WO2007088636A1 - 光変調器の駆動回路 - Google Patents

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WO2007088636A1
WO2007088636A1 PCT/JP2006/301892 JP2006301892W WO2007088636A1 WO 2007088636 A1 WO2007088636 A1 WO 2007088636A1 JP 2006301892 W JP2006301892 W JP 2006301892W WO 2007088636 A1 WO2007088636 A1 WO 2007088636A1
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attenuator
delay
drive
drive signal
signal
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PCT/JP2006/301892
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Tomoo Takahara
Takeshi Hoshida
Hisao Nakashima
Original Assignee
Fujitsu Limited
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Publication date
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Priority to PCT/JP2006/301892 priority patent/WO2007088636A1/ja
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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/50—Phase-only modulation

Definitions

  • the present invention relates to a drive circuit that drives an optical modulator, and more particularly to a drive circuit that drives a DQPSK optical modulator.
  • Phase modulation is widely used as one of the techniques for transmitting signals in optical transmission systems.
  • data is transmitted by controlling the phase of a carrier wave according to transmission data.
  • QPSK quadrature phase shift keying
  • “0” is an arbitrary phase.
  • the receiving device reproduces the transmission data by detecting the phase of the received signal.
  • DQPSK differential quaternary phase shift keying
  • the corresponding phase (0, ⁇ / 2 ⁇ , 3 ⁇ ⁇ 2) is assigned to the difference between two consecutive symbols. Therefore, the receiving apparatus can reproduce the transmission data by detecting the phase difference between two consecutive symbols.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a general DQPSK transmitter. Here, only the configuration necessary to explain the operating principle is shown.
  • the DQPSK optical modulator 10 is a Mach-Zehnder modulator and is provided with continuous (CW: Continuous Wave) light generated by the light source 1. This CW light is branched by an optical splitter and guided to a pair of arms (arms 11 and 12).
  • the arm (I arm) 11 is provided with a phase modulator 13
  • the arm (Q arm) 12 is provided with a phase modulator 14 and a phase shifter 15.
  • Each of the phase modulators 13 and 14 is a Mach-Zehnder modulator.
  • the phase shifter 15 gives a phase difference ⁇ ⁇ 2 ( ⁇ ⁇ 2 + 2 ⁇ ( ⁇ is an integer)) between the arms 11 and 12.
  • the drive signal generator 2 encodes transmission data using a DQPSK precoder. Thus, one set of drive signals Datal and X_Datal and one set of drive signals Data2 and X_Data2 are generated.
  • the drive signal X_Datal is an inverted signal of the drive signal Datal
  • the drive signal X_Data2 is an inverted signal of the drive signal Data2.
  • the drive signals Datal and X_Datal are amplified by the driver circuits 21a and 21b and then given to the phase modulator 13 as differential signals.
  • the drive signals Data2 and X_Data2 are amplified by the driver circuits 22a and 22b and then given to the phase modulator 14 as differential signals.
  • phase modulation circuit 13 is driven by a set of drive signals Datal and X_Datal
  • phase modulator 14 is driven by a set of drive signals Data2 and X_Data2.
  • a DQPSK signal is generated by combining a pair of optical signals output from the phase modulators 13 and 14.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the DQPSK transmitter.
  • the phase of continuous light is the exit.
  • the phase of the optical signal output from the phase modulator 13 becomes “0” or “ ⁇ ” according to the drive signals Datal and X_Datal.
  • the arm 12 is provided with a phase shifter 15 having a phase shift amount ⁇ / 2. Therefore, the phase of the optical signal output from the phase modulator 14 becomes “ ⁇ / 2” or “3 ⁇ / 2 ⁇ ” according to the drive signals Data2 and X_Data2.
  • each symphonor (00 , 10, 11, 01) will be assigned “ ⁇ / 4”, “3 ⁇ / 4”, “5 ⁇ / 4” or “7 ⁇ 4”.
  • the receiving device reproduces transmission data by detecting the phase difference between two consecutive symbols.
  • Patent Document 1 Special Table 2004—516743 Publication
  • An object of the present invention is to improve the quality of communication using DQPSK or QPSK.
  • a drive circuit combines a first optical signal obtained by a first phase modulation element and a second optical signal obtained by a second phase modulation element to generate a phase modulation optical signal For driving the phase modulator using a first drive signal for driving the first phase modulation element and a second drive signal for driving the second phase modulation element .
  • the drive circuit includes: a first reproduction circuit that reproduces the first drive signal using a clock signal; an attenuator that attenuates the first drive signal reproduced by the first reproduction circuit; Delay means for delaying the clock signal by a time to compensate for the delay of the first drive signal generated in the attenuator, and the second drive signal using the clock signal delayed by the delay means.
  • a second reproducing circuit for reproducing.
  • the first drive signal is delayed by an attenuator.
  • the clock signal supplied to the second reproduction circuit for reproducing the second drive signal is delayed by the delay means.
  • the delay by the delay means compensates for the delay generated in the attenuator. Therefore, the timing between the first and second drive signals can be matched.
  • the amplitude adjustment and timing adjustment of the drive signal can be performed simultaneously, so that the communication quality is improved by using the optical modulator.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a general DQPSK transmitter.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of a DQPSK transmitter.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a problem of the prior art.
  • FIG. 4 Example of a drive circuit with a function to adjust the drive signal (part 1).
  • FIG.5 Example of a drive circuit with a function to adjust drive signals (part 2).
  • FIG. 6 Example of a drive circuit with a function to adjust the drive signal (part 3).
  • FIG. 7 An example of the simulation results for the relationship between the IZQ skew difference and the penalty.
  • FIG. 9 is an example of a simulation result showing the influence of an error in the amplitude of the drive signal.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a main part of an optical transmitter including the drive circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 11 shows an embodiment of an attenuator.
  • FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the drive circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 13 shows a modification of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a main part of an optical transmitter including a drive circuit according to a second embodiment.
  • FIG. 15 is a modification of the second embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a main part of an optical transmitter including a drive circuit according to a third embodiment.
  • FIG. 17 is a modification of the third embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration of an adjustment system for determining constants of respective elements on the drive circuit.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an initial adjustment procedure for determining constants of respective elements of the drive circuit.
  • the DQPSK optical transmitter described with reference to FIG. 1 is taken up as an optical transmitter.
  • the present invention is not limited to DQPSK but can be applied to QPSK as it is.
  • DQPSK optical modulator In the DQPSK optical transmitter shown in Fig. 1, one measure to improve communication quality (particularly to compensate for variations in the characteristics of the phase modulators 13 and 14) is the DQPSK optical modulator.
  • a method for individually adjusting the amplitude and the like of the drive signal can be considered.
  • the following three methods can be considered as simple methods for adjusting the drive signal.
  • Method 1 As shown in FIG. 4, the driver circuit amplifies the drive signal applied to the phase modulator 13.
  • the noise conditions of the circuit (21a, 21b) and the noise condition of the driver circuit (22a, 22b) that amplifies the drive signal applied to the phase modulator 14 are individually adjusted.
  • the gains of the driver circuit on the I arm side and the driver circuit on the Q arm side are controlled independently of each other. According to this configuration, the amplitude of the drive signal can be individually adjusted so as to compensate for the difference in the characteristics of the phase modulators 13 and 14.
  • IZQ skew difference the timing difference between the drive signal on the I arm side and the drive signal on the Q arm side
  • an attenuator (ATT) for attenuating the drive signal is provided on one of the I arm side and the Q arm side.
  • an attenuator 31 is provided between the driver circuit and the phase modulator 14. According to this configuration, the amplitude of the drive signal to be supplied to the phase modulator 14 can be adjusted so that the optical signals of the I arm and the Q arm match each other. However, if an attenuator is installed on either the I arm side or the Q arm side, the I / Q skew difference may exceed the allowable range.
  • Attenuators for attenuating drive signals are provided on both the I arm side and the Q arm side.
  • an attenuator 32 is provided between the driver circuit and the phase modulator 13
  • an attenuator 33 is provided between the driver circuit and the phase modulator 14.
  • FIG. 7 is an example of a simulation result regarding the relationship between the IZQ skew difference and the penalty.
  • the transmission data is assumed to have a speed of 0 Gbps (20 Gbaud / s).
  • the acceptable signal degradation loss (ie Q penalty) is 0.5 dB.
