JP2005091517A - Method for controlling bias voltage of optical modulation element and stabilization optical modulator - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform an operation point control of an optical modulator such as an LN modulator without using a low-frequency signal like a conventional one, and to hold operation at an arbitrary operation point. <P>SOLUTION: Signal light from a signal light input end 11 and inspection light from an inspection light source 12 are multiplexed with a multiplexer 13 to be input to the LN modulation element 14. The inspection light from the output light is taken out with a demultiplexer 16 to electrically convert the inspection light with an opto-electrical converter 18 so as to monitor the output voltage. When a fluctuation occurs in the output voltage, a processing circuit 19 generates a bias voltage control signal in response to the voltage fluctuation and performs a voltage control of a control voltage source 1E generating bias voltage on the basis of the control signal. Thereby even when an operation point drift occurs in the LN modulation element 14, an operation point is held. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は光変調器に関し、特に光変調器の動作特性を安定化させるためのバイアス電圧制御技術に関するものである。   The present invention relates to an optical modulator, and more particularly to a bias voltage control technique for stabilizing the operating characteristics of an optical modulator.

光通信や光信号処理においては、電気信号の変化を光の強度や、位相・周波数変化等に変換することが不可欠であり、光変調器はこのような変換のための一手段として汎用されている。一般的に光変調器は、光学素子に対して光源からの光が入力される入力端とその出力端、及び変調信号となる電気信号の入力端とを設け、光入力端から入力された光を前記電気信号により変調するものである。かかる光変調器としては、リチウムナイオベイト光変調器（以下ＬＮ変調器という）、吸収型光変調器、及び音響光学素子光変調器などが代表的なものとして挙げられる。前記ＬＮ変調器や吸収型光変調器では、通常入力される電気信号（以下ＲＦ信号）は高周波交流信号であり、これに一定の直流バイアス電圧を重畳した形で前記光学素子に印加される。   In optical communication and optical signal processing, it is indispensable to convert changes in electrical signals into light intensity, phase and frequency changes, and optical modulators are widely used as a means for such conversion. Yes. In general, an optical modulator is provided with an input end to which light from a light source is input to an optical element, an output end thereof, and an input end of an electric signal to be a modulation signal, and light input from the optical input end. Is modulated by the electric signal. Typical examples of such an optical modulator include a lithium niobate optical modulator (hereinafter referred to as an LN modulator), an absorption optical modulator, and an acousto-optic device optical modulator. In the LN modulator and the absorption type optical modulator, an electric signal (hereinafter referred to as an RF signal) that is normally input is a high-frequency AC signal, which is applied to the optical element in a form in which a certain DC bias voltage is superimposed thereon.

ところで、光変調器の特性は前記バイアス電圧によって大幅に異なるものとなる。図５はＬＮ変調器の静特性を示しており、横軸は印加する直流バイアス電圧を、縦軸はＬＮ素子を透過する光量をそれぞれ表している。図示した通り、透過光量（Ｐ０）は直流バイアス電圧（Ｖｂ）に対して周期的な特性を持ち、Ｖｂが変動するとＰ０が大きく変動することが判る。このような静特性曲線はＳ字特性と呼ばれており、以下、該Ｓ字特性の一つの点を動作点と呼び、光量が最大となる最大動作点における電圧をＶmax、光量が最小となる最小動作点における電圧をＶmin、前記最大動作点と最小動作点とのちょうど中点に位置する中間動作点における電圧をＶquadと呼ぶものとする。そして、前記ＶmaxとＶminの差の電圧を半波長電圧Ｖpaiと、隣り合うＶmaxとＶminの差の電圧を一波長電圧Ｖ2paiと呼ぶものとする。   Incidentally, the characteristics of the optical modulator vary greatly depending on the bias voltage. FIG. 5 shows the static characteristics of the LN modulator. The horizontal axis represents the DC bias voltage to be applied, and the vertical axis represents the amount of light transmitted through the LN element. As shown in the figure, the transmitted light amount (P0) has a periodic characteristic with respect to the DC bias voltage (Vb), and it can be seen that when Vb varies, P0 varies greatly. Such a static characteristic curve is referred to as an S-characteristic. Hereinafter, one point of the S-characteristic is referred to as an operating point, the voltage at the maximum operating point at which the light intensity is maximum is Vmax, and the light intensity is minimum. The voltage at the minimum operating point is referred to as Vmin, and the voltage at the intermediate operating point located at the midpoint between the maximum operating point and the minimum operating point is referred to as Vquad. The voltage difference between Vmax and Vmin is called half-wave voltage Vpai, and the voltage difference between adjacent Vmax and Vmin is called one-wavelength voltage V2pai.

図６は、デジタル電気信号をデジタル光信号に変換する場合に、直流バイアス電圧を中間動作点電圧Ｖquadに設定した場合における、電気波形と光の強度変化を示したグラフ図である。図中、実線３０１はＳ字特性、実線３０２は電気信号波形、及び実線３０３は光信号波形をそれぞれ示している。なお電気信号波形３０２が矩形の時間変化をする場合は、光信号波形３０３もまた矩形の時間変化をなす。   FIG. 6 is a graph showing an electrical waveform and a change in light intensity when the DC bias voltage is set to the intermediate operating point voltage Vquad when a digital electrical signal is converted into a digital optical signal. In the figure, a solid line 301 indicates an S-characteristic, a solid line 302 indicates an electric signal waveform, and a solid line 303 indicates an optical signal waveform. When the electric signal waveform 302 changes with a rectangular time, the optical signal waveform 303 also changes with a rectangular time.

図５に示した静特性は、温度変化などの要因によって経時的に変化することが知られている。図６のグラフ図に示した点線３０４は、このような経時変化が生じたときの静特性の変化を示している。すなわち図示する通り、ＶpaiやＶ2paiは変化しないものの、Ｓ字特性がバイアス電圧に対して平行移動（動作点ドリフト）する。このような動作点ドリフト現象が生じると、矩形の電気信号波形３０２を入力しても、出力光信号波形３０３が矩形状とならず、意図する出力光が得られないことになる。   It is known that the static characteristics shown in FIG. 5 change over time due to factors such as temperature changes. A dotted line 304 shown in the graph of FIG. 6 indicates a change in static characteristics when such a change with time occurs. That is, as shown in the figure, Vpai and V2pai do not change, but the S-characteristic is translated (operating point drift) with respect to the bias voltage. When such an operating point drift phenomenon occurs, even if a rectangular electric signal waveform 302 is input, the output optical signal waveform 303 is not rectangular, and the intended output light cannot be obtained.

従来、ＬＮ変調器の静特性の経時変化を補償する方法として、自動バイアスコントロール方式が知られている。この方式は、静特性が変化した場合にバイアス電圧をその変化に応じて制御し、光変調器の動作点を前記動作中間点や、最大・最小動作点に保つよう補正するものである。図４はこのような自動バイアスコントロール方式を採用した光変調器の一例を示すブロック図である。図において、ＬＮ変調素子４０２には入力端４０１から光信号が入力され、この光信号はＬＮ変調器４０２に印加される電気信号により変調される。この電気信号は増幅器４０３から与えられ、該増幅器４０３の出力信号は、ＲＦ信号入力端４０４から増幅器４０３へ入力されるＲＦ信号と、低周波発信器４０５から増幅器４０３の利得制御電圧端子に入力された１０００Ｈｚ程度の低周波信号とが重畳された信号である。ＬＮ変調素子４０２を通過して変調された信号光は、出力端４０７へ向かうのであるが、その一部が光分岐器４０６により分岐され、光電変換器４０８へ入力され、さらにその出力はバイアス電圧の制御回路４０９へ入力される。   Conventionally, an automatic bias control system has been known as a method for compensating for a change in static characteristics of an LN modulator with time. In this method, when the static characteristic changes, the bias voltage is controlled in accordance with the change, and the operation point of the optical modulator is corrected so as to keep the operation intermediate point or the maximum / minimum operation point. FIG. 4 is a block diagram showing an example of an optical modulator employing such an automatic bias control system. In the figure, an optical signal is input to an LN modulation element 402 from an input terminal 401, and this optical signal is modulated by an electrical signal applied to the LN modulator 402. This electric signal is supplied from the amplifier 403, and the output signal of the amplifier 403 is input to the RF signal input terminal 404 to the amplifier 403 and the low frequency oscillator 405 to the gain control voltage terminal of the amplifier 403. In addition, a low frequency signal of about 1000 Hz is superimposed on the signal. The signal light modulated by passing through the LN modulation element 402 is directed to the output terminal 407, but a part of the signal light is branched by the optical branching device 406 and input to the photoelectric converter 408, and the output thereof is bias voltage. To the control circuit 409.

