JP6627640B2

JP6627640B2 - 光送信機

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Publication number: JP6627640B2
Application number: JP2016097982A
Authority: JP
Inventors: 修造松下; 斉藤　卓; 卓斉藤; 小牧　浩輔; 浩輔小牧; 真陸菅本; 廣信本郷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2020-01-08
Anticipated expiration: 2036-05-16
Also published as: US20170331559A1; JP2017208607A; EP3247057B1; EP3247057A1; US10491307B2

Description

本発明は、光伝送によりデータを送信する光送信機に関する。

基幹光ネットワークにおける通信料のトラフィック増大に伴い、光通信システムの大容量化が進んでいる。光ネットワーク上に設けられる光送信機として、光を高速に変調できるＭＺ型（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型の光変調器が用いられる。また、ＭＺ型の変調器の送信光の特性を最適化するために（例えば、ドリフトによる伝送信号劣化を防ぐ）自動バイアス制御（ＡＢＣ：ＡｕｔｏＢｉａｓＣｏｎｔｒｏｌ）回路を有している。ＡＢＣ回路は、Ｉ，Ｑ，φの各バイアス電圧を変調器に印加する。

バイアスは、温度や経年変動でドリフトするため、固定値での運用をすることはできない。そのため信号光の品質を保つために、変調器の出力変動を常にフィードバック制御し、バイアスを最適点に追従させる必要がある。

ＡＢＣのフィードバック制御方式として、光変調器の分岐出力に対して低周波のパイロット信号（ＰｉｌｏｔＴｏｎｅ）を重畳し、ＰｉｌｏｔＴｏｎｅのモニタ振幅が最小になるようにバイアス電圧を調整する方式が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。

ＤＰ−Ｎ−ＱＡＭのＭＺ型光変調器（Ｎはシンボル数）は、例えば、Ｘ側のＩ，Ｑ，φと、Ｙ側のＩ，Ｑ，φの６箇所をバイアス制御する。Ｉ、Ｑ、φのバイアスも同様にＰｉｌｏｔＴｏｎｅ重畳方式で制御できる。

図１０は、φバイアスの引き込み点を説明する図である。横軸はφバイアス、縦軸はＰｉｌｏｔＴｏｎｅ重畳方式の制御エラー量を示す。ＡＢＣ制御実行時の制御エラー量は、パイロット信号が周波数ｆ０のとき、最適制御時にはＡＢＣ回路の同期検波時に２ｆ０が検出され、最適点から外れるとｆ０が検出される。図１０に示すように、φバイアスを変えたとき、正しく制御できている位置（エラー量が０）は、９０°の点を基準として１８０度ごとに存在する（２７０°、４５０°＝９０°）。

特開２００８−９２１７２号公報

しかし、従来の技術のＡＢＣ回路では、データ送信時に信号を立ち上げる都度、φバイアスの引き込み位相が変わり常に同一の引き込み点（例えば９０°）にすることができず、９０°、２７０°、４５０°のいずれかで不定に引き込み、どの位相で引き込んだかも不明であった。これにより、光送信する主信号を周波数変調する際の位相を一つに確定させることができず、例えば９０°ではなく、２７０°になってしまった場合、歪補償を正しく行うことができず、受信側装置でデータを正しく復調することができない問題等が生じる。

一つの側面では、本発明は、定めた一つの引き込み位相で信号を立ち上げることができることを目的とする。

一つの案では、光送信機は、電気信号を光変調して送信する光送信機において、電気信号を出力する信号発生部と、前記電気信号を光変調する光変調部と、前記光変調部から出力された光信号に、第１電圧を印加する第１電圧印加部と、前記第１電圧が印加された光信号に、第２電圧を印加する第２電圧印加部と、前記第２電圧が印加された光信号を検出する検出部と、を有し、前記信号発生部は、前記電気信号の出力を止め、前記第１電圧印加部は、前記電気信号の出力が止まったあと、前記第１電圧を変化させ、前記第２電圧印加部は、前記第１電圧を変化したあと、前記第２電圧を変化させたときの前記検出部で検出される光パワーに応じて、前記第２電圧を決定することを要件とする。

