JPWO2017082349A1 - 光送信器及びバイアス電圧の制御方法 - Google Patents

Abstract

光送信器は、ＭＺ型干渉計と駆動信号入力電極と位相差調整用バイアス電極とを有する光変調器と、駆動アンプと、位相差調整用バイアス電圧発生器と、駆動信号の振幅又は前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧に対して、予め定められる周波数のディザリングを加えるディザリング部と、前記光変調器から出力される変調光に重畳される前記周波数の変調成分に基づいて位相差調整用バイアス電圧を変更させ、前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスするコントローラ部と、前記変調光に重畳される前記周波数の変調成分を同期検波する同期検波回路と、を備える。前記コントローラ部は、前記同期検波回路の同期検波の結果が、最大又は最小になるように前記位相差調整用バイアス電圧を変更する。前記コントローラ部が前記同期検波の結果を最大とするか最小とするかは、参照するクロック信号の位相とディザリングの位相との差によって決定され、前記駆動信号の振幅に依存しない。

Description

本発明は、光送信器及びバイアス電圧の制御方法に関する。
本願は、２０１５年１１月１２日に日本国に出願された特願２０１５−２２２０１６号および２０１６年８月１７日に日本国に出願された特願２０１６−１６００９２号に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。

光送信器に用いる光信号を生成する手段として、ＣＷ(Continuous Wave)光（以下、連続光ともいう）の強度や光位相を変調する光変調器が広く用いられている。光変調器は、幾つかのタイプが存在する。高速な光信号の変調には、ＭＺ(Mach-Zehnder)型干渉計によって構成されるＭＺ型光変調器を用いるのが一般的である。以下、特に断りのない場合、本明細書では、光変調器とはＭＺ型光変調器を指す。基本的な構成の光変調器は、ＣＷ光源を入力する光入力端子、変調された信号を出力する光出力端子、及び電気のデータ信号を入力する駆動信号入力端子を有する。理想的な状態にある光変調器では、駆動信号入力端子が入力するＲＦ(Radio Frequency)の駆動信号に対応する光強度変調信号や光位相変調信号が、光出力端子から出力される。

現実の光変調器では、温度変動その他の理由により、光出力端子から出力される光信号の品質が時間と共に劣化することがある。例えば、光変調器を駆動する際には、通常、光変調器が有するＭＺ型干渉計の光位相差を適正値に調整するためにＤＣ(Direct Current)のバイアス電圧を印加する。このバイアス電圧の最適値は時間と共に変動する。この現象をバイアスドリフトという。ＬｉＮｂＯ_３を用いた光変調器ではバイアスドリフトを放置すれば数時間のうちに光信号が復調不可能なほどに劣化する。このため、インサービスでのＡＢＣ（Auto Bias Control : 自動バイアス制御）が必須となる。半導体の屈折率変化を用いた半導体型光変調器では、ＬｉＮｂＯ_３を用いた光変調器に比べバイアスドリフトは非常に小さい。しかし、バイアスの最適値は波長や温度に強く依存する。そのため、光送信器の立ち上げの際や、エンドオブライフの運用、すなわち保障期間中の継続的な運用ではバイアスの自動制御がやはり必要となる。

ここで、半導体光変調器に対して駆動電圧、及びバイアス電圧を印加する構成例について説明する。図１４は、従来の光送信器の構成を示すブロック図である。図１４に示す光送信器６００は、ＣＳ−ＲＺ（Carrier-Suppressed Return-to-Zero)変調光を半導体光変調器１で生成する。半導体光変調器１が入力するＣＷ光は、ＭＺ型干渉計２に供給される。差動出力型の駆動アンプ３は、２値データ信号を受けて、増幅して駆動信号のＶ_{ｄａｔ ａ}と−Ｖ_ｄａｔａとを生成する。駆動信号±Ｖ_ｄａｔａは、ＤＣ成分を含まずＧＮＤ(Ground)レベルに対して対称に正負の電圧にまたがる信号である。駆動信号用バイアス電圧発生器４が生成する駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４が、バイアス加算器５ａ、及びバイアス加算器５ｂにより駆動信号±Ｖ_ｄａｔａに印加される。変調器駆動信号±Ｖ_ｄａｔａ＋Ｖ_４が、常に正、又は常に負であれば、変調器駆動信号は常に正電圧、又は常に負電圧となり、半導体光変調器１は正常に駆動する。正の電圧と負の電圧のどちらを選択するかは、半導体光変調器１の内部構造により一意に定まる。変調器駆動信号は、駆動信号入力電極６ａ及び駆動信号入力電極６ｂを介して、ＭＺ型干渉計２の２つの光導波路（以下、ブランチともいう）に各々印加される。その結果、２つのブランチを伝播する２つの光の位相はφ（Ｖ_ｄａｔａ＋Ｖ_４）及びφ（−Ｖ_ｄａｔａ＋Ｖ_４）となる。ここで、φ(ｖ)は、変調器駆動信号の電圧を引数とする関数である。

次に、Ｖ_ｄａｔａ及び−Ｖ_ｄａｔａが、共にＧＮＤレベルになった瞬間について考える。ＣＳ−ＲＺ光を生成するためには、この瞬間においてＭＺ型干渉計２の出力光は消光しなければならない。言い換えれば、ＭＺ型干渉計２をヌル点にバイアスしなければならない。この条件を達成するために、位相差調整用バイアス電圧発生器７０によって位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７の２種類の電圧を生成し、その生成された電圧を位相差調整用バイアス電極７ａ，７ｂを介してＭＺ型干渉計２の２つのブランチに各々印加する。ここで、Ｖ_７０±Ｖ_７は常に正又は負となるよう設定する。位相差調整用バイアス電圧Ｖ _７０±Ｖ_７によって生じる、２つのブランチを伝播する２つの光の位相変化を、位相差調整用電位バイアス電圧を示す関数θ(ｖ)で表せば、θ（Ｖ_７０＋Ｖ_７）及びθ（Ｖ_７０−Ｖ_７）となる。Ｖ_ｄａｔａ及び−Ｖ_ｄａｔａが、共にＧＮＤレベルになった瞬間においては「Ｖ_ｄａｔａ＝０」であるから、２つのブランチを伝播する２つの光の位相差は、次式（１）として表される。

｛φ（Ｖ_４）＋θ（Ｖ_７０＋Ｖ_７）｝−｛φ（Ｖ_４）＋θ（Ｖ_７０−Ｖ_７）｝
＝θ（Ｖ_７０＋Ｖ_７）−θ（Ｖ_７０−Ｖ_７）・・・（１）

式（１）において、本質的でない項は省き、また駆動信号入力電極６ａ及び駆動信号入力電極６ｂの特性が同一であるものとした。ｎを整数として、次式（２）を満たすようにＶ_７を微調整する。

θ（Ｖ_７０＋Ｖ_７）−θ（Ｖ_７０−Ｖ_７）＝π×（２ｎ＋１）・・・（２）

これにより、ＭＺ型干渉計２をヌル点にバイアスすることができ、正常なＣＳ−ＲＺ光を生成することができる。なお、上記の説明では、半導体型の光変調器について説明を行った。ＬｉＮｂＯ_３を用いた光変調器では正負どちらの電界でも印加でき、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４及び位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７におけるＶ_７０は、必ずしも必要がないため、「Ｖ_４＝Ｖ_７０＝０」としてもよい。

位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７を最適値に調整する手法として、ＭＺ型干渉計２が出力する変調光の光パワーをモニタして、最適値からのずれを検出する手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。一般に、ＭＺ型干渉計２が出力する変調光の光パワーは、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７に依存する。ＣＳ−ＲＺ変調では、位相差調整用バイアス電圧が、最適であるときに光パワーは最大値又は最小値の極値となる。どちらの極値になるかは、駆動振幅やナイキストフィルタの有無などに依存する。

図１５は、従来の光送信器における位相差調整用バイアス電圧を最適値から変化させた場合の変調光の光パワーの関係を示すグラフである。より具体的には、図１５は、従来の光送信器において、バイアスの最適値からのずれと変調光の光パワーとの関係について、シミュレーションした結果を示すグラフである。縦軸は、光パワーを任意単位(arb: arbitrary unit)で示している。横軸Ｖｄｒｉｆｔは、バイアス電圧のずれをＶπ＠ＤＣの単位、すなわちＶπ＠ＤＣで規格化した値を示している。ここで、Ｖπ＠ＤＣは、図１４における位相差調整用バイアス電極７ａ及び位相差調整用バイアス電極７ｂの半波長電圧に相当する。丸のシンボルは、駆動信号の差動電圧２×Ｖ_ｄａｔａのＲＭＳ(Root Mean Square：二乗平均平方根)値が、Ｖπ＠ＲＦの０．８倍の場合を示している。四角のシンボルは、２×Ｖ_ｄａｔａのＲＭＳ値がＶπ＠ＲＦの０．４５倍の場合を示している。ここで、Ｖπ＠ＲＦは、駆動信号入力電極６ａ及び駆動信号入力電極６ｂの半波長電圧に相当する。

図１５において、同一のシンボルでも光パワーに多少のばらつきが生じているが、これは異なる条件での計算結果を重ね書きしているためである。いずれの場合でも、横軸が０、すなわち位相差調整用バイアスが最適である場合に、変調光の光パワーは最大値又は最小値の極値をとる。この性質を利用して、バイアス電圧の最適値のドリフトをモニタし、常に最適のバイアス電圧を維持することが可能となる。

Hiroto Kawakami, Takayuki Kobayashi, Eiji Yoshida and Yutaka Miyamoto,"Auto bias control technique for optical 16-QAM transmitter with asymmetric bias dithering", Optics Express, 2011, Vol. 19, No. 26, p.B308-B312.