  • the skew difference between IZQs must be kept below 8 picoseconds.
  • the attenuation force of the attenuators 32 and 33 is, for example, 3 dB and 6 dB. It shall be.
  • these attenuators are realized with a commercially available K connector type attenuator, a delay difference of 3 picoseconds or more will occur between the I arm and ZQ arm. This delay difference cannot be ignored if the allowable I ZQ skew difference is 8 picoseconds.
  • FIG. 8 is an example of a simulation result regarding the relationship between the differential signal skew difference and the penalty.
  • the differential skew difference means a timing difference between two drive signals (for example, drive signals Datal and X_Datal shown in FIG. 1) constituting a differential signal.
  • the allowable signal degradation loss is 0.5 dB
  • the skew difference between differentials must be kept below 5 picoseconds.
  • FIG. 9 is an example of a simulation result showing the influence of an error in the amplitude of the drive signal.
  • characteristic A is a penalty when the amplitude of the drive signal is not adjusted
  • characteristic B is a penalty when the average amplitude of one set of drive signals is adjusted
  • characteristic C is a set of drive signals For each of these, indicate the penalty when the amplitude is adjusted!
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a main part of the optical transmitter including the drive circuit according to the first embodiment of the present invention.
  • the light source 1, the drive signal generator 2, the DQPSK optical modulator 10, and the driver circuits 21a, 21b, 22a, and 22b are as described with reference to FIG. That is, the drive signal generation unit 2 includes an FEC encoder, a DQPSK precoder, and the like, and includes a pair of drive signals Datal and X_Datal that configure a differential signal, and a set of drive signals Data2 and X_Data2 that configure a differential signal. Is generated.
  • the drive signals Datal and X_Datal are given to the phase modulator 13, and the drive signals Data2 and X_Data2 are given to the phase modulator 13. Then, the DQPSK optical modulator 10 generates a DQPSK optical signal modulated according to the combination of the drive signals (00, 10, 11, 01).
  • the drive circuit of the first embodiment includes regeneration circuits 41 and 44, an attenuator 43a 43b, 46, and drivers 21a, 21b, 22a, 22b, 42, 45.
  • the reproduction circuit 41 is, for example, a D flip-flop circuit, and reproduces the drive signals Datal and X_Datal at the timing of a clock signal given through the driver circuit 42. That is, the reproduction circuit 41 operates as a retiming circuit for the drive signals Datal and X_Datal.
  • the drive signals Datal and X_Datal reproduced by the reproduction circuit 41 are sent to the attenuators 43a and 43b via the driver circuits 21a and 21b.
  • the attenuators 43a and 43b are the same element, and the attenuation is “ATT1”. Then, the driving signals Datal and X_Datal whose amplitudes are adjusted by the attenuators 43a and 43b are given to the phase modulator 13.
  • the reproduction circuit 44 is, for example, a D flip-flop circuit, and reproduces the drive signals Data2 and X_Data2 at the timing of the clock signal supplied via the driver circuit 45 and the attenuator 46. That is, the reproduction circuit 44 operates as a retiming circuit for the drive signals Data2 and X_Data2.
  • the attenuator 46 is the same element as the attenuators 43a and 43b. That is, the delay time generated for the clock signal by the attenuator 46 is the same as the delay time generated for the drive signals Datal and X_Datal by the attenuators 43a and 43b.
  • the drive signals Data2 and X_Data2 reproduced by the reproduction circuit 44 are given to the phase modulator 14 via the driver circuits 22a and 22b.
  • FIG. 11 shows an embodiment of the attenuator.
  • Each attenuator (43a, 43b, 46) is not particularly limited, but in this embodiment is an unbalanced ⁇ -type attenuator and includes three resistance elements. Terminals Tl and ⁇ 2 are input and output terminals, and terminals ⁇ 3 and ⁇ 4 are grounded. A desired attenuation can be obtained by appropriately setting the resistance values of the three resistance elements.
  • the drive circuit having the above-described configuration is designed so as to satisfy the following conditions in any state without an attenuator. These conditions are assumed to be satisfied in the second embodiment described later.
  • Condition 2 The propagation time of the clock signal from the drive signal generation unit 2 to the reproduction circuit 41 is the same as the propagation time of the clock signal from the drive signal generation unit 2 to the reproduction circuit 44.
  • Condition 3 the drive signal Dat a l from the reproducing circuit 41 to the phase modulator 13, and the propagation time of X_Dat a l, driving signals Data2 from the reproducing circuit 44 to the phase modulator 14, and the propagation time of X_Data2 are each other physician Is the same.
  • FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the drive circuit according to the first embodiment. Here, the operation of adjusting the timing of the drive signal Datal and the drive signal Data2 is shown, and the drive signal X_Datal and the drive signal X_Data2 are omitted. In addition, since the above three conditions are satisfied, the delay that occurs in the driver circuit and the propagation delay that occurs on the signal line are not considered.
  • the drive signal generator 2 generates drive signals 0 & 1 (eight), 0 & 2).
  • simponole # 1 is “11”
  • simponole # 2 is “00”
  • simponole # 3 is “01”.
  • the drive signal generation unit 2 outputs a clock signal (C).
  • the reproduction circuit 41 reproduces the drive signal Datal using the rising edge of the clock signal (C).
  • the # 1st data of the drive signal Datal is reproduced.
  • the drive signal Datal (E) is obtained.
  • the drive signal Datal (E) output from the reproduction circuit 41 passes through the attenuator 43a.
  • the drive signal Datal (F) whose amplitude is adjusted is obtained.
  • a delay Atl is generated in the attenuator 43a.
  • the reproduction circuit 44 reproduces the drive signal Data2 by using the rising edge of the clock signal (D). However, an attenuator 46 is provided between the drive signal generator 2 and the reproduction circuit 44. Then, when the clock signal passes through the attenuator 46, a delay At2 occurs. Therefore, the reproduction circuit 44 reproduces the # 1st data of the drive signal Data2 at time T2 when At2 has elapsed from time T1. Thereby, the drive signal Data2 (G) is obtained.
  • the attenuator 43a and the attenuator 46 are the same elements, and the delay time thereof is also the same. That is, the delay Atl and the delay At2 are the same. Therefore, the timing of the drive signal Datal (F) applied to the phase modulator 13 and the timing of the drive signal Data2 (G) applied to the phase modulator 14 coincide with each other. In other words, the skew difference between iZQ is suppressed (or the skew difference between IZQ due to the attenuator does not occur).
  • the attenuator 46 since the attenuator 46 is provided, the clock signal supplied to the reproduction circuit 44 is attenuated as compared with the clock signal supplied to the reproduction circuit 41.
  • the amplitude of the clock signal is not important for the recovery circuit. That is, even if the clock signal is attenuated, there is no problem in the operation of the reproduction circuit 44 if the reproduction circuit 44 has such an amplitude that the edge of the clock signal can be detected! /.
  • the drive signal X_Datal and the drive signal X_Data2 are inverted signals of the drive signal Datal and the drive signal Data2, respectively. Therefore, the drive signal X_Datal and the drive signal X_Data2 are also given to the corresponding phase modulators at the same timing.
  • the attenuation amounts of the attenuators 43 a and 43 b are, for example, the difference between the differential voltage of the drive signal supplied to the phase modulator 13 and the drive signal supplied to the phase modulator 14.
  • the dynamic voltage is determined so as to match each other (or the waveform of the D QPSK optical signal output from the DQPSK optical modulator 10 is optimized). Then, the adjustment of the amplitude of the drive signal and the adjustment of the timing of the drive signal are realized at the same time. As a result, communication quality can be improved.
  • a semiconductor circuit is formed symmetrically between the I arm and the ZQ arm. That is, the driver circuit (21a, 21b) provided on the I arm side and the driver circuit (22a, 22b) provided on the Q arm side are realized by the same element and operate under the same noise condition. Therefore, there is no IZQ skew difference due to delay in the driver circuit. In addition, good communication quality can be maintained over a long period of time without deterioration of only specific elements.
  • an attenuator that is a passive element is used to adjust the amplitude of the drive signal, and therefore, there is a difference in bias conditions of the semiconductor element (here, the driver circuit). There is no delay variation due to. For this reason, both the function of appropriately adjusting the amplitude of the drive signal and the high skew accuracy are realized.