一つの実施形態によれば、定めた一つの引き込み位相で信号を立ち上げることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる光送信機の構成例を示す図である。図２は、実施の形態１のＡＢＣ制御におけるφスキャンの手順を説明する図である。（その１）図３は、実施の形態１のＡＢＣ制御におけるφスキャンの手順を説明する図である。（その２）図４は、実施の形態１のＡＢＣ制御におけるφスキャンによる引き込み点と光出力の関係を示す図表である。図５は、実施の形態１のＡＢＣ制御における位相の引き込みの処理内容を示すフローチャートである。（その１）図６は、実施の形態１のＡＢＣ制御における位相の引き込みの処理内容を示すフローチャートである。（その２）図７は、実施の形態２にかかる光送信機の構成例を示す図である。図８は、実施の形態２にかかる光送信機の光ＦＳＫ重畳によるＩＱコンスタレーションを示す図である。図９は、実施の形態２のＡＢＣ制御における位相の引き込みの処理内容を示すフローチャートである。図１０は、φバイアスの引き込み点を説明する図である。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光送信機の構成例を示す図である。光送信機１００は、送信するデータを多値変調するＤＰ−Ｎ−ＱＡＭのＭＺ型光変調器（光変調器）１０１と、ＡＢＣ回路１２１と、光源１３１と、を含む。Ｎ＝２のべき乗であり、多値変調の数（１シンボルあたりの値の数）である。

レーザダイオード等の光源１３１から発せられた光（ＣＷ光）は、光変調器１０１に入力され、強度変調される。光変調器（光変調部）１０１は、入力された光をＩＱ別に４分岐し、ＩＱマップの４象限ＸＩ，ＸＱ，ＹＩ，ＹＱに対応する４つの各アーム（主信号変調部）１０２に導波する。不図示の電気信号発生部（ドライバＤＲＶ等）は、送信する電気信号のデータをＲＦ入力部（ｉｎ）１１１に入力させ、この電気信号は各主信号変調部１０２の光導波路に平行な電気配線に出力され、主信号変調部１０２により、データが光信号上に重畳（変調）される。

光信号の経路で見て主信号変調部１０２の後段には、ＩＱバイアス印加部（第１電圧印加部）１０３が設けられる。ＡＢＣ回路１２１は、ＡＢＣ制御に基づくＩＱ調整用のＩＱバイアス電圧をＩＱバイアス入力部１１２に出力する。ＩＱバイアス電圧は、光導波路の各アーム部分に平行な電気配線に出力され、ＩＱバイアス印加部１０３によりＸＩ，ＸＱ，ＹＩ，ＹＱ別のＩＱバイアス電圧が印加される。

ＩＱバイアス印加部１０３によって電圧が光信号に印加されることにより、光の屈折率が変化し、光路長が変化する。これにより、ＩＱバイアス印加部１０３から出力される光信号の位相を変化させることができる。ＩＱバイアス印加部１０３は、主信号変調部１０２の２つの出力のうち、少なくとも一方の導波路を通る光に対し、ＩＱバイアス電圧を印加する。２つの導波路を通る光が逆位相となるように、ＩＱバイアス電圧を制御することで、正確に変調をすることができる。

ＩＱバイアス印加部１０３通過後の光信号は、φバイアス印加部（第２電圧印加部）１０４に入力される。ＡＢＣ回路１２１は、ＡＢＣ制御に基づくφバイアス調整用のφバイアス電圧をφバイアス入力部１１３に出力する。φバイアス電圧は、光導波路の各アーム部分に平行な電気配線に出力され、φバイアス印加部１０４により、一対のＩＱアームの位相が直交（９０°）となるようにφバイアス電圧が印加される。

ここで、ＩＱバイアス印加部１０３は、主信号変調部１０２に入力される光信号（図中○印）の位相と、ＩＱバイアス印加部１０３出力後の光信号（図中○印）の位相が同じになるように位相制御する。同様に、ＩＱバイアス印加部１０３は、主信号変調部１０２に入力される光信号（図中×印）の位相と、ＩＱバイアス印加部１０３出力後の光信号（図中×印）の位相が同じになるように位相制御する。

φバイアス印加部１０４通過後の一対のＩＱアームの光信号は、それぞれ合波され光カプラ１０５を介して光出力される。他方のＩＱアーム側には、一方のＩＱアームの光信号の位相に対し直交（９０°）する偏光部１０７が設けられている。