適応変復調を用いた光伝送システムでは、光送信器は、伝送路の状況により異なる信号フォーマットを使い分ける必要がある。このため、信号フォーマットの変更及び駆動振幅の変更に伴い、光パワーが最大となるよう制御するか（図１５に示す丸のシンボルの状態）又は光パワーが最小となるよう制御するか（図１５の四角のシンボル）を切り替える必要がある。

しかしながら、このような切り替えを行おうとすると、バイアス電圧を制御する制御回路が煩雑になる問題がある。また、さらに、図１５の三角のシンボルで示すように、駆動信号の電圧の差動電圧２×Ｖ_ｄａｔａのＲＭＳ値がＶπ＠ＲＦの０．５倍程度となると、バイアスのドリフトが生じても光パワーは殆ど変化しなくなる。そのため、光パワーの最大値又は最小値の極値によって最適な状態を判定する上記のバイアス電圧の制御手法を用いることができないという問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、立ち上げの際又はバイアスドリフトが発生した際に、駆動振幅や変調フォーマットによらずバイアスを速やかに適した値に制御することを可能とする光送信器及びバイアス電圧の制御方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る光送信器は、２つの光導波路を有するＭＺ型干渉計と、前記２つの光導波路をそれぞれ伝播する２つ光信号の光位相を変化させる駆動信号を印加する駆動信号入力電極と、前記２つの光信号の光位相を変化させて、前記２つの光信号の光位相差を調整する位相差調整用バイアス電圧を印加する位相差調整用バイアス電極と、を有する光変調器と、前記駆動信号を生成して前記駆動信号入力電極に印加する駆動アンプと、前記位相差調整用バイアス電圧を生成して前記位相差調整用バイアス電極に印加する位相差調整用バイアス電圧発生器と、前記駆動信号の振幅又は前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧に対して、予め定められる周波数のディザリングを加えるディザリング部と、前記光変調器から出力される変調光に重畳される前記周波数の変調成分に基づいて、前記位相差調整用バイアス電圧発生器が生成する前記位相差調整用バイアス電圧を変更させ、前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスするコントローラ部と、前記光変調器から出力される前記変調光に重畳される前記周波数の変調成分を同期検波する同期検波回路と、を備える。前記コントローラ部は、前記同期検波回路の同期検波の結果が、最大又は最小になるように前記位相差調整用バイアス電圧発生器が生成する前記位相差調整用バイアス電圧を変更させて前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスする。前記コントローラ部が前記同期検波の結果を最大とするか最小とするかは参照するクロック信号の位相とディザリングの位相と差によって決定され前記駆動信号の振幅に依存しない。

上記の光送信器において、前記光変調器は、ＩＱ変調器であってもよい。前記ＭＺ型干渉計は、In-Phase用のＭＺ型干渉計と、Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計とを含んでもよい。前記駆動信号入力電極は、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる駆動信号入力電極と、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる駆動信号入力電極とを含んでもよい。前記位相差調整用バイアス電極は、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる位相差調整用バイアス電極と、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる位相差調整用バイアス電極を含んでもよい。前記駆動アンプは、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる駆動アンプと、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる駆動アンプとを含んでもよい。前記位相差調整用バイアス電圧発生器は、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器と、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器とを含んでもよい。前記コントローラ部は、前記ＩＱ変調器から出力される変調光に重畳される前記周波数の変調成分に基づいて、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器が印加する位相差調整用バイアス電圧および前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器が印加する位相差調整用バイアス電圧を変更させて前記In-Phase用のＭＺ型干渉計および前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計の各々をヌル点にバイアスしてもよい。

上記の光送信器において、前記ディザリング部は、前記駆動信号の振幅に前記周波数のディザリングを加える際に、前記駆動アンプの利得を変更することにより前記ディザリングを加えてもよい。

上記の光送信器は、前記駆動信号をバイアスする駆動信号用バイアス電圧を生成して出力する駆動信号用バイアス電圧発生器をさらに備えていてもよい。前記ディザリング部は、前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧にディザリングを加える際に、前記駆動信号用バイアス電圧を変更することにより前記ディザリングを加えてもよい。

上記の光送信器において、前記コントローラ部は、立ち上げの際に前記駆動信号の振幅を通常運用の状態の振幅よりも小さくしてもよい。

上記の光送信器において、前記コントローラ部は、立ち上げの際に前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧を通常運用の状態の振幅よりも大きくしてもよい。

上記の光送信器において、前記ディザリング部は、前記ＩＱ変調器の持つ前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計との駆動信号の振幅または半波長電圧に対して、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計とのいずれか一方にディザリングを加えている際には、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計との他方にはディザリングを加えないように制御してもよい。

上記の光送信器において、前記ディザリング部は、前記ＩＱ変調器の持つ前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計との駆動信号の振幅または半波長電圧に対して、異なる周波数または異なる位相のディザリングを加えてもよい。

上記の光送信器において、前記コントローラ部は、前記ＩＱ変調器の立ち上げシーケンスにおいて、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計の出力光と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計の出力光との２つの光の位相差をｎ（ｎは自然数）回変更する機能を有していてもよい。前記コントローラ部は、前記ｎ回の変更毎に、前記同期検波回路の同期検波の結果が最大又は最小になる前記位相差調整用バイアス電圧を候補値として記録し、得られたｎ種類の候補値の平均値を前記位相差調整用バイアス電圧として採用してもよい。

上記の光送信器において、前記コントローラ部は、前記同期検波回路によって得られた同期検波結果が極値または０となる位相差調整用バイアス電圧Ｖｐｅａｋに対して、予め定められた微調整用オフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加えた電圧Ｖｐｅａｋ＋Ｖｏｆｆｓｅｔとなるように、位相差調整用バイアス電圧を設定してもよい。

本発明の一態様に係るバイアス電圧の制御方法は、２つの光導波路を有するＭＺ型干渉計を有する光変調器を備える光送信器におけるバイアス電圧の制御方法であって、前記２つの光導波路をそれぞれ伝播する２つの光信号の光位相を変化させる駆動信号を印加するステップと、前記２つの光信号の光位相を変化させて、前記２つの光信号の光位相差を調整する位相差調整用バイアス電圧を印加するステップと、前記駆動信号の振幅又は前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧に対して、予め定められる周波数のディザリングを加えるステップと、前記光変調器から出力される変調光に重畳される前記周波数の変調成分に基づいて、前記位相差調整用バイアス電圧を変更させ、前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスするステップと、前記光変調器から出力される前記変調光に重畳される前記周波数の変調成分を同期検波するステップと、を有する。前記バイアスするステップは、前記同期検波の結果が、最大又は最小になるように前記位相差調整用バイアス電圧を変更させて前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスするステップを有する。前記同期検波の結果を最大とするか最小とするかは参照するクロック信号の位相とディザリングの位相と差によって決定され前記駆動信号の振幅に依存しない。

本発明の実施形態により、立ち上げの際又はバイアスドリフトが発生した際に、駆動振幅や変調フォーマットによらずバイアスを速やかに適した値に制御することが可能となる。

第１実施形態による光送信器を示すブロック図である。 第１実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。 第２実施形態による光送信器の構成を示すブロック図である。 第３実施形態の光送信器の構成を示すブロック図である。 第３実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。 第３実施形態において位相差調整用バイアス電圧を最適値から変化させた場合の変調光の光パワーの実測値の変化を示すグラフである。 第３実施形態において駆動信号用バイアス電圧に対してディザリングを加えて同期検波を行ったときの測定結果を示すグラフである。 第４実施形態の光送信器の構成を示すブロック図である。 第４実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。 第５実施形態における実測値の例を示す図である。 第５実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。 第５実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。 実施形態によるＩＱ変調器の具体例を示す図である。 従来の光送信器の構成を示すブロック図である。 従来の光送信器における位相差調整用バイアス電圧を最適値から変化させた場合の変調光の光パワーの関係を示すグラフである。

（第１実施形態）
以下、実施形態について図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態による光送信器５００を示すブロック図である。光送信器５００は、半導体光変調器１、駆動アンプ３、バイアス加算器５ａ，５ｂ、駆動信号用バイアス電圧発生器４、位相差調整用バイアス電圧発生器７０、光導波路３００，３０１，３０２、ディザリング部１００、ディザリング加算器１０１、タップ部１０４、フォトディテクタ１０５、同期検波回路１０６、コントローラ部１０７を備える。

光送信器５００において、半導体光変調器１は、ＭＺ型干渉計２、駆動信号入力電極６ａ，６ｂ、位相差調整用バイアス電極７ａ，７ｂを備える。半導体光変調器１において、ＭＺ型干渉計２は、光カプラ８ａ，８ｂ、光導波路３１０，３１１を備える。

ＭＺ型干渉計２において、光カプラ８ａは、光導波路３００を伝播するＣＷ光を光導波路３１０，３１１に分岐する。光導波路３１０，３１１の各々を伝播するＣＷ光は、駆動信号入力電極６ａ，６ｂと位相差調整用バイアス電極７ａ，７ｂとから電圧が印加されることにより位相差が加えられる。光カプラ８ｂは、光導波路３１０，３１１を伝播する位相差が生じたＣＷ光を合波して変調光を生成して光導波路３０１に出力する。

駆動アンプ３は、差動出力型の増幅器である。駆動アンプ３は、送信する２値データ信号を受けて、その２値データ信号を増幅して駆動信号となるＶ_ｄａｔａと−Ｖ_ｄａｔａの電圧を生成して出力する。また、駆動アンプ３は、コントローラ部１０７からの制御信号を受けてオン、オフの状態を切り替える。駆動信号用バイアス電圧発生器４は、コントローラ部１０７からの指示信号を受けて、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を生成して出力する。

