WO2019187335A1 - 光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents

光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体 Download PDF

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control signal
optical modulator
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伸吾 窪木
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日本電気株式会社
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers

Definitions

  • the present invention relates to an optical transceiver, an optical modulator control method, and an optical modulator control program.
  • optical transceivers and optical modulations that can be suitably applied to high-capacity, high-speed, high-performance devices such as 600G / 1.2T TRANSPONDER digital coherent modules in commercial optical networks operated by telecommunications carriers
  • the present invention relates to a modulator control method and an optical modulator control program.
  • CW light intensity modulation In optical communication networks, light intensity modulation is generally used in which continuous (CW) light is modulated by a data signal, and the light intensity is changed by turning on and off the continuous light.
  • CW continuous
  • an external modulator In high-speed transmission with a bit rate of 10 Gbps or more, a Mach-Changer type optical modulator called an external modulator is widely used as an optical modulator.
  • the technology of the Mach-Changer type optical modulator is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-162563 “Optical Modulation Device and Control Method of Optical Modulator”.
  • LiNbO3 lithium niobate: abbreviated as LN
  • LN lithium niobate
  • an error signal corresponding to the control signal included in the modulated optical signal is calculated from the modulated optical signal output from the optical modulator in accordance with a control signal for controlling the drive bias voltage applied to the optical modulator. It is necessary to repeatedly perform feedback control in which the control signal is changed to a new value and output to the optical modulator so as to cancel out the error signal.
  • the time required for feedback control takes a long time for an optical transmission / reception apparatus in which such an optical modulator is mounted.
  • the reason why the time required for the feedback control in the optical transmission / reception apparatus in the current technology becomes long is as follows. That is, the error signal calculated by the hardware circuit and the processor is divided into four ranges according to the magnitude of the error signal, and the operation of sequentially changing the voltage of the control signal in different increments in each of the four ranges is repeated. This is because the optimum control signal having a small error signal value is obtained. Furthermore, the fact that the value of the first control signal for starting feedback control is set to a fixed reference value every time is one of the reasons.
  • the error signal When the error signal is divided into four ranges depending on the magnitude of the error signal and applied by sequentially changing the voltage of the control signal in different increments in each of the four ranges, for example, the specific four ranges and the control signal increments.
  • (1) First range If the error signal has a magnitude of 0 to 10 mV, the applied control signal is changed in units of 1 mV.
  • Second range If the error signal is 11 to 100 mV, the applied control signal is changed in units of 3 mV.
  • Third range If the error signal has a magnitude of 101 to 500 mV, the applied control signal is changed in units of 10 mV.
  • Fourth range If the error signal has a magnitude of 501 to 2500 mV, the control signal to be applied is changed in units of 20 mV.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the setting operation of the control signal in the current technology.
  • the magnitude of the error signal is divided into the above-described four ranges, and the increment of the control signal to be applied is changed.
  • the situation is shown using a black dot display on the graph. As shown in FIG.
  • control signal C 1 of the second range by changing from 10mV to increments 3 mV, since, until a control signal C 2 which is the last of the second range, gradually increasing the voltage of the sequential control signals.
  • the control signal D 1 of the first range by changing the 1mV increments from 3 mV, since, to a minimum value of the error signal in a first range reaches the control signal D 2 to be detected, the voltage of the sequential control signals Will increase.
  • the feedback control for the optical modulator takes a long time, and the control itself is a rough control, so that the control for the optical modulator is speeded up and refined. From this point of view, the situation is insufficient, and there is a problem to be solved regarding speeding up and refinement of the control for the optical modulator.
  • an object of the present disclosure is to provide an optical transmission / reception apparatus, an optical modulator control method, and an optical modulator control program capable of shortening the control time of the optical modulator.
  • the optical transceiver, the optical modulator control method, and the optical modulator control program according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
  • An optical transceiver includes: Having an optical modulator that modulates continuous light from the light source, controlling the bias voltage of the optical modulator with a control signal, and periodically updating the control signal at a predetermined period; A control function for setting the control signal in two stages, that is, a preliminary search that is executed only at the first start-up and a feedback proportional control that is periodically executed every period; The pre-search has a function of setting, as a reference value, the control signal used at the start of the feedback proportional control executed subsequently.
  • the optical modulator starts with control of the optical modulator by a control signal corresponding to the reference value set by the prior search or the reference value stored by the feedback proportional control of the previous period.
  • An optical modulator control method includes: The bias voltage of the optical modulator that modulates the continuous light from the light source is controlled by the control signal, and the control signal is periodically updated at a predetermined cycle, Including two steps of setting the control signal: a pre-search that is executed only at the first start-up, and a feedback proportional control that is periodically executed every period;
  • the pre-search has a step of setting, as a reference value, the control signal used at the start of the feedback proportional control that is subsequently executed.
  • the optical modulator starts with control of the optical modulator by a control signal corresponding to the reference value set by the prior search or the reference value stored by the feedback proportional control of the previous period.
  • An optical modulator control program includes: The bias voltage of the optical modulator that modulates continuous light from the light source is controlled by a control signal, and a process of periodically updating the control signal at a predetermined period is executed by a computer, The control signal setting process in two stages, that is, a preliminary search that is executed only at the first start-up and a feedback proportional control that is periodically executed for each period;
  • the pre-search has a process of setting, as a reference value, the control signal used at the start of the feedback proportional control executed subsequently.
  • the optical modulator starts with control of the optical modulator by a control signal corresponding to the reference value set by the prior search or the reference value stored by the feedback proportional control of the previous period.
  • the optical transceiver According to the optical transceiver, the optical modulator control method, and the optical modulator control program of the present invention, the following effects can be mainly achieved.
  • the operation performed only for the first time is separated as “preliminary search”, and the first control signal in each feedback proportional control performed periodically is started from a value close to the minimum value of the error signal at that time. Therefore, the control time of the optical modulator can be shortened, and the start-up time of the optical transmission / reception apparatus 10 equipped with the optical modulator can be shortened. Furthermore, by generating a fine control signal using a correction value calculated based on the error signal in each feedback proportional control, it is possible to control the optical modulator 12 with high accuracy and improve signal quality. Multi-level modulation such as 64QAM can be realized.
  • FIG. 3 It is a block block diagram which shows an example of the internal structure of the optical transmission / reception apparatus which concerns on this invention. It is explanatory drawing for demonstrating an example of the operation
  • movement of the feedback proportional control in the optical transmission / reception apparatus shown in FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of an outline of a control operation for an optical modulator of the optical transmission / reception apparatus illustrated in FIG. 1. It is a flowchart which shows an example of the detailed operation
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an example of a setting order of control signals in the prior search shown in the flowchart of FIG. 4.
  • optical transceiver an optical modulator control method
  • optical modulator control program an optical modulator control program according to the present invention
  • the optical modulator control method may be implemented as an optical modulator control program that can be executed by a computer.
  • the optical modulator control program may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • drawing reference numerals attached to the following drawings are added for convenience to the respective elements as an example for facilitating understanding, and are not intended to limit the present invention to the illustrated embodiments. Yes.
  • the present invention provides a “pre-search” for obtaining a control signal in the vicinity where a minimum error signal can be obtained by a rough search when the optical modulator is started for the first time, and a vicinity in which a minimum error signal is obtained every predetermined period.
  • “Feedback proportional control” that sets the optimal control signal that minimizes the error signal by repeating the control of the optical modulator with the new control signal corrected based on the obtained error signal.
  • the main feature is that it has a two-stage control function.
  • the present invention roughly searches a range in which an error signal can be minimized with respect to a control signal for bias voltage control when the optical modulator is started for the first time as a “preliminary search”.
  • the control signal that minimizes the error signal is determined in advance as a “reference value” for the first feedback proportional control to be subsequently performed.
  • feedback proportional control that is carried out periodically every predetermined period, the control starts with the control of the optical modulator by the control signal of “reference value” determined by “preliminary search” or feedback proportional control of the previous period.
  • a new “reference value” corrected by the correction value calculated based on the obtained error signal is sequentially generated, and the optical modulator is controlled by the control signal corresponding to the generated new “reference value”.
  • the control signal from which the minimum error signal is obtained is acquired as the optimum control signal and set for controlling the optical modulator.
  • the set optimum control signal is stored as a reference value used at the start of feedback proportional control in the next period.
  • the main feature is to perform the operation as described above.
  • the control time of the optical modulator can be shortened, the start-up time of the transmission / reception device can be shortened, and the optical modulator can be controlled with the optimum bias voltage, and the optical modulator has high accuracy.
  • the optical modulator targeted by the present invention mainly refers to an optical modulator using a ferroelectric crystal, such as an LN (abbreviation of LiNbO3: lithium niobate) modulator.
  • the present invention is characterized by performing two-stage control regarding the control of the drive bias voltage of the optical modulator as follows.
  • the first stage is a “preliminary search” performed immediately after the first control of the optical modulator is started.
  • the “preliminary search” is a procedure performed at the time of the first control on the optical modulator, and a range in which the error signal is assumed to be the minimum value is roughly searched in advance, and the search result, error
  • a control signal having a minimum signal value (a signal for controlling a drive bias voltage with respect to the optical modulator) is determined as a “reference value”.
  • the “feedback proportional control” to be performed subsequently is not based on a certain reference value fixed in advance, but the “reference value” determined in the “preliminary search” (that is, the minimum value of the error signal is obtained at that time).
  • the second stage is “feedback proportional control” that is performed following the pre-search and thereafter periodically performed at a predetermined cycle.
  • “feedback proportional control” is performed following the “preliminary search” during the initial control of the optical modulator, and the control signal corresponding to the “reference value” determined in the “preliminary search” is used as a drive bias voltage.
  • control is performed so as to obtain an optimal control signal that minimizes the error signal.
  • each “feedback proportional control” corresponds to the “reference value” in the “preliminary search” or “feedback proportional control” in the previous cycle (the control signal determined that the error signal is minimized at each time point).
  • An operation for obtaining an error signal by the control signal is started, and the correction value ⁇ is obtained by multiplying the value of the obtained error signal by a constant ⁇ set in advance for adjusting control sensitivity (control step).
  • the “reference value” is corrected using the calculated correction value ⁇ so that a control signal in a direction in which the error signal approaches “0” is obtained after correction (for example, the correction value ⁇ Is added to or subtracted from the “reference value” to calculate a new “reference value” and control the optical modulator using the control signal corresponding to the calculated new “reference value” as a drive bias voltage. repeat.
  • the control signal that minimizes the error signal is acquired as the optimum control signal and set for controlling the optical modulator, and the set optimum control signal is set to the “reference value” (that is, the control signal).
  • the control signal As a signal), it has a function of storing for use at the start of “feedback proportional control” in the next cycle.
  • the optical control is more effective than the proportional control in the current technology.
  • the control time of the modulator can be shortened, and the optical modulator can be operated with higher accuracy and stability.
  • the first stage “preliminary search” is performed only for the first time
  • the second stage “feedback proportional control” that is performed periodically every period is performed by “preliminary search” or Using the optimal control signal acquired in “feedback proportional control” in the previous cycle as a new “reference value”, the operation to start with a new “reference value” and acquire the optimal control signal at that time Do.
  • control signal corresponding to the error signal of the minimum value roughly searched in the “preliminary search” is set to the initial reference value and started.
  • Reference value ⁇ correction value ⁇ ”( ⁇ error signal value ⁇ constant ⁇ , constant ⁇ : a numerical value determined in advance for control sensitivity (control step) adjustment), and a new reference value corresponding to the error signal value is finely defined.
  • An optimal control signal is determined by performing the set feedback proportional control.
