WO2024252631A1 - 光送信器及び光送信器の制御方法 - Google Patents

光送信器及び光送信器の制御方法 Download PDF

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WO2024252631A1
WO2024252631A1 PCT/JP2023/021408 JP2023021408W WO2024252631A1 WO 2024252631 A1 WO2024252631 A1 WO 2024252631A1 JP 2023021408 W JP2023021408 W JP 2023021408W WO 2024252631 A1 WO2024252631 A1 WO 2024252631A1
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light
wavelength
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optical
optical transmitter
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隆徳 清水
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—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
    • 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 
    • G02F1/015—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 semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction

Definitions

  • This disclosure relates to an optical transmitter and a method for controlling an optical transmitter.
  • Patent Document 1 describes an LN (LiNbO 3 : lithium niobate) modulator constituting an MZ modulator and a control unit that controls the bias voltage of the LN modulator. Furthermore, Patent Documents 2 and 3 also describe a control unit that controls the wavelength of a light source input to the modulator.
  • LN LiNbO 3 : lithium niobate
  • Patent No. 5924349 JP 2008-228206 A Japanese Patent Application Publication No. 08-237203
  • the present disclosure aims to provide an optical transmitter and a method for controlling an optical transmitter that can optimally control the bias of a modulator and the wavelength of a light source.
  • the optical transmitter includes a light source that generates a light source light, a semiconductor modulator that modulates the generated light source light into modulated light, a splitter that branches the modulated light into output light and monitor light, an optical filter that transmits light in a transmission band from the branched monitor light, an optical monitor that monitors the transmitted light, a bias control means that controls the bias voltage of the semiconductor modulator based on the monitoring result, and a wavelength control means that controls the wavelength of the light source light based on the monitoring result.
  • the method of controlling an optical transmitter generates source light using a light source, modulates the generated source light into modulated light using a semiconductor modulator, branches the modulated light into output light and monitor light, transmits light in a transmission band from the branched monitor light, monitors the transmitted light, controls the wavelength of the source light based on the monitoring result, and controls the bias voltage of the semiconductor modulator based on the monitoring result.
  • the present disclosure provides an optical transmitter and a method for controlling an optical transmitter that can optimally control the bias of a modulator and the wavelength of a light source.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical transmitter according to a related technique.
  • 1 is a schematic side view showing an example of the arrangement of a temperature adjustment function of a light source in a related art.
  • 1 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical transmitter according to a first embodiment;
  • 2 is a schematic side view showing an example of an arrangement of each part in the semiconductor substrate according to the first embodiment;
  • 10 is a schematic side view showing another example of the arrangement of each part in the semiconductor substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific configuration example of the semiconductor modulator according to the first embodiment;
  • 5 is a flowchart showing an example of the operation of the optical transmitter according to the first embodiment
  • 5A to 5C are diagrams showing example spectra for explaining specific examples of wavelength control of the light source according to the first embodiment
  • 5A to 5C are diagrams illustrating examples of monitor power for explaining specific examples of wavelength control of a light source according to the first embodiment
  • 5A to 5C are diagrams showing example spectra for explaining specific examples of wavelength control of the light source according to the first embodiment
  • 5A to 5C are diagrams illustrating examples of monitor power for explaining specific examples of wavelength control of a light source according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical transmitter according to a second embodiment.
  • 11A and 11B are diagrams illustrating an example of a transmission band of a band-pass optical filter according to a second embodiment.
  • 11 is a flowchart showing an example of the operation of the optical transmitter according to the second embodiment;
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical transmitter according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing a specific configuration example of a DP-IQ modulator according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical transmitter according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical transmitter according to a fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing another configuration example of the optical transmitter according to the fifth embodiment.
  • Fig. 1 shows the configuration of an optical transmitter 9 in the related technology based on the description of Patent Document 1, for example.
  • Fig. 1 shows an example of the configuration of an optical transmitter using an LN modulator.
  • the related optical transmitter 9 includes a light source 901, an LN modulator 902, a monitor PD 903, and a bias control unit 904.
  • the light source 901 is an external light source provided outside the LN modulator 902, and is connected to the LN modulator 902 via an optical fiber or the like.
  • the light source 901 is, for example, a DFB (Distributed Feedback) laser.
  • the LN modulator 902 modulates the light output from the light source 901.
  • the monitor PD 903 is a light receiving unit provided outside the LN modulator 902.
  • the monitor PD 903 receives and monitors the light modulated by the LN modulator 902.
  • the bias control unit 904 feedback controls the bias voltage of the LN modulator 902 according to the monitoring result of the monitor PD 903 so that the output deviation due to the bias point (operating point) vibration of the LN modulator 902 is reduced.
  • a related technology is a wavelength control method that utilizes a temperature adjustment function.
  • Figure 2 is a schematic side view showing an example of the arrangement of a temperature adjustment function of a light source in the related technology.
  • a TEC Thermoelectric Cooler
  • the wavelength of the light source 901 is controlled by adjusting the temperature of the entire surface below the light source 901 with the TEC 905.
  • the light source is external to the LN modulator, and the temperature adjustment function of the light source is large, which is an obstacle to miniaturization.
  • the LN modulator as a semiconductor modulator and the semiconductor modulator with the light source, it is difficult to locally control the wavelength of the light source with a large temperature adjustment function such as a TEC. Therefore, in the embodiment, it is possible to perform wavelength control of the light source and bias control of the semiconductor modulator in close proximity to each other in a small area.
  • the light from the light source is split into two, and the split lights are input to an optical phase modulation section and an optical frequency shifter, respectively, and the output lights from the optical phase modulation section and the optical frequency shifter are combined.
  • the distortion component control section controls the bias voltage applied to the optical phase modulation section based on the combined optical signal
  • the light source control section controls the wavelength of the light source based on the optical signal from the optical frequency shifter.
  • the optical signal output from the LN modulator is input to a bandpass filter, the optical signal that passes through the bandpass filter is branched by an optical coupler, and the bias voltage of the LN modulator and the wavelength of the light source are controlled based on the branched light. Since Patent Document 3 is based on the use of an LN modulator, the modulator and light source cannot be integrated. In addition, since the optical signal that passes through the bandpass filter is output to the optical transmission path, a large fluctuation in the wavelength of the light source may result in a disconnection of the signal, and depending on the amount of fluctuation, this may lead to a decrease in the power of the output light.
  • Fig. 3 shows a configuration example of an optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • Fig. 4A and Fig. 4B are schematic side views showing an example of the arrangement of each part of the semiconductor substrate 200 in Fig. 3.
  • Fig. 5 shows a specific configuration example of the semiconductor modulator 120 in Fig. 3.
  • the optical transmitter 1 is, for example, an optical transmitter for digital coherent communication. As shown in FIG. 3, the optical transmitter 1 includes a single-wavelength light source 110, a semiconductor modulator 120, a splitter 130, a bandpass optical filter 140, a monitor PD 150, a bias control unit 160, and a wavelength control unit 170.
  • the single-wavelength light source 110, the semiconductor modulator 120, the splitter 130, the bandpass optical filter 140, and the monitor PD 150 are formed on one semiconductor substrate 200. At least the single-wavelength light source 110 and the semiconductor modulator 120 may be formed on the semiconductor substrate 200.
  • the semiconductor substrate 200 is, for example, a semiconductor substrate such as indium phosphide (InP), gallium arsenide (GaAs), or silicon (Si), but may also be another semiconductor substrate such as germanium (Ge).
  • the bias control unit 160 and the wavelength control unit 170 are formed as a semiconductor chip separate from the semiconductor substrate 200.
  • the bias control unit 160 and the wavelength control unit 170 may be configured as separate semiconductor chips or may be configured as a single semiconductor chip.
  • the bias control unit 160 and the wavelength control unit 170 may be configured as hardware or software, or both.
  • the functions of the bias control unit 160 and the wavelength control unit 170 may be implemented by executing a program stored in a memory in a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • a semiconductor chip including the bias control unit 160 and the wavelength control unit 170 may be mounted on the semiconductor substrate 200 by flip chip or the like.
  • a semiconductor device including all the configurations in FIG. 3 may be formed as a single semiconductor package.
  • the single-wavelength light source 110 generates source light SO1, which is light of a preset single wavelength (set wavelength).
  • the single-wavelength light source 110 is a semiconductor laser formed on a semiconductor substrate 200 such as indium phosphide or silicon.
  • the single-wavelength light source 110 may be, for example, a DFB laser or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser, or an external cavity laser (ECL).
  • the single-wavelength light source 110 is a fixed-wavelength light source in which the set wavelength of the source light SO1 is fixed, but may also be a variable-wavelength light source in which the set wavelength of the source light SO1 is variable.
  • the single-wavelength light source 110 is configured by, for example, stacking a lower clad layer 201, an active layer 202, and an upper clad layer 203 on a semiconductor substrate 200.
  • a heater 204 is formed on the top of the single-wavelength light source 110 (semiconductor substrate 200), that is, on the upper clad layer 203.
  • the heater 204 is a heating element capable of heating the single-wavelength light source 110.
  • the heater 204 is formed of a temperature-controllable resistor such as a TiN heater.
  • the heater 204 is formed in correspondence with the formation region of the single-wavelength light source 110 on the semiconductor substrate 200.
  • the heater 204 may be formed within the range of the formation region of the single-wavelength light source 110.
  • the heater 204 may have the same shape and size as the formation area (active layer 202) of the single-wavelength light source 110 in a plan view, or may have a shape and size smaller than the formation area of the single-wavelength light source 110.
  • the heater 204 may be larger than the formation area of the single-wavelength light source 110, but it is preferable that the heater 204 does not overlap with the formation area of other optical devices such as the semiconductor modulator 120.
  • the heater 204 generates heat according to the heater current HT supplied from the wavelength control unit 170, and the refractive index of the active layer 202 changes due to the heat of the heater 204, thereby controlling the wavelength of the light source light SO1 generated in the active layer 202. Since it is only necessary to adjust the temperature of the active layer 202, the heater 204 is not limited to being formed on the upper cladding layer 203, but may be formed in the upper cladding layer 203, or may be formed under the lower cladding layer 201 or under the semiconductor substrate 200.
  • a heater may be formed in a silicon waveguide that constitutes the external cavity laser, and the wavelength may be controlled by adjusting the refractive index of the silicon waveguide using the heat of the heater.
  • 4B shows another example of mounting the single-wavelength light source 110 on the semiconductor substrate 200.
  • the semiconductor chip of the single-wavelength light source 110 may be flip-chip mounted on the semiconductor substrate 200. That is, the single-wavelength light source 110 may be monolithically mounted on the semiconductor substrate 200 as shown in FIG. 4A, or the single-wavelength light source 110 may be hybridly mounted on the semiconductor substrate 200 as shown in FIG. 4B.
  • the heater 204 (lowest in FIG. 4B) formed on the single-wavelength light source 110 is bonded to the semiconductor substrate 200 via a solder bump 205, thereby mounting the single-wavelength light source 110 on the semiconductor substrate 200.
  • the semiconductor modulator 120 is an IQ modulator for digital coherent communication.
  • the semiconductor modulator 120 is formed on a semiconductor substrate 200 such as indium phosphide or silicon.
  • the semiconductor modulator 120 modulates the light source light SO1 output from the single-wavelength light source 110 into a modulated optical signal SO.
  • the semiconductor modulator 120 applies IQ modulation (coherent modulation) to the light source light SO1 output from the single-wavelength light source 110, and outputs the modulated modulated optical signal SO2.
  • the semiconductor modulator 120 is composed of an MZ interference system including two MZ modulators.
  • the semiconductor modulator 120 includes a splitter 121, MZ modulators 122-1 and 122-2, a phase shifter 123, and a multiplexer 124.
  • the splitter 121 splits (demultiplexes) the light source light SO1 from the single-wavelength light source 110 into light for Ich (in-phase component) and light for Qch (quadrature component).
  • the MZ modulator 122-1 is, for example, a modulator for Ich.
  • the MZ modulator 122-1 receives an Ich data signal DT1 generated from a transmission data signal as a drive signal.
  • the MZ modulator 122-1 modulates the Ich light branched by the branching filter 121 according to the data signal DT1.
  • the bias voltage BS1 that adjusts the bias point is applied to the MZ modulator 122-1 from the bias control unit 160.
  • the MZ modulator 122-2 is, for example, a modulator for Qch.
  • a data signal DT2 for Qch generated from a transmission data signal is applied to the MZ modulator 122-2 as a drive signal.
  • the MZ modulator 122-2 modulates the light for Qch branched by the branching filter 121 according to the data signal DT2.
  • a bias voltage BS2 that adjusts the bias point is applied to the MZ modulator 122-2 from the bias control unit 160.
  • the phase shifter 123 shifts the phase of the Ich optical signal or the Qch optical signal so that the phases of the Ich optical signal and the Qch optical signal are orthogonal.
  • the phase shifter 123 shifts the phase of the Qch modulated optical signal modulated by the MZ modulator 122-2 by ⁇ /2.
  • the phase shifter 123 may be configured as an MZ interferometer like the MZ modulator, or may be configured to shift the phase by changing the refractive index of the waveguide.
  • a bias voltage BS3 that adjusts the amount of phase shift is applied to the phase shifter 123 from the bias control unit 160.
  • the amount of phase shift may be controlled by the bias voltage BS3 applied to the MZ interferometer.
  • the amount of phase shift may be controlled by forming a heater in the waveguide that constitutes the phase shifter 123 and changing the refractive index of the waveguide by the heat generated by applying a bias voltage BS3 to the formed heater.
  • the multiplexer 124 multiplexes the optical signal modulated by the MZ modulator 122-1 with the optical signal modulated by the MZ modulator 122-2 and phase-shifted by the phase shifter 123, and outputs the multiplexed modulated optical signal SO2.
