JP6179275B2 - Ｍ−ｑａｍ送信機のための光変調器を監視及び制御するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、概して、光通信ネットワークに関し、より詳細には、Ｍ−ＱＡＭ送信機のための光変調器を監視及び制御するシステム及び方法に関する。

電気通信システム、ケーブルテレビシステム、データ通信ネットワークは、光ネットワークを用いて、遠隔地点間で大量の情報を迅速に伝達できる。光ネットワークでは、情報は、光ファイバを通じて光信号の形式で伝達され得る。光ファイバは、非常に低損失で長距離に渡り信号を伝達可能なガラスの細い紐を有し得る。光ネットワークは、光ファイバを介して光信号で情報を伝達するために変調方式を用いる場合が多い。このような変調方式は、伝達可能な情報量を増大させ得る。例えば、ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）では、光信号により運ばれる情報は、搬送波の振幅と位相の両方を変調することにより伝達され得る。ＱＡＭ信号は、コンステレーション図上で実数軸及び虚数軸を有する複素平面を用いて表現できる。コンステレーション図上の点は、情報を運ぶシンボルを表し、図の原点の周りに均一な角度で間隔を空けて位置付けられる。コンステレーション図上の点の数が増えるにしたがって、シンボル当たりに伝達可能な情報量も増大する。その結果、伝達可能な全体の情報量が増大する。

本開示の実施形態によると、前述のシステムに関連する欠点及び問題が軽減又は除去される。

特定の実施形態では、システムは、光ＩＱ変調器により生成された受信出力信号の光パワーに対応する光パワー信号を生成する光パワーメータを有する。前記システムは、プロセッサを更に有し、前記プロセッサは、前記光パワー信号を受信し、最小化アルゴリズム及び前記の受信した光パワー信号に基づき、前記光ＩＱ変調器の第１の副変調器に印加されるべき第１のバイアス電圧と、前記光ＩＱ変調器の第２の副変調器に印加されるべき第２のバイアス電圧とを決定する。

特定の実施形態では、システムは、光ＩＱ変調器により生成された受信出力信号の光パワーに対応する強度信号を生成する光検出器を有する。前記システムは、前記光検出器により生成された前記強度信号に基づきフィルタリングされた強度信号を生成するフィルタと、前記フィルタにより生成された前記フィルタリングされた強度信号に対応するＲＦパワー信号を生成するＲＦパワーメータと、を更に有する。前記システムは、プロセッサを更に有し、前記プロセッサは、前記ＲＦパワー信号を受信し、最小化アルゴリズム及び前記の受信した光パワー信号に基づき、前記光ＩＱ変調器の第１の副変調器に印加されるべき第１のバイアス電圧と、前記光ＩＱ変調器の第２の副変調器に印加されるべき第２のバイアス電圧とを決定する。

特定の他の実施形態では、システムは、光ＩＱ変調器により生成された受信出力信号のピークパワーに対応するピークパワー信号を生成するピークパワーメータを有する。前記システムは、プロセッサを更に有し、前記プロセッサは、前記ピークパワー信号を受信し、最小化アルゴリズム及び前記の受信したピークパワー信号に基づき、前記光ＩＱ変調器の位相シフト成分に印加すべきバイアス電圧を決定する。

本開示の特定の実施形態は、１又は複数の技術的利点を提供し得る。例えば、光ＩＱ変調器の並列副変調器（例えば、並列Mach-Zehnder変調器（ＭＺＭ））に関連する有限消光比（extinction ratio：ＥＲ）は、光ＩＱ変調器により生成されるＭ−ＱＡＭ信号に歪みを生じるのに加えて、出力信号の光パワー及び／又は出力信号について（例えば、光検出器により）測定されるＲＦパワーを増大させ得る。本開示の特定の実施形態は、最小化アルゴリズムを用いて副変調器の各々に印加されるべきバイアス電圧を決定し、出力信号の光及び／又はＲＦパワーが最小化されるようにしても良い。結果として、光ＩＱ変調器により生成されるＭ−ＱＡＭ信号の歪みも最小化され得る。