  • the control signal used here is a signal for a control voltage to a bias drive circuit that performs an operation of applying a drive bias voltage to the bias control terminal of the optical modulator.
  • the error signal means data obtained by quantifying the amplitude of a low frequency signal (also referred to as a tether signal or pilot signal) added for bias control of the optical modulator.
  • an LN modulator is used as a target optical modulator.
  • the control signal used for bias control of the LN modulator is calculated based on the error signal obtained sequentially, starting from the operation of setting a value (reference value) that minimizes the error signal in the “pre-search”.
  • the operation of setting the value obtained by adding or subtracting the corrected value ⁇ to or from the reference value as a new reference value is repeated.
  • the error signal is generated by, for example, calculation by a hardware circuit + processor (DSP (Digital Signal Processor)), and the correction value ⁇ is a constant ⁇ (control sensitivity (control step) adjustment) for the error signal. For example, a value obtained by multiplying by a processor.
  • the optical transmission / reception apparatus which performs multi-level modulation, such as 64QAM and 32QAM, is assumed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the internal configuration of an optical transceiver according to the present invention.
  • An optical transceiver 10 shown in FIG. 1 includes at least a light source 11, an optical modulator 12, a receiving unit 13, a DSP 14, a control unit 15, and a recording medium 16.
  • the light source 11 is a light source suitable for a small transponder for digital coherent optical communication such as ITLA (Integrable Tunable Laser Assembly), and has a function of outputting continuous (CW) light. Input to the optical modulator 12.
  • the optical modulator 12 is an LN modulator, and has a function of phase-modulating CW light input from the light source 11 by voltage control from the control unit 15 and outputting the modulated optical signal as a modulated optical signal.
  • the control unit 15 has a function of a control driver for the optical modulator 12, performs various processing on the electrical signal output from the DSP 14, generates a control signal, and adjusts the waveform of the generated control signal. Then, it outputs to the optical modulator 12 as a control driver signal used for bias voltage control of the optical modulator 12. Then, the control unit 15 controls the optical modulator 12 by feedback proportional control 121 that performs a feedback operation via the optical modulator 12 ⁇ the receiving unit 13 ⁇ the DSP 14 as indicated by a loop-shaped arrow line in FIG. .
  • the control unit 15 has a built-in processor, and the processor inputs / outputs data to / from the recording medium 16, thereby indicating an electrical signal output from the DSP 14.
  • An error signal (data indicating the amplitude of a low-frequency signal added for bias control of the optical modulator 12) is detected. Further, the detected error signal is stored in the recording medium 16 in association with the control signal, and the detected error signal becomes “0” in order to determine whether or not the error signal has reached the minimum value. Or whether it has increased from the previous value.
  • the processor of the control unit 15 controls the control sensitivity (control) for the detected error signal when the detected error signal is other than “0” and has a value decreased from the previous time.
  • a correction value ⁇ with respect to the reference value is obtained by multiplying a preset constant ⁇ as a numerical value for adjustment.
  • a new control signal is generated by adding or subtracting the obtained correction value ⁇ to the reference value obtained as a result of the prior search or the reference value calculated in the previous feedback proportional control 121.
  • the newly generated control signal is stored in the recording medium 16 as a reference value for the next feedback proportional control 121.
  • the receiving unit 13 converts the optical signal modulated and output from the optical modulator 12, that is, the modulated optical signal into an electrical signal, and outputs the electrical signal to the DSP 14.
  • the DSP 14 is a digital signal processor that performs various types of data processing in cooperation with a hardware circuit, performs various types of processing on the electrical signal received from the receiving unit 13, and biases the optical modulator 12. It has a function of generating an error signal in which the amplitude of a low-frequency signal (also referred to as a tether signal or pilot signal) added for control is digitized and outputting the generated error signal to the control unit 15.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an example of the operation of the feedback proportional control 121 in the optical transceiver 10 shown in FIG.
  • the function distribution between the DSP 14 and the control unit 15 shown in FIG. 1 is an example, and if a series of operations related to the feedback proportional control 121 can be performed more quickly and accurately, FIG.
  • the description of 1 is not limited to the above-described function distribution, and arbitrary function distribution may be performed.
  • the DSP 14 may further have a function other than the generation of the error signal, for example, a function for calculating the correction value ⁇ .
  • FIG. 2 shows a control unit (hardware circuit + processor: DSP 14 in FIG. 1) having a function of converting the modulated optical signal 25 output from the optical modulator 12 into an electrical signal and outputting the error signal 26. ) Is a first control unit 21, and a control unit (processor: diagram) having a function of generating a new control signal 27 from the error signal 26 input from the first control unit 21 and outputting it to the optical modulator 12. 1 is represented as a second control unit 22.
  • the first control unit 21 extracts an error signal component included in the modulated optical signal 25 output from the optical modulator 12 via the receiving unit 13 and converts the error signal component into an electric signal in a digital signal format.
  • a control circuit unit 211 corresponding to the hardware circuit and an error signal generation unit 212 that generates the error signal 26 in cooperation with the control circuit unit 211 are provided.
  • the second control unit 22 includes an error signal detection unit 221 that detects an error signal 26 from the first control unit 21, and a control sensitivity (control performance) for the error signal 26 detected by the error signal detection unit 221.
  • (Increment) Multiplier 222 that generates a correction value ⁇ by multiplying a preset constant ⁇ as a numerical value for adjustment, a control direction determination unit 223 that determines a control direction with respect to a reference value of the correction value ⁇ generated by the multiplier 222, The reference value is corrected by the correction value ⁇ in the direction determined by the control direction determination unit 223 to generate a new reference value, and the control signal 27 corresponding to the generated reference value is transmitted to the optical modulator 12.
  • Is provided with a control signal generation unit 224 that outputs to
  • the optical modulator 12 is input from the light source 11.
  • a modulated optical signal 25 obtained by modulating continuous light (CW light) according to the control signal 27 is output from the optical monitor output terminal to the receiving unit 13 not shown in FIG.
  • the receiving unit 13 converts the modulated optical signal 25 into an electric signal and outputs it to the first control unit 21.
  • the first control unit 21 receives the modulated optical signal 25 converted into the electrical signal from the receiving unit 13, the error included in the modulated optical signal 25 by the control circuit unit 211 in cooperation with the error signal generation unit 212.
  • the signal component is extracted, and the extracted error signal component is converted into a digital signal to generate an error signal 26 and output to the second control unit 22.
  • the second control unit 22 associates the detected error signal 26 with the control signal 27 at that time to record the recording medium 16. Further, it is confirmed whether or not the error signal 26 is “0” or a value increased more than the previous time. When the error signal is “0” or a value increased from the previous time, the minimum value of the error signal in the current feedback proportional control 121 is detected, and the optimum value for controlling the optical modulator 12 is obtained. It is determined that the control signal has been detected, and the process proceeds to an operation for ending the operation of the feedback proportional control 121 in the current cycle.
  • the control signal 27 corresponding to the error signal “0” or the error signal is an increased value
  • the control signal 27 corresponding to the previous error signal is converted to the optimum control in the current feedback proportional control 121. While being set as a signal, it is recorded on the recording medium 16 as a reference value indicating a control signal used at the start of the feedback proportional control 121 of the next period.
  • the error signal detection unit 221 has not yet detected the minimum value of the error signal. Since there is no state, the error signal 26 is output to the multiplier 222.
  • the multiplier 222 multiplies the error signal 26 by a preset constant ⁇ to generate a correction value ⁇ , and outputs the correction value ⁇ to the control direction determiner 223.
  • the control direction determination unit 223 determines a direction in which correction is performed with respect to the reference value (that is, whether to add or subtract the correction value ⁇ ), and sets the determined direction as the control direction to the control signal generation unit 224. Output.
  • the control signal generation unit 224 corrects the reference value set so far based on the correction value ⁇ generated by the multiplication unit 222 and the control direction determined by the control direction determination unit 223 (in the present embodiment). Add or subtract the correction value ⁇ to the reference value) to generate a new reference value.
  • the generated new reference value is stored in the recording medium 16 as information indicating a new control signal, and a control signal corresponding to the generated new reference value is generated and output to the optical modulator 12. .
  • the above operation is one loop operation of the feedback proportional control 121.
  • the error signal 26 output from the first control unit 21 is “0” in the error signal detection unit 221 in the second control unit 22 within a range where the error signal can be minimized. Repeat until the minimum value is detected.
  • the range within which the error signal can be minimized is a range set in advance as a target range for performing “pre-search”. That is, the operation of the feedback proportional control 121 continues indefinitely in case the error signal detection unit 221 in the second control unit 22 cannot detect the error signal 26 of “0” or the minimum value. Used as a countermeasure to prevent.
  • control regarding the optical modulator 12 is periodically performed at a predetermined cycle.
  • the control is executed by the hardware circuit and the processor. It can be implemented as a program (that is, an optical modulator control program) executed by a processor (the DSP 14 or the control unit 15 shown in FIG. 1) mounted on the optical transceiver 10.
  • the operation related to the control part by the processor is not limited to the case where the operation is performed as a program by the processor as in this embodiment, but may be performed by firmware or hardware without using the processor. Needless to say.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of an outline of a control operation for the optical modulator 12 of the optical transceiver 10 shown in FIG. 1, and is periodically activated at a predetermined cycle.
  • step S1 When the predetermined period is reached and the flowchart of FIG. 3 is started, it is confirmed whether or not the control is the first for the optical modulator 12 (step S1). If it is the first control (YES in step S1), first, the 'pre-search' operation is executed (step S2), and then the 'feelback proportional control' operation is executed (step S3). . On the other hand, if the “preliminary search” operation has already been performed instead of the first control (NO in step S1), the process immediately proceeds to step S3 to execute the “feelback proportional control” operation. (Step S3). By performing the operation of step S3, the feedback proportional control 121 shown in FIG. 2 is performed.
  • the loop operation of the feedback proportional control 121 shown in FIG. 2 is performed by repeating the operation of the flowchart of FIG. 3 every time the predetermined period is reached. As a feedback proportional control loop, it is repeatedly executed periodically.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of detailed operations related to the pre-search shown in step S2 of the flowchart of FIG.
  • the control signal X 1 , control signal X 2 ,..., Control signal X 9 is executed nine times as control signals output to the optical modulator 12 as “preliminary search”. Although illustrated, the number of times of 9 is merely an example, and any number of times may be performed.
  • control signal X 1 the control signal X 2 ,..., The control signal X 9 , the range in which the error signal can be assumed to be the minimum value in this embodiment ( ⁇ 200 mV to +200 mV). ), And further, the case where the setting is made in increments of 50 mV with 0 mV as the center is exemplified. However, it is needless to say that the present invention is not limited to such a case.
  • a variable n is set to “1” in order to set the initial value of the control signal (step S11), and the control signal X n (initially the control signal X 1 ) is sent to the optical modulator 12.
  • Step S12 When the modulated optical signal 25 modulated by the control signal Xn is output from the optical modulator 12, an error from the modulated optical signal 25 is received by the DSP 14 that has received the modulated optical signal 25 converted into an electrical signal by the receiving unit 13. The signal is extracted and output to the control unit 15 as the error signal Y n (the first time is the error signal Y 1 ).
  • control unit 15 records the output error signal Y n (error signal Y 1 at the first time) on the recording medium 16 shown in FIG. 1 in a form associated with the control signal X n (control signal X 1 at the first time). (Step S13). Thereafter, it is confirmed whether or not the value of the variable n has reached the final number “9” (step S14).
