JPH04253023A - 電気・光変調器の自動バイアスコントローラ及びその制御方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は光デ−タ通信技術に関し
、特にマッハツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）　
変調器のような電気・光変調器の自動バイアスコントロ
−ラに関する。

【０００２】

【従来の技術】デ−タ転送に光搬送波を用いることによ
って、少ない信号損失及び少ない歪みで、広帯域及び多
数の多重チャンネルが可能となる。コヒ−レントレ−ザ
ビ−ム（ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｌａｓｅｒ　ｌｉｇｈｔ　
ｂｅａｍ）はデ−タ信号によって振幅変調され、大気を
介して直接に、又は光ファイバシステム及び中継器を介
して、遠く離れた受信器まで伝播する。光ビ−ムはマッ
ハツェンダ変調器又は光カプラのような電気・光変調器
を用いて、マイクロ波周波数帯域の電気信号によって効
果的に変調される。

【０００３】マッハツェンダ電気・光変調器は、”集積
光学機器の新形式導波管スイッチ／変調器”（”Ａ　ｎ
ｅｗ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｓｗｉｔｃｈ／ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒ　ｆｏｒ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｏｐｔｉｃ
ｓ”，　ｂｙ　Ｗ．Ｍａｒｔｉｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　ｖｏｌ．２６，ｎｏ
．１０，ｐｐ．５２６−５６４　Ｍａｙ　１９７５）に
示されるように既に一般に知られている。マッハツェン
ダ干渉計に基づく電気・光変調器は、ＬｉＮｂＯ３　又
はＺｎＳｅのような電気・光材料によって構成されるモ
ノリシック基板を一般に有する。 光導波管は、互いに平行な二つの腕又はブランチを有す
る基板内に形成される。導波管内にある材料の屈折率は
、基板材料の屈折率より高い。

【０００４】前述のブランチの長さは同一である。バイ
アス電圧が印加されないとき、レ−ザ等の装置によって
生成された入力光ビ−ムはブランチ間に均等に分割され
る。ブランチを介して伝播する出力信号は、導波管の光
出力点において結合される。そこで互いの位相は一致し
ており、それらの振幅は加算され、光入力信号に本質的
に類似する光出力信号は導波管の出力に発生する。

【０００５】導波管の一つのブランチに他のブランチと
異なる所定バイアス電圧を印加することによって、ブラ
ンチ内材料の屈折率は電気光効果のために異なって変化
し、ブランチの光学的有効長がそれによって変化する。 Ｖπとして一般に知られるバイアス電圧において、光学
的有効長は、ブランチから発生する光信号が互いに１８
０°程度位相がずれる。信号の振幅は減算的に結合し、
光出力に０出力が発生されるように互いに否定しあう。

【０００６】光通信のほとんど全ての応用分野において
、変調器をＶπ／２の電圧にバイアスするのが望ましく
、それによって動作は線形となる。しかし、装置の不安
定性及び環境条件、特に温度変化によって、動作点がド
リフトするので、適切な線形動作点を維持するために、
人間による再調整が常に必要となる。リンク動作の間、
最大のダイナミックレンジを達成するために、線形バイ
アス点は維持されなければならない。なぜならば、第２
高調波及び相互変調歪みはバイアス電圧のエラ−に伴い
、急速に変化するためである。

【０００７】マニュアルバイアス電圧調整を有する電気
・光変調器システムが図１において１０としてに示され
る。レ−ザ１２はコヒ−レントな光ビ−ムを光ファイバ
１４を介してマッハツェンダ変調器１８の光入力１６、
光カプラ、又は他の適切な電気・光変調器へ供給する。 光ビ−ムは二つのブランチ２０及び２２を有する導波管
を介して伝播する。これらの光は変調器１８の光出力２
４において結合する。マイクロ波周波数帯域の電気デ−
タ信号電気入力ライン２５、及び変調信号”Ｔ”入力２
６を介してブランチ２０に好適に供給される。レ−ザビ
−ムによって構成される光搬送波信号は、デ−タ信号に
よって変調され、光ファイバ２８を介して遠く離れた受
信器（図示されず）に供給される。変調器１８が光搬送
波をデ−タ信号によって、線形に変調するよう制御する
ために、Ｖπ／２の電圧に対応する線形動作点に変調器
１８をバイアスする必要がある。図１に示される従来の
構成において、出力光ファイバ２８にはタップ（ｔａｐ
）３０が設けられ、光ファイバ２８は光ファイバピグテ
−ル（ｐｉｇｔａｉｌ）３２を介して光検出器３４に導
かれる。第２光ファイバピグテ−ル３６は変調器１８の
基板から導かれ、基板内に拡散する光の一部を第２光検
出器３８に供給するように設計される。光検出器３４及
び３８は、互いに逆相の電気信号を発生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】正確なバイアス点は最
初複雑なマニュアル操作によって設定され、二つの光検
出器出力は正確な動作点に設定される。マニュアルバイ
アス電圧コントロ−ラ４２の、ポテンショメ−タ４０等
によるバイアス電圧のマニュアル調整は、二つの検出器
出力の比を一定に維持するように行われる。変調器１８
の動作点の変化に対して、バイアス電圧を常にモニタし
正しく調整する必要がある。従来システムは実際の生産
品としては相応しくないシステムである。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、電
気・光変調器、好適にマッハツェンダ変調器の自動バイ
アス電圧制御装置を提供することによって、従来装置の
欠点を取り除き、それによって、マイクロ波変調光ファ
イバリンク（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ
　Ｆｉｖｅｒ　Ｏｐｒｉｃ　Ｌｉｎｋｓ：ＭＭＦＯＬ）
　を実際的な生産品とすることができる。この発明のバ
イアスコントロ−ラは、継続的及び自動的に変調器バイ
アス電圧をＶπ／２に維持し、雰囲気温度及び他の影響
によって変化する変調器の動作点のドリフトを補償する
。

