JPWO2009072577A1

JPWO2009072577A1 - 外部変調器の制御装置及び方法

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Publication number: JPWO2009072577A1
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Inventors: 藤咲　芳春; 芳春藤咲
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Current assignee: Fujikura Ltd
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Filing date: 2008-12-04
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Abstract

本発明の外部変調器の制御装置は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、所定の周波数を有する低周波信号を生成し、出力する低周波信号生成手段と；前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する低周波信号検出手段と；前記低周波信号検出手段の出力信号に基づいて、前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する動作点制御手段と；前記外部変調器の光出力の平均値を検出する光パワーレベル検出手段と；前記光パワーレベル検出手段の検出出力に基づいてゲインが設定されるように構成され、前記低周波信号検出手段の出力を増幅し、前記動作点制御手段に出力する可変利得増幅手段と；を有し、前記可変利得増幅手段のゲインは、前記外部変調器の出力側から前記動作点制御手段を介して前記外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になるように設定される。

Description

本発明は、光通信システムに使用されるマッハツェンダ型光変調器等の制御装置及び方法に関する。
本願は、２００７年１２月０４日に、日本国に出願された特願２００７−３１３４７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

外部変調器としてＬｉＮｂＯ_３変調器（ＬＮ変調器）に代表されるマッハツェンダ（ＭＺ）型変調器は、印加電圧に対し光の透過特性が正弦波状（周期２Ｖπ）に変化する事が知られている。しかし、この透過特性は温度変化などの外乱に敏感で、経時変化（動作点ドリフト）が起こってしまう。
ここでいう「動作点ドリフト」とは、印加電圧と光出力パワーとの関係を表す特性曲線において、印加電圧が増減する方向へのドリフトをいう。

マッハツェンダ（ＭＺ）型変調器等の外部変調器の動作点を補償するには様々な方法があるが、中でも低周波重畳方式は簡便であることから広く用いられている。この低周波重畳方式とは、変調信号に予め低周波数信号を重畳しておき、外部変調器の出力から検出された上記低周波信号成分と、元の低周波信号の位相差に応じて動作点のずれ量を補償する方法である。図１０に低周波重畳方式を用いた従来の外部変調器の制御装置２１の構成（特許文献１参照）を示す。

図１０において、光通信に用いられる従来の外部変調器の制御装置は、光源２０と、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器２２と、光分岐部２３と、低周波発振器２４と、低周波重畳部２５と、低周波信号検出部２６と、動作点制御部２７とを有している。
光分岐部２３は、マッハツェンダ型光変調器２２からの光出力を、図示してない光出力部側と、低周波検出部２６側とに分岐させて出力する。

低周波発振器２４は、マッハツェンダ型光変調器２２の動作点のずれ量を検出するための低周波信号（周波数ｆ）を生成し、出力する。
低周波重畳部２５は、光源２０から出力された光を変調する変調信号と、低周波発振器２４から出力された低周波信号（周波数ｆ）とを重畳する。

低周波信号検出部２６は、マッハツェンダ型光変調器２２の光出力のうち、低周波重畳部２５により変調信号に重畳された低周波信号成分（周波数ｆ）を検出する。また、この低周波信号成分（周波数ｆ）と、低周波発振器から出力された低周波信号（周波数ｆ）との位相差（マッハツェンダ型光変調器２２の動作点のずれ量）に応じた直流電圧信号を出力する。
動作点制御部２７は、低周波信号検出部２６から出力された上記直流電圧信号に基づいて、マッハツェンダ型光変調器２２の動作点のずれ量（動作点ドリフト）を補償するように動作点を制御する。

上記構成において、光源２０から出力された連続光は、マッハツェンダ型光変調器２２に入力され、光変調が行われる。その光変調に用いる電気信号は、低周波発振器２４から出力された低周波信号（周波数ｆ）が、低周波重畳部２５において変調信号に重畳されたものである。したがって、光変調信号には前記低周波信号（周波数ｆ）成分が含まれている。

マッハツェンダ型光変調器２２では、光源２０より出力された連続光が低周波重畳部２５から出力された上記低周波信号成分を含む変調信号により変調され、光分岐部２３に出力される。
マッハツェンダ型光変調器２２の変調出力は、光分岐部２３により、光出力部側と低周波信号検出部２６側とに分岐して出力される。

