WO2023175813A1 - 光送信器、光送信装置、及び光送信方法 - Google Patents

光送信器、光送信装置、及び光送信方法 Download PDF

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WO2023175813A1
WO2023175813A1 PCT/JP2022/012110 JP2022012110W WO2023175813A1 WO 2023175813 A1 WO2023175813 A1 WO 2023175813A1 JP 2022012110 W JP2022012110 W JP 2022012110W WO 2023175813 A1 WO2023175813 A1 WO 2023175813A1
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optical
modulators
signals
output
signal
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English (en)
French (fr)
Inventor
勇人 佐野
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • 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
    • H04B10/50—Transmitters

Definitions

  • the present disclosure relates to optical transmission technology.
  • a binary NRZ (Non Return to Zero) modulation method is often adopted as a conventional optical intensity modulation/direct detection method.
  • the capacity of communications continues to increase, and in recent years, for example, the PAM4 (4-level Pulse Amplitude Modulation) modulation method, which is one of the multilevel modulation methods, has been adopted in the optical intensity modulation/direct detection method of the 400 Gbps class. has been done.
  • optical fiber wireless technology in which wireless analog signals are placed directly on optical carrier waves and transmitted over optical fibers, is being widely considered for signal transmission of data information in mobile fronthaul etc. has been done.
  • One of these methods is to frequency-convert multiple analog radio signals into intermediate frequency (IF) band signals, and frequency-multiplex the intermediate frequency band signals to send multiple channels of OFDM signals through a single optical fiber.
  • IFoF IF-over-Fiber
  • Non-Patent Document 1 proposes an IFoF technology in which one broadband link and a plurality of narrowband links are connected in a cascade manner.
  • EA modulators Electro-Absorption
  • Optical transmitters using optical modulators are characterized by high speed and high output, and are widely used.
  • optical modulators such as EA modulators have nonlinear modulation curves that indicate the response of optical signals to electrical signals, so when performing multilevel modulation, the driving conditions of the optical modulator are greatly limited. There was a problem.
  • the present disclosure was made in recognition of such problems, and aims to provide an optical modulation technique that can perform optical modulation with a modulated signal that accommodates signals of multiple channels.
  • One aspect of the optical transmitter according to the embodiment of the present disclosure is to optically modulate the intensities of a plurality of branched lights, each of which is a single wavelength laser beam emitted from a single light source, using a plurality of mutually independent channel signals.
  • a plurality of optical modulators that output the optically modulated branched lights as optical signals, and a plurality of optical signals output from the plurality of optical modulators, and output the multiplexed optical signal.
  • a modulating optical multiplexer is to optically modulate the intensities of a plurality of branched lights, each of which is a single wavelength laser beam emitted from a single light source.
  • optical modulation can be performed using a modulation signal that accommodates signals of a plurality of channels.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between extinction curve characteristics and DC bias voltage in the EA modulator according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of drive amplitude and optical modulation waveforms in the EA modulator according to Embodiment 1 of the present disclosure. This shows that linear optical modulation is possible when the driving amplitude is small.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of drive amplitude and optical modulation waveforms in the EA modulator according to Embodiment 1 of the present disclosure. A large drive amplitude indicates that nonlinear optical modulation is performed.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between extinction curve characteristics and DC bias voltage in the EA modulator according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of drive amplitude and optical modulation waveforms in the EA modulator
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of optical modulation in the EA modulator according to Embodiment 1 of the present disclosure. For simplicity, illustration of the complex conjugate component on the negative frequency side is omitted.
  • 1 is a diagram showing the configuration of an optical transmitter having an EA modulator that is widely used in the field of optical communications.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between an IF signal and an optical carrier, and the relationship between an optical transmitter and an optical receiver when using an optical transmitter according to a comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between an IF signal and an optical carrier, and the relationship between an optical transmitter and an optical receiver when using an optical transmitter according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between an IF signal and an optical carrier, and the relationship between an optical transmitter and an optical receiver when using the optical transmitter according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of an optical transmitter according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of optical modulation in an EA modulator according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration of an optical transmitter according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • 3 is a flowchart illustrating a procedure for starting up and operating an optical transmitter according to Embodiment 2 of the present disclosure. 3 is a flowchart showing the operation of the optical transmitter according to Embodiment 1 and Embodiment 2 of the present disclosure.
  • Embodiment 1 An optical transmitter 100 according to Embodiment 1 of the present disclosure will be described using FIGS. 1 to 7.
  • solid arrows indicate the flow of optical signals
  • dashed arrows indicate the flow of electrical signals.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 100 according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • the optical transmitter 100 is a communication device that controls transmission and reception of optical signals, or a device that focuses on the transmission function of an optical transceiver.
  • the optical transmitter 100 can be used in an optical communication network including an optical fiber or a wireless space assuming optical space communication.
  • an optical receiver and a control device for controlling the optical receiver are included together with the optical transmitter 100 in the same housing.
  • this first embodiment since commonly known devices can be used as the optical receiver and the control device for controlling the optical receiver, detailed description thereof will be omitted.
  • the optical transmitting device 100 is a device that transmits signals of multiple channels such as OFDM signals using IFoF technology or the like, and can be used, for example, as a device for optical transmission in a mobile fronthaul of a wireless access network. I can do it.
  • the optical transmitter 100 includes an optical transmitter 200 and a modulated signal generator 400.
  • the optical transmitter 200 converts an electrical transmission modulated signal input as data information to be sent to one or more communication destinations into an optical signal, and outputs the converted optical signal.
  • Optical transmitters are often configured as optical devices that have at least one set of light source and modulation functions.
  • the modulated signal for transmission is generally a high-speed electrical signal characterized by a DC bias voltage applied as an offset and a drive amplitude of an AC component.
  • Modulated signal generation section 400 generates a modulated signal for transmission, and outputs the generated modulated signal for transmission to optical transmitter 200.
  • the modulated signal generation section 400 may be realized on a dedicated control board for the optical transmitter 200, or may be realized on a control board for the entire optical transmitter 100.
  • the modulated signal for transmission is a modulated signal that accommodates signals of a plurality of channels (hereinafter sometimes referred to as "channel signals"). That is, the modulated signal for transmission is a modulated signal that includes a plurality of channel signals.
  • the plurality of channels are divided so that they do not overlap in the frequency domain, and are independent from each other. Therefore, different channel signals are independent of each other.
  • the optical transmitter 200 includes, for example, a CW optical output device 210, an electroabsorption modulator (hereinafter referred to as an EA modulator) 220 (220-1 to 220-N), a modulated optical multiplexer 230, An optical amplifier 240 is provided.
  • EA modulator electroabsorption modulator
  • An optical amplifier 240 is provided.
  • the CW optical output device 210 generates CW (Continuous Wave) light as a seed of an optical signal, and outputs the generated CW light to the EA modulator 220 .
  • the CW light output device 210 includes a light source 211 and a CW light splitter 212, as shown in FIG.
  • the light source 211 is, for example, a semiconductor laser (LD: Laser Diode) that outputs CW light.
  • LD Laser Diode
  • the light source 211 generates CW light as seed light and outputs the generated CW light to the CW optical splitter 212 .
  • the CW optical splitter 212 branches the CW light generated by the light source 211 into N pieces, and outputs the branched CW light to N EA modulators 220-1 to 220-N as branched lights.
  • the basic characteristics of the CW light before and after branching by the CW optical splitter 212, such as the carrier frequency, are the same except for the optical power.
  • the CW optical splitter 212 is configured by an optical coupler or a multimode interference waveguide.
  • EA modulators 220 (220-1 to 220-N) are examples of optical modulators in the present disclosure.