  • step S15 If the value of the variable n has not reached the final number of “9” (NO in step S14), “1” is added to the variable n (step S15), the process returns to step S12, and the next order the error signal Y n in the control signal X n repeats the operation to be recorded on the recording medium 16.
  • step S14 When the value of the variable n reaches the final number “9” (YES in step S14), all the control signals X n and error signals Y n in the “pre-search” are recorded on the recording medium 16. Therefore, the process proceeds to step S16.
  • step S16 the error signal Y n having the minimum value is searched from the error signals Y n recorded on the recording medium 16, and the control signal X n for obtaining the error signal Y n having the minimum value is obtained. Is set as a reference value indicating the value of the control signal to be set first in the feedback proportional control executed subsequently (step S16).
  • Table 2 shows an example of the result of recording the control signal X n and the error signal Y n on the recording medium 16 in the “preliminary search”.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an example of a control signal setting order in the prior search of the flowchart of FIG. 4. As shown in FIG.
  • the nine control signals in the “preliminary search” are in the range of ⁇ 200 mV to +200 mV assumed in advance as a range in which the minimum value of the error signal is assumed to be obtained as described above. Is set to a value in increments of 50 mV. Then, as shown in the setting order of FIG. 5, the positive side and the negative side are alternately switched, and [1] 0 mV ⁇ [2] +50 mV ⁇ [3] ⁇ 50 mV ⁇ [4] +100 mV ⁇ [5] ⁇ 100 mV In this order, starting from the reference value [1] 0 mV, the setting is made by alternately switching between the + side and the ⁇ side.
  • the setting order of the control signal Xn is not limited to this order, and may be performed in an arbitrary order.
  • the values set to the minimum of the nine error signal Yn which is the error signal Y 4 '55mV'.
  • the control signal X 4 corresponding to the error signal Y 4 is “+100 mV” as shown in the recording example of Table 2. Therefore, as a rough search result of “preliminary search”, the control signal X 4 from which the minimum error signal Y 4 is obtained, that is, “+100 mV”, is used as the value of the control signal used at the beginning of the feedback proportional control to be subsequently executed. Is determined as a “reference value”.
  • the feedback proportional control that is subsequently performed is different from the starting point of “preliminary search” indicated as “0 mV (reference value)” in Table 2, and the more accurate minimum value of the error signal at that point is It starts from a value in the vicinity of the value of the control signal obtained.
  • the feedback proportional control is started from a fixed value of “0 mV” as in the existing technology, an optimal control signal can be obtained in a shorter time. The control time can be shortened.
  • the feedback proportional control is performed only in a range set in advance as “a range in which the minimum value of the error signal is assumed to be obtained” in “search”.
  • the execution range of the feedback proportional control may be set again based on the result of “preliminary search”.
  • the range in which the minimum value of the error signal is assumed to be obtained in feedback proportional control is the error signal that falls within a predetermined threshold range centered on the minimum value of the error signal obtained in the “pre-search”.
  • the range may be reset as the “search range”.
  • the example ' ⁇ 50 mV' as the threshold value determined in advance, in the recording example of Table 2, around the indicated minimum error signal Y 4 in "pre-search"'55mV', the A range (5 mV to 105 mV) that falls within the threshold value ' ⁇ 50 mV' is determined as a “search range” in the feedback proportional control.
  • the feedback proportional control is discontinued when the error signal exceeds the “search range”. After that, the minimum error signal is extracted from the error signals collected in the previous feedback proportional control, and the control signal when the error signal is obtained is determined as the optimum control signal at that time. To work.
  • the operation procedure of “preliminary search” is not limited to the procedure shown in the flowchart of FIG. “Preliminary search” is an operation that is limited to the first activation, and is not an operation that is repeated periodically. Therefore, since the execution time of “preliminary search” may be slightly increased, for example, the method as described above as the current technology, that is, the four ranges are divided according to the size of the error signal. A method of applying a control voltage that is changed at different intervals in the above may be used as the “pre-search”.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a detailed operation related to the feedback proportional control shown in step S3 of the flowchart of FIG. 3, and shows an operation procedure of the feedback proportional control periodically performed at predetermined intervals. Yes.
  • the feedback proportional control activated at the time of a predetermined cycle, each operation in which one or a plurality of loop operations are repeated until an optimum control signal for obtaining the minimum error signal is determined will be described. ing.
  • step S21 when feedback proportional control is activated and an error signal 26 is input from the first control unit 21 to the second control unit 22 shown in FIG. 2, the error signal detection unit 221 The error signal 26 is detected (step S21).
  • the error signal 26 having the minimum value corresponding to the control signal 27 set as the “reference value” in the “preliminary search” operation of FIG. 4 (in the case of the recording example in Table 2). the error signal Y 4 '55mV') comes is input.
  • an error signal 26 with respect to the control signal 27 determined as the optimum control signal by the control signal generation unit 224 in the feedback proportional control performed in the previous cycle is input. It will be.
  • the error signal detection unit 221 confirms whether or not the input error signal 26 has a value other than “0” and is reduced to a value smaller than the previous error signal 26. (Step S22).
  • the process proceeds to step S23.
  • the error signal 26 is “0” or has increased to a value equal to or greater than the previous error signal 26 (NO in step S22)
  • the minimum error signal in the feedback proportional control of the current cycle It is determined that an optimal control signal that can provide a value has been detected, and the process proceeds to step S27.
  • step S22 it is determined in step S22 whether or not the input error signal 26 is “0”. Will be confirmed.
  • the determination condition in step S22 it is impossible to detect a state that the error signal 26 is “0” or has increased to a value equal to or higher than the previous error signal 26, and the feedback is unlimited.
  • the input error signal is other than “0” and is smaller than the previous error signal 26. If it has decreased to a value (YES in step S22), the next determination condition may be further added immediately before the process proceeds to step S23.
  • the process proceeds to step S23, but if it exceeds the “range where it is assumed that the minimum value of the error signal can be obtained”, the operation of the feedback proportional control is discontinued. Assuming that all error signals have been collected in the feedback proportional control of the period, the minimum error signal is extracted from the error signals collected so far in the feedback proportional control of the current period, You may make it transfer to S27.
  • the search result of “preliminary search” is reflected instead of using the preliminarily assumed range “range where the minimum value of the error signal is supposed to be obtained”.
  • the feedback proportional control may be prevented from continuing without limitation.
  • a determination condition is not limited to a simple decrease or a simple increase in which an error signal sequentially detected in feedback proportional control changes in only one direction (that is, a feedback proportional control repetitive loop). This is also effective in the case where the error signal obtained with respect to the set value of the control signal that sequentially changes in the case of oscillating up and down.
  • the following measures may be taken in preparation for the case where the input error signal 26 vibrates instead of simply decreasing. That is, it is determined whether or not there is a change point that has shifted from a decrease to an increase in a unit in which the error signal 26 is grouped into a predetermined number, and the change point of the error signal 26 in the grouped unit is determined. If detected, the feedback proportional control operation may be discontinued, and it may be considered that the collection operation of all error signals in the feedback proportional control of the current cycle is completed.
  • step S ⁇ b> 23 the multiplication unit 222 illustrated in FIG. 2 uses the input error signal 26 as a numerical value for adjusting control sensitivity (control step).
  • a correction value ⁇ is generated by multiplying by a constant ⁇ determined in advance at the time of shipment adjustment (step S23).
  • the control time, control stability, and control accuracy of the optical modulator 12 are determined by adjustment by multiplication of the constant ⁇ . That is, as the error signal 26 becomes smaller toward the minimum value, the step in which the control signal 27 is changed becomes a narrow interval with a width corresponding to the set value of the constant ⁇ , and the stability is further improved. An optimal control signal with higher accuracy can be obtained.
  • control direction determination unit 223 determines the control direction for adding or subtracting the correction value ⁇ to the reference value (step S24).
  • control direction determination unit 223 determines the control direction based on the sample evaluation result that has been performed in advance so that the error signal is directed toward “0”.
  • control signal generation unit 224 generates a new reference value by adding or subtracting the correction value ⁇ generated by the multiplication unit 222 in the direction determined by the control direction determination unit 223 to the reference value.
  • a new reference value is generated using the “reference value” set in the “preliminary search”.
  • a new reference value is generated using the “reference value” generated by the control signal generation unit 224. That is, the reference value is sequentially updated for each loop of the field back proportional control.
  • the control signal 27 corresponding to the generated new reference value is output to the optical modulator 12 (step S26).
  • the process returns to step S21, and the collection operation of the error signal 26 for the newly generated control signal 27 is repeated. Furthermore, in order to quickly respond to bias fluctuations due to temperature changes and deterioration over time, the activation interval of the feedback proportional control in FIG. 6 that is periodically activated at predetermined intervals is set to a short time interval.
  • step S22 if the error signal 26 is '0' or has increased to a value greater than or equal to the previous error signal 26 (NO in step S22), as described above, the current cycle It is determined that the optimum control signal that can obtain the minimum value of the error signal in the feedback proportional control is detected, and the process proceeds to step S27. Therefore, in step S27, when the error signal 26 is “0”, the control signal 27 from which the current error signal 26 is obtained is increased to a value equal to or higher than the previous error signal 26. If so, the control signal 27 from which the previous error signal 26 was obtained is determined as the optimum control signal that minimizes the error signal in the feedback proportional control of the current cycle.
  • step S22 a condition for determining whether or not the input error signal 26 is within the “range where the minimum value of the error signal is expected” is added. If the error signal 26 does not fall within the “range where the minimum value of the error signal is expected to be obtained” as the determination result, it is collected so far in the feedback proportional control of the current cycle. The result of extracting the minimum error signal from the error signals obtained is obtained in step S27. Therefore, in such a case, in step S27, the control signal 27 corresponding to the extracted minimum error signal is determined as the optimum control signal that minimizes the error signal in the feedback proportional control of the current cycle.
  • the determined optimum control signal is output as a control signal 27 to the optical modulator 12, and recorded as a “reference value” indicating a control signal to be used first at the start of feedback proportional control in the next period. Save in the medium 16 (step S27).
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an example of a control signal setting order in the feedback proportional control shown in the flowchart of FIG. 6, and is a control signal in the first feedback proportional control executed subsequent to “pre-search”.
  • the setting order will be described as an example.
  • FIG. 7 the case where the error signal simply decreases or increases without vibration with respect to the set value of the control signal that changes in the feedback proportional control repetitive loop is shown. . Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 6, when a value equal to or greater than the previous error signal is detected in the feedback proportional control repetitive loop, an optimal control signal for obtaining the minimum value of the error signal is detected. In this case, it is determined that it has been possible to stop the repeated operation in the feedback proportional control.
  • the error signal Y 43 obtained with respect to the control signal X 43 is also a value smaller than the previous error signal Y 42, it is determined that the minimum value of the error signal has not yet been obtained, and the same feedback proportionality is obtained. Repeat control. That is, as the error signal decreases, the step size is gradually narrowed and the operation continues to converge to the optimum control signal value.
  • control signal X 43 corresponding to the error signal Y 43 having the minimum value obtained in the previous time is set as an optimum control signal so as to control the optical modulator 12, and the control signal X 43 is set to the next cycle. It is set as a reference value for feedback proportional control, and the operation of feedback proportional control for the current cycle is completed.
  • the reference value is set as the first control signal at the start of the current cycle in the “pre-search” or feedback proportional control of the previous cycle as feedback proportional control that is periodically started every predetermined cycle. Then, the operation starts from a different control signal every time so that the control signal has a minimum value of the error signal in this period or a value of a nearby value that is assumed to obtain a value of “0”.
  • the control time of the device 12 can be shortened.