  • the splitter 130 splits the modulated optical signal SO2 generated by the semiconductor modulator 120 (IQ modulator) into an output optical signal SO3 for output and a monitor optical signal SO4 for monitoring.
  • the split output optical signal SO3 is output to the outside (optical transmission path, etc.) as transmission light.
  • the multiplexer 124 of the semiconductor modulator 120 and the splitter 130 may be combined into one optical coupler (2x2 optical coupler).
  • the bandpass optical filter 140 is an optical BPF (Band Pass Filter) that transmits optical signals in a specified transmission band.
  • the bandpass optical filter 140 inputs the monitor optical signal SO4 branched by the splitter 130, and transmits light in the transmission band of the monitor optical signal SO4.
  • the bandpass optical filter 140 is a semiconductor filter formed on a semiconductor substrate 200 such as indium phosphide or silicon.
  • the bandpass optical filter 140 is configured, for example, by an asymmetric MZ interferometer.
  • the bandpass optical filter 140 may be configured by a ring resonator, or may be configured by a resonator using opposing mirrors.
  • the transmission band of the bandpass optical filter 140 corresponds to the set wavelength (desired target wavelength) of the light source light SO1 output from the single-wavelength light source 110.
  • the bandpass optical filter 140 may be a tunable filter, and the transmission band of the bandpass optical filter 140 may be switched according to changes in the set wavelength of the light source light SO1.
  • the bandpass optical filter 140 is configured with a resonator, a heater may be formed in the waveguide of the resonator, and the transmission band of the bandpass optical filter may be controlled by adjusting the heat of the heater.
  • multiple bandpass optical filters with different transmission bands may be provided, and the bandpass optical filter to be used may be switched according to the set wavelength of the light source light SO1 of the single-wavelength light source 110.
  • the monitor PD 150 is a PD (Photo Detector) that monitors (detects) the optical signal that has passed through the bandpass optical filter 140.
  • the monitor PD 150 is a semiconductor PD formed on a semiconductor substrate 200 made of indium phosphide, silicon, or the like.
  • the monitor PD 150 photoelectrically converts the optical signal that has passed through the bandpass optical filter 140, and outputs a photoelectrically converted monitor signal MO.
  • the bias control unit 160 controls the bias voltage BS of the semiconductor modulator 120 based on the monitor signal MO, which is the monitoring result of the monitor PD 150.
  • the modulated light output from the semiconductor modulator 120 is branched, and the bias voltage of the semiconductor modulator 120 is feedback-controlled according to the monitoring result of the branched light, thereby automatically optimizing the bias voltage.
  • the bias control unit 160 controls the bias voltage BS1 applied to the MZ modulator 122-1, the bias voltage BS2 applied to the MZ modulator 122-2, and the bias voltage BS3 applied to the phase shifter 123 based on the monitor signal MO.
  • the wavelength control unit 170 controls the wavelength of the light source light SO1 of the single-wavelength light source 110 based on the monitor signal MO, which is the monitoring result of the monitor PD 150.
  • the wavelength control unit 170 controls the heat generation amount of the heater 204 according to the monitoring result of the monitor PD 150.
  • the wavelength control unit 170 generates a heater current HT according to the monitor signal MO and supplies the generated heater current HT to the single-wavelength light source 110.
  • the heater current HT is passed through a resistor, and a voltage according to the heater current HT is applied to the heater 204 via the resistor to generate heat in the heater 204, thereby controlling the wavelength of the light source light SO1 of the single-wavelength light source 110.
  • the wavelength control unit 170 may adjust the wavelength of the light source light SO1 by controlling the drive current that drives the single-wavelength light source 110. That is, the wavelength control unit 170 may control the drive current that drives the single-wavelength light source 110 according to the monitoring result of the monitor PD 150. In this case, since the power of the source light SO1 output by the single-wavelength light source 110 changes, an optical amplifier may be provided to adjust the power of the source light SO1.
  • FIG. 6 shows an example of the operation of the optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • the optical transmitter 1 sets initial values of the heater current HT of the single-wavelength light source 110 and the bias voltage BS of the semiconductor modulator 120 (S101).
  • the wavelength control unit 170 generates a heater current HT of a predetermined initial value, and supplies the generated heater current HT to the single-wavelength light source 110.
  • the wavelength control unit 170 applies a voltage according to the initial value of the heater current HT to the heater 204 via a resistor.
  • the single-wavelength light source 110 generates light source light SO1 of a wavelength set by the initial value of the heater current HT.
  • the bias control unit 160 also generates a bias voltage BS of a predetermined initial value and supplies the generated bias voltage BS to the semiconductor modulator 120. Specifically, the bias control unit 160 applies an initial bias voltage BS1 to the MZ modulator 122-1, an initial bias voltage BS2 to the MZ modulator 122-2, and an initial bias voltage BS3 to the phase shifter 123. The semiconductor modulator 120 performs modulation at the bias point set by the initial bias voltage BS.
  • the optical transmitter 1 performs wavelength control processing of the single-wavelength light source 110 (S102 to S104).
  • the monitor PD 150 monitors the light that has passed through the bandpass optical filter 140 (S102). Specifically, when the semiconductor modulator 120 receives the light source light SO1 from the single-wavelength light source 110 and the data signal DT, the semiconductor modulator 120 modulates the light source light SO1 according to the data signal DT1 and outputs the modulated modulated optical signal SO2.
  • the splitter 130 branches the generated modulated optical signal SO2 into an output optical signal SO3 and a monitor optical signal SO4.
  • the bandpass optical filter 140 transmits light in the transmission band from the branched monitor optical signal SO4.
  • the monitor PD 150 detects the optical signal that has passed through the bandpass optical filter 140 and converts the detected optical signal into a monitor current (monitor signal MO).
  • the wavelength control unit 170 determines whether or not wavelength control (adjustment) of the single-wavelength light source 110 is necessary based on the monitoring result of the monitor PD 150 (S103). For example, the wavelength control unit 170 determines whether or not the monitor current (monitor signal MO) output from the monitor PD 150 is equal to or less than a predetermined threshold, and if the monitor current is equal to or less than the predetermined threshold, determines that wavelength control is necessary.
  • the monitor current monitoring signal MO
  • the wavelength control unit 170 controls (adjusts) the wavelength of the single-wavelength light source 110 (S104).
  • the wavelength control unit 170 adjusts the heater current HT according to the detected monitor current, and supplies the adjusted heater current HT to the single-wavelength light source 110. For example, the wavelength control unit 170 repeats the adjustment of the heater current HT until the monitor current exceeds a predetermined threshold value.
  • 7A and 7B to 9A and 9B show specific examples of wavelength control of the single-wavelength light source 110.
  • 7A and 7B show examples of the spectrum and monitor power when the wavelength of the light source light SO1 output from the single-wavelength light source 110 does not deviate from the set wavelength ( ⁇ 0).
  • the spectrum of the modulated optical signal SO2 generated by the semiconductor modulator 120 and the spectrum of the monitor optical signal SO4 branched from the splitter 130 are included in the transmission band spectrum of the band-pass optical filter 140.
  • the bandwidth of the transmission band spectrum of the band-pass optical filter 140 corresponds to the bandwidth of the modulated optical signal SO2 output from the semiconductor modulator 120.
  • the bandwidth of the transmission band of the band-pass optical filter 140 is wider than the bandwidth of the modulated optical signal SO2, or is approximately the same width as the bandwidth of the modulated optical signal SO2, and is at least a bandwidth that can transmit the modulated optical signal SO2. Then, as shown in FIG. 7B, when the wavelength of the light source light SO1 does not deviate from the set wavelength ( ⁇ 0), the monitor power (monitor current) of the monitor optical signal SO4 that has passed through the band-pass optical filter 140 becomes a maximum value. For example, the wavelength control unit 170 determines that wavelength control is unnecessary because the monitor power is greater than a predetermined threshold value (S103).
  • FIG. 8A and 8B show examples of the spectrum and monitor power when the wavelength of the light source light SO1 output from the single-wavelength light source 110 is shifted to the shorter wavelength side than the set wavelength ( ⁇ 0).
  • the spectrum of the modulated optical signal SO2 generated by the semiconductor modulator 120 and the monitor optical signal SO4 branched from the splitter 130 are shifted to the shorter wavelength side than the transmission band spectrum of the band-pass optical filter 140. Therefore, the short-wavelength side portion of the monitor optical signal SO4 that is not included in the transmission band is cut by the band-pass optical filter 140. Then, as shown in FIG.
  • the monitor power (monitor current) of the monitor optical signal SO4 transmitted through the band-pass optical filter 140 becomes smaller than the maximum value.
  • the wavelength control unit 170 determines that wavelength control is necessary because the monitor power is smaller than a predetermined threshold (S103), and controls the wavelength of the single-wavelength light source 110 (S104).
  • the wavelength of the single-wavelength light source 110 is adjusted to the longer wavelength side by increasing the heater current according to the monitor power.
  • FIG. 9A and 9B show examples of the spectrum and monitor power when the wavelength of the light source light SO1 output from the single-wavelength light source 110 is shifted to the long wavelength side from the set wavelength ( ⁇ 0).
  • the spectrum of the modulated optical signal SO2 generated by the semiconductor modulator 120 and the monitor optical signal SO4 branched from the splitter 130 are shifted to the long wavelength side from the transmission band spectrum of the band-pass optical filter 140. Therefore, the long wavelength side portion of the monitor optical signal SO4 that is not included in the transmission band is cut by the band-pass optical filter 140. Then, as shown in FIG.
  • the monitor power (monitor current) of the monitor optical signal SO4 transmitted through the band-pass optical filter 140 becomes smaller than the maximum value.
  • the wavelength control unit 170 determines that wavelength control is necessary because the monitor power is smaller than a predetermined threshold (S103), and controls the wavelength of the single-wavelength light source 110 (S104).
  • the wavelength of the single-wavelength light source 110 is adjusted to the shorter wavelength side by reducing the heater current according to the monitor power.
  • the optical transmitter 1 determines in S103 that wavelength control is not necessary, or if the wavelength control in S104 is completed, it performs bias control processing of the semiconductor modulator 120 (S105 to S107).
  • the monitor PD 150 monitors the light that has passed through the bandpass optical filter 140 (S105).
  • the semiconductor modulator 120 modulates the wavelength-controlled light source light SO1
  • the monitor PD 150 detects the optical signal that has passed through the bandpass optical filter 140 and converts the detected optical signal into a monitor current (monitor signal MO).
  • the bias control unit 160 determines whether or not bias control (adjustment) of the semiconductor modulator 120 is necessary based on the monitoring result of the monitor PD 150 (S106). For example, the bias control unit 160 determines whether or not the monitor current (monitor signal MO) output from the monitor PD 150 is within a predetermined range, and if the monitor current exceeds the predetermined range, determines that bias control is necessary.
  • the bias control unit 160 controls (adjusts) the bias voltage BS of the semiconductor modulator 120 (S107). Based on the detected monitor current, the bias control unit 160 controls the bias voltage BS1 applied to the MZ modulator 122-1, the bias voltage BS2 applied to the MZ modulator 122-2, and the bias voltage BS3 applied to the phase shifter 123. For example, the bias control unit 160 repeats the adjustment of the bias voltages BS1 to BS3 until the monitor current falls within a predetermined range.
  • the optical transmitter 1 repeats the wavelength control process (S102 to S104) and the bias control process (S105 to S107) in order.
  • the wavelength control process and the bias control process may be repeated constantly or periodically.
  • the wavelength control process and the bias control process may be executed independently. That is, the wavelength control process and the bias control process may be executed in parallel, or may be executed in different cycles. Since the period from when the wavelength of the light source is adjusted until the wavelength shifts is longer than the period from when the bias voltage is adjusted until the bias point of the semiconductor modulator shifts, the bias control process may be executed in a first cycle, and the wavelength control process may be executed in a second cycle that is longer than the first cycle.
  • an optical bandpass filter with a set wavelength as its center transmission wavelength is placed in front of the monitor PD.
  • the light from the semiconductor modulator is branched by a coupler, and the branched light is input to the bandpass filter.
  • the wavelength is controlled by identifying the electrical signal output from the monitor PD in the wavelength control unit and controlling the heater current of the light source, and then the electrical signal output from the monitor PD is identified and processed in the bias control unit to control the bias voltage of the optical modulator.
  • FIG. 10 shows an example of the configuration of the optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • the optical transmitter 1 according to this embodiment includes an optical switch 180 in addition to the configuration of FIG. 3 of the first embodiment.
  • the other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the optical switch 180 is disposed between the splitter 130 and the bandpass optical filter 140, and is a switching unit that switches the bandpass optical filter 140 so that it can be bypassed. It can also be said that the optical switch 180 switches the presence or absence (use or non-use) of the bandpass optical filter 140.
  • the optical switch 180 is formed on the semiconductor substrate 200, similar to the splitter 130, the bandpass optical filter 140, etc.
  • the optical switch 180 switches the output destination of the monitor optical signal SO4 from the splitter 130, and outputs the monitor optical signal SO4 to either the bandpass optical filter 140 or the monitor PD 150. This switches whether or not to bypass the bandpass optical filter 140, i.e., whether or not to have the bandpass optical filter 140 filter the monitor optical signal SO4.
  • the wavelength control unit 170 when the wavelength control unit 170 performs wavelength control processing, it connects the output of the splitter 130 to the input of the bandpass optical filter 140, and switches the output destination of the monitor optical signal SO4 to the bandpass optical filter 140. This causes the bandpass optical filter 140 to filter the monitor optical signal SO4, and the monitor optical signal SO4 that has passed through the bandpass optical filter 140 is detected by the monitor PD 150.
  • the bias control unit 160 when the bias control unit 160 performs bias control processing, it connects the output of the splitter 130 to the input of the monitor PD 150, and switches the output destination of the monitor optical signal SO4 to the monitor PD 150. This bypasses the bandpass optical filter 140, and the monitor optical signal SO4 branched by the splitter 130 is directly detected by the monitor PD 150.
