JPH05268162A

JPH05268162A - 光干渉器の動作点安定化装置

Info

Publication number: JPH05268162A
Application number: JP4063971A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Miyata; 英之宮田; Hiroshi Onaka; 寛尾中; Yoshito Onoda; 義人小野田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JP3210061B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は光干渉器（光変調器を含む）の動作点
安定化装置に関し、高精度に動作点を安定化することを
目的とする。【構成】強度変調された干渉光を出力する光干渉器１
と、干渉光強度を検出する受光手段２と、その受光波形
の最大振幅を検出するピーク検出手段３と、光干渉器１
に入力する光の周波数又は光干渉器１の干渉特性を低周
波数で変化させる低周波発振手段４と、その低周波信号
を参照信号としてピーク検出手段３の出力信号を同期検
波する手段５と、その同期検波出力が零又は所定値にな
るように光干渉器１等に帰還をかける手段６とから構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光干渉器の動作点安定化
装置に関する。光通信の分野においては、強度変調され
た光を得るために光干渉器がよく用いられる。光干渉器
は、１つの入力ポートに入力した光を２つの光路に分岐
し、各光路の伝搬光を合流して１つの出力ポートから出
力するように構成され、合流点に至る各光路の伝搬光の
位相差に応じて出力強度が変化するものである。この位
相差を生じさせるためには、光干渉器に入力する一定振
幅の光を周波数変調若しくは位相変調するか、或いは、
一定周波数で且つ一定振幅の光を光干渉器に入力し、分
岐点と合流点の間で各光路の伝搬光に位相差を与える。

【０００２】前者の光干渉器はさらに２種類に分類され
る。即ち、この光干渉器を光受信機の構成要素として用
いる場合と光送信機の構成要素として用いる場合であ
る。光干渉器を備えた光受信機は、例えば、互いに周波
数が異なる光波を高密度に多重して伝送するＦＤＭ（周
波数分割多重）伝送において、いずれか１チャネルの信
号を選択的に検波するために用いられる。この検波技術
は、局発光を用いたヘテロダイン検波に比べて受信回路
を大幅に簡略化することができるという利点を有してい
る。

【０００３】一方、光干渉器を備えた光送信機は、ＤＰ
ＳＨ−ＩＭ(Direct Phase-shiftand Self-Homodyne Int
ensity Modulation) システムに使用される。ＤＰＳＨ
−ＩＭシステムにおいては、しきい値電流よりも高いバ
イアス電流が与えられているレーザダイオードに小振幅
な変調電流パルスを与えて発振光を位相変調し、この位
相変調された光が光干渉器を通って強度変調光に変換さ
れる(Shirasaki,M.,Nishimoto, H., Okiyama, T. and T
ouge, T.: Fibre transmission propertiesof optical
pulses produced through direct phase modulation of
DFB laserdiode, ELECTRONICS LETTERS 14th April 19
88 Vol. 24 No.8 pp.486-488) 。

【０００４】いずれの場合にも、光干渉器は、周波数変
調又は位相変調された光を光周波数弁別特性に従って強
度変調された光に変換する。従って、効率的に周波数弁
別を行うためには、光干渉器の動作点が光周波数弁別特
性の最大傾斜位置にあることが望ましい。しかし、この
動作点は、光源となるレーザダイオードや光干渉器の温
度、経年変化等により変動しやすいので、動作点を常に
最適点に制御する技術が要求される。

【０００５】他方、分岐点と合流点の間で各光路の伝搬
光に位相差を与える光干渉器としては、ＩＭ／ＤＤ（強
度変調／直接検波）システムに使用される光変調器が知
られている。この種の光変調器を用いると、光源として
のレーザダイオードを一定電流で駆動することができる
ので、変調に際しての波長チャーピング（波長の動的変
動）を抑えて波長分散の影響を最小限にし、高速で且つ
長距離の通信が可能になる。

【０００６】光変調器を実用化する上での課題として、
初期動作点のばらつき、温度・経年変化による動作点の
変動がある。動作点のばらつきや変動は、出力光のアイ
開口や消光比に関して特性劣化を引き起こし、受信感度
の劣化を招く。従って、これを避けるために、動作点を
安定化することが要求される。