  • the operation performed only for the first time is separated as “preliminary search”, and the first control signal in each feedback proportional control that is performed periodically is started from a value near that at which the minimum value of the error signal can be obtained. Therefore, the control time of the optical modulator 12 can be shortened, and the startup time of the optical transmission / reception apparatus 10 equipped with the optical modulator 12 can be shortened. Furthermore, in each feedback proportional control, a precise control signal is generated using a correction value ⁇ calculated based on an error signal, instead of a predetermined constant increment, so that the accuracy with respect to the optical modulator 12 is high. Control becomes possible, signal quality can be improved, and multi-level modulation such as 64QAM can be realized.
  • the present invention has been described as a hardware configuration, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also realize arbitrary processing by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program.
  • the above-described program can be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer.
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media.
  • non-transitory computer-readable media examples include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks), CD-ROM (Read Only Memory) CD-R, CD -R / W, including semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)).
  • the program may be supplied to the computer by various types of temporary computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

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Abstract

あらかじめ定めた周期のうち初回起動時のみ実行する事前サーチと、各周期毎に実行するフィードバック比例制御との２段階の設定機能を有する。事前サーチは、引き続き実施されるフィードバック比例制御の開始時の制御信号を基準値として設定する。フィードバック比例制御は、事前サーチまたは前周期で設定した基準値に相当する制御信号（２７）による光変調器（１２）の制御から開始して、光変調器（１２）から得られる誤差信号（２６）に基づいて新たな基準値を算出し、該新たな基準値に相当する制御信号（２７）による光変調器（１２）の制御を繰り返すことにより、誤差信号（２６）が最小になる制御信号（２７）を最適な制御信号として取得して光変調器（１２）の制御用として設定し、該最適な制御信号を次周期の前記フィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存する。

Description

光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体
　本発明は、光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムに関する。特に、例えば通信事業者が運営する商用の光ネットワーク網における６００Ｇ/１.２Ｔ　ＴＲＡＮＳＰＯＮＤＥＲデジタルコヒーレントモジュール等の大容量、高速・高性能の機器等に好適に適当することができる光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムに関する。
　光通信ネットワークにおいては、連続（ＣＷ：Continuous　Wave）光をデータ信号によって変調し、連続光のオン・オフにより光の強度を変化させる光強度変調が一般的である。ビットレートが１０Ｇｂｐｓ以上の高速伝送においては、光変調器として、外部変調器と称されるマッハチェンダ型光変調器が広く使われる。このマッハチェンダ型光変調器の技術については、特許文献１の特開２０００－１６２５６３号公報「光変調装置および光変調器の制御方法」等に記載されている。この特許文献１にも記載されているように、マッハチェンダ型光変調器では、基板材質となるLiNbO3（ニオブ酸リチウム：ＬＮと略記）の温度変化、長時間の電界印加、経時変化等に伴って、基板が分極化して、制御用のバイアス電圧が変動する。
　このため、光変調器の動作点を安定させるために、ミリ秒オーダの短い時間間隔でフィードバック制御をかけ続けることが必要である。つまり、光変調器に印加する駆動バイアス電圧を制御する制御信号に応じて光変調器から出力される変調光信号から、該変調光信号に含まれている前記制御信号対応の誤差信号を演算により抽出して、該誤差信号を打ち消すように、前記制御信号を新たな値に変更して光変調器に対して出力するというフィードバック制御を繰り返し実施することが必要である。しかし、現状の技術においては、このような光変調器を実装する光送受信装置に関し、フィードバック制御に要する時間が長時間に及ぶという解決するべき課題がある。
　現状の技術における光送受信装置において該フィードバック制御に要する時間が長くなる原因は、次の点にある。すなわち、ハードウェア回路およびプロセッサによって演算した誤差信号を、該誤差信号の大きさにより４つの範囲で区切って、４つの範囲それぞれにおいて異なる刻みで順次制御信号の電圧を変化させて印加する動作を繰り返すことによって、誤差信号の値が小さい最適の制御信号を求めていることにその原因がある。さらには、フィードバック制御を開始する最初の制御信号の値を毎回固定した基準値に設定していることも、その一因になっている。
　誤差信号を、誤差信号の大きさにより４つの範囲で区切り、４つの範囲それぞれにおいて異なる刻みで順次制御信号の電圧を変化させて印加する場合、例えば、具体的な４つの範囲と制御信号の刻みとして、次のような設定例がある。
（１）第１範囲
　誤差信号が０～１０ｍＶの大きさであれば、印加する制御信号を１ｍＶ単位で変更する。
（２）第２範囲
　誤差信号が１１～１００ｍＶの大きさであれば、印加する制御信号を３ｍＶ単位で変更する。
（３）第３範囲
　誤差信号が１０１～５００ｍＶの大きさであれば、印加する制御信号を１０ｍＶ単位で変更する。
（４）第４範囲
　誤差信号が５０１～２５００ｍＶの大きさであれば、印加する制御信号を２０ｍＶ単位で変更する。
　図８は、現状の技術における制御信号の設定動作を説明するための説明図であり、誤差信号の大きさを、前述した４つの範囲に分けて、印加する制御信号の刻みを変更している様子を、グラフ上の黒点表示を用いて示している。図８に示すように、第４範囲の制御開始（基準値として常に固定されている位置）に示す制御信号Ａ１から開始した場合、第４範囲の最後になる制御信号Ａ２に達するまでは、２０ｍＶ刻みで順次制御信号の電圧を増加させていくが、第３範囲の制御信号Ｂ１になると、２０ｍＶから１０ｍＶ刻みに変更して、以降、第３範囲の最後になる制御信号Ｂ２に達するまで、順次制御信号の電圧を増加させていく。
　さらに、第２範囲の制御信号Ｃ１になると、１０ｍＶから３ｍＶ刻みに変更して、以降、第２範囲の最後になる制御信号Ｃ２に達するまで、順次制御信号の電圧を増加させていく。その後、第１範囲の制御信号Ｄ１になると、３ｍＶから１ｍＶ刻みに変更して、以降、第１範囲において誤差信号の最小値が検出される制御信号Ｄ２に達するまで、順次制御信号の電圧を増加させていく。
　かくのごとく、基準値として固定した位置から制御を常に開始する制御信号に関して、誤差信号が大きい時には制御信号の刻みを大きくしてフィードバック動作を繰り返し、誤差信号が小さくなるにつれて制御信号の刻みを小さくして、最適の制御信号に収束させていくという手順を用いている。したがって、誤差信号が最小になる最適な制御信号を求めるまで、フィードバック制御動作を多くの回数に亘って繰り返し実施することが必要になり、高速化には不向きになっている。さらには、制御信号の変更刻みが４つの範囲それぞれにおいて固定値であるため、高精細化にも難点がある。
特開２０００－１６２５６３号公報
　前述したように、現状の技術においては、光変調器に対するフィードバック制御に長い時間がかかってしまい、かつ、制御自体も大まかな制御になっているので、光変調器に対する制御の高速化と精密化という観点から見ると、不十分な状況にあり、光変調器に対する制御の高速化と精密化について解決するべき課題がある。
（本開示の目的）
　本開示の目的は、かかる事情に鑑み、光変調器の制御時間を短縮することが可能な光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムを提供することにある。
　前述の課題を解決するため、本発明による光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
　（１）本発明による光送受信装置は、
　光源からの連続光を変調する光変調器を有し、該光変調器のバイアス電圧を制御信号により制御し、該制御信号をあらかじめ定めた周期で、定期的に更新し、
　初回起動時にのみ実行する事前サーチと、各周期毎に定期的に実行するフィードバック比例制御との２段階の前記制御信号の設定機能を有し、
　前記事前サーチにおいては、以降に引き続いて実行される前記フィードバック比例制御の開始時に用いる前記制御信号を基準値として設定する機能を有し、
　前記フィードバック比例制御においては、前記事前サーチが設定した前記基準値または前周期の前記フィードバック比例制御が保存した基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御から開始し、前記光変調器を制御した結果として前記光変調器から得られる誤差信号に基づいて新たな基準値を算出し、算出した該新たな基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御を繰り返すことにより、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を前記最適な制御信号として取得して前記光変調器の制御用として設定し、設定した前記最適な制御信号を次周期の前記フィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存する機能を有している
　ことを特徴とする。
　（２）本発明による光変調器制御方法は、
　光源からの連続光を変調する光変調器のバイアス電圧を制御信号により制御し、該制御信号をあらかじめ定めた周期で、定期的に更新し、
　初回起動時にのみ実行する事前サーチと、各周期毎に定期的に実行するフィードバック比例制御との２段階の前記制御信号の設定ステップを有し、
　前記事前サーチにおいては、以降に引き続いて実行される前記フィードバック比例制御の開始時に用いる前記制御信号を基準値として設定するステップを有し、
　前記フィードバック比例制御においては、前記事前サーチが設定した前記基準値または前周期の前記フィードバック比例制御が保存した基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御から開始し、前記光変調器を制御した結果として前記光変調器から得られる誤差信号に基づいて新たな基準値を算出し、算出した該新たな基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御を繰り返すことにより、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を前記最適な制御信号として取得して前記光変調器の制御用として設定し、設定した前記最適な制御信号を次周期の前記フィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存するステップを有している
