JP2002040380A - Light modulation device and control method therefor - Google Patents
Light modulation device and control method thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
おける光変調装置及びその制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator and its control method in an optical communication system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバを媒体として大容量デ
ータを高ビットレイトで伝送する光通信システムにおい
て、マッハツェンダ型の光強度変調器が使用されてい
る。光変調を行う際には、動作点を固定するために、図
２に示すように、バイアスティ２６ａ、２６ｂなどのデ
バイスを用いて、信号成分（ＡＣ成分）にＤＣバイアス
（ＤＣ成分）を加えている。2. Description of the Related Art In recent years, a Mach-Zehnder type optical intensity modulator has been used in an optical communication system for transmitting a large amount of data at a high bit rate using an optical fiber as a medium. When optical modulation is performed, a DC bias (DC component) is added to the signal component (AC component) using devices such as bias tees 26a and 26b to fix the operating point, as shown in FIG. ing.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
バイアスティ２６ａ、２６ｂは、少なくても信号成分と
同程度以上の帯域が必要であることから、高価であると
いう問題があった。また、図２のような二重電極型のマ
ッハツェンダ型光変調器２１を使用する場合、このバイ
アスティが２個（２６ａ、２６ｂ）必要になるため、回
路が複雑になるという問題もあった。However, the above-mentioned bias tees 26a and 26b have a problem that they are expensive because they require a band at least as large as a signal component. Further, in the case of using the Mach-Zehnder optical modulator 21 of the double electrode type as shown in FIG. 2, two bias tees (26a, 26b) are required, so that there is a problem that the circuit becomes complicated.
【０００４】さらに、ＤＣバイアスを印加するためのＤ
Ｃ電圧により、常に終端抵抗で、電力が無駄に消費され
てしまうという問題があった。Further, D for applying a DC bias is used.
There is a problem that power is always wasted by the terminating resistor due to the C voltage.
【０００５】また、リチウムナイオベートを材料にした
マッハツェンダ型光変調器では、一定電圧のＤＣバイア
スを供給していても、温度変化や経年変化によって、図
３（ａ）→（ｂ）に示すように特性がドリフトしてしま
い、その結果、動作点が変化し、図３（ｂ）に示すよう
に、出力される変調光の消光比（光がある状態と無い状
態のパワー比）が劣化してしまう。よって、常に最適な
動作点を維持するために、光変調器のドリフト変動に対
してＤＣバイアスとしての電圧値を制御する必要がある
が、図２のような二重電極型のマッハツェンダ型光変調
器２１を使用する場合、この制御系が２系統（２４ａ、
２４ｂ）必要になるため、回路が複雑になり、コスト高
になるという問題があった。Further, in a Mach-Zehnder type optical modulator using lithium niobate as a material, even if a DC bias of a constant voltage is supplied, due to temperature change and aging, as shown in FIG. 3 (a) → (b). As a result, the operating point changes, and as shown in FIG. 3B, the extinction ratio of the output modulated light (the power ratio between the state with light and the state without light) deteriorates. Would. Therefore, in order to always maintain the optimum operating point, it is necessary to control the voltage value as a DC bias with respect to the drift fluctuation of the optical modulator. However, as shown in FIG. When using the heater 21, this control system has two systems (24a,
24b) Because of the necessity, there is a problem that the circuit becomes complicated and the cost increases.