【０００７】

【従来の技術】従来、光干渉器の２つの相補的な出力を
それぞれ受光器で受け、これら２つの受光器の出力の平
均レベル（光電流の直流成分）の差成分を動作点検出信
号として用いる動作点安定化技術が知られている（鳥
羽、織田、中西、柴田、野須、高戸、福田、「１００チ
ャネル光ＦＤＭ情報分配伝送系構成法の検討」ＯＣＳ８
９−６４，ｐｐ１５−２０）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
る場合、（ア）２つの受光器の特性が揃っているか否か
が制御の精度を決定する、（イ）回路構成上、フィード
バックループにおけるＤＣドリフトの影響をうけること
がある、（ウ）光干渉器からの光出力が矩形波に近づく
程動作点検出信号が小さくなり、理想的な矩形波である
場合には原理的に動作点検出信号が零になる、等の問題
がある。

【０００９】本発明の目的は、光干渉器の動作点を高精
度に安定化する装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１はクレーム対応図で
ある。本発明の光干渉器の動作点安定化装置は、光干渉
器１、受光手段２、ピーク検出手段３、低周波発振手段
４、第１の同期検波手段５及び動作点設定手段６を備え
る。

【００１１】光干渉器１は、強度変調された干渉光を出
力する。受光手段２は、光干渉器１からの干渉光を受
け、その光強度を電気信号に変換する。

【００１２】ピーク検出手段３は、受光手段２からの電
気信号を受け、その波形の最大振幅を検出する。低周波
発振手段４は、光干渉器１に入力する光の周波数又は光
干渉器１の干渉特性を低周波数で変化させる。

【００１３】第１の同期検波手段５は、低周波発振手段
４からの発振出力を参照信号としてピーク検出手段３の
出力信号を同期検波する。動作点設定手段６は、第１の
同期検波手段５の同期検波出力が零又は所定値になるよ
うに、光干渉器１に入力する光の周波数又は光干渉器の
干渉特性に帰還をかける。

【００１４】本発明のある実施態様においては、光干渉
器１は、周波数変調又は位相変調された光を受け、この
光を光周波数弁別特性に従って強度変調された干渉光に
変換する。この場合において、光干渉器が光受信機の構
成要素として用いられているときには、この光受信機は
周波数変調又は位相変調された光を受信し、光干渉器が
光送信機の構成要素として用いられているときには、こ
の光送信機は強度変調された干渉光を出力する。

【００１５】本発明の他のある実施態様においては、光
干渉器１は、一定強度の光を受けこの光を変調信号に従
って強度変調された干渉光に変換する光変調器である。

【００１６】

【作用】光干渉器１から出力された干渉光は強度変調さ
れている。その変調振幅は、ピーク検出手段３により検
出される。ピーク検出手段３により検出された変調振幅
は、光干渉器の光周波数弁別特性或いは光干渉器が光変
調器である場合の動作特性の変動等に起因する動作点の
変動を反映する。具体的には、検出された振幅が最大の
ときに動作点は最適点にある。従って、ピーク検出手段
３の出力信号の同期検波出力を光干渉器１の干渉特性等
に帰還させることによって、動作点を最適点に維持する
ことができる。

【００１７】本発明を実施する場合、受光器は１つで済
むので、特性が揃った２以上の受光器を用いる必要がな
い。また、同期検波による制御ループを構成しているの
で、ＤＣドリフトを考慮する必要がない。

【００１８】さらに、強度変調波形における最大振幅を
検出するようにしているので、光干渉器の光出力波形に
かかわらず検出信号を得ることができる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図２は光干
渉器及びその動作点安定化装置を含む光受信機の主要部
のブロック図である。光干渉器１１は、導波路基板上に
光導波路を形成して所謂マッハツェンダ型に構成され
る。入力ポート１２及び１３に入力した光は、光結合部
１４で例えば方向性結合され、光路長が異なる２つの光
導波路１５及び１６に分配される。

【００２０】光導波路１５及び１６の伝搬光は、光結合
部１７で例えば方向性結合され、出力ポート１８及び／
又は１９から出力される。この実施例では、入力ポート
１２及び出力ポート１８が用いられ、入力ポート１３及
び出力ポート１９はデッドエンドとされる。

【００２１】送信側から図示しない光伝送路により送ら
れてきた、周波数変調又は位相変調された光は、光干渉
器１１の入力ポート１２に入力する。この光干渉器１１
は周波数変調又は位相変調された光を強度変調された干
渉光に変換し、この干渉光は、出力ポート１８から出力
されてフォトダイオード等からなる受光器２０に入力す
る。