  • the technology of the present disclosure may be applied to an optical modulator having nonlinear modulation curve characteristics such as a ring resonator.
  • the EA modulators 220 (220-1 to 220-N) are external modulators provided outside the light source 211, and have a waveguide structure.
  • the plurality of EA modulators 220-1 to 220-N are connected to the modulation signal generation section 400 in parallel.
  • Each EA modulator 220 (220-1 to 220-N) transmits CW light, which is branched light input via the CW optical splitter 212, and which is an electrical signal applied through an electrode provided in a waveguide. Optical modulation is performed using the reliable modulation signal to generate an optical signal, and the generated optical signal is output.
  • an electric signal is applied to the EA modulators 220 (220-1 to 220-N)
  • an electric field is generated within the waveguide, causing optical absorption of the passing CW light, and as a result, the optical power of the output light increases. descend.
  • the EA modulators 220 (220-1 to 220-N) utilize such a light absorption effect.
  • the EA modulators 220 By being given a high-speed electrical signal as a modulation signal for transmission, the EA modulators 220 (220-1 to 220-N) generate optical signals whose optical intensity or optical power is modulated, and convert the generated optical signals into Output.
  • a device in which a light source and an EA modulator are integrated is widely recognized as an electro-absorption modulator integrated semiconductor laser (EML-LD).
  • EML-LD electro-absorption modulator integrated semiconductor laser
  • the transmission modulation signal is a bias-applied modulation signal for driving the EA modulators 220 (220-1 to 220-N), and is an electrical signal in which a DC bias voltage and a drive amplitude modulation signal are combined.
  • the EA modulator 220 has a relationship of power transmittance (light output) to reverse applied voltage, that is, an extinction curve characteristic as shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the reverse applied voltage, that is, the voltage value of the modulated signal for transmission, and the vertical axis indicates the power transmittance of the EA modulator 220, that is, the optical power. Note that the reverse applied voltage is a positive value on the horizontal axis.
  • a modulated signal is given to EA modulators 220 (220-1 to 220-N).
  • FIG. 3A shows that linear optical modulation is possible when the drive amplitude is small.
  • the optical output power of the EA modulator is such that an optical output that maintains the same waveform shape as the input electrical signal is obtained continuously in time series.
  • FIG. 3B shows that nonlinear optical modulation occurs when the drive amplitude is large.
  • the optical output power of the EA modulator has a waveform different from that of the electrical signal.
  • the optical transmitter 200 in order to perform optical modulation in a linear region while avoiding optical modulation in a nonlinear region of extinction curve characteristics, the optical transmitter 200 has a plurality of EA modulators 220 (220-1 to 220-220). -N), and the channels are divided according to the number of EA modulators 220. This makes it possible to reduce the drive amplitude per one EA modulator 220, making it possible to perform optical modulation in the linear region of the extinction curve characteristic.
  • FIG. 4 is a diagram showing the principle of optical modulation in a linear region using a plurality of EA modulators 220.
  • FIG. 4 shows a case where two EA modulators 220-1 and 220-2 are used as an example. For simplicity, illustration of the complex conjugate component on the negative frequency side is omitted.
  • an IF signal generation section 410 of a modulation signal generation section 400 generates, as a modulation signal, a wideband electrical signal that accommodates wireless signals of a plurality of channels to be transmitted by the optical transmission device 100.
  • This modulated signal may be a signal sent as a downlink signal from a CU (CU: Central Unit) or DU (DU: Distributed Unit), or from a relay point close to these units, or may be a signal sent as a downlink signal from a CU (CU: Central Unit) or DU (DU: Distributed Unit), or from a RU (Radio Unit).
  • the signal may be sent as an uplink signal from a relay point close to the CU or DU or to a relay point close to these units.
  • the IF signal generation unit 410 generates an IF signal that is intended to be transmitted using one optical carrier wave.
  • the frequency separation unit 420 divides the wideband IF signal into signals of the same number of bands as the number of EA modulators 220 in the frequency domain.
  • the number of EA modulators 220 is two, so the frequency separation section 420 divides the IF signal into two.
  • the value of the division number N is an arbitrary integer of 2 or more.
  • An example of a dividing method is to demultiplex the IF signal with a splitter in the analog domain, and then remove frequency components other than channels in the frequency domain preselected for each EA modulator 220 with a bandpass filter. This can be achieved with
  • it can also be divided, for example, by converting a broadband IF signal into individual IF signals intended to be sent to multiple optical carrier waves.
  • the IF signals divided into a plurality of parts are respectively input to the amplitude adjustment sections 430 (430-1 to 430-N) shown in FIG.
  • the amplitude adjustment section 430 (430-1 to 430-N) includes a driver and adjusts the drive amplitude of the input IF signal.
  • the amplitude adjustment section 430 (430-1 to 430-N) amplifies the drive amplitude of the input IF signal.
  • the amplitude adjustment sections 430 (430-1 to 430-N) output the IF signals after amplitude adjustment to the corresponding DC/AC synthesis sections 450 (450-1 to 450-N).
  • the amplitude adjustment section 430 (430-1 to 430-N) may be arranged only at the front stage of the frequency separation section 420, since it is sufficient to ensure the amplitude necessary for performing optical modulation with the EA modulator 220. However, they may be arranged in multiple stages both before and after the frequency separation section 420.
  • the DC/AC combining unit 450 (450-1 to 450-N) shown in FIG. (440-1 to 440-N) to generate a transmission modulation signal given an offset, and transmit the generated transmission modulation signal to the EA modulator 220 (220-1 to 220-N). N).
  • the DC/AC combining section 450 (450-1 to 450-N) can be realized by a bias tee.
  • the CW light output from one light source 211 and branched is input from the CW light output device 210 to each EA modulator 220 (220-1 to 220-N) as branched light.
  • the plurality of branched lights after branching have substantially the same frequency and wavelength in free space.
  • Each EA modulator 220 (220-1 to 220-N) converts the input modulated signal for transmission into an optical signal. That is, each EA modulator 220 (220-1 to 220-N) optically modulates the intensity of the branched CW light according to the input modulation signal for transmission, and converts the optically modulated CW light into an optical signal. It is output to the modulated optical multiplexer 230 as a modulated optical multiplexer 230.
  • the modulated optical multiplexer 230 multiplexes optical signals output from the EA modulators 220 (220-1 to 220-N).
  • the modulated optical multiplexer 230 includes, for example, an optical coupler or a multimode interference waveguide.
  • the optical amplifier 240 amplifies the multiplexed optical signal in consideration of optical attenuation during fiber transmission.
  • the optical amplifier 240 includes, for example, an SOA (Semiconductor Optical Amplifier) or an EDFA (Erbium-doped optical fiber amplifier).
  • SOA semiconductor Optical Amplifier
  • EDFA Erbium-doped optical fiber amplifier
  • the optical amplifier 240 may be formed of the same optical semiconductor element as the EA modulator 220, and may be optically connected using a waveguide. Note that if there is no need for optical amplification, the optical amplifier 240 may be omitted.
  • the multiplexed optical signal is output from the optical transmitter 200 via, for example, an optical fiber.
  • an optical signal is generated by a pair of one light source and one optical modulator (EA modulator 220).
  • EA modulator 220 the optical transmitter 200 has the configuration described above, an optical signal is generated by one light source 211 and a plurality of optical modulators (EA modulators 220-1 to 220-N). .
  • FIG. 5 shows the configuration of a normal optical transmitter 200C using one EA modulator 220C.
  • One light source 211C and one EA modulator 220C are configured as a pair, and one electrical transmission modulation signal is input to one EA modulator 220C.