ディザリング部１００は、コントローラ部１０７からの指示信号を受けて予め定められる周波数ｆのディザリングを加える信号を出力する。また、ディザリング部１００は、周波数ｆのクロック信号を同期検波回路１０６に出力する。ディザリング加算器１０１は、駆動信号用バイアス電圧発生器４が出力するＶ_４に対して周波数ｆのディザリングを加える信号を加算する。バイアス加算器５ａ，５ｂは、それぞれ駆動アンプ３が出力するＶ_{ｄ ａｔａ}と−Ｖ_ｄａｔａに、周波数ｆのディザリングが加えられた駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を加えて駆動信号入力電極６ａ，６ｂに出力する。

タップ部１０４は、半導体光変調器１が出力して光導波路３０１を伝播する変調光をタップ、すなわち分岐して一部を光導波路３０２に出力する。フォトディテクタ１０５は、光導波路３０２を伝播する変調光を受光して電気信号に変換して出力する。同期検波回路１０６は、フォトディテクタ１０５が出力する電気信号と、ディザリング部１００が出力する周波数ｆのクロック信号とを受ける。また、同期検波回路１０６は、そのクロック信号の周波数に基づいて電気信号に対する同期検波を行い、同期検波の結果を示す情報をコントローラ部１０７に出力する。

位相差調整用バイアス電圧発生器７０は、位相差調整用バイアス電極７ａ，７ｂを介して、光導波路３１０，３１１を伝播するＣＷ光に位相差を加える位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０＋Ｖ_７とＶ_７０−Ｖ_７を生成して出力する。また、位相差調整用バイアス電圧発生器７０は、コントローラ部１０７からの指示信号を受けて、電圧Ｖ_７の電圧を掃引する。コントローラ部１０７は、例えば、自動バイアス制御回路（ＡＢＣ回路）を有しており、同期検波回路１０６が出力する同期検波の結果を受けて、位相差調整用バイアス電圧発生器７０が出力する位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７を変更して調整する。また、コントローラ部１０７は、駆動アンプ３に制御信号を出力し、駆動信号用バイアス電圧発生器４、ディザリング部１００、及び位相差調整用バイアス電圧発生器７０に対して指示信号を出力する。

次に、上記の光送信器５００のコントローラ部１０７におけるバイアス電圧の制御手法について説明する。上述した図１５において、横軸が±１の部分に着目すると、その部分の光パワーは、２×Ｖ_ｄａｔａのＲＭＳ値に依存せず、すなわちＲＭＳ値がどの値であっても、概ね一致していることが分かる。ここで、横軸が０の部分に着目すると、その部分では、光パワーの２×Ｖ_ｄａｔａのＲＭＳ値に対する依存性が最大になっていることが分かる。すなわち、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７が最適であれば、駆動振幅の微小変化に対する光パワーの変化が最大となることが分かる。

したがって、駆動信号の振幅に周波数ｆのディザリングを加え、変調光の光パワーを周波数ｆで同期検波し、同期検波結果の絶対値が最大値となれば、位相差調整用バイアス電圧が最適であり、それ以外の値であれば位相差調整用バイアス電圧が最適値からずれていると判定することができる。この判定結果を、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７にフィードバックすることにより、常に位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７を最適にすることが可能となる。なお、駆動信号の振幅ではなく、ＭＺ型干渉計２のＶπ＠ＲＦに周波数ｆのディザリングを加えても、同様に、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７を最適にすることができることになる。

（第１実施形態によるバイアス電圧の制御処理）
図２は、第１実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。図２を参照しつつ、光送信器５００の立ち上げ処理の際におけるコントローラ部１０７による位相差調整用のバイアス電圧を制御する処理について説明する。

立ち上げ処理が開始されると、コントローラ部１０７は、最初に、駆動アンプ３に対してオフにする制御信号を出力する。駆動アンプ３は、その制御信号を受けてオフ状態となり、駆動信号のＶ_ｄａｔａと−Ｖ_ｄａｔａの振幅が０となる（ステップＳａ１）。これは、例えば、駆動アンプ３への供給電力を０にする構成などを適用して実現することができる。

次に、コントローラ部１０７は、駆動信号用バイアス電圧発生器４に指示信号を出力する。その指示信号を受けて、駆動信号用バイアス電圧発生器４は、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を生成して出力する。バイアス加算器５ａ，５ｂは、それぞれ駆動信号Ｖ_ｄａｔａと−Ｖ_ｄａｔａに駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を加えて、Ｖ_ｄａｔａ＋Ｖ_４及び−Ｖ_{ｄａ ｔａ}＋Ｖ_４を駆動信号入力電極６ａ，６ｂに印加する（ステップＳａ２）。ここで、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４は、駆動信号入力電極６ａ，６ｂにそれぞれ印加されるＶ_{ｄａｔ ａ}＋Ｖ_４及び−Ｖ_ｄａｔａ＋Ｖ_４が、常に正又は常に負となるように設定される。正の電圧と負の電圧とのどちらを選択するかは、半導体光変調器１の内部構造により一意に定まる。半導体光変調器１では、Ｖπ＠ＲＦが、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４によって変化する。このため、所望の光電界の変化量が得られるように、駆動アンプの駆動信号±Ｖ_{ｄａ ｔａ}と駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を設定しておく必要がある。

次に、コントローラ部１０７は、駆動アンプ３をオンにする制御信号を出力する。これは、例えば、駆動アンプ３への供給電力を再開することによって実現できる。その制御信号を受けて、駆動アンプ３は駆動信号±Ｖ_ｄａｔａを生成して出力する（ステップＳａ３）。コントローラ部１０７は、ディザリング部１００に対して指示信号を出力する。その指示信号を受けて、ディザリング部１００は、周波数ｆのディザリングを加える信号を生成して出力する。ディザリング加算器１０１は、ディザリング部１００が出力する出力信号と駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４とを加算して周波数ｆのディザリングを加えた駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を出力する（ステップＳａ４）。半導体光変調器１では、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４の電圧値に応じてＶπ＠ＲＦが変化する。このため、Ｖπ＠ＲＦが周波数ｆでディザリングされることになる。

半導体光変調器１のＭＺ型干渉計２によってＣＷ光が変調される。半導体光変調器１が出力する変調光は、タップ部１０４によりタップされ、光導波路３０２を通じてフォトディテクタ１０５が受光する。フォトディテクタ１０５は、受光した変調光を電気信号に変換して同期検波回路１０６に出力する。同期検波回路１０６は、ディザリング部１００が出力する周波数ｆのクロック信号に基づいて、フォトディテクタ１０５が出力する電気信号に対して周波数ｆの強度変調成分の同期検波を行い、同期検波の結果をコントローラ部１０７に出力する。

変調光をＣＳ−ＲＺ光とするためには、半導体光変調器１の位相差調整用バイアス電圧によりヌル点にバイアスする必要がある。そこで、コントローラ部１０７は、位相差調整用バイアス電圧発生器７０に出力電圧を調整する指示信号を出力して、位相差調整用バイアス電圧発生器７０に位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７を生成して出力させ、さらに、電圧Ｖ_７を掃引させる（ステップＳａ５）。コントローラ部１０７は、電圧Ｖ_７の掃引による同期検波回路１０６から同期検波の結果の出力の変化に基づいて、変調光の光パワーに重畳した周波数ｆ成分が最大となっているか否かを判定する（ステップＳａ６）。ここで、周波数ｆ成分が最大となっていることは、同期検波結果が最大又は最小となっていることにより判定できる。同期検波結果が最大か最小のいずれになるかは、参照するクロック信号とディザリングの位相差によって定められることになる。

周波数ｆ成分が最大でないと判定した場合、コントローラ部１０７は、ステップＳａ５の処理、すなわち位相差調整用バイアス電圧発生器７０に電圧Ｖ_７の掃引を継続させる。一方、周波数成分ｆが最大と判定した場合、コントローラ部１０７は、位相差調整用バイアス電圧発生器７０に対して指示信号を出力して、電圧Ｖ_７の掃引を停止させ、立ち上げ処理を終了させて、通常運用を開始する。通常運用の状態に移行した後も、経時変化により、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７の最適値が変動するおそれがある。このため、コントローラ部１０７は、周期的に、変調光の光パワーの周波数ｆ成分が最大であるか否かを判定し（ステップＳａ７）、最大値から外れた場合、位相差調整用バイアス電圧発生器７０にフィードバックをかけて電圧Ｖ_７を微小変化させて修正する処理を行う（ステップＳａ８）。

上記の第１実施形態の構成により、ディザリング部１００によって周波数ｆのディザリングが加えられた駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を駆動信号±Ｖ_ｄａｔａに加えて半導体光変調器１に印加する。半導体光変調器１のＭＺ型干渉計２は、周波数ｆのディザリングを含む駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４でバイアスされた駆動信号±Ｖ_ｄａｔａに基づいて光導波路３１０，３１１を伝播するＣＷ光に対して変調を行う。同期検波回路１０６は、フォトディテクタ１０５によって電気信号に変換された変調光を、ディザリング部１００が出力する周波数ｆのクロック信号に基づいて同期検波する。コントローラ部１０７は、位相差調整用バイアス電圧発生器７０に対して位相差調整用バイアス電圧の印加と掃引を開始させ、掃引により変化する同期検波の結果に基づいて変調光の光パワーの周波数ｆ成分が最大であるか否かを判定し、最大となった場合に、掃引を停止させる。