【００２２】受光器２０の出力信号は、増幅器２１で増
幅された後、図示しない識別回路へ送られる。全波整流
器等からなるピーク検出回路２２は、増幅器２１の出力
信号を受け、強度変調に従って変化する波形の最大振幅
を検出する。

【００２３】ピーク検出回路２２の出力信号は、ローパ
スフィルタ２３及び割算回路２４により規格化処理をさ
れた後、同期検波回路２６に入力する。同期検波用の発
振器２５は、伝送データの伝送速度に対応する周波数に
対して十分低い周波数の低周波信号を出力する。この低
周波信号は、光干渉器１１の例えばバイアスに重畳さ
れ、これにより光干渉器１１の干渉特性が低周波数で変
化させられる。

【００２４】この干渉特性は、具体的には、光干渉器１
１における光導波路１５及び１６間の伝搬遅延時間差で
ある。光干渉器の干渉特性を変化させる方法としては、
バイアス（電圧）を用いた電気光学効果によるものの他
に、光弾性効果を利用して変化させる方法、機械的外力
を加えて変化させる方法、熱光学効果を利用して変化さ
せる方法等がある。

【００２５】同期検波回路２６は、発振器２５からの低
周波信号を参照信号として、割算回路２４の出力信号に
ついて同期検波を行う。この同期検波回路２６は、例え
ば、割算回路２４の出力信号と参照信号を乗算するミキ
サと、このミキサの出力のＤＣ成分を抽出するローパス
フィルタとから構成される。

【００２６】ローパスフィルタ２３及び割算回路２４を
介さずに、ピーク検出回路２２の出力信号について同期
検波回路２６が直接的に同期検波を行うようにしてもよ
い。動作点設定回路２７は、同期検波回路２６の出力レ
ベルが零になるように光干渉器１１の干渉特性に帰還を
かける。この場合、光干渉器１１の干渉特性を変化させ
る方法としては、前述の方法のいずれかを用いることが
できる。この実施例では、動作点設定回路２７の出力信
号は、光干渉器１１のバイアスに帰還される。

【００２７】動作点設定回路２７は、マーク率補正信号
等の制御入力に基づいて、同期検波出力が所定のオフセ
ット値に一致するような制御を行うように構成されても
よい。尚、マーク率補正については、後述の光送信機の
実施例で説明する。

【００２８】受光器２０の出力信号は、増幅器２１で増
幅される他、増幅器２８で増幅されてもう１つの同期検
波回路２９に入力する。この同期検波回路２９は、発振
器２５からの低周波信号を参照信号として、受光出力を
同期検波し、その同期検波出力の正負は動作点判別回路
３０により判別される。動作点判別回路３０の出力信号
は、動作点設定回路２７に帰還される。同期検波回路２
９及び動作点判別回路３０の動作については後述する。

【００２９】図３は図２の光受信機における光干渉器の
動作点安定化の原理を説明するための図である。符号４
１は光干渉器１１の光周波数弁別特性を表し、その縦軸
は出力ポート１８から出力する干渉光の強度、横軸は入
力ポート１２に入力する光の周波数又は動作点を表して
いる。

【００３０】マッハツェンダ型の光干渉器が使用されて
いる場合、その光周波数弁別特性は、光周波数の変化に
対して干渉光の強度が正弦波状に変化する特性を呈し、
極大値ＭＡＸと極小値ＭＩＮが交互に表れる。

【００３１】いま、符号４２で示すように、２値の論理
レベルの一方に対応する周波数が極小点ＭＩＮを与える
周波数に一致し他方に対応する周波数が極大点ＭＡＸを
与える周波数に一致するような波形でＦＳＫ（周波数シ
フトキーイング）変調された光が入力すると、最も効率
的な周波数弁別が行われ、符号４３で表される波形を有
する強度変調光（干渉光）が得られる。この場合、伝送
データのマーク率が１／２であるとすれば、動作点は光
周波数弁別特性における変曲点Ａを与える周波数に一致
し、この動作点が最適動作点となる。