【０００６】本発明の課題は、上記事情に鑑み、マッハ
ツェンダ型光変調装置の構成を単純化して、小型化、低
価格化及び低電力化を図ることである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to simplify the configuration of a Mach-Zehnder type optical modulation device to reduce its size, cost, and power.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記目的達成のため、光通信用の光源（例えば、図１の
光源１０）と、光導波路の両側に平行して配置された２
極の光変調用電極を有して前記光源からの出力光を強度
変調する光変調部（例えば、図１の光変調器１１）と、
この光変調部の２極の光変調用電極に対して強度変調用
信号を印加する変調信号供給部（例えば、図１のＤＣバ
イアス源１５）と、を備える光変調装置（例えば、図１
の光変調装置１）において、前記変調信号供給部は、前
記光変調部の一方の光変調用電極（例えば、図１のＤＣ
バイアス側電極１９ａ）に対してＤＣバイアス電圧を印
加するＤＣバイアス印加手段と、前記光変調部の他方の
光変調用電極（例えば、図１の信号入力側電極１９ｂ）
に対して変調用ＡＣ信号を印加する変調用ＡＣ信号印加
手段と、を備えることを特徴としている。According to the first aspect of the present invention,
In order to achieve the above object, a light source for optical communication (for example, the light source 10 in FIG. 1) and two light sources arranged in parallel on both sides of the optical waveguide.
A light modulator (for example, the light modulator 11 of FIG. 1) having a polar light modulation electrode and modulating the intensity of output light from the light source;
A modulation signal supply unit (for example, the DC bias source 15 of FIG. 1) for applying an intensity modulation signal to the bipolar light modulation electrodes of the light modulation unit (for example, FIG. 1).
In the light modulation device 1), the modulation signal supply unit is one of the light modulation electrodes (for example, DC of FIG. 1) of the light modulation unit.
DC bias applying means for applying a DC bias voltage to the bias side electrode 19a), and the other light modulation electrode of the light modulation section (for example, the signal input side electrode 19b in FIG. 1).
And a modulation AC signal applying means for applying a modulation AC signal to the control signal.
【０００８】この請求項１記載の発明によれば、光変調
部の一方の光変調用電極にはＤＣバイアス電圧を印加す
るＤＣバイアス印加手段を備え、他方の光変調用電極に
は変調用ＡＣ信号を印加する変調用ＡＣ信号印加手段を
備えることにより、ＤＣバイアス電圧と変調用ＡＣ信号
を分離して印加することで、従来のようなバイアスティ
などの使用を避けることができるため、回路構成が単純
化され、光変調装置の小型化及び低価格化が可能にな
る。According to the first aspect of the present invention, one of the light modulation electrodes of the light modulation section includes a DC bias applying means for applying a DC bias voltage, and the other light modulation electrode has a modulation AC voltage. By providing the modulation AC signal applying means for applying the signal, the DC bias voltage and the modulation AC signal are applied separately, thereby avoiding the use of the conventional bias tee, etc. Is simplified, and the size and the price of the optical modulator can be reduced.
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ＤＣバイアス電圧が印加される光変調
用電極の終端部（例えば、図１のＤＣカット終端器１
６）は、コンデンサを介して終端したことを特徴として
いる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the terminal of the electrode for light modulation to which the DC bias voltage is applied (for example, the DC cut terminator 1 shown in FIG. 1).
6) is characterized in that termination is performed via a capacitor.
【００１０】この請求項２記載の発明によれば、ＤＣバ
イアスが印加される光変調用電極の終端部にコンデンサ
を用いることによってＤＣカット終端をしたため、この
終端部での電力消費を排除できる。According to the second aspect of the present invention, since the DC cut termination is performed by using a capacitor at the terminal of the light modulation electrode to which the DC bias is applied, power consumption at this terminal can be eliminated.
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記変調用ＡＣ信号が印加される光変調用
電極の終端部（例えば、図１の終端器１７）は、抵抗を
介して終端したことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a terminal portion (for example, the terminator 17 in FIG. 1) of the light modulation electrode to which the modulation AC signal is applied is connected via a resistor. And is terminated.
【００１２】請求項３記載の発明によれば、変調用ＡＣ
信号が印加される光変調用電極には、ＡＣ信号成分のみ
の電圧が印加されるため、ＡＣ信号成分にＤＣバイアス
成分を加えていた従来に比べて、終端抵抗での消費電力
が低減する。According to the third aspect of the present invention, the modulation AC
Since only the voltage of the AC signal component is applied to the light modulation electrode to which the signal is applied, the power consumption at the terminating resistor is reduced as compared with the related art in which a DC bias component is added to the AC signal component.