これにより、立ち上げの際、ＭＺ型干渉計２をヌル点にバイアス、すなわち駆動信号±Ｖ_ｄａｔａがＧＮＤレベルになった場合に、ＭＺ型干渉計２の出力光を消光させることができ、半導体光変調器１が出力する変調光をＣＳ−ＲＺ光とすることができる。また、通常運用状態へ移行した後も、周期的に変調光の光パワーの周波数ｆ成分が最大であるか否かを判定することで、バイアスドリフトが発生した際にも、位相差調整用バイアス電圧Ｖ _７０±Ｖ_７を適切な値（例えば最適値）に戻すことができる。したがって、立ち上げの際又はバイアスドリフトが発生した際に、駆動振幅や変調フォーマットによらず、簡便かつ安定した手法でバイアスを速やかに適切な値に制御することが可能となる。
本実施形態では、半導体光変調器を考え、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を変更することによりＶπ＠ＲＦにディザリングを加えた。一般に光変調器のＶπ＠ＲＦは、半導体変調器であれそれ以外の光変調器であれ、変調器筐体内の電界分布や温度に依存する。これらの変調器内部の状態に周期ｆの変調を加えることにより、Ｖπ＠ＲＦを周波数ｆでディザリングすることも、可能ではある。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態による光送信器５００−１の構成を示すブロック図である。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。光送信器５００−１は、第１実施形態の半導体光変調器１に変えて、ＬｉＮｂＯ_３光変調器１−１を備える。駆動アンプ３−１は、コントローラ部１０７−１からの制御信号により、オンとオフを切り替えることに加えて、利得の制御を行う。ＬｉＮｂＯ_３光変調器１−１では、通常、駆動信号用バイアス電圧を用いない。このため、光送信器５００−１は、第１実施形態における駆動信号用バイアス電圧発生器４、ディザリング加算器１０１，バイアス加算器５ａ，５ｂを備えない。その代わりに、光送信器５００−１は、コントローラ部１０７−１から駆動アンプ３−１への制御線上にディザリング加算器１０１−１を備える。ディザリング加算器１０１−１は、ディザリング部１００の出力に接続される。

コントローラ部１０７−１は、第１実施形態のコントローラ部１０７の機能に加えて、駆動アンプ３−１の利得の制御を行う制御信号を駆動アンプ３−１に対して出力する。ディザリング加算器１０１−１は、ディザリング部１００が出力するディザリングを加える信号と、コントローラ部１０７−１が出力する利得の制御信号とを加算して駆動アンプ３に出力する。この構成により、駆動アンプ３の利得が、ディザリングされ、その結果、駆動信号±Ｖ_ｄａｔａの振幅がディザリングされることになる。

ここで、「駆動信号の振幅／（２×Ｖπ＠ＲＦ）」をスイング率と定義すると、第１実施形態では、分母のＶπ＠ＲＦをディザリングしているのに対して、第２実施形態では、分子の駆動信号の振幅をディザリングしていることになる。第１及び第２実施形態のいずれにおいてもスイング率をディザリングしていることには変わりはなく、第２実施形態においても、第１実施形態の構成により得られる効果を奏することになる。

（第３実施形態）
次に、本発明による第３実施形態について説明する。上述した第１及び第２実施形態では、ＣＳ−ＲＺ光生成用の光送信器を想定して、１台のＭＺ型干渉計２を含む半導体光変調器１による位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７を制御する構成について説明した。これに対して、第３実施形態では、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation、以下、直角位相振幅変調ともいう）信号光生成用のＩＱ(In-Phase Quadrature-Phase)変調器における複数の位相差調整用バイアス電圧の制御を行う。

図４は、第３実施形態の光送信器５１０の構成を示すブロック図である。第１及び第２実施形態と同一の構成については同一の符号を付与し、以下、異なる構成について説明する。光送信器５１０は、ＩＱ変調器１ａ、光導波路３００，３０１、In-Phase用の駆動アンプ３ａと位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ、及びQuadrature-Phase用の駆動アンプ３ｂと位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂ、変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８，タップ部１０４、光導波路３０２、フォトディテクタ１０５、同期検波回路１０６、コントローラ部１０７ａ，ディザリング部１００ａ、駆動信号用バイアス電圧発生器４、ディザリング加算器１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ、バイアス加算器５ａａ，５ｂａ，５ｂｂ，５ａｂを備える。

ＩＱ変調器１ａは、例えば半導体光変調器である。ＩＱ変調器１ａは、１台のＭＺ型干渉計（以下、ペアレントＭＺＩともいう）の２つのブランチの各々に、In-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂ（以下、ＭＺ型干渉計２ａ，２ｂのそれぞれをチャイルドＭＺＩともいう）とを備える。ＭＺ型干渉計２ａ，２ｂの内部構成は、第１実施形態によるＭＺ型干渉計２の内部構成と同一である。以下、ＭＺ型干渉計２ａ，２ｂの各々の内部の構成を詳細に説明する場合、符号にａ，ｂなどの添え字をつけて説明する（例えば、ＭＺ型干渉計２の光カプラ８ａに相当するＭＺ型干渉計２ａの光カプラについては、光カプラ８ａ−ａのように示す）。

また、ＩＱ変調器１ａは、光カプラ２００，２０１、光導波路３２０，３２１，３３０，３３１、４つの駆動信号入力電極６ａａ，６ｂａ，６ｂｂ，６ａｂ、４つの位相差調整用バイアス電極７ａａ，７ｂａ，７ｂｂ，７ａｂを備える。また、ＩＱ変調器１ａは、ＭＺ型干渉計２ａ，２ｂから出力される変調光の各々に位相差を加えるペアレントＭＺＩ用の変調光位相差調整用バイアス電極４０１を備える。光カプラ２００は、光導波路３００を伝播するＣＷ光を分岐して光導波路３２０，３２１に出力する。光導波路３２０，３２１は、それぞれチャイルドＭＺＩであるＭＺ型干渉計２ａ，２ｂの入力側に接続する。光導波路３３０，３３１は、それぞれチャイルドＭＺＩのＭＺ型干渉計２ａ，２ｂの出力側に接続する。光カプラ２０１は、光導波路３３０を伝播する変調光と、変調光位相差調整用バイアス電極４０１に印加されたバイアス電圧により±π／２の光位相差が加えられる光導波路３３１を伝播する変調光とを合波して光導波路３０１に出力する。

駆動信号入力電極６ａａ，６ｂａは、それぞれバイアス加算器５ａａ，５ｂａを介して駆動アンプ３ａに接続され、ＭＺ型干渉計２ａに駆動信号を印加する。駆動信号入力電極６ｂｂ，６ａｂは、それぞれバイアス加算器５ｂｂ，５ａｂを介して駆動アンプ３ｂに接続され、ＭＺ型干渉計２ｂに駆動信号を印加する。位相差調整用バイアス電極７ａａ，７ｂａは、ディザリング加算器１０２ａ，１０３ａを介して位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａに接続され、ＭＺ型干渉計２ａに位相差調整用バイアス電圧を印加する。位相差調整用バイアス電極７ｂｂ，７ａｂは、ディザリング加算器１０２ｂ，１０３ｂを介して位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂに接続され、ＭＺ型干渉計２ｂに位相差調整用バイアス電圧を印加する。ペアレントＭＺＩ用の変調光位相差調整用バイアス電極４０１は、変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８に接続され、変調光位相差調整用バイアス電圧を光導波路３３１に印加する。

駆動アンプ３ａ，３ｂは、例えば、４値データを受けて、それぞれ駆動信号±Ｖ_{ｄａｔ ａ＿ａ}、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}を生成して出力する。また、駆動アンプ３ａ，３ｂは、コントローラ部１０７ａからの制御信号を受けてオンとオフを切り替える。位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ，７０ｂは、それぞれIn-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂをヌル点にバイアスする位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ _７ａ，Ｖ_７０±Ｖ_７ｂとを生成して出力する。また、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ，７０ｂは、コントローラ部１０７ａからの指示信号を受けて、各々が生成する位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａ，Ｖ_７０±Ｖ_７ｂを変化させる。変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８は、コントローラ部１０７ａからの指示信号を受けて、ペアレントＭＺＩにおいて、各チャイルドＭＺＩ、すなわちＭＺ型干渉計２ａとＭＺ型干渉計２ｂの出力光の位相差を±π／２にする変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を生成して出力する。また、変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８は、コントローラ部１０７ａからの指示信号を受けて、生成する変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を変化させる。

ディザリング部１００ａは、コントローラ部１０７ａからの指示信号を受けて予め定められる周波数ｆのディザリングを加える信号を生成して、ディザリング加算器１０１ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂに出力する。また、ディザリング部１００ａは、周波数ｆのクロック信号を同期検波回路１０６に出力する。ディザリング加算器１０２ａ，１０３ａは、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａにディザリングを加え、位相差調整用バイアス電極７ａａ，７ｂａに出力する。ディザリング加算器１０２ｂ，１０３ｂは、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ｂにディザリングを加え、位相差調整用バイアス電極７ｂｂ、７ａｂに出力する。

ディザリング加算器１０１ａは、駆動信号用バイアス電圧発生器４が出力する駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４にディザリングを加えてバイアス加算器５ａａ，５ｂａ，５ｂｂ，５ａｂに出力する。バイアス加算器５ａａ，５ｂａは、それぞれ駆動アンプ３ａが出力する駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}にディザリングが加えられた駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を加えて、駆動信号入力電極６ａａ，６ｂａに出力する。バイアス加算器５ｂｂ，５ａｂは、それぞれ駆動アンプ３ｂが出力する駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}にディザリングが加えられた駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を加えて、駆動信号入力電極６ｂｂ，６ａｂに出力する。

コントローラ部１０７ａは、同期検波回路１０６の同期検波の結果に基づいて、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ，７０ｂの位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａ，Ｖ_７０±Ｖ_７ｂ、及び変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８の変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を変化させる。これにより、２つのＭＺ型干渉計２ａ，２ｂをヌル点にバイアスしつつ、各々の出力変調光の位相差を±π／２にする。また、コントローラ部１０７ａは、駆動アンプ３ａ，３ｂに制御信号を出力する。また、コントローラ部１０７ａは、駆動信号用バイアス電圧発生器４、ディザリング部１００ａ、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ，７０ｂ、変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８に指示信号を出力する。