  • the bandwidth of the transmission band of the band-pass optical filter 140 is narrower than that of the first embodiment.
  • FIG. 11 shows an example of the transmission band spectrum of the band-pass optical filter 140. As shown in FIG. 11, for example, the bandwidth of the transmission band spectrum is narrower than the bandwidth of the modulated optical signal S02 output from the semiconductor modulator 120.
  • the bandwidth of the transmission band of the band-pass optical filter 140 may correspond to the bandwidth of the light source light SO1 output from the single-wavelength light source 110.
  • the bandwidth of the transmission band of the band-pass optical filter 140 may be wider than the bandwidth of the light source light SO1, or may be approximately the same as the bandwidth of the light source light SO1, and may be at least a bandwidth that can transmit the light source light SO1.
  • FIG. 12 shows an example of the operation of the optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • S111 and S112 are added to the example of the operation of FIG. 6 of the first embodiment, and S105 is changed to S115.
  • the optical transmitter 1 sets the initial values of the heater current HT of the single-wavelength light source 110 and the bias voltage BS of the semiconductor modulator 120 in the same manner as in the first embodiment (S101), and then switches the connection of the optical switch 180 to use the bandpass optical filter 140 in order to perform wavelength control processing (S111).
  • the optical switch 180 directs the output of the monitor optical signal SO4 from the splitter 130 to the bandpass optical filter 140.
  • the optical transmitter 1 performs wavelength control processing (S102 to S104) in the same manner as in the first embodiment.
  • the bandpass optical filter 140 transmits the monitor optical signal SO4 from the optical switch 180 in a narrow transmission band as shown in FIG. 11.
  • the monitor PD 150 monitors the optical signal that has passed through the bandpass optical filter 140, and the wavelength control unit 170 controls the wavelength of the single-wavelength light source 110 according to the monitoring result.
  • the optical transmitter 1 switches the connection of the optical switch 180 to bypass the bandpass optical filter 140 in order to perform bias control processing (S112).
  • the optical switch 180 directs the output of the monitor optical signal SO4 from the demultiplexer 130 to the monitor PD 150.
  • the optical transmitter 1 performs bias control processing (S115, S106 to S107) in the same manner as in the first embodiment.
  • the monitor PD 150 monitors the monitor optical signal SO4 from the optical switch 180 without passing through the bandpass optical filter 140 (S115).
  • the bias control unit 160 controls the bias voltage BS of the semiconductor modulator 120 according to the monitoring result (S106 to S107).
  • the transmission band of the bandpass filter is narrowed, and the presence or absence of a bandpass filter can be selected.
  • the precision of wavelength control can be improved by monitoring the light that has passed through a bandpass filter with a narrow transmission band.
  • bias control the influence of a bandpass filter with a narrow transmission band can be suppressed by bypassing the bandpass filter, enabling precise bias control.
  • an optical transmitter includes a DP-IQ modulator as a semiconductor modulator.
  • This embodiment can be implemented in combination with the first or second embodiment, and each configuration shown in the first or second embodiment may be used as appropriate.
  • FIG. 13 shows an example of the configuration of the optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • FIG. 14 shows a specific example of the configuration of the DP-IQ modulator 220 in FIG. 13.
  • the optical transmitter 1 according to this embodiment includes a DP-IQ modulator 220 as the semiconductor modulator 120 of embodiment 1.
  • the other configurations are the same as those of embodiment 1.
  • the DP-IQ modulator 220 is a DP (dual polarization) type IQ modulator, and is a semiconductor modulator formed on a semiconductor substrate 200. As shown in FIG. 14, the DP-IQ modulator 220 includes two IQ modulators that constitute the semiconductor modulator 120 of the first embodiment. One of the two IQ modulators is an IQ modulator for X-polarized waves, and the other is an IQ modulator for Y-polarized waves.
  • the DP-IQ modulator 220 includes splitters 121-1 to 121-2, MZ modulators 122-1 to 122-4, phase shifters 123-1 to 123-2, multiplexers 124-1 to 124-2, splitter 125, polarization rotator 126, and polarization coupler 127.
  • the splitter 125 splits (demultiplexes) the light source light SO1 from the single-wavelength light source 110 into light for X polarization and light for Y polarization.
  • the splitter 121-1, the MZ modulators 122-1 to 122-2, the phase shifter 123-1, and the multiplexer 124-1 constitute, for example, an IQ modulator for X-polarized waves.
  • the splitter 121-2, the MZ modulators 122-3 to 122-4, the phase shifter 123-2, and the multiplexer 124-2 constitute, for example, an IQ modulator for Y-polarized waves.
  • the configurations of the IQ modulator for X-polarized waves and the IQ modulator for Y-polarized waves are similar to those of the semiconductor modulator 120 in the first embodiment.
  • MZ modulator 122-1 is applied with a bias voltage BS1 and modulates the X-polarized Ich light branched by splitter 121-1 in accordance with data signal DT1.
  • MZ modulator 122-2 is applied with a bias voltage BS2 and modulates the X-polarized Qch light branched by splitter 121-1 in accordance with data signal DT2.
  • Phase shifter 123-1 is applied with a bias voltage BS3 and shifts the phase of the modulated optical signal for X-polarized Qch modulated by MZ modulator 122-2.
  • MZ modulator 122-3 is applied with bias voltage BS4 and modulates the Y-polarized Ich light branched by splitter 121-2 in accordance with data signal DT3.
  • MZ modulator 122-4 is applied with bias voltage BS5 and modulates the Y-polarized Qch light branched by splitter 121-2 in accordance with data signal DT4.
  • Phase shifter 123-2 is applied with bias voltage BS6 and shifts the phase of the modulated optical signal for Y-polarized Qch modulated by MZ modulator 122-4.
  • the polarization rotator 126 rotates the polarization direction of the modulated optical signal output from the IQ modulator for X polarization or the modulated optical signal output from the IQ modulator for Y polarization so that the polarization direction of the modulated optical signal output from the IQ modulator for X polarization is orthogonal to the polarization direction of the modulated optical signal output from the IQ modulator for Y polarization.
  • the polarization rotator 126 rotates the polarization direction of the modulated optical signal output from the IQ modulator for X polarization (combiner 124-1) by 90°.
  • the polarization coupler 127 polarization-couples the modulated optical signal of X-polarization, which has been output from the IQ modulator for X-polarization (combiner 124-1) and has its polarization direction rotated, and the modulated optical signal of Y-polarization, which has been output from the IQ modulator for Y-polarization (combiner 124-2), and outputs the polarization-coupled optical signal as modulated optical signal SO2.
  • the splitter 130 splits the modulated optical signal SO2 including the X-polarized wave and the Y-polarized wave generated by the DP-IQ modulator 220 into an output optical signal SO3 for output and a monitor optical signal SO4 for monitoring.
  • the bias control unit 160 controls the bias voltage BS of the DP-IQ modulator 220 based on the monitor signal MO that is transmitted through the bandpass optical filter 140 and monitored by the monitor PD 150.
  • the bias control unit 160 controls the bias voltage BS1 of the MZ modulator 122-1, the bias voltage BS2 of the MZ modulator 122-2, the bias voltage BS3 of the phase shifter 123-1, the bias voltage BS4 of the MZ modulator 122-3, the bias voltage BS5 of the MZ modulator 122-4, and the bias voltage BS6 of the phase shifter 123-2 based on the monitor signal MO.
  • the wavelength control unit 170 controls the wavelength of the single-wavelength light source 110 based on the monitor signal MO.
  • the optical transmitter may include a DP-IQ modulator as a semiconductor modulator.
  • the DP-IQ modulator and the like can be integrated to perform bias control and wavelength control appropriately.
  • FIG. 15 shows an example of the configuration of the optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • the optical transmitter 1 according to this embodiment includes multiple DP-IP modulators 220-1 to 220-N (modulator array).
  • the DP-IP modulators 220-1 to 220-N are the DP-IP modulators shown in embodiment 3.
  • a single-wavelength light source 110, a splitter 111, DP-IP modulators 220-1 to 220-N, splitters 130-1 to 130-N, a bandpass optical filter 140, and monitor PDs 150-1 to 150-N are provided on a semiconductor substrate 200.
  • the splitter 111 splits (demultiplexes) the light source light SO1 from the single-wavelength light source 110 to the DP-IP modulators 220-1 to 220-N.
  • the DP-IP modulators 220-1 to 220-N each modulate the light split from the splitter 111.
  • the splitters 130-1 to 130-N split the modulated optical signals generated by the DP-IP modulators 220-1 to 220-N into an output optical signal and a monitor optical signal.
  • the bandpass optical filter 140 transmits the monitor optical signal branched by any of the splitters 130-1 to 130-N according to the transmission band.
  • the bandpass optical filter 140 transmits the monitor optical signal generated by the DP-IP modulator 220-N and branched by the splitter 130-N.
  • the bandpass optical filter 140 is not limited to the splitter 130-N, and may also transmit monitor optical signals branched by other splitters 130.
  • Monitor PD 150-N monitors the optical signal that has passed through the bandpass optical filter 140.
  • the other monitor PDs 150-1 to 150-N-1 monitor the monitor optical signals generated by the DP-IP modulators 220-1 to 220-N-1 and branched by the splitters 130-1 to 130-N-1, respectively.
  • the bias control unit 160 controls the bias voltages BS of the DP-IP modulators 220-1 to 220-N, respectively, based on the monitor signals MO monitored by the monitor PDs 150-1 to 150-N. That is, the bias control unit 160 controls the bias voltages BS of the DP-IP modulators 220-1 to 220-N, respectively, based on the optical signals modulated by the DP-IP modulators 220-1 to 220-N and branched by the splitters 130-1 to 130-N.
  • the bias control unit 160 controls the bias voltage BS of the DP-IP modulator 220-1 according to the monitoring results of the monitor PD 150-1, controls the bias voltage BS of the DP-IP modulator 220-2 according to the monitoring results of the monitor PD 150-2, ...
  • the wavelength control unit 170 controls the bias voltage BS of the DP-IP modulator 220-N according to the monitoring results of the monitor PD 150-N.
  • the wavelength control unit 170 controls the wavelength of the single-wavelength light source 110 based on the monitor signal MO monitored by the monitor PD 150-N. That is, the wavelength control unit 170 controls the wavelength of the single-wavelength light source 110 based on the optical signal modulated by one of the DP-IP modulators 220-1 to 220-N and branched by the branching filter 130.
  • the optical transmitter may include multiple DP-IQ modulators as semiconductor modulators. Even in this case, similar to the first embodiment, multiple DP-IQ modulators etc. can be integrated to perform bias control and wavelength control appropriately.
  • an optical transmitter includes a plurality of DP-IQ modulators and a multi-wavelength light source
  • This embodiment can be implemented in combination with any of the first to fourth embodiments, and each configuration shown in any of the first to fourth embodiments may be used as appropriate.
  • FIG. 16 shows an example of the configuration of the optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • the optical transmitter 1 according to this embodiment includes a multi-wavelength light source 112 instead of the single-wavelength light source 110, and a wavelength demultiplexer 113 instead of the demultiplexer 111, in comparison with the configuration of embodiment 4.
  • the other configurations are the same as those of embodiment 4.
  • the multi-wavelength light source 112 is a light source that outputs a multi-wavelength (multiple wavelengths) light source light SO1, and outputs light with wavelengths ⁇ 1 to ⁇ N.
  • the multi-wavelength light source 112 outputs light with multiple wavelengths whose wavelength intervals are locked at equal intervals.
  • the multi-wavelength light source 112 is, for example, a semiconductor laser such as a comb light source, and is formed on a semiconductor substrate 200.
  • the wavelength demultiplexer 113 demultiplexes (branches) the light source light SO1 of multiple wavelengths output from the multi-wavelength light source 112 into individual wavelengths.
  • the wavelength demultiplexer 113 is, for example, an AWG (Arrayed Waveguide Gratings), and is formed on a semiconductor substrate 200.
  • the wavelength demultiplexer 113 outputs the optical signals of wavelengths ⁇ 1 to ⁇ N from the multi-wavelength light source 112 to the DP-IP modulators 220-1 to 220-N for each wavelength.
  • the wavelength demultiplexer 113 outputs the optical signal of wavelength ⁇ 1 to DP-IP modulator 220-1, outputs the optical signal of wavelength ⁇ 2 to DP-IP modulator 220-2, ..., outputs the optical signal of wavelength ⁇ N to DP-IP modulator 220-N.
  • the DP-IP modulators 220-1 to 220-N modulate the light of each wavelength branched from the wavelength branching filter 113, as in the fourth embodiment.
  • the branching filters 130-1 to 130-N, the bandpass optical filter 140, the monitor PDs 150-1 to 150-N, and the bias control unit 160 are also the same as in the fourth embodiment.
  • the bandpass optical filter 140 transmits the monitor optical signal generated by the DP-IP modulator 220-N and branched by the branching filter 130-N
  • the transmission band of the bandpass optical filter 140 corresponds to the wavelength ( ⁇ N) of the optical signal modulated by the DP-IP modulator 220-N.
  • the wavelength control unit 170 controls all of the multiple wavelengths of the multi-wavelength light source 112 based on the monitor signal MO monitored by the monitor PD 150-N. As in the first embodiment, the wavelength control unit 170 controls the multiple wavelengths by supplying a heater current to a heater formed in the multi-wavelength light source 112. Since the spacing between the multiple wavelengths is locked in the multi-wavelength light source 112, the multiple wavelengths can be controlled collectively by controlling the heater current according to the monitoring results of the optical signal modulated by one of the modulators.
  • FIG. 17 shows another example of the configuration of the optical transmitter 1 according to this embodiment.
  • the optical transmitter 1 includes a single-wavelength light source 110 and a multi-wavelength light source 114 as light sources.
  • the single-wavelength light source 110 is a master laser
  • the multi-wavelength light source 114 is a slave laser.
  • the single-wavelength light source 110 and the multi-wavelength light source 114 are formed on a semiconductor substrate 200.
