JP6661519B2 - 光送信器 - Google Patents

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Description

本発明は光送信器に関し、特に半導体光増幅器によって変調光の増幅を行う光送信器に関する。
ＭＺ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調器を用いた２偏波の変調方式は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＤＰ−１６ＱＡＭ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などが挙げられる。これらの変調方式は損失が大きいため、変調部の後段に半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を配置して光出力を増大させる構成が知られている。
従来の光送信器の構成を説明する。レーザ光源を２つに分岐したものをＸ偏波とＹ偏波として、それぞれＭＺ型光変調器にて変調を行った後、Ｙ偏波の出力をπ/２偏波回転して、Ｘ偏波とＹ偏波の偏波合成を行う。偏波合成を行った後、出力された変調信号を後段のＳＯＡにより増幅する（例えば特許文献１を参照）。
ＭＺ型光変調器における変調損失、偏波回転の有無等により、Ｘ偏波とＹ偏波の光出力強度にずれが生じる。そこで、２つのＭＺ型光変調器の後段のそれぞれに、光強度出力を検出する検出部を設け、その情報を用いてＳＯＡにおける各偏波の利得を制御していた。
特開２０１１−１８８２１３号公報
特許文献１に開示されている光信号送信装置においては、互いに直交する２つの偏波を増幅するＳＯＡにしか適用できない構成である。さらに、ＳＯＡに入力する各偏波のパワーを検出した情報を用いてＳＯＡの利得を制御する場合、実際にはＳＯＡに流す電流と利得の関係は環境温度、ＳＯＡ素子の個体差等で異なるため、偏波間の強度差が発生してしまう問題があった。また、ＳＯＡの出力強度を検出する構成でも、検出部に偏波分離や偏波回転部が必要となり、複雑な構成となってしまう問題があった。
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、高品質な変調光の合成および送信が可能な光送信器の提供を目的とする。
本発明に係る光送信器は、入射した光を２つに分岐する分岐部と、分岐部で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器と、第１、第２の光変調器のそれぞれの後段に接続される第１、第２の半導体光増幅器と、第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの光出力強度を検出する第１、第２の検出器と、第１、第２の検出器の検出値に基づいて、第１、第２の半導体光増幅器の光出力強度が等しくなるように第１、第２の半導体光増幅器の利得を設定する制御部と、第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの出力光を合成する合成部と、を備え、第１の光変調器、第２の光変調器、第１の半導体光増幅器および第２の半導体光増幅器は同一の基板上に集積されており、前記第１、第２の半導体光増幅器は、前記制御部で設定された利得に応じた電流で駆動され、前記制御部は、前記第１、第２の半導体光増幅器を駆動する電流を時間周期的に変動させることにより、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を時間周期的に変動させたときの前記第１、第２の検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を繰り返し調整する。
また、本発明に係る光送信器は、入射した光を２つに分岐する分岐部と、分岐部で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器と、第１、第２の光変調器のそれぞれの後段に接続される第１、第２の半導体光増幅器と、第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの出力光を合成する合成部と、合成部の光出力強度を検出する検出器と、検出器の検出値に基づいて、第１、第２の半導体光増幅器の光出力強度が等しくなるように第１、第２の半導体光増幅器の利得を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第１の半導体光増幅器の利得を調整し、前記第１の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第２の半導体光増幅器の利得を調整し、前記制御部は、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を時間周期的に変動させたときの前記検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を繰り返し調整する。
また、本発明に係る光送信器は、入射した光を２つに分岐する分岐部と、分岐部で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器と、第１、第２の光変調器のそれぞれの後段に接続される第１、第２の半導体光増幅器と、第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの出力光を合成する合成部と、第１の半導体光増幅器の前段に配置され、第１の光変調器の光出力強度を検出する第１の検出器と、第２の半導体光増幅器の前段に配置され、第２の光変調器の光出力強度を検出する第２の検出器と、合成部の光出力強度を検出する第３の検出器と、第１、第２および第３の検出器の検出値に基づいて、第１、第２の半導体光増幅器の光出力強度が等しくなり、かつ、第１の半導体光増幅器の利得が目標利得以下になり、かつ、第２の半導体光増幅器の利得が目標利得以下になるように、第１、第２の半導体光増幅器の利得を設定する制御部と、を備え、第１、第２の半導体光増幅器の目標利得のそれぞれは、変調光の伝送性能の劣化が抑制される利得の上限値であり、前記制御部は、前記第２の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第１の半導体光増幅器の利得を調整し、前記第１の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第２の半導体光増幅器の利得を調整し、前記制御部は、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を時間周期的に変動させたときの前記第１、第２および第３の検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を繰り返し調整する。
本発明に係る光送信器によれば、第１、第２の半導体光増幅器の後段に検出器を配置することにより、増幅後の実際の光出力強度に基づいた利得のフィードバック制御が可能となる。増幅後の実際の光出力強度に基づいて利得のフィードバック制御を行うことにより、第１、第２の半導体光増幅器の性能が異なる場合であっても、適切に第１、第２の半導体光増幅器の利得を設定して、第１、第２の半導体光増幅器間の光出力強度の差を抑制することが可能である。また、本発明に係る光送信器によれば、２つの変調光を合成部において偏波合成する前に、第１、第２の半導体光増幅器により個別に増幅を行う。これにより、偏波合成した後に増幅を行う場合と比較して、各変調光の増幅を高精度で制御することが可能となる。以上から、本発明に係る光送信器によれば、簡易な構成で高精度に変調光間の光出力強度の差を抑制することが可能である。さらに、本発明に係る光送信器によれば、第１の光変調器、第２の光変調器、第１の半導体光増幅器および第２の半導体光増幅器が同一の基板上に集積されているため、光送信器の小型化および低消費電力化が可能である。
また、本発明に係る光送信器によれば、第１の半導体光増幅器の前段に第１の検出器を配置し、第２の半導体光増幅器の前段に第２の検出器を配置した。従って、第１、第２の半導体光増幅器の利得が目標利得を超えない範囲で、光送信器から出力される合成光の光出力強度の目標値を決定することが可能となる。また、第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの出力光を合成する合成部の後段に第３の検出器を配置することにより、増幅後の実際の光出力強度に基づいた利得のフィードバック制御が可能となる。増幅後の実際の光出力強度に基づいて利得のフィードバック制御を行うことにより、第１、第２の半導体光増幅器の性能が異なる場合であっても、適切に第１、第２の半導体光増幅器の利得を設定して、第１、第２の半導体光増幅器間の光出力強度の差を抑制することが可能である。また、本発明に係る光送信器によれば、２つの変調光を合成部において偏波合成する前に、第１、第２の半導体光増幅器により個別に増幅を行う。これにより、偏波合成した後に増幅を行う場合と比較して、各変調光の増幅を高精度で制御することが可能となる。以上から、本発明に係る光送信器によれば、簡易な構成で高精度に変調光間の光出力強度の差を抑制することが可能である。さらに、本発明に係る光送信器においては、変調光の伝送性能の劣化が抑制される利得の上限値である目標利得以下の範囲で、第１、第２の半導体光増幅器間の光出力強度の差を抑制するように利得の制御が行われる。従って、光送信器の光出力強度の増大と伝送性能の劣化の抑制を両立することが可能なため、高品質な変調光の合成および送信が可能となる。