【００１３】請求項４記載の発明は、光変調部の２極の
光変調用電極に対して変調信号供給部で強度変調用信号
を印加し、光通信用の光源からの出力光を２極の光変調
用電極を有する光変調部で強度変調する光変調装置の制
御方法において、前記変調信号供給部は、前記光変調部
の一方の光変調用電極に対してＤＣバイアス電圧をＤＣ
バイアス印加手段により印加し、前記光変調部の他方の
光変調用電極に対して変調用ＡＣ信号を変調用ＡＣ信号
印加手段により印加することを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, the modulation signal supply unit applies an intensity modulation signal to the two-polarity light modulation electrode of the light modulation unit, and the output light from the light source for optical communication is bipolar. In the control method of the light modulation device for performing intensity modulation by the light modulation section having the light modulation electrode, the modulation signal supply section applies a DC bias voltage to one of the light modulation electrodes of the light modulation section.
It is characterized in that it is applied by a bias applying means, and a modulating AC signal is applied to the other light modulating electrode of the light modulating section by a modulating AC signal applying means.
【００１４】この請求項４記載の発明によれば、光変調
部の一方の光変調用電極にはＤＣバイアス電圧をＤＣバ
イアス印加手段により印加し、他方の光変調用電極には
変調用ＡＣ信号を変調用ＡＣ信号印加手段により印加す
ることにより、ＤＣバイアス電圧と変調用ＡＣ信号を分
離して印加することで、従来のようなバイアスティなど
の使用を避けることができるため、回路構成が単純化さ
れ、光変調装置の小型化及び低価格化が可能になる。According to the fourth aspect of the present invention, a DC bias voltage is applied to one of the light modulation electrodes of the light modulation section by the DC bias applying means, and a modulation AC signal is applied to the other light modulation electrode. Is applied by the modulating AC signal applying means, and by separately applying the DC bias voltage and the modulating AC signal, it is possible to avoid the use of the conventional bias tee and the like, so that the circuit configuration is simplified. It is possible to reduce the size and cost of the optical modulation device.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１６】まず、構成を説明する。図１は、本発明を
適用した光変調装置１の内部構成を示すブロック図であ
る。同図において、光変調装置１は、光源１０、光変調
器１１、分岐回路１２、ＰＤ１３、ＤＣバイアス制御回
路１４、ＤＣバイアス源１５、ＤＣカット終端器１６、
終端器１７から構成されており、光変調器１１は、光導
波路１８と、光導波路１８の両側に平行して配置された
２つの電極１９ａ、１９ｂから構成されている。First, the configuration will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a light modulation device 1 to which the present invention is applied. In the figure, the light modulation device 1 includes a light source 10, an optical modulator 11, a branch circuit 12, a PD 13, a DC bias control circuit 14, a DC bias source 15, a DC cut terminator 16,
The optical modulator 11 includes a terminator 17, and includes an optical waveguide 18 and two electrodes 19 a and 19 b arranged in parallel on both sides of the optical waveguide 18.
【００１７】光変調器１１は、ＬＤ（Laser Diode）等
の光源１０から出力された出力光を、入力信号（ＡＣ成
分）とＤＣバイアス源１５から供給されるＤＣバイアス
（ＤＣ成分）に基づいて強度変調し、その強度変調した
変調光を分岐回路１２に出力する。An optical modulator 11 converts output light output from a light source 10 such as an LD (Laser Diode) based on an input signal (AC component) and a DC bias (DC component) supplied from a DC bias source 15. The intensity-modulated light is output to the branch circuit 12.