　ことを特徴とする。
　（３）本発明による光変調器制御プログラムは、
　光源からの連続光を変調する光変調器のバイアス電圧を制御信号により制御し、該制御信号をあらかじめ定めた周期で、定期的に更新する処理をコンピュータによって実行し、
　初回起動時にのみ実行する事前サーチと、各周期毎に定期的に実行するフィードバック比例制御との２段階の前記制御信号の設定処理を有し、
　前記事前サーチにおいては、以降に引き続いて実行される前記フィードバック比例制御の開始時に用いる前記制御信号を基準値として設定する処理を有し、
　前記フィードバック比例制御においては、前記事前サーチが設定した前記基準値または前周期の前記フィードバック比例制御が保存した基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御から開始し、前記光変調器を制御した結果として前記光変調器から得られる誤差信号に基づいて新たな基準値を算出し、算出した該新たな基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御を繰り返すことにより、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を前記最適な制御信号として取得して前記光変調器の制御用として設定し、設定した前記最適な制御信号を次周期の前記フィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存する処理を有している
　ことを特徴とする。
　本発明の光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムによれば、主に、以下のような効果を奏することができる。
　初回のみ実施する動作を“事前サーチ”として切り離し、かつ、定期的に実施する各フィードバック比例制御における最初の制御信号を、その時点で誤差信号の最小値が得られる近傍の値から開始させることを可能にしているので、光変調器の制御時間を短くすることができ、該光変調器を搭載する光送受信装置１０の起動時間の短縮が可能になる。さらに、各フィードバック比例制御において誤差信号に基づいて算出した補正値を用いたきめ細かな制御信号の生成を行うことにより、光変調器１２に対する精度が高い制御が可能になり、信号品質の向上を図ることができ、６４ＱＡＭなどの多値変調を実現することができる。
本発明に係る光送受信装置の内部構成の一例を示すブロック構成図である。 図１に示した光送受信装置におけるフィードバック比例制御の動作の一例を説明するための説明図である。 図１に示した光送受信装置の光変調器に対する制御動作の概要の一例を示すフローチャートである。 図３のフローチャートのステップＳ２に示した事前サーチに関する詳細な動作の一例を示すフローチャートである。 図４のフローチャートに示した事前サーチにおける制御信号の設定順序の一例を説明するための説明図である。 図３のフローチャートのステップＳ３に示したフィードバック比例制御に関する詳細な動作の一例を示すフローチャートである。 図６のフローチャートに示したフィードバック比例制御における制御信号の設定順序の一例を説明するための説明図である。 現状の技術における制御信号の設定動作を説明するための説明図である。
　以下、本発明による光送受信装置、光変調器制御方法および光変調器制御プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による光送受信装置および光変調器制御方法について説明するが、かかる光変調器制御方法をコンピュータにより実行可能な光変調器制御プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、光変調器制御プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。また、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことも言うまでもない。
（本発明の特徴）
　本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、光変調器の初回起動時に大まかなサーチにより最小の誤差信号が得られる近傍の制御信号を取得する“事前サーチ”と、あらかじめ定めた周期毎に毎回最小の誤差信号が得られる近傍の制御信号から開始し、得られた誤差信号に基づいて補正した新たな制御信号による光変調器の制御を繰り返すことにより誤差信号が最小になる最適の制御信号を設定する“フィードバック比例制御”との２段階の制御機能を有していることを主要な特徴としている。
　さらに説明すると、本発明は、“事前サーチ”として光変調器の初回起動時にバイアス電圧制御用の制御信号に関して誤差信号が最小値になり得ると想定される範囲を大まかにサーチして、その中で誤差信号が最小になる制御信号を、引き続き実施する初回のフィードバック比例制御用の「基準値」として事前に決定する。そして、あらかじめ定めた周期毎に定期的に実施する“フィードバック比例制御”において、“事前サーチ”または前周期のフィードバック比例制御で決定した「基準値」の制御信号による光変調器の制御から開始して、以降、得られた誤差信号に基づいて算出した補正値により補正した新たな「基準値」を順次生成して、生成した新たな「基準値」に相当する制御信号により光変調器を制御する動作を繰り返ことにより、最小の誤差信号が得られた制御信号を最適な制御信号として取得して光変調器の制御用として設定する。しかる後、設定した該最適な制御信号を次周期のフィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存する。以上のような動作を行うことを主要な特徴としている。
　而して、光変調器の制御時間を短くし、送受信装置の起動時間を短縮することを可能にするとともに、光変調器の最適なバイアス電圧による制御を可能にして精度が高い光変調器とすることができる。ここで、本発明が対象とする光変調器とは、主に、強誘電体結晶を用いた光変調器例えばＬＮ（LiNbO3の略：ニオブ酸リチウム）変調器を指している。
　つまり、本発明は、以下のように、光変調器の駆動バイアス電圧の制御に関して２段階の制御を行うことを特徴としている。
　（１）第１段階は、光変調器の初回の制御開始直後に行う“事前サーチ”である。ここで、“事前サーチ”とは、光変調器に対する初回の制御時に実施する手順であり、誤差信号が最小値になり得ると想定される範囲を大まかに事前にサーチして、サーチ結果、誤差信号が最小値になっている制御信号（光変調器に対する駆動バイアス電圧を制御する信号）を「基準値」として決定する。そして、引き続いて実施する“フィードバック比例制御”を、あらかじめ固定して設定した或る基準値からではなく、“事前サーチ”において決定した「基準値」（つまりその時点において誤差信号の最小値が得られる最適な制御信号の近傍の制御信号）から開始させるための機能を有している。
　（２）第２段階は、事前サーチ引き続いて実施するとともに、以降、あらかじめ定めた周期で定期的に実施する“フィードバック比例制御”である。ここで、“フィードバック比例制御”とは、光変調器に対する初回の制御時には“事前サーチ”に引き続き実施し、“事前サーチ”において決定した「基準値」に該当する制御信号を駆動バイアス電圧として光変調器を制御する動作から開始して、誤差信号が最小となる最適な制御信号を取得するように制御する。そして、第２回目以降の周期においては、“事前サーチ”を事前に実施することなく、直ちに、前回に実施した“フィードバック比例制御”において最適な制御信号として設定した「基準値」に該当する制御信号を駆動バイアス電圧として光変調器を制御する動作から開始して、誤差信号が最小となる最適な制御信号を取得するように制御する手順である。
　そして、各“フィードバック比例制御”においては、まず、“事前サーチ”または前周期の“フィードバック比例制御”における「基準値」（それぞれの時点において誤差信号が最小となったと判定した制御信号）に該当する制御信号により誤差信号を得る動作を開始して、得られた誤差信号の値に対して制御感度（制御の刻み）調整用としてあらかじめ設定した定数βを乗算して補正値αを求める。しかる後、誤差信号が‘０’に近づくような方向の制御信号が補正後に得られるように、求めた補正値αを用いて、「基準値」に対して補正を施して（例えば補正値αを「基準値」に加算または減算して）、新たな「基準値」を算出し、算出した新たな「基準値」に該当する制御信号を駆動バイアス電圧として光変調器を制御するという動作を繰り返す。かかる動作を繰り返すことにより、誤差信号が最小となる制御信号を最適な制御信号として取得して光変調器の制御用として設定するとともに、設定した該最適な制御信号を「基準値」（すなわち制御信号）として、次の周期の“フィードバック比例制御”の開始時に用いるために保存するという機能を有している。
　つまり、現状の技術と比較すると、次の表１に示す通りであり、本発明において定期的に実施される第２段階の“フィードバック比例制御”においては、現状の技術における比例制御よりも、光変調器の制御時間を短縮することができ、かつ、光変調器をより高精度にかつ安定して動作させることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、現状の光変調器においては、定期的に実施する光変調器のフィードバック制御用の制御信号として、“事前サーチ”がなく、かつ、毎周期常に固定した基準値から開始して「前回値±補正値α’」（α’：誤差信号の大きさに基づく４値による比例制御）という動作を繰り返すので、背景技術において前述したように、適切な制御信号が得られるまでの制御時間が長くなってしまうことを避けることができない。
　これに対して、本発明においては、初回だけ第１段階の“事前サーチ”を実施し、かつ、毎周期、定期的に実施する第２段階の“フィードバック比例制御”は、“事前サーチ”または前周期の“フィードバック比例制御”において取得した最適な制御信号を新たな「基準値」として用いて、毎回、新たな「基準値」から開始してその時点における最適な制御信号を取得する動作を行う。
　つまり、本発明においては、フィードバック比例制御用の制御信号として、“事前サーチ”において大まかにサーチした最小値の誤差信号に該当する制御信号を初回の基準値に設定して開始し、以降、「基準値±補正値α」（α＝誤差信号値×定数β、定数β：制御感度（制御の刻み）調整用としてあらかじめ定めた数値）によって、誤差信号の値に応じた新たな基準値をきめ細かく設定したフィードバック比例制御を実施することにより、最適の制御信号を決定する。
　したがって、以降、定期的に実施する第２段階においては、最小の誤差信号が得られる近傍の制御信号から開始し、かつ、基準値として、きめ細かく設定することができるので、現状の技術に比して、精度が高い最適の制御信号を得ることができるとともに、光変調器の制御時間を大幅に短縮することができる。
　なお、ここで、使用している制御信号とは、光変調器のバイアス制御端子に対して駆動バイアス電圧を印加する動作を行うバイアス駆動回路への制御電圧用の信号のことであり、間接的には、光変調器へのバイアス電圧と見做すことができる電圧値を意味している。また、誤差信号とは、光変調器のバイアス制御のために付加した低周波信号（ティザー信号、パイロット信号とも称する）の振幅を数値化したデータを意味している。
＜本発明の実施形態＞
　次に、本発明の実施形態について、具体的に説明する。本実施形態においては、対象とする光変調器としてＬＮ変調器を用いる。また、該ＬＮ変調器のバイアス制御に用いる制御信号に関しては、“事前サーチ”において誤差信号が最小になった値（基準値）を設定する動作から開始し、逐次得られる誤差信号に基づいて算出した補正値αを該基準値に加算または減算した値を新たな基準値として設定する動作を繰り返す。ここで、誤差信号は、例えばハードウェア回路＋プロセッサ（ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor））による演算によって生成し、補正値αは、該誤差信号に対して定数β（制御感度（制御の刻み）調整用の数値としてサンプル値に基づいてあらかじめ決定した値）を例えばプロセッサによって乗算して求める。なお、本実施形態における光送受信装置としては、例えば６４ＱＡＭや３２ＱＡＭ等の多値変調を行う光送受信装置を想定している。
（本発明の実施形態の構成例）
　まず、本発明に係る光送受信装置の内部構成について、その一例を、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る光送受信装置の内部構成の一例を示すブロック構成図である。図１に示す光送受信装置１０は、光源１１、光変調器１２、受信部１３、ＤＳＰ１４、制御部１５、記録媒体１６を少なくとも備えて構成される。
　光源１１は、例えば、ＩＴＬＡ（Integrable　Tunable　Laser　Assembly：可変波長レーザ光源）等のデジタルコヒーレント光通信用の小型トランスポンダ向きの光源であり、連続（ＣＷ：Continuous　Wave）光を出力する機能を有し、光変調器１２に対して入力する。光変調器１２は、ＬＮ変調器であり、光源１１から入力されてきたＣＷ光を、制御部１５からの電圧制御により位相変調し、変調した光信号を変調光信号として出力する機能を有する。