別の例として、光ＩＱ変調器の直交成分（Ｑ）に対する位相シフトの不正確な適用（例えば９０度と異なる位相シフト量）は、光ＩＱ変調器により生成されるＭ−ＱＡＭ信号に歪みを生じるのに加えて、出力信号のピークパワーを増大させ得る。本開示の特定の実施形態は、最小化アルゴリズムを用いて光ＩＱ変調器の位相シフト成分に印加されるべきバイアス電圧を決定し、出力信号のピークパワーが最小化されるようにしても良い。結果として、２つの直交成分、つまり同相成分と直交成分との間のクロストークを低減することにより、光ＩＱ変調器により生成されるＭ−ＱＡＭ信号の歪みも最小化され得る。

本開示の特定の実施形態は、上述の利点のうちの一部、全部を有し、又はいずれも有しなくても良い。１又は複数の他の技術的利点は、添付の図面、説明、及び特許請求の範囲から当業者に直ちに明らかである。

本開示の特定の実施形態による、光ファイバで使用される光ＩＱ変調器の一例を示す。 本開示の特定の実施形態による、図１に示した例示的な光ＩＱ変調器の１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な理想的コンステレーション図を示す。 本開示の特定の実施形態による、図１に示した例示的な光ＩＱ変調器の１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な歪んだコンステレーション図を示す。 本開示の特定の実施形態による、図１に示した例示的な光ＩＱ変調器のNyquist１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な歪んだコンステレーション図を示す。 本開示の特定の実施形態による、バイアス電圧を加えた、図４に示したNyquist１６ＱＡＭ光信号に対する例示的なコンステレーション図を示す。 ＡおよびＢは、有限消光比（ＥＲ）の存在に起因する残留搬送波（ＲＣ）を示す光パワーのグラフを示す。 正規化したバイアス電圧に対する光パワーの相対的依存性の輪郭グラフを示す。 本開示の特定の実施形態による、測定した光パワーに基づく図１に示した光ＩＱ変調器の副変調器に印加するバイアス電圧を制御する例示的な帰還ループを示す。 有限消光比（ＥＲ）の存在に起因するＲＦパワーの増大を示すＲＦパワーのグラフを示す。 有限消光比（ＥＲ）の存在に起因するＲＦパワーの増大を示すＲＦパワーのグラフを示す。 正規化したバイアス電圧に対するＲＦパワーの相対的依存性の輪郭グラフを示す。 本開示の特定の実施形態による、測定したＲＦパワーに基づく図１に示した光ＩＱ変調器の副変調器に印加するバイアス電圧を制御する例示的な帰還ループを示す。 本開示の特定の実施形態による、図１に示した光ＩＱ変調器の１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な歪んだコンステレーション図を示す。 位相シフトの変動に起因するピークパワーの時間領域のグラフを示す。 位相シフトの変動に起因するピークパワーの時間領域のグラフを示す。 本開示の特定の実施形態による、測定したピークパワーに基づく図１に示した光ＩＱ変調器の位相シフト成分に印加するバイアス電圧を制御する例示的な帰還ループを示す。

図１は、本開示の特定の実施形態による光ファイバで使用される光ＩＱ変調器１００の一例を示す。光ｉｑ変調器１００は、並列副変調器１０２ａ及び１０２ｂのセットを有しても良い。光源１０６（例えば、連続波レーザ又は任意の他の適切な光源）により生成された光ビーム１０４は、光ＩＱ変調器１００の２つの副変調器１０２の間で分けられても良く、各副変調器１０２は、信号を対応する光ビームに変調するよう動作可能であっても良い。分離された光ビーム１０４の一方は、同相成分（Ｉ）（例えば、図１の副変調器１０２ａを通過する部分）と称され、分離された光ビーム１０４の他方は、直交成分（Ｑ）（例えば、図１の副変調器１０２ｂを通過する部分）と称されても良い。同相成分（Ｉ）は、適用される駆動信号Ｖ_Ｉに基づき、副変調器１０２ａにより直接変調されても良い。一方、直交成分（Ｑ）は、量Ｎだけ位相シフトされるのに加えて、適用される駆動信号Ｖ_Ｑに基づき、副変調器１０２ｂにより変調されても良い。（それぞれＶ_Ｉ及びＶ_Ｑを制御することにより）同相成分（Ｉ）と位相シフトされた直交成分（Ｑ）とを独立に変調することにより、結合された出力信号（図１にＥ_ｏｕｔとして示す）のＭ−ＱＡＭ（M-ary quadrature-amplitude modulation）が達成できる。

