JP2014219571A - 光変調制御装置、送信器および光出力波形制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光変調後の波形を所望する設定に対応した最適波形に整形し光出力できること。【解決手段】一対の平行な光導波路と、当該光導波路に平行して設けられる電極と、を含む変調部１１２と、変調部１１２が出力する変調後の光信号の波形に対して所定の波形調整を行い変調制御用のモニタ信号を生成する波形モニタ部１０６と、所望する波形の調整情報と、波形モニタ部１０６が出力するモニタ信号に基づき、変調部１１２が出力する変調後の光信号の波形が調整情報に適合した波形となるよう変調部１１２に対する変調制御を行う総合制御部１０２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光変調器を制御する光変調制御装置、送信器および光出力波形制御方法に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信方式により、長距離、大容量通信を行うことができる。この波長分割多重通信方式においては、波長切り替え機能を有し、外部変調器により光変調を行う光モジュールが用いられる。光モジュールは伝送装置に搭載される。

これまで、波長切り替え機能を有した光モジュールでは外部変調器としてＬＮ変調器が使用されていた。近年においてはシステム装置側での回線の高密度集約も進められており、使用される光モジュールも小型化が要求されるため、外部変調部にＬＮ変調器より小型化に有利な半導体マッハツェンダ型外部変調器が使用されるようになってきている。

但し、この半導体マッハツェンダ型外部変調器は、透過特性や屈折率変化の波長依存が大きい。このため、波長切り替え機能を持つ光モジュールに半導体マッハツェンダ型外部変調器を使用する場合、切り替えた波長に合わせたバイアス電圧、および変調振幅電圧をそれぞれ設定する必要がある。

例えば、変調器の動作点を光強度の中点以外に設定保持し、所定の消光比を得る技術（例えば、下記特許文献１参照。）、光出力波形のクロスポイント位置を制御して消光比とデューティ比を制御する技術（例えば、下記特許文献２参照。）がある。

特開２００１−１５９７４９号公報 特開２００４−２２１８０４号公報

しかしながら、従来は、変調器について、事前調整により波長ごとに最適な設定値を決定して、この設定値を用いる制御を行っていた。例えば、波長ごとの設定値をＲＯＭ等のメモリに記録しておき、波長切り替え時にその設定値を読み込み、設定値に基づくバイアス電圧、および変調振幅電圧を与えることにより、半導体マッハツェンダ型の変調器を変調動作させていた。これにより、波長分に事前調整の作業が必要となり、手間がかかるとともに、メモリ容量が増大した。

加えて、光信号の伝送条件別に対応する場合には、この伝送条件別の設定値についても取得しておく必要があり、より多くのメモリ容量が必要となった。例えば、長距離伝送時の波形劣化を補償するために、変調器は、光出力に所定のプリチャープを与え、このプリチャープ量を光伝送路の伝送条件に合わせて可変する場合がある。

ここで「波形劣化」とは、光強度変調に伴う光波長（または光周波数）のゆらぎによって生じるファイバ中の波長分散による波形広がりである。また、「プリチャープ」とは、波形広がりを抑圧するために、予め送信する光波形に光位相変調（または光周波数変調）を意図的に与えることを意味する。プリチャープ量を調整することにより、光位相変調量（または光周波数変調量）が変化し、波形広がりを抑圧できる。

半導体マッハツェンダ型外部変調器では、電極に与えるバイアス電圧または変調振幅電圧、またはこれらの組み合わせによりプリチャープ量が変化する特性を有しているため、伝送条件ごとに最適化した設定が必要となる。但し、プリチャープ量を単に大きくすると、消光比が劣化するという相関関係がある。このため、プリチャープ量の可変時には、対応して消光比の制御が必要となり、これらプリチャープ量と消光比の最適値を取得して設定するためには、多大な手間が必要となる。

以上のように、半導体マッハツェンダ型外部変調器の変調動作を制御するために、事前調整に多くの作業時間が必要となり、生産性を向上できなかった。また、変調器および変調器を搭載した送信器のコスト増加が生じた。

一つの側面では、本発明は、光変調後の波形を所望する設定に対応した最適波形に整形し光出力できることを目的とする。

一つの案では、光変調制御装置は、一対の平行な光導波路と、当該光導波路に平行して設けられる電極と、を含む光変調器と、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形に対して所定の波形調整を行い変調制御用のモニタ信号を生成する波形モニタ部と、所望する波形の調整情報と、前記波形モニタ部が出力するモニタ信号に基づき、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形が前記調整情報に適合した波形となるよう前記光変調器に対する変調制御を行う制御部と、を備える。

一つの実施形態によれば、光変調後の波形を所望する設定に対応した最適波形に整形し光出力できる。

図１は、実施の形態にかかる光変調制御装置を示すブロック図である。 図２は、光変調制御装置を含む波長分割多重通信の全体構成を示す図である。 図３は、実施の形態１にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 図４は、位相差補正処理内容を示すフローチャートである。 図５は、位相調整時の光強度の変化を説明する図表である。 図６は、実施の形態１にかかる消光比一定化の制御処理を示すフローチャートである。 図７は、変調部出力、およびピークレベル一定化部出力の波形例を示す図である。 図８は、差動出力部の出力波形例を示す図である。 図９は、実施の形態２にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態２にかかるデューティ比一定化の制御処理を示すフローチャートである。 図１１は、デューティ比が異なる場合の出力波形例を示す図である。（その１） 図１２は、デューティ比が異なる場合の出力波形例を示す図である。（その２） 図１３は、実施の形態３にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 図１４は、実施の形態４にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 図１５は、プリチャープ量を可変させた場合の波形を示す図である。（その１） 図１６は、プリチャープ量を可変させた場合の波形を示す図である。（その２） 図１７は、実施の形態４にかかる消光比およびデューティ比一定化と、プリチャープ可変の制御処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施の形態にかかる光変調制御装置を示すブロック図である。図１には、光変調制御装置を含む光モジュールの送信部１００を示している。送信部１００は、外部変調器１０１と、総合制御部１０２と、発光制御部１０３と、変調制御部１０４と、モニタ部１０５と、波形モニタ部１０６と、を含む。