実施の形態１に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る光送信器の制御部のハードウェア構成図である。 実施の形態２に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る光送信器の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る光送信器の動作を示すフローチャートである。 符号誤り率と制御設定のカウントの関係を示す図である。 実施の形態４に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る光送信器の目標値を決定する動作を示すフローチャートである。
＜実施の形態１＞
本実施の形態１における光送信器は、複数のＭＺ型の光変調器（即ち第１、第２の光変調器１０１，１０２）からの変調光の出力をそれぞれ第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２（以降では、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２とも記載する）で増幅し、その出力を検出して、各出力を偏波合成したときに偏波間で光出力差が生じないように第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２の利得を制御するようにしたものである。
図１は、本実施の形態１における光送信器の構成を示すブロック図である。図１に示すように、光送信器は、分岐部２と、光変調部１００と、光増幅部２００と、合成部２０７とを備える。分岐部２は、レーザ１から入力されるレーザ光を２つに分岐する。分岐部２で分岐されたレーザ光は光変調部１００に備わる第１、第２の光変調器１０１，１０２に入力される。光増幅部２００に備わる第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２は、第１、第２の光変調器１０１，１０２の光出力強度を増幅する。合成部２０７は、第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２の光出力を偏波合成する。
レーザ１、分岐部２、光変調部１００、光増幅部２００、合成部２０７は、それぞれ光ファイバや導波路、又は空間でレンズやミラーなどを介して光学的に接続されている。
光変調部１００は、第１、第２の光変調器１０１，１０２を備える。第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれは２つのマッハツェンダ型（以降、ＭＺ型とも記載する）の光変調器を備える。ＭＺ型の光変調器は、例えばインジウムリンを構成材料とし、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て光変調を行う。ＭＺ型の光変調器は、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。ＭＺ型の光変調器は、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。ＭＺ型の光変調器は、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。
第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれは、２個のＭＺ型の光変調器をＭＺ干渉計として並列に接続した２並列ＭＺ型光変調器（ＤＰ−ＭＺＭ：Ｄｕａｌ−Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、Ｉ／Ｑ変調器とも呼ばれる）である。
ＭＺ型の光変調器は、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。
光増幅部２００は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と、第１、第２の検出器２０３，２０４と、制御部２０５，２０６とを備える。
第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれは、第１、第２の光変調器１０１，１０２の光出力の光増幅を行う。第１、第２の検出器２０３，２０４のそれぞれは、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の光出力強度を検出する。第１、第２の検出器２０３，２０４は、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等である。第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２は、同一の基板上に集積されているとする。また、第１、第２の光変調器１０１，１０２は同一の構造および同一の特性を有してもよい。また、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２は同一の構造および同一の特性を有してもよい。
制御部２０５は、第１の検出器２０３の検出値に基づいて第１のＳＯＡ２０１の利得を制御する。制御部２０６は、第２の検出器２０４の検出値に基づいて第２のＳＯＡ２０２の利得を制御する。
第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と第１、第２の検出器２０３，２０４のそれぞれは、導波路、空間、又は光ファイバ等により光学的に接続されている。また、制御部２０５と、第１の検出器２０３および第１のＳＯＡ２０１とは電気的に接続されている。同様に、制御部２０６と、第２の検出器２０４および第２のＳＯＡ２０２とは電気的に接続されている。
なお、複数の変調器を有する構成であれば、光変調部１００の構成は図１に限定されない。また、各光変調器の光出力を半導体光増幅器により個別に増幅し、増幅後の光出力を検出して半導体光増幅器の利得を制御する構成であれば、光増幅部２００の構成は図１に限定されない。
図２は、光増幅部２００に備わる制御部２０５，２０６のハードウェア構成図である。図２に示すように、制御部２０５，２０６は、処理回路ＨＷ１によって実現される。処理回路ＨＷ１は、専用のハードウェアであっても、メモリＨＷ２に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。
処理回路ＨＷ１が専用のハードウェアである場合、処理回路ＨＷ１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
処理回路ＨＷ１がＣＰＵの場合、制御部２０５，２０６の機能はソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリＨＷ２に格納される。処理回路ＨＷ１は、メモリＨＷ２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部２０５，２０６の機能を実現する。また、このプログラムは、制御部２０５，２０６の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリＨＷ２とは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
なお、制御部２０５，２０６の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
なお、以上では制御部２０５，２０６の構成について説明したが、後述する実施の形態２における制御部４０５、実施の形態３における制御部６０３においても同様の構成とすることができる。
＜動作＞
本実施の形態１における光送信器の動作について説明する。光送信器は、レーザ１の出力が分岐部２により２つに分岐されて、光変調部１００の第１、第２の光変調器１０１，１０２に入力される。第１、第２の光変調器１０１，１０２において変調が行われる。第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光はそれぞれ、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２に入力される。
第１のＳＯＡ２０１は、制御部２０５で設定された利得に応じた電流により駆動されて、入力光を増幅する。第１のＳＯＡ２０１からの出力光の光出力強度は、第１の検出器２０３によって検出される。制御部２０５には、第１の検出器２０３の検出値に応じた電気信号が入力される。制御部２０５は、検出値が予め設定された目標値に近づくように、利得を調整する。ここで、制御部２０５と制御部２０６には同じ値の目標値が設定されているとする。このように、制御部２０５は、利得の調整に検出値をフィードバッグさせる制御を繰り返し行うことで、検出値を目標値に近づける。
同様に、第２のＳＯＡ２０２は、制御部２０６で設定された利得に応じた電流により駆動されて、入力光を増幅する。第２のＳＯＡ２０２からの出力光の光出力強度は、第２の検出器２０４によって検出される。制御部２０６には、第２の検出器２０４の検出値に応じた電気信号が入力される。制御部２０６は、検出値が予め設定された目標値に近づくように、利得を調整する。このように、制御部２０６は、利得の調整に検出値をフィードバッグさせる制御を繰り返し行うことで、検出値を目標値に近づける。
このように、制御部２０５，２０６のそれぞれにおいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得のフィードバック制御を行って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２からの光出力強度が互いに等しくなるように調整を行う。よって、合成部２０７で第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の出力が偏波合成されたときに、偏波間で光出力強度の差が生じることを抑制することが可能である。
以上のようにして、制御部２０５，２０６において第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得が設定される。利得が設定された後に、以下の制御を行うことにより、光送信器の環境温度の変化、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の経年劣化等に起因する性能変化を補償することが可能である。