一例として、光ＩＱ変調器１００の並列副変調器１０２の各々は、ＭＺＭ（Mach-Zehnder modulator、Mach-Zehnder変調器）であっても良い。このような実施形態では、光ＩＱ変調器１００は、ＤＰＭＺＭ（dual parallel Mach-Zehnder modulator、二重並列Mach-Zehnder変調器）と称され得る。本開示の残りの部分では、（簡単のため）副変調器１０２はそれぞれＭＺＭであると仮定するが、本開示は、副変調器１０２が、結合されるときＭ−ＱＡＭ信号を構成する信号を生成するよう動作する任意の適切な変調器を有しても良いと考える。

特定の実施形態では、駆動信号Ｖ_Ｉ及びＶ_Ｑは、それぞれＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加され、光ＩＱ変調器１００により生成される結合出力信号（図１にＥ_ｏｕｔとして示す）が１６ＱＡＭ光信号になるようにしても良い。１６ＱＡＭ信号は例示的目的で議論されるが、本開示で議論される原理は、如何なるＭ−ＱＡＭ信号を生成する光送信機にも適用可能である。

図２は、本開示の特定の実施形態による、光ＩＱ変調器１００の１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な理想的コンステレーション図を示す。図示した理想的コンステレーション図は、以下の光ＩＱ変調器１００の動作に起因する。規則的な１６ＱＡＭ駆動信号Ｖ_Ｉ及びＶ_Ｑが、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂを駆動するために用いられる。ライジングフィルタを適用しない。ピークツーピーク駆動信号（Ｖ_Ｉ及びＶ_Ｑ）が正規化されて、ＩＱ変調器１００の各アームが＋／−Ｖ_πで駆動されるようにする。Ｖ_Ｉ及びＶ_Ｑに対するＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂの非線形性を補償するために線形化器が用いられる。ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂは、無限消光比（ＥＲ）を有する。しかしながら、（ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂの不平衡により）ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂが理想的ではない場合、結果として生じる１６ＱＡＭ光信号のコンステレーションは、（以下の図３−４に示すように）有限消光比（ＥＲ）の存在のために歪み得る。

図３は、本開示の特定の実施形態による、光ＩＱ変調器１００の１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な歪んだコンステレーション図を示す。図示した歪んだコンステレーション図は、２０ｄＢの有限ＥＲがＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂの各々に存在する点を除いて、図２に関して上述したのと同様に光ＩＱ変調器１００の動作に起因する。非理想的ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂ（２０ｄＢの有限ＥＲを生じる）は、直交寄生位相成分（以下にＥ_ｏｕｔの式中で余弦項として示す）を生成し、３０２及び３０４と付された線は、それぞれ同相（Ｉ）及び直交（Ｑ）成分のＥフィールドの軌跡を示す。図示した１６ＱＡＭ信号のコンステレーションエラーは、非線形であり、寄生成分のベクトル和に対応する。

