変換部３にて電圧信号に変換され、この出力された電圧信号は制御部２００内のモニタ部２０４に入力され、モニタ部２０４は電流電圧変換部３から出力された電圧信号に含まれる低周波信号としての低周波の微小変調信号をモニタする。同期検波部２０１はモニタ部を介して同期検波部２０１に入力された電圧信号から誤差信号を抽出し、この誤差信号が０となるようなバイアス電圧を演算により求める。バイアス印加部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、モニタ部２０４を介して同期検波部２０１で抽出された誤差信号に基づくバイアス電圧を出力する。

バイアス印加部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃからの出力が、低周波信号生成部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃからの低周波信号としての微小変調信号と加算部２０５a、２０５ｂ、２０５ｃで加算され、第１、第２の光変調器１０１，１０２、光位相調整部１０３にそれぞれ入力される。

また、図８において、同期検波部２０１内での処理はデジタル信号処理のため、モニタ部２０４は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて、入力された電圧信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してモニタする。同様に、バイアス印加部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いてデジタル信号からアナログ信号に変換したバイアス電圧を出力する。同期検波部２０１は、第１、第２の光変調器１０１，１０２および光位相調整部１０３に対する各バイアスの制御を独立に、時系列で行う。その手順については後述する。

図７は、本実施の形態における光送信器のバイアス電圧制御方法のフローチャートである。また、図９は、図７におけるステップＳ２０２の詳細なフローチャートである。つまり、図９は、光位相調整部１０３のバイアス電圧の初期値探索方法のフローチャートである。

光源１が立ち上がり正常な光レベルが光変調部１００に入力されるようになった後、制御部２００は、バイアス制御を開始する。なお、バイアス制御の立ち上げ前には、収束点が全く分からない。

まず、初期値探索の開始状態として、同期検波部２０１は、変調信号駆動部２から第１、第２の光変調器１０１，１０２にアナログ変調信号が入力しないようにする。すなわち変調信号駆動部２はオフの状態で開始する（図７のステップＳ２０１）。

次に、図７のステップＳ１０２において、同期検波部２０１はＰＳバイアス電圧の初期値探索を行う。同期検波部２０１は、低周波信号生成部２０３ｃをオンし、光位相調整部１０３に印加されるバイアスに低周波の微小信号を重畳する。

そして、光変調部１００から出力される合成光の強度が最大になるように、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧を制御する。この制御時に決定したバイアス印加部２０２ｃから出力するＰＳバイアス電圧をＶｐｓ１と定義する（図９のステップＳ２０１１）。

一定時間経過後、光位相調整部１０３に印加されるバイアス電圧に低周波の微小信号を重畳させたまま、光変調部１００から出力される合成光の強度が最も消光となるように、光位相調整部に印加するバイアス電圧の制御を行う。この制御時に決定したバイアス印加部２０２ｃから出力するＰＳバイアス電圧をＶｐｓ２と定義する（図９のステップＳ２０１２）。なお、Ｖｐｓ２はＶｐｓ１に隣接するように決定される。

前述のように、光位相調整部１０３は第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光の位相差を制御する。光位相調整部１０３の制御によって光変調部１００から出力される合成光の強度が最大の時、第１、第２の光変調器１０１，１０２から出力される光は同位相となる。一方、光変調部１００から出力される合成光が消光状態の時、第１、第２の光変調器１０１，１０２から出力される光は逆位相となる。

なお、ステップＳ２０１１の制御を開始した時点で、第１の光変調器１０１および第２の光変調器１０２からの光出力が消光状態であると、光位相調整部１０３でバイアス制御を実施しても、光変調部１００から出力される合成光の強度が最大となるバイアス電圧へと制御できない。

このため、ステップＳ２０１１，Ｓ２０１２において決定したＰＳバイアス電圧Ｖｐｓ１，Ｖｐｓ２の２つのバイアス電圧の差が第１、第２の光変調器１０１，１０２で設定されているＶπから大きく外れているかどうかの判定を行う（図９のステップＳ２０１３）。つまり、ステップＳ２０１３において、２つのバイアス電圧Ｖｐｓ１とＶｐｓ２の差が予め定めた閾値（例えばＶπの１．３倍）よりも小さいか否かの判定を行う。Ｖｐｓ１とＶｐｓ２の差が閾値よりも小さい場合は、ステップＳ２０１５において、Ｖｐｓ１とＶｐｓ２とを加算して２で割った値を、光位相調整部１０３の初期バイアス電圧Ｖｐｓとして設定する。

一方、ステップＳ２０１３において、Ｖｐｓ１とＶｐｓ２の差が閾値よりも大きい場合は、第１の光変調器１０１および第２の光変調器１０２に印加するバイアス電圧を変更して、光変調部１００から合成光が出力される状態にしてから、再度ステップＳ２０１１を行う。