制御回路４０９では、入力されてきた電気信号から低周波成分を取り出し、その低周波信号を解析し、次のような手法でバイアス電圧を変化させて動作点ドリフトを補正する。すなわち、例えばバイアス電圧を最大動作点に保つ場合にあっては、前記低周波信号の周波数の電圧成分を検出し、その成分が最大になるようにバイアス電圧を順次変化させてゆき、当該電圧成分が増加から現象に変曲する臨界点を見出すという、いわゆる最大点の「追いかけ制御」の手法が取られる。この場合、２倍の周波数成分はＬＮ変調素子４０２の最小動作点でも極値を示すので、バイアス電圧を増加させる方向に変化させた場合に、光の直流成分が増加するか減少するかにより、最大動作点か、或いは最小動作点かが判断される。   The control circuit 409 extracts a low frequency component from the input electric signal, analyzes the low frequency signal, and corrects the operating point drift by changing the bias voltage by the following method. That is, for example, when the bias voltage is maintained at the maximum operating point, the voltage component of the frequency of the low frequency signal is detected, and the bias voltage is sequentially changed so that the component becomes the maximum, and the voltage component The so-called “chase control” method of the maximum point is used, in which a critical point where the phenomenon changes from an increase to a phenomenon is found. In this case, the doubled frequency component exhibits an extreme value even at the minimum operating point of the LN modulation element 402. Therefore, depending on whether the direct current component of light increases or decreases when the bias voltage is changed in the increasing direction, It is determined whether the operating point is the maximum operating point or the minimum operating point.

また、バイアス電圧を中間動作点に保つ場合にあっては、前記低周波信号の電圧成分が最小になるよう追いかける制御をする。なお、Ｓ字特性の勾配が正か負かの判定は、バイアス電圧を増加させる方向に変化させた場合に、光の直流成分が増加するか減少するかにより判断される。また、バイアス電圧が中間点からずれた場合は、ＬＮ変調器からは２倍や３倍の高調波の発生が変化するので、これらを検出して制御することも可能である。
特開２０００-１７１７６６号公報 Further, when the bias voltage is maintained at the intermediate operating point, control is performed so that the voltage component of the low frequency signal is minimized. Whether the slope of the S-characteristic is positive or negative is determined by whether the direct current component of light increases or decreases when the bias voltage is changed in the increasing direction. Further, when the bias voltage deviates from the intermediate point, the generation of harmonics of 2 or 3 times changes from the LN modulator, so that these can be detected and controlled.
JP 2000-171766 A

このようにＬＮ変調素子４０２の動作点を、変調する電気信号に重畳される低周波信号の高調波成分に基づいて、最大動作点や最小動作点、或いは中間動作点に保つ方法は存在するが、動作点を任意の点に維持する制御方法は未だ提案されていない。すなわち従来方式では、低周波信号の周波数成分やその高調波成分を基準とした追いかけ制御方式であるため、最大点や最小点の探知はできるが、それ以外の任意の動作点を探知しようとしても基準となるものが存在せず、従って動作点を任意の点に保つことはできないのである。   As described above, there is a method of keeping the operating point of the LN modulation element 402 at the maximum operating point, the minimum operating point, or the intermediate operating point based on the harmonic component of the low-frequency signal superimposed on the electric signal to be modulated. A control method for maintaining the operating point at an arbitrary point has not yet been proposed. In other words, the conventional method is a chasing control method based on the frequency component of the low-frequency signal and its harmonic components, so the maximum and minimum points can be detected, but any other operating point can be detected. There is no reference, so the operating point cannot be kept at an arbitrary point.

光通信や光信号処理においては、動作点を最大動作点や最小動作点、或いは中間動作点以外の点に保つ必要性が生じる場合がある。例えばデジタルな電気信号で光信号を変調する場合、電気信号の振幅が半波長電圧Ｖpaiである場合は、中間動作点をバイアス点として動作させることで理想的な光変調が行なわれる。しかし、電気信号の振幅が半波長電圧Ｖpaiよりも小さい場合にあっては、中間動作点をバイアス点とすると、バイアスを含んだ出力波形となってしまうことから、変調された光信号は信号強度がゼロに落ちきらず意図する出力が得られないという不都合がある。   In optical communication and optical signal processing, it may be necessary to keep the operating point at a point other than the maximum operating point, the minimum operating point, or the intermediate operating point. For example, when an optical signal is modulated with a digital electrical signal, if the amplitude of the electrical signal is a half-wave voltage Vpai, ideal optical modulation is performed by operating the intermediate operating point as a bias point. However, in the case where the amplitude of the electric signal is smaller than the half-wave voltage Vpai, if the intermediate operating point is set as the bias point, an output waveform including the bias is generated. There is a disadvantage that the intended output cannot be obtained without falling to zero.

また、ＬＮ変調素子のバイアス電圧制御のため、低周波発生器４０５を用い信号光に低周波変調を施与すること自体において種々の不都合が生じる。すなわち、このような低周波変調を行なう場合、変調のための電気信号を生成する増幅器４０３として、利得制御電圧端子を具備する如き特殊な増幅器を使用する必要がある。さらに、ＬＮ変調器を２台以上直列に使用したり、ＬＮ変調器の制御以外の目的で信号光に対して低周波変調をかけたりする必要がある場合には、これら変調低周波信号が互いに干渉しないようにフィルタ機能を設けねばならず、光変調器の装置構成が複雑化するという問題がある。   Further, for controlling the bias voltage of the LN modulation element, various disadvantages occur in applying low frequency modulation to the signal light using the low frequency generator 405 itself. That is, when performing such low-frequency modulation, it is necessary to use a special amplifier having a gain control voltage terminal as the amplifier 403 that generates an electrical signal for modulation. Further, when it is necessary to use two or more LN modulators in series or to apply low frequency modulation to signal light for purposes other than controlling the LN modulators, these modulated low frequency signals are mutually connected. A filter function must be provided so as not to interfere, and there is a problem that the device configuration of the optical modulator becomes complicated.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ＬＮ変調器などの光変調器の動作点制御を、従来のように低周波信号を用いることなく、また任意の動作点において動作を保持できる、光変調素子のバイアス電圧制御方法及び安定化光変調器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can control the operating point of an optical modulator such as an LN modulator without using a low-frequency signal as in the prior art, and at any operating point. An object of the present invention is to provide a bias voltage control method for a light modulation element and a stabilized light modulator.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の光変調素子のバイアス電圧制御方法は、バイアス電圧が与えられて動作する光変調素子に対し、信号光と、該信号光とは異なる波長の検査光とを重畳して入力し、前記光変調素子の出力光から前記信号光を取り出すと共に、保持すべき光変調素子の動作点に応じた検査光の光強度をモニターし、前記検査光の光強度に変化分が生じたときに、該変化分に応じた電圧変化を、前記光変調素子のバイアス電圧に対して与えることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a bias voltage control method for an optical modulation element according to claim 1 is directed to an optical modulation element operating by being supplied with a bias voltage, and an inspection of a signal light and a wavelength different from the signal light. Superimposing and inputting light, taking out the signal light from the output light of the light modulation element, monitoring the light intensity of the inspection light according to the operating point of the light modulation element to be held, When a change occurs in the intensity, a voltage change corresponding to the change is applied to the bias voltage of the light modulation element.