  • FIGS. 6A to 6C are diagrams for explaining the relationship between an IF signal and an optical carrier wave, and the relationship between an optical transmitter and an optical receiver, respectively. More specifically, FIG. 6A is for explaining the relationship between an IF signal and an optical carrier and the relationship between an optical transmitter and an optical receiver when one carrier (wavelength) and one EA modulator are used. This is a diagram. FIG. 6B is a diagram for explaining the relationship between an IF signal and an optical carrier, and the relationship between an optical transmitter and an optical receiver in the case of using a plurality of carrier waves (wavelengths) and a plurality of EA modulators. FIG.
  • 6C is a diagram for explaining the relationship between an IF signal and an optical carrier wave, and the relationship between an optical transmitter and an optical receiver when one carrier wave (wavelength) and a plurality of EA modulators are used.
  • 6A and 6B relate to a comparative example, and FIG. 6C relates to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • one broadband IF signal is input to one EA modulator, and the optical signal is transmitted using one optical carrier.
  • the nonlinear modulation curve of the EA modulator limits the band or number of channels that can be accommodated as an IF signal.
  • the number of bands or channels accommodated in the IF signal can be increased depending on the number of EA modulators, but it is necessary to prepare multiple optical transmitters. This results in an increase in the size and power consumption of the entire optical transmitter. It is also possible to configure multiple pairs of light sources and EA modulators in one optical transmitter, but since they are transmitted on multiple optical carriers, multiple optical receivers at the communication destination It is necessary to separate the carrier waves and receive them.
  • an IF signal divided into a plurality of parts is input to a plurality of EA modulators 220 (220-1 to 220-N), and an optical signal is transmitted using one optical carrier wave. is sent.
  • EA modulators 220 220-1 to 220-N
  • an optical signal is transmitted using one optical carrier wave.
  • the optical transmitter control unit 300 includes a processor 301 such as a CPU (Central Processing Unit) or a system LSI (Large Scale Integration), and a memory 302 including a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). It includes a communication interface 303 and an input/output interface 304.
  • a processor 301 such as a CPU (Central Processing Unit) or a system LSI (Large Scale Integration)
  • a memory 302 including a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). It includes a communication interface 303 and an input/output interface 304.
  • the processor 301, memory 302, communication interface 303, and input/output interface 304 are connected to a bus 305, and data and control signals are exchanged with each other via the bus 305.
  • the processor 301 reads a program recorded in the memory 302 and executes the process.
  • the memory 302 stores various data, programs for implementing the operations of the optical transmitter 100 according to the first embodiment, processing programs necessary for starting the optical transmitter 100, and the like.
  • the communication interface 303 is used to transmit and receive data and control signals between various parts inside the optical transmitter 100 and various parts outside the optical transmitter 100.
  • the input/output interface 304 transmits and receives control signals and modulation signals between the optical transmitter 200 and the optical transmitter control section 300 through electrical wiring.
  • a current for generating light is injected into the light source 211, and a modulation signal for transmission is supplied to the EA modulator 220.
  • each component of the modulated signal generation section 400 are realized by the processor 301 executing a program stored in the memory 302 for operating as a device that performs optical transmission.
  • the optical transmitter control section 300 is configured of an electric circuit that does not include an optical device, the optical transmitter control section 300 does not necessarily need to be located outside the optical transmitter 200. For example, a part of the electric circuit configuring the optical transmitter control section 300 may be configured within the optical transmitter 200.
  • the optical transmitter 100A includes an optical transmitter 200A in which optical power adjusters 250 (250-1 to 250-N) are added to the optical transmitter 200 according to the first embodiment, and controls each optical power adjuster 250.
  • the optical power control unit 500 further includes an optical power control unit 500. In the second embodiment, the optical power output from each EA modulator 220 can be adjusted.
  • Each optical power regulator 250 (250-1 to 250-N) is realized by an electrode provided in a waveguide, and the plurality of optical power regulators 250-1 to 250-N are connected in parallel to the optical power controller 500. Ru.
  • a photocurrent is generated between the applied electrodes. Based on the magnitude of the photocurrent, the amount of light absorbed by the optical power adjuster 250 and hence the power transmittance can be estimated. Utilizing this property, by setting the DC bias voltage applied to each optical power adjuster 250 (250-1 to 250-N) to the same value, multiple EA modulators 220-1 to 220-N It is possible to estimate the relative variation in light output between
  • the optical power control unit 500 applies a DC bias in the opposite direction to the PN junction of the semiconductor to the optical power adjusters 250 (250-1 to 250-N), and converts a part of the input optical signal into an optical signal.
  • the power of the input light is estimated from the amount of optical absorption current generated.
  • the optical power control section 500 outputs a DC bias voltage or a DC bias current that is set in advance to obtain a desired power ratio.
  • the original IF signal is divided in the frequency domain, and optical modulation is performed by the EA modulators 220 (250-1 to 250-3).
  • the power ratio of the optical signals from each EA modulator 220 (250-1 to 250-3) can be changed arbitrarily.
  • the optical transmitter 200A according to the second embodiment includes an optical power adjuster 250 in the optical transmitter 200.
  • the optical power adjuster 250 is realized by an electrode provided on the waveguide.
  • the optical power control unit 500 is a functional unit that performs operations such as reading current, applying a DC bias voltage or injecting a DC bias current, referring to a look-up table, and simple arithmetic processing. Similarly, this is realized by the optical transmitter control section 300A. That is, the functions of the optical power control section 500 are realized by the processor 301 executing a program stored in the memory 302.
  • the optical transmitter control section 300A has the same configuration as the optical transmitter control section 300.
  • step ST1 the optical transmitter 100A is activated.
  • step ST2 the optical transmitter control unit 300A applies various necessary voltages or currents to the optical transmitter 200A, and starts optical modulation using an electrical signal that simulates operation.
  • step ST3 the optical transmitter control unit 300A estimates the optical power output from each EA modulator 220 (220-1 to 220-N).
  • step ST4 the optical transmitter control unit 300A adjusts the optical power output from each EA modulator 220 (220-1 to 220-N).
  • step ST5 the optical transmitter control unit 300A starts optical modulation and output of the optical signal using the actual transmission modulation signal.
  • step ST4 is performed before the operation in step ST5.
  • step ST3 of optical power observation may be skipped.
  • Steps ST11 to S13 and S15 are steps common to the first embodiment and the second embodiment.
  • Step ST14 is a step performed in the case of the second embodiment, and is not performed in the case of the first embodiment.
  • step ST11 the light source 211 emits a single wavelength laser beam.
  • step ST12 the CW optical splitter 212 branches the laser light emitted from the light source 211 into a plurality of branched lights.
  • step ST13 the EA modulators 220-1 to 220-N optically modulate the intensities of the plurality of branched lights using a plurality of mutually independent channel signals, and output the optically modulated branched lights as optical signals.
  • step ST14 the optical power adjusters 250-1 to 250-N adjust the optical powers of the plurality of optical signals output from the EA modulators 220-1 to 220-N, and output the adjusted optical signals. Output.
  • step ST15 the modulated optical multiplexer 230 converts the plurality of optical signals output from the EA modulators 220-1 to 220-N or the plurality of optical signals output from the optical power adjusters 250-1 to 250-N.
  • the optical signals are combined and the combined optical signal is output.
  • the optical transmitter (200; 200A) of Appendix 1 optically modulates the intensity of multiple branched lights, each of which is a single wavelength laser beam emitted from a single light source, using multiple mutually independent channel signals.
  • a plurality of optical modulators (220-1 to 220-N) that output the optically modulated branched lights as optical signals, and a plurality of optical signals output from the plurality of optical modulators,
  • a modulating optical multiplexer (230) that outputs the multiplexed optical signal.