【００１０】本発明は一般に、パイロット信号を有する
入力バイアス信号を変調し、パイロット信号に対応する
変調器出力部分を検出し、検出されたパイロット信号と
変調器出力部分の間の非線形関係を検出し、及びＤＣバ
イアスレベルを更に線形関係になるように調整する。

【００１１】更に詳細には、所定のポジティブ及びネガ
ティブな偏倚がマッハツェンダ変調器、光カプラ、又は
電気入力信号を有する他の電気光変調器に供給される。 又、変調器を線形点にバイアスするように選択されるバ
イアス電圧が信号入力に供給される。変調器の光信号出
力は検出され、パイロット信号のポジティブ及びネガテ
ィブな偏倚に対応する、出力信号のポジティブ及びネガ
ティブな偏倚は互いに比較される。変調器が適切に線形
バイアスされた場合、偏倚はパイロット信号と同一の関
係を有する。変調器が線形バイス点からドリフトしたと
き、一つの偏倚はパイロット信号内の信号に対して大き
な値を有し、偏倚の方向を示す。バイアス電圧は線形バ
イアス点に対して自動的に調節される。バイアス電圧範
囲がその制限範囲内で複数の線形バイアス点を含む場合
、二つの線形バイアス点の間の差電圧は、起動時に自動
的に測定される。変調器が一つの制限値にドリフトした
とき、バイアス値は電圧差によって各制限値からリセッ
トされ、それによって、バイアス電圧をその範囲以内の
他の線形点に自動的にリセットする。

【００１２】これら本発明の特徴及び他の利点は、添付
図面を参照して行われるこの発明の実施例によって、当
業者は容易に理解できるものである。図面において同一
参照番号は同一部分を示す。

【００１３】

【実施例】図２において、本発明を実施する電気・光変
調器システムは５０として示され、このシステムは１図
を参照して説明された前述の要素を含み、それらの要素
は同一の参照番号によって示され、同様に動作する。 尚、システム５０は従来システム１０の第２光ファイバ
ピグテイル３６及び光検出器３８を必ずしも必要としな
い。本発明システム５０は自動バイアス電圧コントロ−
ラ５２を含み、電圧コントロ−ラ５２は変調器１８をラ
イン５３を介して線形点にバイアスし、更に、本システ
ムは図３を参照して詳細に説明される。

【００１４】この発明の原則が図３及び図４に示される
。これらのグラフにおいて、水平軸は印加された変調器
バイアス電圧ＶＢを示し、一方垂直軸は、変調器１８の
光出力ＥＯを、印加されたバイアス電圧ＶＢの関数とし
て示している。バイアス電圧が増加するとき、光パワ−
は正弦的に増加及び減少するのがわかる。図に示される
サイン曲線は複数のポジティブなピ−ク５４及び複数の
ネガティブなピ−ク５６を有する。線形バイアス電圧点
５８は、隣接するネガティブピ−ク５６及びポジティブ
ピ−ク５４間のサイン曲線の上昇部分のポジティブな変
曲点によって構成される。一方、線形バイアス電圧点６
０は同様に、隣接するポジティブピ−ク５４及びネガテ
ィブピ−ク５６間の下降部分のネガティブな変曲点によ
って構成される。ネガティブな変曲点６０での動作は本
発明の範囲に含まれるが、それらは信号反転することが
でき、この発明の更に詳細な説明はポジティブな変曲点
５８における動作に限定して行われる。

【００１５】線形バイアス電圧点５８はピ−ク５４及び
５６の半分の電圧値を有する。この発明によれば、変調
器１８の変調入力２６に印加されるＤＣバイアス電圧は
、比較的低いパイロット信号又はト−ン（ｔｏｎｅ）に
よって振幅変調される。パイロット信号の周波数は例え
ば４０Ｈｚであり、この周波数はライン２５上の入力信
号周波数とは異なっており、又、相互のポジティブ及び
ネガティブなパルス即ち１／２サイクル６２及び６４を
各々含む。１／２サイクル６２及び６４は好適に方形波
形を有するが、本発明は正弦波又は他の波形を有するパ
イロットト−ンを用いて実施することもできる。１／２
サイクルは、対称で、均等な時間間隔で示されるが、正
確な間隔で１／２サイクルをサンプリングする適切な装
置が製作されるならば、それらは同一又は異なる時間間
隔で時間的に分離することができる。