　制御部１５は、光変調器１２に対する制御用ドライバの機能を有し、ＤＳＰ１４から出力されてきた電気信号に対して各種の処理を施して、制御信号を生成し、生成した制御信号を波形調整して、光変調器１２のバイアス電圧制御に用いる制御用ドライバ信号として光変調器１２へ出力する。そして、制御部１５は、図１にループ状の矢印線で示すように、光変調器１２→受信部１３→ＤＳＰ１４を経由するフィードバック動作を行うフィードバック比例制御１２１により、光変調器１２を制御する。
　ここで、本実施形態においては、制御部１５は、プロセッサを内蔵しており、該プロセッサは、記録媒体１６との間でデータを入出力することにより、ＤＳＰ１４から出力されてきた電気信号が示す誤差信号（光変調器１２のバイアス制御のために付加した低周波信号の振幅を示すデータ）を検出する。さらに、検出した誤差信号を、制御信号と関連付けて、記録媒体１６に保存するとともに、誤差信号が最小の値に達しているか否かを判別するために、検出した誤差信号が‘０’になっているか、あるいは、前回の値よりも増加しているか否かを確認する。
　さらに、制御部１５のプロセッサは、検出した誤差信号が‘０’以外であって、かつ、前回よりも減少している値であった場合には、検出した誤差信号に対して制御感度（制御の刻み）調整用の数値としてあらかじめ設定した定数βを乗算して基準値に対する補正値αを求める。そして、事前サーチ結果として得られている基準値あるいは前回のフィードバック比例制御１２１において算出した基準値に対して、求めた補正値αを加算または減算することによって新たな制御信号を生成する。そして、新たに生成した制御信号を、次のフィードバック比例制御１２１の基準値として記録媒体１６に保存する。
　受信部１３は、光変調器１２から変調して出力された光信号すなわち変調光信号を電気信号に変換して、ＤＳＰ１４に出力する。ＤＳＰ１４は、ハードウェア回路と連携して各種のデータ処理を行うデジタルシグナルプロセッサ（Digital　Signal　Processor）であり、受信部１３から受け取った電気信号に対して各種の処理を行い、光変調器１２のバイアス制御のために付加していた低周波信号（ティザー信号、パイロット信号とも称する）の振幅を数値化した誤差信号を生成して、生成した誤差信号を制御部１５へ出力する機能を有する。
　次に、図１に矢印線によって示したフィードバック比例制御１２１の動作について、図２を用いてさらに説明する。図２は、図１に示した光送受信装置１０におけるフィードバック比例制御１２１の動作の一例を説明するための説明図である。なお、図１に示したＤＳＰ１４と制御部１５との間の機能配分は一例を示したものであり、フィードバック比例制御１２１に関する一連の動作がより迅速により正確に実施することができるならば、図１の説明として前述した機能配分に限定するものではなく任意の機能配分を行っても良い。例えば、ＤＳＰ１４は、誤差信号の生成以外の機能例えば補正値αの演算機能をさらに有していても良い。
　そこで、図２には、光変調器１２から出力される変調光信号２５から電気信号に変換して誤差信号２６を出力するまでの機能を有する制御部（ハードウェア回路＋プロセッサ：図１におけるＤＳＰ１４）を、第１制御部２１とし、第１制御部２１から入力された誤差信号２６から新たな制御信号２７を生成して光変調器１２に出力するまでの機能を有する制御部（プロセッサ：図１における制御部１５）を、第２制御部２２として表現している。
　第１制御部２１は、内部に、光変調器１２から受信部１３を介して出力されてくる変調光信号２５に含まれている誤差信号成分を抽出するとともにデジタル信号形式の電気信号に変換するハードウェア回路に該当する制御回路部２１１と、該制御回路部２１１と連携して、誤差信号２６を生成する誤差信号生成部２１２とを備えている。
　また、第２制御部２２は、内部に、第１制御部２１からの誤差信号２６を検出する誤差信号検出部２２１、誤差信号検出部２２１が検出した誤差信号２６に対して制御感度（制御の刻み）調整用の数値としてあらかじめ設定した定数βを乗算して補正値αを生成する乗算部２２２、乗算部２２２が生成した補正値αの基準値に対する制御方向を決定する制御方向決定部２２３、基準値に対して制御方向決定部２２３にて決定した方向に向かって補正値αによる補正を施して新たな基準値を生成し、生成した該基準値に該当する制御信号２７を光変調器１２に出力する制御信号生成部２２４を備えている。
　図２に示すように、まず、第２制御部２２内の制御信号生成部２２４から光変調器１２に対して制御信号２７が出力されると、光変調器１２は、光源１１から入力される連続光（ＣＷ光）を該制御信号２７に応じて変調した変調光信号２５を光モニタ出力端子から図２に図示していない受信部１３に対して出力してくる。受信部１３は、該変調光信号２５を電気信号に変換して第１制御部２１に対して出力してくる。第１制御部２１は、受信部１３から電気信号に変換された変調光信号２５を受け取ると、誤差信号生成部２１２と連携して、制御回路部２１１により変調光信号２５に含まれている誤差信号成分を抽出して、抽出した誤差信号成分をデジタル信号に変換することにより、誤差信号２６として生成して、第２制御部２２に出力する。
　第２制御部２２は、まず、誤差信号検出部２２１において、第１制御部２１からの誤差信号２６を検出すると、検出した誤差信号２６をその時点の制御信号２７と関連付けた形で記録媒体１６に保存し、さらに、該誤差信号２６が‘０’であるか、あるいは、前回以上に増加した値であるか否かを確認する。該誤差信号が‘０’あるいは前回以上に増加した値であった場合には、今回のフィードバック比例制御１２１における誤差信号の最小値が検出された状態であり、光変調器１２制御用の最適の制御信号が検出されたものと判定して、今周期におけるフィードバック比例制御１２１の動作を終了させる動作に移行する。すなわち、誤差信号‘０’に対応する制御信号２７、あるいは、誤差信号が増加した値であった場合は、前回の誤差信号に対応する制御信号２７を、今回のフィードバック比例制御１２１における最適な制御信号として設定するとともに、次周期のフィードバック比例制御１２１の開始時に用いる制御信号を示す基準値として記録媒体１６に記録する。
　また、誤差信号検出部２２１は、検出した誤差信号２６が‘０’以外であって、かつ、前回よりも小さい値に減少していた場合には、まだ、誤差信号の最小値が検出されていない状態であるので、該誤差信号２６を乗算部２２２に出力する。乗算部２２２は、該誤差信号２６に対してあらかじめ設定した定数βを乗算して補正値αを生成して、制御方向決定部２２３に出力する。制御方向決定部２２３は、基準値に対して補正を行う方向（すなわち、補正値αを加算するか、減算するか）を決定して、決定した方向を制御方向として、制御信号生成部２２４に対して出力する。制御信号生成部２２４は、乗算部２２２において生成された補正値αと制御方向決定部２２３において決定した制御方向とに基づいて、今まで設定していた基準値を補正して（本実施形態においては、補正値αを基準値に加算または減算して）、新たな基準値を生成する。そして、生成した新たな基準値を新たな制御信号を示す情報として記録媒体１６に保存するとともに、生成した新たな基準値に該当する制御信号を生成して、光変調器１２に対して出力する。
　以上の動作が、フィードバック比例制御１２１の１回分のループ動作になる。かかるループ動作を、誤差信号が最小になり得ると想定される範囲内において、第１制御部２１から出力される誤差信号２６が第２制御部２２内の誤差信号検出部２２１において“０”または最小値が検出されるまで繰り返す。なお、誤差信号が最小になり得ると想定される範囲内とは、“事前サーチ”を行うための対象範囲としてあらかじめ設定した範囲のことである。つまり、第２制御部２２内の誤差信号検出部２２１において“０”または最小値の誤差信号２６を検出することができなかった場合に備えて、フィードバック比例制御１２１の動作が際限なく続くことを防止するための対策として用いる。
（本発明の実施形態の動作の説明）
　次に、図１に示した光送受信装置１０の動作について、光変調器１２を制御する動作に着目して、その一例を、詳細に説明する。光変調器１２に関するかかる制御は、あらかじめ定めた周期で、定期的に実施されるものであって、本実施形態においては、ハードウェア回路とプロセッサとによって実行されるが、プロセッサによる制御部分に関しては、光送受信装置１０に搭載されているプロセッサ（図１に示したＤＳＰ１４や制御部１５）において実行されるプログラム（すなわち光変調器制御プログラム）として実施することが可能である。なお、プロセッサによる制御部分に関する動作については、本実施形態のように、プロセッサによってプログラムとして実施する場合のみに限るものではなく、プロセッサを用いることなく、ファームウェアやハードウェアによって実施するようにしても良いことは言うまでもない。
　まず、図３のフローチャートを参照しながら、光送受信装置１０の光変調器１２に対する制御動作の概要について説明する。図３は、図１に示した光送受信装置１０の光変調器１２に対する制御動作の概要の一例を示すフローチャートであり、あらかじめ定めた周期で定期的に起動される。
　あらかじめ定めた周期に達して、図３のフローチャートが起動すると、光変調器１２に対する初回の制御か否かを確認する（ステップＳ１）。初回の制御であった場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、まず、‘事前サーチ’の動作を実行する（ステップＳ２）、しかる後、‘フィールバック比例制御’の動作を実行する（ステップＳ３）。一方、初回の制御ではなく、既に‘事前サーチ’の動作を実施済みであった場合には（ステップＳ１のＮＯ）、直ちに、ステップＳ３に移行して、‘フィールバック比例制御’の動作を実行する（ステップＳ３）。ステップＳ３の動作を行うことによって、図２に示したフィードバック比例制御１２１が実施されることになる。
　以上の動作により１回分のフィードバック比例制御が実施されるが、あらかじめ定めた前記周期に達する都度、図３のフローチャートの動作を繰り返すことにより、図２に示したフィードバック比例制御１２１のループ動作が、フィードバック比例制御ループとして、定期的に繰り返し実施されることになる。
　次に、図３のフローチャートのステップＳ２における事前サーチの動作の詳細について、図４にフローチャートを用いて説明する。図４は、図３のフローチャートのステップＳ２に示した事前サーチに関する詳細な動作の一例を示すフローチャートである。なお、図４のフローチャートにおいては、“事前サーチ”として光変調器１２に対して出力する制御信号として、制御信号Ｘ１、制御信号Ｘ２、…、制御信号Ｘ９の９回分実施する場合について例示するが、９回という回数は単なる例示であって、如何なる回数実施するようにしても構わない。また、制御信号Ｘ１、制御信号Ｘ２、…、制御信号Ｘ９それぞれの電圧値についても、本実施形態においては、誤差信号が最小値になり得ると想定される範囲を（－２００ｍＶ～＋２００ｍＶ）の範囲とし、さらに、０ｍＶを中心にして、５０ｍＶ間隔に刻んで設定している場合を例示するが、かかる場合に限るものではないことも言うまでもない。
　図４のフローチャートにおいて、まず、制御信号の初期値を設定するために変数ｎに‘１’を設定して（ステップＳ１１）、制御信号Ｘｎ（初回は制御信号Ｘ１）を光変調器１２に対して出力する（ステップＳ１２）。制御信号Ｘｎにより変調された変調光信号２５が光変調器１２から出力されると、受信部１３により電気信号に変換後の該変調光信号２５を受け取ったＤＳＰ１４において該変調光信号２５から誤差信号を抽出して、誤差信号Ｙｎ（初回は誤差信号Ｙ１）として、制御部１５に対して出力してくる。したがって、制御部１５は、出力されてきた誤差信号Ｙｎ（初回は誤差信号Ｙ１）を制御信号Ｘｎ（初回は制御信号Ｘ１）に関連付けた形で図１に示す記録媒体１６に記録する（ステップＳ１３）。しかる後、変数ｎの値が最終回数の‘９’に達したか否かを確認する（ステップＳ１４）
　変数ｎの値が最終回数の‘９’に達していなかった場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、変数ｎに‘１’を加えて（ステップＳ１５）、ステップＳ１２に復帰し、次の順番の制御信号Ｘｎにおける誤差信号Ｙｎを記録媒体１６に記録する動作を繰り返す。変数ｎの値が最終回数の‘９’に達すると（ステップＳ１４のＹＥＳ）、“事前サーチ”における全ての制御信号Ｘｎと誤差信号Ｙｎとが、記録媒体１６に記録された状態になっているので、ステップＳ１６に移行する。
　ステップＳ１６に移行すると、記録媒体１６に記録されている誤差信号Ｙｎの中から最小値になっている誤差信号Ｙｎを検索して、最小値の誤差信号Ｙｎが得られる制御信号Ｘｎを、引き続いて実行されるフィードバック比例制御において最初に設定すべき制御信号の値を示す基準値として設定する（ステップＳ１６）。