つまり、制御部２０５は、設定した利得を低い周波数で時間周期的に変動させる。変動の幅は微小であり、例えば設定した利得の０．１％であるとする。そして、制御部２０５は、第１の検出器２０３の検出値が目標値により近づいた時の利得を新たな利得として設定する。このように、設定した利得を時間周期的に変動させて、新たな利得を設定する動作を繰り返し行うことにより、第１のＳＯＡ２０１の性能が時間的に変化する場合においても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
以上では、制御部２０５の動作について説明したが、制御部２０６も同様の動作を行うことにより、第２のＳＯＡ２０２の性能が時間的に変化する場合においても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
＜効果＞
本実施の形態１における光送信器は、入射した光を２つに分岐する分岐部２と、分岐部２で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器１０１，１０２と、第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれの後段に接続される第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの光出力強度を検出する第１、第２の検出器２０３，２０４と、第１、第２の検出器２０３，２０４の検出値に基づいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の光出力強度が等しくなるように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を設定する制御部２０５，２０６と、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの出力光を合成する合成部２０７と、を備え、第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２は、同一の基板上に集積されている。
従って、本実施の形態１においては、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの後段に第１、第２の検出器２０３，２０４を配置することにより、増幅後の実際の光出力強度に基づいた利得のフィードバック制御が可能となる。増幅後の実際の光出力強度に基づいて利得のフィードバック制御を行うことにより、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が異なる場合であっても、適切に第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を設定して、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２間の光出力強度の差を抑制することが可能である。また、本実施の形態１では、２つの変調光を合成部２０７において偏波合成する前に、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２により個別に増幅を行う。これにより、偏波合成した後に増幅を行う場合と比較して、各変調光の増幅を高精度で制御することが可能となる。以上から、本実施の形態１における光送信器によれば、簡易な構成で高精度に変調光間の光出力強度の差を抑制することが可能である。さらに、本実施の形態１における光送信器によれば、第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２が同一の基板上に集積されているため、光送信器の小型化および低消費電力化が可能である。
また、本実施の形態１における光送信器において、制御部２０５，２０６は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させたときの第１、第２の検出器２０３，２０４の検出値に基づいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を繰り返し調整する。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、第１、第２の検出器２０３，２０４の検出値に基づいてより適切な利得に設定し直すことにより、経年劣化等により第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合であっても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
また、本実施の形態１における光送信器の制御方法は、（ａ）制御部２０５，２０６が、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、第１、第２の検出器２０３，２０４の検出値を取得する工程と、（ｂ）制御部２０５，２０６が、工程（ａ）で取得した第１、第２の検出器２０３，２０４の検出値に基づいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の光出力強度が等しくなるように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を設定する工程と、を備え、工程（ａ）、（ｂ）を繰り返し行う。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、第１、第２の検出器２０３，２０４の検出値に基づいてより適切な利得に設定し直すことにより、経年劣化等により第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合であっても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
＜実施の形態２＞
＜構成＞
上述のように、実施の形態１における光送信器においては、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光をそれぞれ第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２で増幅し、その出力を検出器により検出して、２つの変調光を偏波合成したときに偏波間で光出力強度の差が生じないように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得の制御を行った。
本実施の形態２における光送信器は、実施の形態１と同様に、第１、第２の光変調器１０１，１０２からの出力光をそれぞれ第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２で増幅し、その出力を検出器により検出することで、２つの出力光の間で光出力強度の差が生じないように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御するものであるが、実施の形態１とは光増幅部４００の構成と制御方法が異なる。
図３は、本実施の形態２における光送信器の構成を示すブロック図である。図３に示すように、光送信器は、分岐部２と、光変調部１００と、光増幅部４００と、合成部２０７とを備える。分岐部２、光変調部１００および合成部２０７は実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
光増幅部４００は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と、検出器４０４と、制御部４０５とを備える。第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれは、第１、第２の光変調器１０１，１０２の光出力の光増幅を行う。検出器４０４は、合成部２０７で偏波合成された合成光の光出力強度を検出する。検出器４０４は、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等である。
制御部４０５は、検出器４０４の検出値に基づいて第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御する。
第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と合成部２０７、合成部２０７と検出器４０４は、導波路、空間、又は光ファイバ等により光学的に接続されている。また、制御部４０５と、検出器４０４および第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２とは電気的に接続されている。
なお、各光変調器の光出力を半導体光増幅器により個別に増幅し、合成後の光出力を検出して半導体光増幅器の利得を制御する構成であれば、光増幅部４００の構成は図３に限定されない。
＜動作＞
図４は、本実施の形態２における光送信器の動作を示すフローチャートである。まず前提条件として、検出器４０４で検出される合成光の検出値の目標値をＴＰとする。すなわち、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２それぞれの光出力強度の差が生じず、かつ、合成光の検出値がＴＰとなるのが理想である。
まず、分岐部２で２つに分岐したレーザ光が光変調部１００の第１、第２の光変調器１０１，１０２にそれぞれ入力され、第１、第２の光変調器１０１，１０２から変調光が出力される（ステップＳ１０１）。第１、第２の光変調器１０１，１０２から変調光は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２にそれぞれ入力される。