【００１６】パイロット信号に関して要求されることは
、ポジティブ及びネガティブな１／２サイクルは、所定
参照レベルに対する所定ピ−ク値即ち所定偏倚量を有す
る波形部分によって構成されることである。好適実施例
において偏倚量は等しく、参照電圧がバイアス電圧に等
しく示されているが、この発明はこれに限定されるもの
ではない。参照電圧に関するそれら値の関係が予め決定
される限り、偏倚量は異なるピ−ク値を有することもで
きる。更に偏倚量のピ−ク値を検出するのに十分な時間
であれば、ポジティブ及びネガティブな偏倚は異なる持
続時間を有することもできる。これより行われるこの発
明の詳細な説明は、ポジティブ及びネガティブな１／２
サイクル又はパルスは図示されるように、バイアス電圧
に関して等しいピ−ク値、即ち偏倚量を有すると仮定し
て、説明は簡素化される。

【００１７】３図に示されるように線形にバイ３アスさ
れた変調器を用いて、変調器２４の光出力部の光出力信
号に対応する、光検出器３４の電気出力信号はポジティ
ブな１／２サイクル６６及びネガティブな１／２サイク
ル６８を含み、これらサイクルの中心は概ね線形バイア
ス点５８にあり、パイロット信号の１／２サイクル６２
及び６４に各々対応する。１／２サイクル６６及び６８
の値即ち振幅は等しい。

【００１８】図４はバイアス電圧ＶＢが、線形ポイント
５８から非線形ポイント５８´へ増加したときを示して
いる。変調器１８の伝達関数は非線形となり、その結果
、出力信号のポイティブな１／２サイクル６６´はネガ
ティブな１／２サイクル６８´より小さい値を有する。 線形ポイント５８から非線形ポイント５８´´へ減少し
たバイアス電圧ＶＢによって、ポイティブな１／２サイ
クル６６”はネガティブな１／２サイクル６８´´より
大きな振幅を有する。従って、線形値Ｖπ／２からの動
作バイアス点の偏倚の方向は、ポジティブ又はネガティ
ブな１／２サイクルのどちらが大きな振幅を有するかを
判断することによって検出することができる。このコン
トロ−ラ５２はポジティブ及びネガティブな１／２サイ
クル６６及び６８の相対的振幅を自動的に検出すること
によって動作し、ポジティブな１／２サイクル６６がネ
ガティブな１／２サイクル６８より大きい場合にバイア
ス電圧ＶＢを増加し、ポジティブな１／２サイクル６６
がネガティブな１／２サイクル６８より小さい場合にバ
イアス電圧ＶＢを減少する。このようにして、バイアス
電圧ＶＢは線形バイアス点５８に常に自動的に調整され
、線形バイアス点５８ではポジティブ及びネガティブな
１／２サイクル６６及び６８の振幅は等しい。

【００１９】図５において、このバイアス電圧コントロ
−ラ５２はアップ・ダウンカウンタ７０を有し、アップ
・ダウンカウンタ７０はバイアス電圧ＶＢを決定する計
数値を格納する。カウンタ７０は１２ビットカウンタを
使用することができ、そのときの計数値は０〜４０９５
である。カウンタ７０の出力はデジタル・アナログコン
バ−タ７２に供給され、コンバ−タ７２は計数値をＤＣ
電圧に変換し、そのＤＣ電圧はアナログ加算器即ちミキ
サ７４を介して、バイアス電圧アンプ７６に供給される
。バイアス電圧アンプ７６はバイアス電圧ＶＢを発生し
、バイアス電圧ＶＢはライン５３を介して、変調器１８
の変調入力２６に供給される。コンバ−タ７２の出力電
圧が−１０Ｖから（計数値は０）＋１０Ｖまで（計数値
は４０９５）に変化し、アンプ７６が２のゲインファク
タ（ｇａｉｎ　ｆａｃｔｏｒ）　を有するとき、アンプ
７６は制限値−２０Ｖ及び＋２０Ｖの範囲を有する出力
バイアス電圧ＶＢを発生する。

【００２０】コントロ−ラ５２は更にクロックパルス発
生ユニット８０を有し、クロックパルス発生ユニット８
０は詳細には図示されないが、初段クロックパルス１０
０ＫＨｚのクロックパルス発生器と、初段クロックパル
スを分割して、６．４ＫＨｚ、２００Ｈｚ、４００Ｈｚ
、及び８００Ｈｚのシステムクロックパルスを発生する
。４００Ｈｚ及び８００Ｈｚのクロックパルスは変調信
号タイミング検出ユニット８２へ供給され、ユニット８
２はタイミングパルスＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を発生
し、それらパルスを変調信号発生ユニット８４に供給す
る。タイミング信号は図７のタイミング図に示されるよ
うに、４００Ｈｚ及び８００Ｈｚのクロックパルスから
合成され、それら信号自身はパイロット信号を合成する
のに使用される。図７に示されるように、パイロット信
号はポジティブ１／２サイクル６６、ネガティブ１／２
サイクル６８、隣接する１／２サイクル６６と６８の間
の０Ｖ領域８６、及び隣接する１／２サイクル６８と６
６の間の０Ｖ領域８８を有する。