一対の光カプラ１０５は、それぞれ光信号の一部を分岐し、検出部（受光素子、フォトダイオード：ＰＤ）１０６によって受光される。ＰＤ１０６は、光信号の強度を検出し電気信号を出力し、検出信号は、ＡＢＣ回路１２１に出力される。

ＡＢＣ回路１２１は、アンプ１２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２３と、同期検波部１２４と、発振器１２５と、制御部（コントローラ、信号発生部）１２６と、を含む。

制御部１２６は、発振器１２５の周波数ｆ０に基づき、主信号に対して低周波数（例えば１ｋＨｚ）のＩ、Ｑ、φのバイアス信号（パイロット信号）を生成する。制御部１２６は、生成したＩＱバイアス電圧をＩＱバイアス入力部１１２に出力し、φバイアス電圧をφバイアス入力部１１３に出力する。

ＰＤ１０６の検出信号は、アンプ１２２で増幅された後、ＢＰＦ１２３に入力され、ＢＰＦ１２３は、Ｉ，Ｑ，φのパイロット信号を通過させる。同期検波部１２４には、発振器１２５のｆ０の発振信号が入力され、同期検波部１２４は、ｆ０の発振信号を用いてフィードバックされたパイロット信号（ＢＰＦ１２３の出力）を同期検波する。

制御部１２６は、同期検波部１２４の同期検波結果に基づき、Ｉ，Ｑ，φの各バイアス電圧を調整するバイアス制御を行う。制御部１２６は、Ｉ，Ｑ，φのバイアスを正しく制御できた場合には２ｆ０の信号が観測されるため、同期検波部１２４で検波されない。これに対して正しく制御できていない場合にはｆ０の信号が観測されるため、同期検波部１２４でｆ０の成分が検波される。パイロット信号のフィードバックするＰｉｌｏｔＴｏｎｅ重畳方式では、主信号に重畳したｆ０のパイロット信号が同期検波部１２４で同期検波されない状態となるように、Ｉ，Ｑ，φの各バイアス電圧を調整する。

図１に示したＡＢＣ回路１２１の制御部１２６は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ等に格納された制御プログラムを読み出して実行し、ＲＡＭを作業エリアとして使用することにより、制御部１２６の機能を実現できる。

図１で示したＡＢＣ制御に限らず、Ｉ、Ｑ、φの各バイアス電圧の最適化する方法は他のやり方でも良い。ただし、φのバイアス電圧については、以下のφスキャン方式を適用する必要がある。

（φスキャンについて）
上述したように、信号を立ち上げる都度、φバイアスの引き込み点（ＡＢＣ制御で収束したφバイアスの位相）が変わり、引き込み点が９０°と２７０°の２つ存在する。これに対応するため、実施の形態１では、φスキャン方式を用いる。φスキャン方式では、Ｉ／Ｑを発光状態としてφを回転させたときの光信号のＤＣパワー（主信号のデータを重畳しないＣＷ光のみ）の変化を検出することで立ち上げ時の引き込み点を判断する。

図２，図３は、それぞれ実施の形態１のＡＢＣ制御におけるφスキャンの手順を説明する図である。はじめに、図２を用いて９０°で引き込んだ場合のφスキャン方式の手法を説明する。

図２で示している円周上の点は、それぞれφスキャンを行う場合の各バイアスが印加された場合の光の位相の位置を示す。図２（ａ）の状態では、ＡＢＣ制御により、図１の光送信機の出力は消光状態となっている。図２（ａ）の状態から光信号が出力されるように、図２（ｂ）のようにＩ／Ｑバイアス電圧を変化させ、光を９０°程度位相回転させる。図２（ｃ）と、図２（ｄ）では、それぞれφバイアス電圧を変化させ、光の位相を＋９０°と−９０°に回転させ、そのときの光のパワーを取得する。