低周波信号検出部２６は、前記低周波信号成分（周波数ｆ）を検出し、その検出した低周波信号の位相と低周波発振器２４から出力される低周波信号（周波数ｆ）の位相とを比較し、その位相差情報、すなわちマッハツェンダ型光変調器２２の動作点のずれ量を示す信号（直流電圧信号）を動作点制御部２７に出力する。
この低周波検出部２６では、光分岐部２３で取りだされた光出力が、フォトダイオードで電気信号に変換され、検出される。この電気信号には、低周波重畳部で重畳された低周波信号が含まれている。この検出された電気信号は、増幅器で適宜増幅された後、ミキサで、低周波発信器から入力された低周波と混合されて位相が検出される。この位相に該当するミキサからの出力は、ローパスフィルタで所定の周波数以上の信号がカットされ、直流電圧信号が、動作点制御部２７に出力される。

動作点制御部２７では、前記位相差情報に基づいてマッハツェンダ型光変調器２２の動作点ドリフト（動作点ずれ量）を補償するような制御電圧を、マッハツェンダ型光変調器２２に印加する。すなわち、低周波信号検出部２６から出力された電気信号に応じてバイアス電圧をシフトさせ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点ドリフトを補償する。
以上の、光分岐部２３と、低周波信号検出部２６と、動作点制御部２７とのフィードバックループによるフィードバック制御動作により、マッハツェンダ型光変調器２２の動作点ドリフトを補償し、動作点ドリフトに追従して安定に変調を行える。
特開平３−２５１８１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている外部変調器の制御装置では、マッハツェンダ型光変調器の動作点制御を、上述したように、光分岐部２３と、低周波信号検出部２６と、動作点制御部２７とのフィードバックループによるフィードバック制御方式で行なうことについてのみ示されている。マッハツェンダ型光変調器の光入力パワーの変動に対する影響については開示されていない。

光源２０は、温度変動もしくは経時などの原因により、光出力パワーの変動が起こる可能性がある。また、マッハツェンダ型光変調器２２の光出力パワーを変えるために、光源２０の光出力パワーを変えるようなシステムの要請もあり得る。
マッハツェンダ型光変調器２２への光入力パワーが変動した場合、マッハツェンダ型光変調器２２→光分岐部２３→低周波信号検出部２６→動作点制御部２７に至る帰還ループのゲインである、閉ループゲインが変化することになる。図１１は、閉ループゲインが変化した際の様子を示したグラフである。グラフの縦軸は、低周波信号検出部２６から出力される直流電圧信号の大きさ、横軸はマッハツェンダ型光変調器２２から出力される光信号のクロスポイントを示している。また、グラフの実線Ｓ１は、閉ループゲインが変化する前の、光信号のクロスポイントと直流電圧信号との関係を示している。グラフの破線Ｓ２は、閉ループゲインが変化した後の、光信号のクロスポイントと直流電圧信号との関係を示している。図１１に示すように、閉ループゲインが変化すると、直線の傾きが変わるため、光信号のクロスポイントが変動してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外部変調器への光入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減を図った外部変調器の制御装置及び方法の提供を目的とする。

本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
（１）本発明の外部変調器の制御装置は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、所定の周波数を有する低周波信号を生成し、出力する低周波信号生成手段と；前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と、前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する低周波信号検出手段と；前記低周波信号検出手段の出力信号に基づいて、前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する動作点制御手段と；前記外部変調器の光出力の平均値を検出する光パワーレベル検出手段と；前記光パワーレベル検出手段の検出出力に基づいてゲインが設定されるように構成され、前記低周波信号検出手段の出力を増幅し、前記動作点制御手段に出力する可変利得増幅手段と；を有し、前記可変利得増幅手段のゲインは、前記外部変調器の出力側から前記動作点制御手段を介して前記外部変調器に至るループの閉ループゲインが、一定になるように設定されている。

上記（１）に記載の外部変調器の制御装置によれば、前記可変利得増幅手段のゲインは、前記外部変調器の出力側から前記動作点制御手段を介して前記外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になるように設定される。
これにより、外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