  • FIG. 13 shows a modification of the first embodiment.
  • the drive circuit shown in FIG. 13 includes a delay adjustment element 47 instead of the attenuator 46 shown in FIG.
  • the delay adjustment element 47 compensates for the delay of the drive signals Datal and X_Datal generated in the attenuators 43a and 43b.
  • the delay time for the clock signal by the delay adjustment element 47 is the attenuator 43a, 43b. This is the same as the delay time for the drive signals Datal and X_Datal generated in FIG.
  • the delay adjustment element 47 is not particularly limited, but can be realized by a conductor line that generates the delay time, for example. In this case, a desired delay time can be obtained by adjusting the length of the conductor wire.
  • the attenuator 46 can also be considered as one form for realizing the delay adjustment element 47.
  • the drive circuit of the first embodiment described above adjusts the amplitude of the drive signal in one of the I arm and Q arm (I arm in the example).
  • the drive circuit of the second embodiment adjusts the amplitude of the drive signal in both the I arm and the Q arm.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a main part of an optical transmitter including the drive circuit according to the second embodiment.
  • Fig. 1 4 Dark circuit 21a, 21b, 22a, 22b, 42, 45, regeneration circuit 41, 44, and attenuators 43a, 43b, 46 are provided in the drive circuit of the first embodiment. It is the same as the corresponding element.
  • the drive circuit according to the second embodiment includes attenuators 51a, 51b, and 52 in addition to the above configuration. Attenuators 51a and 51b are provided between driver circuits 22a and 22b and phase modulator 14, respectively, and adjust the amplitudes of drive signals Data2 and X_Data2.
  • the attenuator 52 is the same element as the attenuators 51a and 51b. That is, the delay time generated for the clock signal by the attenuator 52 is the same as the delay time generated for the drive signals Data2 and X_Data2 by the attenuators 51a and 51b.
  • the attenuation amount of (43a, 43b) and the attenuation amount of the attenuators (51a, 51b) for adjusting the amplitude of the drive signal on the Q arm side can be selected independently of each other. Therefore, the amplitudes of the drive signals Datal and X_Datal for driving the phase modulator 13 and the amplitudes of the drive signals Data2 and X_Data2 for driving the phase modulator 14 can be adjusted appropriately.
  • the amount of attenuation of each attenuator is, for example, such that the differential voltage of the drive signal applied to the phase modulator 13 and the differential voltage of the drive signal applied to the phase modulator 14 match each other (or DQPSK It is determined so that the waveform of the DQPSK optical signal output from the optical modulator 10 is optimized.
  • the delay generated by the attenuators 43a and 43b on the I arm side is compensated by delaying the clock signal using the attenuator 46 on the Q arm side, and the attenuators 51a and 51b on the Q arm side.
  • the delay caused by is compensated by delaying the clock signal using the attenuator 52 on the I arm side. Therefore, the I / Q skew difference is suppressed (or the IZQ skew difference caused by the attenuator does not occur).
  • the adjustment of the amplitude of the drive signal and the adjustment of the timing of the drive signal are realized at the same time, and the communication quality can be improved.
  • semiconductor circuits are formed symmetrically between the I arm and ZQ arm.
  • FIG. 15 shows a modification of the second embodiment.
  • the drive circuit shown in FIG. 15 includes delay adjustment elements 47 and 53 instead of the attenuators 46 and 52 shown in FIG.
  • the delay adjustment element 47 compensates for the delay of the drive signals Datal and X_Data generated in the attenuators 43a and 43b, as in the first embodiment.
  • the delay adjustment element 53 compensates for the delay of the drive signals Data2 and X_Data2 generated in the attenuators 51a and 5 lb.
  • the delay adjustment elements 47 and 53 can be realized by, for example, conductor lines that generate corresponding delay times. In this case, a desired delay time can be obtained by adjusting the length of each conductor line.
  • the drive circuits of the first and second embodiments described above provide a function of adjusting the amplitude of the drive signal and a function of suppressing a skew difference between IZQs.
  • the drive circuit of the third embodiment has a function of individually adjusting the amplitude of a set of drive signals constituting a differential signal for driving each phase modulator in addition to the above two functions. provide.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a main part of an optical transmitter including the drive circuit according to the third embodiment.
  • the drive signals Datal and X_Datal are reproduced by the reproducing circuits 61a and 61b, and further passed through the attenuators 65a and 65b, and then supplied to the phase modulator 13.
  • the drive signals Data2 and X_Data2 are reproduced from the reproduction circuits 71a and 71b and further passed through the attenuators 75a and 75b, and then supplied to the phase modulator 14.
  • attenuators 62a, 63, and 64 are provided between the drive signal generator 2 and the reproduction circuit 61a.
  • Attenuators 62b, 63, and 64 are provided between lb and lb. Attenuators 72a, 73, and 74 are provided between the drive signal generation unit 2 and the reproduction circuit 71a. Attenuators 72b, 73, and 74 are provided between the drive signal generator 2 and the reproduction circuit 71b.
  • Attenuators 65b, 62a, and 74 are the same element, and a delay D2 is generated.
  • Attenuators 75a, 72b, and 63 are the same element, and delay D3 is generated.
  • the attenuators 75b, 72a, and 64 are the same elements, and a delay D4 is generated.
  • the amplitudes of the drive signals Datal, X_Datal, Data2, and X_Data2 are independently adjusted by appropriately selecting the attenuation amounts of the attenuators 65a, 65b, 75a, and 75b. can do.
  • the amplitude imbalance between a pair of drive signals that make up each differential signal can be eliminated as much as possible to eliminate the imbalance in the differential amplitude of the I arm and Q arm. Therefore, it is possible to prevent signal degradation due to an imbalance in the amplitude of the drive signal.
  • the drive signal datal is delayed by D1 in the attenuator 65a, and is delayed by D2 + D3 + D4 in the reproduction circuit 61a.
  • the drive signal X_datal is delayed by D2 in the attenuator 65b, and is delayed by D1 + D3 + D4 in the reproduction circuit 61b.
  • the drive signal data2 is delayed by D3 in the attenuator 75a, and is delayed by D4 + D1 + D2 in the reproduction circuit 71a.
  • the drive signal X_data2 is delayed by D4 in the attenuator 75b, and is delayed by D3 + D1 + D2 in the reproduction circuit 71b.
  • the delay time from the drive signal generation unit 2 to the phase modulator is D1 + D2 + D3 + D4. Therefore, according to this configuration, the skew difference between IZQ and the skew difference between differentials due to the insertion of the attenuator will not occur.
  • FIG. 17 is a modification of the third embodiment.
  • the drive circuit shown in FIG. 17 includes delay adjustment elements 81 and 82 instead of the attenuators 62a and 62b shown in FIG.
  • delay adjustment elements 84 and 85 are provided in place of the attenuators 72a and 72b, respectively.
  • a delay adjustment element 83 is provided instead of the attenuators 63 and 64
  • a delay adjustment element 86 is provided instead of the attenuators 73 and 74.
  • the delay adjustment elements 81, 82, 84, and 85 compensate for delays generated in the attenuators 65b, 65a, 75b, and 75a, respectively.
  • the delay adjustment factor 83 Compensates for the sum of the delay generated in attenuator 75a and the delay generated in attenuator 75b, and similarly, delay adjustment element 86 calculates the sum of the delay generated in attenuator 65a and the delay generated in attenuator 65b.
  • Each delay adjustment element can be realized by a conductor line that generates a corresponding delay time, for example, as in the first and second embodiments. In this case, a desired delay time can be obtained by adjusting the length of each conductor line.
  • the manufacturing variation of the optical modulator is compensated by appropriately adjusting the amplitude (and timing) of the drive signal.
  • the constants of each element constituting the drive circuit are determined in accordance with the characteristics of the corresponding optical modulator at the initial setting.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration of an adjustment system for determining the constants of the respective elements on the drive circuit.
  • the initial adjustment drive circuit 100 has the same circuit configuration as the actual drive circuit. That is, the variable attenuators 102a, 102b, 104a, 104bi correspond to the attenuators 43a, 43b, 51a, 51b shown in FIG.
  • the attenuation of each variable attenuator can be adjusted to a desired value.
  • the variable phase shifters 101a and 101b correspond to the attenuator 52, and the variable phase shifters 103a and 103b correspond to the attenuator 46.