図２（ｃ），（ｄ）に示す＋９０°回転させた場合のパワーは極大となり、−９０°回転させた場合は極小となる。

次に、図３を用いて２７０°で引き込んだ場合のφスキャン方式の手法を説明する。図３（ａ）の状態は、ＡＢＣ制御により消光状態となっている。図３（ａ）の状態から光信号が出力されるように、図３（ｂ）のようにＩ／Ｑバイアス電圧を変化させ、光を９０°程度位相回転させる。図３（ｃ）と、図３（ｄ）では、それぞれφバイアスを変化させて光の位相を＋９０°と−９０°に回転させそのときのパワーを取得する。

図３（ｃ），（ｄ）に示す光の位相を＋９０°回転させた場合のパワーは極小となり、−９０°回転させた場合は極大となる。

図４は、実施の形態１のＡＢＣ制御におけるφスキャンによる引き込み点と光出力の関係を示す図表である。φバイアスの変化で光の位相を＋９０°回転させたとき（図２（ｃ））、光出力（パワー）が極大となり、φバイアスの変化で光の位相を−９０°回転させたとき（図２（ｄ））、光出力（パワー）が極小となる変化は、φバイアスの引き込み点が９０°のときに生じる。

また、φバイアスの変化で光の位相を＋９０°回転させたとき（図３（ｃ））、光出力（パワー）が極小となり、φバイアスの変化で光の位相を−９０°回転させたとき（図３（ｄ））、光出力（パワー）が極大となる変化は、φバイアスの引き込み点が２７０°のときに生じる。

図４に示すように、φバイアスの引き込み点が９０°のときと、２７０°のときとでは、φバイアスの変化で光の位相を±で回転させたときの光出力（パワー）の変化が逆に生じる。実施の形態１では、φバイアスの変化で光の位相を回転させたときの光出力（パワー）の変化の特性を利用して、φバイアスの引き込み点が９０°であるか２７０°であるかを判別する。例えば、制御部１２６は、図４の情報をメモリに格納しておき、図４の情報を参照してφバイアスの変化で光の位相を回転させたときの光出力（パワー）の変化に対応するφバイアスの引き込み点が９０°であるか２７０°であるかを判定できる。

図５，図６は、それぞれ実施の形態１のＡＢＣ制御における位相の引き込みの処理内容を示すフローチャートである。実施の形態１によれば、信号立ち上げ時に任意の位相（φバイアス点）に引き込むことができる。

図５の例では、制御部１２６のＣＰＵの実行処理により、φバイアスを９０°に引き込む処理例を示す。はじめに、ＣＰＵ１２６は、信号立ち上げ時に、ＡＢＣ制御を行い（ステップＳ５０１）、ＡＢＣ制御が収束するまでＡＢＣ制御を継続して行う（ステップＳ５０２：Ｎｏ）。ＡＢＣ制御が収束すると（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１２６は、ＲＦ入力部１１１へのデータの入力（電気信号発生部のドライバ（ＤＲＶ）振幅）をＯＦＦにして主信号を切る（ステップＳ５０３）。

この状態でＡＢＣ制御により消光状態となり、光信号は出力されないので、ＣＰＵ１２６は、ＩＱバイアスの変化で光の位相を＋９０°回転させて発光状態にする（ステップＳ５０４）。このように、ＣＰＵ１２６は、信号立ち上げ時に、信号光上に変調光を重畳しない状態で消光点を探す処理を行う。より詳細には、ＣＰＵ１２６は、Ｉ／Ｑを発光状態としてφを回転させたときの光信号のＤＣパワー（主信号のデータを重畳しないＣＷ光のみ）の変化を検出する。

この後、ＣＰＵ１２６は、φバイアスの変化で光の位相を＋９０°に回転させる（図２（ｃ）の状態に相当、ステップＳ５０５）。そしてＣＰＵ１２６は、このときの光出力（パワー）Ｐ１を測定する（ステップＳ５０６）。

次に、ＣＰＵ１２６は、φバイアスの変化で光の位相を−９０°に回転させる（図２（ｄ）の状態に相当、ステップＳ５０７）。そして、ＣＰＵ１２６は、このときの光出力（パワー）Ｐ２を測定する（ステップＳ５０８）。

そして、ＣＰＵ１２６は、光パワーがＰ１＞Ｐ２であるか判断する（ステップＳ５０９）。光パワーがＰ１≦Ｐ２の場合には（ステップＳ５０９：Ｎｏ）、ＣＰＵ１２６は、φバイアスが２７０°に収束していると判断する（ステップＳ５１０）。この判断は、例えば、ＣＰＵ１２６は、図４の特性に相当するデータをメモリから読み出して行う。