  • the single-wavelength light source 110 outputs light of a single wavelength, as in the first embodiment.
  • the multi-wavelength light source 114 outputs light of multiple wavelengths whose wavelength intervals are locked at equal intervals, as in the multi-wavelength light source 112 of FIG. 16.
  • the wavelength of the multi-wavelength light source 114 is adjusted by injection locking with the light output from the single-wavelength light source 110.
  • the wavelength control unit 170 supplies a heater current to a heater formed in the single-wavelength light source 110, as in the first embodiment, to control the wavelength of the single-wavelength light.
  • the wavelength spacing of the multiple wavelengths is locked, so that by controlling the wavelength of the light input to the multi-wavelength light source 114, the wavelengths of the multiple wavelengths of light can be controlled collectively.
  • the optical transmitter may include multiple DP-IQ modulators and a multi-wavelength light source. Even in this case, similar to the first embodiment, multiple DP-IQ modulators and a multi-wavelength light source, etc., can be integrated to perform bias control and wavelength control appropriately.
  • a part or all of the above-described embodiments can be described as, but is not limited to, the following supplementary notes.
  • Appendix 1 A light source generating a source light; a semiconductor modulator that modulates the generated light source light into modulated light; a splitter for splitting the modulated light into an output light and a monitor light; an optical filter that transmits light in a transmission band from the branched monitor light; an optical monitor for monitoring the transmitted light; a bias control means for controlling a bias voltage of the semiconductor modulator based on the monitoring result; a wavelength control means for controlling the wavelength of the light source light based on the monitoring result;
  • An optical transmitter comprising: (Appendix 2)
  • the transmission band of the optical filter is a band corresponding to a set wavelength set as the wavelength of the light source light output from the light source.
  • the optical transmitter of claim 1 (Appendix 3) The set wavelength of the light source is variable; The transmission band of the optical filter is switched in response to a change in the set wavelength of the light source. 3.
  • the optical transmitter of claim 2. (Appendix 4) The bandwidth of the transmission band corresponds to the bandwidth of the modulated light. 4.
  • the optical transmitter of claim 2 or 3. (Appendix 5) The bandwidth of the transmission band is narrower than the bandwidth of the modulated light. 5.
  • the optical transmitter of claim 4. (Appendix 6) The bandwidth of the transmission band corresponds to the bandwidth of the light source light. 6.
  • the optical transmitter of claim 5. (Appendix 7) an optical switch for switching between the demultiplexer and the optical filter so as to be able to bypass the optical filter; 7.
  • the optical transmitter according to claim 1 The optical transmitter according to claim 1 .
  • the optical switch connects an output of the demultiplexer to an input of the optical monitor when the bias control means controls the bias voltage; 8.
  • the optical transmitter of claim 7. the optical switch connects an output of the demultiplexer to an input of the optical filter when the wavelength control means controls the wavelength of the light from the light source.
  • the optical transmitter of claim 7 or 8. After the wavelength control means controls the wavelength of the light source light, the bias control means controls the bias voltage.
  • the optical transmitter according to claim 1 (Appendix 11) a heater capable of heating the light source; The wavelength control means controls the amount of heat generated by the heater in accordance with the monitored result. 11.
  • the heater is formed in a region in a semiconductor substrate including the light source and the semiconductor modulator, the region corresponding to the light source.
  • the optical transmitter of claim 11. (Appendix 13) The wavelength control means controls a drive current for driving the light source in accordance with the monitored result.
  • the optical transmitter according to claim 1. (Appendix 14) an optical amplifier for adjusting the power of the light source light output from the light source; 14.
  • the optical transmitter of claim 13. (Appendix 15)
  • the semiconductor modulator comprises an IQ modulator including two MZ modulators. 15. The optical transmitter of claim 1 .
  • the splitter splits the light output from the IQ modulator into the output light and the monitor light. 16. The optical transmitter of claim 15.
  • the semiconductor modulator comprises a DP-IQ modulator including two of the IQ modulators. 17.
  • the splitter splits the light output from the DP-IQ modulator into the output light and the monitor light. 18.
  • the optical transmitter of claim 17. (Appendix 19)
  • the semiconductor modulator comprises a plurality of the DP-IQ modulators. 19.
  • the optical transmitter of claim 17 or 18. (Appendix 20)
  • the optical filter transmits light modulated by any one of the plurality of DP-IQ modulators and branched by the demultiplexer. 20.
  • the bias control means controls bias voltages of the plurality of DP-IQ modulators, respectively, based on the light modulated by the plurality of DP-IQ modulators and branched by the branching filter;
  • the wavelength control means controls the wavelength of the light source light based on the light modulated by any one of the DP-IQ modulators and branched by the branching filter.
  • the light source includes a multi-wavelength light source that generates a source light of multiple wavelengths, a wavelength demultiplexer that splits the generated multi-wavelength light source light into wavelengths and outputs the split lights to the plurality of DP-IQ modulators; 22.
  • the wavelength control means controls all wavelengths of the multi-wavelength light source light.
  • the optical transmitter of claim 22. the light source further comprises a single wavelength light source; the multi-wavelength light source generates the multi-wavelength light source light based on light output from the single-wavelength light source; The wavelength control means controls the wavelength of the light output from the single wavelength light source.
  • the optical transmitter of claim 23. (Appendix 25) the light source, the semiconductor modulator, the splitter, the optical filter, and the optical monitor are formed on a single semiconductor substrate. 25. The optical transmitter of claim 1 .
  • a light source generates a source light; modulating the generated light source light into modulated light by a semiconductor modulator; The modulated light is split into an output light and a monitor light, transmitting light in a transmission band from the branched monitor light; monitoring the transmitted light; Controlling the wavelength of the light source light based on the monitored result; controlling a bias voltage of the semiconductor modulator based on the monitored result; A method for controlling an optical transmitter.
  • Appendix 27 When controlling the wavelength of the light source light, the wavelength of the light source light is controlled based on a result of monitoring the transmitted light; When controlling a bias voltage of the semiconductor modulator, the bias voltage of the semiconductor modulator is controlled based on a result of monitoring the branched monitor light.
  • Optical transmitter 110 Single wavelength light source 111 Demultiplexer 112 Multi-wavelength light source 113 Wavelength demultiplexer 114 Multi-wavelength light source 120