（第３実施形態によるバイアス電圧の制御処理）
図５は、第３実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。次に、図５を参照しつつ、第３実施形態における光送信器５１０の立ち上げの際におけるコントローラ部１０７ａによる位相差調整用のバイアス電圧を制御する処理について説明する。

立ち上げ処理が開始されると、コントローラ部１０７ａは、最初に、In-Phase用の駆動アンプ３ａと、Quadrature-Phase用の駆動アンプ３ｂに対してオフにする制御信号を出力する。駆動アンプ３ａ，３ｂは、その制御信号を受けてオフ状態となり、駆動信号の±Ｖ _{ｄａｔａ＿ａ}と±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}の振幅が０となる（ステップＳｂ１）。これは、例えば、駆動アンプ３ａ，３ｂへの供給電力を０にする構成などを適用して実現することができる。

次に、コントローラ部１０７ａは、駆動信号用バイアス電圧発生器４に指示信号を出力する。その指示信号を受けて、駆動信号用バイアス電圧発生器４は、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を生成して出力する。バイアス加算器５ａａ，５ｂａは、それぞれ駆動信号Ｖ_{ｄ ａｔａ＿ａ}と−Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}に駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を加えて、駆動信号入力電極６ａａ，６ｂａに印加する。また、バイアス加算器５ｂｂ，５ａｂは、それぞれ駆動信号Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}と−Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}に駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を加えて、駆動信号入力電極６ｂｂ，６ａｂに印加する（ステップＳｂ２）。ここで、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４は、駆動信号入力電極６ａａ，６ｂａ，６ｂｂ，６ａｂにそれぞれ印加される±Ｖ _{ｄａｔａ＿ａ}＋Ｖ_４及び±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}＋Ｖ_４が、常に正又は常に負となるように設定される。正の電圧と負の電圧とのどちらを選択するかは、ＩＱ変調器１ａの内部構造により一意に定まる。ＩＱ変調器１ａでは、Ｖπ＠ＲＦが駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４によって変化する。このため、所望の光電界の変化量が得られるように、駆動アンプ３ａ，３ｂの駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}，±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}と、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４とを設定しておく必要がある。

次に、コントローラ部１０７ａは、駆動アンプ３ａ，３ｂをオンにする制御信号を出力する。これは、例えば、駆動アンプ３ａ，３ｂへの供給電力を再開することによって実現できる。その制御信号を受けて、駆動アンプ３ａは、駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}を生成して出力し、駆動アンプ３ｂは、駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}を生成して出力する（ステップＳｂ３）。コントローラ部１０７ａは、ディザリング部１００ａに対して指示信号を出力する。その指示信号を受けて、ディザリング部１００ａは、周波数ｆのディザリングを加える信号を生成して出力する。ディザリング加算器１０１ａは、ディザリング部１００ａが出力する信号と駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４とを加算して周波数ｆのディザリングを加えた駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を出力する（ステップＳｂ４）。

ＩＱ変調器１ａが出力する変調光は、タップ部１０４によりタップされ、光導波路３０２を通じてフォトディテクタ１０５が受光する。フォトディテクタ１０５は、受光した変調光を電気信号に変換して同期検波回路１０６に出力する。同期検波回路１０６は、ディザリング部１００が出力する周波数ｆのクロック信号に基づいて、フォトディテクタ１０５が出力する電気信号に対して周波数ｆの強度変調成分の同期検波を行い、同期検波の結果をコントローラ部１０７ａに出力する。

コントローラ部１０７ａは、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａとQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂに対して出力電圧を調整する指示信号を出力する。その指示信号を受けて、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａは、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０＋Ｖ_７ａとＶ_７０−Ｖ_７ａ生成し、それぞれを、In-Phase用の位相差調整用バイアス電極７ａａ，７ｂａを介してIn-Phase用のＭＺ型干渉計２ａに印加し、かつ、Ｖ_７ａを掃引する。また、その指示信号を受けて、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂは、Quadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０＋Ｖ_７ｂとＶ_７０−Ｖ_７ｂ生成し、それぞれを、Quadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電極７ｂｂ，７ａｂを介してQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂに印加し、かつ、Ｖ_７ｂを掃引する（ステップＳｂ５）。

コントローラ部１０７ａは、電圧Ｖ_７ａと電圧Ｖ_７ｂの掃引による同期検波回路１０６から同期検波の結果の出力の変化に基づいて、変調光の光パワーに重畳した周波数ｆ成分が最大となっているか否かを判定する（ステップＳｂ６）。ここで、周波数ｆ成分が最大となっていることは、同期検波結果が最大又は最小となっていることにより判定できる。最大か最小のいずれになるかは、参照するクロック信号の位相とディザリングの位相との差によって定められることになる。

周波数成分ｆが最大でないと判定した場合、コントローラ部１０７ａは、ステップＳｂ５の処理、すなわち位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａに電圧Ｖ_７ａの掃引を継続させ、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂに電圧Ｖ_７ｂの掃引を継続させる。一方、周波数成分ｆが最大と判定した場合、コントローラ部１０７ａは、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ，７０ｂのそれぞれに対して、電圧Ｖ_７ａ，Ｖ_７ｂの掃引を停止させ、ディザリング部１００ａに対して指示信号を出力する。ディザリング部１００ａは、その指示信号を受けて、駆動信号用バイアス電圧発生器４の出力Ｖ_４に対してディザリング加算器１０１ａを介して加えていたディザリングを停止する（ステップＳｂ７）。

次に、コントローラ部１０７ａは、非特許文献１に記載の非対称バイアスディザリングを用いてペアレントＭＺＩ用の位相差調整用バイアス電圧を適切な値（例えば最適値）に調整する（ステップＳｂ８）。具体的には、まず、コントローラ部１０７ａは、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａの出力であるＶ_７０±Ｖ_７ａ、及びQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂの出力であるＶ_７０±Ｖ_７ｂの合計４種類の位相差調整用バイアス電圧に対して、周波数ｆのディザリングを加えるため、ディザリング部１００ａに指示信号を出力する。

その指示信号を受けて、ディザリング部１００ａは、ディザリングを加える信号を生成して、ディザリング加算器１０２ａ，１０３ａを介して位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａにディザリングを加え、ディザリング加算器１０２ｂ，１０３ｂを介して位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ｂに周波数ｆのディザリングを加える。ここで、In-Phase用のディザリング加算器１０２ａによって加えられるディザリングと、In-Phase用のディザリング加算器１０３ａによって加えられるディザリングとは、周波数が同一であって正負が逆であるように設定される。また、同様に、Quadrature-Phase用のディザリング加算器１０２ｂによって加えられるディザリングと、Quadrature-Phase用のディザリング加算器１０３ｂによって加えられるディザリングとは、周波数が同一であって正負が逆であるように設定される。また、In-Phase側のディザリングと、Quadrature-Phase用のディザリングは、位相が直交するように、例えば、ｃｏｓ（２πｆｄ×ｔ）とｓｉｎ（２πｆｄ×ｔ）のように設定される。

同期検波回路は、ディザリング部１００ａが出力する周波数ｆのクロック信号に基づいて、フォトディテクタ１０５が出力する電気信号に対して周波数ｆの偶数倍の成分を同期検波し、同期検波の結果をコントローラ部１０７ａに出力する。コントローラ部１０７ａは、ペアレントＭＺＩ用の変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８に、同期検波結果が０に近づくように変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を変更させる指示信号を送信する。変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８は、その指示信号を受けて、変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を変更する。ペアレントＭＺＩ用の変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８は、ペアレントＭＺＩ用の変調光位相差調整用バイアス電極４０１を介してIn-Phase側のＭＺ型干渉計２ａの出力の光導波路３３１に印加され、In-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂとの間の光位相差を変化させる。同期検波回路１０６による同期検波の結果が０となった場合、その光位相差が、最適値の±π／２となる（非特許文献１参照）。

これにより、立ち上げ処理が終了し、通常運用の状態に移行する。通常運用の状態においてコントローラ部１０７ａは、ステップＳｂ５〜Ｓｂ８を周期的に繰り返す（ステップＳｂ９）。

図６は、信号フォーマットをＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)とし、立ち上げ処理の終了時点で、意図的にIn-Phase用の位相差調整用バイアス電圧に含まれる電圧Ｖ _７ａの値を最適値から変更した場合の変調光の光パワーの実測値の変化を示すグラフである。図６において、横軸は、電圧Ｖ_７ａの最適値からの乖離量である。横軸が０の点は、電圧Ｖ_７ａが最適値であることを示す。縦軸は、変調光の光パワーを任意単位(arb: arbitrary unit)で示している。なお、図６に示す実測の際、電圧Ｖ_７ｂ及びＶ_１０８は最適に保たれている。ここで、駆動信号の差動振幅（２×Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}、又は２×Ｖ_{ｄａｔ ａ＿ｂ}）を２×Ｖπ＠ＲＦで割った値をスイング率と定義する。図６における各シンボルは、スイング率の違いを示している。丸のシンボルは、スイング率が１００％の場合を示している。三角のシンボルは、スイング率がおよそ５０％の場合を示している。四角のシンボルは、スイング率がおよそ４０％の場合を示している。ＱＰＳＫにおいて、スイング率が５０％であるとき、駆動電圧のＲＭＳ値は、Ｖπのおよそ０．５倍となる（ただし、ナイキストフィルタその他のフィルタリングはしていないものとする）。図６に示す実測値は、上述した図１５に示すシミュレーション結果と概ね一致しているが、横軸の正負に対して非対称性が目立つ。これは、印加電圧に対する、ＩＱ変調器１ａ出力の光電界の非線形性による。