  • Each variable phase shifter is, for example, a variable length coaxial tube, and can obtain a desired delay time.
  • the sampling oscilloscope 200 monitors the optical signal output from the D QPSK optical modulator 10 and displays the waveform.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an initial adjustment procedure for determining constants of respective elements of a drive circuit actually used by using the initial adjustment drive circuit 100.
  • a DQPSK optical modulator is set in the initial adjustment drive circuit 100. That is, the light source 1 is connected to the input end of the DQPSK optical modulator, and the sampling oscilloscope 200 is connected to the output end of the DQPSK optical modulator. Further, the variable attenuators 102a and 102b are connected to one set of drive electrodes provided in the phase modulator 13, and the variable attenuators 104a and 104b are connected to one set of drive electrodes provided in the phase modulator 14. [0057]
  • the power source of the light source 1 is turned on, and the supply of CW light to the DQPSK optical modulator is started.
  • step S3 drive of each driver circuit 21a, 21b, 22a, 22b is started.
  • the DQPSK optical modulator outputs a D QPSK optical signal corresponding to the combination of the drive signals Datal and Data2.
  • steps S4 to S6 while adjusting the attenuation amount of the variable attenuators 102a, 102b, 104a, 104b and the phase shift amount (that is, the delay amount) of the variable phase shifters 101a, 101b, 103a, 103b, Check the waveform (eye pattern) of the DQPSK optical signal.
  • the variable attenuator and the variable phase adjuster are adjusted until a predetermined threshold characteristic (for example, a predetermined distortion rate, a predetermined jitter amount, etc.) is obtained.
  • a predetermined threshold characteristic for example, a predetermined distortion rate, a predetermined jitter amount, etc.
  • the actually used drive circuit is equipped with an attenuator having the attenuation determined as described above.
  • the DQPSK optical modulator can generate an optical signal having a good quality exceeding the threshold characteristic.
  • step S5 is performed on the assumption that the attenuation amounts of the variable attenuators 102a and 102b are the same and the attenuation amounts of the variable attenuators 104a and 104b are the same. Also good.
  • a device that monitors the error rate of the DQPSK optical signal may be used instead of the sampling oscilloscope 200.
  • the variable attenuator and the variable phase shifter are adjusted until the error rate of the DQPSK optical signal becomes lower than a predetermined threshold value.

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Abstract

　駆動信号生成部（２）は、ＤＱＰＳＫ光変調器（１０）を構成する位相変調器（１３、１４）を駆動するための駆動信号Data１、Data２を生成する。再生回路（４１、４４）は、それぞれクロック信号に従ったタイミングで駆動信号Data１、Data２を再生する。再生回路（４４）に与えるクロック信号は、減衰器（４６）を通過する。位相変調器（１３、１４）は、それぞれ再生された駆動信号Data１、Data２により駆動される。駆動信号Data１の振幅は、減衰器（４３ａ）により調整される。減衰器（４３ａ）により発生する遅延時間および減衰器（４６）により発生する遅延時間は、互いに同じである。

Description

明 細 書
光変調器の駆動回路
技術分野
[0001] 本発明は、光変調器を駆動する駆動回路に係わり、特に、 DQPSK光変調器を駆 動する駆動回路に係わる。
背景技術
[0002] 光伝送システムにおいて信号を伝送するための技術の 1つとして位相変調が広く実 用化されている。位相変調では、送信データに応じて搬送波の位相を制御すること により、データが伝送される。例えば、 4値位相シフトキーイング（QPSK: Quadrature Phase Shift Keying)変調では、 2ビットのデータから構成される各シンボル「00」「10」 「11」「01」に対して、 + π Ζ2」「0 + π」「0 + 3 π Ζ2」が割り当てられる。 ここで、「 0」は任意の位相である。そして、受信装置は、受信信号の位相を検出する ことにより、送信データを再生する。
[0003] また、 QPSK方式の受信器を比較的容易に実現する技術として、差動 4値位相シ フトキーイング（DQPSK: Differential QPSK)が知られている。 DQPSK変調におい ては、連続する 2つのシンボル間の差分に対して対応する位相（0、 π /2 π、 3 π Ζ2)が割り当てられる。したがって、受信装置は、連続する 2つのシンボル間の位相 差を検出することにより、送信データを再生することができる。
[0004] 図 1は、一般的な DQPSK送信器の構成を示す図である。ここでは、動作原理を説 明するために必要な構成のみを示す。
DQPSK光変調器 10は、マッハツエンダ変調器であり、光源 1が生成する連続 (C W: Continuous Wave)光が与えられる。この CW光は、光スプリッタにより分岐されて 1 対のアーム（アーム 11、 12)に導かれる。アーム（Iアーム） 11には、位相変調器 13が 設けられ、アーム（Qアーム） 12には、位相変調器 14および位相器 15が設けられて いる。位相変調器 13、 14は、それぞれ、マッハツエンダ変調器である。位相器 15は、 アーム 11、 12間に位相差 π Ζ2( π Ζ2 + 2ηπ (ηは、整数））を与える。
[0005] 駆動信号生成部 2は、 DQPSKプリコーダを用いて送信データを符号ィ匕することに より、 1組の駆動信号 Datal、 X_Datal、および 1組の駆動信号 Data2、 X_Data2を生 成する。なお、駆動信号 X_Datalは、駆動信号 Datalの反転信号であり、駆動信号 X_ Data2は、駆動信号 Data2の反転信号である。駆動信号 Datal、 X_Datalは、ドライバ 回路 21a、 21bにより増幅された後、差動信号として位相変調器 13に与えられる。同 様に、駆動信号 Data2、 X_Data2は、ドライバ回路 22a、 22bにより増幅された後、差 動信号として位相変調器 14に与えられる。すなわち、位相変調回路 13は、 1組の駆 動信号 Datal、 X_Datalにより駆動され、位相変調器 14は、 1組の駆動信号 Data2、 X _Data2により駆動される。そして、位相変調器 13、 14から出力される 1組の光信号を 結合することにより、 DQPSK信号が生成される。