図４は、本開示の特定の実施形態による、光ＩＱ変調器１００のNyquist１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な歪んだコンステレーション図を示す。図示した歪んだコンステレーション図は、Nyquistパルス整形された１０Gbaud駆動信号Ｖ_Ｉ及びＶ_ＱがＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂを駆動するために用いられる（通常の１６ＱＡＭ駆動信号とは対照的に）点を除いて、図３に関して上述したのと同様に光ＩＱ変調器１００の動作に起因する。図示したように、Nyquist１６ＱＡＭ信号のコンステレーション点は、図３に示した通常の１６ＱＡＭ信号のコンステレーション点よりも、理想に対してより線形にシフトしている。これは、Nyquist１６ＱＡＭ信号のシンボル間のピーク信号が大きいために、全てのコンステレーション点がＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂの線形範囲内に存在し、（図３の原点近くの４個のコンステレーション点により示されるように）その範囲内の寄生成分がどちらかと言えば均一であるためである。

（上述の図３−４に示したように）有限ＥＲの存在に起因するコンステレーション歪みを相殺するために、バイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，ＢがそれぞれＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加されても良い。特定の実施形態では、バイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂは、（有限ＥＲを有するＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂを含む）光ＩＱ変調器１００の出力を表す次式に基づき得られても良い。

ここで、

は入力光搬送波（つまり、光ビーム１０４）、Ｒ_ｅｘｔは強度のＥＲ、Ｖ_πは半波電圧、Ｖ_Ｉは同相成分（Ｉ）の駆動信号、Ｖ_Ｑは直交成分（Ｑ）の駆動信号、添え字Ｂはバイアスを表す。これから、駆動信号がゼロ（null）のときゼロ出力であるバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂは、次のように表すことができる。

この式を上述の２０ｄＢ有限ＥＲに基づき解くと、Ｖ_Ｑ，Ｂ＝−Ｖ_Ｉ，Ｂ≒０．０６４Ｖ_πを得る。これらのバイアス電圧のＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂへの印加は、上述のコンステレーション歪みを相殺し、コンステレーションエラーが最小化される。例えば、図５は、本開示の特定の実施形態による、バイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ及びＶ_Ｉ，Ｂを加えた、図４に示したNyquist１６ＱＡＭ光信号に対する例示的なコンステレーション図を示す。

光信号のコンステレーション歪みに加えて、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂの有限ＥＲの存在は、残留搬送波（ＲＣ）として光スペクトル内で観察され得る。図６Ａ−６Ｂは、有限ＥＲの存在に起因するＲＣを示す光パワーのグラフを示す。特に、図６Ａは、理想Nyquist１６ＱＡＭ光信号が生成される光ＩＱ変調器１００の動作に対応する（つまり、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂで無限ＥＲ）。一方、図６Ｂは、図４に示した歪んだNyquist１６ＱＡＭ光信号が生成される光ＩＱ変調器１００の動作に対応する（つまり、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂで有限ＥＲ＝２０ｄＢ）。図６Ｂに示すように、ＲＣは有限ＥＲが存在するときに存在する。

しかしながら、上述のバイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ及びＶ_Ｉ，ＢがそれぞれＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加される場合、Nyquist１６ＱＡＭ信号のＲＣは抑制される。図７は、正規化したバイアス電圧に対する光パワーの相対的依存性の輪郭グラフを示す。グラフ上の点Ｂは、バイアス電圧が印加されない状況に対応する。結果として、図６Ｂに示すＲＣが存在し得る。グラフ上の点Ａは、バイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ＝−Ｖ_Ｉ，Ｂ≒０．０６４Ｖ_πが印加される状況に対応する。点Ａに対応する光パワーのグラフにより示すように、印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂは、（上述のように）コンステレーションエラーを最小化するコンステレーション歪みの相殺に加え、ＲＣを抑制する。結果として、光ＩＱ変調器１００により生成される信号の平均光パワーの監視は、（図８と関連して以下に説明するように）それぞれＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ及びＶ_Ｉ，Ｂを制御する際に有用であり得る。