【００１８】分岐回路１２は、光変調器１１の出力光か
らモニタ用の光信号を分岐し、ＰＤ（Photo Diode）１
３は、この分岐された光信号の時間平均強度を電気信号
に変換して、ＤＣバイアス制御回路１４に出力する。The branching circuit 12 branches an optical signal for monitoring from the output light of the optical modulator 11 and outputs a PD (Photo Diode) 1.
3 converts the time average intensity of the split optical signal into an electric signal and outputs the electric signal to the DC bias control circuit 14.
【００１９】ＤＣバイアス制御回路１４は、ＰＤ１３か
ら出力された電気信号に基づいて、光変調器１１のドリ
フト変動を補正するようにＤＣバイアスとしての電圧値
を制御し、ＤＣバイアス源１５は、ＤＣバイアス制御回
路１４で調整されたＤＣバイアスの値を光変調器１１に
出力する。A DC bias control circuit 14 controls a voltage value as a DC bias based on the electric signal output from the PD 13 so as to correct drift fluctuation of the optical modulator 11, and a DC bias source 15 The value of the DC bias adjusted by the bias control circuit 14 is output to the optical modulator 11.
【００２０】ＤＣバイアス側の電極１９ａの終端部にあ
るＤＣカット終端器１６は、コンデンサを介して終端さ
れており、上記ＤＣ電圧をカットする。信号入力側の電
極１９ｂの終端部にある終端器１７は、抵抗を介して整
合終端されており、光変調器１１に入力される信号源を
終端する。The DC cut terminator 16 at the end of the electrode 19a on the DC bias side is terminated via a capacitor and cuts the DC voltage. The terminator 17 at the terminating end of the electrode 19b on the signal input side is matched and terminated via a resistor, and terminates the signal source input to the optical modulator 11.
【００２１】次に、本実施の形態の動作を説明する。Ｌ
Ｄ（Laser Diode）等の光源１０から光変調器１１に光
が入力されると、この入力光は、光変調器１１内の光導
波路１８中を伝搬する。光変調器１１の電極１９ｂに、
信号源から電圧が印加され、電極１９ａに、後述するＤ
Ｃバイアス源１５からＤＣ電圧が印加されると、光導波
路１８中の光は、これら両極からの合成電圧（合成電
界）との相互作用により強度変調され、光変調器１１か
ら光信号（変調光）が発生する。この強度変調された変
調光は分岐回路１２に出力される。Next, the operation of this embodiment will be described. L
When light is input from a light source 10 such as D (Laser Diode) to an optical modulator 11, the input light propagates through an optical waveguide 18 in the optical modulator 11. The electrode 19b of the optical modulator 11
A voltage is applied from a signal source, and a D
When a DC voltage is applied from the C bias source 15, the light in the optical waveguide 18 is intensity-modulated by the interaction with the combined voltage (synthesized electric field) from these two poles, and the light signal from the optical modulator 11 (modulated light). ) Occurs. The intensity-modulated light is output to the branch circuit 12.
【００２２】この変調光は、分岐回路１２において、外
部出力用の光信号と、モニタ用の光信号に分岐され、モ
ニタ用の光信号はＰＤ１３に出力される。このモニタ用
の光信号は、ＰＤ１３において、光強度の時間平均が電
気信号に変換され、ＤＣバイアス制御回路１４に出力さ
れる。This modulated light is split into an optical signal for external output and an optical signal for monitoring in the splitting circuit 12, and the optical signal for monitoring is output to the PD 13. In the monitoring optical signal, the PD 13 converts the time average of the light intensity into an electric signal and outputs the electric signal to the DC bias control circuit 14.
【００２３】ＤＣバイアス制御回路１４では、入力され
た電気信号に基づいて、光変調器１１の特性のドリフト
変動に対する最適のＤＣバイアス値を設定し、該ＤＣバ
イアス値をＤＣバイアス源１５に出力させる。The DC bias control circuit 14 sets an optimum DC bias value for drift fluctuations in the characteristics of the optical modulator 11 based on the input electric signal, and outputs the DC bias value to the DC bias source 15. .