（２）本発明の外部変調器の制御装置は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、所定の周波数を有する低周波信号を生成し、出力する低周波信号生成手段と；前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する低周波信号検出手段と；前記低周波信号検出手段の出力信号に基づいて前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する動作点制御手段と、前記外部変調器の光出力の平均値を検出する光パワーレベル検出手段と；前記光パワーレベル検出手段の検出出力に基づいて前記光パワーレベル検出手段の検出値が一定になるように前記光源の光出力を制御する光出力制御手段と；を有する。

上記（２）に記載の外部変調器の制御装置によれば、外部変調器の出力を一定に保持することができ、かつ、外部変調器の出力側から動作点制御手段を介して外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になる。そのため、外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

（３）本発明の外部変調器の制御方法は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御方法であって、所定の周波数を有する低周波信号を低周波信号生成手段により生成する第１のステップと；信号重畳手段により前記入力信号である第１の変調信号に、前記第１のステップで生成された前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する第２のステップと；前記外部変調器の光出力の平均値を光パワーレベル検出手段により検出する第３のステップと；低周波信号検出手段により前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する第４のステップと；前記低周波信号検出手段の出力を増幅し、前記動作点制御手段に出力する可変利得増幅手段のゲインを前記光パワーレベル検出手段の検出出力に基づいて設定する第５のステップと；前記位相差に応じた信号に基づいて、動作点制御手段により前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する第６のステップと；を有し、前記第５のステップでは、前記可変利得増幅手段のゲインは、前記第３のステップで出力される信号に基づいて、前記外部変調器の光出力側から前記動作点制御手段を介して前記外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になるように設定される。

上記（３）に記載の外部変調器の制御方法では、可変利得増幅手段のゲインは、外部変調器の光出力側から動作点制御手段を介して外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になるように設定される。
これにより、外部変調器の出力側から動作点制御手段を介して外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になるので、外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

（４）本発明の外部変調器の制御方法は、光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御方法であって、所定の周波数を有する低周波信号を低周波信号生成手段により生成する第１のステップと；信号重畳手段により前記入力信号である第１の変調信号に前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する第２のステップと、前記外部変調器の光出力の平均値を光パワーレベル検出手段により検出する第３のステップと；低周波信号検出手段により前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する第４のステップと；前記位相差に応じた信号に基づいて、動作点制御手段により前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する第５のステップと；前記第３のステップの検出出力に基づいて、この光パワーレベル検出手段の検出値が一定になるように、光出力制御手段により前記光源の光出力を制御する第６のステップと；を有する。

上記（４）に記載の外部変調器の制御方法では、外部変調器の出力を一定に保持でき、かつ、外部変調器の出力側から動作点制御手段を介して外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になる。そのため、外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

上記（１）に記載の外部変調器の制御装置によれば、外部変調器の出力側から動作点制御手段を介して外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定となるように、動作点制御手段に出力する信号を増幅する可変利得増幅手段のゲイン、または外部変調器の出力を制御できる。そのため、外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る外部変調器の制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、同実施形態の光パワーレベル検出手段の構成を示した図である。図３は、同実施形態の低周波信号検出手段の構成を示した図である。図４は、同実施形態の可変利得増幅手段の構成を示した図である。図５は、同実施形態の動作点制御手段の構成を示した図である。図６は、同実施形態に係る外部変調器の制御装置の動作を示す説明図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る外部変調器の制御装置の構成を示すブロック図である。図８は、同実施形態の光出力制御手段の構成を模式的に示した図である。図９は、本発明の外部変調器の制御装置で得られる、直流電圧信号とドリフト量との関係を示したグラフである。図１０は、従来の外部変調器の制御装置の構成を示すブロック図である。図１１は、従来の外部変調器の制御装置で得られる、直流電圧信号と光信号のクロスポイントとの関係を示したグラフである。

符号の説明

１（１Ａ，１Ｂ）外部変調器の制御装置
１０光源
１１光出力制御手段
１２外部変調器（マッハツェンダ型光変調器）
１３光分岐部
１４低周波信号生成手段
１５信号重畳手段
１６光パワーレベル検出手段
１７低周波信号検出手段
１８可変利得増幅手段
１９動作点制御手段

＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１に本発明の第１実施形態に係る外部変調器の制御装置の構成を示す。図１において、本発明の第１実施形態に係る外部変調器の制御装置１Ａ（１）は、光源１０と、光分岐部１３と、低周波信号生成手段１４と、信号重畳手段１５と、光パワーレベル検出手段１６と、低周波信号検出手段１７と、可変利得増幅手段１８と、動作点制御手段１９とを有している。この外部変調器の制御装置１Ａによって、外部変調器１２は、光源１０からの出射光を入力信号に基づいて変調するように制御されている。

本発明では、外部変調器１２としてマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２を用いるのが好適である。このマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２には、光源１０からの光出力と、信号重畳手段１５から出力された変調信号と、動作点制御手段１９からのバイアス電圧とが入力される。マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２は、このバイアス電圧をうけて、信号重畳手段１５から入力される変調信号に応じて光源１０からの入力光を変調し、出力する。

低周波信号生成手段１４は、所定の周波数ｆを有する低周波信号を生成し、出力する。ここで、所定の周波数ｆとは、第１の変調信号と帯域が重ならず、かつ、ローパスフィルタで容易に分離できる周波数である。第１の変調信号は、通常１０ｋＨｚ〜４０ＧＨｚ程度であるため、その周波数ｆとしては、例えば、１ｋＨｚ程度が好ましい。周波数ｆが小さすぎると、制御のスピードが落ち、また、後述するローパスフィルタ１７ｃで分離するのが困難となる。
低周波信号生成手段１４としては、上記所定の周波数を生成できれば、低周波発信器など、従来公知のものを適用できる。

信号重畳手段１５は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の入力信号である元の変調信号（第１の変調信号）に、低周波信号生成手段１４より出力される周波数ｆの低周波信号を重畳させ、第２の変調信号とする。そして、信号重畳手段１５は、この第２の変調信号を新たな変調信号としてマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に印加する。
信号重畳手段１５としては、第１の変調信号を周波数ｆの低周波信号で振幅変調し、第２の変調信号として出力できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば可変利得アンプ等が適用できる。信号重畳手段１５から出力された第２の変調信号は、所定の信号レベルを得る駆動アンプとコンデンサとを介して、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に入力される。この第２の変調信号により、光源１０から入力された連続光が変調され、光分岐部１３に出力される。

光分岐部１３は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２から出力された光を、図示してない光出力部側と、光パワーレベル検出手段１６側とに分岐する。

光パワーレベル検出手段１６は、外部変調器１２から出力された光出力のうち、光分岐部１３で取り出された光出力の平均値を検出する。この際、外部変調器１２の散乱光（漏光）を用いて、その光出力の平均値を検出してもよい。
光パワーレベル検出手段１６は、例えば図２に示すように、フォトダイオード１６ａと電流検出回路１６ｂとから概略構成されている。光分岐部１３で取り出された外部変調器１２の光出力は、フォトダイオード１６ａによって、電気信号（直流成分と変調信号成分）に変換され、電流検出回路１６ｂによって直流成分の大きさ（平均値）が検出される。光パワーレベル検出手段１６の出力のうち、この直流成分は可変利得増幅手段１８に入力され、変調信号成分は低周波信号検出手段１７に入力される。

低周波信号検出手段１７は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力から低周波信号成分（周波数ｆ）を検出し、この検出した低周波信号の位相と、低周波信号生成手段１４から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差情報（動作点ずれ量）を検出し、可変利得増幅手段１８に出力する。低周波信号検出手段１６は、例えば図３に示すように、帯域増幅器１７ａと、ミキサ１７ｂと、ローパスフィルタ１７ｃとから概略構成されている。光パワーレベル検出手段１６から出力された電気信号は、周波数ｆの低周波信号を選択増幅する帯域増幅器１７ａを介して、ミキサ１７ｂの一方の入力端子に入力される。ミキサ１７ｂの他方の入力端子には、低周波信号生成手段１４から出力される低周波信号が入力される。ミキサ１７ｂは、これらの信号の位相を比較し、この位相差に応じた信号を、ローパスフィルタ１７ｃに出力する。ローパスフィルタ１７ｃは、ミキサ１７ｂからの出力のうち、所定の周波数以上の信号（例えば、上記信号の乗算で生じた２倍の周波数成分や、漏れこんでくる周波数ｆの成分）をカットし、直流電圧信号を可変利得増幅手段１８に出力する。ローパスフィルタ１７ｃは、これらの信号を十分に遮断するため、その帯域は１００Ｈｚ以下が好ましい。