外部変調器１０１は、ＬＤ等の発光部（光源）１１１と、半導体マッハツェンダ型変調器等の変調部１１２とを含む。発光部１１１は、直流光出力の光信号を変調部１１２に出力し、変調部１１２により光変調する。

総合制御部１０２には、波形の調整項目等の調整情報と、光出力の検出信号（モニタ信号）が入力され、発光制御部１０３と、変調制御部１０４とを統括制御する。後述するが、この総合制御部１０２は、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリを用いて制御を行う。この発光制御部１０３は、設定された波長等で発光部１１１を発光制御する。変調制御部１０４には、光伝送するデータ（電気信号）が入力され、変調部１１２を変調制御し、データを光出力する制御を行う。

マッハツェンダ型の変調部１１２は、２系統の光出力ポートを有し、一方の系統の光出力は、外部の光ファイバ等に出力される。他方の系統の光出力は、送信部１００内部において外部変調器１０１の制御用にモニタ（検出）される。この他方の系統の光出力は、モニタ部１０５と、波形モニタ部１０６によってそれぞれ光検出される。

モニタ部１０５は、送信する光出力の波長、およびパワーを検出する。波形モニタ部１０６は、送信する光出力の波形を検出する。これらモニタ部１０５、波形モニタ部１０６により検出された光出力の波長、パワー、波形の各検出信号は、総合制御部１０２に出力される。

総合制御部１０２は、モニタ部１０５の検出信号に基づき、送信する光出力の波長とパワーを制御する。また、波形モニタ部１０６の検出信号に基づき、送信する光出力の消光比を制御する。

図２は、光変調制御装置を含む波長分割多重通信の全体構成を示す図である。一対の伝送装置２０１ａ，２０１ｂは、光ファイバ等の光伝送路２０４を介して通信接続される。伝送装置２０１ａ，２０１ｂは、複数の光モジュール２０２ａ，２０２ｂを含む。例えば、伝送装置２０１ａが送信側、伝送装置２０１ｂが受信側としたとき、図１に記載の送信部（送信器）１００は、伝送装置２０１ａの光モジュール２０２ａに設けられる。

伝送装置２０１ａの複数の光モジュール２０２ａは、カプラ２０３に接続され、カプラ２０３は、光モジュール２０２ａの送信部１００が出力する光信号を光伝送路２０４に合波出力する。伝送装置２０１ｂでは、カプラ２０３により、光伝送路２０４を伝送する光信号を複数の光モジュール２０２ｂに分岐出力する。

波長分割多重（ＷＤＭ）通信では、送信側の伝送装置２０１ａの複数の送信部１００がそれぞれ異なる波長の光信号を光出力し、カプラ２０３により波長合波して光伝送路２０４に光出力する。他方（受信側）の伝送装置２０１ｂでは、カプラ２０３により、伝送された異なる波長の光信号を分岐出力し、複数の受信部により対応する波長の光信号を受信する。なお、図２に示すように、長距離の光伝送路２０４間には、所定の距離ごとに光増幅器２０５が複数設置され、伝送する光信号を光増幅する。

図１に示す（片方向通信の）構成に限らず、光モジュール２０２ａ，２０２ｂがそれぞれ送信部１００と受信部とを含む構成としてもよい。この場合、光伝送路２０４を２本用いて上りと下りの系統に分けて光信号を伝送する。これにより伝送装置２０１ａ，２０１ｂは、それぞれ双方向通信が可能となる。

（制御例１）
波形モニタ部１０６は、変調部１１２の変調出力の波形をモニタして総合制御部１０２にモニタした信号を出力し、総合制御部１０２はモニタの信号に基づいて消光比の制御を行う。制御例１では、波形モニタ部１０６は、消光比の制御に適し、光出力（光出力波形）の消光比を一定に制御するモニタ信号を生成する。モニタ信号は、変調部１１２の光信号の信号成分のピークレベルを一定化して増幅し、差動出力化した正転信号の出力（正転出力）の平均値レベルと、反転信号の出力（反転出力）の平均値レベルとを比較して差分を求める。そして、総合制御部１０２は、得られた差分が一定状態を保持するように、変調部１１２に対する変調振幅電圧を制御することにより、光出力（光出力波形）の消光比を一定に制御する（実施の形態１）。

（制御例２）
また、変調部１１２の変調出力の波形をモニタして総合制御部１０２にモニタ信号を出力し、総合制御部１０２はモニタの信号に基づいてデューティ比の制御を行う。制御例２では、波形モニタ部１０６では、デューティ比の制御に適し、デューティ比を一定に制御するモニタ信号を生成する。モニタ信号は、差動出力から変調成分を抽出し、正転出力の平滑化電圧と反転出力の平滑化電圧とを比較して差分を求める。そして、総合制御部１０２は、得られた差分が一定状態を保持するように変調部１１２に対する変調信号のデューティを制御することにより、光出力波形のデューティ比を一定に制御する（実施の形態２）。

（制御例３）
また、波形モニタ部１０６および総合制御部１０２は、上記制御例１，２の構成をいずれも備えてもよい。そして、これら制御例１，２の制御を単独、または組み合わせて変調部１１２に対する入力信号を調整し、光出力の消光比およびデューティ比を一定に制御する（実施の形態３）。

（制御例４）
さらには、上記制御例３に加えて、波形モニタ部１０６が変調部１１２の変調出力の波形をモニタしてプリチャープ検出を行い、検出したプリチャープ量を総合制御部１０２に出力する。総合制御部１０２による波形の自動形成と安定化の制御とを連動させることにより、波形を維持しつつ所要なプリチャープ量を得る制御を行う（実施の形態４）。