【００３２】ここで、送信側の光源が劣化する等して入
力波形４２が光周波数軸方向にずれ、或いは、光干渉器
の温度変動等により光周波数弁別特性の曲線が光周波数
軸方向にずれる場合を想定する。この場合、入力波形の
２値の論理レベルに対応する光周波数はもはや光周波数
弁別特性における極大点及び極小点に一致しなくなるか
ら、出力波形４３における最大振幅は減少することにな
る。

【００３３】本発明においては、この出力波形の最大振
幅の減少をピーク検出回路により検出し、その検出出力
が最大になるような制御を行うことによって、光干渉器
の動作点を最適点に安定化しているのである。

【００３４】符号４４はピーク検出回路の出力の周波数
特性を光干渉器の光周波数弁別特性（符号４１）に対応
させて表したグラフである。光干渉器の動作点が最適点
にあるときに、ピーク検出回路の出力が最大になってい
ることがわかる。本実施例では、この状態を維持するた
めに同期検波を行っている。

【００３５】同期検波回路２６から出力される同期検波
信号の光周波数特性は、ピーク検出回路２２の出力の光
周波数特性（符号４４）を微分した波形と等価になる。
符号４５は同期検波信号の光周波数特性を符号４４で表
されるピーク検出回路の出力の光周波数特性に対応させ
て示した図である。

【００３６】光干渉器の動作点が最適点に一致している
場合には、同期検波信号のレベルは零になる。そして、
光干渉器の動作点が最適点からずれるに従って、同期検
波信号の値は、零から正又は負の方向に、図３の符号４
５で表される特性に従って変化する。

【００３７】以上の動作原理に基づき、動作点設定回路
２７は、同期検波信号の極性が正であればこれが負にな
る方向に、また、同期検波信号の極性が負であればこの
極性が正になる方向に、光干渉器１１のバイアス等を調
整する。そしてこのような負帰還制御によって、光干渉
器の動作点が最適点に一致するような制御動作が実現さ
れる。

【００３８】本実施例において、ピーク検出回路２２の
出力信号を直接同期検波回路２６に入力させずに、ロー
パスフィルタ２３及び割算回路２４を介して入力させて
いるのは、この制御ループにおけるループゲインを一定
に保ち、この光受信機の入力ダイナミックレンジを拡げ
るためである。これを具体的に説明する。

【００３９】ローパスフィルタ２３は、ピーク検出回路
２２の出力信号のＤＣ成分を抽出する。割算回路２４
は、ピーク検出回路２２の出力信号をローパスフィルタ
２３からのＤＣ信号により割算する。

【００４０】このような構成によると、ピーク検出回路
２２の出力信号に含まれる低周波成分（発振器２５から
の低周波信号の周波数成分）を、受信した光の強度にか
かわらず安定に得ることができるので、入力ダイナミッ
クレンジが拡がるのである。

【００４１】ところで、このような負帰還制御を行う場
合、同期検波回路２６の同期検波信号の光周波数特性は
周期性を有しているので、複数の安定点が存在すること
になる。即ち、同期検波信号の光周波数特性の微分係数
が負となり且つ同期検波信号が零になる安定点は複数存
在する。

【００４２】以下の説明では、光干渉器の光周波数弁別
特性（符号４１）における微分係数が正である変曲点に
対応する安定点のみを安定点（例えば符号Ｂで表す。）
と称し、光周波数弁別特性における微分係数が負である
変曲点に対応する安定点を擬似安定点（例えば符号
Ｃ₁，Ｃ₂で表す。）と称することにする。

【００４３】同期検波回路２９及び動作点判別回路３０
はこのような安定点及び擬似安定点を判別するためのも
のである。受光器２０の出力信号について同期検波回路
２９により同期検波を行うと、その同期検波信号の光周
波数特性は、光干渉器１１の光周波数弁別特性（符号４
１）を微分した波形と等価になる。

【００４４】符号４６は、同期検波回路２９から出力さ
れる同期検波信号の光周波数特性を同期検波回路２６の
同期検波信号の光周波数特性に対応させて示した図であ
る。動作点が安定点Ｂに安定化されている場合には、同
期検波回路２９の出力信号の極性は正となり、動作点が
擬似安定点Ｃ₁又はＣ₂に安定化されている場合には、
同期検波回路２９の出力信号の極性は負になる。

【００４５】従って、この極性を動作点判別回路３０に
より判別することによって、動作点を擬似安定点ではな
く所望の安定点に安定化することができる。本実施例で
は、動作点判別回路３０の出力信号を動作点設定回路２
７に帰還させることによって、この安定化動作を自動的
に行っている。