図８は、本開示の特定の実施形態による、測定された光パワーに基づき光ＩＱ変調器１００のＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ及びＶ_Ｉ，Ｂを制御する例示的な帰還ループ８００を示す。特定の実施形態では、帰還ループ８００は、光ＩＱ変調器１００の出力信号のタップ信号に基づき動作しても良い。帰還ループ８００は、光ＩＱ変調器１００により生成される出力信号（Ｅ_ｏｕｔ）の光パワーを測定するよう構成される光パワーメータ８０２を有しても良い。光パワーメータ８０２は、連続的又は周期的に、光ＩＱ変調器１００により生成される信号の光パワーを測定する任意の適切な装置又は装置の組合せを有しても良い。特定の実施形態では、光パワーメータ８０２は、以下に図１１に関連して説明する光検出器（ＰＤ）を有し又はそれと共に動作しても良い。

帰還ループ８００は、プロセッサ８０４を更に有しても良い。プロセッサ８０４は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はプログラム命令を解釈し及び／若しくは実行し並びに／又はデータを処理するよう構成された任意の他のデジタル若しくはアナログ回路を有しても良いが、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、プロセッサ８０４は、以下に詳述するように、プログラム命令を解釈し及び／又は実行し、及び／又はメモリ８０６に格納されたデータを処理してバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂの設定に関連する動作の一部又は全部を実行しても良い。メモリ８０６は、一部又は全部がアプリケーションメモリ、システムメモリ、又はそれらの両方で構成されても良い。メモリ８０６は、１又は複数のメモリモジュールを保持する及び／又は収容する任意のシステム、装置、又は機器を有しても良い。各メモリモジュールは、プログラム命令及び／又はデータをある期間の間保持するよう構成される任意のシステム、装置又は機器を有しても良い（例えば、コンピュータ可読媒体）。メモリ８０６は、非一時的であっても良い。バイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂの設定に関連する１又は複数の部分又は機能は、プロセッサ１０５によるメモリ１０６内に存在する命令の実行により実施されても良い。

特定の実施形態では、プロセッサ８０４は、最小化アルゴリズム８０８を適用することにより、光パワーメータ８０２により測定された光パワーを処理しても良い。最小化アルゴリズム８０８は、光パワーメータ８０２により生成されるような受信信号を最小化する任意の適切なアルゴリズムを有しても良い。単に一例として、最小化アルゴリズム８０８は、傾度に基づく最小化アルゴリズムを有しても良い。最小化アルゴリズム８０８に基づき、プロセッサ８０４は、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂにそれぞれ印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂ（つまり、測定された光パワーを最小化するバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂ）を決定しても良い。その結果、バイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂの値は、連続的又は周期的に更新され、有限ＥＲに起因するコンステレーションエラーが最小化され得る。

（上述のような）光信号のコンステレーション歪み及び光スペクトル内のＲＣの出現に加えて、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂの有限ＥＲの存在は、ＲＦパワーの増大としても観察され得る。図９Ａ、９Ｂは、有限ＥＲの存在に起因するＲＦパワーの増大を示すＲＦパワーのグラフを示す。特に、図９Ａは、理想Nyquist１６ＱＡＭ光信号が生成される光ＩＱ変調器１００の動作に対応する（つまり、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂで無限ＥＲ）。一方、図９Ｂは、図４に示した歪んだNyquist１６ＱＡＭ光信号が生成される光ＩＱ変調器１００の動作に対応する（つまり、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂで有限ＥＲ＝２０ｄＢ）。図９Ａ、９Ｂに円で示すように、ＲＣとNyquist１６ＱＡＭ信号との間のビート（beating）は、理想的Nyquist１６ＱＡＭ信号と比較して、通信速度の半分以下の周波数範囲におけるＲＦパワーの増大に貢献する。