　次に、“事前サーチ”における制御信号Ｘｎと誤差信号Ｙｎとの記録媒体１６への記録結果の一例を、次の表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示した記録例の場合の“事前サーチ”における制御信号Ｘｎの設定順序として、制御信号の欄に“０（基準値）”と記載しているように、あらかじめ固定値として決定している制御信号Ｘ１から開始し、以降、誤差信号の最小値を得られると想定される範囲としてあらかじめ設定された範囲内において、制御信号Ｘ２→Ｘ３→…→Ｘ９の順番に実施する。図５は、図４のフローチャートの事前サーチにおける制御信号の設定順序の一例を説明するための説明図である。図５および表２に示すように、“事前サーチ”における９個の制御信号は、前述の通り、誤差信号の最小値を得られると想定される範囲としてあらかじめ想定された－２００ｍＶ～＋２００ｍＶの範囲を５０ｍＶ刻みにした値に設定されている。そして、図５の設定順序に示すように、プラス側とマイナス側とを交互に切り替えて、［１］０ｍＶ→［２］＋５０ｍＶ→［３］－５０ｍＶ→［４］＋１００ｍＶ→［５］－１００ｍＶ→…の順番に、基準値の［１］０ｍＶから開始して＋側と－側とに交互に切り替えながら設定していく。ただし、制御信号Ｘｎの設定順序は、かかる順番に限るものではなく、任意の順番に実施しても構わない。
　ここで、表２に示す記録例の場合、９個の誤差信号Ｙｎのうち最小になっている値は、誤差信号Ｙ４の‘５５ｍＶ’である。また、誤差信号Ｙ４に対応する制御信号Ｘ４は、表２の記録例に示すように、‘＋１００ｍＶ’である。したがって、“事前サーチ”の大まかなサーチ結果として、最小値の誤差信号Ｙ４が得られた該制御信号Ｘ４すなわち‘＋１００ｍＶ’を、引き続き実行されるフィードバック比例制御の最初に用いる制御信号の値を示す「基準値」として決定する。すなわち、引き続いて実施されるフィードバック比例制御は、表２に‘０ｍＶ（基準値）’と表示している“事前サーチ”の開始時点とは異なり、その時点における誤差信号のより正確な最小値が得られる制御信号の値の近傍の値から開始することになる。而して、フィードバック比例制御を、既存の技術のように、固定した値の‘０ｍＶ’から開始する場合に比し、より短い時間で最適の制御信号を取得することができ、光変調器１２の制御時間を短縮することができる。
　なお、本実施形態においては、以降に実施されるフィードバック比例制御において、誤差信号の最小値に該当する制御信号を検出する動作が際限なく続くことを防止するために、前述したように、“事前サーチ”における「誤差信号の最小値が得られると想定される範囲」としてあらかじめ設定した範囲に限って、フィードバック比例制御を実施することにする。しかし、“事前サーチ”の結果を踏まえて、フィードバック比例制御の実施範囲を、改めて設定し直すようにしても良い。
　例えば、フィードバック比例制御において誤差信号の最小値が得られると想定される範囲を、 “事前サーチ”において得られた誤差信号の最小値を中心にしてあらかじめ定めた閾値の範囲内に収まる誤差信号の範囲を「探索範囲」として設定し直すようにしても良い。つまり、あらかじめ定めた前記閾値として例えば‘±５０ｍＶ’を設定した場合には、表２の記録例においては、“事前サーチ”における最小の誤差信号Ｙ４が示す‘５５ｍＶ’を中心にして、該閾値‘±５０ｍＶ’に収まる範囲（５ｍＶ～１０５ｍＶ）を、フィードバック比例制御における「探索範囲」として決定する。そして、“事前サーチ”の実施以降に実施される各フィードバック比例制御においては、該「探索範囲」を超えた誤差信号になった場合には、フィードバック比例制御を打ち切ることとする。しかる後は、それまでのフィードバック比例制御において収集した誤差信号の中から、最小の誤差信号を抽出して、該誤差信号が得られた時の制御信号を、その時点における最適な制御信号として決定するように動作する。
　また、“事前サーチ”の動作手順に関しては、図４のフローチャートに示したような手順に限るものではない。“事前サーチ”は初回起動時に限られる動作であり、定期的に繰り返す動作ではない。したがって、“事前サーチ”の実施時間が多少増加しても構わないので、例えば、現状の技術として前述したような方法、すなわち、誤差信号の大きさにより４つの範囲で区切って、４つの範囲それぞれにおいて異なる刻みで変化させた制御電圧を印加するような方法を“事前サーチ”として用いるようにしても良い。
　次に、図３のフローチャートのステップＳ３におけるフィードバック比例制御の動作の詳細について、図６のフローチャートを用いて図２を参照しながら説明する。図６は、図３のフローチャートのステップＳ３に示したフィードバック比例制御に関する詳細な動作の一例を示すフローチャートであり、あらかじめ定めた周期毎に定期的に実施されるフィードバック比例制御の動作手順について示している。つまり、あらかじめ定めた周期の時刻に達して起動されたフィードバック比例制御において、最小の誤差信号が得られる最適な制御信号を決定するまでに１ないし複数回のループ動作が繰り返される各動作について説明している。
　図６のフローチャートにおいて、フィードバック比例制御が起動して、図２に示した第２制御部２２に対して第１制御部２１から誤差信号２６が入力されてくると、誤差信号検出部２２１において該誤差信号２６が検出される（ステップＳ２１）。ここで、初回のフィードバック比例制御の動作時には、図４の“事前サーチ”の動作において「基準値」として設定した制御信号２７に対応する最小の値の誤差信号２６（表２の記録例の場合は誤差信号Ｙ４の‘５５ｍＶ’）が入力されてくる。また、第２回目以降のループにおけるフィードバック比例制御の動作時においては、前周期において実施されたフィードバック比例制御において制御信号生成部２２４が最適な制御信号として決定した制御信号２７に対する誤差信号２６が入力されてくる。
　次に、誤差信号検出部２２１は、入力されてきた誤差信号２６が、‘０’以外の値であって、かつ、前回の誤差信号２６よりも小さい値に減少しているか否かを確認する（ステップＳ２２）。入力されてきた誤差信号２６が、‘０’以外であって、かつ、前回の誤差信号２６よりも小さい値に減少していた場合には（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ステップＳ２３に移行する。一方、誤差信号２６が‘０’になっているか、あるいは、前回の誤差信号２６以上の値に増加していた場合には（ステップＳ２２のＮＯ）、今周期のフィードバック比例制御における誤差信号の最小値が得られる最適の制御信号が検出されたものと判定して、ステップＳ２７に移行する。
　なお、今周期の第１回目のループ動作の場合は、前回の誤差信号２６は得られていないので、ステップＳ２２においては、入力されてきた誤差信号２６が‘０’になっているか否かを確認することになる。また、ステップＳ２２の判定条件に関し、誤差信号２６が‘０’になっているか、あるいは、前回の誤差信号２６以上の値に増加しているという状態を検出することができなく、際限なく、フィードバック比例制御が継続することを防止するために、図６のフローチャートには記載していないが、入力されてきた誤差信号が、‘０’以外であって、かつ、前回の誤差信号２６よりも小さい値に減少していた場合には（ステップＳ２２のＹＥＳ）、直ちに、ステップＳ２３に移行する前に、次の判定条件をさらに追加しても良い。
　例えば、入力されてきた誤差信号２６が、「誤差信号の最小値が得られると想定される範囲」内に存在しているか否かを判定する。そして、存在していた場合には、ステップＳ２３に移行するが、「誤差信号の最小値が得られると想定される範囲」を超えていた場合には、フィードバック比例制御の動作を打ち切って、今周期のフィードバック比例制御における全ての誤差信号の収集動作が完了したものと見做して、今周期のフィードバック比例制御においてそれまでに収集した誤差信号の中から最小の誤差信号を抽出して、ステップＳ２７に移行するようにしても良い。
　さらには、“事前サーチ”の説明において前述したように、「誤差信号の最小値が得られると想定される範囲」というあらかじめ想定された範囲を用いる代わりに、“事前サーチ”のサーチ結果を反映した「探索範囲」を用いて、際限なく、フィードバック比例制御が継続することを防止するようにしても良い。また、このような判定条件は、フィードバック比例制御において順次検出される誤差信号が一方向のみに向かって変化していく単純減少または単純増加の場合に限らない場合（すなわち、フィードバック比例制御の繰り返しループの中で順次変化する制御信号の設定値に対して得られる誤差信号が上下に振動してしまうような場合）においても有効である。つまり、フィードバック比例制御において誤差信号が振動してしまうような場合には、ステップＳ２２の判定条件にある「前回よりも小さい値か」という判定の代わりに、「誤差信号の最小値が得られると想定される範囲を超えたか」あるいは「探索範囲を超えたか」という判定を行うようにすれば良い。
　さらに、ステップＳ２２の判定条件に関しては、入力されてきた誤差信号２６が、単純減少ではなく、振動する場合に備えて、次のような対策を講じても良い。すなわち、誤差信号２６をあらかじめ定めた個数にグループ化した単位で、減少から増加に転じた変化点があるか否かを判定するようにして、グループ化した単位の誤差信号２６の該変化点を検出した場合には、フィードバック比例制御の動作を打ち切って、今周期のフィードバック比例制御における全ての誤差信号の収集動作が完了したものと見做すようにしても良い。
　次に、図６のフローチャートの説明に戻って、ステップＳ２３において、図２に示した乗算部２２２は、入力されてきた誤差信号２６に対して、制御感度（制御の刻み）調整用の数値として出荷調整時にあらかじめ決定した定数βを乗算して補正値αを生成する（ステップＳ２３）。定数βの乗算による調整によって、光変調器１２の制御時間と制御の安定性、制御精度とが決定する。つまり、誤差信号２６が最小値に向かって小さくなるにしたがって、定数βの設定値に応じた幅で、制御信号２７が変更される刻みが狭い間隔になって、より安定性に富み、かつ、より精度が高い最適な制御信号を得ることができる。
　しかる後、制御方向決定部２２３において、基準値に対して補正値αを加算するかあるいは減算するかの制御方向を決定する（ステップＳ２４）。ここで、制御方向決定部２２３は、あらかじめ実施しておいたサンプル評価結果に基づいて、誤差信号が‘０’に近づく方向に向かうように制御方向を決定する。
　最後に、制御信号生成部２２４においては、基準値に対して、乗算部２２２において生成した補正値αを、制御方向決定部２２３が決定した方向に加算または減算して、新たな基準値を生成する（ステップＳ２５）。なお、該新たな基準値に関し、初めて実施するフィールドバック比例制御においては、“事前サーチ”において設定した「基準値」を用いて新たな基準値を生成するが、第２回目以降においては、前回の制御信号生成部２２４において生成した「基準値」を用いて新たな基準値を生成する。つまり、フィールドバック比例制御の各ループ毎に、基準値とする値が順次更新されていく。そして、生成した新たな基準値に相当する制御信号２７を、光変調器１２に対して出力する（ステップＳ２６）。
　しかる後、ステップＳ２１に復帰して、新たに生成した制御信号２７に対する誤差信号２６の収集動作を繰り返す。さらに、温度変化や経時劣化によるバイアス変動に素早く対応するために、あらかじめ定めた周期毎に定期的に起動する図６のフィードバック比例制御の起動間隔を、短い時間間隔に設定している。
　また、ステップＳ２２において、誤差信号２６が‘０’になっているか、あるいは、前回の誤差信号２６以上の値に増加していた場合には（ステップＳ２２のＮＯ）、前述したように、今周期のフィードバック比例制御における誤差信号の最小値が得られる最適の制御信号が検出されたものと判定して、ステップＳ２７に移行する。したがって、ステップＳ２７においては、誤差信号２６が‘０’になっている場合には、今回の該誤差信号２６が得られた制御信号２７を、あるいは、前回の誤差信号２６以上の値に増加していた場合には、前回の誤差信号２６が得られた制御信号２７を、今周期のフィードバック比例制御における誤差信号が最小になる最適な制御信号として決定する。
　なお、ステップＳ２２における判定条件として、前述したように、入力した誤差信号２６が「誤差信号の最小値が得られると想定される範囲」内に存在しているか否かを判定する条件を追加している場合には、該判定結果として、該誤差信号２６が「誤差信号の最小値が得られると想定される範囲」内に収まっていなかった場合、今周期のフィードバック比例制御においてそれまでに収集した誤差信号の中から最小の誤差信号を抽出した結果が、ステップＳ２７において得られる。したがって、かかる場合は、ステップＳ２７において、抽出された最小の誤差信号に対応する制御信号２７を、今周期のフィードバック比例制御における誤差信号が最小になる最適な制御信号として決定することになる。
　しかる後、決定した該最適な制御信号を制御信号２７として光変調器１２に対して出力するとともに、次の周期のフィードバック比例制御の開始時に最初に用いるべき制御信号を示す「基準値」として記録媒体１６に保存する（ステップＳ２７）。
　図７は、図６のフローチャートに示したフィードバック比例制御における制御信号の設定順序の一例を説明するための説明図であり、“事前サーチ”に引き続いて実行される初回のフィードバック比例制御における制御信号の設定順序を例にとって説明している。なお、ここでは、図７に示すように、フィードバック比例制御の繰り返しループの中で変化する制御信号の設定値に対して、誤差信号が振動することなく単純に減少または増加する場合を示している。したがって、図６のフローチャートに示したように、フィードバック比例制御の繰り返しループの中で前回の誤差信号以上の値が検出された時点で、誤差信号の最小値が得られる最適の制御信号を検出することができたものと判定して、フィードバック比例制御における繰り返し動作を停止する場合について示している。