そして、ＣＰＵ１２６は、φバイアスの変化で光の位相を−１８０°回転させて＋９０°にする（ステップＳ５１１）、ステップＳ５１２に移行する。一方、ステップＳ５０９において、光パワーがＰ１＞Ｐ２となった場合には（ステップＳ５０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ５１２に移行する。

ステップＳ５１２では、ＣＰＵ１２６は、ＡＢＣ制御でのφバイアスが９０°に位相が収束していると判断し（ステップＳ５１２）、位相を９０°で確定できたため、ＤＲＶ振幅をＯＮにし（ステップＳ５１３）、主信号（光信号）を疎通させ、以上の処理を終了する。

次に、図６の例では、制御部１２６のＣＰＵの実行処理により、φバイアスを２７０°に引き込む処理例を示す。ステップＳ６０１〜ステップＳ６０８の処理は、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０８の処理（図５参照）と同様である。

はじめに、ＣＰＵ１２６は、信号立ち上げ時に、ＡＢＣ制御を行い（ステップＳ６０１）、ＡＢＣ制御が収束するまでＡＢＣ制御を継続して行う（ステップＳ６０２：Ｎｏ）。ＡＢＣ制御が収束すると（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１２６は、ＲＦ入力部１１１へのデータの入力（ドライバ振幅）をＯＦＦにして主信号を切る（ステップＳ６０３）。

この状態でＡＢＣ制御により消光状態となり、光信号は出力されないので、ＣＰＵ１２６は、ＩＱバイアスの変化で光の位相を＋９０°回転させて発光状態にする（ステップＳ６０４）。このように、ＣＰＵ１２６は、信号立ち上げ時に、信号光上に変調光を重畳しない状態で消光点を探す処理を行う。より詳細には、ＣＰＵ１２６は、Ｉ／Ｑを発光状態としてφを回転させたときの光信号のＤＣパワー（主信号のデータを重畳しないＣＷ光のみ）の変化を検出する。

この後、ＣＰＵ１２６は、φバイアスの変化で光の位相を＋９０°に回転させる（図３（ｃ）の状態に相当、ステップＳ６０５）。そしてＣＰＵ１２６は、このときの光出力（パワー）Ｐ１を測定する（ステップＳ６０６）。

次に、ＣＰＵ１２６は、φバイアスの変化で光の位相を−９０°に回転させる（図３（ｄ）の状態に相当、ステップＳ６０７）。そして、ＣＰＵ１２６は、このときの光出力（パワー）Ｐ２を測定する（ステップＳ６０８）。

そして、ＣＰＵ１２６は、光パワーがＰ１＜Ｐ２であるか判断する（ステップＳ６０９）。光パワーがＰ１≧Ｐ２の場合には（ステップＳ６０９：Ｎｏ）、ＣＰＵ１２６は、φバイアスが９０°に収束していると判断する（ステップＳ６１０）。この判断は、例えば、ＣＰＵ１２６は、図４の特性に相当するデータをメモリから読み出して行う。

そして、ＣＰＵ１２６は、φバイアスの変化で光の位相を＋１８０°回転させて＋２７０°にする（ステップＳ６１１）、ステップＳ６１２に移行する。一方、ステップＳ６０９において、光パワーがＰ１＜Ｐ２となった場合には（ステップＳ６０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ６１２に移行する。

ステップＳ６１２では、ＣＰＵ１２６は、ＡＢＣ制御でのφバイアスが２７０°に位相が収束していると判断し（ステップＳ６１２）、位相を２７０°で確定できたため、ＤＲＶ振幅をＯＮにし（ステップＳ６１３）、主信号（光信号）を疎通させ、以上の処理を終了する。

図５または図６の処理の後、ＣＰＵ１２６は、通常のＡＢＣ制御を実行する。

以上説明した実施の形態１によれば、信号立ち上げ時に、φバイアスの引き込み点の調整を行う。この調整では、ＡＢＣ制御により消光状態とした後、光信号を出力しない状態で消光点を探した後、ＩＱを発光状態とし、φを回転させたときの光信号の変化の状態を検出することで立ち上げ時の引き込み点を判断する。