  • Semiconductor modulator 121 Demultiplexer 122, 122-1 to 122-4 MZ modulator 123, 123-1 to 123-2 Phase shifter 124, 124-1 to 124-2 Multiplexer 125
  • Demultiplexer 126 Polarization rotator 127 Polarization coupler 130, 130-1 to 130-N Demultiplexer 140
  • Optical switch 200 Semiconductor substrate 201 Lower cladding layer 202 Active layer 203 Upper cladding layer 204 Heater 205 Solder bump 220 DP-IQ modulator

Landscapes

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Abstract

光送信器（１）は、光源光を生成する単一波長光源（１１０）と、生成した光源光を変調光に変調する半導体変調器（１２０）と、変調した変調光を出力光とモニタ光に分岐する分波器（１３０）と、分岐したモニタ光から透過帯域の光を透過する帯域透過光フィルタ（１４０）と、透過した光をモニタするモニタＰＤ（１５０）と、モニタした結果に基づいて、半導体変調器（１２０）のバイアス電圧を制御するバイアス制御部（１６０）と、モニタした結果に基づいて、光源光の波長を制御する波長制御部（１７０）と、を備えるものである。

Description

光送信器及び光送信器の制御方法
　本開示は、光送信器及び光送信器の制御方法に関する。
　近年、インターネットや５Ｇ等の普及に伴い、基盤技術として利用される光通信において、高速化・大容量化の研究が進められている。例えば、光位相変調方式と偏波多重分離技術を組み合わせたデジタルコヒーレント方式を用いることで、１００Ｇｂｐｓ（Giga bit per second）超の大容量化が実現されている。このような高速伝送用の変調器として、ＭＺ変調器（MZM：Mach-Zehnder Modulator）が利用されている。
　関連する技術として、特許文献１～３が知られている。特許文献１には、ＭＺ変調器を構成するＬＮ（LiNbO3：ニオブ酸リチウム）変調器とＬＮ変調器のバイアス電圧を制御する制御部が記載されている。さらに、特許文献２や３には、変調器に入力される光源の波長を制御する制御部も記載されている。
特許第５９２４３４９号公報 特開２００８－２２８２０６号公報 特開平０８－２３７２０３号公報
　一方、半導体基板にＭＺ変調器を形成した半導体変調器の開発が進められており、今後、半導体変調器を含む光デバイスを集積化することにより、小型化及び省電力化が期待されている。しかしながら、関連する技術では、半導体変調器などの光デバイスを集積化することが考慮されていない。このため、関連する技術では、光送信器において変調器や光源を集積化する場合に、変調器のバイアス制御及び光源の波長制御を好適に行うことが困難となる可能性がある。
　本開示は、このような課題に鑑み、変調器のバイアス制御及び光源の波長制御を好適に行うことが可能な光送信器及び光送信器の制御方法を提供することを目的とする。
　本開示に係る光送信器は、光源光を生成する光源と、前記生成した光源光を変調光に変調する半導体変調器と、前記変調した変調光を出力光とモニタ光に分岐する分波器と、前記分岐したモニタ光から透過帯域の光を透過する光フィルタと、前記透過した光をモニタする光モニタと、前記モニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御するバイアス制御手段と、前記モニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御する波長制御手段と、を備えるものである。
　本開示に係る光送信器の制御方法は、光源により光源光を生成し、前記生成した光源光を半導体変調器により変調光に変調し、前記変調した変調光を出力光とモニタ光に分岐し、前記分岐したモニタ光から透過帯域の光を透過し、前記透過した光をモニタし、前記モニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御し、前記モニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御するものである。
　本開示によれば、変調器のバイアス制御及び光源の波長制御を好適に行うことが可能な光送信器及び光送信器の制御方法を提供することができる。
関連する技術における光送信器の構成を示す構成図である。 関連する技術における光源の温度調整機能の配置例を示す概略側面図である。 実施の形態１に係る光送信器の構成例を示す構成図である。 実施の形態１に係る半導体基板における各部の配置の一例を示す概略側面図である。 実施の形態１に係る半導体基板における各部の配置の他の例を示す概略側面図である。 実施の形態１に係る半導体変調器の具体的な構成例を示す構成図である。 実施の形態１に係る光送信器の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る光源の波長制御の具体例を説明するためのスペクトル例を示す図である。 実施の形態１に係る光源の波長制御の具体例を説明するためのモニタパワー例を示す図である。 実施の形態１に係る光源の波長制御の具体例を説明するためのスペクトル例を示す図である。 実施の形態１に係る光源の波長制御の具体例を説明するためのモニタパワー例を示す図である。 実施の形態１に係る光源の波長制御の具体例を説明するためのスペクトル例を示す図である。 実施の形態１に係る光源の波長制御の具体例を説明するためのモニタパワー例を示す図である。 実施の形態２に係る光送信器の構成例を示す構成図である。 実施の形態２に係る帯域透過光フィルタの透過帯域の例を示す図である。 実施の形態２に係る光送信器の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る光送信器の構成例を示す構成図である。 実施の形態３に係るＤＰ－ＩＱ変調器の具体的な構成例を示す構成図である。 実施の形態４に係る光送信器の構成例を示す構成図である。 実施の形態５に係る光送信器の構成例を示す構成図である。 実施の形態５に係る光送信器の他の構成例を示す構成図である。
　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図面において、同一または対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。なお、各図面において示された矢印は説明のための例示であり、信号の種類や方向を限定するものではない。
（関連する技術の検討）
　まず、関連する技術について検討する。図１は、例えば特許文献１の記載に基づいた、関連する技術における光送信器９の構成を示している。図１は、ＬＮ変調器を用いた光送信器の構成例である。図１に示すように、関連する光送信器９は、光源９０１、ＬＮ変調器９０２、モニタＰＤ９０３、バイアス制御部９０４を備えている。
　光源９０１は、ＬＮ変調器９０２の外部に設けられた外付けの光源であり、ＬＮ変調器９０２と光ファイバ等を介して接続される。光源９０１は、例えばＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザである。ＬＮ変調器９０２は、光源９０１から出力された光を変調する。モニタＰＤ９０３は、ＬＮ変調器９０２の外部に設けられた受光部である。ＬＮ変調器９０２により変調された光をモニタＰＤ９０３で受光しモニタする。バイアス制御部９０４は、モニタＰＤ９０３のモニタ結果に応じて、ＬＮ変調器９０２のバイアス点（動作点）振動による出力ずれが小さくなるように、ＬＮ変調器９０２のバイアス電圧をフィードバック制御する。
　また、光源から出力される光は、経年劣化等により波長が変動するため、光源から所望の波長の光が出力されるよう波長制御を行う必要がある。関連する技術として、温度調整機能を利用した波長制御方法が考えられる。図２は、関連する技術における光源の温度調整機能の配置例を示す概略側面図である。図２に示すように、関連する技術では、温度調整機能としてＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）９０５を、外付けの光源９０１の下に配置する。ＴＥＣ９０５により光源９０１下部の全面の温度を調整することで、光源９０１の波長を制御する。
　しかし、関連する光送信器では、ＬＮ変調器に対し光源が外付けであり、光源の温度調整機能が大きいため、小型化の障害となる。また、ＬＮ変調器を半導体変調器として、半導体変調器と光源を集積化しようとすると、ＴＥＣのような大きな温度調整機能では、局所的に光源の波長制御することは困難である。そこで、実施の形態では、光源の波長制御と半導体変調器のバイアス制御を近接して省面積で行うことを可能とする。
　なお、特許文献２に記載の光角度変調器では、光源の光を２つに分岐し、分岐した光をそれぞれ光位相変調部と光周波数シフタに入力し、光位相変調部と光周波数シフタの出力光を結合する。この構成において、歪成分制御部が、結合された光信号に基づいて光位相変調部に印加するバイアス電圧を制御し、光源制御部が、光周波数シフタからの光信号に基づいて光源の波長を制御する。特許文献２では、光位相変調部から出力される光信号に基づいて、バイアス電圧と光源の波長を制御することはできないため、小型化することは困難である。
　また、特許文献３に記載の光送信器では、ＬＮ変調器から出力される光信号をバンドパスフィルタに入力し、バンドパスフィルタを介した光信号を光カプラで分岐し、分岐した光に基づいて、ＬＮ変調器のバイアス電圧と光源の波長を制御する。特許文献３では、ＬＮ変調器を前提としているため、変調器及び光源等を集積化することはできない。また、バンドパスフィルタを介した光信号を光伝送路へ出力するため、光源の波長が大きく変動すると断信号となる場合があり、変動量によっては出力光のパワー低下につながる可能性がある。
（実施の形態１）
　次に、実施の形態１について説明する。図３は、本実施の形態に係る光送信器１の構成例を示している。図４Ａ及び図４Ｂは、図３の半導体基板２００の各部の配置例を示す概略側面図である。図５は、図３の半導体変調器１２０の具体的な構成例を示している。
　本実施の形態に係る光送信器１は、例えば、デジタルコヒーレント通信用の光送信器である。図３に示すように、光送信器１は、単一波長光源１１０、半導体変調器１２０、分波器１３０、帯域透過光フィルタ１４０、モニタＰＤ１５０、バイアス制御部１６０、波長制御部１７０を備えている。
　例えば、単一波長光源１１０、半導体変調器１２０、分波器１３０、帯域透過光フィルタ１４０、モニタＰＤ１５０は、１つの半導体基板２００上に形成されている。少なくとも単一波長光源１１０と半導体変調器１２０を半導体基板２００上に形成してもよい。半導体基板２００は、例えば、インジウムリン（ＩｎＰ）、ガリウムひ素（ＧａＡｓ）やシリコン（Ｓｉ）等の半導体基板であるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）等のその他の半導体基板でもよい。
　バイアス制御部１６０及び波長制御部１７０は、半導体基板２００とは別の半導体チップとして形成されている。バイアス制御部１６０及び波長制御部１７０は、別々の半導体チップにより構成されてもよいし、１つの半導体チップにより構成されてもよい。バイアス制御部１６０及び波長制御部１７０は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成されてもよい。バイアス制御部１６０及び波長制御部１７０の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサにおいて、メモリに格納されたプログラムを実行することにより実装してもよい。例えば、半導体基板２００に、バイアス制御部１６０及び波長制御部１７０を含む半導体チップをフリップチップ等により実装してもよい。図３の全ての構成を含む半導体装置を１つの半導体パッケージとしてもよい。
　単一波長光源１１０は、予め設定された単一波長（設定波長）の光である光源光ＳＯ１を生成する。単一波長光源１１０は、インジウムリンやシリコン等の半導体基板２００に形成された半導体レーザである。単一波長光源１１０は、例えば、ＤＦＢレーザやＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザでもよいし、外部共振型レーザ（External Cavity Laser: ECL）でもよい。単一波長光源１１０は、光源光ＳＯ１の設定波長が固定された波長固定光源であるが、光源光ＳＯ１の設定波長が可変の波長可変光源でもよい。
　図４Ａは、単一波長光源１１０を半導体基板２００に実装する一例を示している。図４Ａに示すように、単一波長光源１１０は、例えば、半導体基板２００上に、下部クラッド層２０１、活性層２０２、上部クラッド層２０３が積層されて構成される。また、単一波長光源１１０（半導体基板２００）の最上位、すなわち、上部クラッド層２０３の上にヒータ２０４が形成されている。ヒータ２０４は、単一波長光源１１０を加熱可能な発熱体である。ヒータ２０４は、ＴｉＮヒータ等の温度制御可能な抵抗体により形成されている。ヒータ２０４は、半導体基板２００における単一波長光源１１０の形成領域に対応して形成されている。例えば、ヒータ２０４は、単一波長光源１１０の形成領域の範囲内に形成されてもよい。ヒータ２０４は、平面視で単一波長光源１１０の形成領域（活性層２０２）と同じ形状及びサイズでもよいし、単一波長光源１１０の形成領域より小さい形状及びサイズでもよい。ヒータ２０４は、単一波長光源１１０の形成領域より大きくてもよいが、半導体変調器１２０等の他の光デバイスの形成領域と重ならないことが好ましい。波長制御部１７０から供給されるヒータ電流ＨＴに応じてヒータ２０４が発熱し、ヒータ２０４の熱により活性層２０２の屈折率が変化することで、活性層２０２で生じる光源光ＳＯ１の波長が制御される。活性層２０２の温度が調整できればよいため、ヒータ２０４は、上部クラッド層２０３の上に限らず、上部クラッド層２０３の中でもよいし、下部クラッド層２０１の下や半導体基板２００の下に形成されてもよい。例えば、単一波長光源１１０が外部共振型レーザである場合、外部共振型レーザを構成するシリコン導波路にヒータを形成し、形成したヒータの熱によりシリコン導波路の屈折率を調整することで波長を制御してもよい。
　図４Ｂは、単一波長光源１１０を半導体基板２００に実装する他の例を示している。図４Ｂに示すように、単一波長光源１１０の半導体チップを半導体基板２００にフリップチップ実装してもよい。すなわち、図４Ａのように単一波長光源１１０を半導体基板２００に対しモノリシックに実装してもよいし、図４Ｂのように単一波長光源１１０を半導体基板２００に対しハイブリッドに実装してもよい。図４Ｂの例では、単一波長光源１１０に形成されたヒータ２０４（図４Ｂでは最下位）と半導体基板２００との間をはんだバンプ２０５を介して接合することで、単一波長光源１１０を半導体基板２００に実装する。
　半導体変調器１２０は、デジタルコヒーレント通信用のＩＱ変調器である。半導体変調器１２０は、インジウムリンやシリコン等の半導体基板２００に形成された半導体変調器である。半導体変調器１２０は、単一波長光源１１０から出力された光源光ＳＯ１を変調光信号ＳＯに変調する。半導体変調器１２０は、単一波長光源１１０から出力された光源光ＳＯ１に対し、ＩＱ変調（コヒーレント変調）をかけ、変調した変調光信号ＳＯ２を出力する。
　図５に示すように、半導体変調器１２０は、２つのＭＺ変調器を含むＭＺ干渉系により構成される。半導体変調器１２０は、分波器１２１、ＭＺ変調器１２２－１及び１２２－２、位相シフタ１２３、合波器１２４を備える。分波器１２１は、単一波長光源１１０からの光源光ＳＯ１をＩｃｈ（同相成分）用の光とＱｃｈ（直交成分）用の光に分岐（分波）する。
　ＭＺ変調器１２２－１は、例えば、Ｉｃｈ用の変調器である。ＭＺ変調器１２２－１は、送信データ信号から生成されたＩｃｈ用のデータ信号ＤＴ１が駆動信号として印加される。ＭＺ変調器１２２－１は、分波器１２１により分岐されたＩｃｈ用の光を、データ信号ＤＴ１に応じて変調する。また、ＭＺ変調器１２２－１には、バイアス制御部１６０からバイアス点を調整するバイアス電圧ＢＳ１が印加される。
　ＭＺ変調器１２２－２は、例えば、Ｑｃｈ用の変調器である。ＭＺ変調器１２２－２は、送信データ信号から生成されたＱｃｈ用のデータ信号ＤＴ２が駆動信号として印加される。ＭＺ変調器１２２－２は、分波器１２１により分岐されたＱｃｈ用の光を、データ信号ＤＴ２に応じて変調する。また、ＭＺ変調器１２２－２には、バイアス制御部１６０からバイアス点を調整するバイアス電圧ＢＳ２が印加される。
　位相シフタ１２３は、Ｉｃｈの光信号の位相とＱｃｈの光信号の位相が直交するように、Ｉｃｈの光信号の位相またはＱｃｈの光信号の位相をシフトする。この例では、位相シフタ１２３は、ＭＺ変調器１２２－２により変調されたＱｃｈの変調光信号の位相をπ／２シフトさせる。位相シフタ１２３は、ＭＺ変調器と同様にＭＺ干渉計により構成してもよいし、導波路の屈折率を変えることで位相をシフトするように構成してもよい。また、位相シフタ１２３には、バイアス制御部１６０から位相シフト量を調整するバイアス電圧ＢＳ３が印加される。位相シフタ１２３をＭＺ干渉計により構成する場合、ＭＺ干渉計に印加するバイアス電圧ＢＳ３により位相シフト量を制御してもよい。位相シフタ１２３を構成する導波路にヒータを形成し、形成したヒータにバイアス電圧ＢＳ３を印加して発生する熱により導波路の屈折率を変えることで、位相シフト量を制御してもよい。