制御部４０５は、制御設定を（Ｘｉ，Ｙ ｊ ）として第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の駆動を行う。ここで制御設定（Ｘｉ，Ｙ ｊ ）とは、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２に設定された利得である。
まず、制御部４０５は、ｉ＝０、Ｙ ｊ ＝０として、Ｘ ｉ に予め定められた初期値を設定する。制御設定は（Ｘｉ，０）である（ステップＳ１０２）。ここで、Ｙ ｊ ＝０とは、第２のＳＯＡ２０２において利得がゼロであること意味する。つまり、第２のＳＯＡ２０２には電流が流れないので無出力、もしくは微小な光出力しかない状態となる。
次に、制御設定（Ｘｉ，０）において、検出器４０４が合成部２０７の光出力強度を検出して検出値ＸＰとする（ステップＳ１０３）。ここで、第２のＳＯＡ２０２は無出力であるため、合成部２０７の光出力強度は、第１のＳＯＡ２０１の光出力強度とみなすことができる。
次に、制御部４０５は、検出値ＸＰと、目標値ＴＰの半分の値との差の絶対値が閾値より小さいか判定を行う（ステップＳ１０４）。ここで、閾値とは例えば０．３ｄＢである。差の絶対値が閾値よりも小さくない場合は、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５においては、ｉをカウントアップし（ｉ＝ｉ＋１）、制御部４０５は、設定値Ｘｉを変化させる。制御部４０５は、ステップＳ１０４において差の絶対値が閾値よりも小さくなるまで、ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５を繰り返すフィードバック制御を行う。ステップＳ１０４において差の絶対値が閾値よりも小さいと判定された場合は、そのときのＸｉを第１のＳＯＡ２０１の利得として決定する。
次に、ｊ＝０、Ｘｉ＝０として、Ｙｊに予め定められた初期値を設定する。制御設定は（０，Ｙｊ）である（ステップＳ１０６）。ここで、Ｙｊの初期値として、最終的に決定されたＸｉとすることにより、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の個体ばらつきに起因する分だけＹｊを調整すればよいことになるため、後述のステップＳ１０７からＳ１０９におけるフィードバック処理に要する時間が短くなる。なお、Ｘｉ＝０とは、第１のＳＯＡ２０１において利得がゼロであること意味する。つまり、第１のＳＯＡ２０１には電流が流れないので無出力、もしくは微小な光出力しかない状態となる。
次に、制御設定（０，Ｙｊ）において、検出器４０４が合成部２０７の光出力強度を検出して検出値ＹＰとする（ステップＳ１０７）。ここで、第１のＳＯＡ２０１は無出力であるため、合成部２０７の光出力強度は、第２のＳＯＡ２０２の光出力強度とみなすことができる。
次に、制御部４０５は、検出値ＹＰと、目標値ＴＰの半分の値との差の絶対値が閾値より小さいか判定を行う（ステップＳ１０８）。ここで、閾値とは例えば０．３ｄＢである。差の絶対値が閾値よりも小さくない場合は、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９においては、ｊをカウントアップし（ｊ＝ｊ＋１）、制御部４０５は、設定値Ｙｊを変化させる。制御部４０５は、ステップＳ１０８において差の絶対値が閾値よりも小さくなるまで、ステップＳ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９を繰り返すフィードバック制御を行う。ステップＳ１０８において差の絶対値が閾値よりも小さいと判定された場合は、そのときのＹｊを第２のＳＯＡ２０２の利得として決定する。
以上の処理によって、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得である制御設定（Ｘｉ，Ｙ ｊ ）が決定される（ステップＳ１１０）。
以上の工程により、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２からの光出力強度が互いに等しくなるように利得の調整が行われる。これにより、合成部２０７で第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の出力が偏波合成されたときに、偏波間で光出力強度の差が生じることを抑制することが可能である。
制御部４０５において第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得が決定された後に、以下の制御を行うことにより、光送信器の環境温度の変化、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の経年劣化等に起因する性能変化を補償することが可能である。
つまり、制御部４０５は、設定した利得を低い周波数で時間周期的に変動させる。変動の幅は微小であり、例えば設定した利得の０．１％であるとする。そして、制御部４０５は、検出器４０４の検出値が目標値ＴＰにより近づいた時の利得を新たな利得として設定する（ステップＳ１１１）。このように、設定した利得を時間周期的に変動させて、より適切な利得を新たに設定する動作を繰り返し行うことにより、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合においても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
＜効果＞
本実施の形態２における光送信器は、入射した光を２つに分岐する分岐部２と、分岐部２で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器１０１，１０２と、第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれの後段に接続される第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの出力光を合成する合成部２０７と、合成部２０７の光出力強度を検出する検出器４０４と、検出器４０４の検出値に基づいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の光出力強度が等しくなるように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御する制御部４０５と、を備える。
従って、本実施の形態２においては、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の後段に検出器４０４を配置することにより、増幅後の実際の光出力強度に基づいた利得のフィードバック制御が可能となる。増幅後の実際の光出力強度に基づいて利得のフィードバック制御を行うことにより、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が異なる場合であっても、適切に第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を設定して、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２間の光出力強度の差を抑制することが可能である。また、本実施の形態２では、２つの変調光を合成部２０７において偏波合成する前に、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２により個別に増幅を行う。これにより、偏波合成した後に増幅を行う場合と比較して、各変調光の増幅を高精度で制御することが可能となる。以上から、本実施の形態２における光送信器によれば、簡易な構成で高精度に変調光間の光出力強度の差を抑制することが可能である。
さらに、本実施の形態２においては、１つの検出器４０４によって第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の両方の利得をフィードバック制御することが可能である。よって、実施の形態１と比較して、光送信器の構成をさらに簡易化することが可能である。
また、本実施の形態２における光送信器において、制御部４０５は、第２のＳＯＡ２０２の利得をゼロにした状態で第１のＳＯＡ２０１の利得を調整し、第１のＳＯＡ２０１の利得をゼロにした状態で第２のＳＯＡ２０２の利得を調整する。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の片方の利得をゼロにした状態でもう片方の利得の調整を行うことにより、合成部２０７の後段に配置した１つの検出器４０４によって、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を個別に調整することが可能となる。
また、本実施の形態２における光送信器において、制御部４０５は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させたときの検出器４０４の検出値に基づいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を繰り返し調整する。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、検出器４０４の検出値に基づいてより適切な利得に設定し直すことにより、経年劣化等により第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合であっても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
また、本実施の形態２における光送信器の制御方法は、（ｃ）制御部４０５が、第２のＳＯＡ２０２の利得をゼロにした状態で第１のＳＯＡ２０１の利得を設定する工程と、（ｄ）工程（ｃ）の後に、制御部４０５が、第１のＳＯＡ２０１の利得をゼロにした状態で第２のＳＯＡ２０２の利得を設定する工程と、を備える。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の片方の利得をゼロにした状態でもう片方の利得の調整を行うことにより、合成部２０７の後段に配置した１つの検出器４０４によって、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を個別に調整することが可能となる。