この際、ＩＱバイアスの変化で光の位相を±９０°にそれぞれ回転させることで、引き込み点（φバイアス）が９０°であるか２７０°であるかを判定できる。そして、あらかじめ調整時に定めた一つの位相にφバイアスの引き込み点を設定し、φバイアスの変化で光の位相を回転させたときの光信号の変化の状態に基づき、引き込み点が９０°であるか２７０°であるかを判定できる。例えば、引き込み点を９０°に設定し、引き込み点が２７０°の場合には、φバイアスの変化で光の位相を−１８０°回転させ、φバイアスを９０°として信号を立ち上げることができるようになる。

また、変調方式が高次ＱＡＭ（例えば１６ＱＡＭ以上）となるほど、ＰＤ１０６での各光信号の検出感度が低下し、上述したφバイアスの引き込み点は９０°や２７０°で不定となる。このような高次ＱＡＭにおいてＰＤ１０６での各光信号の検出感度が低下する場合でも、実施の形態１で説明したφスキャンにより、φバイアスの引き込み点は９０°あるいは２７０°で固定することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、周波数偏移変調（ＦＳＫ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）方式でデータを送信する光送信機の適用例について説明する。

光ネットワーク内で用いられる伝送装置や中継装置の制御には、データ転送とは異なる信号帯域を用いた低速の監視制御用補助チャネル（ＳＡＣ：ＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙＡｕｘｉｌｉａｒｙＣｈａｎｎｅｌ）が広く用いられている。この監視制御用の補助チャネルＳＡＣとして光ＦＳＫが注目されている。光ＦＳＫは、主信号にある特定の周波数信号を重畳するものである（例えば、「谷村崇仁、外７名、“適応光ネットワークに向けた周波数変調重畳による制御補助チャネルの実現”、電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ．Ｊ９６−ＢＮｏ．３、２０１３年３月」を参照。）。

図７は、実施の形態２にかかる光送信機の構成例を示す図である。図７において、実施の形態１（図１）と同一の構成部には同一の符号を付している。図７に示すように、光ＦＳＫでは、送信するデータをＦＳＫ重畳した後の出力がＲＦ入力部（ｉｎ）１１１に入力される。光ＦＳＫ重畳は、例えば、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）７０１のＦＳＫ重畳部によって機能実現でき、ＭＺドライバを介してデータがＲＦ入力部（ｉｎ）１１１に入力される。ＤＳＰは、上記の電気信号を発生する電気信号発生部の機能を有する。

図８は、実施の形態２にかかる光送信機の光ＦＳＫ重畳によるＩＱコンスタレーションを示す図である。図８（ａ）は、光ＦＳＫ重畳なしの場合の１６ＱＡＭコンスタレーションであり、図８（ｂ）は、光ＦＳＫ重畳ありの場合の１６ＱＡＭコンスタレーションである。

図８（ｂ）に示すように、光ＦＳＫ重畳によりコンスタレーションが図中矢印で示すように回転する。この回転速度が周波数となる。この回転方向は、ＭＺ型光変調器１０１のφバイアスの引き込み位相別に回転方向が一方ａまたは逆の他方ｂに現れることがあり、この場合、受信側装置では、復調したデータが反転してしまう。受信側装置でデータが反転した場合には、データのまとまりであるフレームの同期がとれず、信号が疎通しなくなる。

これに対して、実施の形態２のように、光ＦＳＫ重畳においてもφスキャン方式を適用することで、常に任意の状態でφバイアスの引き込み位相を操作できるため、受信側装置でのデータの反転を防ぐことができるようになる。

図９は、実施の形態２のＡＢＣ制御における位相の引き込みの処理内容を示すフローチャートである。光ＦＳＫ重畳においても信号立ち上げ時に任意の位相（φバイアス点）に引き込むことができる。

図９の例では、制御部１２６のＣＰＵの実行処理により、φバイアスを９０°に引き込む処理例を示す。はじめに、ＣＰＵ１２６は、φバイアスを９０°に引き込む（ステップＳ９０１）。次に、ＣＰＵ１２６は、ＤＳＰ７０１に対して送信データに対する光ＦＳＫ重畳の機能をＯＮにし（ステップＳ９０２）、受信用のフレーム同期信号（ＦｒａｍｅＳｙｎｃ）を付与（ステップＳ９０３）した主信号（光信号）を疎通させ、以上の処理を終了する。