そして、総合制御部１０２は、発光部１１１側の光出力の波長設定に依存せず、どのような波長および光パワーであっても、波長切り替え毎に上記制御を実行することにより、変調部１１２の波形の自動整形と安定化を図る。また、光出力の波長設定に依存しないため、高精度な制御を簡単な構成で行うことができ、総合制御部１０２に設けるメモリへの設定量の増大を防ぐことができる。なお、メモリ（例えばＲＯＭ）には、発光制御部１０３の発光制御の情報（発光波長、光パワー）だけを記憶すればよく、変調制御部１０４の変調制御の情報は記憶しておく必要がない。また、上記の消光比やデューティ比の一定化の制御は、総合制御部１０２に設定される調整情報が示す波形の調整項目に対応して実行される。例えばユーザ（管理者）等が、所望する所定の消光比やデューティ比を調整項目として設定し、総合制御部１０２に入力する。

上記の制御例１〜４に対応する実施の形態１〜４の具体的な構成例について、以下に詳細に説明する。

（実施の形態１）
図３は、実施の形態１にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。実施の形態１では、消光比を一定制御する構成例について説明する。この図３を用いて、図１に示した光変調制御装置を含む送信部１００の構成を詳細に説明する。

外部変調器１０１の発光部１１１は、光源としてのＬＤ３０１と、ＬＤ３０１の出力光を光増幅する半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）３０２と、を含む。

変調部１１２は、半導体マッハツェンダ型変調器であり、電気光学効果を有する基板３０３上に形成される一対（第１アーム３０４Ａと第２アーム３０４Ｂ）の光導波路３０４と、光導波路３０４に沿って形成される信号電極３０５と、を含む。光導波路３０４のうち入射側の入射導波路の一方の入力ポート３０４ａには、発光部１１１から所定波長の光信号が入力され、スプリッタ３０６により光信号は、一対の光導波路３０４（平行導波路３０４ｂ）に分岐される。

平行導波路３０４ｂには、信号電極３０５により光信号が変調された後、カプラ３０７により合波される。信号電極３０５は、第１アーム３０４Ａ側に設けられる第１電極３０５Ａと、第２アーム３０４Ｂ側に設けられる第２電極３０５Ｂと、を含む。また、信号電極３０５として、さらに、第１アーム３０４Ａ側には、第１位相調整部（電極）３０５Ｃと、第２アーム３０４Ｂ側に設けられる第２位相調整部（電極）３０５Ｄと、を含む。

カプラ３０７により合波後の光信号は、出力側の出力導波路の一方の出力ポート３０４ｃから外部に光出力される。他方の出力ポート３０４ｄは、送信部１００内部において外部変調器１０１の制御用にモニタ（検出）される。

この他方の出力ポート３０４ｄは、モニタ部１０５に出力される。モニタ部１０５は、カプラ３１１と、光学素子３１３と、受光素子（ＰＤ）３１２，３１４と、信号変換部３２１と、を含む。これらのうち、カプラ３１１と、光学素子３１３と、受光素子（ＰＤ）３１２，３１４は、変調部１１２の基板３０３上に配置される。

カプラ３１１は、変調部１１２の光導波路３０４のうち、他方の出力ポート３０４ｄから光出力される光信号を２分岐する。分岐された光信号の一方は、受光素子（ＰＤ１）３１２により光パワー（光強度）が検出される。他方の光信号は、波長に対する周期性を有する透過特性の光学素子（例えばエタロンフィルタ（ＥＴＦ））３１３を介して波長に応じた光パワーが受光素子（ＰＤ２）３１４により検出される。

信号変換部３２１は、受光素子（ＰＤ）の出力電流を電圧に変換（Ｉ／Ｖ変換）するものであり、受光素子（ＰＤ１）３１２用の信号変換部（Ｉ／Ｖ変換部１）３２１ａと、受光素子（ＰＤ２）３１４用の信号変換部（Ｉ／Ｖ変換部２）３２１ｂとを含む。Ｉ／Ｖ変換部１（３２１ａ）の出力は、光パワー検出用のパワーモニタ信号として総合制御部１０２に出力され、Ｉ／Ｖ変換部２（３２１ｂ）の出力は、波長検出用の波長モニタ信号として総合制御部１０２に出力される。

総合制御部１０２は、ＣＰＵ等の制御部３３１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ３３２と、を含む。制御部３３１は、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラム実行により送信部１００の送信を統括する制御処理を行う。メモリ３３２には、発光部１１１の発光制御にかかる情報が格納されている。発光制御にかかる情報は、発光部１１１の発光波長と、光パワー（光強度）に関する情報である。

そして、制御部３３１は、切り替える波長ごとに、メモリ３３２に記憶された発光制御の情報（発光波長、光パワー）を読み出して、発光部１１１を発光制御する。

また、制御部３３１は、メモリ３３２の情報は用いずに、変調部１１２の変調制御を行う。この制御部３３１には、光伝送するデータが制御信号として入力され、変調制御部１０４を介して変調部１１２に出力される。

そして、制御部３３１は、波形モニタ部１０６が出力する差分信号に基づき、ドライバ３５１に対し、光出力の消光比を一定化するための制御を行う。制御部３３１は、このほかに、波形モニタ部１０６が出力する差分信号に基づいて、光出力のデューティ比を所望する一定なデューティ比とする制御を行う。

発光制御部１０３は、波長制御部３４１と、光出力パワー制御部３４２と、を含む。波長制御部３４１は、総合制御部１０２の制御部３３１の波長制御に基づき、発光部１１１のＬＤ３０１の発光波長の制御を行う。光出力パワー制御部３４２は、総合制御部１０２の制御部３３１の制御に基づき、発光部１１１のＳＯＡ３０２の光増幅率（利得）の制御を行う。