[0006] 図 2は、 DQPSK送信器の動作を説明する図である。ここでは、連続光の位相をゼ 口とする。
位相変調器 13から出力される光信号の位相は、駆動信号 Datal、 X_Datalに応じ て「0」または「π」になる。一方、アーム 12には、位相シフト量 π /2の位相器 15が設 けられている。よって、位相変調器 14から出力される光信号の位相は、駆動信号 Dat a2、 X_Data2に従って「 π /2」または「3 π /2\になる。そうすると、 2ビットの情報を 持つ各シンポノレ（00、 10、 11、 01)に対して、「兀 /4」「3兀 /4」「5兀 /4」また【ま「7 π Ζ4」が割り当てられることになる。そして、受信装置は、連続する 2つのシンボル間 の位相差を検出することにより、送信データを再生する。
[0007] なお、 DQPSK光送信器の構成および動作にっ ヽては、例えば、特許文献 1に詳 しく記載されている。
特許文献 1：特表 2004— 516743号公報
[0008] 上記構成の DQPSK送信器にお!、て、 Iアーム、 Qアームの光信号の強度がアンバ ランスになると、図 3に示すように、それらを結合することにより得られる DQPSK光信 号の位相が不適切になる。そうすると、受信装置において光信号の位相を誤検出す る可能性が高くなり、通信品質が劣化する。この問題の一因は、変調器 (図 1に示す 例では、位相変調器 13、 14)の製造ばらつきである。
[0009] 通信品質を高めるためには、上記問題を解決すべきである力 DQPSKは未だ開 発途上の技術であり、具体的な提案は少ない。 発明の開示
[0010] 本発明は、 DQPSKまたは QPSKを利用した通信の品質を向上を図ることを目的と する。
本発明の駆動回路は、第 1の位相変調要素により得られる第 1の光信号および第 2 の位相変調要素により得られる第 2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する 位相変調器のために、前記第 1の位相変調要素を駆動するための第 1の駆動信号 および前記第 2の位相変調要素を駆動するための第 2の駆動信号を用いて前記位 相変調器を駆動する。この駆動回路は、クロック信号を利用して前記第 1の駆動信号 を再生する第 1の再生回路と、前記第 1の再生回路により再生された第 1の駆動信号 を減衰させる減衰器と、前記減衰器において発生する前記第 1の駆動信号ついての 遅延を補償する時間だけ前記クロック信号を遅延させる遅延手段と、前記遅延手段 により遅延させられたクロック信号を利用して前記第 2の駆動信号を再生する第 2の 再生回路、を有する。
[0011] 上記構成の駆動回路においては、減衰器の減衰量を適切に選択することにより、 第 1の駆動信号と第 2の駆動信号の振幅のアンバランスに起因する信号の劣化が回 避される。
また、第 1の駆動信号は、減衰器により遅延が発生する。一方、第 2の駆動信号を 再生する第 2の再生回路に与えられるクロック信号は、遅延手段により遅延させられ る。ここで、遅延手段による遅延は、減衰器において発生する遅延を補償する。よつ て、第 1および第 2の駆動信号間のタイミングを一致させることができる。
[0012] このように、本発明によれば、駆動信号の振幅調整およびタイミング調整を同時に 行うことが出来るので、光変調器を用いて通信の品質が向上する。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]一般的な DQPSK送信器の構成を示す図である。
[図 2]DQPSK送信器の動作を説明する図である。
[図 3]従来技術の問題点を説明する図である。
[図 4]駆動信号を調整する機能を持った駆動回路の例 (その 1)である。
[図 5]駆動信号を調整する機能を持った駆動回路の例 (その 2)である。 [図 6]駆動信号を調整する機能を持った駆動回路の例 (その 3)である。
[図 7]IZQ間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の一例 である。
[図 8]差動間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の一例 である。
[図 9]駆動信号の振幅の誤差の影響を示すシミュレーション結果の一例である。
[図 10]第 1の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。
[図 11]減衰器の実施例である。
[図 12]第 1の実施形態の駆動回路の動作を説明するタイミングチャートである。
[図 13]第 1の実施形態の変形例である。
[図 14]第 2の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。
[図 15]第 2の実施形態の変形例である。
[図 16]第 3の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。
[図 17]第 3の実施形態の変形例である。
[図 18]駆動回路上の各素子の定数を決定するための調整系の構成を示す図である
[図 19]駆動回路の各素子の定数を決定する初期調整手順を示すフローチャートであ る。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では 、光送信器として図 1を参照しながら説明した DQPSK光送信器を取り上げる。ただ し、本発明は、 DQPSKに限定されるものではなぐ QPSKにもそのまま適用可能で ある。
[0015] 図 1に示す DQPSK光送信器において、通信品質を改善するため（特に、位相変 調器 13、 14の特性のばらつきを補償するため）の 1つの方策としては、 DQPSK光変 調器ごとに駆動信号の振幅等を個々に調整する方法が考えられる。そして、駆動信 号を調整する単純な方法としては、下記の 3つが考えられる。
[0016] 方法 1：図 4に示すように、位相変調器 13に与える駆動信号を増幅するドライバ回 路（21a、 21b)のノ ィァス条件および位相変調器 14に与える駆動信号を増幅するド ライバ回路（22a、 22b)のノ ィァス条件を個別に調整する。すなわち、 Iアーム側のド ライバ回路および Qアーム側のドライバ回路の利得を互いに独立して制御する。この 構成によれば、位相変調器 13、 14の特性の差を補償するように、駆動信号の振幅を 個別に調整することができる。
[0017] ただし、ドライバ回路の動作条件 (特に、バイアス条件）が異なると、そのドライバ回 路における遅延時間も異なってくる。このため、 Iアーム側の駆動信号と Qアーム側の 駆動信号との間のタイミング差 (以下、 IZQ間スキュー差)が許容範囲を超えてしまう おそれがある。また、ドライバ回路の動作条件が異なると、特定の回路素子において 経年劣化が進むことになる。
[0018] 方法 2 :図 5に示すように、 Iアーム側または Qアーム側の一方に駆動信号を減衰さ せるための減衰器 (ATT)を設ける。図 5に示す例では、ドライバ回路と位相変調器 1 4との間に減衰器 31が設けられている。この構成によれば、 Iアームおよび Qアームの 光信号の強度が互いに一致するように位相変調器 14に与えるべき駆動信号の振幅 を調整できる。しかし、 Iアーム側または Qアーム側の一方に減衰器を設けると、 I/Q 間スキュー差が許容範囲を超えてしまうおそれがある。
[0019] 方法 3 :図 6に示すように、 Iアーム側または Qアーム側の双方に駆動信号を減衰さ せるための減衰器 (ATT1、 ATT2)を設ける。図 6に示す例では、ドライバ回路と位 相変調器 13との間に減衰器 32が設けられ、ドライバ回路と位相変調器 14との間に 減衰器 33が設けられている。しかし、減衰器 32、 33の減衰量を互いに異ならせる必 要がある場合、それらの遅延時間を互いに一致させることは容易でない。すなわち、 この構成であっても、 IZQ間スキュー差が許容範囲を超えてしまうおそれがある。
[0020] 図 7は、 IZQ間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の 一例である。このシミュレーションでは、送信データの速度力 0Gbps (20Gbaud/s) であるものとして計算している。また、許容可能な信号劣化損失 (すなわち、 Qペナル ティ）は、 0. 5dBとする。そうすると、 IZQ間スキュー差は、 8ピコ秒以下に抑える必要 がある。
[0021] なお、図 6に示す構成において、減衰器 32、 33の減衰量力 例えば、 3dB、 6dBで あるものとする。この場合、市販の Kコネクタ型減衰器でこれらの減衰器を実現すると 、 Iアーム ZQアーム間で 3ピコ秒以上の遅延差が生じてしまう。この遅延差は、許容 I ZQ間スキュー差が 8ピコ秒であるものとすると、無視できないものとなる。
[0022] 図 8は、差動間スキュー差とペナルティとの関係についてのシミュレーション結果の 一例である。ここで、差動間スキュー差とは、差動信号を構成する 2つの駆動信号 (た とえば、図 1に示す駆動信号 Datal、 X_Datal)間のタイミング差を意味する。そして、 このシミュレーションによれば、許容可能な信号劣化損失を 0. 5dBとすると、差動間 スキュー差を 5ピコ秒以下に抑える必要がある。