  • the optical transmitter (200; 200A) in Appendix 2 is the optical transmitter described in Appendix 1, and includes a light source (211) that emits the single wavelength laser beam, and a plurality of laser beams that emit the emitted laser beam. It further includes an optical splitter (212) that branches into branched lights.
  • the optical transmitter (200A) in Appendix 3 is the optical transmitter described in Appendix 1 or 2, and adjusts the optical power of each of the plurality of optical signals output from the plurality of optical modulators.
  • the modulating optical multiplexer further includes a plurality of optical power adjusters (250) that output optical signals outputted from the plurality of optical modulators, and the modulated optical multiplexer outputs the optical power Combines multiple optical signals output from the regulator.
  • the optical transmitter (100; 100A) of Appendix 4 generates a plurality of mutually independent channel signals with the optical transmitter (200; 200A) described in any one of Appendixes 1 to 3.
  • a modulation signal generation section (400) that outputs a plurality of channel signals, and the plurality of optical modulators are connected in parallel to the modulation signal generation section.
  • the optical transmitter (100A) of Appendix 5 includes the optical transmitter (200A) described in Appendix 3, and an optical power controller (500) that adjusts the optical power output by the plurality of optical power adjusters. , the plurality of optical power adjusters are connected in parallel to the optical power control section.
  • the optical transmitter (100A) of Appendix 6 is the optical transmitter described in Appendix 5, and includes a modulated signal generator (100A) that generates a plurality of mutually independent channel signals and outputs the generated plurality of channel signals. 400), wherein the plurality of optical modulators are connected in parallel to the modulation signal generation section.
  • the optical transmission method of Appendix 7 is an optical transmission method performed by an optical transmitter (200; 200A) equipped with a plurality of optical modulators (220-1 to 220-N) and a modulated optical multiplexer (230),
  • the plurality of optical modulators (220-1 to 220-N) control the intensities of the plurality of branched lights, which are obtained by branching a laser beam of a single wavelength emitted from a single light source, by a plurality of mutually independent channel signals.
  • the optical transmitter of the present disclosure can be used as an optical transmitter that optically modulates a single wavelength optical carrier wave with multiple channel signals.

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Abstract

光送信器は、単一の光源から発せられる単一波長のレーザ光が分岐された複数の分岐光の強度を、互いに独立な複数のチャネル信号によりそれぞれ光変調して、光変調された分岐光を光信号として出力する複数の光変調器（２２０－１～２２０－Ｎ）と、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号を合波して、合波された光信号を出力する変調光合波器（２３０）と、を備える。

Description

光送信器、光送信装置、及び光送信方法
　本開示は、光送信技術に関する。
　光ファイバ通信の分野において、従来の光強度変調／直接検波方式では２値のＮＲＺ（Non　Return　to　Zero）変調方式が多くの場合に採用されている。通信の大容量化は継続して進んでおり、近年では例えば４００Ｇｂｐｓ級の光強度変調／直接検波方式において、多値変調方式の１つであるＰＡＭ４（4-level　Pulse　Amplitude　Modulation）変調方式が採用されている。
　一方、無線通信の分野においては、近年では無線アクセスネットワークの第５世代が一部導入されており、無線信号では６４値の直角位相振幅変調（ＱＡＭ:Quadrature　Amplitude　Modulation）を用いた直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ:Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）が適用されている。
　第６世代などの将来の無線アクセスネットワークの実現に向けて、モバイルフロントホールなどにおけるデータ情報の信号伝送に、無線アナログ信号を光搬送波に直接載せて光ファイバで伝送する光ファイバ無線技術が広く検討されている。その１つとして、複数のアナログ無線信号を中間周波数（ＩＦ:Intermediate　Frequency）帯の信号に周波数変換し、中間周波数帯の信号を周波数多重することで１本の光ファイバで複数のチャネルのＯＦＤＭ信号を収容できるＩＦｏＦ(IF-over-Fiber)技術が検討されている。
　ＩＦｏＦ技術では、数百ＭＨｚ級からＧＨｚ級の占有帯域をもつチャネルを周波数領域上で多重することから、こうした広帯域なＩＦ信号を光搬送波に載せ光信号を生成するための広帯域な光送信器が求められる。非特許文献１には、１つの広帯域リンクと複数の狭帯域リンクとがカスケードのように接続されたＩＦｏＦ技術が提案されている。