【００２１】図６において、光検出器３４の出力はイン
ピ−ダンス変換アンプ９０及び電圧アンプ９２を介して
同期スイッチ９４、９６、９８に供給される。パイロッ
ト信号のポジティブ１／２サイクル６６に対応するタイ
ミングパスルＴ１はスイッチ９４の制御入力に供給され
る。ポジティブ１／２サイクルとネガティブ１／２サイ
クル６６及び６８の間の時間領域８６、８８に対応する
、タイミングパルスＴ２及びＴ４のロジカル加算信号は
スイッチ９６の制御入力に供給される。パイロット信号
のネガティブ１／２サイクル６８に対応するＴ３はスイ
ッチ９８の制御入力に供給される。

【００２２】スイッチ９４の出力はサンプル・ホ−ルド
コンデンサ１００を介して、差動アンプ１０２の非反転
入力に接続される。スイッチ９６の出力はサンプル・ホ
−ルドコンデンサ１０４を介して、アンプ１０６の入力
に接続され、アンプ１０６の出力は差動アンプ１０２の
反転入力及び差動アンプ１０８の非反転入力に接続され
る。スイッチ９８の出力はサンプル・ホ−ルドコンデン
サ１１０を介して、差動アンプ１０８の反転入力に接続
される。差動アンプ１０２の出力は差動アンプ１１２の
非反転入力に接続され、一方、差動アンプ１０８の出力
は差動アンプ１１２の反転入力に接続される。差動アン
プ１１２の出力はコンパレ−タ１１４の非反転入力に接
続され、コンパレ−タ１１４の反転入力は接地されてい
る。

【００２３】タイミングパルスＴ１、Ｔ２＋Ｔ４、Ｔ３
は各タイミンパルスの持続時間の間、スイッチ９４、９
６、９８を各々タ−ンオン（ｔｕｒｎ　ｏｎ）する。パ
イロット信号のポジティブ１／２サイクル６６はスイッ
チ９４を介し同期してゲ−トされ（ｇａｔｅｄ）、１／
２サイクル６６のピ−ク値までコンデンサ１００を充電
する。ネガティブ１／２サイクル６８はスイッチ９８を
介して同様にゲ−トされ、コンデンサ１１０を充電する
。コンデンサ１０４は空白時間領域８６と８８の電圧ま
で充電され、その電圧は概ね０Ｖであり、中間参照電圧
を構成する。

【００２４】差動アンプ１０２は、前記空白領域の参照
レベルに関するポジティブ１／２サイクル６６のピ−ク
振幅に等しい出力電圧を生成する。差動アンプ１０８は
、ネガティブ１／２サイクル６８のピ−ク振幅を示す出
力電圧を同様に生成する。ここで、コンデンサ１１０の
電圧はネガティブであるが、差動アンプ１０８の出力は
、信号の逆接続及びその参照レベル入力のためにポジテ
ィブである。差動アンプ１１２は差動アンプ１０２と１
０８の出力電圧の差に等しい出力電圧を発生する。アン
プ１１２の出力は、ポジティブ１／２サイクル６６の振
幅がネガティブ１／２サイクル６８の振幅より大きけれ
ばポジティブであり、この関係が逆であればネガティブ
である。コンパレ−タ１１４は差動アンプ１１２のアナ
ログ出力をデジタルロジック信号の変換し、ポジティブ
入力に応答して論理ハイ（ｈｉｇｈ）出力を生成し、ネ
ガティブ入力に応答して論理ロ−（ｌｏｗ）　出力を生
成する。

【００２５】コンパレ−タ１１４の出力はライン１１６
を介して制御ユニット１１８に接続される。システム５
０が通常動作のとき、制御ユニット１１８は２００Ｈｚ
のクロックパルスをライン１２０を介してカウンタ７０
のクロック入力に供給し、カウンタ７０を常にカウント
させる。カウンタ７０の計数値がクロックパルスに応答
して変化する方向は、ライン１２２を介してカウンタ７
０に供給されたアップ／ダウン制御信号によって決定す
る。