【００４６】図４は光干渉器及びその動作点安定化装置
が含まれる光送信機の主要部のブロック図である。ＤＰ
ＳＨ−ＩＭの動作原理に従って駆動されるレーザダイオ
ード５１からの光は、周波数変調又は位相変調されたも
のであり、この光は光干渉器１１の入力ポート１２に入
力する。

【００４７】光干渉器１１は、入力した光を自己ホモダ
インによって強度変調光に変換して出力ポート１８から
出力する。出力ポート１８から出力された強度変調光
は、光カプラ等からなる光分岐回路５２を介してその大
部分は図示しない光伝送路に送出され、その一部は受光
器２０により電気信号に変換される。

【００４８】受光器２０の出力信号に基づく光干渉器の
動作点安定化のための制御の態様は、動作点設定回路２
７の出力信号の帰還先と、マーク率補正がなされている
点を除いて図２の光受信機におけるのと同様である。

【００４９】バイアス・温度制御回路５３は、レーザダ
イオード５１にレーザ発振に必要なバイアス電流を供給
するとともに、レーザダイオード５１の温度を制御す
る。変調回路５４は、データ入力に基づき変調電流をレ
ーザダイオード５１に供給し、この変調電流によって１
タイムスロット内で変動したレーザダイオード５１の発
振周波数の積分値が位相量としてｋπ又は−ｋπ（ｋ≧
１）になるようにする。

【００５０】光干渉器１１における光導波路１５及び１
６間の伝搬遅延時間差は、データ入力における１タイム
スロットの１／ｋに相当する時間に設定される。マーク
率モニタ回路５５は、変調回路５４への入力データのマ
ーク率を検出し、検出されたマーク率に応じた補正信号
を動作点設定回路２７に帰還させる。

【００５１】この実施例では、動作点設定回路２７の出
力信号は、バイアス・温度制御回路５３に帰還され、レ
ーザダイオード５１に与えるバイアス電流又はレーザダ
イオード５１の温度によりレーザダイオード５１の発振
周波数が制御される。

【００５２】図５によりＤＰＳＨ−ＩＭの動作原理を簡
単に説明する。光干渉器１１から出力される光の強度
は、光導波路１５の伝搬光と光導波路１６の伝搬光が光
結合部１７で干渉するときのこれらの光波の位相差に依
存する。もし、位相差がπ（又は（２ｎ＋１）π，ｎは
整数）に固定されているとすると、出力される光の強度
は零になる。光干渉器１１に入力する光波の位相が１タ
イムスロット内で変化すると、出力光の強度は変化す
る。

【００５３】レーザダイオード５１の発振周波数は、バ
イアス・温度制御回路５３及び変調回路５４により与え
られる駆動電流（バイアス電流及びこれに重畳された変
調電流）に応じたものとなるので、変調電流パルスの波
形はレーザダイオード５１から出力される光波の周波数
変化に反映される。図５（Ａ）はこの周波数偏移を表す
波形図であり、ＲＺ型の波形が得られている。ここで、
ＲＺ型とは、変調のタイムスロット毎に信号レベルが零
に戻るというだけの意味であり、そのデューティ比は任
意である。

【００５４】光波の位相は周波数の時間積分となるの
で、変調電流パルスの振幅を適切にとれば、信号「１」
に対応するタイムスロットにおける位相変化は、図５
（Ｂ）に示すようにπとなる。この光は、干渉器１１に
よって、１タイムスロット遅延した光と等振幅で干渉す
る。１タイムスロット遅延した光の位相を図５（Ｂ）に
破線で示す。ここで、この遅延光の初期位相は零又はπ
に設定される（図５（Ｂ）では初期位相がπであるとし
ている。）。

【００５５】光干渉器１１から出力される光の強度は、
干渉する２つの光の相対位相差で定まる。相対位相差
は、図５（Ｂ）における実線と破線の差であり、それは
図５（Ｃ）に示すようになり、データ入力に対応して零
とπの間で変化する。干渉した結果は、位相差が零のと
きに光出力が最大で位相差がπのときに光出力が零とな
るので、光出力の強度波形は図５（Ｄ）に示すようにな
る。