また、請求項２の安定化光変調器は、信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子と、前記バイアス電圧を発生するバイアス電圧源とを有する光変調器において、信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、さらに、前記光電変換手段の出力電圧をモニターし、該出力電圧に変動が生じたときにその電圧変動に応じたバイアス電圧制御信号を発生し、該制御信号に基づいて前記バイアス電圧源の電圧制御を行なう制御手段を具備することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a stabilized optical modulator comprising: an optical modulation element that receives a signal light, operates with a bias voltage, and outputs a modulated signal light; and a bias voltage source that generates the bias voltage. An inspection light source that emits inspection light having a wavelength different from that of the signal light, optical multiplexing means that superimposes the inspection light on the signal light and inputs the light to the light modulation element, and output light of the light modulation element And an optical demultiplexing means for extracting the inspection light from the optical demultiplexing means, and a photoelectric conversion means for photoelectrically converting the inspection light extracted by the optical demultiplexing means, and further monitoring the output voltage of the photoelectric conversion means to obtain the output voltage. It is characterized by comprising control means for generating a bias voltage control signal corresponding to the voltage fluctuation when the fluctuation occurs and performing voltage control of the bias voltage source based on the control signal.

さらに、請求項３の安定化光変調器は、信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子を有する光変調器において、信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、さらに、前記光変調素子にバイアス電圧を与える差動増幅器を備え、該差動増幅器により増幅される差動電圧は、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧源の出力電圧と、前記光電変換手段の出力電圧との差に基づいて生成されるよう構成したことを特徴とする。   Further, the stabilized optical modulator according to claim 3 is different from the signal light in an optical modulator having an optical modulation element that receives the signal light, operates with a bias voltage, and outputs the modulated signal light. An inspection light source that emits inspection light of a wavelength, optical multiplexing means that superimposes the inspection light on signal light and inputs the light to the light modulation element, optical demultiplexing means that extracts the inspection light from the output light of the light modulation element, Photoelectric conversion means for photoelectrically converting the inspection light taken out by the optical demultiplexing means, and further comprising a differential amplifier for applying a bias voltage to the optical modulation element, and the differential voltage amplified by the differential amplifier is The reference voltage source is configured to be generated based on a difference between an output voltage of a reference voltage source that generates a predetermined reference voltage and an output voltage of the photoelectric conversion means.

請求項１に係るバイアス電圧制御方法によれば、変調された信号光そのものから重畳された低周波成分を取り出してバイアス電圧制御するのではなく、信号光とは別異の検査光を重畳し、該検査光の変調状態に基づいてバイアス電圧を制御する方式であるので、信号光とは全く独立してバイアス電圧制御を行なうことができる。従って、信号光の変調のための電気信号の波形や振幅がどのような態様であっても、これに影響されることなく制御を行なうことができるようになり、動作点を任意の点に保つことも可能となる。   According to the bias voltage control method according to claim 1, rather than taking out the low frequency component superimposed from the modulated signal light itself and controlling the bias voltage, the inspection light different from the signal light is superimposed, Since the bias voltage is controlled based on the modulation state of the inspection light, the bias voltage can be controlled completely independently of the signal light. Therefore, control can be performed without being affected by the waveform and amplitude of the electric signal for modulating the signal light, and the operating point can be kept at an arbitrary point. It is also possible.

請求項２の安定化光変調器によれば、制御手段が、検査光の出力変動に応じて適宜なバイアス電圧制御信号を発する構成であるので、光変調素子の静特性が経時変化したことに起因して検査光の出力パワーに変化が生じると、直ちに動作点を一定に保つようにバイアス電圧が制御される。かかる制御は、静特性のシフトに対していかなる電圧変動を与えれば良いかのテーブルを予め記憶させておき、これを光電変換手段が行なう出力電圧のモニター結果を勘案して最適なバイアス電圧制御信号を選択するようなプログラムを設定することで、ソフトウェア的に実施される。   According to the stabilized optical modulator of the second aspect, since the control unit is configured to generate an appropriate bias voltage control signal according to the output fluctuation of the inspection light, the static characteristic of the optical modulation element has changed over time. As a result, when a change occurs in the output power of the inspection light, the bias voltage is controlled so as to keep the operating point constant immediately. In this control, a table of what voltage variation should be applied to the shift of the static characteristics is stored in advance, and an optimum bias voltage control signal is considered in consideration of the output voltage monitoring result performed by the photoelectric conversion means. By setting a program that selects, it is implemented in software.

請求項３の安定化光変調器によれば、差動増幅器というハード的構成によって、バイアス電圧制御を行なうことができる。すなわち、基準電圧源の出力電圧と、前記光電変換手段の出力電圧との差に基づく差動電圧は、検査光パワーの変動、すなわち光変調素子の静特性の変動に他ならない。従って、前記差動電圧によりバイアス電圧を制御すれば、動作点を保持することができるものである。   According to the stabilized optical modulator of the third aspect, the bias voltage can be controlled by a hardware configuration called a differential amplifier. That is, the differential voltage based on the difference between the output voltage of the reference voltage source and the output voltage of the photoelectric conversion means is nothing but the fluctuation of the inspection light power, that is, the fluctuation of the static characteristics of the light modulation element. Therefore, if the bias voltage is controlled by the differential voltage, the operating point can be maintained.

このように、本発明の光変調素子のバイアス電圧制御方法及び安定化光変調器によれば、光変調素子の静特性（Ｓ字特性）が経時変化によりドリフトしたとしても、動作点が事実上変化しないようにバイアス電圧を自動的に制御することができる。しかも、信号光に合波させて同様に変調された検査光出力を制御ベースとするので、従来のように限られた動作点ではなく、任意の動作点に保持するようバイアス電圧を制御することが容易に行えるようになる。     As described above, according to the bias voltage control method and the stabilized optical modulator of the light modulation element of the present invention, even if the static characteristic (S-characteristic) of the light modulation element drifts due to a change with time, the operating point is practically effective. The bias voltage can be automatically controlled so as not to change. In addition, since the inspection light output combined with the signal light and similarly modulated is used as a control base, the bias voltage is controlled to be held at an arbitrary operation point instead of the limited operation point as in the prior art. Can be easily performed.

また、従来のように変調のための電気信号を発生する増幅器に、低周波変調を加える必要がなくなり、変調用増幅器として利得制御電圧端子を具備するような特殊増幅器を用いずともよく、低周波信号の干渉問題も考慮しなくて済む。   Further, it is not necessary to apply low frequency modulation to an amplifier that generates an electrical signal for modulation as in the prior art, and it is not necessary to use a special amplifier having a gain control voltage terminal as a modulation amplifier. There is no need to consider the signal interference problem.