【００２６】バイアス電圧ＶＢが線形ポイント５８以下
にドリフトしたと仮定すると、ポジティブ１／２サイク
ル６６の振幅はネガティブ１／２サイクル６８の振幅よ
り大きくなり、コンパレ−タ１１４は論理ハイ出力を発
生する。制御ユニット１１８はライン１２２上に信号を
供給し、それによってカウンタ７０はクロックパルスに
応答してカウントアップする。カウンタ７０の計数値が
増加するとき、デジタル・アナログ変換器７２の出力が
増加し、従ってバイアス電圧ＶＢが増加する。それによ
ってバイアス電圧は線形ポイント５８に向かって増加す
る。この動作はバイアス電圧ＶＢが線形ポイント５８を
越えるまで続き、ポジティブ１／２サイクル６６の振幅
はネガティブ１／２サイクル６８の振幅より小さくなり
、コンパレ−タ１１４の出力は論理ロ−となる。この状
態が発生したとき、制御ユニット１１８はライン１２２
上の信号の論理的意味を変化させ、それによってカウン
タ７０はカウントダウンし、従ってバイアス電圧ＶＢを
線形ポイント５８に向かって下げる。

【００２７】このようにして、コントロ−ラ５２は線形
バイアスポイント５８付近を検索する。所望であれば、
コントロ−ラ５２は線形バイアスポイント５８付近に、
ヒステリシス又はデッドバンド（ｄｅａｄ　ｂａｎｄ）
　を有することができる。制御信号の相対的極性、即ち
論理的意味は”ポジティブ”及び”ネガティブ”として
説明されたが、相対的極性は前述の実施例のようではな
く、線形ポイントから特定方向のバイアス電圧の偏倚に
よって、システムが線形ポイントに向かう逆方向のバイ
アス電圧を調整するのであれば、システムのあらゆる点
で反転させることができる。

【００２８】動作点は±２０Ｖの動作範囲について±２
ｍＶ以内に維持できることが実際に判断された。０ｄＢ
ｍから１２ｄＢｍの範囲のマイクロ波は、基準値から３
５±５ｄＢｃ減少する第２高調波圧縮を生成する。この
第２高調波圧縮レベルは、しばしばマイクロ波リンク内
に用いられる変調器のダイナミックレンジを決定する。 この発明は１０ｄＢｍまでのマイクロ波入力レベルに対
して３５ｄＢｍのダイナミックレンジを有する光通信リ
ンクを設計することができる。更に小さいマイクロ波入
力レベルにおいて、第２高調波は減少し、一方高い入力
レベルにおいてそれは減少する。

【００２９】このシステム５０の動作は３つのモ−ドを
有する。即ち、 （１）開始及び構成モ−ド。

【００３０】（２）通常のサ−ボモ−ド。

【００３１】（３）リセットモ−ド。このモ−ドで第１
線形ポイントがバイアス電圧動作範囲の−２０Ｖ又は＋
２０Ｖ制限値にドリフトした場合、バイアス電圧は一つ
の動作ポイントから他の動作ポイントへ自動的にリセッ
トされる。

【００３２】通常のサ−ボモ−ド（２）が詳細に説明さ
れ、このモ−ドでは、周囲温度などによって変化した変
調器の動作における変動に応答してバイアス電圧ＶＢを
線形ポイントに調節する。

【００３３】開始及び校正モ−ド（１）では先ずバイア
ス電圧ＶＢを線形ポイントに設定する。この機能は２Ｖ
πメモリを用いて達成され、このメモリは１２ビットカ
ウンタ１２４として導入される。カウンタ１２４は、隣
接するポジティブピ−ク５４又はネガティブピ−ク５６
の間のバイアス電圧差２Ｖπを測定及び格納する。バイ
アス電圧差２Ｖπは、隣接する線形バイス点５８の間、
及びネガティティブ傾斜線形バイアス点６０の間の差で
もある。カウンタ１２４の並列出力は制御可能な真理／
相補償型コンバ−タ１２６を介してカウンタ７０の並列
入力に供給される。

【００３４】システム１０に電源が投入されたとき、電
源立ち上がり遅延ユニット１２８は、システム５０内の
あらゆる動作電圧が通常のレベルに達する遅延時間の後
、電源投入信号ＰＷＲＵＰを２Ｖπ校正タイミング及び
制御ユニット１３０、及び制御ユニット１１８に供給す
る。このＰＷＲＵＰ信号に応答して、制御ユニット１１
８はカウンタ７０をクリアし、カウンタ７０をカウント
アップさせるためにライン１２２を設定し、ネガティブ
ＥＮＡＢＬＥ信号が制御ユニット１１８に供給され、そ
れによってカウンタ７０に対する６．４ＫＨｚクロック
パルスをゲ−トする。更にＰＷＲＵＰ信号に応答して制
御ユニット１３０は２Ｖπカウンタ１２４をクリアする
。

【００３５】この校正期間の間、制御ユニット１３０は
ネガティブＥＮＡＢＬＥ信号をデコ−ダユニット８２に
供給し、それによってユニット８２はクロックパルスを
信号発生器ユニット８２に供給するのが禁止される。従
って、変調器１８の信号入力２６に供給される電圧は純
粋なＤＣバイアス電圧ＶＢによって構成される。