なお、ステップＳ２０１１とステップＳ２０１２を行う順序は逆になってもよい。つまり、Ｖｐｓ１とＶｐｓ２の探索順序は逆になっても良い。

ステップＳ２０１３を行うことにより、Ｖｐ１とＶｐ２を確実に正しく決定することが可能である。それにより、ステップＳ２０１５において確実に正しく、Ｖｐｓを設定することが可能である。

光位相調整部１０３にバイアス電圧Ｖｐｓを印加した状態において、第１、第２の光変調器１０１，１０２の出力光の位相差は、π／２か、−π／２のどちらかの状態となっている。以上で説明した図７におけるステップＳ２０２（即ち図９におけるステップＳ２０１１〜Ｓ２０１５）をＰＳバイアス電圧制御と呼ぶ。

ＰＳバイアス電圧の制御を行い、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光の位相差をπ／２もしくは−π／２にすることで、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光は互いに独立になる。よって、光変調部１００から出力される合成光をモニタしながら、第１、第２の光変調器１０１，１０２の出力光の制御を行うことが容易になる。

ＰＳバイアス電圧制御が完了してから一定時間経過後、第１の光変調器１０１のバイアス電圧制御（Ｉｃｈバイアス電圧制御）に移行する（図７のステップＳ２０３）。ステップＳ２０３においては、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧はＶｐｓのままで固定する。また、低周波信号生成部２０３ｂをオフにし、低周波信号生成部２０３ａをオンして、第１の光変調器１０１に印加されるバイアス電圧に低周波の微小信号を重畳する。そして、光変調部１００から出力される合成光が最も消光となるように、Ｉｃｈバイアス電圧の制御を行う。この制御時に決定したバイアス印加部２０２ａの出力バイアス電圧を初期バイアス電圧Ｖｉとして設定する。以上で説明した図７におけるステップＳ２０３をＩｃｈバイアス電圧制御と呼ぶ。

Ｉｃｈバイアス電圧制御が完了してから一定時間経過後、第２の光変調器１０２のバイアス電圧制御（Ｑｃｈバイアス電圧制御）に移行する（図７のステップＳ２０４）。ステップＳ２０４においては、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧はＶｐｓのままで固定する。また、第１の光変調器１０１に印加するバイアス電圧はＶｉのままで固定する。低周波信号生成部２０３ａをオフにし、低周波信号生成部２０３ｂをオンして、第２の光変調器１０２に印加されるバイアス電圧に低周波の微小信号を重畳する。そして、光変調部１００から出力する合成光が最も消光となるように、第２の光変調器１０２に印加するバイアス電圧の制御を行う。この制御時に決定したバイアス印加部２０２ｂの出力バイアス電圧を初期バイアス電圧Ｖｑとして設定する。以上で説明した図７におけるステップＳ２０４をＱｃｈバイアス電圧制御と呼ぶ。

以上で光位相調整部１０３、第１、第２の光変調器１０１，１０２に印加する初期バイアス電圧Ｖｐｓ、Ｖｉ、Ｖｑが決定されたので初期値探索を終了する。そして、次の通常状態に移行する。通常状態においては、Ｉｃｈバイアス電圧、Ｑｃｈバイアス電圧の初期値として、それぞれＶｉ、Ｖｑを設定する。そして、変調信号駆動部２をオンして、アナログ変調信号が第１、第２の光変調器１０１，１０２にそれぞれ入力される。これにより光変調部１００は変調の状態となる。

なお、実施の形態１〜４においては、Ｉｃｈバイアス電圧制御の後にＱｃｈバイアス電圧制御を行っているが、順序を逆にしてバイアス電圧制御を行ってもよい。Ｑｃｈバイアス電圧制御を先に行う場合は、Ｉｃｈバイアス電圧およびＰＳバイアス電圧を固定した状態で、Ｉｃｈバイアス電圧制御で行った操作と同様の操作をＱｃｈバイアス電圧に対して行う。その後、Ｑｃｈバイアス電圧制御で行った操作と同様の操作をＩｃｈバイアス電圧に対して行う。なお、実施の形態３および実施の形態４において、ＰＳバイアス電圧制御とＩｃｈバイアス電圧制御の順序を入れ替えることはできない。同様に、ＰＳバイアス電圧制御とＱｃｈバイアス電圧制御の順序を入れ替えることはできない。

実施の形態１〜４の光送信器における同期検波部２０１の制御機能は、光送信器に設けたマイクロコンピュータ等に、制御方法を実行させるコンピュータプログラムを処理させることにより実現してもよい。また、実施の形態１〜４における光送信器を、光送信器から送信された光信号が光ファイバを伝送して光受信器で受信する光通信システムに適用するようにしても良い。また、実施の形態１〜４において説明した光送信器を２台以上設けて波長分割多重通信システム（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に適用してもよい。波長分割多重通信システムとは、２台以上の光送信器から送信された光信号を波長分割多重して光ファイバを伝送させ、受信側で波長分離して波長ごとに２台以上の光受信器で受信する通信システムである。