"Cascaded　IF-Over-Fiber　Links　With　Hybrid　Signal　Processing　for　Analog　Mobile　Fronthaul",　K.　Tanaka　et　al.,　JOURNAL　OF　LIGHTWAVE　TECHNOLOGY,　VOL.　38,　NO.　20,　OCTOBER　15,　2020,　pp5656-5667.
　１シンボルで１ビット（１と０の２値）を送るＮＲＺ（Non　Return　to　Zero）変調方式を適用した光通信ネットワークにおいて、ＥＡ変調器（電界吸収型変調器、ＥＡ：Electro-Absorption）等の光変調器を用いた光送信器は、高速性と高出力という特徴があり、広く用いられている。一方で、ＥＡ変調器等の光変調器は、電気信号に対する光信号の応答を示す変調曲線が非線形の特性を有することから、多値変調を行う場合には光変調器の駆動条件が大きく制限される問題があった。
　ＩＦｏＦ技術において、光搬送波が１つである光送信器を用いて、１波長の光搬送波で複数のチャネルの信号を周波数多重で収容できれば、低コスト化及び大容量化が期待できる。しかしながら、チャネル数が増えることで、光変調器に入力する送信用変調信号の駆動振幅が増大してしまい、ＥＡ変調器の非線形領域での光変調につながる。非線形領域で光変調が行われると光信号の信号品質が劣化するので、周波数多重するチャネルの数が制限されるという課題があった。
　本開示は、このような課題の認識を契機としてなされたものであり、複数のチャネルの信号を収容した変調信号で光変調を行うことができる光変調技術を提供することを目的とする。
　本開示の実施形態による光送信器の一側面は、単一の光源から発せられる単一波長のレーザ光が分岐された複数の分岐光の強度を、互いに独立な複数のチャネル信号によりそれぞれ光変調して、光変調された分岐光を光信号として出力する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号を合波して、合波された光信号を出力する変調光合波器と、を備える。
　本開示の実施形態による光送信器の一側面によれば、複数のチャネルの信号を収容した変調信号で光変調を行うことができる。
本開示の実施の形態１に係る光送信装置の構成を示すブロック図である。 本開示の実施の形態１に係るＥＡ変調器における消光カーブ特性とＤＣバイアス電圧の関係を示す図である。 本開示の実施の形態１に係るＥＡ変調器における駆動振幅と光変調の波形例を示す図である。駆動振幅が小さい場合、線形な光変調が可能であることを示す。 本開示の実施の形態１に係るＥＡ変調器における駆動振幅と光変調の波形例を示す図である。駆動振幅が大きい場合、非線形な光変調が行われることを示す。 本開示の実施の形態１に係るＥＡ変調器における光変調の原理を説明するための図である。簡単のため、負周波数側の複素共役成分の図示は省略している。 光通信の分野で広く使われているＥＡ変調器を有する光送信器の構成を示す図である。 比較例に係る光送信装置を用いた際の、ＩＦ信号と光搬送波の関係、および光送信器と光受信器の関係を説明するための図である。 比較例に係る光送信装置を用いた際の、ＩＦ信号と光搬送波の関係、および光送信器と光受信器の関係を説明するための図である。 本開示の実施の形態１に係る光送信装置を用いた際の、ＩＦ信号と光搬送波の関係、および光送信器と光受信器の関係を説明するための図である。 本開示の実施の形態１に係る光送信装置のハードウェア構成を示す図である。 本開示の実施の形態２に係る光送信装置の構成を示すブロック図である。 本開示の実施の形態２に係るＥＡ変調器における光変調の原理を説明するための図である。 本開示の実施の形態２に係る光送信装置のハードウェア構成を示す図である。 本開示の実施の形態２に係る光送信装置の立ち上げ及び運用の手順を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態１及び実施の形態２に係る光送信器の動作を示すフローチャートである。
　以下、添付の図面を参照して、本開示における種々の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または類似の符号を付された構成要素は、同一または類似の構成または機能を有するものであり、そのような構成要素についての重複する説明は省略する。
実施の形態１．
＜構成＞
　本開示の実施の形態１に係る光送信装置１００について、図１から図７を用いて説明する。なお、図１において、実線矢印は光信号の流れを、破線矢印は電気信号の流れを示している。
　図１は、本開示の実施の形態１に係る光送信装置１００の構成を示すブロック図である。光送信装置１００は、光信号の送受信を司る通信装置又は光トランシーバの送信機能に着目した装置である。光送信装置１００は、光ファイバ又は光空間通信を想定した無線空間を含む光通信ネットワークにおいて用いることができる。実際のシステムでは、同じ筐体に光受信器及び光受信器を制御する制御装置が光送信装置１００とともに含まれている。この実施の形態１において、光受信器及び光受信器を制御する制御装置については、通常知られている装置を用いることができるため、詳細な説明は省略する。
　また、光送信装置１００は、ＩＦｏＦ技術などにより、ＯＦＤＭ信号等の複数のチャネルの信号を送信する装置であり、例えば、無線アクセスネットワークのモバイルフロントホールでの光伝送を行うための装置として用いることができる。
　図１に示されているように、光送信装置１００は、光送信器２００と変調信号生成部４００を備えている。光送信器２００は、１つあるいは複数の通信宛先に送るデータ情報として入力された電気の送信用変調信号を光信号に変換し、変換された光信号を出力する。多くの場合、光送信器は、最低１組の光源機能と変調機能を有する光デバイスとして構成される。送信用変調信号は一般に高速であり、オフセットとして与えられたＤＣバイアス電圧と交流成分の駆動振幅によって特徴づけられる電気信号である。
（変調信号生成部）
　変調信号生成部４００は、送信用変調信号を生成し、生成された送信用変調信号を光送信器２００に出力する。変調信号生成部４００は、光送信器２００に対する専用の制御基板上で実現されてもよいし、光送信装置１００全体に対する制御基板上で実現されてもよい。送信用変調信号は、複数のチャネルの信号（以下、「チャネル信号」と称する場合がある。）を収容した変調信号である。すなわち、送信用変調信号は、複数のチャネル信号を含む変調信号である。複数のチャネルは、周波数領域上で重ならないように分割されており、互いに独立している。したがって、異なるチャネル信号は互いに独立している。
（光送信器）
　光送信器２００は、一例として、ＣＷ光出力器２１０と、電界吸収型変調器（以下、ＥＡ変調器と称する。）２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）と、変調光合波器２３０と、光増幅器２４０と、を備えている。
（ＣＷ光出力部）
　ＣＷ光出力器２１０は、光信号の種となるＣＷ(Continuous　Wave：連続波)光を生成し、生成したＣＷ光を、ＥＡ変調器２２０に出力する。ＣＷ光出力器２１０は、図１に示すように、光源２１１と、ＣＷ光分岐器２１２を備えている。
（光源）
　光源２１１は、例えば、ＣＷ光を出力する半導体レーザ（ＬＤ：Laser　Diode）である。光源２１１は、種光であるＣＷ光を生成し、生成したＣＷ光をＣＷ光分岐器２１２に出力する。
（ＣＷ光分岐器）
　ＣＷ光分岐器２１２は、光源２１１で生成されたＣＷ光をＮ個に分岐して、分岐後のＣＷ光をＮ個のＥＡ変調器２２０－１～２２０－Ｎに分岐光として出力する。ＣＷ光分岐器２１２の分岐前及び分岐後のＣＷ光について、搬送波周波数などの基本特性は光パワー以外同じである。ＣＷ光分岐器２１２は、光結合器又は多モード干渉導波路により構成される。
（ＥＡ変調器）
　ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は、本開示における光変調器の一例である。ＥＡ変調器２２０の他にも、リング共振器のような非線形な変調曲線特性を有する光変調器に本開示の技術を適用してもよい。ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は、光源２１１の外部に備えられた外部変調器であり、導波路構造をしている。複数のＥＡ変調器２２０－１～２２０－Ｎは、変調信号生成部４００に並列に接続されている。各ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は、ＣＷ光分岐器２１２を介して入力される分岐光であるＣＷ光を、導波路に設けた電極を通じて印加される電気信号である送信用変調信号により光変調を行って光信号を生成し、生成した光信号を出力する。ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）に電気信号が印加されることにより、導波路内に電界が生じて通過するＣＷ光の光吸収が生じ、その結果として出力光の光パワーが低下する。ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は、このような光吸収効果を利用している。送信用変調信号として高速な電気信号が与えられることにより、ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は、光強度または光パワーが変調された光信号の生成を行い、生成した光信号を出力する。特に、光源とＥＡ変調器が集積されたデバイスは、電界吸収型変調器集積型半導体レーザ（ＥＭＬ－ＬＤ：Electro-absorption　Modulator　Laser　Diode）として広く認知されている。