【００３６】カウンタ７０に供給するクロックパルスに
よって、バイアス電圧ＶＢが−２０Ｖから＋２０Ｖに向
かって掃引、即ち立ち上がる。システム５０はピ−ク検
出器１３２を更に含み、ピ−ク検出器１３２は、アンプ
９０の出力信号内のポジティブ又はネガティブピ−ク５
４又は５６の検出に応答して出力信号ＰＥＡＫを制御ユ
ニット１３０に発生、供給する。前記第１ＰＥＡＫ信号
に応答して、制御ユニット１３０は６．４ＫＨｚクロッ
クパルスをカウンタ１２４に対してゲ−トし、それによ
ってカウンタ１２４はカウントアップする。システムは
、隣接するピ−ク５４及び５６の間の差電圧を測定し、
その測定値に２を掛けるように修正することができるが
、第２ＰＥＡＫ信号に応答してはなにも発生しない。第
３ＰＥＡＫ信号に応答して制御ユニット１３０はカウン
タ１２４へのクロックパルスのゲ−トを終結し、それに
よってカウンタの計数値は一定値となる。カウンタ１２
４の最終的な計数値は、二つの隣接するピ−ク５４又は
５６の間の測定された差電圧２Ｖπ、及び二つの線形動
作点５８の間の差電圧に一致する。

【００３７】第３ＰＥＡＫ電圧に応答して、制御ユニッ
ト１３０はＥＮＡＢＬＥ信号の意味をネガティブからポ
ジティブに変え、それによってデコ−ダ８２はタイミン
グパルスＴ１、Ｔ２＋Ｔ４、及びＴ３を信号発生ユニッ
ト８４に供給し、通常のサ−ボモ−ド（２）動作を開始
する。ポジティブＥＮＡＢＬＥ信号によって制御ユニッ
ト１１８は６．４ＫＨｚクロックパルスではなく、２０
０Ｈｚクロックパルスをカウンタ７０に供給する。校正
又は２Ｖπ電圧差測定動作の終了におけるカウンタ７０
の値は第３ピ−ク値５４又は５６に対応し、それは各々
ポジティブ又はネガティブである。システム５０の通常
サ−ボ動作によってバイアス電圧は線形バイアス点５８
に最も近い値に自動調節される。

【００３８】リセットモ−ド（３）は、変調器１８の動
作点が制限値−２０Ｖ又は＋２０Ｖの一方にドリフトし
たとき、自動的に要求される。図４に示されるように右
端の線形バイアス点５８は＋２０Ｖにドリフトして描か
れている。図示されていないが、左端バイアス点が−２
０Ｖにドリフトしたときも動作は同様である。

【００３９】システム５０のリセットモ−ド（３）動作
は、線形動作点が制限値にドリフトしたとき、次の線形
動作点は制限値からバイアス電圧範囲に値２Ｖπだけ戻
るという事実を利用することができる。従って制限値−
２０Ｖにドリフトした動作点からのシステムの動作は、
カウント７０の計数値をリセットすることによって、−
２０Ｖから２Ｖπに回復することができる。同様に、制
限値＋２０Ｖへのドリフトからの動作は、カウンタ７０
の計数値を４０９５から（４０９５−２Ｖπ）にリセッ
トすることによって回復することができる。

【００４０】リセット動作は真理／コンプリメント変換
器１２６と結び付いて制御ユニット１１８によって行わ
れる。アウンタ７０が０又は４０９５に到達したとき、
カウント７０それは終了カウント信号ＴＥＲＭを制御ユ
ニット１１８に供給する。又、カウンタ７０は信号ＭＳ
Ｂを制御ユニット１１８に供給する。信号ＭＳＢはカウ
ンタ７０の最重要ビットに対応し、カウンタ７０はその
計数値が０のとき論理ロ−出力を有し、その計数値が４
０９５のとき論理ハイ出力を有する。従って制御ユニッ
ト１１８は、カウンタが上側及び下側制限値に到達した
かどうかを判断できる。

【００４１】計数値０に応答して制御ユニット１１８は
ＴＲＵＥ信号を変換器１２６に供給し、それによって変
換器１２６はカウンタ１２４の並列出力をカウンタ７０
の並列入力に変化しないで供給する。制御ユニット１１
８はＬＯＡＤ信号をカウンタ７０に供給し、それによっ
て計数値０は変換器１２６からの値２Ｖπに入れ替わる
。

【００４２】計数値４０９５に応答して、制御ユニット
はＴＲＵＥ信号の論理状態を反転し、コンバ−タ１２６
は、カウンンタ１２４の計数値の２の補数をカウンタ７
０に供給する。２Ｖπの２の補数は（４０９５−２Ｖπ
）に等しく、この値は計数値制限４０９５への動作点の
ドリフトに応答してカウンタ７０に設定されるべき値で
ある。動作点のリセットの後、システム５０は通常サ−
ボモ−ド（２）動作にもどる。

【００４３】この発明の幾つかの実施例が示されたが、
当業者は多くの変形及び他の実施例をこの発明の範囲を
越えることなく実施できるものである。従ってこの発明
の範囲ははここで説明された実施例に制限されるもので
はない。特許請求の範囲を越えずに様々の修正が考えら
れる。