変調制御部１０４は、ドライバ３５１と、バイアス制御部３５２と、位相制御部３５３と、を含む。ドライバ３５１は、総合制御部１０２の制御部３３１から出力される伝送用の電気信号に基づき、変調部１１２を駆動制御する。このドライバ３５１は、第１アーム３０４Ａ側に設けられる第１電極３０５Ａと、第２アーム３０４Ｂ側に設けられる第２電極３０５Ｂに対して、所定の駆動信号を出力して、光導波路３０４（平行導波路３０４ｂ）を伝送する光信号に送信するデータ（電気信号）を変調により重畳させる。

バイアス制御部３５２は、バイアス制御部１（３５２ａ）と、バイアス制御部２（３５２ｂ）と、を含み、総合制御部１０２の制御部３３１のバイアス制御に基づき、信号電極３０５を介して変調部１１２のバイアス制御を行う。バイアス制御部１（３５２ａ）は、第１アーム３０４Ａ側に設けられる第１電極３０５Ａに所定のバイアス電圧を印加しバイアス駆動する。バイアス制御部２（３５２ｂ）は、第２アーム３０４Ｂ側に設けられる第２電極３０５Ｂに所定のバイアス電圧を印加しバイアス駆動する。

位相制御部３５３は、総合制御部１０２の制御部３３１の位相制御に基づき、信号電極３０５を介して変調部１１２の位相変調制御を行う。この位相制御部３５３は、第２アーム３０４Ａ側に設けられる第１位相調整部（電極）３０５Ｃに対し、位相制御の駆動信号を出力する。なお、第２位相調整部（電極）３０５Ｄは接地される。

波形モニタ部１０６は、ピークレベル一定化部３６１と、差動出力部３６２と、平均値検出部３６３と、差分検出部３６４と、を含む。

ピークレベル一定化部３６１には、モニタ部１０５のＩ／Ｖ変換部３２１ａの出力（光パワー）が入力され、検出した光信号の振幅（ピークレベル−ボトムレベル間のレベル差）の大小にかかわらず、ピークレベル側を定めた一定なレベル（基準ピークレベル）に保持する。

差動出力部３６２は、ピークレベル一定化部３６１の出力に基づき、光信号の振幅のピークレベルを所定の基準ピークレベルとした正転出力と、光信号の振幅のボトムレベルを所定の基準ボトムレベルとした反転出力とを、それぞれ出力する。

平均値検出部３６３は、平均値検出部１（３６３ａ）と、平均値検出部２（３６３ｂ）とを含む。平均値検出部１（３６３ａ）は、差動出力部３６２の正転出力における光信号の振幅（ピークレベル−ボトムレベル間のレベル差）の平均値を検出する。平均値検出部２（３６３ｂ）は、差動出力部３６２の反転出力における光信号の振幅（ピークレベル−ボトムレベル間のレベル差）の平均値を検出する。

差分検出部３６４は、平均値検出部１（３６３ａ）と、平均値検出部２（３６３ｂ）とがそれぞれ検出した平均値の差分を検出する。この差分検出部３６４が検出した平均値の差分を示す平均値差分モニタ信号は、総合制御部１０２の制御部３３１に出力され、上述した消光比一定制御に用いられる。

（実施の形態１の制御処理内容）
実施の形態１では、外部変調器１０１の光出力の消光比一定制御を行う。この消光比一定制御の実施の前に、第１位相調整部（電極）３０５Ｃに供給する第１位相調整電圧を決定して、第１アーム３０４Ａと第２アーム３０４Ｂの位相差を補正する処理（位相差補正処理）を行う。この第１位相調整電圧の決定は、送信部１００が所定の波長および光パワーを有して変調出力するごと、すなわち、波長切り替えごとに位相補正のために実行される。

図４は、位相差補正処理内容を示すフローチャートである。総合制御部１０２の制御部３３１が行う処理について説明する。

はじめに、制御部３３１は、変調制御部１０４のドライバ３５１の出力変調振幅を０Ｖｐｐ（ＯＦＦ）とする（ステップＳ４０１）。次に、制御部３３１は、発光制御部１０３を制御し、発光部１１１からの光出力を開始させる（ステップＳ４０２）。この際、発光部１１１からは、ＬＤ３０１は所定波長を有した光信号を出力し、ＳＯＡ３０２による光増幅により所定の光出力パワーを有した光信号として出力される。

そして、制御部３３１は、ドライバ３５１を介して変調部１１２の第１電極３０５Ａおよび第２電極３０５Ｂにおいてそれぞれ同電位のバイアス電圧を印加する（ステップＳ４０３）。この際、発光部１１１の光出力の出力波長と出力パワーが所望な値になるように、変調部１１２からの光出力をモニタ部１０５を介して検出し、調整する。

次に、制御部３３１は、発光部からの出力を固定し、変調部１１２の第１位相調整部（電極）３０５Ｃの電圧の可変を開始する（ステップＳ４０４）。以下、モニタ部１０５により、この電圧可変時の光信号の光パワー（ピークレベルとボトムレベル）を検出し、制御部３３１は、ピークレベルと、ボトムレベルの中心レベルとなる第１位相調整部（電極）３０５Ｃの電圧を求める処理を行う。

はじめに、制御部３３１は、モニタ部１０５のＩ／Ｖ変換部３２１ａにより光信号のピークレベルが検出されるまで（ステップＳ４０５：Ｎｏのループ）、変調部１１２の第１位相調整部（電極）３０５Ｃの電圧を可変させる。そして、光信号のピークレベルが検出されると（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、このときのピークレベルＰＨを取得（保持）する（ステップＳ４０６）。

次に、制御部３３１は、モニタ部１０５のＩ／Ｖ変換部３２１ａにより光信号のボトムレベルが検出されるまで（ステップＳ４０７：Ｎｏのループ）、変調部１１２の第１位相調整部（電極）３０５Ｃの電圧を可変させる。そして、光信号のボトムレベルが検出されると（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、このときのボトムレベルＰＬを取得（保持）する（ステップＳ４０８）。