可変利得増幅手段１８は、低周波信号検出手段１７から入力される直流電圧信号を、光パワーレベル検出手段１６からの入力に応じて増幅し、動作点制御手段１９に出力する。この可変利得増幅手段１８は、図４に示すように、増幅器１８ａと可変抵抗１８ｂとから概略構成されている。この構成により、低周波信号検出手段１７から入力された電気信号は、光パワーレベル検出手段１６の検出出力に基づいてゲインが設定され、増幅器１８ａによって増幅され、動作点制御手段１９へと出力される。

動作点制御手段１９は、可変利得増幅手段１８から出力された電気信号に基づいてマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点ドリフトを補償するように制御する。動作点制御手段１７は、図５に示すように、増幅器１９ａとコンデンサ１９ｂとから概略構成されている。この構成により、可変利得増幅手段１８から出力された電気信号に依存した出力がなされ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点ドリフトが補償される。すなわち、動作点制御手段１９は、可変利得増幅手段１８から出力された電気信号に応じてバイアス電圧をシフトさせ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点ドリフトを補償する。

本実施形態の外部変調器の制御装置では、このように光パワーレベル検出手段１６の検出出力に応じたゲインが、可変利得増幅手段１８によって設定できる。このゲインを、光パワーレベル検出手段１６で検出された光パワーレベルに反比例するように設定することにより、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力側から、動作点制御手段１９を介してマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に至るループの、閉ループのゲインを一定に保てる。従来では、光源から外部変調器１２に入力される光パワーが温度等により変動した場合、閉ループゲインが変動し、光信号のクロスポイントが変動する。本実施形態の外部変調器の制御装置では、上述したように、光源１０の光パワーが変動した場合であっても、閉ループゲインは一定である。そのため、この光パワーが変動した場合であっても、動作点制御手段１９に入力される直流電圧信号と光信号のクロスポイントとの関係は、図１１に示す直線Ｓ１のまま変化しない。すなわち、光源１０の光パワーが変動しても、図１１のグラフに示す直線の傾きは一定である。その結果、光源１０から外部変調器１２に入力される光パワーが温度等により変動したとしても、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点の変動を抑制できる。

図９は、本実施形態の外部変調器の制御装置で得られる、動作点制御手段１９に入力される直流電圧信号とドリフト量との関係を示す図である。グラフの縦軸は直流電圧信号の大きさ、横軸はドリフト量を示している。グラフ中Ｖ１は、本実施形態の外部変調器の制御装置で、最適な光出力が外部変調器１２からなされている時の、直流電圧信号の大きさを表している。また、グラフ中Ｄ１は、最適な光出力が外部変調器１２からなされている時の状態（初期値）を示している。温度変動やマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に加わる電圧等によって動作点ドリフト（Ｄ２，Ｄ３）が生じた場合、このドリフト方向に応じて、同相、あるいは位相の反転した周波数ｆの低周波成分が検出される。この動作点ドリフトで生じた位相差を低周波信号検出手段１７で検出して、出力された直流電圧信号が一定値となるように（Ｖ２，Ｖ３がＶ１となるように）、動作点制御手段１９でバイアス電圧を制御できる。そのため、従来の外部変調器の制御装置と同様に、温度変動やマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に加わる電圧等によって生じた動作点ドリフトを補償できる。
すなわち、本実施形態の外部変調器の制御装置は、温度変動やマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に加わる電圧等で生じる動作点ドリフトを抑制できるとともに、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に入力される光パワーの変動で生じる動作点の移動も抑制できる。ゆえに、従来の外部変調器の制御装置よりも、より効果的に外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の出力を安定化できる。

上記第１実施形態の外部変調器の制御装置１Ａでは、可変増幅手段１８が、必ずしも低周波信号検出手段１７の後段にある必要はなく、閉ループ内にあればよい。例えば、図２に示す抵抗１６ｃを可変抵抗とし、この可変抵抗１６ｃに可変利得増幅手段１８の機能を備えてもよい。上述した第１実施形態の外部変調器の制御手段１Ａと同様な効果が得られる。