また、本実施の形態２における光送信器の制御方法は（ｅ）工程（ｄ）の後に、制御部４０５が、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、検出器４０４の検出値を取得する工程と、（ｆ）制御部４０５が、工程（ｅ）で取得した検出器４０４の検出値に基づいて、検出値が予め設定された目標値に近づくように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を設定する工程と、を備え、工程（ｅ）、（ｆ）を繰り返し行う。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、検出器４０４の検出値に基づいてより適切な利得に設定し直すことにより、経年劣化等により第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合であっても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
＜実施の形態３＞
＜構成＞
本実施の形態３における光送信器においては、光送信器と光送受信器７００が光ファイバなどの伝送路で光学的に相互接続されており、伝送路を介して光送受信器７００から符号誤り率（ＢＥＲ：ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）に関する情報を得ることが可能である。
本実施の形態３における光送信器は、第１、第２の光変調器１０１，１０２の変調光をそれぞれ第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２で増幅して偏波合成した後、伝送路を経て光送受信器７００に送信する。光送受信器７００はＢＥＲの検出を行う。光送信器は、検出されたＢＥＲが減少するように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御する。本実施の形態３における光送信器においては、実施の形態１、２における光送信器に備わっていた光出力強度を検出する検出器が不要になる。
図５は、本実施の形態３における光送信器の構成を示すブロック図である。図５に示すように、光送信器は、分岐部２と、光変調部１００と、光増幅部６００と、合成部２０７と、光送信部２０８と、光受信部６０５を備える。分岐部２、光変調部１００および合成部２０７は実施の形態２と同様のため、説明を省略する。
光増幅部６００は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と、制御部６０３とを備える。第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれは、第１、第２の光変調器１０１，１０２の光出力の光増幅を行う。制御部６０３は、光送受信器７００から送信されるＢＥＲに基づいて第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御する。
第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と合成部２０７、合成部２０７と光送信部２０８は、導波路、空間、又は光ファイバ等により光学的に接続されている。また、制御部６０３と、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２とは電気的に接続されている。
なお、各光変調器の光出力を半導体光増幅器により個別に増幅し、符号誤り率に基づいて半導体光増幅器の利得を制御する構成であれば、光増幅部６００の構成は図５に限定されない。
光送信器と光送受信器７００とは伝送路を介して接続されている。光送受信器７００は、ＢＥＲ検出部７０１、光送信部７０２を備える。ＢＥＲ検出部７０１は、光送信器の光送信部２０８から伝送路を介して送信される変調光のＢＥＲを検出する。光送信部７０２はＢＥＲ検出部７０１が検出したＢＥＲを伝送路を介して光送信器に送信する。光送信器の制御部６０３は、光受信部６０５を介してＢＥＲを取得する。
光送信部２０８とＢＥＲ検出部７０１、光受信部６０５と光送信部７０２は、光ファイバもしくは光ファイバと光増幅器による構成の伝送路において光学的に接続されている。
なお、各光変調器の光出力を第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２により個別に増幅して偏波合成した後に、光送信部で伝送路を介して接続された光送受信器に送信し、光送受信器７００からのＢＥＲを取得して、取得したＢＥＲに基づいて第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の各利得を調整する構成であれば、光送信器の構成は図５に限定されない。
また、本実施の形態３において、実施の形態１および２と同様に、第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２を、同一の基板上に集積してもよい。また、第１、第２の光変調器１０１，１０２は同一の構造および同一の特性を有してもよい。また、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２は同一の構造および同一の特性を有してもよい。
＜動作＞
図６は、本実施の形態３における光送信器の動作を示すフローチャートである。まず、分岐部２で２つに分岐したレーザ光が光変調部１００の第１、第２の光変調器１０１，１０２にそれぞれ入力され、第１、第２の光変調器１０１，１０２から変調光が出力される（ステップＳ２０１）。第１、第２の光変調器１０１，１０２から変調光は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２にそれぞれ入力される。
制御部６０３は、制御設定を（Ｚｉ，Ｚｉ）として第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の駆動を行う。ここで制御設定（Ｚｉ，Ｚｉ）とは、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２に設定された利得である。まず、制御部６０３は、ｉ＝０として、Ｚｉに予め定められた初期値を設定する（ステップＳ２０２）。ここで、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を共通に設定する理由は、後述するステップＳ２０３からステップＳ２０５において大まかな利得調整を行い、その後のステップＳ２０６からステップＳ２１１で第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得の微調整を行うことで、利得の調整に要する時間を短縮するためである。
次に、制御設定（Ｚｉ，Ｚｉ）において、光送信器は変調光を伝送路を介して光送受信器７００に送信する。光送受信器７００においてＢＥＲ検出部７０１がＢＥＲを検出する。制御部６０３は、光送信部７０２、伝送路および光受信部６０５を介してＢＥＲ検出部７０１が検出したＢＥＲを取得する。制御設定（Ｚｉ，Ｚｉ）において、制御部６０３が取得したＢＥＲをＢｉとする（ステップＳ２０３）。
次に、制御部６０３は、ＢｉがＢｉ−１以上であるか判定を行う（ステップＳ２０４）。ここで、ｉ＝０である場合、即ちステップＳ２０４を最初に実行する場合はＢｉ−１が存在しないため、ステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０５においては、ｉをカウントアップし（ｉ＝ｉ＋１）、制御部６０３は第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２に共通の利得Ｚｉの値を上下させて、ＢＥＲがより小さくなる制御設定（Ｚｉ，Ｚｉ）を見つける。そして、再度ステップＳ２０３においてＢＥＲを測定してＢｉとする。そして、再度ステップＳ２０４において制御部６０３は、ＢｉがＢｉ−１以上であるか判定を行う。図７は、ＢＥＲ（Ｂｉ）と制御設定のカウントの関係を示す図である。例えば、ｉ＝１の場合、ステップＳ２０４においてＢ０とＢ１とを比較してＢ１がＢ０以上であるか判定を行う。図７においては、Ｂ１がＢ０以上でないため、再度ステップＳ２０５に進む。
ＢＥＲがより小さくなる制御設定が存在する限り、ＢｉがＢｉ−１以上とはならないので、ステップＳ２０３からステップＳ２０５のフィードバッグ制御を繰り返し行うことで、最も小さいＢＥＲとその時の制御設定を見つけることができる。例えば、図７においてｉ＝３のときに初めてＢ３がＢ２以上となるため、その一つ手前のカウント（ｉ＝２）における制御設定（Ｚ２，Ｚ２）が最も小さいＢＥＲを与えることがわかる。
ステップＳ２０４において制御部６０３がＢｉがＢｉ−１以上であると判定した場合は、共通の制御設定を（Ｚｉ−１，Ｚｉ−１）に決定して、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の個々の制御設定（Ｘｊ，Ｙｊ）を調整する工程に進む。
まず、ｊ＝０として、制御設定（Ｘｊ，Ｙｊ）＝（Ｚｉ−１，Ｚｉ−１）に設定する。また、制御設定（Ｘｊ，Ｙｊ）におけるＢＥＲをＢｊとし、Ｂｊ＝Ｂｉ―１と設定する（ステップＳ２０６）。
ステップＳ２０７においては、ｊをカウントアップし（ｊ＝ｊ＋１）、制御部６０３は第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の制御設定（Ｘｊ，Ｙｊ）の値を規定間隔だけ上下させて、ＢＥＲがより小さくなる制御設定（Ｘｊ，Ｙｊ）を見つける。そして、ステップＳ２０３と同様にＢＥＲを測定してＢ ｊ とする（ステップＳ２０８）。