この後、制御部３３１は、取得したピークレベルＰＨと、ボトムレベルＰＬに基づいて、これらピークレベルＰＨと、ボトムレベルＰＬの中心レベルを算出する（ステップＳ４０９）。そして、制御部３３１は、算出した中心レベルの電圧を第１位相調整部（電極）３０５Ｃに印加する（ステップＳ４１０）。

図５は、位相調整時の光強度の変化を説明する図表である。変調部１１２の第１位相調整部（電極）３０５Ｃに供給する電圧（横軸）を可変した場合の光強度（縦軸）の変化を示す。図４におけるピークレベル、ボトムレベル、中心レベルをそれぞれ説明する。

第１位相調整部（電極）３０５Ｃに供給する所定の電圧によって、πカーブの特性を有する所定の位相の光信号ｗ１は、モニタ部１０５により光強度Ｐ０として検出される。第１位相調整部（電極）３０５Ｃの電圧を可変することにより、光信号の位相は、ｗ１ａまたはｗ１ｂのように位相シフトし、対応してモニタ部１０５により検出される光強度が変化する。位相がｗ１ａのときの光強度はＰＬとなる。また、位相がｗ１ｂのときの光強度はＰＨとなる。

このような光強度の変化は、モニタ部１０５の受光素子（ＰＤ１）３１２、Ｉ／Ｖ変換部１（３２１ａ）を介して制御部３３１により検出（モニタ）される。制御部３３１は、このモニタ結果からピークレベルＰＨとボトムレベルＰＬを検出し、ピークレベルＰＨとボトムレベルＰＬの中心レベルを算出し、中心レベルの電圧を第１位相調整部（電極）３０５Ｃに印加する。

図６は、実施の形態１にかかる消光比一定化の制御処理を示すフローチャートである。波形モニタ部１０６、および総合制御部１０２の制御部３３１が行う処理について説明する。この図６の処理は、図４に示した第１位相調整電圧の決定処理の後に行う。

はじめに、制御部３３１に目標値を設定する（ステップＳ６０１）。制御部３３１は、所定の一定な消光比を得るために、差分検出部３６４が出力する平均値差分モニタ信号の値（差分）をこの目標値に一致させる制御を行う。目標値は、所望する消光比に対応して設定する。

次に、制御部３３１は、発光部１１１から所定波長および所定光パワーの光信号を光出力させた状態とし、変調制御部１０４のドライバ３５１を出力振幅Ｏｎに制御する（ステップＳ６０２）。これにより、発光部１１１からの直流光出力に対して、変調部１１２による光変調が行われる。

この後、制御部３３１は、ドライバ３５１の出力振幅を可変させながら、平均値差分を目標値に収束させ、ドライバ出力振幅を決定する処理を行う。例えば、ドライバ３５１の出力振幅を小〜大に増加させる（ステップＳ６０３）。この際、波形モニタ部１０６は、モニタ部１０５の受光素子（ＰＤ１）３１２、Ｉ／Ｖ変換部１（３２１ａ）を介して、光波形を電気波形としてモニタする（ステップＳ６０４）。

波形モニタ部１０６は、ピークレベル一定化部３６１による光信号のピークレベルの一定化と、差動出力部３６２による差動出力化（正転出力および反転出力）を行う（ステップＳ６０５）。また、平均値検出部３６３により、正転出力および反転出力それぞれの平均値を検出する（ステップＳ６０６）。そして、差分検出部３６４は、正転出力と反転出力の平均値の差分を平均値差分モニタ信号として制御部３３１に出力する。

そして、制御部３３１は、平均値差分モニタ信号の差分の値がステップＳ６０１に設定した目標値と同じになったか（または所定の範囲内に収束したか）を判断する（ステップＳ６０７）。平均値差分が目標値から外れていれば（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、ステップＳ６０３に戻り、平均値差分が目標値に一致（または所定の範囲内）すれば（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、このときのドライバ３５１の出力振幅を用いることを決定し（ステップＳ６０８）、以上の処理を終了する。

（各部の波形例）
次に、上述した各部における光信号の波形例を用いて具体的に説明する。図７は、変調部出力、およびピークレベル一定化部出力の波形例を示す図である。図７の上段は、変調部１１２の光信号をモニタするモニタ部１０５のＩ／Ｖ変換部１（３２１ａ）の出力波形、図７の下段は、波形モニタ部１０６のピークレベル一定化部３６１の出力波形である。また、図７の（ａ）は、ドライバ３５１の出力振幅が小の場合、図７の（ｂ）は、ドライバ３５１の出力振幅が大の場合である。

ドライバ３５１の出力振幅を増加させることにより、Ｉ／Ｖ変換部１（３２１ａ）の出力は、図７の（ａ）から図７の（ｂ）に示すように、光出力の平均レベル（中心レベル）は同一の状態のままで振幅（Ｈ／Ｌ）のみが増大する。

ピークレベル一定化部３６１の出力は、ドライバ３５１の出力振幅を可変（増加）させても、同一のピークレベル（光信号のＨレベルが同一）となるよう制御している。ドライバ３５１の出力振幅の増加時には、ピークレベルが一定のまま、Ｏｆｆレベル方向に振幅が増加する。

図８は、差動出力部の出力波形例を示す図である。図８の左右は、正転出力と反転出力であり、図８の上段は変調部１１２の変調振幅が小の場合、下段は変調振幅が大の場合である。正転出力は光信号のピークレベルがＨレベルに一致して（張り付いて）出力され、反転出力は光信号のボトムレベルがＬレベルに一致して出力される。

この図８において、Ｌレベルと光信号のボトムレベル間はレベル差ｎ１を有し、光信号のピークレベル（Ｈレベル）と、Ｌレベル間はレベル差ｎ２を有する。ｎ１：ｎ２が消光比を示す。

平均値検出部１（３６３ａ）は、正転出力についてＨレベルとＬレベルの平均値Ａ１を出力する。平均値検出部２（３６３ｂ）は、反転出力についてＨレベルとＬレベルの平均値Ａ２を出力する。