次に、本実施形態の外部変調器の制御装置１Ａを用いた、外部変調器１２の制御方法について説明する。
この外部変調器の制御方法は、所定の周波数を有する低周波信号を低周波信号生成手段１４により生成する第１のステップと；信号重畳手段１５により入力信号である第１の変調信号に、前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を外部変調器１２に印加する第２のステップと；低周波信号検出手段１７により外部変調器１２の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と低周波信号生成手段１４から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する第３のステップと；前記位相差に応じた信号に基づいて、動作点制御手段１６により外部変調器１２の動作点ドリフトを補償するように制御する第４のステップと；外部変調器１２の光出力の平均値を光パワーレベル検出手段１６により検出する第５のステップと；低周波信号検出手段１７の出力を増幅して動作点制御手段１９に出力する可変利得増幅手段１８のゲインを、光パワーレベル検出手段１６の検出出力に基づいて設定する第６のステップと；を有する。以下、それぞれのステップについて説明する。

＜第１のステップ＞
第１のステップでは、上述した所定の周波数ｆを有する低周波信号を、低周波信号生成手段１４により生成する。

＜第２のステップ＞
第２のステップでは、信号重畳手段１５により、入力信号である第１の変調信号に、前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を外部変調器１２に印加する。この第２の変調信号により、光源１０からマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に入力された光出力が変調され、光分岐部１３に出力される。

＜第３のステップ＞
第３のステップでは、外部変調器１２の光出力の平均値を光パワーレベル検出手段１６により検出する。マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２から出力された光の一部を、光分岐部１３で取り出し、光パワーレベル検出手段１６のフォトダイオード１６ａで光−電気変換を行ない、その平均値を電流検出回路１６ｂで検出する。

＜第４のステップ＞
第４のステップでは、低周波信号検出手段１７により外部変調器１２の光出力から低周波信号成分（周波数ｆ）を検出する。この検出した低周波信号成分の位相と、低周波信号生成手段１４から出力された（第１のステップで生成した）低周波信号の位相とを比較し、その位相差（動作点ずれ量）に応じた信号を検出して、直流電圧信号に変換し、可変利得増幅手段１８に出力する。

＜第５のステップ＞
低周波信号検出手段１７の出力を増幅して動作点制御手段１９に出力する可変利得増幅手段１８のゲインを、第３のステップで出力される信号（光パワーレベル検出手段１６の検出出力）に基づいて設定する。この際、可変利得増幅手段１８のゲインは、外部変調器１２の光出力側から動作点制御手段１９を介して外部変調器１２に至るループの閉ループゲインが一定になるように設定する。

＜第６のステップ＞
第６のステップでは、動作点制御手段１９により外部変調器１２の動作点ドリフトを補償するように制御する。すなわち、可変利得増幅手段１８の出力を受けて、動作点制御手段１９によって、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点のドリフトに追従するように、バイアス電圧をシフトさせ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点を制御する。

ここで、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力に対する、光パワーレベル検出手段１６の出力と、可変利得増幅手段１８のゲインと、動作点制御のためのフィードバックループの閉ループゲインとについて説明する。
図６に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力に対する、光パワーレベル検出手段１６の出力と、可変利得増幅手段１８のゲインと、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力側から動作点制御手段１９を介してマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に至るループにおける閉ループゲインとの関係を示す。

マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが強い場合（図６上段）と、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが弱い場合（図６下段）とについて考える。光パワーレベル検出手段１６から可変利得増幅手段１８への出力は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーに概ね比例する。そのため、図６に示すように、光パワーレベル検出手段１６の出力は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが弱い場合よりも、その光出力パワーが強い場合の方が大きくなる。

可変利得増幅手段１８のゲインは、既述したように光パワーレベル検出手段１６での検出値に反比例するように設定される。したがって、図６に示すように、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが強くなれば、可変利得増幅手段１８のゲインは小さくなり、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力パワーが弱くなれば、可変利得増幅手段１８のゲインは大きくなる。

マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の出力側から動作点制御部１９を介してマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に至るループの閉ループゲインは、光パワーレベル検出部１６の出力と、可変利得増幅部１８のゲインとの積に比例する。本実施形態では、光パワーレベル検出手段１６の出力と、可変利得増幅手段１８のゲインとが反比例するため、これらの積は、ほぼ一定となる。したがって、閉ループゲインがほぼ一定となる。そのため、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点を、動作点制御手段１９によって動作点ドリフトに追従するように制御でき、その結果として、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点の変動を抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る外部変調器の制御装置の構成を図７に示す。
本実施形態に係る外部変調器の制御装置１Ｂ（１）が第１実施形態に係る外部変調器の制御装置１Ａ（１）と構成上、異なるのは、第１実施形態における可変利得増幅手段１８の代わりに、光源１０の出力を制御する光出力制御手段１１を設けた点である。第１実施形態と同様な機能を有する構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略することがある。