次に、制御部６０３は、ＢｊがＢｊ−１以上であるか判定を行う（ステップＳ２０９）。ＢｊがＢｊ−１以上でない場合はステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２１０においては、ｊをカウントアップし（ｊ＝ｊ＋１）、制御部６０３は第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の制御設定（Ｘｊ，Ｙｊ）の値を個別に上下させて、ＢＥＲがより小さくなる制御設定（Ｘｊ，Ｙｊ）を見つける。そして、再度ステップＳ２０８においてＢＥＲを測定してＢ ｊ とする。そして、再度ステップＳ２０９において制御部６０３は、ＢｊがＢｊ−１以上であるか判定を行う。
ＢＥＲがより小さくなる制御設定が存在する限り、ＢｊがＢｊ−１以上とはならないので、ステップＳ２０８からステップＳ２１０のフィードバッグ制御を繰り返し行うことで、最も小さいＢＥＲとその時の制御設定を見つけることができる。
ステップＳ２０９において制御部６０３がＢ ｊ がＢ ｊ−１以上であると判定した場合は、最も小さいＢＥＲを与える制御設定を（Ｘｊ−１，Ｙｊ−１）に決定する（ステップＳ２１１）。
以上のように、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御設定（Ｘｊ−１，Ｙｊ−１）に設定することにより、送信器が送信する変調光のＢＥＲを最も小さくすることができる。
制御部６０３において第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得が決定された後に、以下の制御を行うことにより、光送信器の環境温度の変化、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の経年劣化等に起因する性能変化を補償することが可能である。
つまり、制御部６０３は、設定した利得を低い周波数で時間周期的に変動させる。変動の幅は微小であり、例えば設定した利得の０．１％であるとする。そして、制御部６０３は、光送受信器７００から取得するＢＥＲがより小さくなる時の利得を新たな制御設定として設定する（ステップＳ２１２）。このように、設定した利得を時間周期的に変動させて、より適切な利得を新たに設定する動作を繰り返し行うことにより、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合においても、適切な利得を設定し続けることが可能である。この動作により、光送信器の伝送性能を常に最適化することができる。
なお、実施の形態３と同様に、実施の形態１、２における光送信器を、光送信器から送信された光信号を、光ファイバによる伝送路で伝送させ、光受信器で受信させ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１〜３における光送信器を複数設け、複数の光送信器から送信された光信号を波長多重して光ファイバを伝送させ、受信側で波長分離させて波長ごとに複数の光受信器で受信させるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムに適用するようにしても良い。
＜効果＞
本実施の形態３における光送信器は、入射した光を２つに分岐する分岐部２と、分岐部２で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器１０１，１０２と、第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれの後段に接続される第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの出力光を合成する合成部２０７と、合成部２０７の光出力を、伝送路を介して光送受信器７００に送信する光送信部２０８と、光送受信器７００で検出された符号誤り率に基づいて、符号誤り率を減少させるように第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御する制御部６０３と、を備える。
従って、本実施の形態３においては、伝送路を介して光送信器と接続された光送受信器７００において検出されたＢＥＲを取得することにより、実際に伝送路を伝送された変調光のＢＥＲに基づいた利得のフィードバック制御が可能となる。実際に伝送路を伝送された変調光のＢＥＲに基づいて利得のフィードバック制御を行うことにより、伝送路において偏波間で伝送特性の偏りがある場合であっても、適切に第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を設定して、伝送される変調光のＢＥＲを減少させることが可能である。また、本実施の形態３では、２つの変調光を合成部２０７において偏波合成する前に、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２により個別に増幅を行う。これにより、偏波合成した後に増幅を行う場合と比較して、各変調光の増幅を高精度で制御することが可能となる。以上から、本実施の形態３における光送信器によれば、簡易な構成で伝送される変調光の符号誤り率を減少させることが可能である。
さらに、本実施の形態３においては、伝送路を介して光送信器と接続された光送受信器７００において検出されたＢＥＲに基づいて利得の制御を行うため、光強度を検出する検出器が不要となる。よって、実施の形態１、２と比較して、光送信器の構成をさらに簡易化することが可能である。
また、本実施の形態３における光送信器において、制御部６０３は、符号誤り率を減少させるような第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の共通の利得を設定した後、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を個々に調整して符号誤り率をさらに減少させる。
従って、まず、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を共通の値として大まかな調整を行い、その後に、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得の微調整を個々に行うことで、利得の調整に要する時間を短縮することが可能である。
また、本実施の形態３における光送信器において、制御部６０３は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させたときの符号誤り率に基づいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を繰り返し調整する。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、光送受信器７００の検出値に基づいてより適切な利得に設定し直すことにより、経年劣化等により第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合であっても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
また、本実施の形態３における光送信器の制御方法は、（ｇ）制御部６０３が、符号誤り率を減少させるような第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の共通の利得を設定する工程と、（ｈ）工程（ｇ）の後に、制御部６０３が、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を個々に調整して符号誤り率をさらに減少させる工程と、を備える。
従って、まず、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を共通の値として大まかな調整を行い、その後に、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得の微調整を個々に行うことで、利得の調整に要する時間を短縮することが可能である。
また、本実施の形態３における光送信器の制御方法は、（ｉ）工程（ｈ）の後に、制御部６０３が、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、符号誤り率を取得する工程と、（ｊ）制御部６０３が、工程（ｉ）で取得した符号誤り率に基づいて、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を調整する工程と、をさらに備え、工程（ｉ）、（ｊ）を繰り返し行う。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、光送受信器７００の検出値に基づいてより適切な利得に設定し直すことにより、経年劣化等により第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合であっても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
＜実施の形態４＞
＜構成＞
図８は、本実施の形態４における光送信器の構成を示すブロック図である。図８に示すように、光送信器は、分岐部２と、光変調部１００と、光増幅部９００と、第１から第３の光合分波部８０１，８０２，８０３を備える。分岐部２および光変調部１００は実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
光増幅部９００は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と、第１から第３の検出器９０１，９０２，９０３と、制御部９０４を備える。第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれは、第１、第２の光変調器１０１，１０２の光出力の光増幅を行う。