＜効果＞
本実施の形態における光送信器において、低周波信号生成部２０３ｃは、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧に低周波信号を重畳することを特徴とする。

従って、光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧に低周波信号を重畳することによって、光位相調整部１０３のバイアス電圧制御をより高速に行うことができる。

また、本実施の形態における光送信器において、制御部２００は、光位相調整部１０３に印加する低周波信号が重畳されたバイアス電圧を変化させながら、２つの光変調器（第１、第２の光変調器１０１，１０２）からの出力光が同位相および逆位相となる、隣接する２つのバイアス電圧（Ｖｐｓ１、Ｖｐｓ２）を探索し、当該２つのバイアス電圧を加算して２で割った値を、２つの光変調器からの出力光の位相差がπ／２となるバイアス電圧Ｖｐｓとして決定することを特徴とする。

従って、初期値探索において、まず、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光の位相差がπ／２となるように光位相調整部１０３に印加するバイアス電圧（ＰＳバイアス電圧）を調整する。これにより、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光が互いに直交した状態となり、第１、第２の光変調器１０１，１０２のバイアス電圧を独立に制御することが可能となる。

また、本実施の形態における光送信器において、制御部２００は、隣接する２つのバイアス電圧（Ｖｐｓ１、Ｖｐｓ２）の差が所定の閾値を超える場合、２つの光変調器に印加するバイアス電圧を変更して探索をやり直すことを特徴とする。

従って、第１、第２の光変調器１０１，１０２の少なくとも１つから光が出力されていない状態では、Ｖｐｓ１とＶｐｓ２を正しく設定することができない。そこで、Ｖｐｓ１とＶｐｓ２の差と、所定の閾値（例えば１．３Ｖπ）との大小関係を比較することにより、Ｖｐｓ１とＶｐｓ２が正しく設定されているか判別することが可能である。Ｖｐｓ１とＶｐｓ２が正しく設定されていない場合は、第１、第２の光変調器１０１，１０２から光が出力される状態にして、Ｖｐｓ１とＶｐｓ２の探索を再度行う。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 光源、２ 変調信号駆動部、３ 電流電圧変換部、１００ 光変調部、１０１ 第１の光変調器、１０２ 第２の光変調器、１０３ 光位相調整部、１０４ 光強度検出部、１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆ，１０５ｇ 光導波路、１０６ａ 分岐部、１０６ｂ 合波部、２００ 制御部、２０１ 同期検波部、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ バイアス印加部、２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ 低周波信号生成部、２０４ モニタ部、２０５a，２０５ｂ，２０５ｃ 加算部。

Claims (10)