【００５６】尚、出力波形はデータ入力に対応している
が、出力波形とデータ入力波形の間には１タイムスロッ
トの半分に相当する時間遅延がある。また、出力波形は
ＲＺデータ入力のデューティ比に関係なくＮＲＺ型とな
っており、データ入力のデューティ比は出力波形におけ
る立ち上がり時間及び立ち下がり時間を決める。

【００５７】ＤＰＳＨ−ＩＭによると、レーザダイオー
ドの高いバイアス下での小振幅変調が可能になるので、
チャーピングによる波長分散の影響を受けにくくしかも
低い駆動電圧で差動するシステムの構築が可能になる。

【００５８】ＤＰＳＨ−ＩＭにおいては、レーザダイオ
ードの発振周波数や光干渉器の遅延時間差の微少な変化
で光干渉器から出力される強度変調光が歪んだりその極
性が反転したりする。レーザダイオードの発振周波数や
光干渉器における遅延時間差は、温度変化や経時劣化に
従って変化する。従って、ＤＰＳＨ−ＩＭが適用される
光送信機を実用に供する場合には、波形歪みや極性の反
転が生じないように、光干渉器の動作点を安定化するこ
とが要求されるのである。

【００５９】尚、図５（Ａ）の光周波数の波形は図３の
符号４２で表される波形に対応し、図５（Ｄ）の干渉光
強度の波形は図３の符号４３で表される波形に対応す
る。図２の実施例では、動作点設定回路２７の出力信号
は光干渉器１１のバイアス等に帰還され、光干渉器１１
の光周波数弁別特性（図３の符号４１）を光周波数軸方
向に変位させることによって最適動作点を得ているが、
本実施例においては、光干渉器１１が光送信機内に設け
られているので、動作点設定回路２７の出力信号をレー
ザダイオードのバイアス・温度制御回路５３に帰還させ
ることができる。この場合、図３により説明するなら
ば、符号４２で表される入力波形が光周波数軸方向に変
位することによって、動作点が最適点に安定化される。

【００６０】このように動作点安定化のためにレーザダ
イオードのバイアス又は温度を制御する場合、光干渉器
における遅延時間差が一定に保たれているとすれば、レ
ーザダイオードの自動周波数制御（ＡＦＣ）が同時に実
現されることになる。

【００６１】次に、マーク率モニタ回路５５は、例え
ば、変調回路５４内に設けられた積分器によって構成さ
れ、このマーク率モニタ回路５５は、変調回路５４への
入力データの論理値「１」と「０」の発生比率即ちマー
ク率を演算して、その出力を動作点設定回路２７に帰還
させる。

【００６２】いま、マーク率が１／２の場合、即ち
「１」と「０」が１：１の割合で発生する場合と、マー
ク率が例えば１／４の場合、即ち「１」と「０」が１：
３の割合で発生する場合とでは、光干渉器１１から出力
する光の平均強度が変化する。

【００６３】光干渉器１１から出力する光の平均強度が
変化すると、ピーク検出回路２２の能力によってはピー
ク検出回路２２の出力信号レベルも変化することにな
る。そこで、このようなピーク検出回路２２の出力信号
がマーク率に依存して変化することを防止するために、
マーク率モニタ回路５５により検出されたマーク率に応
じて動作点設定回路２７におけるオフセット値を増減さ
せる等するのである。これにより、マーク率の変動を受
けない光干渉器の動作点安定化動作が実現される。

【００６４】この実施例では、発振器２５からの低周波
信号により光干渉器１１の干渉特性を変化させるように
しているが、この実施例のように光干渉器１１が光送信
機内に設けられている場合には、発振器２５からの低周
波信号によりレーザダイオード５１の発振周波数を変化
させるようにしてもよい。こうする場合には、発振器２
５からの低周波信号をバイアス・温度制御回路５３に入
力するようにする。

【００６５】また、動作点設定回路２７の出力信号を、
バイアス・温度制御回路５３に帰還させるのではなく光
干渉器１１に帰還させて、図２の実施例におけるのと同
様にして光干渉器の動作点を安定化させてもよい。

【００６６】図６は光干渉器及びその動作点安定化装置
を含む他の光送信機の主要部のブロック図である。この
実施例における光干渉器はマッハツェンダ型光変調器等
の光変調器である。光変調器６１は、レーザダイオード
６２からの一定強度の光を受けて、この光を強度変調し
て出力する。光変調器６１から出力された強度変調光
は、光分岐回路５２で分岐され、その一方は図示しない
光伝送路に送出され他方は受光器２０により電気信号に
変換される。