　送信用変調信号はＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）を駆動させるためのバイアス印加された変調信号であり、ＤＣバイアス電圧と駆動振幅の変調信号とが合成された電気信号である。ＥＡ変調器２２０は、図２に示すような逆方向印加電圧に対するパワー透過率（光出力）の関係、つまり消光カーブ特性を有している。図２において、横軸は逆方向印加電圧、つまり、送信用変調信号の電圧値を示し、縦軸はＥＡ変調器２２０のパワー透過率、つまり光パワーを示している。なお、横軸において逆方向印加電圧を正の値としている。
　消光カーブは印加される逆方向印加電圧に対してパワー透過率が非線形性を持って変化しているため、消光カーブにおける線形な領域で変調を行うように、適切にオフセットが与えられた送信用変調信号がＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）に与えられる。
　ここで、図３Ａに示すように、消光カーブにおける線形な領域で光変調を行う場合について考える。図３Ａは、駆動振幅が小さい場合、線形な光変調が可能であることを示す。ＥＡ変調器の光出力パワーは、入力された電気信号と同じ波形形状を保った光出力が時系列で連続的に得られる。
　他方、図３Ｂに示すように、消光カーブにおける非線形な領域で光変調を行う場合について考える。図３Ｂは、駆動振幅が大きい場合、非線形な光変調が行われることを示す。この場合、ＥＡ変調器の光出力パワーは、電気信号と異なる波形形状の光出力となる。こうした特性は、多値変調を行う場合に信号品質の劣化につながる。ＯＦＤＭ変調方式においても、多値のＱＡＭ信号を用いることから同様な問題が発生する。
　すなわち、ＩＦｏＦ伝送方式を想定した場合、ＯＦＤＭ信号等の周波数多重する複数のチャネルの信号の数が増大し、信号数の増大に応じて駆動振幅が増大すると、消光カーブの非線形領域で光変調を行うことになり、ＥＡ変調器から出力される光信号が歪む。すなわち、多値信号のコンステレーションが不等間隔になる。したがって、光信号の歪みにより、光信号の誤り率が増大する恐れがある。
　そこで、この実施の形態１では、消光カーブ特性の非線形な領域での光変調を回避して線形領域で光変調を行うため、光送信器２００が複数のＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）を備えるように構成し、ＥＡ変調器２２０の数に応じてチャネルを分割するようにした。これにより、１つのＥＡ変調器２２０当たりの駆動振幅を下げることができるので、消光カーブ特性の線形領域で光変調を行うことが可能となる。
　この点について、図１および図４を用いて説明する。図４は、複数のＥＡ変調器２２０を用いた線形領域での光変調の原理を示す図である。図４では、例として２つのＥＡ変調器２２０－１及びＥＡ変調器２２０－２を使用する場合を記載している。簡単のため、負周波数側の複素共役成分の図示は省略している。図４において、変調信号生成部４００のＩＦ信号生成部４１０は、光送信装置１００として送信する複数のチャネルの無線信号を収容した広帯域な電気信号を変調信号として生成する。この変調信号は、ＣＵ（ＣＵ：Central　Unit）若しくはＤＵ（ＤＵ：Distributed　Unit）又はこれらのユニットに近い中継ポイントからのダウンリンクの信号として送られる信号であってもよいし、ＲＵ（Radio　Unit）に近い中継ポイントからＣＵ若しくはＤＵ又はこれらのユニットに近い中継ポイントに対するアップリンクの信号として送られる信号であってもよい。ＩＦ信号生成部４１０では、１つの光搬送波で送信することを想定したＩＦ信号を生成する。
　続いて、周波数分別部４２０は、広帯域なＩＦ信号をＥＡ変調器２２０の個数と同数個の帯域の信号に周波数領域上で分割する。図４の例ではＥＡ変調器２２０の数は２であるので、周波数分別部４２０はＩＦ信号を２分割する。なお、ＥＡ変調器２２０の数に応じて、分割数Ｎの値は２以上の任意の整数である。分割する方法としては、例えば、アナログ領域においてスプリッタでＩＦ信号を分波した後に、各ＥＡ変調器２２０に対してあらかじめ選定した周波数領域上でのチャネル以外の周波数成分をバンドパスフィルタで除去することで実現できる。他にも、様々な簡易な構成でアナログ領域においてＩＦ信号の分割が可能である。また、デジタル領域においても、例えば、複数の光搬送波に送ることを想定したそれぞれのＩＦ信号に広帯域なＩＦ信号を変換することでも分割できる。
　図１に記載の振幅調整部４３０（４３０－１～４３０－Ｎ）には、複数に分割されたＩＦ信号がそれぞれ入力される。振幅調整部４３０（４３０－１～４３０－Ｎ）はドライバを備え、入力されたＩＦ信号の駆動振幅を調整する。例えば、振幅調整部４３０（４３０－１～４３０－Ｎ）は入力されたＩＦ信号の駆動振幅を増幅する。振幅調整部４３０（４３０－１～４３０－Ｎ）は、振幅調整後のＩＦ信号を、対応する直流交流合成部４５０（４５０－１～４５０－Ｎ）に出力する。なお、ＥＡ変調器２２０で光変調を行うために必要な振幅を確保できれば良いため、振幅調整部４３０（４３０－１～４３０－Ｎ）は、周波数分別部４２０の前段にのみ配置されてもよいし、周波数分別部４２０の前段及び後段の両方に多段で配置されてもよい。
　図１に記載の直流交流合成部４５０（４５０－１～４５０－Ｎ）は、振幅調整部４３０（４３０－１～４３０－Ｎ）から出力されたＩＦ信号に対して、ＤＣバイアス電圧制御部４４０（４４０－１～４４０－Ｎ）から得た直流バイアス電圧を印加し、オフセットを与えられた送信用変調信号を生成し、生成した送信用変調信号をＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）に印加する。直流交流合成部４５０（４５０－１～４５０－Ｎ）は、バイアスティーにより実現することができる。
　ＣＷ光出力器２１０から各ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）には、１つの光源２１１から出力され、分岐されたＣＷ光が分岐光として入力される。分岐後の複数の分岐光は、自由空間においては、ほぼ同一の周波数及び波長を有する。各ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は、入力された送信用変調信号を光信号に変換する。すなわち、各ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は、分岐されたＣＷ光の強度を、入力された送信用変調信号に応じて光変調し、光変調されたＣＷ光を光信号として変調光合波器２３０に出力する。
（変調光合波器）
　変調光合波器２３０は、ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）から出力される光信号を合波する。変調光合波器２３０は、例えば、光結合器又は多モード干渉導波路を備える。
（光増幅器）
　光増幅器２４０は、合波された光信号を、ファイバ伝送中の光減衰を考慮して増幅する。ここで、光増幅器２４０は、例えば、ＳＯＡ（Semiconductor　Optical　Amplifier）又はＥＤＦＡ（エルビウム添加光ファイバ増幅器）を備える。光増幅器２４０がＳＯＡにより実現される場合、光増幅器２４０はＥＡ変調器２２０と同じ光半導体素子で形成され、導波路で光接続されてもよい。なお、光増幅する必要がない場合、光増幅器２４０を省いてもよい。
　光合波された光信号は、例えば、光ファイバを介して光送信器２００から出力される。光信号を観測してみると、見かけ上は１つの光源と１つの光変調器（ＥＡ変調器２２０）の対で生成されたものとして扱える。実際には、光送信器２００は以上で説明したような構成を有するので、１つの光源２１１と複数の光変調器（ＥＡ変調器２２０－１～２２０－Ｎ）で光信号は生成されている。
　図５は、比較として１つのＥＡ変調器２２０Ｃを用いた通常の光送信器２００Ｃの構成を示している。１つの光源２１１Ｃと１つのＥＡ変調器２２０Ｃとが対として構成されており、１つのＥＡ変調器２２０Ｃには１つの電気の送信用変調信号が入力される。