しかしながら、上述のバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，ＢがそれぞれＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加される場合、Nyquist１６ＱＡＭ信号のＲＦパワーの増大は除去される。図１０は、正規化したバイアス電圧に対するＲＦパワーの相対的依存性の輪郭グラフを示す。グラフ上の点Ｂは、バイアス電圧が印加されない状況に対応する。結果として、図９Ｂに示すＲＦパワーの増大が存在し得る。グラフ上の点Ａは、バイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ＝−Ｖ_Ｉ，Ｂ≒０．０６４Ｖ_πが印加される状況に対応する。点Ａに対応するＲＦパワーのグラフにより示すように、印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂは、（上述のように）コンステレーションエラーを最小化するコンステレーション歪みの相殺に加え、最低ＲＦパワーを達成する（つまり、ＲＦパワーが増大しない）。結果として、光ＩＱ変調器１００により生成される信号のＲＦパワーの監視は、（図１１と関連して以下に説明するように）それぞれＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ及びＶ_Ｉ，Ｂを制御する際に有用であり得る。

図１１は、本開示の特定の実施形態による、測定されたＲＦパワーに基づき光ＩＱ変調器１００のＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂに印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｑ，Ｂ及びＶ_Ｉ，Ｂを制御する例示的な帰還ループ１１００を示す。特定の実施形態では、帰還ループ１１００は、光ＩＱ変調器１００の出力信号のタップ信号に基づき動作しても良い。帰還ループ１１００は、光検出器（ＰＤ）１１０２を有しても良い。光検出器（ＰＤ）１１０２は、光ＩＱ変調器１００により生成される光信号の強度を検出し、検出した強度を該強度を示す電気信号に変換するよう構成された任意のシステム、装置又は機器であっても良い。帰還ループ１１００は、ＰＤ１１０２により精製された信号をフィルタリングするフィルタ１１０４を更に有しても良い。例えば、フィルタ１１０４は、通信速度の半分より小さいカットオフ周波数を有する低域通過フィルタを有しても良い。別の例として、フィルタ１００４は、通信速度の半分に近い又はそれより小さい中心周波数を有する帯域通過フィルタを有しても良い。フィルタリングされた信号は、ＲＦパワーメータ１１０６へ伝達されても良い。ＲＦパワーメータ１１０６は、連続的又は周期的に、ＰＤ１１０２により生成されるフィルタリングされた信号のＲＦパワーを測定する任意の適切な装置又は装置の組合せを有しても良い。

帰還ループ１１００は、プロセッサ１１０８を更に有しても良い。プロセッサ１１０８は、図８と関連して上述したプロセッサ８０４と実質的に同様であっても良い。プロセッサ１１０８はメモリ１１１０を有しても良い。メモリ１１１０は、図８と関連して上述したメモリ８０６と実質的に同様であっても良い。

特定の実施形態では、プロセッサ１１０８は、最小化アルゴリズム１１１２を適用することにより、ＲＦパワーメータ１１０６により測定されたＲＦパワーを処理しても良い。最小化アルゴリズム１１１２は、ＲＦパワーメータ１１０６により生成されるような受信信号を最小化する任意の適切なアルゴリズムを有しても良い。単に一例として、最小化アルゴリズム１１１２は、傾度に基づく最小化アルゴリズムを有しても良い。最小化アルゴリズム１１１２に基づき、プロセッサ１１０８は、ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂにそれぞれ印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂ（つまり、ＲＦパワーを最小化するバイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂ）を決定しても良い。その結果、バイアス電圧Ｖ_Ｉ，Ｂ及びＶ_Ｑ，Ｂの値は、連続的又は周期的に更新され、有限ＥＲに起因するコンステレーションエラーが最小化され得る。

上述の有限ＥＲの存在に起因するコンステレーション歪みに加えて、コンステレーション歪みは、直交成分（Ｑ）に対する不正確な位相シフトＮの適用にも起因し得る。図１２は、本開示の特定の実施形態による、光ＩＱ変調器１００の１６ＱＡＭ光信号に対する例示的な歪んだコンステレーション図を示す。図示した歪んだコンステレーション図は、（１）ＭＺＭ１０２ａ及び１０２ｂの各々に存在する２０ｄＢの有限ＥＲ、及び（２）位相シフトＮが９０度ではなく８０度である点を除いて、図２に関して上述したのと同様に光ＩＱ変調器１００の動作に起因する。グラフの原点と右上のコンステレーション点との間の線により示すように、電界のピーク振幅は、理想的な場合に比べて増大している。この増大は、Ｉ及びＱチャネルの間の干渉（クロストーク）に依る。言い換えると、位相シフトＮの変動が、干渉を生じ、結果として出力信号のピークパワーを増大する。