一方、図８の下段に示すように、変調振幅が大きい場合には、差分検出部３６４は、平均値Ａ１と平均値Ａ２との差分Ｗ２が小さいことを検出する。

図８の上段に示すように、変調振幅が小さく消光比が悪い状態の場合は、平均値検出部１（３６３ａ）が検出した平均値Ａ１と、平均値検出部２（３６３ｂ）が検出した平均値Ａ２との出力差（差分Ｗ１）が大きい。そして、変調振幅を大きくして消光比が改善されていくと、図８の下段に示すように、平均値検出部１（３６３ａ）と平均値検出部２（３６３ｂ）との出力差（差分Ｗ２）が小さくなっていく。

この差動出力部３６２の出力ピークは一定なピークレベルに保たれており、平均値Ａ１と平均値Ａ２との差分Ｗは差分検出部３６４により検出され、平均値差分モニタ信号を制御部３３１に出力する。

そして、制御部３３１は、平均値Ａ１と平均値Ａ２との差分Ｗが一定の差（差分Ｗ１から差分Ｗ２の範囲内の所定の差分）になるように、ドライバ３５１の変調出力振幅を制御する。これにより、半導体マッハツェンダ型の外部変調器１０１の透過特性、および受光素子（ＰＤ１，ＰＤ２）３１２，３１３の受光感度等に波長依存性があっても、消光比を一定に保つことができるようになる。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。実施の形態２では、デューティ比を一定制御する構成例について説明する。図９を用いて、図１に示した光変調制御装置を含む送信部１００の構成を詳細に説明する。なお、この図９において、実施の形態１と相違する構成は、波形モニタ部１０６であり、他の構成については、実施の形態１（図３）と同一の符号を付して説明を省略する。

制御部３３１は、波形モニタ部１０６が出力する差分信号に基づき、ドライバ３５１に対し、光出力のデューティ比を一定化するための制御を行う。

波形モニタ部１０６は、ピークレベル一定化部３６１と、差動出力部３６２と、ＡＣ結合部９０１と、固定バイアス部９０２と、平滑化部９０３と、差分検出部３６４と、を含む。

ピークレベル一定化部３６１には、モニタ部１０５のＩ／Ｖ変換部３２１ａの出力（光パワー）が入力され、検出した光信号の振幅（ピークレベル−ボトムレベル間のレベル差）の大小にかかわらず、ピークレベル側を定めた一定なレベル（基準ピークレベル）に保持する。

差動出力部３６２は、ピークレベル一定化部３６１の出力に基づき、光信号のピークレベルを所定の基準ピークレベルとした正転出力と、光信号の振幅のボトムレベルを所定の基準ボトムレベルとした反転出力とを、それぞれ出力する。

ＡＣ結合部９０１は、ＡＣ結合部１（９０１ａ）と、ＡＣ結合部２（９０２ｂ）とを含む。ＡＣ結合部１（９０１ａ）は、差動出力部３６２の正転出力の交流信号成分を抽出する。ＡＣ結合部２（９０１ｂ）は、差動出力部３６２の反転出力の交流信号成分を抽出する。

固定バイアス部９０２は、固定バイアス部１（９０２ａ）と、固定バイアス部２（９０２ｂ）とを含む。固定バイアス部１（９０２ａ）は、正転出力側の変調信号に所定のバイアス電圧を与える。固定バイアス部２（９０２ｂ）は、反転出力側の変調信号に所定のバイアス電圧を与える。

平滑化部９０３は、平滑化部１（９０３ａ）と、平滑化部２（９０３ｂ）とを含む。平滑化部１（９０３ａ）は、正転出力側の変調信号を平滑化する平滑化回路等からなる。平滑化部２（９０３ｂ）は、反転出力側の変調信号を平滑化する。

差分検出部３６４は、平滑化部１（９０３ａ）と、平滑化部２（９０３ｂ）との出力の差分を検出する。この差分検出部３６４が検出した差分を示す平滑値差分モニタ信号は、総合制御部１０２の制御部３３１に出力され、上述したデューティ比一定制御に用いられる。

（実施の形態２の制御処理内容）
図１０は、実施の形態２にかかるデューティ比一定化の制御処理を示すフローチャートである。波形モニタ部１０６、および総合制御部１０２の制御部３３１が行う処理について説明する。この図１０の処理は、実施の形態１（図４）に示した第１位相調整電圧の決定処理（位相差補正処理）の後に行う。

はじめに、制御部３３１に目標値を設定する（ステップＳ１００１）。制御部３３１は、所定の一定なデューティ比を得るために、差分検出部３６４が出力する平滑値差分モニタ信号の値（差分）をこの目標値に一致させる制御を行う。

そして、制御部３３１は、発光部１１１から所定波長および所定光パワーの光信号を光出力させた状態とする。そして、制御部３３１は、ドライバ３５１が出力するデューティを変更させながら（ステップＳ１００２）、差分を目標値に収束させ、ドライバ出力デューティを決定する処理を行う。この際、波形モニタ部１０６は、モニタ部１０５の受光素子（ＰＤ１）３１２、Ｉ／Ｖ変換部１（３２１ａ）を介して、光波形を電気波形としてモニタする（ステップＳ１００３）。

波形モニタ部１０６は、ピークレベル一定化部３６１による光信号のピークレベルの一定化と、差動出力部３６２による差動出力化（正転出力および反転出力）を行う（ステップＳ１００４）。また、ＡＣ結合部９０１により、差動出力部３６２の出力から交流信号成分を抽出する。

固定バイアス部９０２は、固定バイアス部１（９０２ａ）により、正転出力のＡＣ結合部１（９０１ａ）の出力に固定バイアスを加え、固定バイアス部２（９０２ｂ）により、反転出力のＡＣ結合部２（９０１ｂ）の出力に固定バイアスを加える。固定バイアス部１，２（９０２ａ，９０２ｂ）は、同電位のバイアス電圧を加える。また、平滑化部９０３により信号の変調成分を抽出して平滑化を行う（ステップＳ１００５）。平滑化部１（９０３ａ）は、正転出力の平滑化を行い、平滑化部２（９０３ｂ）は、反転出力の平滑化を行う。そして、差分検出部３６４は、正転出力と反転出力の差分を平滑値差分モニタ信号として制御部３３１に出力する。