【００２４】ＤＣバイアス源１５から、上記ＤＣバイア
ス値が光変調器１１の電極１９ａにフィードバックされ
る。この印加されたＤＣ電圧は、ＤＣカット終端器１６
によりカットされる。The DC bias value is fed back from the DC bias source 15 to the electrode 19a of the optical modulator 11. This applied DC voltage is applied to the DC cut terminator 16.
Is cut by
【００２５】以上のように、本実施の形態では、二重電
極型のマッハツェンダ型光変調器１１を使用して、一方
の電極１９ａにはＤＣ成分の電圧、他方の電極１９ｂに
は信号成分の電圧を分離して印加することで、従来のよ
うなバイアスティなどの使用を避けることができる上
に、光変調器１１のドリフト変動に対するＤＣバイアス
制御回路１４が一つで済むことから、回路構成が単純化
され、光変調装置１の小型化及び低価格化が可能にな
る。As described above, in this embodiment, the Mach-Zehnder type optical modulator 11 of the double electrode type is used, and one electrode 19a has a DC component voltage and the other electrode 19b has a signal component voltage. By separately applying the voltage, it is possible to avoid the use of the conventional bias tee and the like, and since only one DC bias control circuit 14 for the drift fluctuation of the optical modulator 11 is required, the circuit configuration Is simplified, and the size and cost of the light modulation device 1 can be reduced.
【００２６】また、ＤＣバイアス成分側の電極１９ａの
終端器１６には、従来のように抵抗ではなく、コンデン
サを用いることでＤＣカット終端をして、電圧は印加さ
れるが電流は生じないような構成にしたため、終端器１
６で消費されるＤＣバイアス成分による無駄な電力消費
を排除できる。Further, the terminator 16 of the electrode 19a on the side of the DC bias component is terminated by a DC cut by using a capacitor instead of a resistor as in the prior art, so that a voltage is applied but no current is generated. Terminator 1
6, unnecessary power consumption due to the DC bias component consumed can be eliminated.
【００２７】[0027]
【発明の効果】請求項１記載の光変調装置及び請求項４
記載の光変調装置の制御方法によれば、ＤＣバイアス電
圧と変調用ＡＣ信号を分離して印加することにより、従
来のようなバイアスティなどの使用を避けることができ
るため、回路構成が単純化され、光変調装置の小型化及
び低価格化が可能になる。According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical modulator comprising:
According to the control method of the optical modulation device described above, by separately applying the DC bias voltage and the modulation AC signal, it is possible to avoid the use of the conventional bias tee and the like, thereby simplifying the circuit configuration. This makes it possible to reduce the size and cost of the optical modulation device.
【００２８】請求項２記載の発明によれば、ＤＣバイア
ス信号が印加される光変調用電極の終端部にコンデンサ
を用いることによってＤＣカット終端をしたため、この
終端部での電力消費を排除できる。According to the second aspect of the present invention, since the DC cut termination is performed by using a capacitor at the end of the light modulation electrode to which the DC bias signal is applied, power consumption at this end can be eliminated.
【００２９】請求項３記載の発明によれば、変調用ＡＣ
信号が印加される光変調用電極には、ＡＣ信号成分のみ
の電圧が印加されるため、ＡＣ信号成分にＤＣバイアス
成分を加えていた従来に比べて、終端抵抗での消費電力
が低減する。According to the third aspect of the present invention, the modulation AC
Since only the voltage of the AC signal component is applied to the light modulation electrode to which the signal is applied, the power consumption at the terminating resistor is reduced as compared with the related art in which a DC bias component is added to the AC signal component.
【図１】本発明を適用した光変調装置１の内部構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a light modulation device 1 to which the present invention is applied.
【図２】従来の光変調装置２の内部構成を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of a conventional light modulation device 2.