第１の光合分波部８０１は、第１の光変調器１０１のｉｃｈ光信号とＱｃｈ光信号とを合波する。合波された光は１：１の出力の割合で、第１のＳＯＡ２０１と第１の検出器９０１のそれぞれに出力される。同様に、第２の光合分波部８０２は、第２の光変調器１０２のｉｃｈ光信号とＱｃｈ光信号とを合波する。合波された光は１：１の出力の割合で、第２のＳＯＡ２０２と第２の検出器９０２のそれぞれに出力される。
また、第３の光合分波部８０３は、第１のＳＯＡ２０１と第２のＳＯＡ２０２のそれぞれが出力する光信号を偏波合成する。偏波合成された光は１：１の出力の割合で、第３の検出器９０３と図示しない出力先のそれぞれに出力される。第１から第３の光合分波部８０１，８０２，８０３のそれぞれは、ＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）素子である。
第１の検出器９０１は、第１のＳＯＡ２０１の前段に配置され、第１の光変調器１０１の光出力強度を検出する。第２の検出器９０２は、第２のＳＯＡ２０２の前段に配置され、第２の光変調器１０２の光出力強度を検出する。第３の検出器９０３は、第３の光合分波部８０３で偏波合成された合成光の光出力強度を検出する。第１から第３の検出器９０１，９０２，９０３のそれぞれは、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等である。
制御部９０４は、第１から第３の検出器９０１，９０２，９０３の検出値に基づいて第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を制御する。
第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２と第３の光合分波部８０３、第３の光合分波部８０３と第３の検出器９０３は、導波路、空間、又は光ファイバ等により光学的に接続されている。また、制御部９０４と、第１から第３の検出器９０１，９０２，９０３および第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２とは電気的に接続されている。
なお、第１、第２の検出器９０１，９０２が第１、第２の光変調器１０１，１０２それぞれの光出力強度を検出し、第３の検出器９０３が第１、第２のＳＯＡ２０１，２０１により個別に増幅されて合成された合成光の光出力強度を検出し、制御部９０４が、第１から第３の検出器９０１，９０２，９０３の検出結果に基づいて第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの利得を制御する構成であれば、光増幅部９００の構成は図８に限定されない。
また、また、本実施の形態４において、実施の形態１から３と同様に、第１の光変調器１０１、第２の光変調器１０２、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２を、同一の基板上に集積してもよい。また、第１、第２の光変調器１０１，１０２は同一の構造および同一の特性を有してもよい。また、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２は同一の構造および同一の特性を有してもよい。
＜動作＞
前提条件として、第３の検出器９０３で検出される合成光の検出値の目標値をＴＰとする。すなわち、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２それぞれの光出力強度の差が生じず、かつ、合成光の検出値がＴＰとなるのが理想である。さらに、本実施の形態４では、制御部９０４は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２それぞれに設定される利得が、目標利得Ｇ１，Ｇ２以下となるように制御を行う。
ここで、目標利得Ｇ１，Ｇ２は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２それぞれにおいて変調光の伝送性能の劣化が抑制される利得の上限値である。目標利得Ｇ１，Ｇ２は、第１、第２の光増幅器２０１，２０２のそれぞれの特性に応じて予め定められている。なお、第１のＳＯＡ２０１および第２のＳＯＡ２０２が同一の構造および同一の特性を有する場合、目標利得Ｇ１，Ｇ２は製造誤差の範囲内で同じ値となる。
まず、制御部９０４は、目標値ＴＰを決定する。図９は、光送信器の目標値を決定する動作を示すフローチャートである。
分岐部２で２つに分岐したレーザ光が光変調部１００の第１、第２の光変調器１０１，１０２にそれぞれ入力され、第１、第２の光変調器１０１，１０２から変調光が出力される（ステップＳ３０１）。そして、第１の検出器９０１が第１の光変調器１０１の光出力強度を検出する（ステップＳ３０２）。第１の検出器９０１が検出する光出力強度をＰ１とする。同様に、第２の検出器９０２が第２の光変調器１０２の光出力強度を検出する。第２の検出器９０２が検出する光出力強度をＰ２とする。光出力強度Ｐ１，Ｐ２は制御部９０４に入力される。
次に、制御部９０４は、光出力強度Ｐ１がＰ２よりも小さいか否かの判定を行う（ステップＳ３０３）。光出力強度Ｐ１がＰ２よりも小さい場合、制御部９０４はＰ１×Ｇ１を計算して目標値ＴＰとする（ステップＳ３０４）。一方、光出力強度Ｐ１がＰ２よりも大きい場合、制御部９０４はＰ２×Ｇ２を計算して目標値ＴＰとする（ステップＳ３０５）。
以上のようにして目標値ＴＰが決定される。以降の制御部９０４の動作は、実施の形態２で図４を用いて説明した動作と同様である。従って、図４を用いて制御部９０４の動作を説明する。
まず、制御部９０４は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２に関して制御設定を（Ｘｉ，０）とする（図４のステップＳ１０２に相当）。ここで、Ｘｉの初期値として、目標利得Ｇ１よりも小さい値が設定される。次に、制御設定（Ｘｉ，０）において、第３の検出器９０３が第３の光合分波部８０３の光出力強度を検出して検出値ＸＰとする（図４のステップＳ１０３に相当）。ここで、第２のＳＯＡ２０２は無出力であるため、第３の光合分波部８０３の光出力強度は、第１のＳＯＡ２０１の光出力強度とみなすことができる。
次に、制御部９０４は、図４のステップＳ１０３からステップＳ１０５のフィードバック制御を行うことにより、第１のＳＯＡ２０１の利得Ｘｉを決定する。決定された第１のＳＯＡ２０１の利得Ｘｉは、目標利得Ｇ１以下となる。
次に、制御部９０４は、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２に関して制御設定を（０，Ｙ ｊ ）とする（図４のステップＳ１０６に相当）。ここで、Ｘｉの初期値として、目標利得Ｇ２よりも小さい値が設定される。次に、制御設定（０，Ｙ ｊ ）において、第３の検出器９０３が第３の光合分波部８０３の光出力強度を検出して検出値ＹＰとする（図４のステップＳ１０７に相当）。ここで、第１のＳＯＡ２０１は無出力であるため、第３の光合分波部８０３の光出力強度は、第２のＳＯＡ２０２の光出力強度とみなすことができる。
次に、制御部９０４は、図４のステップＳ１０７からステップＳ１０９のフィードバック制御を行うことにより、第２のＳＯＡ２０２の利得Ｙ ｊ を決定する。決定された第２のＳＯＡ２０２の利得Ｙ ｊ は、目標利得Ｇ２以下となる。
以上の処理によって、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得である制御設定（Ｘｉ，Ｙ ｊ ）が決定される（図４のステップＳ１１０に相当）。
以上の工程により、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２からの光出力強度が互いに等しくなるように利得の調整が行われる。これにより、第３の光合分波部８０３で第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の出力が偏波合成されたときに、偏波間で光出力強度の差が生じることを抑制することが可能である。本実施の形態４では、さらに、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの利得が目標利得Ｇ１，Ｇ２以下に調整される。
制御部９０４において第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得が決定された後に、以下の制御を行うことにより、光送信器の環境温度の変化、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の経年劣化等に起因する性能変化を補償することが可能である。
つまり、制御部９０４は、設定した利得を低い周波数で時間周期的に変動させる。変動の幅は微小であり、例えば設定した利得の０．１％であるとする。そして、制御部９０４は、第３の検出器９０３の検出値が目標値ＴＰにより近づいた時の利得を新たな利得として設定する（図４のステップＳ１１１に相当）。このように、設定した利得を時間周期的に変動させて、より適切な利得を新たに設定する動作を繰り返し行うことにより、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合においても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
また、本実施の形態４においては、制御部９０４は、第１の検出器９０１と第３の検出器９０３の検出値に基づいてＰ１／Ｐ３を計算することにより、第１のＳＯＡ２０１の利得が目標利得Ｇ１を超えていないか精度良く監視することができる。同様に、制御部９０４は、第２の検出器９０２と第３の検出器９０３の検出値に基づいてＰ２／Ｐ３を計算することにより、第２のＳＯＡ２０２の利得が目標利得Ｇ２を超えていないか精度良く監視することができる。
＜効果＞