　合波器１２４は、ＭＺ変調器１２２－１により変調された光信号と、ＭＺ変調器１２２－２により変調され位相シフタ１２３により位相シフトされた光信号とを合波し、合波した変調光信号ＳＯ２を出力する。
　分波器１３０は、半導体変調器１２０（ＩＱ変調器）により生成された変調光信号ＳＯ２を、出力用の出力光信号ＳＯ３とモニタ用のモニタ光信号ＳＯ４に分岐する。分岐した出力光信号ＳＯ３は送信光として外部（光伝送路等）へ出力される。なお、半導体変調器１２０の合波器１２４と分波器１３０を１つの光カプラ（２×２光カプラ）としてもよい。
　帯域透過光フィルタ１４０は、所定の透過帯域の光信号を透過する光ＢＰＦ（Band Pass Filter）である。帯域透過光フィルタ１４０は、分波器１３０により分岐されたモニタ光信号ＳＯ４を入力し、モニタ光信号ＳＯ４のうち透過帯域の光を透過する。帯域透過光フィルタ１４０は、インジウムリンやシリコン等の半導体基板２００に形成された半導体フィルタである。帯域透過光フィルタ１４０は、例えば、非対称ＭＺ干渉計により構成される。帯域透過光フィルタ１４０は、リング共振器により構成してもよいし、対向するミラーを用いた共振器により構成してもよい。
　帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域は、単一波長光源１１０から出力される光源光ＳＯ１の設定波長（所望の目標波長）に対応する。単一波長光源１１０が波長可変光源の場合、帯域透過光フィルタ１４０を帯域可変フィルタとし、光源光ＳＯ１の設定波長の変更に応じて帯域透過光フィルタ１４０透過帯域を切り替えてもよい。帯域透過光フィルタ１４０を共振器により構成する場合、共振器の導波路にヒータを形成し、形成したヒータの熱を調整することで、帯域透過光フィルタの透過帯域を制御してもよい。また、透過帯域が異なる複数の帯域透過光フィルタを備え、単一波長光源１１０の光源光ＳＯ１の設定波長に応じて、使用する帯域透過光フィルタを切り替えてもよい。
　モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を透過した光信号をモニタ（検出）するＰＤ（Photo Detector）である。モニタＰＤ１５０は、インジウムリン、シリコン等の半導体基板２００に形成された半導体ＰＤである。モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を透過した光信号を光電変換し、光電変化されたモニタ信号ＭＯを出力する。
　バイアス制御部１６０は、モニタＰＤ１５０のモニタ結果であるモニタ信号ＭＯに基づいて、半導体変調器１２０のバイアス電圧ＢＳを制御する。半導体変調器１２０から出力された変調光を分岐し、分岐した光のモニタ結果に応じて、半導体変調器１２０のバイアス電圧をフィードバック制御することで、自動的にバイアス電圧を最適化する。この例では、バイアス制御部１６０は、モニタ信号ＭＯに基づいて、ＭＺ変調器１２２－１に印加するバイアス電圧ＢＳ１、ＭＺ変調器１２２－２に印加するバイアス電圧ＢＳ２、位相シフタ１２３に印加するバイアス電圧ＢＳ３をそれぞれ制御する。
　波長制御部１７０は、モニタＰＤ１５０のモニタ結果であるモニタ信号ＭＯに基づいて、単一波長光源１１０の光源光ＳＯ１の波長を制御する。波長制御部１７０は、モニタＰＤ１５０のモニタ結果に応じて、ヒータ２０４の発熱量を制御する。波長制御部１７０は、モニタ信号ＭＯに応じてヒータ電流ＨＴを生成し、生成したヒータ電流ＨＴを単一波長光源１１０に供給する。例えば、ヒータ電流ＨＴを抵抗に流し、抵抗を介してヒータ電流ＨＴに応じた電圧をヒータ２０４に印加して、ヒータ２０４に熱を発生させることで、単一波長光源１１０の光源光ＳＯ１の波長を制御する。なお、波長制御部１７０は、単一波長光源１１０を駆動する駆動電流を制御することで、光源光ＳＯ１の波長を調整してもよい。すなわち、波長制御部１７０は、モニタＰＤ１５０のモニタ結果に応じて、単一波長光源１１０を駆動する駆動電流を制御してもよい。その場合、単一波長光源１１０が出力する光源光ＳＯ１のパワーが変化するため、光源光ＳＯ１のパワーを調整する光アンプを備えてもよい。
　図６は、本実施の形態に係る光送信器１の動作例を示している。図６に示すように、まず、光送信器１は、単一波長光源１１０のヒータ電流ＨＴ及び半導体変調器１２０のバイアス電圧ＢＳの初期値を設定する（Ｓ１０１）。波長制御部１７０は、予め決められた初期値のヒータ電流ＨＴを生成し、生成したヒータ電流ＨＴを単一波長光源１１０に供給する。具体的には、波長制御部１７０は、抵抗を介して、初期値のヒータ電流ＨＴに応じた電圧をヒータ２０４に印加する。単一波長光源１１０は、初期値のヒータ電流ＨＴにより設定された波長の光源光ＳＯ１を生成する。
　また、バイアス制御部１６０は、予め決められた初期値のバイアス電圧ＢＳを生成し、生成したバイアス電圧ＢＳを半導体変調器１２０に供給する。具体的には、バイアス制御部１６０は、初期値のバイアス電圧ＢＳ１をＭＺ変調器１２２－１に印加し、初期値のバイアス電圧ＢＳ２をＭＺ変調器１２２－２に印加し、初期値のバイアス電圧ＢＳ３を位相シフタ１２３に印加する。半導体変調器１２０は、初期値のバイアス電圧ＢＳにより設定されたバイアス点で変調動作を行う。
　続いて、光送信器１は、単一波長光源１１０の波長制御処理を行う（Ｓ１０２～Ｓ１０４）。波長制御処理では、モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を介した光をモニタする（Ｓ１０２）。具体的には、半導体変調器１２０は、単一波長光源１１０から光源光ＳＯ１が入力され、データ信号ＤＴが入力されると、光源光ＳＯ１をデータ信号ＤＴ１に応じて変調し、変調した変調光信号ＳＯ２を出力する。分波器１３０は、生成された変調光信号ＳＯ２を出力光信号ＳＯ３とモニタ光信号ＳＯ４に分岐する。帯域透過光フィルタ１４０は、分岐されたモニタ光信号ＳＯ４から透過帯域の光を透過する。モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を介した光信号を検出し、検出した光信号をモニタ電流（モニタ信号ＭＯ）に変換する。
　続いて、波長制御部１７０は、モニタＰＤ１５０のモニタ結果に基づいて、単一波長光源１１０の波長制御（調整）が必要か否か判定する（Ｓ１０３）。例えば、波長制御部１７０は、モニタＰＤ１５０から出力されたモニタ電流（モニタ信号ＭＯ）が所定の閾値以下か否か判定し、モニタ電流が所定の閾値以下である場合、波長制御が必要であると判断する。
　続いて、波長制御が必要であると判定された場合、波長制御部１７０は、単一波長光源１１０の波長を制御（調整）する（Ｓ１０４）。波長制御部１７０は、検出したモニタ電流に応じてヒータ電流ＨＴを調整し、調整したヒータ電流ＨＴを単一波長光源１１０に供給する。例えば、波長制御部１７０は、モニタ電流が所定の閾値を超えるまで、ヒータ電流ＨＴの調整を繰り返す。
　図７Ａ及び図７Ｂ～図９Ａ及び図９Ｂは、単一波長光源１１０の波長制御の具体例を示している。図７Ａ及び図７Ｂは、単一波長光源１１０から出力された光源光ＳＯ１の波長が設定波長（λ０）からずれていない場合のスペクトル及びモニタパワーの例を示している。この場合、図７Ａに示すように、半導体変調器１２０が生成した変調光信号ＳＯ２及び分波器１３０から分岐したモニタ光信号ＳＯ４のスペクトルは、帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域スペクトルに含まれる。帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域スペクトルの帯域幅は、半導体変調器１２０から出力される変調光信号ＳＯ２の帯域幅に対応する。例えば、帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域の帯域幅は、変調光信号ＳＯ２の帯域幅より広い、あるいは、変調光信号ＳＯ２の帯域幅とほぼ同じ幅であり、少なくとも変調光信号ＳＯ２を透過可能な帯域幅である。そうすると、図７Ｂに示すように、光源光ＳＯ１の波長が設定波長（λ０）からずれていない場合、帯域透過光フィルタ１４０を透過したモニタ光信号ＳＯ４のモニタパワー（モニタ電流）は最大値となる。例えば、波長制御部１７０は、モニタパワーが所定の閾値よりも大きいため、波長制御は不要であると判定する（Ｓ１０３）。
　図８Ａ及び図８Ｂは、単一波長光源１１０から出力された光源光ＳＯ１の波長が設定波長（λ０）より短波長側にずれている場合のスペクトル及びモニタパワーの例を示している。この場合、図８Ａに示すように、半導体変調器１２０が生成した変調光信号ＳＯ２及び分波器１３０から分岐したモニタ光信号ＳＯ４のスペクトルは、帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域スペクトルよりも短波長側にずれてしまう。このため、モニタ光信号ＳＯ４のうち透過帯域に含まれない短波長側の部分が帯域透過光フィルタ１４０でカットされる。そうすると、図８Ｂに示すように、光源光ＳＯ１の波長が設定波長（λ０）より短波長側にずれている場合、帯域透過光フィルタ１４０を透過したモニタ光信号ＳＯ４のモニタパワー（モニタ電流）は、最大値よりも小さくなる。例えば、波長制御部１７０は、モニタパワーが所定の閾値よりも小さいため、波長制御が必要であると判定し（Ｓ１０３）、単一波長光源１１０の波長を制御する（Ｓ１０４）。この例では、モニタパワーに応じてヒータ電流を増加させることで、単一波長光源１１０の波長を長波長側へ調整する。
　図９Ａ及び図９Ｂは、単一波長光源１１０から出力された光源光ＳＯ１の波長が設定波長（λ０）より長波長側にずれている場合のスペクトル及びモニタパワーの例を示している。この場合、図９Ａに示すように、半導体変調器１２０が生成した変調光信号ＳＯ２及び分波器１３０から分岐したモニタ光信号ＳＯ４のスペクトルは、帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域スペクトルよりも長波長側にずれてしまう。このため、モニタ光信号ＳＯ４のうち透過帯域に含まれない長波長側の部分が帯域透過光フィルタ１４０でカットされる。そうすると、図９Ｂに示すように、光源光ＳＯ１の波長が設定波長（λ０）より長波長側にずれている場合、帯域透過光フィルタ１４０を透過したモニタ光信号ＳＯ４のモニタパワー（モニタ電流）は、最大値よりも小さくなる。例えば、波長制御部１７０は、モニタパワーが所定の閾値よりも小さいため、波長制御が必要であると判定し（Ｓ１０３）、単一波長光源１１０の波長を制御する（Ｓ１０４）。この例では、モニタパワーに応じてヒータ電流を減少させることで、単一波長光源１１０の波長を短波長側へ調整する。
　続いて、図６に示すように、光送信器１は、Ｓ１０３で波長制御が不要と判定された場合、または、Ｓ１０４の波長制御が終了した場合、半導体変調器１２０のバイアス制御処理を行う（Ｓ１０５～Ｓ１０７）。バイアス制御処理では、モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を介した光をモニタする（Ｓ１０５）。Ｓ１０２と同様に、半導体変調器１２０は、波長制御された光源光ＳＯ１を変調し、モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を介した光信号を検出し、検出した光信号をモニタ電流（モニタ信号ＭＯ）に変換する。
　続いて、バイアス制御部１６０は、モニタＰＤ１５０のモニタ結果に基づいて、半導体変調器１２０のバイアス制御（調整）が必要か否か判定する（Ｓ１０６）。例えば、バイアス制御部１６０は、モニタＰＤ１５０から出力されたモニタ電流（モニタ信号ＭＯ）が所定の範囲内か否か判定し、モニタ電流が所定の範囲を超えている場合、バイアス制御が必要であると判断する。
　続いて、バイアス制御が必要であると判定された場合、バイアス制御部１６０は、半導体変調器１２０のバイアス電圧ＢＳを制御（調整）する（Ｓ１０７）。バイアス制御部１６０は、検出したモニタ電流に基づいて、ＭＺ変調器１２２－１に印加するバイアス電圧ＢＳ１、ＭＺ変調器１２２－２に印加するバイアス電圧ＢＳ２、位相シフタ１２３に印加するバイアス電圧ＢＳ３をそれぞれ制御する。例えば、バイアス制御部１６０は、モニタ電流が所定の範囲内となるまで、バイアス電圧ＢＳ１～ＢＳ３の調整を繰り返す。
　その後、光送信器１は、波長制御処理（Ｓ１０２～Ｓ１０４）とバイアス制御処理（Ｓ１０５～Ｓ１０７）を順に繰り返す。波長制御処理及びバイアス制御処理を常に繰り返してもよいし、定期的に繰り返してもよい。一度、波長制御処理により単一波長光源１１０の波長が調整された後は、波長制御処理とバイアス制御処理をそれぞれ独立して実行してもよい。すなわち、波長制御処理とバイアス制御処理を並列に行ってもよいし、それぞれ異なる周期で行ってもよい。バイアス電圧を調整してから半導体変調器のバイアス点がずれるまでの期間よりも光源の波長を調整してから波長がずれるまでの期間の方が長いため、バイアス制御処理を第１の周期で行い、波長制御処理を第１の周期よりも長い第２の周期で行ってもよい。
　以上のように、本実施の形態では、ＤＦＢレーザや波長可変光源などの単一波長光源と半導体変調器が同一基板上に集積された光送信器において、モニタＰＤの前段に設定波長を中心透過波長とする光バンドパスフィルタが配置されている。また、半導体変調器からの光をカプラで分岐し、分岐した光をバンドパスフィルタに入力する。波長制御及びバイアス制御では、モニタＰＤから出力された電気信号を用いて波長制御部で識別して光源のヒータ電流を制御することで波長制御し、その後、モニタＰＤから出力された電気信号を用いてバイアス制御部で識別処理して光変調器のバイアス電圧を制御する。
　これにより、半導体変調器及び光源等を集積化するとともに、バイアス制御及び波長制御を好適に行うことができる。具体的には、半導体変調器及び光源等を同一の半導体基板に集積化することで、小型化及び省電力化することができる。バンドパスフィルタを介した光をモニタし、モニタ結果に基づいてバイアス制御及び波長制御を行うことで、１つのモニタＰＤでバイアス制御及び波長制御を行うことができる。モニタ結果に応じたヒータ電流により光源に形成されたヒータの熱を制御することで、ＴＥＣなどの大型の温度調整機能を利用することなく光源の波長を制御できるため、光源の波長制御と半導体変調器のバイアス制御を近接して省面積で行うことができる。また、半導体変調器からの光を分岐し、分岐した光をモニタすることで、光伝送路などの外部へ出力される光への影響を抑えつつ、波長制御とバイアス制御を行うことができる。
（実施の形態２）
　次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、帯域透過光フィルタの透過帯域幅を狭くし、帯域透過光フィルタの有無を切り替え可能とする例について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１と組み合わせて実施することが可能であり、実施の形態１で示した各構成を適宜使用してもよい。
　図１０は、本実施の形態に係る光送信器１の構成例を示している。図１０に示すように、本実施の形態に係る光送信器１は、実施の形態１の図３の構成に加えて、光スイッチ１８０を備えている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
　光スイッチ１８０は、分波器１３０と帯域透過光フィルタ１４０の間に配置され、帯域透過光フィルタ１４０をバイパス可能に切り替える切り替え部である。光スイッチ１８０は、帯域透過光フィルタ１４０の有無（使用の有無）を切り替えるとも言える。光スイッチ１８０は、分波器１３０、帯域透過光フィルタ１４０等と同様に、半導体基板２００上に形成されている。光スイッチ１８０は、分波器１３０からのモニタ光信号ＳＯ４の出力先を切り替え、モニタ光信号ＳＯ４を帯域透過光フィルタ１４０とモニタＰＤ１５０のいずれかに出力する。これにより、帯域透過光フィルタ１４０をバイパスするか否か、すなわち、帯域透過光フィルタ１４０にモニタ光信号ＳＯ４をフィルタリングさせるか否か切り替える。
　例えば、波長制御部１７０が波長制御処理を行う場合、分波器１３０の出力を帯域透過光フィルタ１４０の入力に接続し、モニタ光信号ＳＯ４の出力先を帯域透過光フィルタ１４０に切り替える。これにより、帯域透過光フィルタ１４０にモニタ光信号ＳＯ４をフィルタリングさせ、帯域透過光フィルタ１４０を透過したモニタ光信号ＳＯ４をモニタＰＤ１５０で検出する。また、バイアス制御部１６０がバイアス制御処理を行う場合、分波器１３０の出力をモニタＰＤ１５０の入力に接続し、モニタ光信号ＳＯ４の出力先をモニタＰＤ１５０に切り替える。これにより、帯域透過光フィルタ１４０をバイパスし、分波器１３０で分岐したモニタ光信号ＳＯ４を直接モニタＰＤ１５０で検出する。
　また、本実施の形態では、帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域の帯域幅を実施の形態１よりも狭くする。図１１は、帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域スペクトルの例を示している。図１１に示すように、例えば、透過帯域スペクトルの帯域幅は、半導体変調器１２０から出力される変調光信号Ｓ０２の帯域幅よりも狭い。帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域の帯域幅は、単一波長光源１１０から出力される光源光ＳＯ１の帯域幅に対応してもよい。帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域の帯域幅は、光源光ＳＯ１の帯域幅より広い、あるいは、光源光ＳＯ１の帯域幅とほぼ同じ幅であり、少なくとも光源光ＳＯ１を透過可能な帯域幅でもよい。