【図３】ＤＣバイアスの設定を示す図であり、（ａ）
は、ＤＣバイアスの設定が良く、最適な動作点で強度変
調が行われている場合を示し、（ｂ）は、ＤＣバイアス
の設定が悪く、動作点が最適でない場合を示した図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing setting of a DC bias, and FIG.
FIG. 3B shows a case where the DC bias is set well and the intensity modulation is performed at the optimal operating point, and FIG. 4B shows a case where the DC bias setting is bad and the operating point is not optimal.
１、２ 光変調装置 １０ 光源 １１、２１ 光変調器 １２ 分岐回路 １３ ＰＤ １４、２４ ＤＣバイアス制御回路 １５、２５ ＤＣバイアス源 １６ ＤＣカット終端器 １７、２７ 終端器 １８、２８ 光導波路 １９ａ、２９ａ ＤＣバイアス側電極 １９ｂ、２９ｂ 信号入力側電極 ２６ バイアスティ 1, 2 light modulator 10 light source 11, 21 light modulator 12 branch circuit 13 PD 14, 24 DC bias control circuit 15, 25 DC bias source 16 DC cut terminator 17, 27 terminator 18, 28 optical waveguide 19a, 29a DC bias side electrode 19b, 29b Signal input side electrode 26 Bias tee
Claims (4)
して配置された２極の光変調用電極を有して前記光源か
らの出力光を強度変調する光変調部と、この光変調部の
２極の光変調用電極に対して強度変調用信号を印加する
変調信号供給部と、を備える光変調装置において、 前記変調信号供給部は、 前記光変調部の一方の光変調用電極に対してＤＣバイア
ス電圧を印加するＤＣバイアス印加手段と、 前記光変調部の他方の光変調用電極に対して変調用ＡＣ
信号を印加する変調用ＡＣ信号印加手段と、を備えるこ
とを特徴とする光変調装置。1. A light source for optical communication, a light modulating section having two light modulating electrodes arranged in parallel on both sides of an optical waveguide, and modulating the intensity of output light from the light source; A modulation signal supply unit that applies an intensity modulation signal to the bipolar light modulation electrode of the light modulation unit, wherein the modulation signal supply unit includes one of the light modulation units. DC bias applying means for applying a DC bias voltage to the electrode for modulation, and a modulation AC for the other light modulation electrode of the light modulation section.
And a modulation AC signal applying means for applying a signal.
用電極の終端部は、コンデンサを介して終端したことを
特徴とする請求項１記載の光変調装置。2. The light modulation device according to claim 1, wherein the terminal of the light modulation electrode to which the DC bias voltage is applied is terminated via a capacitor.
電極の終端部は、抵抗を介して終端したことを特徴とす
る請求項１記載の光変調装置。3. The optical modulation device according to claim 1, wherein the terminal of the electrode for optical modulation to which the AC signal for modulation is applied is terminated via a resistor.
調信号供給部で強度変調用信号を印加し、光通信用の光
源からの出力光を２極の光変調用電極を有する光変調部
で強度変調する光変調装置の制御方法において、 前記変調信号供給部は、 前記光変調部の一方の光変調用電極に対してＤＣバイア
ス電圧をＤＣバイアス印加手段により印加し、 前記光変調部の他方の光変調用電極に対して変調用ＡＣ
信号を変調用ＡＣ信号印加手段により印加することを特
徴とする光変調装置の制御方法。4. A modulation signal supply unit for applying an intensity modulation signal to the bipolar light modulation electrode of the light modulation unit, and outputting the output light from the light source for optical communication to the bipolar light modulation electrode. In a method for controlling an optical modulation device that performs intensity modulation by an optical modulation unit, the modulation signal supply unit applies a DC bias voltage to one of the optical modulation electrodes of the optical modulation unit by a DC bias application unit, A modulation AC is applied to the other light modulation electrode of the light modulation unit.
A method for controlling a light modulation device, wherein a signal is applied by a modulation AC signal application unit.
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