従って、光変調器の装置構成が簡略化できてコストダウン化が期待できると共に、任意の動作点において動作を保持できるので光変調器の調整が容易になり、さらに低周波信号の干渉の問題がないので、ＬＮ変調器を２台以上直列に使用したり、ＬＮ変調器の制御以外の目的で信号光に対して低周波変調をかけることができる等、本発明は優れた効果を奏するものである。   Accordingly, the device configuration of the optical modulator can be simplified and cost reduction can be expected, and since the operation can be maintained at an arbitrary operating point, the adjustment of the optical modulator is facilitated, and further, there is a problem of interference of low frequency signals. Therefore, the present invention has excellent effects such as using two or more LN modulators in series or applying low frequency modulation to signal light for purposes other than controlling the LN modulator. is there.

以下、図面に基づいて本発明の実施態様につき説明する。
（実施形態１）
図１は本発明にかかる安定化光変調器１の一構成例を示すブロック図である。図において、ＬＮ変調素子１４に対し、光変調用の電気信号がＲＦ信号入力端１５より印加可能とされており、信号光入力端１１から入射された信号光はＬＮ変調素子１４内において光変調され、しかる後、信号光出力端１７から出力される如き基本構成を有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a stabilized optical modulator 1 according to the present invention. In the figure, an electrical signal for optical modulation can be applied to the LN modulation element 14 from the RF signal input end 15, and the signal light incident from the signal light input end 11 is optically modulated in the LN modulation element 14. After that, it has a basic structure such that it is output from the signal light output end 17.

本発明においては、かかる基本構成に加え、検査光を発生する検査光源１２を備える。検査光源１２が発する検査光は、光カプラなどの合波器１３により信号光と合波され、ＬＮ変調素子１４へ信号光と共に入力されるよう構成されている。検査光源１２としては半導体レーザを用いることができ、その発光波長は、信号光入力端１１から入力される信号光と干渉しないようにするため、信号光とは異なる波長が選ばれる。例えば信号光が１．５μｍ帯の光であれば、検査光源１２としては１．４８μｍを中心発光波長とする半導体レーザを選択すればよい。なお検査光源１２は、各種の制御が可能なように、必要に応じて低周波で光強度を変調できるようにしておくことが望ましい。   In the present invention, in addition to the basic configuration, an inspection light source 12 that generates inspection light is provided. The inspection light emitted from the inspection light source 12 is combined with the signal light by a multiplexer 13 such as an optical coupler, and is input to the LN modulation element 14 together with the signal light. A semiconductor laser can be used as the inspection light source 12, and a wavelength different from that of the signal light is selected so that the emission wavelength does not interfere with the signal light input from the signal light input terminal 11. For example, if the signal light is in the 1.5 μm band, a semiconductor laser having a central emission wavelength of 1.48 μm may be selected as the inspection light source 12. It is desirable that the inspection light source 12 be capable of modulating the light intensity at a low frequency as necessary so that various controls can be performed.

ＬＮ変調素子１４へ入力された信号光と検査光は、共にＲＦ信号入力端１５から入力された電気信号で変調される。ＬＮ変調素子１４の出力光（変調された信号光と検査光）は分波器１６へ入力される。この分波器１６は信号光と検査光を分波する役目を果たし、これにより信号光は信号光出力端１７へ、検査光は光電気変換器１８へ向けてそれぞれ分離されて送出される。   Both the signal light and the inspection light input to the LN modulation element 14 are modulated by the electrical signal input from the RF signal input terminal 15. Output light (modulated signal light and inspection light) of the LN modulation element 14 is input to the duplexer 16. The demultiplexer 16 serves to demultiplex the signal light and the inspection light, whereby the signal light is separated and sent to the signal light output end 17 and the inspection light toward the photoelectric converter 18.

光電気変換器１８へ入力された検査光は、ここで電気信号に変換され、信号処理回路１９へ入力される。該信号処理回路１９では、検査光に由来する電気信号を解析し、後述の方法により最適なバイアス電圧制御信号を発生して、制御電圧源１Ｅへ送る。そして、該制御電圧源１Ｅは、前記制御信号によって決定されたバイアス電圧を発生し、ＬＮ変調素子１４へ印加するものである。   The inspection light input to the photoelectric converter 18 is converted into an electrical signal here and input to the signal processing circuit 19. The signal processing circuit 19 analyzes an electrical signal derived from the inspection light, generates an optimum bias voltage control signal by a method described later, and sends it to the control voltage source 1E. The control voltage source 1E generates a bias voltage determined by the control signal and applies it to the LN modulation element 14.

図２は、前記信号処理回路１９における処理の態様を説明するための機能ブロック図である。光電気変換器１８の出力電気信号は、まず電圧モニター部１９１へ入力され、その電圧変動をモニターすることにより、いま検査光がどのような状態で変調されているかが、電気信号に置換した状態でモニターされる。次いで電圧変動検知部１９２にて、基準電圧記憶部１９３が記憶している基準電圧と、前記モニター電圧とを比較することにより、電圧変動Δｖを求める。この基準電圧とは、保持したい動作点に対応した電圧であって、例えばＳ字特性の中間動作点にバイアスを保持する場合は、該中間動作点で本来得られるべき出力電圧（光電気変換器１８の出力電圧）を指す。   FIG. 2 is a functional block diagram for explaining a mode of processing in the signal processing circuit 19. The output electrical signal of the photoelectric converter 18 is first input to the voltage monitor unit 191. By monitoring the voltage fluctuation, the state in which the inspection light is being modulated is replaced with an electrical signal. Monitored at Next, the voltage fluctuation detector 192 obtains the voltage fluctuation Δv by comparing the reference voltage stored in the reference voltage storage unit 193 with the monitor voltage. The reference voltage is a voltage corresponding to an operating point to be held. For example, when a bias is held at an intermediate operating point of S-characteristics, an output voltage (photoelectric converter) that should be originally obtained at the intermediate operating point. 18 output voltage).

ここで、もしＬＮ変調素子１４に動作点ドリフトが生じていなければ、基準電圧通りの電圧を電圧モニター部１９１は検知しており、この場合電圧変動検知部１９２はΔｖ＝０と出力する。一方動作点ドリフトが生じると、前記基準電圧と電圧モニター部１９１が検知する電圧とは位相ズレが生じることとなり、そのズレに応じた分を電圧変動検知部１９２はΔｖとして検知し、これを出力する。   Here, if the operating point drift does not occur in the LN modulation element 14, the voltage monitor unit 191 detects the voltage according to the reference voltage, and in this case, the voltage fluctuation detection unit 192 outputs Δv = 0. On the other hand, when the operating point drift occurs, a phase shift occurs between the reference voltage and the voltage detected by the voltage monitor unit 191. The voltage fluctuation detecting unit 192 detects the amount corresponding to the shift as Δv and outputs this. To do.

電圧変動検知部１９２が確定したΔｖの出力情報は、ＡＤ変換器１９４によりデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号はＡＤ変換器１９４からΔｖに応じた信号として演算部１９５へ入力される。   The output information of Δv determined by the voltage fluctuation detector 192 is converted into a digital signal by the AD converter 194. The digital signal is input from the AD converter 194 to the arithmetic unit 195 as a signal corresponding to Δv.