図７は、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４に対してディザリングを加えて同期検波を行ったときの測定結果を示すグラフである。横軸は、最適値からの乖離量である。横軸が０の点は、電圧Ｖ_７ａを含め全てのバイアスが最適値になっていることを示す。縦軸は、同期検波結果を任意単位(arb: arbitrary unit)で示している。図６と同じく、図７においても、各シンボルは、スイング率の違いを示しており、丸のシンボルは、スイング率が１００％の場合を示している。三角のシンボルは、スイング率がおよそ５０％の場合を示している。四角のシンボルは、スイング率がおよそ４０％の場合を示している。横軸が、０の点で、同期検波結果は、概ね最小の極値となっている。横軸方向に僅かな誤差が存在するが、これは、ＩＱ変調器１ａの内蔵のパワーディテクタの誤差に由来する。参照するクロック信号の位相を反転させた場合、横軸が０の点で同期検波結果は、概ね最大の極値となる。ここで、留意すべき点は、同期検波結果の絶対値が最大となるのではなく、同期検波結果そのものが最小（又は最大）の極値の場合にバイアスが最適になる点である。スイング率が１００％（丸のシンボル）では、バイアスが最適なときに同期検波結果が０となっている。これは最小の極値であるが、絶対値としては最大値ではない。

上記の第３実施形態の構成により、ディザリング部１００ａによって周波数ｆのディザリングが加えられた駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}及び駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}に加えてＩＱ変調器１ａに印加する。これにより、ＩＱ変調器１ａのＭＺ型干渉計２ａ及びＭＺ型干渉計２ｂは、周波数ｆのディザリングを含むバイアス電圧でバイアスされた駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}及び駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}によりＣＷ光に対して変調を行う。同期検波回路１０６は、フォトディテクタ１０５によって電気信号に変換された変調光を、ディザリング部１００ａが出力する周波数ｆのクロック信号に基づいて同期検波する。コントローラ部１０７ａは、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ，７０ｂに対して位相差調整用バイアス電圧の印加と掃引を開始させ、掃引により変化する同期検波の結果に基づいて変調光の光パワーの周波数ｆ成分が最大であるか否かを判定し、最大となった場合に、掃引を停止させる。

また、コントローラ部１０７ａは、非対称バイアスディザリングを用いてペアレントＭＺＩ用の変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を最適値に調整する。

これにより、立ち上げの際、ＭＺ型干渉計２ａ，２ｂをヌル点にバイアスすることができる。また、通常運用状態へ移行した後も、周期的に変調光の光パワーの周波数ｆ成分が最大であるか否かを判定することで、バイアスドリフトが発生した際にも、位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａ及び位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ｂを最適値に戻すことができる。したがって、立ち上げの際又はバイアスドリフトが発生した際に、駆動振幅や変調フォーマットによらず、簡便かつ安定した手法でバイアスを速やかに最適値に制御することが可能となる。

なお、上記の第３実施形態において、駆動アンプ３ａ，３ｂは、一例として、４値データを受けて、駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}を生成して出力するとしている。駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}が、ｎ値を有するＲＦの強度変調信号である場合、ＩＱ変調器１ａが出力する変調光は、ｎ^２値のＱＡＭ信号となる。

また、上記の第３実施形態において、第２実施形態と同様に、ＩＱ変調器１ａとして、半導体型の光変調器ではなく、ＬｉＮｂＯ_３の光変調器を用いる場合について説明する。この場合、駆動信号用バイアス電圧発生器４は必要でなくなる。コントローラ部１０７ａが、駆動アンプ３ａ，３ｂの利得の制御を行う制御信号を送信し、その制御信号にディザリング部１００ａがディザリングを加えることで、駆動アンプ３ａ，３ｂの利得が、ディザリングされる。その結果、駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}の振幅がディザリングされることになる。

（第３実施形態における他の実施形態）
第３実施形態による光送信器５１０では、上述したように、スイング率の大小に関わらず位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａ，Ｖ_７０±Ｖ_７ｂ、及び変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を見出すことができる。ところで、ＩＱ変調器１ａの立ち上げの際のように位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａ，Ｖ_７０±Ｖ_７ｂ、及び変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８がランダムな初期値を有している場合、立ち上げ処理を迅速かつ確実に行うために、立ち上げシーケンス時においてのみ、スイング率を限定することが望ましい。例えば、どのような波長においても、スイング率が５０％以下となるように駆動信号用バイアス電圧の初期値Ｖ_４０とIn-Phase用の駆動アンプ３ａとQuadrature-Phase用の駆動アンプ３ｂの利得を設定したとする。上述したように、スイング率とは、「駆動信号の差動振幅（２×Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}又は２×Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}）／２×Ｖπ＠ＲＦ」で表される。そのため、コントローラ部１０７ａは、例えば、駆動信号の差動振幅の値を通常運用の状態よりも小さくするか、又は、Ｖπ＠ＲＦの半波長電圧を通常運用の状態よりも大きくすることで、スイング率を５０％以下となるようにする。

この場合、ほとんど全ての多値ＱＡＭ信号において、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａ、及びQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ _７ｂが最適であるときに、変調光の光パワーが最小となる（上述した図１５における四角のシンボルに相当）。したがって、位相差調整用バイアス電圧の最適値を、変調フォーマットによらず、速やかに見つけることが容易となる。立ち上げ処理が終了した際に、コントローラ部１０７ａは、通常運用状態におけるスイング率を達成できるように、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を設定し直し、第３実施形態と同様に通常運用を行う。
なお、上記のスイング率を立ち上げの際に限定する手法は、第１及び第２実施形態に対して適用してもよい。

なお、上記の第１、第２、及び第３実施形態では、同期検波回路１０６による同期検波により、変調光の光パワーの変動が最大となる位相差調整用バイアス電圧のＶ_７、Ｖ_７ａ、Ｖ_７ｂを検出している。しかしながら、本発明の実施形態は、上記の実施の形態に限られない。例えば、何らかの理由で同期検波が困難である場合、データの記録手段を設けて、駆動信号用バイアス電圧発生器４が出力するＶ_４を微小増加させた場合の光パワーとＶ _４を微小減少させた場合の光パワーの両者を記録手段に記録させ、両者の記録の差が最大となるようなＶ_７、Ｖ_７ａ、Ｖ_７ｂを検出する構成としてもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明による第４実施形態について説明する。上述した第３実施形態による光送信器５１０では、ディザリング部１００ａによって周波数ｆのディザリングが加えられた駆動信号用バイアス電圧Ｖ４を、駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}及び駆動信号±Ｖ_{ｄａｔａ＿ ｂ}の両者に同様に加えた。この構成では、フォトディテクタ１０５の出力に重畳される周波数f成分は、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧およびQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧の両者を反映する値となる。そのため、両者の影響の切り分けが困難となる。その結果、これらのバイアスに加えるべき最適なＶ_７ａ、Ｖ_７bを速やかに求めることが困難となる。この問題を避けるためには、In-Phase側の駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４とQuadrature-Phase側の駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４とに、タイムシェアリングでディザリングを加えればよい。いいかえると、In-Phase側の駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４とQuadrature-Phase側の駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４のいずれか一方にディザリングを加えている際には、他方にはディザリングを加えないように制御すればよい。

図８は、第４実施形態の光送信器５１０の構成を示すブロック図である。図８において、第１実施形態又は第２実施形態と同一の構成については同一の符号を付与し説明を省略する。以下、第１実施形態又は第２実施形態と異なる構成について説明する。
ディザリング部１００ａは、コントローラ部１０７ａからの指示信号を受けて、予め定められる周波数ｆのディザリングを加える信号を生成する。ディザリング部１００ａは、生成された信号を、ディザリング加算器１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ及び１０３ｂに出力する。ここで、ディザリング部１００ａは、ディザリング加算器１０１ａ、１０１ｂ及び他のディザリング加算器にはタイムシェアリングでディザリングを加える。例えば、ディザリング加算器１０１ａにディザリングが加えられている期間には、他のディザリング加算器にはディザリングが加わらない。例えば、ディザリング加算器１０１ｂにディザリングが加えられている期間には、他のディザリング加算器にはディザリングが加わらない。

ディザリング加算器１０１ａは、駆動信号用バイアス電圧発生器４が出力する駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４にディザリングを加えてバイアス加算器５ａａ，５ｂａに出力し、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}をディザリングする。ディザリング加算器１０１ｂは、駆動信号用バイアス電圧発生器４が出力する駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４にディザリングを加えてバイアス加算器５ａｂ，５ｂｂに出力し、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}をディザリングする。

コントローラ部１０７ａは、同期検波回路１０６の同期検波の結果に基づいて、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａ，７０ｂが出力する位相差調整用バイアス電圧Ｖ_７０±Ｖ_７ａ及びＶ_７０±Ｖ_７ｂと、変調光位相差調整用バイアス電圧発生器１０８が出力する変調光位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８とを変化させる。ディザリング部１００ａがディザリング加算器１０１ａを介してディザリングを行っている期間においては、コントローラ部１０７ａは、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａのみを制御する。ディザリング部１００ａがディザリング加算器１０１ｂを介してディザリングを行っている期間においては、コントローラ部１０７ａは、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂのみを制御する。