1. 入射光を変調する光変調部と、前記光変調部に変調信号を入力する変調信号駆動部と、
   前記光変調部および前記変調信号駆動部を制御する制御部と、を備える光送信器であって、
   前記光変調部は、
   光源から入射した光を２つの光に分岐する分岐部と、
   印加されたバイアス電圧および入力された変調信号に基づいて前記２つの光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の２つの光変調器と、
   前記２つの光変調器のいずれかに接続され、印加されたバイアス電圧に基づいて当該光変調器に入射する光の位相を調整する光位相調整部と、
   前記２つの光変調器からの出力光を合波して出力する合波部と、
   前記合波部から出力される光の強度を検出する光強度検出部と、
   を備え、
   前記変調信号駆動部は、前記２つの光変調器の各々に前記変調信号を入力し、
   前記制御部は、前記変調信号が入力されない状態としての初期状態において前記２つの光変調器に印加されるバイアス電圧を探索して決定する制御部であって、
   前記制御部は、前記２つの光変調器の各々に前記変調信号が入力されない状態において、前記２つの光変調器のうち一方の光変調器および前記光位相調整部に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、前記光強度検出部が検出する光の強度に基づいて、前記２つの光変調器のうち他方の光変調器からの出力光がゼロになるように、当該他方の光変調器に印加するバイアス電圧を第１初期バイアス電圧として決定し、その後に、当該他方の光変調器に前記第１初期バイアス電圧を印加し、かつ、前記光位相調整部に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、前記光強度検出部が検出する光の強度に基づいて、前記一方の光変調器からの出力光がゼロになるように、当該一方の光変調器に印加するバイアス電圧を第２初期バイアス電圧として決定し、
   前記制御部は、前記他方の光変調器に印加するバイアス電圧を変化させることにより、前記光強度検出部が検出する光の強度が最大となるバイアス電圧と、当該バイアス電圧に隣接し、かつ前記光強度検出部が検出する光の強度が極大となるバイアス電圧とを探索し、２つのバイアス電圧を加算して２で割った値を、前記他方の光変調器からの出力光がゼロになる前記第１初期バイアス電圧として決定することを特徴とする、
   光送信器。
2. 前記制御部は、前記２つのバイアス電圧の差が予め定められた閾値を超える場合、前記一方の光変調器または前記光位相調整部に印加するバイアス電圧を変更して探索をやり直すことを特徴とする、
   請求項１に記載の光送信器。
3. 前記閾値は、前記他方の光変調器において定められたπシフト電圧より大きく、かつ前記πシフト電圧の２倍より小さい値である、
   請求項２に記載の光送信器。
4. 前記制御部は、前記２つの光変調器に印加される前記バイアス電圧のそれぞれに低周波信号を重畳する低周波信号生成部をさらに備えることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれかに記載の光送信器。
5. 前記制御部は、前記２つの光変調器からの出力光の位相差がπ／２となるように前記光位相調整部に印加するバイアス電圧を決定し、前記光位相調整部に決定した当該バイアス電圧を印加しながら、前記第１、第２の初期バイアス電圧を決定することを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれかに記載の光送信器。
6. 前記制御部は、前記２つの光変調器のそれぞれに印加するバイアス電圧に低周波信号をそれぞれ重畳した後、前記２つの光変調器からの出力光の位相差がπ／２となるように前記光位相調整部に印加するバイアス電圧を決定することを特徴とする、
   請求項５に記載の光送信器。
7. 前記低周波信号生成部は、前記光位相調整部に印加するバイアス電圧に低周波信号を重畳することを特徴とする、
   請求項４に従属する請求項５に記載の光送信器。
8. 前記制御部は、前記光位相調整部に印加する前記低周波信号が重畳された前記バイアス電圧を変化させながら、前記２つの光変調器からの出力光が同位相および逆位相となる、隣接する２つのバイアス電圧を探索し、当該２つのバイアス電圧を加算して２で割った値を、前記２つの光変調器からの出力光の位相差がπ／２となるバイアス電圧として決定することを特徴とする、
   請求項７に記載の光送信器。
9. 前記制御部は、前記隣接する２つのバイアス電圧の差が予め定められた閾値を超える場合、前記２つの光変調器に印加するバイアス電圧を変更して探索をやり直すことを特徴とする、
   請求項８に記載の光送信器。
10. 入射光を変調する光変調部と、前記光変調部に変調信号を入力する変調信号駆動部と、
    前記光変調部および前記変調信号駆動部を制御する制御部と、を備える光送信器の制御方法であって、
    前記光変調部は、
    光源から入射した光を２つの光に分岐する分岐部と、
    印加されたバイアス電圧および入力された変調信号に基づいて前記２つの光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の２つの光変調器と、
    前記２つの光変調器のいずれかに接続され、印加されたバイアス電圧に基づいて当該光変調器に入射する光の位相を調整する光位相調整部と、
    前記２つの光変調器からの出力光を合波して出力する合波部と、
    前記合波部から出力される光の強度を検出する光強度検出部と、
    を備え、
    前記変調信号駆動部は、前記２つの光変調器の各々に前記変調信号を入力し、
    （ａ）前記制御部が、前記２つの光変調器に入力される前記変調信号をオフする工程と、
    （ｂ）前記工程（ａ）の後、前記制御部が、前記２つの光変調器のうち一方の光変調器および前記光位相調整部に印加するバイアス電圧を一定に保つ工程と、
    （ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記制御部が、前記光強度検出部が検出する光の強度に基づいて、前記２つの光変調器のうち他方の光変調器からの出力光がゼロになるように、当該他方の光変調器に印加するバイアス電圧を第１初期バイアス電圧として決定する工程と、
    （ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記制御部が、前記他方の光変調器に前記第１初期バイアス電圧を印加し、かつ、前記光位相調整部に印加するバイアス電圧を一定に保ちながら、前記光強度検出部が検出する光の強度に基づいて、前記一方の光変調器からの出力光がゼロになるように、当該一方の光変調器に印加するバイアス電圧を第２初期バイアス電圧として決定する工程と、
    を備え、
    前記工程（ｃ）において、前記制御部は、前記他方の光変調器に印加するバイアス電圧を変化させることにより、前記光強度検出部が検出する光の強度が最大となるバイアス電圧と、当該バイアス電圧に隣接し、かつ前記光強度検出部が検出する光の強度が極大となるバイアス電圧とを探索し、２つのバイアス電圧を加算して２で割った値を、前記他方の光変調器からの出力光がゼロになる前記第１初期バイアス電圧として決定することを特徴とする、
    光送信器の制御方法。

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