【００６７】光変調器６１は、レーザダイオード６２か
らの光が入力する入力ポート６３と、入力ポート６３に
入力した光を２分岐して伝搬させる一対の光導波路６４
及び６５と、光導波路６４及び６５をそれぞれ伝搬した
光を合流して出力する出力ポート６６とを備えている。
各光導波路は、ＬｉＮｂＯ₃等の電気光学結晶からなる
導波路基板６７上に形成されている。

【００６８】符号６８は一方の光導波路６４に装荷され
た信号電極を表し、符号６９は他方の光導波路６５に装
荷された接地電極を表す。この実施例では、高速変調動
作を可能にするために、変調信号により信号電極６８と
接地電極６９の間に生ずる電界が入力ポート６３の側か
ら出力ポート６６の側に伝搬するような進行波型の構成
が採用されている。

【００６９】変調回路７０は、論理レベルが２値である
データ入力に基づいて変調信号を光変調器６１に与え
る。変調信号は、デカップリングキャパシタ７１を介し
て信号電極６８の入力ポート６３側の端部６８Ａに入力
される。信号電極６８の出力ポート６６側の端部６８Ｂ
は、デカップリングキャパシタ７２を介して終端抵抗器
７３の一端に接続される。終端抵抗器７３の他端と接地
電極６９は接地される。

【００７０】動作点設定回路２７の出力信号及び発振器
２５からの低周波信号は、インダクタ７４を介して信号
電極６８の端部６８Ｂに入力される。マーク率モニタ回
路７５は、変調回路７０へのデータ入力のマーク率を検
出し、その検出出力を動作点設定回路２７に帰還させ
る。

【００７１】図７は光変調器６１の入出力特性を示す図
である。図において、は動作点ドリフトを生ずる前の
特性を示し、は動作点ドリフトを生じた場合の特性を
示す。この実施例のように光干渉器が光変調器である場
合における「動作点ドリフト」とは、出力光電力と印加
電圧の関係を表す動作特性曲線の印加電圧増減方向への
ドリフトのことである。

【００７２】光変調器の動作特性曲線は、印加電圧に対
して周期性を有する。従って、データ入力の各論理値に
対応して出力光電力の極小値及び極大値が得られる変調
信号（駆動電圧Ｖ₀及びＶ₁）を用いることにより、効
率的な２値変調を行うことができる。

【００７３】動作点ドリフトが発生したときに、駆動電
圧Ｖ₀及びＶ₁が一定であると、上述の周期性により波
形歪み及び消光比劣化が生じる。本実施例においては、
動作点設定回路２７の出力信号を光変調器６１のバイア
スに帰還させているので、動作点ドリフトが発生したと
きに、そのドリフトをｄＶとすると、駆動電圧Ｖ₀，Ｖ
₁がそれぞれＶ₀＋ｄＶ，Ｖ₁＋ｄＶに変化させられ
る。その結果、動作点ドリフトを補償して波形歪み及び
消光比劣化を防止することができる。

【００７４】この実施例では、動作点設定回路２７の出
力信号と発振器２５からの低周波信号を光変調器６１の
バイアスに帰還させているが、これらのいずれか一方又
は両方をレーザダイオード６２のバイアス又は温度に帰
還させて、レーザダイオード６２の発振周波数を変化さ
せるようにしてもよい。

【００７５】以上説明した実施例によると、光干渉器の
動作点安定化のための受光器が１台で済む、受光器等に
おけるＤＣドリフトに影響されない、動作点検出信号が
大きい、光干渉器の出力波形に制御が影響されない等の
効果が生じ、システムの実際の運用に即した動作点安定
化制御が可能になる。

【００７６】また、図２に示したような光受信機の構成
部品となるＩＣには、一般に、自動利得制御（ＡＧＣ）
の機能が備わっており、この場合受光波形のピーク検出
が行われている。従って、本発明を光受信機に適用する
場合には、新たに同期検波のための回路を付加するだけ
で本発明を実施することができ、光受信機の改変箇所は
少なくて済む。

【００７７】

【発明の効果】本発明の効果は実施例等の説明から明ら
かであるが、そのうち主要なものを確認的に明らかにす
れば次の通りである。即ち、本発明によると、光干渉器
の動作点を高精度に安定化することができるようになる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図である。