以上説明した実施の形態２によれば、実施の形態１同様の効果を得ることができ、信号立ち上げ時に、φバイアスの引き込み点の調整を行い、ＡＢＣ制御で一つの位相にφバイアスの引き込み点（位相）で信号を立ち上げることができるようになる。また、実施の形態２によれば、光ＦＳＫ方式でデータ送信する光送信機に適用することができ、φバイアスの引き込み点が異なることにコンスタレーションの回転に基づく復調データの反転を防ぐ。任意の状態でφバイアスの引き込み位相を操作できるため、受信側装置でのデータの反転を防ぐことができる。

以上説明した実施の形態では、φバイアスの引き込み点の調整について、ＡＢＣ制御の引き込みの後、ＲＦＩｎ（電気信号）をＯＦＦにすることによって消光状態として、φバイアスを変化させて光位相の状態をスキャン（φスキャン）することとした。この場合、実際にはφＳｃａｎを行う際、消光状態のために光パワーをモニタできない可能性がある。ここでより光の変動をモニタしやすいように、あえて消光状態にあるＩ，Ｑバイアスを変化させて光出力の変動を検出した後、消光状態に戻す構成としてもよい。

なお、本実施の形態で説明した光送信にかかる方法は、あらかじめ用意された制御プログラムを対象となる機器（光送信機）のコンピュータ（ＣＰＵ等のプロセッサ）で実行することにより実現することができる。本制御プログラムは、磁気ディスク、光ディスク、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）フラッシュメモリなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。

また、上記実施の形態では、ＤＰ−Ｎ−ＱＡＭのＭＺ型光変調器の適用例について説明したが、本発明は、偏波多重を用いないＮ−ＱＡＭのＭＺ型光変調器にも同様に適用することができる。ＤＰ−Ｎ−ＱＡＭのＭＺ型光変調器では、ＲＦＩｎにＸ偏波用のＩＱ信号と、Ｙ偏波用のＩＱ信号が入力され、この電気信号に対応するアーム数の光導波路を有する。これに対し、Ｎ−ＱＡＭのＭＺ型光変調器は、ＲＦＩｎに１偏波分のＩＱ信号のみ入力され、対応して光導波路のアーム数が少ない構成であるが、いずれも同様の制御でよく、φバイアスの引き込み位相を定めることができる。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）電気信号を光変調して送信する光送信機において、
電気信号を出力する信号発生部と、
前記電気信号を光変調する光変調部と、
前記光変調部から出力された光信号に、第１電圧を印加する第１電圧印加部と、
前記第１電圧が印加された光信号に、第２電圧を印加する第２電圧印加部と、
前記第２電圧が印加された光信号を検出する検出部と、を有し、
前記信号発生部は、前記電気信号の出力を止め、
前記第１電圧印加部は、前記電気信号の出力が止まったあと、前記第１電圧を変化させ、
前記第２電圧印加部は、前記第１電圧を変化したあと、前記第２電圧を変化させたときの前記検出部で検出される光パワーに応じて、前記第２電圧を決定することを特徴とする光送信機。

（付記２）前記第２電圧印加部は、
前記光信号の位相を決定し、前記検出した光パワーによりわかる位相が、前記決定した位相と異なる場合には、前記第２電圧を変化させることを特徴とする付記１に記載の光送信機。

（付記３）前記第２電圧印加部は、
前記光信号の位相を９０°に決定し、前記検出した光パワーによりわかる位相が２７０°であれば、決定した９０°となるように前記第２電圧を変化させることを特徴とする付記２に記載の光送信機。

（付記４）前記第２電圧印加部は、
前記第２電圧を変化させたときの光パワーに関する情報が格納されたメモリに基づいて、前記光信号の位相が９０°であるか２７０°であるかを判定することを特徴とする付記３に記載の光送信機。

（付記５）前記光変調部には、２つの光が入力され、
前記第１電圧印加部は、前記２つの光の位相差がなくなるように、前記第１電圧を変化させることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の光送信機。