　図６Ａ～図６Ｃは、端的には、それぞれ、ＩＦ信号と光搬送波の関係、および光送信器と光受信器の関係を説明するための図である。より具体的には、図６Ａは、１つの搬送波（波長）と１つのＥＡ変調器とを用いる場合における、ＩＦ信号と光搬送波の関係、および光送信器と光受信器の関係を説明するための図である。図６Ｂは、複数の搬送波（波長）と複数のＥＡ変調器とを用いる場合における、ＩＦ信号と光搬送波の関係、および光送信器と光受信器の関係を説明するための図である。図６Ｃは、１つの搬送波（波長）と複数のＥＡ変調器とを用いる場合における、ＩＦ信号と光搬送波の関係、および光送信器と光受信器の関係を説明するための図である。図６Ａ及び図６Ｂは比較例に係り、図６Ｃは本開示の実施の形態１に係る。
　図６Ａに示す、１つのＥＡ変調器を備える光送信器の構成によれば、１つの広帯域なＩＦ信号が１つのＥＡ変調器に入力され、１つの光搬送波により光信号が送信される。この構成は簡易な構成であるが、前述のとおり、ＥＡ変調器の非線形な変調曲線によりＩＦ信号として収容する帯域あるいはチャネル数に制限が生じる。
　図６Ｂに示す、周波数及び波長の異なる複数の光搬送波を用いる場合、ＥＡ変調器の個数に応じてＩＦ信号に収容する帯域あるいはチャネル数を増やすことができるが、複数の光送信器を用意する必要があり、光送信装置全体のサイズ及び消費電力の増大につながる。また、光源及びＥＡ変調器の複数の対を１つの光送信器の中で構成することも可能であるが、複数の光搬送波で伝送されるため、通信宛先にある光受信器において複数の光搬送波をそれぞれ分離して受信する必要がある。
　図６Ｃに示す、本実施の形態１の場合では、複数個に分割されたＩＦ信号が複数個のＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）に入力され、１つの光搬送波で光信号が送信される。この場合は、各ＥＡ変調器２２０の線形領域で光変調を行ないながらもＩＦ信号として収容する帯域あるいはチャネル数を増やすことができる。また、多くの場合において、複数のＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）は１つの光半導体素子（チップ）で構成できるため、サイズ及び消費電力の増大を図６Ｂの場合と比較して抑えることが可能である。また、１つの光搬送波で光信号が伝送されるため、通信宛先にある光受信器において光搬送波を分離する必要はない。
　次に、図７を参照して、図１に示した光送信装置１００のハードウェア構成について説明する。なお、光送信器２００のハードウェア構成については、図１に即して説明したとおりであるので、重複する説明は省略する。
　光送信器制御部３００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）又はシステムＬＳＩ（Large　Scale　Integration）などのプロセッサ３０１と、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）及びＲＯＭ（Read　Only　Memory）などで構成されるメモリ３０２と、通信インタフェース３０３と、入出力インタフェース３０４とを備えている。
　プロセッサ３０１、メモリ３０２、通信インタフェース３０３及び入出力インタフェース３０４はバス３０５に接続され、バス３０５を介してデータ及び制御信号などの受け渡しが相互に行なわれる。
　プロセッサ３０１は、メモリ３０２に記録されたプログラムを読み込み、処理を実行する。メモリ３０２には、各種データ、実施の形態１に係る光送信装置１００の動作を実施するためのプログラム、及び光送信装置１００の起動に必要な処理プログラムなどが格納される。
　通信インタフェース３０３は、光送信装置１００内部の各種部品と光送信装置１００外部の各種部品との間でのデータ及び制御信号の送受信に使用される。
　入出力インタフェース３０４は、電気配線を通じて、光送信器２００と光送信器制御部３００の間の制御信号及び変調信号を送受する。例えば、ＣＷ光出力器２１０に対しては光を発生させるための電流が光源２１１へ注入され、ＥＡ変調器２２０に対しては送信用変調信号が供給される。
　変調信号生成部４００の各構成部が行う機能は、メモリ３０２に格納されている、光送信を行う装置として動作させるためのプログラムをプロセッサ３０１が実行することにより実現される。
　また、光送信器制御部３００は光デバイスを含まない電気回路で構成されるが、光送信器制御部３００は必ずしも光送信器２００の外にある必要性はない。例えば、光送信器制御部３００を構成する電気回路の一部は、光送信器２００の中で構成されてもよい。
実施の形態２．
＜構成＞
　次に、図８から図１１を参照して、本開示の実施の形態２に係る光送信装置１００Ａについて説明する。光送信装置１００Ａは、実施の形態１に係る光送信器２００に光パワー調整器２５０（２５０－１～２５０－Ｎ）が追加された光送信器２００Ａを備え、各光パワー調整器２５０を制御する光パワー制御部５００を更に備える。本実施の形態２では、各ＥＡ変調器２２０から出力される光パワーを調整することができる。
　各光パワー調整器２５０（２５０－１～２５０－Ｎ）は導波路に設けた電極により実現され、複数の光パワー調整器２５０－１～２５０－Ｎは光パワー制御部５００に並列に接続される。導波路に設けた電極を通じて印加されるＤＣバイアス電圧により、導波路内での光吸収が生じると、印加する電極の間にフォトカレントが発生する。フォトカレントの大きさにより、光パワー調整器２５０における光吸収量ひいてはパワー透過率を推定できる。この性質を利用して、それぞれの光パワー調整器２５０（２５０－１～２５０－Ｎ）に印可するＤＣバイアス電圧を同じ値に設定することで、複数のＥＡ変調器２２０－１～２２０－Ｎ間の光出力の相対ばらつきを推定することができる。
　例えば、推定された複数のＥＡ変調器２５０－１～２５０－Ｎ間の光出力の相対ばらつきに対して、この相対ばらつきが存在する状態から同じ光パワーが出力される状態に揃えたい場合には、それぞれのＤＣバイアス電圧を調整することで光吸収の度合いを調整し、光パワーを揃えることができる。なお、この時点ではＤＣバイアス電圧はそれぞれのＥＡ変調器２２０で異なる値が用いられるため、光パワーの観測は行われない。光パワーの観測は装置の立ち上げ時に行う。
　光パワーの調整方法として、半導体のＰＮ接合に順方向のＤＣバイアス電圧をかけ又はＤＣバイアス電流を流すことで光パワー調整器２５０には光増幅効果（ＳＯＡ機能）が働くため、光増幅の度合いを調整して光パワーを揃える方法を用いてもよい。
　光パワー制御部５００は、光パワー観測時には光パワー調整器２５０（２５０－１～２５０－Ｎ）に半導体のＰＮ接合における逆方向のＤＣバイアスを印可し、入力される光信号の一部を光吸収させ、生じる光吸収電流量から入力光のパワーを推定する。次に、光パワー制御部５００は、光パワー調整時に、所望のパワー比率となるようにあらかじめ設定したＤＣバイアス電圧又はＤＣバイアス電流を出力する。
　図９に示すように、本実施の形態２の構成を適用することで、元となるＩＦ信号を周波数領域で分割し、ＥＡ変調器２２０（２５０－１～２５０－３）により光変調を行うことにより、各ＥＡ変調器２２０（２５０－１～２５０－３）からの光信号のパワー比率を任意に変えることができる。
　次に、図８に示した光送信装置１００Ａのハードウェア構成を、図１０を用いて説明する。
　実施の形態１の構成に対する変更点として、実施の形態２による光送信器２００Ａは、光送信器２００の中に光パワー調整器２５０を備える。光パワー調整器２５０は、導波路に設けた電極により実現される。
　また、光パワー制御部５００は、電流読み取り、ＤＣバイアス電圧の印可又はＤＣバイアス電流の注入、ルックアップテーブルの参照、及び簡単な算数処理等の動作を行う機能部であり、変調信号生成部４００と同様に、光送信器制御部３００Ａにより実現される。すなわち、光パワー制御部５００の機能は、メモリ３０２に格納されているプログラムをプロセッサ３０１が実行することにより実現される。光送信器制御部３００Ａは、光送信器制御部３００と同様の構成を備える。
＜動作：光送信装置＞
　次に、図１１を参照して、実施の形態２に係る光送信装置１００Ａの動作について説明する。
　ステップＳＴ１において、光送信装置１００Ａが起動される。
　ステップＳＴ２において、光送信器制御部３００Ａは、光送信器２００Ａに必要な各種電圧又は電流を与え、運用中を模擬した電気信号にて光変調を開始する。
　ステップＳＴ３において、光送信器制御部３００Ａは、各ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）から出力される光パワーを推定する。
　ステップＳＴ４において、光送信器制御部３００Ａは、各ＥＡ変調器２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）から出力される光パワーを調整する。