図７において、本発明の第２実施形態に係る外部変調器の制御装置１Ｂは、光源１０と、光出力制御手段１１と、光分岐部１３と、低周波信号生成手段１４と、信号重畳手段１５と、光パワーレベル検出手段１６と、低周波信号検出手段１７と、動作点制御手段１９とを有している。この制御装置１Ｂによって、光源１０からの出射光は、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２で変調される。本実施形態では、この光源１０の光出力は、光パワーレベル検出手段１６からの入力信号に基づいて制御されている。

本実施形態では、光パワーレベル検出手段１６は、光分岐部１３で分岐されたマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の光出力の平均値を検出し、この検出信号を光出力制御手段１１に出力している。光分岐部１３で取り出された外部変調器１２の光出力は、第１実施形態と同様に、フォトダイオード１６ａによって、電気信号（直流成分と変調信号成分）に変換され、電流検出回路１６ｂによって直流成分の大きさ（平均値）が検出される。光パワーレベル検出手段１６の出力のうち、この直流成分は光出力制御手段１１に入力され、変調信号成分は低周波信号検出手段１７に入力される。

動作点制御手段１９は、低周波信号検出手段１７から出力される、位相差に応じた信号（動作点ドリフトに応じた信号）に基づいてバイアス電圧をシフトさせ、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点ドリフトを補償するように制御する。

光出力制御手段１１は、光パワーレベル検出手段１６の検出出力に基づいて、この検出出力が一定になるように、光源１０の光出力を制御する。光出力制御手段１１は、図８に示すように、増幅器１１ａとコンデンサ１１ｂとから概略構成されている。この構成により、光パワーレベル検出手段１６から出力された電気信号が一定になるように、光源１０からの光出力が調整される。
この結果、温度等によりマッハツェンダ型光変調器１２に入力される光パワーに変動が生じたり、マッハツェンダ型光変調器１２の挿入損失が増大した場合であっても、マッハツェンダ型光変調器１２の動作点ドリフトを抑制でき、マッハツェンダ型光変調器１２の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

本実施形態の外部変調器の制御装置１Ｂでは、光出力制御手段１１によって、マッハツェンダ型光変調器１２から出力される光出力を一定にできる。そのため、温度変動やマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に加わる電圧等で生じる動作点ドリフトを抑制できるとともに、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２に入力される光パワーの変動で生じる動作点の移動も抑制できる。ゆえに、従来の外部変調器の制御装置よりも、より効果的に外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の出力を安定化できる。

次に、本実施形態の外部変調器の制御装置１Ｂを用いた、光源１０からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器１２の制御方法について説明する。
この外部変調器の制御方法は、所定の周波数ｆを有する低周波信号を低周波信号生成手段１４により生成する第１のステップと；信号重畳手段１５により入力信号である第１の変調信号に前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を外部変調器１２に印加する第２のステップと、外部変調器１２の光出力の平均値を光パワーレベル検出手段１６により検出する第３のステップと；低周波信号検出手段１７により外部変調器１２の光出力から低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と低周波信号生成手段１４から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する第４のステップと；前記位相差に応じた信号に基づいて、動作点制御手段１９により外部変調器１２の動作点ドリフトを補償するように制御する第５のステップと；第３のステップの検出出力に基づいて、この光パワーレベル検出手段１６の検出値が一定になるように、光出力制御手段１１により光源１０の光出力を制御する第６のステップと；を有する。第１のステップ〜第４のステップに関しては、第１実施形態の制御方法と同様である。

＜第５のステップ＞
第５のステップは、第４のステップで検出された位相差に応じた信号（動作点ドリフトに応じた信号）に基づいて、動作点制御手段１９により外部変調器１２の動作点ドリフトを補償するように制御する。すなわち、低周波信号検出手段１７の出力を受けて、動作点制御手段１９によって、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点のドリフトに追従するように、マッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器１２の動作点を制御する。