（付記６）前記信号発生部が前記電気信号の出力を止めると前記検出部から光が出力されない消光状態となる前記第１電圧及び前記第２電圧を、前記信号発生部が前記電気信号の出力を止める前に検出することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光送信機。

（付記７）前記信号発生部は、前記電気信号の出力を止めて、前記検出部から光が出力されない消光状態となった後、
前記第１電圧印加部は、前記電気信号の出力が止まったあと、前記第１電圧を変化させて前記検出部で検出される光パワーの変化を検出しておき、その後前記第１電圧を変化前の状態に戻すことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光送信機。

（付記８）前記電気信号をＦＳＫ重畳して前記光変調器に入力させるＦＳＫ重畳部をさらに有することを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光送信機。

（付記９）電気信号を出力する信号発生部と、前記電気信号を光変調する光変調部と、前記光変調部から出力された光信号に、第１電圧を印加する第１電圧印加部と、前記第１電圧が印加された光信号に、第２電圧を印加する第２電圧印加部と、前記第２電圧が印加された光信号を検出する検出部と、を有する光送信機の光送信方法において、
前記信号発生部は、前記電気信号の出力を止め、
前記第１電圧印加部は、前記電気信号の出力が止まったあと、前記第１電圧を変化させ、
前記第２電圧印加部は、前記第１電圧を変化したあと、前記第２電圧を変化させたときの前記検出部で検出される光パワーに応じて、前記第２電圧を決定することを特徴とする光送信機の光送信方法。

１００光送信機
１０１光変調器（ＭＺ型光変調器）
１０２主信号変調部
１０３ＩＱバイアス印加部
１０４ φバイアス印加部
１０５光カプラ
１０６受光素子（ＰＤ）
１０７偏光部
１１１ＲＦ入力部
１１２ＩＱバイアス入力部
１１３ φバイアス入力部
１２１ＡＢＣ回路
１２４同期検波部
１２５発振器
１２６制御部
１３１光源

Claims

電気信号を光変調して送信する光送信機において、
電気信号を出力する信号発生部と、
前記電気信号を光変調する光変調部と、
前記光変調部から出力された光信号に、第１電圧を印加する第１電圧印加部と、
前記第１電圧が印加された光信号に、第２電圧を印加する第２電圧印加部と、
前記第２電圧が印加された光信号を検出する検出部と、を有し、
前記信号発生部は、前記電気信号の出力を止め、
前記第１電圧印加部は、前記電気信号の出力が止まったあと、前記第１電圧を変化させ、
前記第２電圧印加部は、前記第１電圧を変化したあと、前記第２電圧を変化させたときの前記検出部で検出される光パワーに応じて、前記第２電圧を決定することを特徴とする光送信機。
前記第２電圧印加部は、
前記光信号の位相を決定し、前記検出した光パワーによりわかる位相が、前記決定した位相と異なる場合には、前記第２電圧を変化させることを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
前記第２電圧印加部は、
前記光信号の位相を９０°に決定し、前記検出した光パワーによりわかる位相が２７０°であれば、決定した９０°となるように前記第２電圧を変化させることを特徴とする請求項２に記載の光送信機。
前記第２電圧印加部は、
前記第２電圧を変化させたときの光パワーに関する情報が格納されたメモリに基づいて、前記光信号の位相が９０°であるか２７０°であるかを判定することを特徴とする請求項３に記載の光送信機。
前記光変調部には、２つの光が入力され、
前記第１電圧印加部は、前記２つの光の位相差がなくなるように、前記第１電圧を変化させる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送信機。
前記信号発生部が前記電気信号の出力を止めると前記検出部から光が出力されない消光状態となる前記第１電圧及び前記第２電圧を、前記信号発生部が前記電気信号の出力を止める前に検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光送信機。
前記信号発生部は、前記電気信号の出力を止めて、前記検出部から光が出力されない消光状態となった後、
前記第１電圧印加部は、前記電気信号の出力が止まったあと、前記第１電圧を変化させて前記検出部で検出される光パワーの変化を検出しておき、その後前記第１電圧を変化前の状態に戻すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光送信機。
前記電気信号をＦＳＫ重畳して前記光変調器に入力させるＦＳＫ重畳部をさらに有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光送信機。