　図７において、初回のフィードバック比例制御の実施時は、まず、図５に示したように、“事前サーチ”の大まかなサーチ動作において最小値の誤差信号Ｙ４（＝５５ｍＶ）が得られた制御信号Ｘ４（＝＋１００ｍＶ）が最初の制御信号２７として設定されて、誤差信号Ｙ４を再確認する動作から開始される。しかる後、得られた誤差信号Ｙ４にあらかじめ設定した定数βを乗算して最初の補正値α１を算出した後、誤差信号が少なくなる方向になるように、該補正値α１を初回基準値の制御信号Ｘ４に加算して、次の制御信号Ｘ４１を生成して、次の誤差信号Ｙ４１を求める。
　図７に示すように、制御信号Ｘ４１に対して求めた誤差信号Ｙ４１は、前回の誤差信号Ｙ４よりも小さい値であるので、まだ、誤差信号の最小値を得ていないと判定して、フィードバック比例制御を継続する。したがって、得られた誤差信号Ｙ４１にあらかじめ設定した定数βを乗算して次の補正値α２を算出した後、誤差信号が少なくなる方向になるように、該補正値α２を前回の制御信号Ｘ４１に加算して、さらに次の制御信号Ｘ４２を生成してさらに次の誤差信号Ｙ４２を求める。ここで、今回の補正値α２は、被乗算側の誤差信号Ｙ４１が前回の誤差信号Ｙ４よりも小さい値であるので、前回の補正値α１よりも小さい値になる。したがって、制御信号Ｘ４２の前回の制御信号Ｘ４１からの刻み幅が狭くなり、より精細に、誤差信号の最小値のポイントを特定することができるように動作する。
　制御信号Ｘ４２に対して求めた誤差信号Ｙ４２についても、前回の誤差信号Ｙ４１よりも小さい値であるので、まだ、誤差信号の最小値を得ていないと判定して、同様のフィードバック比例制御を繰り返し、次の制御信号Ｘ４３を生成して誤差信号Ｙ４３を求める。ここで、算出した今回の補正値α３についても、前回の補正値α２よりもさらに小さく、制御信号Ｘ４３の前回からの刻み幅がより狭くなっている。
　制御信号Ｘ４３に対して求めた誤差信号Ｙ４３についても、前回の誤差信号Ｙ４２よりも小さい値であるので、まだ、誤差信号の最小値を得ていないと判定して、同様のフィードバック比例制御を繰り返す。つまり、誤差信号の減少に応じて、徐々に、刻み幅を狭くして、最適の制御信号の値に収束させるように動作し続ける。
　このようなキャリブレーション動作を繰り返した結果として、図７に示すように、次の制御信号Ｘ４４に対して求めた誤差信号Ｙ４４が、前回の誤差信号Ｙ４３以上の値になると、前回の制御信号Ｘ４３が最小の誤差信号Ｙ４３が得られる最適の制御信号であると判断することができる。
　したがって、前回において得られた最小値の誤差信号Ｙ４３に対応する制御信号Ｘ４３を最適な制御信号として、光変調器１２を制御する状態に設定するとともに、該制御信号Ｘ４３を次周期のフィードバック比例制御の基準値として設定して、今周期のフィードバック比例制御の動作を終了する。
　以上に説明したように、あらかじめ定めた周期毎に定期的に起動するフィードバック比例制御として、“事前サーチ”または前周期のフィードバック比例制御において基準値を今周期の起動時における最初の制御信号として設定し、今周期における誤差信号の最小値または‘０’の値が得られると想定される近傍の値の制御信号となるように、毎回異なる制御信号から動作を開始することになるので、光変調器１２の制御時間を短縮することができる。
（実施形態の効果の説明）
　以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下のような効果が得られる。
　すなわち、初回のみ実施する動作を“事前サーチ”として切り離し、かつ、定期的に実施する各フィードバック比例制御における最初の制御信号を、その時点で誤差信号の最小値が得られる近傍の値から開始させることを可能にしているので、光変調器１２の制御時間を短くすることができ、該光変調器１２を搭載する光送受信装置１０の起動時間の短縮が可能になる。さらに、各フィードバック比例制御においては、あらかじめ定めた一定の刻みではなく、誤差信号に基づいて算出した補正値αを用いたきめ細かな制御信号の生成を行うことにより、光変調器１２に対する精度が高い制御が可能になり、信号品質の向上を図ることができ、６４ＱＡＭなどの多値変調を実現することができる。
　以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
　上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。　また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　この出願は、２０１８年３月３０日に出願された日本出願特願２０１８－０６６６４０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０　　　　光送受信装置
１１　　　　光源
１２　　　　光変調器
１３　　　　受信部
１４　　　　ＤＳＰ
１５　　　　制御部
１６　　　　記録媒体
２１　　　　第１制御部
２２　　　　第２制御部
２５　　　　変調光信号
２６　　　　誤差信号
２７　　　　制御信号
１２１　　　フィードバック比例制御
２１１　　　制御回路部
２１２　　　誤差信号生成部
２２１　　　誤差信号検出部
２２２　　　乗算部
２２３　　　制御方向決定部
２２４　　　制御信号生成部

Claims (10)

  1. 　光源からの連続光を変調する光変調器を有し、該光変調器のバイアス電圧を制御信号により制御し、該制御信号をあらかじめ定めた周期で、定期的に更新し、
    　初回起動時にのみ実行する事前サーチと、各周期毎に定期的に実行するフィードバック比例制御との２段階の前記制御信号の設定機能を有し、
    　前記事前サーチにおいては、以降に引き続いて実行される前記フィードバック比例制御の開始時に用いる前記制御信号を基準値として設定する機能を有し、
    　前記フィードバック比例制御においては、前記事前サーチが設定した前記基準値または前周期の前記フィードバック比例制御が保存した基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御から開始し、前記光変調器を制御した結果として前記光変調器から得られる誤差信号に基づいて新たな基準値を算出し、算出した該新たな基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御を繰り返すことにより、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を前記最適な制御信号として取得して前記光変調器の制御用として設定し、設定した前記最適な制御信号を次周期の前記フィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存する機能を有している
    　ことを特徴とする光送受信装置。
  2. 　前記事前サーチにおいて、前記誤差信号が最小になり得ると想定される範囲としてあらかじめ設定された範囲において、あらかじめ定めた個数分の前記制御信号を選択し、選択した各前記制御信号を用いて前記光変調器を制御して、それぞれの前記制御信号による制御結果として得られた前記誤差信号の中から、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を抽出して、前記基準値として設定する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置。
  3. 　前記フィードバック比例制御において、前記誤差信号に基づいて前記新たな基準値を生成し、
    　前記制御信号による制御結果として得られた前記誤差信号に対してあらかじめ定めた定数を乗算することにより補正値を算出し、さらに、算出した前記補正値により、今回の前記制御信号に相当する前記基準値を補正することにより、前記新たな基準値を生成する
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の光送受信装置。
  4. 　前記フィードバック比例制御において、前記補正値により今回の前記制御信号に相当する前記基準値を補正し、
    　前記新たな基準値の前記制御信号を用いて得られる前記誤差信号が‘０’方向に向かって減少するように、今回の前記制御信号に該当する前記基準値に対して前記補正値を加算または減算する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の光送受信装置。
  5. 　前記フィードバック比例制御において、前記新たな基準値の前記制御信号を用いて得られる前記誤差信号が‘０’になったか、または、前回に得られた前記誤差信号以上に大きい値になったか、のいずれかを検出することにより、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を前記最適な制御信号として取得する
    　ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光送受信装置。
  6. 　光源からの連続光を変調する光変調器のバイアス電圧を制御信号により制御し、該制御信号をあらかじめ定めた周期で、定期的に更新し、
    　初回起動時にのみ実行する事前サーチと、各周期毎に定期的に実行するフィードバック比例制御との２段階の前記制御信号の設定ステップを有し、
    　前記事前サーチにおいては、以降に引き続いて実行される前記フィードバック比例制御の開始時に用いる前記制御信号を基準値として設定するステップを有し、
    　前記フィードバック比例制御においては、前記事前サーチが設定した前記基準値または前周期の前記フィードバック比例制御が保存した基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御から開始し、前記光変調器を制御した結果として前記光変調器から得られる誤差信号に基づいて新たな基準値を算出し、算出した該新たな基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御を繰り返すことにより、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を前記最適な制御信号として取得して前記光変調器の制御用として設定し、設定した前記最適な制御信号を次周期の前記フィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存するステップを有している
    　ことを特徴とする光変調器制御方法。
  7. 　前記事前サーチにおいて、前記誤差信号が最小になり得ると想定される範囲としてあらかじめ設定された範囲において、あらかじめ定めた個数分の前記制御信号を選択し、選択した各前記制御信号を用いて前記光変調器を制御し、それぞれの前記制御信号による制御結果として得られた前記誤差信号の中から、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を抽出し、前記基準値として設定する
    　ことを特徴とする請求項６に記載の光変調器制御方法。
  8. 　前記フィードバック比例制御において、前記誤差信号に基づいて前記新たな基準値を生成する場合、
    　前記制御信号による制御結果として得られた前記誤差信号に対してあらかじめ定めた定数を乗算することにより補正値を算出し、さらに、算出した前記補正値により、今回の前記制御信号に相当する前記基準値を補正することにより、前記新たな基準値を生成する、
    　ことを特徴とする請求項６または７に記載の光変調器制御方法。
  9. 　前記フィードバック比例制御において、前記補正値により今回の前記制御信号に相当する前記基準値を補正し、
    　前記新たな基準値の前記制御信号を用いて得られる前記誤差信号が‘０’方向に向かって減少するように、今回の前記制御信号に該当する前記基準値に対して前記補正値を加算または減算する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の光変調器制御方法。
  10. 　光源からの連続光を変調する光変調器のバイアス電圧を制御信号により制御し、該制御信号をあらかじめ定めた周期で、定期的に更新する処理をコンピュータによって実行し、
    　初回起動時にのみ実行する事前サーチと、各周期毎に定期的に実行するフィードバック比例制御との２段階の前記制御信号の設定処理を有し、
    　前記事前サーチにおいては、以降に引き続いて実行される前記フィードバック比例制御の開始時に用いる前記制御信号を基準値として設定する処理を有し、
    　前記フィードバック比例制御においては、前記事前サーチが設定した前記基準値または前周期の前記フィードバック比例制御が保存した基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御から開始し、前記光変調器を制御した結果として前記光変調器から得られる誤差信号に基づいて新たな基準値を算出し、算出した該新たな基準値に相当する制御信号による前記光変調器の制御を繰り返すことにより、前記誤差信号が最小になる前記制御信号を前記最適な制御信号として取得して前記光変調器の制御用として設定し、設定した前記最適な制御信号を次周期の前記フィードバック比例制御の開始時に用いる基準値として保存する処理を有している
    　ことを特徴とする光変調器制御プログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。
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