　ステップＳＴ５において、光送信器制御部３００Ａは、実際の送信用変調信号にて光変調及び光信号の出力を開始する。
　このように、光パワーの調整は光送信装置１００Ａの立ち上げ前に行う。すなわち、ステップＳＴ４の動作を、ステップＳＴ５の動作の前に行う。なお、調整前や、ＥＡ変調器２２０間の相対ばらつき又は所望の光パワー比率が予測できている場合は、光パワー観測のステップＳＴ３をスキップしてもかまわない。
＜動作：光送信器＞
　次に、図１２を参照して、実施の形態１に係る光送信器２００及び実施の形態２に係る光送信器２００Ａについて説明する。ステップＳＴ１１～Ｓ１３及びＳ１５は、実施の形態１及び実施の形態２に共通するステップである。ステップＳＴ１４は、実施の形態２の場合に行われるステップであり、実施の形態１の場合には行われない。
　ステップＳＴ１１において、光源２１１は、単一波長のレーザ光を出射する。
　ステップＳＴ１２において、ＣＷ光分岐器２１２は、光源２１１から出射されたレーザ光を複数の分岐光に分岐する。
　ステップＳＴ１３において、ＥＡ変調器２２０－１～２２０－Ｎは、複数の分岐光の強度を、互いに独立な複数のチャネル信号によりそれぞれ光変調して、光変調された分岐光を光信号として出力する。
　ステップＳＴ１４において、光パワー調整器２５０－１～２５０－Ｎは、ＥＡ変調器２２０－１～２２０－Ｎから出力される複数の光信号の光パワーをそれぞれ調整して、調整された光信号を出力する。
　ステップＳＴ１５において、変調光合波器２３０は、ＥＡ変調器２２０－１～２２０－Ｎから出力される複数の光信号又は光パワー調整器２５０－１～２５０－Ｎから出力される複数の光信号を合波して、合波された光信号を出力する。
＜付記＞
　以上で説明した種々の実施形態のいくつかの側面について、以下のとおりまとめる。
（付記１）
　付記１の光送信器（２００；２００Ａ）は、単一の光源から発せられる単一波長のレーザ光が分岐された複数の分岐光の強度を、互いに独立な複数のチャネル信号によりそれぞれ光変調して、光変調された分岐光を光信号として出力する複数の光変調器（２２０－１～２２０－Ｎ）と、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号を合波して、合波された光信号を出力する変調光合波器（２３０）と、を備える。
（付記２）
　付記２の光送信器（２００；２００Ａ）は、付記１に記載された光送信器であって、前記単一波長のレーザ光を出射する光源（２１１）と、出射されたレーザ光を複数の分岐光に分岐する光分岐器（２１２）と、を更に備える。
（付記３）
　付記３の光送信器（２００Ａ）は、付記１または２に記載された光送信器であって、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号の光パワーをそれぞれ調整して、調整された光信号を出力する複数の光パワー調整器（２５０）を更に備え、前記変調光合波器は、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号に代えて、前記複数の光パワー調整器から出力される複数の光信号を合波する。
（付記４）
　付記４の光送信装置（１００；１００Ａ）は、付記１から３のいずれか１つに記載された光送信器（２００；２００Ａ）と、互いに独立な複数のチャネル信号を生成して、生成した複数のチャネル信号を出力する変調信号生成部（４００）と、を備え、前記複数の光変調器は前記変調信号生成部に並列に接続されている。
（付記５）
　付記５の光送信装置（１００Ａ）は、付記３に記載された光送信器（２００Ａ）と、複数の光パワー調整器が出力する光パワーを調整する光パワー制御部（５００）と、を備え、前記複数の光パワー調整器は前記光パワー制御部に並列に接続されている。
（付記６）
　付記６の光送信装置（１００Ａ）は、付記５に記載された光送信装置であって、互いに独立な複数のチャネル信号を生成して、生成した複数のチャネル信号を出力する変調信号生成部（４００）を更に備え、前記複数の光変調器は前記変調信号生成部に並列に接続されている。
（付記７）
　付記７の光送信方法は、複数の光変調器（２２０－１～２２０－Ｎ）及び変調光合波器（２３０）を備えた光送信器（２００；２００Ａ）が行う光送信方法であって、前記複数の光変調器（２２０－１～２２０－Ｎ）により、単一の光源から発せられる単一波長のレーザ光が分岐された複数の分岐光の強度を、互いに独立な複数のチャネル信号によりそれぞれ光変調して、光変調された分岐光を光信号として出力するステップと、前記変調光合波器（２３０）により、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号を合波して、合波された光信号を出力するステップと、を備える。
　なお、実施形態を組み合わせたり、各実施形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　本開示の光送信器は、単一波長の光搬送波を複数のチャネル信号で光変調する光送信器として用いることができる。
　１００　光送信装置、１００Ａ　光送信装置、１００Ｃ　光送信装置、２００　光送信器、２００Ａ　光送信器、２００Ｃ　光送信器、２１０　ＣＷ光出力器、２１１　光源、２１１Ｃ　光源、２１２　ＣＷ光分岐器、２２０（２２０－１～２２０－Ｎ）　電界吸収型変調器（ＥＡ変調器；光変調器）、２２０Ｃ　ＥＡ変調器、２３０　変調光合波器、２４０　光増幅器、２４０Ｃ　光増幅器、２５０（２５０－１～２５０－Ｎ）　光パワー調整器、３００　光送信器制御部、３００Ａ　光送信器制御部、３０１　プロセッサ、３０２　メモリ、３０３　通信インタフェース、３０４　入出力インタフェース、３０５　バス、４００　変調信号生成部、４１０　ＩＦ信号生成部、４１０Ｃ　ＩＦ信号生成部、４２０　周波数分別部、４３０（４３０－１～４３０－Ｎ）　振幅調整部、４３０Ｃ　振幅調整部、４４０（４４０－１～４４０－Ｎ）　ＤＣバイアス電圧制御部、４４０Ｃ　ＤＣバイアス電圧制御部、４５０（４５０－１～４５０－Ｎ）　直流交流合成部、４５０Ｃ　直流交流合成部、５００　光パワー制御部。

Claims (7)

  1. 　単一の光源から発せられる単一波長のレーザ光が分岐された複数の分岐光の強度を、互いに独立な複数のチャネル信号によりそれぞれ光変調して、光変調された分岐光を光信号として出力する複数の光変調器と、
    　前記複数の光変調器から出力される複数の光信号を合波して、合波された光信号を出力する変調光合波器と、
    を備える、光送信器。
  2. 　前記単一波長のレーザ光を出射する光源と、
    　出射されたレーザ光を複数の分岐光に分岐する光分岐器と、
    を更に備える、
    請求項１に記載された光送信器。
  3. 　前記複数の光変調器から出力される複数の光信号の光パワーをそれぞれ調整して、調整された光信号を出力する複数の光パワー調整器を更に備え、
    　前記変調光合波器は、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号に代えて、前記複数の光パワー調整器から出力される複数の光信号を合波する、
    請求項２に記載された光送信器。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載された光送信器と、
    　互いに独立な複数のチャネル信号を生成して、生成した複数のチャネル信号を出力する変調信号生成部と、
    を備え、
    　前記複数の光変調器は前記変調信号生成部に並列に接続されている、
    光送信装置。
  5. 　請求項３に記載された光送信器と、
    　複数の光パワー調整器が出力する光パワーを調整する光パワー制御部と、
    を備え、
    　前記複数の光パワー調整器は前記光パワー制御部に並列に接続されている、
    光送信装置。
  6. 　互いに独立な複数のチャネル信号を生成して、生成した複数のチャネル信号を出力する変調信号生成部を更に備え、
    　前記複数の光変調器は前記変調信号生成部に並列に接続されている、
    請求項５に記載された光送信装置。
  7. 　複数の光変調器及び変調光合波器を備えた光送信器が行う光送信方法であって、
    　前記複数の光変調器により、単一の光源から発せられる単一波長のレーザ光が分岐された複数の分岐光の強度を、互いに独立な複数のチャネル信号によりそれぞれ光変調して、光変調された分岐光を光信号として出力するステップと、
    　前記変調光合波器により、前記複数の光変調器から出力される複数の光信号を合波して、合波された光信号を出力するステップと、
    を備える、光送信方法。
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