【００４４】

【図面の簡単な発明】

【００４５】

【図１】マニュアルバイアス電圧制御を伴う従来の電気
・光変調器を示すブロック図；

【００４６】

【図２】本発明を実施する自動バイアス電圧コントロ−
ラを含む電気・光変調器を示す略ブロック図；

【００４
７】

【図３】マッハツェンダ変調器の伝達関数を示すグラフ
；

【００４８】

【図４】図３に類似するが、線形バイアス点から偏倚し
た点における動作を示し；

【００４９】

【図５】本発明のバイアス電圧コントロ−ラのデジタル
部分を示すブロック図；

【００５０】

【図６】本発明のバイアス電圧コントロ−ラのアナログ
部分を示すブロック図；

【００５１】

【図７】本発明のバイアス電圧コントロ−ラの動作を示
すタイミング図。

【００５２】

【符号の説明】

１２…レ−ザ装置，１８…光変調器，５２…自動バイア
ス電圧コントロ−ラ，７０…アップ／ダウンカウンタ，
７２…Ｄ／Ａコンバ−タ，８０…クロックユニット，８
２…デコ−ダ，９０、９２、１０６…アンプ，９４、９
６、９８…スイッチ，１０２、１０８、１１２…差動ア
ンプ，１１４…コンパレ−タ，１１８…コントロ−ルユ
ニット，１２８…遅延ユニット