[0023] 図 9は、駆動信号の振幅の誤差の影響を示すシミュレーション結果の一例である。
図 9において、特性 Aは、駆動信号の振幅が調整されていない場合のペナルティ、 特性 Bは、 1組の駆動信号の平均振幅が調整された場合のペナルティ、特性 Cは、 1 組の駆動信号のそれぞれにつ 、て振幅が調整された場合のペナルティを示して!/、る 。このシミュレーションは、駆動信号の振幅を調整しなければ、光変調器の消光比（E xtinction Ratio)が低い領域において、ペナルティが大きくなることを示している。
[0024] このように、信号劣化損失を抑えて通信品質の向上を図るためには、駆動信号の 振幅を適切に調整すること、及び、駆動信号のタイミングを適切に調整すること、の双 方を満たすことが望ましい。そして、本発明に係る駆動回路は、上記 2つの調整機能 を提供する。
[0025] <第 1の実施形態 >
図 10は、本発明の第 1の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図で ある。図 10において、光源 1、駆動信号生成部 2、 DQPSK光変調器 10、ドライバ回 路 21a、 21b、 22a, 22bは、図 1を参照しながら説明した通りである。すなわち、駆動 信号生成部 2は、 FECエンコーダおよび DQPSKプリコーダ等を備え、差動信号を 構成する 1組の駆動信号 Datal、 X_Datal、及び、差動信号を構成する 1組の駆動信 号 Data2、 X_Data2を生成する。駆動信号 Datal、 X_Datalは位相変調器 13に与えら れ、駆動信号 Data2、 X_Data2は位相変調器 13に与えられる。そして、 DQPSK光変 調器 10は、駆動信号の組合せ (00、 10、 11、 01)に応じて変調された DQPSK光信 号を生成する。なお、第 1の実施形態の駆動回路は、再生回路 41、 44、減衰器 43a 、 43b、 46、ドライバ 21a、 21b、 22a, 22b, 42、 45を含んで構成される。
[0026] 再生回路 41は、例えば、 Dフリップフロップ回路であり、ドライバ回路 42を介して与 えられるクロック信号のタイミングで駆動信号 Datal、 X_Datalを再生する。すなわち、 再生回路 41は、駆動信号 Datal、 X_Datalに対してリタイミング回路として動作する。 再生回路 41により再生された駆動信号 Datal、 X_Datalは、ドライバ回路 21a、 21b を介して減衰器 43a、 43bへ送られる。減衰器 43a、 43bは、互いに同じ素子であり、 その減衰量は「ATT1」である。そして、減衰器 43a、 43bにより振幅が調整された駆 動信号 Datal、 X_Datalは、位相変調器 13に与えられる。
[0027] 再生回路 44は、例えば、 Dフリップフロップ回路であり、ドライバ回路 45および減衰 器 46を介して与えられるクロック信号のタイミングで駆動信号 Data2、 X_Data2を再生 する。すなわち、再生回路 44は、駆動信号 Data2、 X_Data2に対してリタイミング回路 として動作する。ここで、減衰器 46は、減衰器 43a、 43bと同じ素子である。すなわち 、減衰器 46によってクロック信号に対して発生する遅延時間は、減衰器 43a、 43bに よって駆動信号 Datal、 X_Datalに対して発生する遅延時間と同じである。そして、再 生回路 44により再生された駆動信号 Data2、 X_Data2は、ドライバ回路 22a、 22bを 介して位相変調器 14に与えられる。
[0028] 図 11は、減衰器の実施例である。各減衰器 (43a、 43b、 46)は、特に限定されるも のではないが、この実施例では、不平衡 π型減衰器であり、 3個の抵抗要素を備える 。端子 Tl、 Τ2は入力 Ζ出力端子であり、端子 Τ3、 Τ4は接地される。そして、 3個の 抵抗要素の抵抗値を適切に設定することにより、所望の減衰量が得られる。
[0029] 上記構成の駆動回路は、減衰器を設けて 、な 、状態にぉ 、て、下記の条件を満た すように設計されている。なお、これらの条件は、後述する第 2の実施形態において ち満たされるちのとする。
条件 1：駆動信号生成部 2から再生回路 41への駆動信号 Datal、 X_Datalの伝搬時 間と、駆動信号生成部 2から再生回路 44への駆動信号 Data2、 X_Data2の伝搬時間 とは、互いに同じである。
条件 2 :駆動信号生成部 2から再生回路 41へのクロック信号の伝搬時間と、駆動信 号生成部 2から再生回路 44へのクロック信号の伝搬時間とは、互いに同じである。 条件 3 :再生回路 41から位相変調器 13への駆動信号 Datal、X_Datalの伝搬時間と 、再生回路 44から位相変調器 14への駆動信号 Data2、 X_Data2の伝搬時間とは、互 いに同じである。
[0030] 図 12は、第 1の実施形態の駆動回路の動作を説明するタイミングチャートである。こ こでは、駆動信号 Datalおよび駆動信号 Data2のタイミングを調整する動作を示し、 駆動信号 X_Datalおよび駆動信号 X_Data2については省略する。また、上記 3つの 条件が満たされて ヽるので、ドライバ回路にお!ヽて発生する遅延および信号線上で 発生する伝搬遅延は、考えないものとする。
[0031] 図 12において、駆動信号生成部 2は、駆動信号0 &1 (八）、0 &2 ）を生成する 。この例では、シンポノレ # 1は「 11」であり、シンポノレ # 2は「00」であり、シンポノレ # 3 は「01」である。また、駆動信号生成部 2は、クロック信号 (C)を出力する。
[0032] 再生回路 41は、クロック信号 (C)の立上りエッジを利用して駆動信号 Datalを再生 する。この実施例では、時刻 T1において、駆動信号 Datalの # 1番目のデータが再 生されている。これにより、駆動信号 Datal (E)が得られる。そして、再生回路 41から 出力される駆動信号 Datal (E)は、減衰器 43aを通過する。これにより、振幅が調整 された駆動信号 Datal (F)が得られる。このとき、減衰器 43aにおいて遅延 A tlが発 生する。
[0033] 再生回路 44は、クロック信号 (D)の立上りエッジを利用して駆動信号 Data2を再生 する。ただし、駆動信号生成部 2と再生回路 44との間には、減衰器 46が設けられて いる。そして、クロック信号が減衰器 46を通過する際に、遅延 A t2が発生する。した がって、再生回路 44は、時刻 T1から A t2だけ経過した時刻 T2において、駆動信号 Data2の # 1番目のデータを再生する。これにより、駆動信号 Data2 (G)が得られる。
[0034] ここで、減衰器 43aおよび減衰器 46は互いに同じ素子であり、その遅延時間も同じ である。すなわち、遅延 A tlおよび遅延 A t2は互いに同じである。したがって、位相 変調器 13に印加される駆動信号 Datal (F)のタイミングと、位相変調器 14に印加さ れる駆動信号 Data2 (G)のタイミングとは、互いに一致している。すなわち、 iZQ間ス キュー差は抑制される（あるいは、減衰器に起因する IZQ間スキュー差は発生しな い)。 [0035] なお、上記構成においては減衰器 46が設けられているので、再生回路 44に与えら れるクロック信号は、再生回路 41に与えられるクロック信号と比べて減衰している。し かし、再生回路にとってクロック信号の振幅は重要ではない。すなわち、クロック信号 が減衰していても、再生回路 44がそのクロック信号のエッジを検出できる程度の振幅 を有して!/、れば、再生回路 44の動作に問題は発生しな 、。
[0036] また、駆動信号 X_Datalおよび駆動信号 X_Data2は、それぞれ駆動信号 Datalおよ び駆動信号 Data2の反転信号である。したがって、駆動信号 X_Datalおよび駆動信 号 X_Data2も、互いに同じタイミングで対応する位相変調器に与えられる。
[0037] 上記構成の駆動回路にぉ 、て、減衰器 43a、 43bの減衰量は、例えば、位相変調 器 13に与えられる駆動信号の差動電圧と位相変調器 14に与えられる駆動信号の差 動電圧とが互いに一致するように（あるいは、 DQPSK光変調器 10から出力される D QPSK光信号の波形が最適化されるように)決定される。そうすると、駆動信号の振 幅の調整および駆動信号のタイミングの調整が同時に実現される。この結果、通信 品質の向上が図れる。
[0038] なお、上記構成の駆動回路においては、 Iアーム ZQアーム間で半導体回路が対 称的に形成されている。すなわち、 Iアーム側に設けられるドライバ回路（21a、 21b) および Qアーム側に設けられるドライバ回路（22a、 22b)は、同一の素子により実現さ れ、且つ、同一のノィァス条件で動作する。したがって、ドライバ回路における遅延 に起因する IZQ間スキュー差が発生することはない。また、特定の素子のみが劣化 することもなぐ長期間に渡って良好な通信品質が維持される。
[0039] さらに、上記構成の駆動回路においては、駆動信号の振幅を調整するために受動 素子である減衰器が使用されているので、半導体素子 (ここでは、ドライバ回路)のバ ィァス条件の差異に起因する遅延変動は発生しない。このため、駆動信号の振幅を 適切に調整する機能、および高いスキュー精度の双方が実現される。