そして、制御部３３１は、平滑値差分モニタ信号の差分の値がステップＳ１００１に設定した目標値と同じになったか（または所定の範囲内に収束したか）を判断する（ステップＳ１００６）。平滑値差分が目標値から外れていれば（ステップＳ１００６：Ｎｏ）、平滑値差分が所定値に近づくデューティ制御値を算出し（ステップＳ１００７）、ステップＳ１００２に戻る。平滑値差分が目標値に一致（または所定の範囲内）すれば（ステップＳ１００６：Ｙｅｓ）、このときのドライバ３５１の出力デューティを用いることを決定し（ステップＳ１００８）、以上の処理を終了する。

図１１および図１２は、デューティ比が異なる場合の出力波形例を示す図である。図１１は、デューティ比が大きい場合、図１２は、デューティ比が小さい場合の例を示している。これらの図の上段は、差動出力部３６２の差動出力であり、下段は固定バイアス部９０２の固定バイアス出力である。

また、これらの図の左右は正転出力と反転出力である。これらの図において、ＬレベルとＨレベルの中心レベルにおける信号のＯＮ期間と、ＯＦＦ期間の比がデューティ比を示す。図１１に示すように、差動出力部３６２は、正転出力を光信号のピークレベルがＨレベルに一致して（張り付いて）出力し、反転出力は光信号のボトムレベルがＬレベルに一致して出力する。

固定バイアス部９０２では、ＡＣ結合部９０１のＡＣ結合により、図示のように、光信号の交差部（クロスポイント）がＡＣ結合の０Ｖ部分に位置する。固定バイアス部９０２の固定バイアス部１（９０２ａ）は、固定のバイアス電圧の印加により正転出力全体のＤＣレベルを上げる。固定バイアス部２（９０２ｂ）は、固定のバイアス電圧の印加により反転出力全体のＤＣレベルを下げる。

図１１に示すデューティ比が大きい場合、平滑化部９０３の平滑化部１（９０３ａ）と、平滑化部２（９０３ｂ）の間の電位差Ｖ１は、図１２に示すデューティ比が大きい場合の平滑化部９０３の平滑化部１（９０３ａ）と、平滑化部２（９０３ｂ）の間の電位差Ｖ２より大きくなる。

差分検出部３６４は、これら平滑化部１（９０３ａ）と、平滑化部２（９０３ｂ）の間の電位差の差分を検出し、平滑値差分モニタ信号として制御部３３１に出力する。

そして、制御部３３１は、平滑値差分モニタ信号の差分がゼロになるようにドライバ３５１の出力デューティを制御すれば、光出力のデューティ比を５０％にすることができるようになる（図１２の波形相当）。これに限らず、制御部３３１は、平滑値差分モニタ信号の差分が所定の一定値になるようにドライバ３５１の出力デューティを制御することで、光出力のデューティ比を任意の値にすることもできる（図１１の波形相当）。

なお、制御部３３１は、ドライバ３５１の出力デューティを制御するのに代えて、第１位相調整部（電極）３０５Ｃの電圧を制御する構成としても同様に、光出力のデューティ比を一定な値となるように変更することができる。

（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。実施の形態３は、消光比およびデューティ比をいずれも一定化する構成例である。消光比を一定化するための構成は、実施の形態１（図３）と同様であり、デューティ比を一定化するための構成は、実施の形態２（図９）と同様である。

すなわち、実施の形態３の波形モニタ部１０６は、消光比制御のための第１検出部１３０１と、デューティ比制御のための第２検出部１３０２とを含む。第１検出部１３０１は、図３に示したピークレベル一定化部３６１と、差動出力部３６２と、平均値検出部３６３と、差分検出部３６４（差分検出部１（３６４ａ））と、を含み、第２検出部１３０２は、図９に示したＡＣ結合部９０１と、固定バイアス部９０２と、平滑化部９０３と、差分検出部３６４（差分検出部２（３６４ｂ））と、を含む。

差動出力部３６２の出力（正転出力および反転出力）は、平均値検出部１（３６３ａ）および平均値検出部２（３６３ｂ）側に出力されるとともに、ＡＣ結合部１（９０１ａ）およびＡＣ結合部２（９０１ｂ）側に出力される。

このように、実施の形態３の波形モニタ部１０６は、消光比モニタと、デューティ比モニタの機能を有する。制御部３３１は、第１検出部１３０１が出力する平均値差分モニタ信号に基づき消光比を一定化する制御を行い、第２検出部１３０２が出力する平滑値差分モニタ信号に基づき、デューティ比を一定化する制御を行う。

また、デューティ比は、信号波形のうちＤＣ成分を除いた変調成分（図１１に示す固定バイアス出力）のみを検出し制御するため、制御部３３１は、デューティ比を一定化した状態とした後、消光比を一定化する制御を行うことができる。

（実施の形態４）
実施の形態４は、上述した各実施の形態において説明した消光比一定化、デューティ比一定化の制御とともに、所望のプリチャープ量を得るための構成例について説明する。プリチャープ量は、光伝送路２０４（図２）上に光信号について、長距離伝送時の波形劣化を補償する等のために、光伝送路特性に応じて可変したい要望がある。

図１４は、実施の形態４にかかる光変調制御装置の内部構成例を示すブロック図である。実施の形態４の波形モニタ部１０６は、実施の形態３（図１３）に示した消光比一定化にかかる第１検出部１３０１と、デューティ比の一定化にかかる第２検出部１３０２に加えて、プリチャープ量検出部１４０１を備えている。