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光入力信号を受信する光入力と、光出力、
   及び電気変調入力を有する電気光変調器に用いられる自
   動バイアスコントロ−ラであって、前記変調器の変調入
   力に供給されるバイアス電圧を、参照レベルに対するポ
   ジティブ及びネガティブな所定偏倚により変調するパイ
   ロット信号発生器と、前記変調器の光出力における出力
   信号の前記参照レベルに関するポジティブ及びネガティ
   ブな偏倚を比較する検出器手段であって、前記偏倚と前
   記参照レベルは各々、前記パイロット信号の前記ポジテ
   ィブ及びネガティブな所定偏倚、及び前記参照レベルに
   対応し、前記出力信号のポジティブな偏倚がネガティブ
   な偏倚より大きく、それらの相対値が前記パイロット信
   号のポジティブな偏倚とネガティブな偏倚の相対値がよ
   り大きいときに第１論理値を有する制御信号を発生し、
   前記パイロット信号のポジティブな偏倚がネガティブな
   偏倚より大きく、それらの相対値が前記出力信号のポジ
   ティブな偏倚とネガティブな偏倚の相対値より大きいと
   きに第２論理値を有する制御信号を発生する検出器手段
   と、及び前記制御信号の前記第１及び第２論理値に従っ
   て、前記ポジティブ及びネガティブな出力信号の偏倚を
   前記パイロット信号の前記ポジティブ及びネガティブな
   前記相対値に接近させる方向に前記バイアス電圧を調整
   する制御を行うバイアス電圧制御手段と、を具備するこ
   とを特徴とする自動バイアスコントロ−ラ。
2. 【請求項２】計数値を発生するカウンタ手段と、及び前
   記カウンタ手段の前記計数値に従って、前記バイアス電
   圧を発生するデジタル・アナログコンバ−タ手段と、更
   に、前記制御手段は前記カウンタ手段の計数値を前記制
   御信号の前記第１又は第２論理値に応答して、増加又は
   減少するように構成され、を有することによって前記バ
   イアス電圧を発生する、バイアス電圧源手段を更に具備
   することを特徴とする請求項１記載の自動バイアスコン
   トロ−ラ。
3. 【請求項３】前記バイアス電圧源手段は所定範囲内の前
   記バイアス電圧を発生するために構成され、前記所定範
   囲内の前記バイアス電圧は前記変調器の複数の線形バイ
   アス電圧値を含み、前記複数の線形バイアス電圧値にお
   いて前記出力の前記ポジティブな偏倚及びネガティブな
   偏倚の関係は前記パイロット信号のポジティブな偏倚及
   びネガティブな偏倚の関係と同一であり、前記制御手段
   は、前記電圧源手段が前記バイアス電圧値を前記線形バ
   イアス電圧値の中で最も接近しているバイアス電圧値の
   方向に調整するための制御を行うことを特徴とする請求
   項１記載の自動バイアスコントロ−ラ。
4. 【請求項４】前記バイアス電圧源手段は、第１及び第２
   制限値を有する所定範囲内の前記バイアス電圧を発生す
   るために構成され、前記範囲は複数の線形バイアス電圧
   値を含み、前記複数の線形バイアス電圧値において前記
   出力の前記ポジティブな偏倚及びネガティブな偏倚の相
   対値は前記パイロット信号のポジティブな偏倚及びネガ
   ティブな偏倚の相対値と同一であり、前記制御手段は、
   ２つの線形バイアス電圧値の間の差電圧に対応する値を
   測定及び格納する測定手段と、前記バイアス電圧値が前
   記第１又は第２制限値に達したとき、それを検出する制
   限検出手段と、及び前記制限検出手段による前記第１又
   は第２制限値の検出に各々応答して、前記測定手段に格
   納された差電圧を前記第１制限値に加算する、又は前記
   差電圧を前記第２制限値から減算するリセット手段とを
   更に有することを特徴とする請求項１記載の自動バイア
   スコントロ−ラ。
5. 【請求項５】光入力信号を受信する光入力と、光出力を
   有する電気・光変調器の電気変調入力に供給されるバイ
   アス電圧を制御する方法であって、（ａ）参照レベルに
   関するポジティブ及びネガティブな所定偏倚を有するパ
   イロット信号によって前記バイアス電圧を変調し、（ｂ
   ）前記変調器の光出力における出力信号の参照レベルに
   対して、ポジティブ及びネガティブな偏倚を検出及び比
   較し、ここで前記偏倚は前記パイロット信号のポジティ
   ブ及びネガティブな偏倚に対応し、（ｃ）前記出力信号
   の前記ポジティブ及びネガティブな偏倚が前記パイロッ
   ト信号の前記ポジティブ及びネガティブな偏倚の前記相
   対値に近付く方向に前記バイアス電圧を調整するステッ
   プを有することを特徴とする自動バイアス電圧制御方法
   。
6. 【請求項６】前記バイアス電圧は、第１及び第２制限値
   を有する所定範囲内で調節することができ、前記範囲は
   複数の線形バイアス電圧値を含み、前記複数の線形バイ
   アス電圧値において前記出力の前記ポジティブな偏倚及
   びネガティブな偏倚の相対値は前記パイロット信号のポ
   ジティブな偏倚及びネガティブな偏倚の相対値と同一の
   相対値を有し、前記制御方法は、（ｄ）２つの線形バイ
   アス電圧値の間の差電圧を測定し、（ｅ）前記バイアス
   電圧値が前記第１又は第２制限値に達したとき、それを
   検出し、及び（ｆ）前記検出するステップ（ｅ）におい
   て、前記バイアス電圧が前記第１制限値に達したときに
   、前記第１制限値と前記差電圧の和に等しい値に前記バ
   イアス電圧を設定し、及び（ｇ）前記検出するステップ
   （ｅ）において、前記バイアス電圧が前記第２制限値に
   達したときに、前記第２制限値から前記差電圧を減算し
   た値に等しい電圧に前記バイアス電圧を設定するステッ
   プを有することを特徴とする請求項５記載の自動電圧制
   御方法。
7. 【請求項７】光入力信号を受信する光入力と、光出力と
   、ＤＣバイアスされた電気変調信号入力を有する電気・
   光変調器において、ここで前記変調器は前記ＤＣバイア
   スが所定レベルのとき、前記変調信号のＤＣバイアスレ
   ベルと前記出力の間に実質的な線形関係を有し、ＤＣバ
   イアスが前記所定レベル以外のとき非線形関係を有し、
   前記バイアス電圧を前記所定レベルに維持する自動バイ
   アスコントロ−ラであり、前記自動バイアスコントロ−
   ラは、ポジティブ及びネガティブな相互パルスを有する
   パイロット信号によって前記入力バイアス信号を変調す
   る手段と、前記パイロット信号に対応する前記変調器の
   出力における変化を検出する手段と、及び前記パイロッ
   ト信号と前記検出された出力の変化の間の非線形関係に
   応答し、前記ＤＣバイアスレベルを更に線形な関係にす
   る方向に調節するフィ−ドバック手段とを具備すること
   を特徴とする前記自動バイアスコントロ−ラ。
8. 【請求項８】前記パイロット信号のポジティブ及びネガ
   ティブなパルスは、前記ＤＣバイアスレベル関して対称
   であることを特徴とする請求項７記載の自動バイアスコ
   ントロ−ラ。
9. 【請求項９】前記パイロット信号は前記ポジティブ及び
   ネガティブなパルスの間に空白時間領域を有することを
   特徴とする請求項７記載の自動バイアスコントロ−ラ。
10. 【請求項１０】光入力信号を受信する光入力と、光出力
    と、ＤＣバイアスされた電気変調信号入力を有する電気
    ・光変調器において、ここで前記変調器は前記ＤＣバイ
    アスが所定レベルのとき、前記変調信号のＤＣバイアス
    レベルと前記出力の間に実質的な線形関係を有し、ＤＣ
    バイアスが前記所定レベル以外のとき非線形関係を有し
    、前記バイアス電圧を前記所定レベルに維持する自動バ
    イアスコントロ−ラであり、前記自動バイアスコントロ
    −ラは、パイロット信号によって前記入力バイアス信号
    を変調する手段と、前記パイロット信号に対応する前記
    変調器出力の一部分を検出する手段と、及び前記パイロ
    ット信号と前記検出された前記変調器出力の一部分の間
    の非線形関係に応答し、前記ＤＣバイアスレベルを更に
    線形な関係にする方向に調節する手段とを具備すること
    を特徴とする前記自動バイアスコントロ−ラ。