データ記憶部１９６は、Δｖとバイアス電圧の変動に関するデータテーブルを記憶している。すなわち、ＬＮ変調素子１４の静特性変化に起因する光電気変換器１８の出力電圧変動Δｖと、該電圧変動Δｖに応じたバイアス電圧変動Δｑとをパラメータとしたデータテーブルを記憶しており、演算部１９５からの要求により、例えば前記電圧変動がΔｖ１であるとの情報が与えられたときに、データテーブルを参照して、これに対応するバイアス電圧変動（Δｑ１）はいくらであるかが引き出せるよう構成されている。このようなデータテーブルは、図６に示した静特性の経時変化のグラフ図からも明らかな通り、経時変化により静特性は変位するものの、Ｓ字特性の形態自体は維持されたまま平行移動的にシフトする変位であることから、予め作成してデータ記憶部１９６に記憶させておくことが可能である。   The data storage unit 196 stores a data table relating to changes in Δv and bias voltage. That is, a data table is stored in which the output voltage fluctuation Δv of the photoelectric converter 18 caused by the static characteristic change of the LN modulation element 14 and the bias voltage fluctuation Δq corresponding to the voltage fluctuation Δv are stored as parameters. For example, when information indicating that the voltage fluctuation is Δv1 is given by a request from the unit 195, it is possible to extract the bias voltage fluctuation (Δq1) corresponding to the data table by referring to the data table. It is configured. As is apparent from the graph of the time-dependent change of the static characteristics shown in FIG. 6, such a data table is parallel-moved while maintaining the S-characteristic form itself, although the static characteristics are displaced by the change with time. Therefore, it can be created in advance and stored in the data storage unit 196.

演算部１９５では、ＡＤ変換器１９４から入力されて来るΔｖに関する情報と、これに応じてデータ記憶部１９６から取り出したΔｑに関する情報に基づいて演算処理を行ない、動作点を保持するために必要なバイアス電圧の変化分ΔＶｂを確定する。そしてバイアス電圧変化分ΔＶｂに関する情報を制御信号発生部１９７へ送る。   The arithmetic unit 195 performs arithmetic processing based on information related to Δv input from the AD converter 194 and information related to Δq extracted from the data storage unit 196, and is necessary for maintaining the operating point. The change ΔVb in the bias voltage is determined. Information on the bias voltage change ΔVb is sent to the control signal generator 197.

制御信号発生部１９７は、実際にバイアス電圧を発生する制御電圧源１Ｅの出力電圧を制御する制御信号を発する機能を備える。前記バイアス電圧変化分ΔＶｂに関する情報入力があったときは、該ΔＶｂに応じた制御信号を制御電圧源1Ｅに与え、制御電圧源１Ｅの出力電圧をΔＶｂだけ変化させるものである。   The control signal generator 197 has a function of generating a control signal for controlling the output voltage of the control voltage source 1E that actually generates a bias voltage. When information related to the bias voltage change ΔVb is input, a control signal corresponding to the ΔVb is given to the control voltage source 1E, and the output voltage of the control voltage source 1E is changed by ΔVb.

以上の通り構成された本発明の安定化光変調器１の動作を説明する。信号光入力端１１からは一般的な光通信で用いられる波長の光、例えば１．５μｍ帯の信号光が入力される。一方検査光源１２が発する検査光としては、前記信号光との干渉が発生しないよう異なる波長の光が選ばれ、例えば１．４８μｍの光が検査光源１２から発せられる。これら信号光と検査光とは合波器１３で合流されてＬＮ変調素子１４へ入力される。そして、ＲＦ信号入力端１５から入力される電気信号によって、信号光と検査光とは共に変調される。例えば矩形波状の電気信号がＲＦ信号入力端１５から入力されたならば、信号光と検査光もこれに応じて矩形波状の光信号に変調され、分波器１６へ出力される。   The operation of the stabilized optical modulator 1 of the present invention configured as described above will be described. From the signal light input terminal 11, light having a wavelength used in general optical communication, for example, signal light in a 1.5 μm band is input. On the other hand, as the inspection light emitted from the inspection light source 12, light having a different wavelength is selected so that interference with the signal light does not occur. For example, 1.48 μm light is emitted from the inspection light source 12. These signal light and inspection light are combined by the multiplexer 13 and input to the LN modulation element 14. Then, both the signal light and the inspection light are modulated by the electric signal input from the RF signal input terminal 15. For example, if a rectangular wave-shaped electrical signal is input from the RF signal input terminal 15, the signal light and the inspection light are also modulated into a rectangular wave-shaped optical signal accordingly and output to the demultiplexer 16.

分波器１６で、１．５μｍ帯の信号光と、１．４８μｍの検査光とは分離され、信号光は信号光出力端１８から外部へ出力され、光通信に供される。一方検査光は光電気変換器１８へ分岐出力され、その光パワーを電気信号に変換した形で電圧モニター部１９１にてモニターされる。   The demultiplexer 16 separates the 1.5 μm band signal light and the 1.48 μm inspection light, and the signal light is output to the outside from the signal light output end 18 for optical communication. On the other hand, the inspection light is branched and output to the photoelectric converter 18 and is monitored by the voltage monitor unit 191 in a form in which the optical power is converted into an electrical signal.

ここでＬＮ変調素子１４に経時変化が生じた場合、前述の通り信号光には図６の点線で示したような動作点ドリフトが生じることになるが、検査光も信号光と同様にＬＮ変調素子１４で変調されているので、やはり同様に動作点ドリフトが発生する。従って、検査光の動作点ドリフトを是正すれば、信号光の動作点ドリフトもまた是正されることになる。   Here, when a change with time occurs in the LN modulation element 14, as described above, an operating point drift as shown by a dotted line in FIG. 6 occurs in the signal light. Since it is modulated by the element 14, the operating point drift similarly occurs. Therefore, if the operating point drift of the inspection light is corrected, the operating point drift of the signal light is also corrected.

現にＬＮ変調素子１４に経時変化が発生すると、上述の通り、処理回路１９の電圧変動検知部１９２は、基準電圧記憶部１９３が記憶している基準電圧と比較して、当該経時変化に対応した電圧変動Δｖを確定する。例えばＳ字特性の中点に動作点を保持しようとする場合では、前記基準電圧は該中間動作点におけるバイアス電圧Ｖquadに対応する光電気変換器１８の出力電圧ｖｑとされ、このｖｑに対してどれだけの電圧変動Δｖがあったかが求められる。   When a change with time actually occurs in the LN modulation element 14, as described above, the voltage fluctuation detection unit 192 of the processing circuit 19 responds to the change with time as compared with the reference voltage stored in the reference voltage storage unit 193. The voltage fluctuation Δv is determined. For example, when the operating point is to be held at the midpoint of the S-characteristic, the reference voltage is the output voltage vq of the photoelectric converter 18 corresponding to the bias voltage Vquad at the intermediate operating point, and with respect to this vq It is determined how much voltage fluctuation Δv has occurred.

かかる経時変化を結果から逆に見た場合、いま、電圧変動が＋Δｖｎであったとすると、中間動作点において電圧源１Ｅが印加すべきバイアス電圧は、ｖｑに相当するバイアス電圧（Ｖquad）であるのにかかわらず、ｖｑ＋Δｖｎに相当するバイアス電圧がＬＮ変調素子１４に印加されていることになる。従って、Ｓ字特性の中点に動作点を保持するには、現状で電圧モニター部１９１が検出しているｖｑ＋Δｖｎの出力電圧を、ｖｑの出力電圧になるように制御すれば、経時変化が生じても動作点が保持されることになる。   When such a change with time is viewed from the result, if the voltage fluctuation is + Δvn, the bias voltage to be applied by the voltage source 1E at the intermediate operating point is the bias voltage (Vquad) corresponding to vq. Regardless, a bias voltage corresponding to vq + Δvn is applied to the LN modulation element 14. Therefore, in order to maintain the operating point at the midpoint of the S-characteristic, if the output voltage of vq + Δvn currently detected by the voltage monitor unit 191 is controlled to become the output voltage of vq, a change with time will occur. However, the operating point is maintained.