[0040] 図 13は、第 1の実施形態の変形例である。図 13に示す駆動回路は、図 10に示す 減衰器 46の代わりに、遅延調整要素 47を備えている。遅延調整要素 47は、減衰器 43a、 43bにおいて発生する駆動信号 Datal、 X_Datalついての遅延を補償する。す なわち、遅延調整要素 47によるクロック信号に対する遅延時間は、減衰器 43a、 43b において発生する駆動信号 Datal、 X_Datalついての遅延時間と同じである。なお、 遅延調整要素 47は、特に限定されるものではないが、例えば、上記遅延時間を発生 させる導体線で実現することができる。この場合、導体線の長さを調整することにより 、所望の遅延時間が得られる。なお、減衰器 46は、遅延調整要素 47を実現するため の一形態と考えることもできる。
[0041] <第 2の実施形態 >
上述した第 1の実施形態の駆動回路は、 Iアームまたは Qアームの一方 (実施例で は、 Iアーム）において駆動信号の振幅を調整する。これに対して第 2の実施形態の 駆動回路は、 Iアームまたは Qアームの双方において駆動信号の振幅を調整する。
[0042] 図 14は、第 2の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。図 1 4【こお!ヽて、ドライノ 回路 21a、 21b、 22a, 22b, 42、 45、再生回路 41、 44、減衰器 43a、 43b、 46は、第 1の実施形態の駆動回路に設けられている対応する素子と同じ である。
[0043] 第 2の実施形態の駆動回路は、上記構成に加えて、減衰器 51a、 51b、 52を備える 。減衰器 51a、 51bは、それぞれ、ドライバ回路 22a、 22bと位相変調器 14との間に 設けられ、駆動信号 Data2、 X_Data2の振幅を調整する。また、減衰器 52は、減衰器 51a、 51bと同じ素子である。すなわち、減衰器 52によってクロック信号に対して発生 する遅延時間は、減衰器 51a、 51bによって駆動信号 Data2、 X_Data2に対して発生 する遅延時間と同じである。
[0044] 上記構成の駆動回路においては、 Iアーム側の駆動信号の振幅を調整する減衰器
(43a, 43b)の減衰量、および Qアーム側の駆動信号の振幅を調整する減衰器（51 a、 51b)の減衰量は、互いに独立して選択することができる。したがって、位相変調 器 13を駆動するための駆動信号 Datal、 X_Datalの振幅、および位相変調器 14を駆 動するための駆動信号 Data2、 X_Data2の振幅を個々に適切に調整することができる 。なお、各減衰器の減衰量は、例えば、位相変調器 13に与えられる駆動信号の差動 電圧と位相変調器 14に与えられる駆動信号の差動電圧とが互いに一致するように（ あるいは、 DQPSK光変調器 10から出力される DQPSK光信号の波形が最適化され るように)決定される。 [0045] また、 Iアーム側で減衰器 43a、 43bにより発生する遅延は、 Qアーム側で減衰器 46 を用いてクロック信号を遅延させることにより補償され、 Qアーム側で減衰器 51a、 51 bにより発生する遅延は、 Iアーム側で減衰器 52を用いてクロック信号を遅延させるこ とにより補償される。したがって、 I/Q間スキュー差は抑制される（あるいは、減衰器 に起因する IZQ間スキュー差は発生しな 、)。
[0046] このように、第 2の実施形態においては、第 1の実施形態と同様に、駆動信号の振 幅の調整および駆動信号のタイミングの調整が同時に実現され、通信品質の向上が 図れる。なお、第 2の実施形態においても、 Iアーム ZQアーム間で半導体回路が対 称的に形成されている。
[0047] 図 15は、第 2の実施形態の変形例である。図 15に示す駆動回路は、図 14に示す 減衰器 46、 52の代わりに遅延調整要素 47、 53を備えている。遅延調整要素 47は、 第 1の実施形態と同様に、減衰器 43a、 43bにおいて発生する駆動信号 Datal、 X_D atalについての遅延を補償する。また、遅延調整要素 53は、減衰器 51a、 5 lbにお いて発生する駆動信号 Data2、 X_Data2についての遅延を補償する。遅延調整要素 47、 53は、第 1の実施形態と同様に、例えば、それぞれ対応する遅延時間を発生さ せる導体線で実現することができる。この場合、各導体線の長さを調整することにより 、それぞれ所望の遅延時間が得られる。
[0048] <第 3の実施形態 >
上述した第 1および第 2の実施形態の駆動回路は、駆動信号の振幅を調整する機 能、および IZQ間スキュー差を抑制する機能を提供する。これに対して第 3の実施 形態の駆動回路は、上記 2つの機能に加え、各位相変調器を駆動する差動信号を 構成する 1組の駆動信号の振幅を個々に調整する機能も合わせて提供する。
[0049] 図 16は、第 3の実施形態の駆動回路を含む光送信器の要部を示す図である。図 1 6において、駆動信号 Datal、 X_Datalは、再生回路 61a、 61bにより再生され、さら に減衰器 65a、 65bを通過した後、位相変調器 13に与えられる。同様に、駆動信号 Data2、 X_Data2は、再生回路 71a、 71b〖こより再生され、さらに減衰器 75a、 75bを 通過した後、位相変調器 14に与えられる。ここで、駆動信号生成部 2と再生回路 61a との間には、減衰器 62a、 63、 64が設けられている。駆動信号生成部 2と再生回路 6 lbとの間には、減衰器 62b、 63、 64が設けられている。駆動信号生成部 2と再生回 路 71aとの間には、減衰器 72a、 73、 74が設けられている。駆動信号生成部 2と再生 回路 71bとの間には、減衰器 72b、 73、 74が設けられている。
[0050] 減衰器 65a、 62b、 73は、互いに同じ素子であり、遅延 D1が発生するものとする。
減衰器 65b、 62a、 74は、互いに同じ素子であり、遅延 D2が発生するものとする。減 衰器 75a、 72b、 63は、互いに同じ素子であり、遅延 D3が発生するものとする。減衰 器 75b、 72a、 64は、互いに同じ素子であり、遅延 D4が発生するものとする。
[0051] 上記構成の駆動回路においては、減衰器 65a、 65b、 75a、 75bの減衰量を適切 に選択することにより、駆動信号 Datal、 X_Datal、 Data2、 X_Data2の振幅をそれぞ れ独立して調整することができる。これにより、 Iアームおよび Qアームの差動振幅の アンバランスを解消できるだけでなぐ各差動信号を構成する 1組の駆動信号間の振 幅のアンバランスをそれぞれ解消できる。よって、駆動信号の振幅のアンバランスに 起因する信号の劣化を防ぐことができる。
[0052] 駆動信号 datalは、減衰器 65aにおいて D1だけ遅延し、また、再生回路 61aにお いて D2 + D3 + D4遅延する。駆動信号 X_datalは、減衰器 65bにおいて D2だけ遅 延し、また、再生回路 61bにおいて D1 + D3 + D4遅延する。駆動信号 data2は、減 衰器 75aにおいて D3だけ遅延し、また、再生回路 71aにおいて D4 + D1 + D2遅延 する。駆動信号 X_data2は、減衰器 75bにおいて D4だけ遅延し、また、再生回路 71 bにおいて D3 + D1 + D2遅延する。すなわち、いずれの駆動信号も、駆動信号生成 部 2から位相変調器までの間の遅延時間は、 D1 + D2 + D3 + D4である。よって、こ の構成によれば、減衰器を挿入したことに起因する IZQ間スキュー差および差動間 スキュー差が発生することはな 、。
[0053] 図 17は、第 3の実施形態の変形例である。図 17に示す駆動回路は、図 16に示す 減衰器 62a、 62bの代わりにそれぞれ遅延調整要素 81、 82を備えている。また、減 衰器 72a、 72bの代わりにそれぞれ遅延調整要素 84、 85が設けられる。さらに、減衰 器 63、 64に代わりに遅延調整要素 83が設けられ、減衰器 73、 74に代わりに遅延調 整要素 86が設けられる。ここで、遅延調整要素 81、 82、 84、 85は、それぞれ、減衰 器 65b、 65a、 75b, 75aにおいて発生する遅延を補償する。また、遅延調整要素 83 は、減衰器 75aにおいて発生する遅延および減衰器 75bにおいて発生する遅延の 和を補償し、同様に、遅延調整要素 86は、減衰器 65aにおいて発生する遅延および 減衰器 65bにおいて発生する遅延の和を補償する。各遅延調整要素は、第 1および 第 2の実施形態と同様に、例えば、それぞれ対応する遅延時間を発生させる導体線 で実現することができる。この場合、各導体線の長さを調整することにより、それぞれ 所望の遅延時間が得られる。
[0054] <駆動回路の調整 >
同じ動作特性を持つ DQPSK光変調器を大量生産することは、一般に、容易でな い。このため、本発明に係る実施形態においては、駆動信号の振幅 (及び、タイミン グ)を適切に調整することにより、光変調器の製造ばらつきを補償する。この補償を行 うために、駆動回路を構成する各素子の定数は、初期設定時に、対応する光変調器 の特性に合わせて決定される。
[0055] 図 18は、駆動回路上の各素子の定数を決定するための調整系の構成を示す図で ある。ここでは、図 14に示す第 2の実施形態の駆動回路を調整するものとする。 初期調整用駆動回路 100は、実際の駆動回路と同じ回路構成を有する。すなわち 、可変減衰器 102a、 102b, 104a, 104biま、それぞれ、図 14に示す減衰器 43a、 4 3b、 51a, 51bに相当する。各可変減衰器の減衰量は、それぞれ所望の値に調整す ることができる。また、可変位相器 101a、 101bは、減衰器 52に相当し、可変位相器 103a, 103bは、減衰器 46に相当する。なお、各可変位相器は、例えば可変長同軸 管であり、所望の遅延時間を得ることができる。サンプリングオシロスコープ 200は、 D QPSK光変調器 10から出力される光信号をモニタし、その波形を表示する。