＜第６のステップ＞
第６のステップは、第３のステップの検出出力に基づいて、この光パワーレベル検出手段１６の検出値が一定になるように、光出力制御手段１１により光源１０の光出力を制御する。

したがって、温度等によりマッハツェンダ型光変調器１２に入力される光パワーに変動が生じたとしても、マッハツェンダ型光変調器１２の動作点ドリフトを抑制でき、マッハツェンダ型光変調器１２の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

本発明の外部変調器の制御装置では、可変利得増幅手段のゲインは、外部変調器の出力側から動作点制御手段を介して外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になるように設定される。これにより、外部変調器の動作点の変動を抑制でき、外部変調器の入力パワーの変動に対する動作点の依存性の低減が図れる。

Claims

光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、
所定の周波数を有する低周波信号を生成し、出力する低周波信号生成手段と；
前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；
前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と、前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する低周波信号検出手段と；
前記低周波信号検出手段の出力信号に基づいて、前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する動作点制御手段と；
前記外部変調器の光出力の平均値を検出する光パワーレベル検出手段と；
前記光パワーレベル検出手段の検出出力に基づいてゲインが設定されるように構成され、前記低周波信号検出手段の出力を増幅し、前記動作点制御手段に出力する可変利得増幅手段と；
を有し、
前記可変利得増幅手段のゲインは、前記外部変調器の出力側から前記動作点制御手段を介して前記外部変調器に至るループの閉ループゲインが、一定になるように設定されていることを特徴とする外部変調器の制御装置。
光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御装置であって、
所定の周波数を有する低周波信号を生成し、出力する低周波信号生成手段と；
前記入力信号である第１の変調信号と前記低周波信号とを重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する信号重畳手段と；
前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する低周波信号検出手段と；
前記低周波信号検出手段の出力信号に基づいて前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する動作点制御手段と、
前記外部変調器の光出力の平均値を検出する光パワーレベル検出手段と；
前記光パワーレベル検出手段の検出出力に基づいて前記光パワーレベル検出手段の検出値が一定になるように前記光源の光出力を制御する光出力制御手段と；
を有することを特徴とする外部変調器の制御装置。
光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御方法であって、
所定の周波数を有する低周波信号を低周波信号生成手段により生成する第１のステップと；
信号重畳手段により前記入力信号である第１の変調信号に、前記第１のステップで生成された前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する第２のステップと；
前記外部変調器の光出力の平均値を光パワーレベル検出手段により検出する第３のステップと；
低周波信号検出手段により前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する第４のステップと；
前記低周波信号検出手段の出力を増幅し、前記動作点制御手段に出力する可変利得増幅手段のゲインを前記光パワーレベル検出手段の検出出力に基づいて設定する第５のステップと；
前記位相差に応じた信号に基づいて、動作点制御手段により前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する第６のステップと；
を有し、
前記第５のステップでは、前記可変利得増幅手段のゲインは、前記第３のステップで出力される信号に基づいて、前記外部変調器の光出力側から前記動作点制御手段を介して前記外部変調器に至るループにおける閉ループゲインが一定になるように設定される
ことを特徴とする外部変調器の制御方法。
光源からの出射光を入力信号に基づいて変調する外部変調器の制御方法であって、
所定の周波数を有する低周波信号を低周波信号生成手段により生成する第１のステップと；
信号重畳手段により前記入力信号である第１の変調信号に前記低周波信号を重畳させて第２の変調信号とし、この第２の変調信号を前記外部変調器に印加する第２のステップと、
前記外部変調器の光出力の平均値を光パワーレベル検出手段により検出する第３のステップと；
低周波信号検出手段により前記外部変調器の光出力から前記低周波信号成分を検出し、この検出した低周波信号の位相と前記低周波信号生成手段から出力される低周波信号の位相とを比較し、その位相差に応じた信号を出力する第４のステップと；
前記位相差に応じた信号に基づいて、動作点制御手段により前記外部変調器の動作点ドリフトを補償するように制御する第５のステップと；
前記第３のステップの検出出力に基づいて、この光パワーレベル検出手段の検出値が一定になるように、光出力制御手段により前記光源の光出力を制御する第６のステップと；
を有することを特徴とする外部変調器の制御方法。