図１３Ａ、１３Ｂは、位相シフトＮの変動に起因するピークパワーの時間領域のグラフを示す。特に、図１３Ａは、理想的な位相シフトＮ（９０度）が適用された光ＩＱ変調器１００により生成されるNyquist１６ＱＡＭ光信号の時間領域のグラフを示す。図１３Ｂは、非理想的な位相シフトＮ（８０度）が適用された光ＩＱ変調器１００により生成されるNyquist１６ＱＡＭ光信号の時間領域のグラフを示す。図１１Ｂに示したように、ピーク光パワーは、位相シフトＮの誤りで増大する。

しかしながら、バイアス電圧Ｖ_Ｎが印加され、位相誤りが減少又は除去される場合、対応するピーク光パワーの降下が生じる。結果として、光ＩＱ変調器１００により生成される信号のピーク光パワーの監視は、（図１３に関して以下に説明するように）光ＩＱ変調器１００の位相シフト成分に適用されるバイアス電圧Ｖ_Ｎを制御する際に有用であり得る。

図１４は、本開示の特定の実施形態による、測定したピークパワーに基づく光ＩＱ変調器１００の位相シフト成分に印加されるバイアス電圧Ｖ_Ｎを制御する例示的な帰還ループ１４００を示す。特定の実施形態では、帰還ループ１４００は、光ＩＱ変調器１００の出力信号のタップ信号に基づき動作しても良い。帰還ループ１４００は、光ＩＱ変調器１００により生成される出力信号（Ｅ_ｏｕｔ）のピークパワーを測定するよう構成されるピークパワーメータ１２０２を有しても良い。ピークパワーメータ１４０２は、連続的又は周期的に、光ＩＱ変調器１００により生成される信号のピークパワーを測定する任意の適切な装置又は装置の組合せを有しても良い。特定の実施形態では、ピークパワーメータ１４０２は、図１１に関連して上述した光検出器（ＰＤ）を有し又はそれと共に動作しても良い。

帰還ループ１４００は、プロセッサ１４０４を更に有しても良い。プロセッサ１４０４は、図８と関連して上述したプロセッサ８０４と実質的に同様であっても良い。プロセッサ１４０４はメモリ１４０６を有しても良い。メモリ１４０６は、図８と関連して上述したメモリ８０６と実質的に同様であっても良い。

特定の実施形態では、プロセッサ１４０４は、最小化アルゴリズム１４０８を適用することにより、ピークパワーメータ１４０２により測定されたピークパワーを処理しても良い。最小化アルゴリズム１４０８は、ピークパワーメータ１４０２により生成されるような受信信号を最小化する任意の適切なアルゴリズムを有しても良い。最小化アルゴリズム１４０８に基づき、プロセッサ１４０４は、光ＩＱ変調器１００の位相シフト成分に印加されるべきバイアス電圧Ｖ_Ｎを決定しても良い。その結果、バイアス電圧Ｖ_Ｎの値は、連続的又は周期的に更新され、直交成分（Ｑ）に適用されている不正確な位相シフトＮに起因するコンステレーションエラーが最小化され得る。

本開示は幾つかの実施形態と共に記載されたが、種々の変更、代替、変形、交換及び修正が当業者に示唆され、また、本発明は、このような全ての変更、代替、変形、交換及び修正を添付の特許請求の範囲の精神及び範囲として包含する。さらに、帰還ループ８００、１０００及び１２００は別個に記載されたが、本開示は、帰還ループ８００、１０００及び１２００のうちの１又は複数が一緒に実装されることを含む。