[0056] 図 19は、初期調整用駆動回路 100を利用して実際に使用する駆動回路の各素子 の定数を決定する初期調整手順を示すフローチャートである。
ステップ S1では、初期調整用駆動回路 100に DQPSK光変調器を設定する。すな わち、 DQPSK光変調器の入力端に光源 1を接続し、 DQPSK光変調器の出力端に サンプリングオシロスコープ 200を接続する。また、位相変調器 13が備える 1組の駆 動電極に可変減衰器 102a、 102bを接続し、位相変調器 14が備える 1組の駆動電 極に可変減衰器 104a、 104bを接続する。 [0057] ステップ S2では、光源 1の電源を投入し、 DQPSK光変調器への CW光の供給を 開始する。ステップ S3では、各ドライバ回路 21a、 21b、 22a、 22bの駆動を開始する 。これにより、 DQPSK光変調器は、駆動信号 Datal、 Data2の組合せに対応する D QPSK光信号を出力する。
[0058] ステップ S4〜S6では、可変減衰器 102a、 102b, 104a, 104bの減衰量および可 変位相器 101a、 101b, 103a, 103bの位相シフト量（すなわち、遅延量）を調整しな がら、 DQPSK光信号の波形 (アイパターン)を確認する。可変減衰器および可変位 相器の調整は、予め決められた閾値特性 (例えば、所定の歪率、所定のジッタ量など )が得られるまで行われる。そして、ステップ S7において、閾値特性が得られたときの 可変減衰器 102a、 102b, 104a, 104bの減衰量を、実機で使用すべき減衰器の減 衰量として決定する。
[0059] 実際に使用する駆動回路には、上述のようにして決定された減衰量を持つ減衰器 が搭載される。これにより、 DQPSK光変調器は、閾値特性以上の良好な品質の光 信号を生成することができる。
[0060] なお、ステップ S5の調整は、可変減衰器 102a、 102bの減衰量が互いに同じであ り、且つ、可変減衰器 104a、 104bの減衰量が互いに同じであるという前提で行うよう にしてもよい。
[0061] また、サンプリングオシロスコープ 200の代わりに、 DQPSK光信号のエラー率をモ ユタする装置を使用してもよい。この場合、ステップ S4〜S6において、 DQPSK光信 号のエラー率が予め決められた閾値よりも低くなるまで可変減衰器および可変位相 器が調整される。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1の位相変調要素により得られる第 1の光信号および第 2の位相変調要素により 得られる第 2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する位相変調器のために、 前記第 1の位相変調要素を駆動するための第 1の駆動信号および前記第 2の位相変 調要素を駆動するための第 2の駆動信号を用いて前記位相変調器を駆動する駆動 回路であって、
クロック信号を利用して前記第 1の駆動信号を再生する第 1の再生回路と、 前記第 1の再生回路により再生された第 1の駆動信号を減衰させる減衰器と、 前記減衰器において発生する前記第 1の駆動信号ついての遅延を補償する時間 だけ前記クロック信号を遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延させられたクロック信号を利用して前記第 2の駆動信号を 再生する第 2の再生回路、
を有する位相変調器の駆動回路。
[2] 前記遅延手段は、前記減衰器と同じ特性を持った減衰器である
ことを特徴とする請求項 1に記載の位相変調器の駆動回路。
[3] 前記遅延手段は、前記減衰器において発生する遅延時間と同じ遅延時間が発生 する導体線である
ことを特徴とする請求項 1に記載の位相変調器の駆動回路。
[4] 第 1の位相変調要素により得られる第 1の光信号および第 2の位相変調要素により 得られる第 2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する位相変調器のために、 前記第 1の位相変調要素を駆動するための第 1の駆動信号および前記第 2の位相変 調要素を駆動するための第 2の駆動信号を用いて前記位相変調器を駆動する駆動 回路であって、
クロック信号をそれぞれ遅延させる第 1の遅延手段および第 2の遅延手段と、 前記第 1の遅延手段により遅延させられたクロック信号を利用して前記第 1の駆動 信号を再生する第 1の再生回路と、
前記第 1の再生回路により再生された第 1の駆動信号を減衰させる第 1の減衰器と 前記第 2の遅延手段により遅延させられたクロック信号を利用して前記第 2の駆動 信号を再生する第 2の再生回路と、
前記第 2の再生回路により再生された第 2の駆動信号を減衰させる第 2の減衰器、 を有し、
前記第 1の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 2の減衰 器において発生する前記第 2の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、 前記第 2の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 1の減衰 器において発生する前記第 1の駆動信号ついての遅延を補償する時間である ことを特徴とする位相変調器の駆動回路。
[5] 前記第 1の遅延手段は、前記第 2の減衰器と同じ特性を持った減衰器であり、 前記第 2の遅延手段は、前記第 1の減衰器と同じ特性を持った減衰器である ことを特徴とする請求項 4に記載の位相変調器の駆動回路。
[6] 前記第 1の遅延手段は、前記第 2の減衰器において発生する遅延時間と同じ遅延 時間が発生する導体線であり、
前記第 2の遅延手段は、前記第 1の減衰器において発生する遅延時間と同じ遅延 時間が発生する導体線である
ことを特徴とする請求項 4に記載の位相変調器の駆動回路。
[7] 第 1の位相変調要素により得られる第 1の光信号および第 2の位相変調要素により 得られる第 2の光信号を結合して位相変調光信号を生成する位相変調器のために、 前記第 1の位相変調要素を駆動するための差動信号を構成する第 1および第 2の駆 動信号、並びに前記第 2の位相変調要素を駆動するための差動信号を構成する第 3 および第 4の駆動信号を用いて前記位相変調器を駆動する駆動回路であって、 クロック信号をそれぞれ遅延させる第 1〜第 4の遅延手段と、
前記第 1〜第 4の遅延手段により遅延させられた各クロック信号を利用してそれぞ れ前記第 1〜第 4の駆動信号を再生する第 1〜第 4の再生回路と、
前記第 1〜第 4の再生回路により再生された第 1〜第 4の駆動信号をそれぞれ減衰 させる第 1〜第 4の減衰器と、
前記第 1および第 2の遅延手段の前段において前記クロック信号を遅延させる第 5 の遅延手段と、
前記第 3および第 4の遅延手段の前段において前記クロック信号を遅延させる第 6 の遅延手段、を有し、
前記第 1の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 2の減衰 器において発生する前記第 2の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、 前記第 2の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 1の減衰 器において発生する前記第 1の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、 前記第 3の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 4の減衰 器において発生する前記第 4の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、 前記第 4の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 3の減衰 器において発生する前記第 3の駆動信号ついての遅延を補償する時間であり、 前記第 5の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 3の減衰 器にお!、て発生する前記第 3の駆動信号つ 、ての遅延および前記第 4の減衰器に おいて発生する前記第 4の駆動信号ついての遅延の和を補償する時間であり、 前記第 6の遅延手段による前記クロック信号に対する遅延時間は、前記第 1の減衰 器において発生する前記第 1の駆動信号ついての遅延および前記第 2の減衰器に お 、て発生する前記第 2の駆動信号つ 、ての遅延の和を補償する時間である ことを特徴とする位相変調器の駆動回路。
前記第 1の遅延手段は、前記第 2の減衰器と同じ特性を持った減衰器であり、 前記第 2の遅延手段は、前記第 1の減衰器と同じ特性を持った減衰器であり、 前記第 3の遅延手段は、前記第 4の減衰器と同じ特性を持った減衰器であり、 前記第 4の遅延手段は、前記第 3の減衰器と同じ特性を持った減衰器であり、 前記第 5の遅延手段は、前記第 3の減衰器と同じ特性を持った減衰器および前記 第 4の減衰器と同じ特性を持った減衰器を直列に接続した回路であり、
前記第 6の遅延手段は、前記第 1の減衰器と同じ特性を持った減衰器および前記 第 2の減衰器と同じ特性を持った減衰器を直列に接続した回路である
ことを特徴とする請求項 7に記載の位相変調器の駆動回路。
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