（第４実施形態によるバイアス電圧の制御処理）
図９は、第４実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。次に、図９を参照しつつ、第４実施形態における光送信器５１０の立ち上げの際におけるコントローラ部１０７ａによる位相差調整用のバイアス電圧を制御する処理について説明する。ステップＳｂ１〜Ｓｂ３およびＳｂ７〜Ｓｂ９は、図５に示した処理と同様であるから説明を略する。図５におけるステップＳｂ４〜Ｓｂ６は、本制御処理ではステップＳｂ４ａ〜Ｓｂ６ａとＳｂ４ｂ〜Ｓｂ６ｂに置き換えられる。実行される処理は図５と類似であるが、ステップＳｂ４ａ〜Ｓｂ６ａにおいては周波数ｆのディザリングはディザリング加算器１０１aを介して行われる。また、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ａは電圧Ｖ_７ａのみを制御する。ステップＳｂ４ｂ〜Ｓｂ６ｂにおいては周波数ｆのディザリングはディザリング加算器１０１ｂを介して行われる。また、位相差調整用バイアス電圧発生器７０ｂは電圧Ｖ_７ｂのみを制御する。

（第４実施形態における他の実施形態）
第４実施形態では、上述したように、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}と±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}とをタイムシェアリングでディザリングした。これに代えて、駆動アンプ３ａと駆動アンプ３ｂの利得をタイムシェアでディザリングする構成としても良い。ＬｉＮｂＯ_３を用いた光変調器は、半導体光変調器とは異なり、一般に駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４を用いない。また、Ｖπ＠ＲＦを変更することは困難である。そこで、第２実施形態と同様に、駆動アンプの利得をタイムシェアリングでディザリングすることにより、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

あるいは、これらのタイムシェアリングのディザリングに代えて、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}と±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}とを同時に異なる周波数でディザリングする構成や、駆動アンプ３ａと駆動アンプ３ｂの利得とを同時に異なる周波数ｆ１およびｆ２でディザリングする構成としても良い。この場合、ディザリング部１００ａは同期検波回路１０６に周波数ｆ１およびｆ２の２種類のクロック信号を出力し、同期検波回路１０６はこれらのクロック信号に基づいて２種類の同期検波を行い、これら２種の同期検波結果を用いて、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧およびQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧の制御を行う。この構成では、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧およびQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧の制御を同時に行うことが出来るという効果を有する。

あるいは、±Ｖ_{ｄａｔａ＿ａ}と±Ｖ_{ｄａｔａ＿ｂ}とに同一の周波数ではあるが位相が９０度異なるディザリングを加える構成や、駆動アンプ３ａと駆動アンプ３ｂの利得とに同一の周波数ではあるが位相が９０度異なるディザリングを加える構成としてもよい。この場合、ディザリング部１００ａは同期検波回路１０６に周波数ｆの、位相が９０度異なる２つのクロック信号を出力し、同期検波回路１０６はこれらのクロック信号に基づいて２種類の同期検波を行い、これら２種の同期検波結果を用いて、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧およびQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧の制御を行う。この構成では、In-Phase用の位相差調整用バイアス電圧およびQuadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧の制御を同時に行うことが出来るだけでなく、発振器の発振周波数や同期検波回路内のバンドパスフィルタの中心周波数を１種類に統一出来るという効果をも有する。

（第５実施形態）
図９に示すフローチャートでは、まずIn-Phase用の前記ＭＺ型干渉計の位相差調整用バイアス電圧を調整する（ステップＳｂ４ａ〜Ｓｂ６ａ）。次にQuadrature-Phase用の前記ＭＺ型干渉計の位相差調整用バイアス電圧を調整する（ステップＳｂ４ｂ〜Ｓｂ６ａ）。最後にペアレントMZ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧を制御する（ステップＳｂ７〜Ｓｂ８）。しかし、ＩＱ変調器の構成によっては、ペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧が最適でない状態においてステップＳｂ４ａ〜Ｓｂ６ａまたはステップＳｂ４ｂ〜Ｓｂ６ａの制御を行うと、In-Phase用またはQuadrature-Phase用のバイアス電圧が最適ではない値にロックされることがある。

図１０は、第５実施形態における実測値の例を示す図である。図１０は図７と同様に、駆動信号用バイアス電圧Ｖ_４に対してディザリングを加えて同期検波を行ったときの測定結果を示すグラフである。横軸も図７と同様に、電圧Ｖ_７ａの最適値からの乖離量である。横軸が０の点は、電圧Ｖ_７ａが最適値になっていることを示す。ただし、図７に記載の条件とは異なり、図１０に示した測定において、電圧Ｖ_７ｂ及びＶ_１０８は最適値とは異なる値に設定している。すなわち、Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂはヌル点にはバイアスされていない。また、ペアレントＭＺＩにおいて、ＭＺ型干渉計２ａとＭＺ型干渉計２ｂの出力光の位相差は＋π／２でもなく、−π／２でもない状態である。

図１０には黒塗りの三角および白抜きの三角のシンボルを示しているが、これらのデータを測定した際のスイング率は図６及び図７における三角のシンボルのそれと等しい。どちらのシンボルでも電圧Ｖ_７ｂの値は０Ｖであり、最適値ではない。黒塗りの三角のシンボルでは、Ｖ_１０８は０Ｖであり、白抜きの三角のシンボルではＶ_１０８はＶπ＠ＤＣである。先述のとおり、黒塗りの三角のシンボルではＭＺ型干渉計２ａとＭＺ型干渉計２ｂの出力光の位相差は＋π／２ではなく、−π／２でもない。このため、白抜の三角のシンボルにおいても、ＭＺ型干渉計２ａとＭＺ型干渉計２ｂの出力光の位相差は＋π／２ではなく、−π／２でもない。

まず図１０における黒塗りの三角のシンボルに注目する。黒塗りの三角のシンボルが極小値をとるのは電圧Ｖ_７ａが−１．８Ｖのときである。次に、図１０における白抜きの三角のシンボルに注目する。白抜きの三角のシンボルが極小値をとるのは電圧Ｖ_７ａが＋１．８Ｖのときである。どちらの場合も極小値は電圧Ｖ_７ａが０とは異なる場合に得られる。つまり、どちらの場合も極小値は電圧Ｖ_７ａの最適値と一致しない。しかし、黒塗りの三角のシンボルの極小値と、白抜きの三角のシンボルの極小値とを比較すると、「電圧Ｖ _７ａ＝０Ｖ」を挟んで対称的な位置に移動していることが分かる。これは、ペアレントＭＺＩでの光位相差をπだけ増減させることにより、コンスタレーションの歪の向きが、最適な形状を基準として対称的に変化することに由来する。詳細な説明は参考文献（日本国特許公報５６７１１３０号）の段落００５１〜００５４および図１〜２に記載している。

この性質を利用して、ペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧が最適でない状態から立ち上げ処理をスタートしても、In-Phase用またはQuadrature−Phase用のバイアス電圧を迅速に最適値にロックさせることが可能となる。図１１に、その具体的な手順を示す。

図１１及び図１２は、第５実施形態によるバイアス電圧を制御する処理を示すフローチャートである。立上げ処理の最初に行うステップＳｃ１〜Ｓｃ３は、図５および図９におけるステップＳｂ１〜Ｓｂ３と同様である。次に行うステップＳｃ４〜Ｓｃ６も、図９におけるステップＳｂ４ａ〜Ｓｂ６ａと同様である。第５実施形態では、周波数ｆ成分が最大となるＶ_７ａの値をIn-Phase用の位相差調整用バイアス電圧として直ちに採用するのではなく、仮の候補として記録する（ステップＳｃ７）。次に、ペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を、Ｖπ＠ＤＣだけ増加させる。次に、ステップＳｃ９〜Ｓｃ１１にて、ステップＳｃ５〜Ｓｃ７と同一の処理を行う。ステップＳｃ７とステップＳｃ１１において記録されたＶ_７ａの２つの候補値の平均値を求め、Ｖ_７ａをこの値に設定する（ステップＳｃ１２）。

Quadrature-Phase用の位相差調整用バイアス電圧に関しても同様の処理を行い、Ｖ_７ｂの電圧値を設定する（ステップＳｃ１３〜Ｓｃ２１）。ただし、ペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８の変更範囲を低減させるために、ステップＳｃ１７においてはＶ_１０８のをＶπ＠ＤＣ増加させるのではなくＶπ＠ＤＣ減少させることがより望ましい。

最後に、ステップＳｃ２２において、ペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８を図９におけるステップＳｂ８と同様にして最適化し、立ち上げ処理を終了させる。

本実施例では、ステップＳｃ８およびＳｃ１７におけるペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８の変更量をＶπ＠ＤＣとし、Ｖ_７ａおよびＶ_７ｂのそれぞれについて２種類の候補値の平均値をとった。だが、電圧Ｖ_１０８の変更量を「Ｖπ＠ＤＣ÷ｎ」とし、Ｖ_７ａおよびＶ_７ｂのそれぞれについてｎ＋１種類の候補値の平均値をとる構成としてもよい。ここで「ｎ」は自然数である。

（実施例のバリエーション）
今まで述べてきた実施例では、ＭＺ型干渉計の２つのアームの光位相差を、プッシュプルで制御した。すなわち、片方のアームの位相差調整用バイアス電極にＶ_７０＋Ｖ_７ａという電圧を印加すると同時に、他方のアームの位相差調整用バイアス電極にＶ_７０‐Ｖ_７ａという電圧を印加し、片方の遅延が増加するならば他方の遅延が減少するという形での制御を行った。しかし、プッシュプルではなく単相での制御を行う構成としても良い。たとえば、片方のアームの位相差調整用バイアス電極にＶ_７０＋Ｖ_７ａという電圧で印加するが、他方のアームの位相差調整用バイアス電極はグランドレベルに落としても良い。この構成は、光位相の変動が複雑になるというデメリットを有するが、その一方で装置構成が単純化されるというメリットをも有する。