１００ 光ＩＱ変調器
１０２ 副変調器
１０４ 光ビーム
１０６ 光源
８００ 帰還ループ
８０２ 光パワーメータ
８０４ プロセッサ
８０６ メモリ
８０８ 最小化アルゴリズム
１０００ 帰還ループ
１００２ 光検出器
１００４ フィルタ
１００８ プロセッサ
１０１０ メモリ
１０１２ 最小化アルゴリズム
１０１６ ＲＦパワーメータ
１２００ 帰還ループ
１２０２ ピークパワーモニタ
１２０４ プロセッサ
１２０６ メモリ
１２０８ 最小化アルゴリズム

Claims (8)

1. 光ＩＱ変調器により生成される出力信号に対応する強度信号を生成する光検出器と、
   前記光検出器により生成された前記強度信号に基づき、フィルタリングされた強度信号を生成するフィルタと、
   前記フィルタにより生成された前記フィルタリングされた強度信号に対応するＲＦパワー信号を生成するＲＦパワーメータと、
   プロセッサと、
   を有し、前記プロセッサは、
   前記ＲＦパワー信号を受信し、
   最小化アルゴリズム及び前記の受信したＲＦパワー信号に基づき、前記光ＩＱ変調器の第１の副変調器に印加されるべき第１のバイアス電圧と、前記光ＩＱ変調器の第２の副変調器に印加されるべき第２のバイアス電圧とを決定し、
   前記フィルタは、前記出力信号と関連する通信速度の半分より小さいカットオフ周波数を有する低域通過フィルタ、又は前記出力信号と関連する通信速度の半分に等しい又はそれより小さい中心周波数を有する帯域通過フィルタである、
   システム。
2. 前記第１及び第２の副変調器は、それぞれ、Mach-Zehnder変調器である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記光ＩＱ変調器により生成される前記出力信号は、Ｍ−ＱＡＭ（M-ary quadrature amplitude modulation、M-ary直交振幅変調）光信号である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記光ＩＱ変調器により生成される前記出力信号は、Nyquist Ｍ−ＱＡＭ（M-ary quadrature amplitude modulation、M-ary直交振幅変調）光信号である、請求項１に記載のシステム。
5. 前記最小化アルゴリズムは、傾度に基づく最小化アルゴリズムである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記光ＩＱ変調器により生成される前記出力信号のピークパワーに対応するピークパワー信号を生成するピークパワーメータ、を更に有し、
   前記プロセッサは、さらに、
   最小化アルゴリズム及び前記ピークパワー信号に基づき、前記光ＩＱ変調器の位相シフト成分に印加されるべき第３のバイアス電圧を決定する、請求項１に記載のシステム。
7. 光ＩＱ変調器により生成される出力信号に対応する強度信号を生成するステップと、
   前記強度信号をフィルタリングしてフィルタリングされた強度信号を生成するステップと、
   前記フィルタリングされた強度信号に対応するＲＦパワー信号を生成するステップと、
   最小化アルゴリズム及び前記ＲＦパワー信号に基づき、前記光ＩＱ変調器の第１の副変調器に印加されるべき第１のバイアス電圧と、前記光ＩＱ変調器の第２の副変調器に印加されるべき第２のバイアス電圧とを決定するステップと、
   を有し、
   前記強度信号は、前記出力信号と関連する通信速度の半分より小さいカットオフ周波数を有する低域通過フィルタ、又は前記出力信号と関連する通信速度の半分に等しい又はそれより小さい中心周波数を有する帯域通過フィルタに基づきフィルタリングされる、
   方法。
8. 前記光ＩＱ変調器により生成される前記出力信号のピークパワーに対応するピークパワー信号を生成するステップ、
   最小化アルゴリズム及び前記ピークパワー信号に基づき、前記光ＩＱ変調器の位相シフト成分に印加されるべき第３のバイアス電圧を決定するステップと、
   を更に有する請求項７に記載の方法。

Images