電圧変動検知部１９２は、前記Δｖｎのような電圧変動信号をＡＤ変換器１９４へ送り、ＡＤ変換器１９４はこれをデジタル信号に変換して演算部１９５へ入力する。この電圧変動Δｖｎは、あくまで検査光に由来して光電気変換器１８から出力される電圧の電圧変動分であるので、これを実際のバイアス電圧変動分に置換する必要がある。データ記憶部１９６は前述した通り、この置換のためのデータテーブルを記憶しており、演算部１９５はこのデータテーブルを参照して、動作点保持のために必要なバイアス電圧の変化分ΔＶｂを確定する。そして制御信号発生部１９７では、制御電圧源１Ｅが発生するバイアス電圧をΔＶｂだけ変化させるのに必要な制御信号を発生し、この制御信号を制御電圧源１Ｅに送出してＬＮ変調素子１４に与えられるバイアス電圧を変化させる。   The voltage fluctuation detection unit 192 sends a voltage fluctuation signal such as Δvn to the AD converter 194, which converts the signal into a digital signal and inputs the digital signal to the arithmetic unit 195. This voltage variation Δvn is a voltage variation of the voltage derived from the inspection light and output from the photoelectric converter 18 and must be replaced with an actual bias voltage variation. As described above, the data storage unit 196 stores the data table for this replacement, and the calculation unit 195 determines the change ΔVb of the bias voltage necessary for holding the operating point with reference to this data table. To do. Then, the control signal generator 197 generates a control signal necessary for changing the bias voltage generated by the control voltage source 1E by ΔVb, and sends this control signal to the control voltage source 1E for application to the LN modulation element 14. The bias voltage to be changed is changed.

このような制御によって、経時変化による動作点ドリフトは補償され、ＬＮ変調素子１４本来の静特性に応じた光変調が行なわれることになる。従って、上記した例では、光電気変換器１８の出力電圧もｖｑ＋Δｖｎから、本来のｖｑに復帰することになる。以降も同様にして光電気変換器１８の出力電圧を電圧モニター部１９１で継続してウォッチングし、もし電圧変動Δｖが検知されたならば、同様な処置が繰り返され、動作点が一定に保持されるものである。   By such control, the operating point drift due to the change with time is compensated, and the light modulation according to the original static characteristics of the LN modulation element 14 is performed. Therefore, in the above-described example, the output voltage of the photoelectric converter 18 also returns from vq + Δvn to the original vq. In the same manner, the output voltage of the photoelectric converter 18 is continuously monitored by the voltage monitor unit 191. If the voltage fluctuation Δv is detected, the same procedure is repeated and the operating point is kept constant. Is.

以上はバイアスをＳ字特性の中間動作点に保持する場合について主に説明したが、他の任意の動作点においてバイアスを保持させる場合は、当該動作点において光電気変換器１８が本来出力する電圧を基準電圧記憶部１９３に記憶させておけば、同様の動作によってΔｖを求め、バイアス電圧を自動的に調整することができる。すなわち、従来法のように動作点保持が、最大・最小動作点、中間動作点に限定されることはなく、意図する任意の動作点においてバイアスを保持することができる。   The above has mainly described the case where the bias is held at the intermediate operating point of the S-characteristic. However, when the bias is held at any other operating point, the voltage originally output by the photoelectric converter 18 at the operating point. Can be stored in the reference voltage storage unit 193, Δv can be obtained by a similar operation, and the bias voltage can be automatically adjusted. That is, the operating point holding is not limited to the maximum / minimum operating point and the intermediate operating point as in the conventional method, and the bias can be held at any intended operating point.

なお、検査光源１２から発せられる検査光は連続光であっても良いが、低周波の強度変調を与えたものを検査光として用いても良い。この場合、光電気変換器１８に変調に用いた低周波のフィルタを内臓させ、該フィルタを通過した交流信号の実効値を処理回路１９に送出すれば良い。   Note that the inspection light emitted from the inspection light source 12 may be continuous light, or light subjected to low-frequency intensity modulation may be used as the inspection light. In this case, a low-frequency filter used for modulation may be built in the photoelectric converter 18 and the effective value of the AC signal that has passed through the filter may be sent to the processing circuit 19.

（実施形態２）
図３は、本発明の目的をハード的構成によって達成する安定化光変調器２の構成例を示すブロック図である。実施形態１と同様に、ＬＮ変調素子２４に対し、光変調用の電気信号がＲＦ信号入力端２５より印加可能とされており、信号光入力端２１から入射された信号光はＬＮ変調素子２４内において光変調され、しかる後、信号光出力端２７から出力される如き基本構成を有している。さらに、検査光を発生する検査光源２２を備え、該検査光が合波器２３により信号光と合波されてＬＮ変調素子２４へ入力され、該ＬＮ変調素子２４で信号光と検査光とが共に変調された後、分波器２６にて信号光と検査光とは分波され、信号光は信号光出力端２７へ、検査光は光電気変換器２８へそれぞれ分波される構成も、前記実施形態１と同様である。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the stabilized optical modulator 2 that achieves the object of the present invention by a hardware configuration. Similarly to the first embodiment, an electrical signal for optical modulation can be applied to the LN modulation element 24 from the RF signal input end 25, and the signal light incident from the signal light input end 21 is LN modulation element 24. It has a basic structure such that it is optically modulated and then outputted from the signal light output end 27. Further, an inspection light source 22 that generates inspection light is provided. The inspection light is combined with the signal light by the multiplexer 23 and is input to the LN modulation element 24. The LN modulation element 24 generates the signal light and the inspection light. After being modulated together, the signal light and the inspection light are demultiplexed by the demultiplexer 26, the signal light is demultiplexed to the signal light output terminal 27, and the inspection light is demultiplexed to the photoelectric converter 28. The same as in the first embodiment.

本実施形態では、光電気変換器２８の出力電圧の処理方法以下が実施形態１とは異なる。光電気変換器２８の出力端には電圧増幅器２９１が接続される。光電気変換器２８は分波器２６から入力される検査光を光電変換して電圧を発生するが、電圧増幅器２９１は該出力電圧を増幅すると共に、所定の直流電圧を重畳して差動増幅器２９２へ出力する。基準電圧源２９Ｅは所定のバイアス電圧を発生しＬＮ変調素子２４を駆動する。従って、この電圧はＬＮ変調素子２４の動作点に応じた電圧であり、Ｓ字特性の中点に動作点を設定する場合は、それに応じた電圧Ｖｍである。前記電圧増幅器２９１で光電気変換器２８の出力電圧を増幅し直流電圧を重畳するのは、前記基準電圧源２９Ｅの発生電圧（例えばＶｍ）にスケールを合わせるためである。   In the present embodiment, the processing method of the output voltage of the photoelectric converter 28 is different from that of the first embodiment. A voltage amplifier 291 is connected to the output terminal of the photoelectric converter 28. The photoelectric converter 28 photoelectrically converts the inspection light input from the branching filter 26 to generate a voltage. The voltage amplifier 291 amplifies the output voltage and superimposes a predetermined DC voltage on the differential amplifier. To 292. The reference voltage source 29E generates a predetermined bias voltage and drives the LN modulation element 24. Therefore, this voltage is a voltage corresponding to the operating point of the LN modulation element 24, and when the operating point is set at the midpoint of the S-shaped characteristic, it is a voltage Vm corresponding thereto. The voltage amplifier 291 amplifies the output voltage of the photoelectric converter 28 and superimposes the DC voltage in order to adjust the scale to the generated voltage (for example, Vm) of the reference voltage source 29E.