　図１２は、本実施の形態に係る光送信器１の動作例を示している。この例では、実施の形態１の図６の動作例に対し、Ｓ１１１及びＳ１１２が追加され、Ｓ１０５がＳ１１５に変更されている。
　図１２に示すように、光送信器１は、実施の形態１と同様に単一波長光源１１０のヒータ電流ＨＴ及び半導体変調器１２０のバイアス電圧ＢＳの初期値を設定した後（Ｓ１０１）、波長制御処理を行うため、帯域透過光フィルタ１４０を使用するよう光スイッチ１８０の接続を切り替える（Ｓ１１１）。光スイッチ１８０は、分波器１３０からのモニタ光信号ＳＯ４の出力先を帯域透過光フィルタ１４０とする。
　続いて、光送信器１は、実施の形態１と同様に、波長制御処理（Ｓ１０２～Ｓ１０４）を行う。帯域透過光フィルタ１４０は、光スイッチ１８０からのモニタ光信号ＳＯ４を、図１１のように狭い透過帯域で透過する。モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を透過した光信号をモニタし、波長制御部１７０は、そのモニタ結果に応じて、単一波長光源１１０の波長を制御する。
　続いて、光送信器１は、バイアス制御処理を行うため、帯域透過光フィルタ１４０をバイパスするよう光スイッチ１８０の接続を切り替える（Ｓ１１２）。光スイッチ１８０は、分波器１３０からのモニタ光信号ＳＯ４の出力先をモニタＰＤ１５０とする。
　続いて、光送信器１は、実施の形態１と同様に、バイアス制御処理（Ｓ１１５、Ｓ１０６～Ｓ１０７）を行う。モニタＰＤ１５０は、帯域透過光フィルタ１４０を介さずに、光スイッチ１８０からのモニタ光信号ＳＯ４をモニタする（Ｓ１１５）。バイアス制御部１６０は、そのモニタ結果に応じて、半導体変調器１２０のバイアス電圧ＢＳを制御する（Ｓ１０６～Ｓ１０７）。
　以上のように、本実施の形態では、バンドパスフィルタの透過帯域を狭くし、バンドパスフィルタの有無を選択可能とする。波長制御を行う場合に、狭い透過帯域のバンドパスフィルタを透過した光をモニタすることで、波長制御の精度を向上できる。また、バイアス制御を行う場合は、バンドパスフィルタをバイパスすることで、狭い透過帯域のバンドパスフィルタによる影響を抑え、精度よくバイアス制御を行うことができる。
（実施の形態３）
　次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態では、光送信器が半導体変調器としてＤＰ－ＩＱ変調器を備える例について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１または２と組み合わせて実施することが可能であり、実施の形態１または２で示した各構成を適宜使用してもよい。
　図１３は、本実施の形態に係る光送信器１の構成例を示している。図１４は、図１３のＤＰ－ＩＱ変調器２２０の具体的な構成例を示している。図１３に示すように、本実施の形態に係る光送信器１では、実施の形態１の半導体変調器１２０として、ＤＰ－ＩＱ変調器２２０を備えている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
　ＤＰ－ＩＱ変調器２２０は、ＤＰ（dual polarization）型のＩＱ変調器であり、半導体基板２００上に形成された半導体変調器である。図１４に示すように、ＤＰ－ＩＱ変調器２２０は、実施の形態１の半導体変調器１２０を構成するＩＱ変調器を２つ備えている。２つのＩＱ変調器のうち一方がＸ偏波用のＩＱ変調器であり、他方がＹ偏波用のＩＱ変調器である。
　具体的には、ＤＰ－ＩＱ変調器２２０は、分波器１２１－１～１２１－２、ＭＺ変調器１２２－１～１２２－４、位相シフタ１２３－１～１２３－２、合波器１２４－１～１２４－２、分波器１２５、偏波回転器１２６、偏波結合器１２７を備える。分波器１２５は、単一波長光源１１０からの光源光ＳＯ１をＸ偏波用の光とＹ偏波用の光に分岐（分波）する。
　分波器１２１－１、ＭＺ変調器１２２－１～１２２－２、位相シフタ１２３－１、合波器１２４－１は、例えば、Ｘ偏波用のＩＱ変調器を構成する。分波器１２１－２、ＭＺ変調器１２２－３～１２２－４、位相シフタ１２３－２、合波器１２４－２は、例えば、Ｙ偏波用のＩＱ変調器を構成する。Ｘ偏波用のＩＱ変調器とＹ偏波用のＩＱ変調器の各構成は、実施の形態１の半導体変調器１２０と同様である。
　ＭＺ変調器１２２－１は、バイアス電圧ＢＳ１が印加され、分波器１２１－１により分岐されたＸ偏波のＩｃｈ用の光を、データ信号ＤＴ１に応じて変調する。ＭＺ変調器１２２－２は、バイアス電圧ＢＳ２が印加され、分波器１２１－１により分岐されたＸ偏波のＱｃｈ用の光を、データ信号ＤＴ２に応じて変調する。位相シフタ１２３－１は、バイアス電圧ＢＳ３が印加され、ＭＺ変調器１２２－２により変調されたＸ偏波のＱｃｈ用の変調光信号の位相をシフトさせる。
　ＭＺ変調器１２２－３は、バイアス電圧ＢＳ４が印加され、分波器１２１－２により分岐されたＹ偏波のＩｃｈ用の光を、データ信号ＤＴ３に応じて変調する。ＭＺ変調器１２２－４は、バイアス電圧ＢＳ５が印加され、分波器１２１－２により分岐されたＹ偏波のＱｃｈ用の光を、データ信号ＤＴ４に応じて変調する。位相シフタ１２３－２は、バイアス電圧ＢＳ６が印加され、ＭＺ変調器１２２－４により変調されたＹ偏波のＱｃｈ用の変調光信号の位相をシフトさせる。
　偏波回転器１２６は、Ｘ偏波用のＩＱ変調器から出力された変調光信号の偏波方向と、Ｙ偏波用のＩＱ変調器から出力された変調光信号の偏波方向が直交するように、Ｘ偏波用のＩＱ変調器から出力された変調光信号、または、Ｙ偏波用のＩＱ変調器から出力された変調光信号の偏波方向を回転させる。この例では、偏波回転器１２６は、Ｘ偏波用のＩＱ変調器（合波器１２４－１）から出力された変調光信号の偏波方向を９０°回転させる。
　偏波結合器１２７は、Ｘ偏波用のＩＱ変調器（合波器１２４－１）から出力され偏波方向を回転したＸ偏波の変調光信号と、Ｙ偏波用のＩＱ変調器（合波器１２４－２）から出力されたＹ偏波の変調光信号とを偏波結合し、偏波結合した光信号を変調光信号ＳＯ２として出力する。
　図１３に示すように、本実施の形態では、分波器１３０は、ＤＰ－ＩＱ変調器２２０により生成されたＸ偏波及びＹ偏波を含む変調光信号ＳＯ２を、出力用の出力光信号ＳＯ３とモニタ用のモニタ光信号ＳＯ４に分岐する。バイアス制御部１６０は、帯域透過光フィルタ１４０を透過しモニタＰＤ１５０がモニタしたモニタ信号ＭＯに基づいて、ＤＰ－ＩＱ変調器２２０のバイアス電圧ＢＳを制御する。具体的には、バイアス制御部１６０は、モニタ信号ＭＯに基づいて、ＭＺ変調器１２２－１のバイアス電圧ＢＳ１、ＭＺ変調器１２２－２のバイアス電圧ＢＳ２、位相シフタ１２３－１のバイアス電圧ＢＳ３、ＭＺ変調器１２２－３のバイアス電圧ＢＳ４、ＭＺ変調器１２２－４のバイアス電圧ＢＳ５、位相シフタ１２３－２のバイアス電圧ＢＳ６をそれぞれ制御する。波長制御部１７０は、実施の形態１と同様に、モニタ信号ＭＯに基づいて、単一波長光源１１０の波長を制御する。
　以上のように、光送信器は、半導体変調器としてＤＰ－ＩＱ変調器を備えてもよい。この場合でも、実施の形態１と同様に、ＤＰ－ＩＱ変調器等を集積化し、バイアス制御及び波長制御を好適に行うことができる。
（実施の形態４）
　次に、実施の形態４について説明する。本実施の形態では、光送信器が複数のＤＰ－ＩＰ変調器を備える例について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１～３のいずれかと組み合わせて実施することが可能であり、実施の形態１～３のいずれかで示した各構成を適宜使用してもよい。
　図１５は、本実施の形態に係る光送信器１の構成例を示している。図１５に示すように、本実施の形態に係る光送信器１は、複数のＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎ（変調器アレイ）を備える。ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎは、実施の形態３で示したＤＰ－ＩＰ変調器である。
　本実施の形態では、半導体基板２００上に、単一波長光源１１０、分波器１１１、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎ、分波器１３０－１～１３０－Ｎ、帯域透過光フィルタ１４０、モニタＰＤ１５０－１～１５０－Ｎを備える。
　分波器１１１は、単一波長光源１１０からの光源光ＳＯ１をＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎへ分岐（分波）する。ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎは、分波器１１１から分岐した光をそれぞれ変調する。分波器１３０－１～１３０－Ｎは、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎにより生成された変調光信号を出力光信号とモニタ光信号にそれぞれ分岐する。
　帯域透過光フィルタ１４０は、分波器１３０－１～１３０－Ｎのいずれかにより分岐されたモニタ光信号を透過帯域により透過する。この例では、帯域透過光フィルタ１４０は、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－Ｎにより生成され分波器１３０－Ｎにより分岐されたモニタ光信号を透過する。帯域透過光フィルタ１４０は、分波器１３０－Ｎに限らず、他の分波器１３０により分岐されたモニタ光信号を透過してもよい。
　モニタＰＤ１５０－Ｎは、帯域透過光フィルタ１４０を透過した光信号をモニタする。その他のモニタＰＤ１５０－１～１５０－Ｎ－１は、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎ－１により生成され分波器１３０－１～１３０－Ｎ－１により分岐されたモニタ光信号をそれぞれモニタする。
　バイアス制御部１６０は、モニタＰＤ１５０－１～１５０－Ｎがモニタしたモニタ信号ＭＯに基づいて、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎのバイアス電圧ＢＳをそれぞれ制御する。すなわち、バイアス制御部１６０は、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎにより変調され分波器１３０－１～１３０－Ｎにより分岐された光信号に基づいて、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎのバイアス電圧ＢＳをそれぞれ制御する。バイアス制御部１６０は、モニタＰＤ１５０－１のモニタ結果に応じて、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１のバイアス電圧ＢＳを制御し、モニタＰＤ１５０－２のモニタ結果に応じて、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－２のバイアス電圧ＢＳを制御し、・・・、モニタＰＤ１５０－Ｎのモニタ結果に応じて、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－Ｎのバイアス電圧ＢＳを制御する。波長制御部１７０は、実施の形態１と同様に、モニタＰＤ１５０－Ｎがモニタしたモニタ信号ＭＯに基づいて、単一波長光源１１０の波長を制御する。すなわち、波長制御部１７０は、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎのいずれかにより変調され分波器１３０により分岐された光信号に基づいて、単一波長光源１１０の波長を制御する。
　以上のように、光送信器は、半導体変調器として複数のＤＰ－ＩＱ変調器を備えてもよい。この場合でも、実施の形態１と同様に、複数のＤＰ－ＩＱ変調器等を集積化し、バイアス制御及び波長制御を好適に行うことができる。
（実施の形態５）
　次に、実施の形態５について説明する。本実施の形態では、光送信器が複数のＤＰ－ＩＱ変調器と多波長光源を備える例について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１～４のいずれかと組み合わせて実施することが可能であり、実施の形態１～４のいずれかで示した各構成を適宜使用してもよい。
　図１６は、本実施の形態に係る光送信器１の構成例を示している。図１６に示すように、本実施の形態に係る光送信器１は、実施の形態４の構成に対し、単一波長光源１１０の代わりに多波長光源１１２を備え、分波器１１１の代わりに波長分波器１１３を備える。その他の構成は実施の形態４と同様である。
　多波長光源１１２は、多波長（複数の波長）の光源光ＳＯ１を出力する光源であり、λ１～λＮの波長の光を出力する。多波長光源１１２は、波長間隔が等間隔にロックされた複数の波長の光を出力する。多波長光源１１２は、例えば、ｃｏｍｂ光源等の半導体レーザであり、半導体基板２００上に形成される。
　波長分波器１１３は、多波長光源１１２から出力された複数の波長の光源光ＳＯ１を、波長ごとに分波（分岐）する。波長分波器１１３は、例えば、ＡＷＧ（Arrayed waveguide gratings）であり、半導体基板２００上に形成される。波長分波器１１３は、多波長光源１１２からの波長λ１～λＮの光信号を、波長ごとにＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎへ出力する。具体的には、波長分波器１１３は、波長λ１の光信号をＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１へ出力し、波長λ２の光信号をＤＰ－ＩＰ変調器２２０－２へ出力し、・・・、波長λＮの光信号をＤＰ－ＩＰ変調器２２０－Ｎへ出力する。
　ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－１～２２０－Ｎは、実施の形態４と同様に、波長分波器１１３から分岐した各波長の光をそれぞれ変調する。分波器１３０－１～１３０－Ｎ、帯域透過光フィルタ１４０、モニタＰＤ１５０－１～１５０－Ｎ、バイアス制御部１６０も実施の形態４と同様である。なお、帯域透過光フィルタ１４０が、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－Ｎにより生成され分波器１３０－Ｎにより分岐されたモニタ光信号を透過する場合、帯域透過光フィルタ１４０の透過帯域は、ＤＰ－ＩＰ変調器２２０－Ｎが変調する光信号の波長（λＮ）に対応する。
　波長制御部１７０は、モニタＰＤ１５０－Ｎがモニタしたモニタ信号ＭＯに基づいて、多波長光源１１２の複数の波長の全てを制御する。波長制御部１７０は、実施の形態１と同様に、多波長光源１１２に形成されたヒータにヒータ電流を供給することで、複数の波長を制御する。多波長光源１１２では複数の波長の間隔がロックされているため、いずれかの変調器で変調された光信号のモニタ結果に応じて、ヒータ電流を制御することで、複数の波長をまとめて制御できる。
　図１７は、本実施の形態に係る光送信器１の他の構成例を示している。図１７の例では、光送信器１は、光源として、単一波長光源１１０と多波長光源１１４を備える。この例では、単一波長光源１１０はマスターレーザであり、多波長光源１１４はスレーブレーザである。単一波長光源１１０と多波長光源１１４は、半導体基板２００上に形成される。
　単一波長光源１１０は、実施の形態１と同様に、単一波長の光を出力する。多波長光源１１４は、図１６の多波長光源１１２と同様に、波長間隔が等間隔にロックされた複数の波長の光を出力する。単一波長光源１１０から出力された光で注入同期されることにより多波長光源１１４の波長が調整される。
　図１７の例では、波長制御部１７０は、実施の形態１と同様に、単一波長光源１１０に形成されたヒータにヒータ電流を供給し、単一波長の光の波長を制御する。多波長光源１１４では、複数の波長の波長間隔がロックされているため、多波長光源１１４に入力される光の波長を制御することで、複数の波長の光の波長をまとめて制御できる。
　以上のように、光送信器は、複数のＤＰ－ＩＱ変調器と多波長光源を備えてもよい。この場合でも、実施の形態１と同様に、複数のＤＰ－ＩＱ変調器と多波長光源等を集積化し、バイアス制御及び波長制御を好適に行うことができる。
　なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
　以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　光源光を生成する光源と、
　前記生成した光源光を変調光に変調する半導体変調器と、
　前記変調した変調光を出力光とモニタ光に分岐する分波器と、
　前記分岐したモニタ光から透過帯域の光を透過する光フィルタと、
　前記透過した光をモニタする光モニタと、
　前記モニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御するバイアス制御手段と、
　前記モニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御する波長制御手段と、
　を備える、光送信器。
（付記２）
　前記光フィルタの透過帯域は、前記光源が出力する前記光源光の波長として設定された設定波長に対応した帯域である、
　付記１に記載の光送信器。
（付記３）
　前記光源の設定波長は可変であり、
　前記光フィルタの透過帯域は、前記光源の設定波長の変更に応じて切り替えられる、
　付記２に記載の光送信器。
（付記４）
　前記透過帯域の帯域幅は、前記変調光の帯域幅に対応する、
　付記２または３に記載の光送信器。
（付記５）
　前記透過帯域の帯域幅は、前記変調光の帯域幅よりも狭い、