【図２】本発明の光干渉器の動作点安定化装置が含まれ
る光受信機の主要部のブロック図である。

【図３】光干渉器の動作点安定化の原理を説明するため
の図である。

【図４】本発明の光干渉器の動作点安定化装置が含まれ
る光送信機の主要部のブロック図である。

【図５】ＤＰＳＨ−ＩＭの動作原理の説明図である。

【図６】本発明の光干渉器の動作点安定化装置が含まれ
る他の光送信機の主要部のブロック図である。

【図７】光変調器の入出力特性を示す図である。

【符号の説明】

１，１１光干渉器２受光手段３ピーク検出手段４低周波発振手段５第１の同期検波手段６動作点設定手段６１光変調器（光干渉器）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強度変調された干渉光を出力する光干渉
器(1) と、該光干渉器からの干渉光を受け、その光強度を電気信号
に変換する受光手段(2) と、該受光手段からの電気信号を受け、その波形の最大振幅
を検出するピーク検出手段(3) と、上記光干渉器(1) に入力する光の周波数又は上記光干渉
器の干渉特性を低周波数で変化させる低周波発振手段
(4) と、該低周波発振手段からの発振出力を参照信号として上記
ピーク検出手段(3) の出力信号を同期検波する第１の同
期検波手段(5) と、該同期検波手段の同期検波出力が零又は所定値になるよ
うに、上記光干渉器(1) に入力する光の周波数又は上記
光干渉器の干渉特性に帰還をかける動作点設定手段(6)
とを備えたことを特徴とする光干渉器の動作点安定化装
置。
【請求項２】上記光干渉器は、周波数変調又は位相変
調された光を受け、この光を光周波数弁別特性に従って
強度変調された干渉光に変換することを特徴とする請求
項１に記載の光干渉器の動作点安定化装置。
【請求項３】上記動作点設定手段は、上記光干渉器に
おけるバイアス又は温度を変化させることにより該光干
渉器の光周波数弁別特性を制御することを特徴とする請
求項２に記載の光干渉器の動作点安定化装置。
【請求項４】上記ピーク検出手段の出力信号のＤＣ成
分を抽出するローパスフィルタ(23)と、上記ピーク検出
手段の出力信号を上記ローパスフィルタからのＤＣ成分
により割算する割算回路(24)とをさらに備え、該割算回
路の出力信号について上記第１の同期検波手段が同期検
波を行うことを特徴とする請求項２に記載の光干渉器の
動作点安定化装置。
【請求項５】上記低周波発振手段からの発振出力を参
照信号として上記受光手段からの電気信号を同期検波す
る第２の同期検波手段と、該同期検波手段の出力信号の
正負を判別する判別手段とをさらに備えていることを特
徴とする請求項２に記載の光干渉器の動作点安定化装
置。
【請求項６】上記判別手段の出力信号が上記動作点設
定手段に帰還され、上記第２の同期検波手段の出力信号
が常に正又は負のいずれか一方に制御されることを特徴
とする請求項５に記載の光干渉器の動作点安定化装置。
【請求項７】上記光干渉器は、周波数変調又は位相変
調された光を受信する光受信機内に設けられていること
を特徴とする請求項２に記載の光干渉器の動作点安定化
装置。
【請求項８】上記光干渉器は、強度変調された光を出
力する光送信機内に設けられていることを特徴とする請
求項２に記載の光干渉器の動作点安定化装置。
【請求項９】上記光干渉器が受ける光を出力するレー
ザダイオードのバイアス又は温度が上記動作点設定手段
からの帰還を受け、上記レーザダイオードの自動周波数
制御がなされることを特徴とする請求項８に記載の光干
渉器の動作点安定化装置。
【請求項１０】上記光干渉器が受ける光の周波数変調
又は位相変調は、レーザダイオードの駆動電流を入力デ
ータに基づき変調することによりなされ、該入力データ
のマーク率は上記動作点設定手段に帰還されることを特
徴とする請求項８に記載の光干渉器の動作点安定化装
置。
【請求項１１】上記光干渉器は、一定強度の光を受
け、この光を変調信号に従って強度変調された干渉光に
変換する光変調器(61)であることを特徴とする請求項１
に記載の光干渉器の動作点安定化装置。