また、図４に示したＩＱ変調器の構成は、市販品として標準的な構成である。しかしながら、In-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂの各々の出力を個別にモニタする光パワモニタを配置することができるならば、より安定したバイアス制御が可能となる。図１３は、このようなＩＱ変調器の具体例を示す図である。なお、図１３では、変調器駆動系の図示を省略した。

In-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂの各々の出力をIn-Phase用のタップ部５００ａ、Quadrature-Phase用のタップ部５００ｂにてタップする。これらのタップされた光をIn-Phase用のフォトディテクタ５０１ａおよびQuadrature用のフォトディテクタ５０１ｂでモニタする。モニタされた光パワーは、In-Phase用のＡＢＣ回路５０２ａおよびQuadrature-Phase用のＡＢＣ回路５０２ｂに入力される。これらのＡＢＣ回路は、図１に示した同期検波回路１０６、ディザリング部１００、コントローラ部１０７と同等の回路を各々有している。ここで、ＩＱ変調器が有するIn-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂは、ヌル点にバイアスされ、かつプッシュプルな駆動信号で駆動されるという意味において、第１実施形態および第２実施形態で示したＣＳ−ＲＺ光生成用変調器と同一である。従って、In-Phase用のＡＢＣ回路５０２ａおよびQuadrature-Phase用のＡＢＣ回路５０２ｂは、第１実施形態および第２実施形態に記載した方法と同一の方法でIn-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂのバイアスを制御することが出来る。ペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧Ｖ_１０８は、ペアレントＭＺ干渉計用のＡＢＣ回路５０２ｃによって制御される。その具体的な方法は、例えば（第３実施形態によるバイアス電圧の制御処理）において説明した技術や非特許文献１に記載の公知の技術で実現可能である。

この構成においては、ペアレントＭＺ干渉計用の位相差調整用バイアス電圧が最適でない状態であっても、なんら影響を受けることなくIn-Phase用のＭＺ型干渉計２ａとQuadrature-Phase用のＭＺ型干渉計２ｂのバイアスを最適値に設定できるというメリットを有する。一方、３台のパワモニタが必要となるほか、独立した３台のバイアス制御回路が必要となるというデメリットを有する。

今まで述べてきた実施例では、ＭＺ型干渉計のバイアスを制御するにあたり、同期検波結果を極値（チャイルドＭＺＩ制御時）、または０（ペアレントＭＺＩ制御時）としてきた。しかし変調器内蔵のパワモニタの強度変化は、変調器の構造上の不完全性により、変調器出力の強度変化を正確に反映しないことがある。このような場合、同期検波結果が極値または０となる位相差調整用バイアス電圧Ｖ_ｐｅａｋに、予め定められた微調整用オフセット値Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}を加えた値Ｖ_ｐｅａｋ＋Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}を位相差調整用バイアス電圧として採用してもよい。これは、同期検波結果に予め定められた数値を加える、あるいは位相差調整用バイアス電圧対同期検波結果の傾斜が予め定められた勾配となるようにフィードバックループを設定することで実現可能である。

上述した実施形態におけるコントローラ部１０７，１０７−１，１０７ａをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、光送信器及びバイアス電圧の制御方法に適用してもよい。

１…半導体光変調器
２…ＭＺ型干渉計
３…駆動アンプ
４…駆動信号用バイアス電圧発生器
５ａ，５ｂ…バイアス加算器
６ａ，６ｂ…駆動信号入力電極
７０…位相差調整用バイアス電圧発生器
７ａ，７ｂ…位相差調整用バイアス電極
１００…ディザリング部
１０１…ディザリング加算器
１０４…タップ部
１０５…フォトディテクタ
１０６…同期検波回路
１０７…コントローラ部
３００，３０１，３０２，３１０，３１１…光導波路

Claims (11)

1. ２つの光導波路を有するＭＺ型干渉計と、
   前記２つの光導波路をそれぞれ伝播する２つ光信号の光位相を変化させる駆動信号を印加する駆動信号入力電極と、
   前記２つの光信号の光位相を変化させて、前記２つの光信号の光位相差を調整する位相差調整用バイアス電圧を印加する位相差調整用バイアス電極と、
   を有する光変調器と、
   前記駆動信号を生成して前記駆動信号入力電極に印加する駆動アンプと、
   前記位相差調整用バイアス電圧を生成して前記位相差調整用バイアス電極に印加する位相差調整用バイアス電圧発生器と、
   前記駆動信号の振幅又は前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧に対して、予め定められる周波数のディザリングを加えるディザリング部と、
   前記光変調器から出力される変調光に重畳される前記周波数の変調成分に基づいて、前記位相差調整用バイアス電圧発生器が生成する前記位相差調整用バイアス電圧を変更させ、前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスするコントローラ部と、
   前記光変調器から出力される前記変調光に重畳される前記周波数の変調成分を同期検波する同期検波回路と、
   を備え、
   前記コントローラ部は、前記同期検波回路の同期検波の結果が、最大又は最小になるように前記位相差調整用バイアス電圧発生器が生成する前記位相差調整用バイアス電圧を変更させて前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスし、
   前記コントローラ部が前記同期検波の結果を最大とするか最小とするかは参照するクロック信号の位相とディザリングの位相と差によって決定され前記駆動信号の振幅に依存しない光送信器。
2. 前記光変調器は、ＩＱ変調器であり、
   前記ＭＺ型干渉計は、In-Phase用のＭＺ型干渉計と、Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計とを含み、
   前記駆動信号入力電極は、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる駆動信号入力電極と、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる駆動信号入力電極とを含み、
   前記位相差調整用バイアス電極は、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる位相差調整用バイアス電極と、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対応付けられる位相差調整用バイアス電極を含み、
   前記駆動アンプは、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる駆動アンプと、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる駆動アンプとを含み、
   前記位相差調整用バイアス電圧発生器は、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器と、前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器とを含み、
   
   前記コントローラ部は、
   前記ＩＱ変調器から出力される変調光に重畳される前記周波数の変調成分に基づいて、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器が印加する位相差調整用バイアス電圧および前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計に対して設けられる位相差調整用バイアス電圧発生器が印加する位相差調整用バイアス電圧を変更させて前記In-Phase用のＭＺ型干渉計および前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計の各々をヌル点にバイアスする請求項１に記載の光送信器。
3. 前記ディザリング部は、
   前記駆動信号の振幅に前記周波数のディザリングを加える際に、前記駆動アンプの利得を変更することにより前記ディザリングを加える請求項１又は請求項２に記載の光送信器。
4. 前記駆動信号をバイアスする駆動信号用バイアス電圧を生成して出力する駆動信号用バイアス電圧発生器をさらに備え、
   前記ディザリング部は、
   前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧にディザリングを加える際に、前記駆動信号用バイアス電圧を変更することにより前記ディザリングを加える請求項１又は請求項２に記載の光送信器。
5. 前記コントローラ部は、
   立ち上げの際に前記駆動信号の振幅を通常運用の状態の振幅よりも小さくする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光送信器。
6. 前記コントローラ部は、
   立ち上げの際に前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧を通常運用の状態の振幅よりも大きくする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光送信器。
7. 前記ディザリング部は、前記ＩＱ変調器の持つ前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計との駆動信号の振幅または半波長電圧に対して、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計とのいずれか一方にディザリングを加えている際には、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計との他方にはディザリングを加えないように制御する、請求項２に記載の光送信器。
8. 前記ディザリング部は、前記ＩＱ変調器の持つ前記In-Phase用のＭＺ型干渉計と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計との駆動信号の振幅または半波長電圧に対して、異なる周波数または異なる位相のディザリングを加える請求項２に記載の光送信器。
9. 前記コントローラ部は、前記ＩＱ変調器の立ち上げシーケンスにおいて、前記In-Phase用のＭＺ型干渉計の出力光と前記Quadrature-Phase用のＭＺ型干渉計の出力光との２つの光の位相差をｎ（ｎは自然数）回変更する機能を有し、
   前記コントローラ部は、前記ｎ回の変更毎に、前記同期検波回路の同期検波の結果が最大又は最小になる前記位相差調整用バイアス電圧を候補値として記録し、得られたｎ種類の候補値の平均値を前記位相差調整用バイアス電圧として採用する、請求項２に記載の光送信器。
10. 前記コントローラ部は、前記同期検波回路によって得られた同期検波結果が極値または０となる位相差調整用バイアス電圧Ｖｐｅａｋに対して、予め定められた微調整用オフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加えた電圧Ｖｐｅａｋ＋Ｖｏｆｆｓｅｔとなるように、位相差調整用バイアス電圧を設定する、請求項２または請求項９に記載の光送信器。
11. ２つの光導波路を有するＭＺ型干渉計を有する光変調器を備える光送信器におけるバイアス電圧の制御方法であって、
    前記２つの光導波路をそれぞれ伝播する２つの光信号の光位相を変化させる駆動信号を印加するステップと、
    前記２つの光信号の光位相を変化させて、前記２つの光信号の光位相差を調整する位相差調整用バイアス電圧を印加するステップと、
    前記駆動信号の振幅又は前記ＭＺ型干渉計の半波長電圧に対して、予め定められる周波数のディザリングを加えるステップと、
    前記光変調器から出力される変調光に重畳される前記周波数の変調成分に基づいて、前記位相差調整用バイアス電圧を変更させ、前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスするステップと、
    前記光変調器から出力される前記変調光に重畳される前記周波数の変調成分を同期検波するステップと、
    を有し、
    前記バイアスするステップは、前記同期検波の結果が、最大又は最小になるように前記位相差調整用バイアス電圧を変更させて前記ＭＺ型干渉計をヌル点にバイアスするステップを有し、
    前記同期検波の結果を最大とするか最小とするかは参照するクロック信号の位相とディザリングの位相と差によって決定され前記駆動信号の振幅に依存しないバイアス電圧の制御方法。

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