基準電圧源２９Ｅの出力と電圧増幅器２９１の出力は、差動増幅器２９２へ入力される。差動増幅器２９２は、両者の出力の差分に基づいて基準電圧源２９Ｅの出力電圧を所定値に変換した上で、ＬＮ変調素子２４へこれをバイアス電圧として供給する。すなわち、基準電圧源２９Ｅの出力と電圧増幅器２９１の出力とに差が無い場合は、基準電圧源２９Ｅが発生する電圧が事実上そのままＬＮ変調素子２４へ供給され、両者間に出力電圧差が存在する場合は、差動増幅器２９２で該電圧差に応じて電圧の増・減処理がなされた上で、ＬＮ変調素子２４へ供給される。   The output of the reference voltage source 29E and the output of the voltage amplifier 291 are input to the differential amplifier 292. The differential amplifier 292 converts the output voltage of the reference voltage source 29E into a predetermined value based on the difference between the outputs of the two, and supplies this to the LN modulation element 24 as a bias voltage. That is, when there is no difference between the output of the reference voltage source 29E and the output of the voltage amplifier 291, the voltage generated by the reference voltage source 29E is supplied to the LN modulation element 24 as it is, and there is an output voltage difference between the two. In this case, the voltage is increased or decreased by the differential amplifier 292 in accordance with the voltage difference, and then supplied to the LN modulation element 24.

以上の通り構成された本発明の安定化光変調器１の動作を、ＬＮ変調素子２４の動作点をＳ字特性の中点に保持する場合について説明する。なお、光電気変換器２８が検査光を光電変換するまでは、前記実施形態１と同じであるので、説明は省略する。   The operation of the stabilized optical modulator 1 of the present invention configured as described above will be described in the case where the operating point of the LN modulator 24 is held at the midpoint of the S-characteristic. Since the process until the photoelectric converter 28 photoelectrically converts the inspection light is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.

まず、ＬＮ変調素子２４に経時変化が生じていない場合について説明すると、光電気変換器２８の出力電圧ｖ１は電圧増幅器２９１で増幅され、所定の直流電圧が重畳された上で、差動増幅器２９２へ入力される。他方、基準電圧源２９Ｅでは、ＬＮ変調素子２４のＳ字特性の中間動作点に応じた電圧Ｖｍが発生され、これが差動増幅器２９２へ入力される。経時変化が生じていない場合、電圧増幅器２９１からは電圧の入力は無く、特段差動増幅器２９２で差動変換されることなく、前記電圧Ｖｍがバイアス電圧としてＬＮ変調素子２４へ印加される。つまり、電圧増幅器２９１で重畳される直流電圧は、動作点ドリフトが生じていない初期状態において、光電気変換器２８からの出力電圧ｖ１を打ち消し、該電圧増幅器２９１の出力電圧を０にするような直流電圧である。   First, the case where the LN modulation element 24 does not change with time will be described. The output voltage v1 of the photoelectric converter 28 is amplified by the voltage amplifier 291 and a predetermined DC voltage is superimposed thereon, and then the differential amplifier 292. Is input. On the other hand, in the reference voltage source 29E, a voltage Vm corresponding to the intermediate operating point of the S-shaped characteristic of the LN modulation element 24 is generated and input to the differential amplifier 292. When no change with time has occurred, no voltage is input from the voltage amplifier 291, and the voltage Vm is applied as a bias voltage to the LN modulation element 24 without being differentially converted by the special differential amplifier 292. That is, the DC voltage superimposed by the voltage amplifier 291 cancels the output voltage v1 from the photoelectric converter 28 in the initial state where no operating point drift occurs, and sets the output voltage of the voltage amplifier 291 to zero. DC voltage.

これに対し、ＬＮ変調素子２４に経時変化が生じた場合、光電気変換器２８から入力される出力電圧ｖ２は、電圧増幅器２９１で直流電圧の重畳処理をしても０にはならず、動作点ドリフトに応じた電圧変動Δｖだけ、電圧増幅器２９１は出力することになる。ここで、Ｓ字特性は曲線特性であるものの、その中間動作点付近ではほぼ直線で近似できるので、傾き定数をｋとすると、前記電圧変動Δｖと中間動作点からのドリフト分の電圧Δｑとの関係は、線形にΔｖ＝ｋΔｑで表現できる。さらに電圧増幅器２９１の利得を調整してｋ=１とすれば、Δｖ＝Δｑと扱うことができる。   On the other hand, when a change with time occurs in the LN modulation element 24, the output voltage v2 input from the photoelectric converter 28 does not become 0 even if the voltage amplifier 291 performs a DC voltage superimposition process. The voltage amplifier 291 outputs only the voltage fluctuation Δv corresponding to the point drift. Here, although the S-characteristic is a curve characteristic, it can be approximated by a straight line in the vicinity of the intermediate operating point. Therefore, if the slope constant is k, the voltage fluctuation Δv and the voltage Δq corresponding to the drift from the intermediate operating point The relationship can be expressed linearly as Δv = kΔq. Further, if the gain of the voltage amplifier 291 is adjusted to k = 1, it can be handled as Δv = Δq.

いま、ＬＮ変調素子２４のＳ字特性が、バイアス電圧に換算してΔｑ減少するドリフトが生じたとする。すると光電気変換器２８が受光する光量も低下し、その出力電圧も低下する。一方、電圧増幅器２９１では、Ｓ字特性がドリフトする前のバイアス電圧に応じた直流電圧が重畳され続けるため、電圧増幅器２９１の出力電圧は０ではなく、Δｖ＝Δｑだけ発生することになる。つまり、電圧増幅器２９１はΔｑの電圧を差動増幅器２９２に出力する。   Now, it is assumed that a drift occurs in which the S-characteristic of the LN modulation element 24 is reduced by Δq in terms of a bias voltage. Then, the amount of light received by the photoelectric converter 28 also decreases, and the output voltage also decreases. On the other hand, in the voltage amplifier 291, since the DC voltage corresponding to the bias voltage before the S-characteristic drifts continues to be superimposed, the output voltage of the voltage amplifier 291 is not 0 but is generated by Δv = Δq. That is, the voltage amplifier 291 outputs the voltage Δq to the differential amplifier 292.

基準電圧源２９Ｅは、変わらずＳ字特性の中間動作点に応じた電圧Ｖｍを発生し差動増幅器２９２に出力しており、前記の通り電圧増幅器２９１からΔｑの電圧の入力があった場合、差動増幅器２９２の差動作用により、この時点で差動増幅器２９２からＬＮ変調素子２４に供給される電圧は、Ｖｍ−Δｑとなる。このバイアス電圧は、動作点ドリフトが生じた後の中点に相当するものとなるので、結果としてＬＮ変調素子２４のバイアス電圧が中点に保持されたことになるものである。   The reference voltage source 29E does not change and generates a voltage Vm corresponding to the intermediate operating point of the S-characteristic and outputs it to the differential amplifier 292. As described above, when the voltage amplifier 291 receives a voltage of Δq, Due to the differential action of the differential amplifier 292, the voltage supplied from the differential amplifier 292 to the LN modulation element 24 at this time becomes Vm−Δq. This bias voltage corresponds to the midpoint after the operating point drift occurs, and as a result, the bias voltage of the LN modulation element 24 is held at the midpoint.

上記の説明では、前記電圧変動Δｖと中間動作点からのドリフト分の電圧Δｑとの関係を線形にΔｖ＝ｋΔｑと仮定したが、一般にＳ字特性は正弦関数であるので、かかる仮定が必ずしも妥当しないとも言える。しかしながら、Ｓ字特性が大幅にドリフトすることは少なく、多くの場合はドリフト分の電圧Δｑも僅かであるので、上記のような線形近似を行なっても事実上差し支えは無い。従って、本実施形態によっても、任意の動作点において、バイアス電圧を保持することが可能である。但し、動作点によって傾きは異なるので、傾き定数ｋは当該動作点に応じて調整することが望ましい。   In the above description, the relationship between the voltage fluctuation Δv and the voltage Δq corresponding to the drift from the intermediate operating point is linearly assumed to be Δv = kΔq. However, since the S-characteristic is generally a sine function, this assumption is not necessarily valid. It can be said that it does not. However, the S-characteristic rarely drifts greatly, and in many cases, the drift voltage Δq is also small. Therefore, the above linear approximation is practically acceptable. Therefore, according to this embodiment, it is possible to hold the bias voltage at an arbitrary operating point. However, since the slope varies depending on the operating point, it is desirable to adjust the slope constant k according to the operating point.