本実施の形態４における光送信器は、入射した光を２つに分岐する分岐部２と、分岐部２で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器１０１，１０２と、第１、第２の光変調器１０１，１０２のそれぞれの後段に接続される第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２と、第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２のそれぞれの出力光を合成する合成部（即ち、第３の光合分波部８０３）と、第１の半導体光増幅器２０１の前段に配置され、第１の光変調器１０１の光出力強度を検出する第１の検出器９０１と、第２の半導体光増幅器２０２の前段に配置され、第２の光変調器１０２の光出力強度を検出する第２の検出器９０２と、合成部の光出力強度を検出する第３の検出器９０３と、第１、第２および第３の検出器９０１，９０２，９０３の検出値に基づいて、第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２の光出力強度が等しくなり、かつ、第１の半導体光増幅器２０１の利得が目標利得Ｇ１以下になり、かつ、第２の半導体光増幅器２０２の利得が目標利得Ｇ２以下になるように、第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２の利得を設定する制御部９０４と、を備え、第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２の目標利得Ｇ１，Ｇ２のそれぞれは、変調光の伝送性能の劣化が抑制される利得の上限値である。
本実施の形態４における光送信器においては、第１のＳＯＡ２０１の前段に第１の検出器９０１を配置し、第２のＳＯＡ２０２の前段に第２の検出器９０２を配置した。従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得が目標利得Ｇ１，Ｇ２を超えない範囲で、光送信器から出力される合成光の光出力強度の目標値を決定することが可能となる。また、本実施の形態３においては、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２のそれぞれの出力光を合成する合成部（即ち、第３の光合分波部８０３）の後段に第３の検出器９０３を配置することにより、増幅後の実際の光出力強度に基づいた利得のフィードバック制御が可能となる。増幅後の実際の光出力強度に基づいて利得のフィードバック制御を行うことにより、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が異なる場合であっても、適切に第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を設定して、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２間の光出力強度の差を抑制することが可能である。
本実施の形態４における光送信器においては、変調光の伝送性能の劣化が抑制される利得の上限値である目標利得Ｇ１，Ｇ２以下の範囲で、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２間の光出力強度の差を抑制するように利得の制御が行われる。従って、光送信器の光出力強度の増大と伝送性能の劣化の抑制を両立することが可能なため、高品質な変調光の合成および送信が可能となる。
また、本実施の形態４における光送信器において、制御部９０４は、第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させたときの第１、第２および第３の検出器９０１，９０２，９０３の検出値に基づいて、第１、第２の半導体光増幅器２０１，２０２の利得を繰り返し調整する。
従って、第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の利得を時間周期的に変動させながら、第１から第３の検出器９０１，９０２，９０３の検出値に基づいてより適切な利得に設定し直すことにより、経年劣化等により第１、第２のＳＯＡ２０１，２０２の性能が時間的に変化する場合であっても、適切な利得を設定し続けることが可能である。
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 レーザ、２ 分岐部、１００ 光変調部、１０１ 第１の光変調器、１０２ 第２の光変調器、２００，４００，６００，９００ 光増幅部、２０１ 第１の半導体光増幅器、２０２ 第２の半導体光増幅器、２０３，９０１ 第１の検出器、２０４，９０２ 第２の検出器、２０５，２０６，４０５，６０３，９０４ 制御部、２０７ 合成部、４０４ 検出器、７００ 光送受信器、７０１ ＢＥＲ検出部、７０２ 光送信部、８０１ 第１の光合分波部、８０２ 第２の光合分波部、８０３ 第３の光合分波部、９０３ 第３の検出器。

Claims (3)

  1. 入射した光を２つに分岐する分岐部と、
    前記分岐部で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器と、
    前記第１、第２の光変調器のそれぞれの後段に接続される第１、第２の半導体光増幅器と、
    前記第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの光出力強度を検出する第１、第２の検出器と、
    前記第１、第２の検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の光出力強度が等しくなるように前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を設定する制御部と、
    前記第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの出力光を合成する合成部と、
    を備え、
    前記第１の光変調器、前記第２の光変調器、前記第１の半導体光増幅器および前記第２の半導体光増幅器は同一の基板上に集積されており、
    前記第１、第２の半導体光増幅器は、前記制御部で設定された利得に応じた電流で駆動され、
    前記制御部は、前記第１、第２の半導体光増幅器を駆動する電流を時間周期的に変動させることにより、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を時間周期的に変動させたときの前記第１、第２の検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を繰り返し調整する、
    光送信器。
  2. 入射した光を２つに分岐する分岐部と、
    前記分岐部で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器と、
    前記第１、第２の光変調器のそれぞれの後段に接続される第１、第２の半導体光増幅器と、
    前記第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの出力光を合成する合成部と、
    前記第１の半導体光増幅器の前段に配置され、前記第１の光変調器の光出力強度を検出する第１の検出器と、
    前記第２の半導体光増幅器の前段に配置され、前記第２の光変調器の光出力強度を検出する第２の検出器と、
    前記合成部の光出力強度を検出する第３の検出器と、
    前記第１、第２および第３の検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の光出力強度が等しくなり、かつ、前記第１の半導体光増幅器の利得が目標利得以下になり、かつ、前記第２の半導体光増幅器の利得が目標利得以下になるように、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を設定する制御部と、
    を備え、
    前記第１、第２の半導体光増幅器の前記目標利得のそれぞれは、変調光の伝送性能の劣化が抑制される利得の上限値であり、
    前記制御部は、前記第２の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第１の半導体光増幅器の利得を調整し、前記第１の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第２の半導体光増幅器の利得を調整し、
    前記制御部は、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を時間周期的に変動させたときの前記第１、第２および第３の検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を繰り返し調整する、
    光送信器。
  3. 入射した光を２つに分岐する分岐部と、
    前記分岐部で分岐した光のそれぞれを変調するマッハツェンダ型の第１、第２の光変調器と、
    前記第１、第２の光変調器のそれぞれの後段に接続される第１、第２の半導体光増幅器と、
    前記第１、第２の半導体光増幅器のそれぞれの出力光を合成する合成部と、
    前記合成部の光出力強度を検出する検出器と、
    前記検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の光出力強度が等しくなるように前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記第２の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第１の半導体光増幅器の利得を調整し、前記第１の半導体光増幅器の利得をゼロにした状態で前記第２の半導体光増幅器の利得を調整し、
    前記制御部は、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を時間周期的に変動させたときの前記検出器の検出値に基づいて、前記第１、第２の半導体光増幅器の利得を繰り返し調整する、
    光送信器。
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