　付記４に記載の光送信器。
（付記６）
　前記透過帯域の帯域幅は、前記光源光の帯域幅に対応する、
　付記５に記載の光送信器。
（付記７）
　前記分波器と前記光フィルタの間で、前記光フィルタをバイパス可能に切り替える光スイッチを備える、
　付記１乃至６のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記８）
　前記光スイッチは、前記バイアス制御手段が前記バイアス電圧を制御する場合、前記分波器の出力を前記光モニタの入力に接続する、
　付記７に記載の光送信器。
（付記９）
　前記光スイッチは、前記波長制御手段が前記光源光の波長を制御する場合、前記分波器の出力を前記光フィルタの入力に接続する、
　付記７または８に記載の光送信器。
（付記１０）
　前記波長制御手段が前記光源光の波長を制御した後、前記バイアス制御手段が前記バイアス電圧を制御する、
　付記１乃至９のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記１１）
　前記光源を加熱可能なヒータを備え、
　前記波長制御手段は、前記モニタした結果に応じて、前記ヒータの発熱量を制御する、
　付記１乃至１０のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記１２）
　前記ヒータは、前記光源及び前記半導体変調器を含む半導体基板における前記光源の形成領域に対応して形成されている、
　付記１１に記載の光送信器。
（付記１３）
　前記波長制御手段は、前記モニタした結果に応じて、前記光源を駆動する駆動電流を制御する、
　付記１乃至１０のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記１４）
　前記光源から出力される前記光源光のパワーを調整する光アンプを備える、
　付記１３に記載の光送信器。
（付記１５）
　前記半導体変調器は、２つのＭＺ変調器を含むＩＱ変調器を備える、
　付記１乃至１４のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記１６）
　前記分波器は、前記ＩＱ変調器から出力された光を前記出力光と前記モニタ光に分岐する、
　付記１５に記載の光送信器。
（付記１７）
　前記半導体変調器は、２つの前記ＩＱ変調器を含むＤＰ－ＩＱ変調器を備える、
　付記１５または１６に記載の光送信器。
（付記１８）
　前記分波器は、前記ＤＰ－ＩＱ変調器から出力された光を前記出力光と前記モニタ光に分岐する、
　付記１７に記載の光送信器。
（付記１９）
　前記半導体変調器は、複数の前記ＤＰ－ＩＱ変調器を備える、
　付記１７または１８に記載の光送信器。
（付記２０）
　前記光フィルタは、前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器のうちいずれかのＤＰ－ＩＱ変調器により変調され前記分波器により分岐された光を透過する、
　付記１９に記載の光送信器。
（付記２１）
　前記バイアス制御手段は、前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器により変調され前記分波器により分岐された光に基づいて、前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器のバイアス電圧をそれぞれ制御し、
　前記波長制御手段は、前記いずれかのＤＰ－ＩＱ変調器により変調され前記分波器により分岐された光に基づいて、前記光源光の波長を制御する、
　付記２０に記載の光送信器。
（付記２２）
　前記光源は、多波長の光源光を生成する多波長光源を含み、
　前記生成された多波長の光源光を波長ごとに分岐し、前記分岐した光を前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器に出力する波長分波器を備える、
　付記１９乃至２１のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記２３）
　前記波長制御手段は、前記多波長の光源光の全ての波長を制御する、
　付記２２に記載の光送信器。
（付記２４）
　前記光源は、単一波長光源をさらに含み、
　前記多波長光源は、前記単一波長光源から出力された光に基づいて、前記多波長の光源光を生成し、
　前記波長制御手段は、前記単一波長光源から出力される光の波長を制御する、
　付記２３に記載の光送信器。
（付記２５）
　前記光源、前記半導体変調器、前記分波器、前記光フィルタ及び前記光モニタは、１つの半導体基板上に形成されている、
　付記１乃至２４のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記２６）
　光源により光源光を生成し、
　前記生成した光源光を半導体変調器により変調光に変調し、
　前記変調した変調光を出力光とモニタ光に分岐し、
　前記分岐したモニタ光から透過帯域の光を透過し、
　前記透過した光をモニタし、
　前記モニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御し、
　前記モニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御する、
　光送信器の制御方法。
（付記２７）
　前記光源光の波長を制御する場合、前記透過した光をモニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御し、
　前記半導体変調器のバイアス電圧を制御する場合、前記分岐したモニタ光をモニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御する、
　付記２６に記載の光送信器の制御方法。
１　　　光送信器
１１０　単一波長光源
１１１　分波器
１１２　多波長光源
１１３　波長分波器
１１４　多波長光源
１２０　半導体変調器
１２１　分波器
１２２、１２２－１～１２２－４　ＭＺ変調器
１２３、１２３－１～１２３－２　位相シフタ
１２４、１２４－１～１２４－２　合波器
１２５　分波器
１２６　偏波回転器
１２７　偏波結合器
１３０、１３０－１～１３０－Ｎ　分波器
１４０　帯域透過光フィルタ
１５０、１５０－１～１５０－Ｎ　モニタＰＤ
１６０　バイアス制御部
１７０　波長制御部
１８０　光スイッチ
２００　半導体基板
２０１　下部クラッド層
２０２　活性層
２０３　上部クラッド層
２０４　ヒータ
２０５　はんだバンプ
２２０　ＤＰ－ＩＱ変調器

Claims (27)

  1. 　光源光を生成する光源と、
    　前記生成した光源光を変調光に変調する半導体変調器と、
    　前記変調した変調光を出力光とモニタ光に分岐する分波器と、
    　前記分岐したモニタ光から透過帯域の光を透過する光フィルタと、
    　前記透過した光をモニタする光モニタと、
    　前記モニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御するバイアス制御手段と、
    　前記モニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御する波長制御手段と、
    　を備える、光送信器。
  2. 　前記光フィルタの透過帯域は、前記光源が出力する前記光源光の波長として設定された設定波長に対応した帯域である、
    　請求項１に記載の光送信器。
  3. 　前記光源の設定波長は可変であり、
    　前記光フィルタの透過帯域は、前記光源の設定波長の変更に応じて切り替えられる、
    　請求項２に記載の光送信器。
  4. 　前記透過帯域の帯域幅は、前記変調光の帯域幅に対応する、
    　請求項２または３に記載の光送信器。
  5. 　前記透過帯域の帯域幅は、前記変調光の帯域幅よりも狭い、
    　請求項４に記載の光送信器。
  6. 　前記透過帯域の帯域幅は、前記光源光の帯域幅に対応する、
    　請求項５に記載の光送信器。
  7. 　前記分波器と前記光フィルタの間で、前記光フィルタをバイパス可能に切り替える光スイッチを備える、
    　請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光送信器。
  8. 　前記光スイッチは、前記バイアス制御手段が前記バイアス電圧を制御する場合、前記分波器の出力を前記光モニタの入力に接続する、
    　請求項７に記載の光送信器。
  9. 　前記光スイッチは、前記波長制御手段が前記光源光の波長を制御する場合、前記分波器の出力を前記光フィルタの入力に接続する、
    　請求項７または８に記載の光送信器。
  10. 　前記波長制御手段が前記光源光の波長を制御した後、前記バイアス制御手段が前記バイアス電圧を制御する、
    　請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光送信器。
  11. 　前記光源を加熱可能なヒータを備え、
    　前記波長制御手段は、前記モニタした結果に応じて、前記ヒータの発熱量を制御する、
    　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光送信器。
  12. 　前記ヒータは、前記光源及び前記半導体変調器を含む半導体基板における前記光源の形成領域に対応して形成されている、
    　請求項１１に記載の光送信器。
  13. 　前記波長制御手段は、前記モニタした結果に応じて、前記光源を駆動する駆動電流を制御する、
    　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光送信器。
  14. 　前記光源から出力される前記光源光のパワーを調整する光アンプを備える、
    　請求項１３に記載の光送信器。
  15. 　前記半導体変調器は、２つのＭＺ変調器を含むＩＱ変調器を備える、
    　請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の光送信器。
  16. 　前記分波器は、前記ＩＱ変調器から出力された光を前記出力光と前記モニタ光に分岐する、
    　請求項１５に記載の光送信器。
  17. 　前記半導体変調器は、２つの前記ＩＱ変調器を含むＤＰ－ＩＱ変調器を備える、
    　請求項１５または１６に記載の光送信器。
  18. 　前記分波器は、前記ＤＰ－ＩＱ変調器から出力された光を前記出力光と前記モニタ光に分岐する、
    　請求項１７に記載の光送信器。
  19. 　前記半導体変調器は、複数の前記ＤＰ－ＩＱ変調器を備える、
    　請求項１７または１８に記載の光送信器。
  20. 　前記光フィルタは、前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器のうちいずれかのＤＰ－ＩＱ変調器により変調され前記分波器により分岐された光を透過する、
    　請求項１９に記載の光送信器。
  21. 　前記バイアス制御手段は、前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器により変調され前記分波器により分岐された光に基づいて、前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器のバイアス電圧をそれぞれ制御し、
    　前記波長制御手段は、前記いずれかのＤＰ－ＩＱ変調器により変調され前記分波器により分岐された光に基づいて、前記光源光の波長を制御する、
    　請求項２０に記載の光送信器。
  22. 　前記光源は、多波長の光源光を生成する多波長光源を含み、
    　前記生成された多波長の光源光を波長ごとに分岐し、前記分岐した光を前記複数のＤＰ－ＩＱ変調器に出力する波長分波器を備える、
    　請求項１９乃至２１のいずれか一項に記載の光送信器。
  23. 　前記波長制御手段は、前記多波長の光源光の全ての波長を制御する、
    　請求項２２に記載の光送信器。
  24. 　前記光源は、単一波長光源をさらに含み、
    　前記多波長光源は、前記単一波長光源から出力された光に基づいて、前記多波長の光源光を生成し、
    　前記波長制御手段は、前記単一波長光源から出力される光の波長を制御する、
    　請求項２３に記載の光送信器。
  25. 　前記光源、前記半導体変調器、前記分波器、前記光フィルタ及び前記光モニタは、１つの半導体基板上に形成されている、
    　請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の光送信器。
  26. 　光源により光源光を生成し、
    　前記生成した光源光を半導体変調器により変調光に変調し、
    　前記変調した変調光を出力光とモニタ光に分岐し、
    　前記分岐したモニタ光から透過帯域の光を透過し、
    　前記透過した光をモニタし、
    　前記モニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御し、
    　前記モニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御する、
    　光送信器の制御方法。
  27. 　前記光源光の波長を制御する場合、前記透過した光をモニタした結果に基づいて、前記光源光の波長を制御し、
    　前記半導体変調器のバイアス電圧を制御する場合、前記分岐したモニタ光をモニタした結果に基づいて、前記半導体変調器のバイアス電圧を制御する、
    　請求項２６に記載の光送信器の制御方法。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009044141A (ja) * 2007-07-19 2009-02-26 Eudyna Devices Inc 光学デバイスおよびその制御方法
JP2010233176A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Opnext Japan Inc 光送信器
US20110206384A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-25 Yuxin Zhou Bias control in an optical modulator and transmitter
JP2012257164A (ja) * 2011-06-10 2012-12-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体光変調器の駆動制御装置
JP2016099610A (ja) * 2014-11-26 2016-05-30 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光通信装置及び光変調器の制御方法
US20180083599A1 (en) * 2016-09-16 2018-03-22 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Signal processing apparatus and method for transmitting and receiving coherent parallel optical signals
CN111800197A (zh) * 2020-05-12 2020-10-20 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种基于频率梳状光源的简化波分复用相干光通信系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009044141A (ja) * 2007-07-19 2009-02-26 Eudyna Devices Inc 光学デバイスおよびその制御方法
JP2010233176A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Opnext Japan Inc 光送信器
US20110206384A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-25 Yuxin Zhou Bias control in an optical modulator and transmitter
JP2012257164A (ja) * 2011-06-10 2012-12-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体光変調器の駆動制御装置
JP2016099610A (ja) * 2014-11-26 2016-05-30 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光通信装置及び光変調器の制御方法
US20180083599A1 (en) * 2016-09-16 2018-03-22 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Signal processing apparatus and method for transmitting and receiving coherent parallel optical signals
CN111800197A (zh) * 2020-05-12 2020-10-20 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种基于频率梳状光源的简化波分复用相干光通信系统

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