Ｓ字特性が大幅にドリフトする場合でも、前記の線形近似をいくらかの区画に分けて行い、それぞれ適当な定数ｋを線形近似区画毎に与えておくことで、対応することが可能となる。   Even when the S-characteristic drifts drastically, it is possible to cope with this by approximating the linear approximation into several sections and giving an appropriate constant k for each linear approximation section.

以上の説明した実施形態１及び２では、いずれも光変調素子としてＬＮ変調素子を用いた場合について説明したが、他の光変調素子、例えば吸収型光変調素子や音響光学型光変調素子であっても、同様にして任意の動作点において、動作点の保持を行なわせることが可能である。   In the first and second embodiments described above, the case where the LN modulation element is used as the light modulation element has been described. However, other light modulation elements such as an absorption light modulation element and an acousto-optic light modulation element may be used. However, it is possible to hold the operating point at any operating point in the same manner.

本発明にかかる安定化光変調器の一実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a stabilized optical modulator according to the present invention. 図１に示した処理回路の動作を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating operation | movement of the processing circuit shown in FIG. 本発明にかかる安定化光変調器の他の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows other embodiment of the stabilization optical modulator concerning this invention. 従来の光変調器の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional optical modulator. ＬＮ変調素子のバイアス電圧と透過光量との関係の静特性（Ｓ字特性）を示すグラフ図である。It is a graph which shows the static characteristic (S-characteristic) of the relationship between the bias voltage of a LN modulation element, and the transmitted light amount. ＬＮ変調素子により、信号光を電気信号で変調したときの関係を示すグラフ図であり、図中点線で示した曲線は、動作点ドリフトの状況を表している。It is a graph which shows the relationship when signal light is modulated with an electric signal by the LN modulation element, and the curve shown with the dotted line in the figure represents the situation of the operating point drift.

符号の説明Explanation of symbols

１，２ 光変調器
１１，２１，４０１ 信号光入力端
１２，２２ 検査光源
１３，２３ 合波器
１４，２４，４０２ ＬＮ変調素子
１５，２５，４０４ ＲＦ信号入力端
１６，２６，４０６ 分波器
１７，２７，４０７ 信号光出力端
１８，２８，４０８ 光電気変換器
１９ 処理回路
１９１ 電圧モニター部
１９２ 電圧変動検知部
１９３ 基準電圧記憶部
１９４ ＡＤ変換器
１９５ 演算部
１９６ データ記憶部
１９７ 制御信号発生部
１Ｅ 制御電圧源
２９１ 電圧増幅器
２９２ 差動増幅器
２９Ｅ 基準電圧源
３０１ Ｓ字特性
３０２ 電気信号波形
３０３ 光信号波形
３０４ 静特性の変化
４０３ 増幅器
４０５ 低周波発信器
４０９ バイアス電圧の制御回路 1, 2 Optical modulator 11, 21, 401 Signal light input terminal 12, 22 Inspection light source 13, 23 Multiplexer 14, 24, 402 LN modulation element 15, 25, 404 RF signal input terminal 16, 26, 406 Demultiplexing 17, 27, 407 Signal light output 18, 28, 408 Photoelectric converter 19 Processing circuit 191 Voltage monitor unit 192 Voltage fluctuation detection unit 193 Reference voltage storage unit 194 AD converter 195 Calculation unit 196 Data storage unit 197 Control signal Generator 1E Control voltage source 291 Voltage amplifier 292 Differential amplifier 29E Reference voltage source 301 S-characteristic 302 Electric signal waveform 303 Optical signal waveform 304 Static characteristic change 403 Amplifier 405 Low frequency oscillator 409 Bias voltage control circuit

Claims (3)

バイアス電圧が与えられて動作する光変調素子に対し、信号光と、該信号光とは異なる波長の検査光とを重畳して入力し、
前記光変調素子の出力光から前記信号光を取り出すと共に、保持すべき光変調素子の動作点に応じた検査光の光強度をモニターし、
前記検査光の光強度に変化分が生じたときに、該変化分に応じた電圧変化を、前記光変調素子のバイアス電圧に対して与えることを特徴とする光変調素子のバイアス電圧制御方法。 A signal light and inspection light having a wavelength different from that of the signal light are superimposed and input to an optical modulation element that operates with a bias voltage applied.
Taking out the signal light from the output light of the light modulation element, and monitoring the light intensity of the inspection light according to the operating point of the light modulation element to be held,
A bias voltage control method for an optical modulation element, wherein when a change occurs in the light intensity of the inspection light, a voltage change corresponding to the change is applied to a bias voltage of the light modulation element. 信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子と、前記バイアス電圧を発生するバイアス電圧源とを有する光変調器において、
信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、
さらに、前記光電変換手段の出力電圧をモニターし、該出力電圧に変動が生じたときにその電圧変動に応じたバイアス電圧制御信号を発生し、該制御信号に基づいて前記バイアス電圧源の電圧制御を行なう制御手段を具備することを特徴とする安定化光変調器。 In an optical modulator having a light modulation element that receives a signal light, operates with a bias voltage and outputs a modulated signal light, and a bias voltage source that generates the bias voltage,
An inspection light source that emits inspection light having a wavelength different from that of the signal light, an optical multiplexing unit that superimposes the inspection light on the signal light and inputs the light to the light modulation element, and light that extracts the inspection light from the output light of the light modulation element Demultiplexing means, and photoelectric conversion means for photoelectrically converting the inspection light taken out by the light demultiplexing means,
Further, the output voltage of the photoelectric conversion means is monitored, and when a fluctuation occurs in the output voltage, a bias voltage control signal corresponding to the voltage fluctuation is generated, and voltage control of the bias voltage source is performed based on the control signal. A stabilized optical modulator comprising control means for performing the following. 信号光が入力され、バイアス電圧が与えられて動作し変調された信号光を出力する光変調素子を有する光変調器において、
信号光とは異なる波長の検査光を発する検査光源と、該検査光を信号光に重畳して光変調素子に入力させる光合波手段と、前記光変調素子の出力光から前記検査光を取り出す光分波手段と、該光分波手段が取り出した検査光を光電変換する光電変換手段とを備え、
さらに、前記光変調素子にバイアス電圧を与える差動増幅器を備え、該差動増幅器により増幅される差動電圧は、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧源の出力電圧と、前記光電変換手段の出力電圧との差に基づいて生成されるよう構成したことを特徴とする安定化光変調器。 In an optical modulator having an optical modulation element that receives signal light, operates with a bias voltage, and outputs modulated signal light.
An inspection light source that emits inspection light having a wavelength different from that of the signal light, an optical multiplexing unit that superimposes the inspection light on the signal light and inputs the light to the light modulation element, and light that extracts the inspection light from the output light of the light modulation element Demultiplexing means, and photoelectric conversion means for photoelectrically converting the inspection light taken out by the light demultiplexing means,
And a differential amplifier for applying a bias voltage to the light modulation element, wherein the differential voltage amplified by the differential amplifier includes an output voltage of a reference voltage source for generating a predetermined reference voltage, and the photoelectric conversion means. A stabilized optical modulator configured to be generated based on a difference between the output voltage and the output voltage.

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