プリチャープ量検出部１４０１は、エッジ検出部１４０２と、波長変動検出部１４０３と、プリチャープ量算出部１４０４と、を含む。エッジ検出部１４０２は、Ｉ／Ｖ変換部１（３２１ａ）の光出力の強度変動（立ち上がりと立ち下がりのエッジ）の時間的変化（タイミング）を検出する。波長変動検出部１４０３は、Ｉ／Ｖ変換部２（３２１ｂ）の光出力と、エッジ検出部１４０２から光の強度変化のタイミング情報とにより、光の強度変化時のタイミングにおける波長変動量を検出する。プリチャープ量算出部１４０４は、エッジ検出部１４０２の強度変動量と、波長変動検出部１４０３の波長変動量とに基づいて、プリチャープ量を算出し、プリチャープ量モニタ信号を制御部３３１に出力する。

図１５および図１６は、プリチャープ量を可変させた場合の波形を示す図である。横軸は時間であり、縦軸には、上段から下段にかけて、変調部１１２の光出力波形（光強度）、光出力波長、Ｉ／Ｖ変換部１（３２１ａ）の出力（電圧）を示している。

図１５は、プリチャープ量が小さい場合であり、光出力の強度変化に対して波長変動量は小さく、これに対し、図１６に示すように、プリチャープ量が大きい場合、光出力の強度変化に対して波長変動量が大きくなる。したがって、プリチャープ量算出部１４０４は、光強度変動量と波長変動量との時間的変動とに基づいて、プリチャープ量を算出できる。

ここで、所望する任意のプリチャープ量を得るプリチャープ変更方法としては、例えば下記２つの方法がある。
（１）変調振幅比可変方法
２つの電極（第１電極３０５Ａ，第２電極３０５Ｂ）間に与える変調振幅を非対称に設定する。
（２）バイアス電圧可変方法
２つの電極間に与えるバイアス電圧を非対称に設定する。

上記（１）の方法の場合は、所望するプリチャープが得られるように、プリチャープ量検出部１４０１によりプリチャープ量をモニタしながら、２つの電極（第１電極３０５Ａ，第２電極３０５Ｂ）間の変調振幅の比を可変する制御を行う。このとき、消光比の検出結果を元に、変調比率に合わせて振幅調整を行うことにより、消光比を保った状態でプリチャープ量を変更できる。デューティ比についても、消光比同様にデューティ比の検出結果を元に、変調比率に合わせてデューティ比の調整を行うことにより、所望するデューティを保った状態でプリチャープ量を変更できる。

上記（２）の方法の場合には、所望するプリチャープが得られるように、プリチャープ量検出部１４０１によりプリチャープ量をモニタしながら、２つの電極（第１電極３０５Ａ，第２電極３０５Ｂ）間のバイアス電圧差を可変する制御を行う。但し、バイアス電圧を深く（多く）設定した場合には、所望する消光比が得られにくくなるため、消光比のボトムレベルの検出を行って、バイアス電圧に対して検出値に応じた所定の補正値を掛ける制御とすることが望ましい。

そして、上記（１），（２）のいずれの方法によってプリチャープ量を変更する場合においても、消光比およびデューティ比については、モニタしながら一定化制御が行われているため、光出力の波形を維持しつつプリチャープ量を可変することが可能となる。

図１７は、実施の形態４にかかる消光比およびデューティ比一定化と、プリチャープ可変の制御処理を示すフローチャートである。図１４に示した波形モニタ部１０６は、第１検出部１３０１と、第２検出部１３０２とを備えている。制御部３３１は、消光比一定化の制御、デューティ比の一定化の制御、あるいはこれら消光比およびデューティ比一定化の制御に加えて、プリチャープ量の変更の制御を行う。以下、制御部３３１が行う制御処理について説明する。

はじめに、制御部３３１は、第１位相調整部（電極）３０５Ｃに供給する第１位相調整電圧を決定する処理（位相差補正処理、図４参照）を実行する（ステップＳ１７０１）。次に、制御部３３１は、ユーザ（管理者）等から入力された波形調整項目（調整情報）を判断する（ステップＳ１７０２）。

波形調整項目が消光比であれば（ステップＳ１７０２：Ｃａｓｅ１）、制御部３３１は、実施の形態１（図６）において説明した消光比一定化制御を行う（ステップＳ１７０３）。また、波形調整項目がデューティ比であれば（ステップＳ１７０２：Ｃａｓｅ２）、実施の形態２（図１０）において説明したデューティ比一定化制御を行う（ステップＳ１７０４）。また、波形調整項目が消光比およびデューティ比であれば（ステップＳ１７０２：Ｃａｓｅ３）、実施の形態３（図１０）において説明したデューティ比一定化制御を行い（ステップＳ１７０５）、その後、消光比一定化制御を行う（ステップＳ１７０６）。

これらステップＳ１７０３〜ステップＳ１７０６に示した、波形調整項目の選択および対応する一定化制御実行の後、制御部３３１は、ユーザ（管理者）によるプリチャープ変更の有無を判断する（ステップＳ１７０７）。

プリチャープ変更を行わない場合には（ステップＳ１７０７：Ｎｏ）、以下の処理は行わずにステップＳ１７１５に移行する。プリチャープ変更を行う場合には（ステップＳ１７０７：Ｙｅｓ）、制御部３３１は、プリチャープの目標値の設定を受け付ける（ステップＳ１７０８）。次に、プリチャープ変更方法の選択を受け付ける（ステップＳ１７０９）。プリチャープ変更方法が変調振幅比可変方法であれば（ステップＳ１７０９：Ｃａｓｅ１）、制御部３３１は、上記（１）の変調振幅比可変方法による変調振幅比変更の制御を行う（ステップＳ１７１０）。プリチャープ変更方法がバイアス電圧可変方法であれば（ステップＳ１７０９：Ｃａｓｅ２）、制御部３３１は、上記（２）のバイアス電圧可変方法によるバイアス電圧変更の制御を行う（ステップＳ１７１１）。

制御部３３１は、ステップＳ１７１０、またはステップＳ１７１１の制御実行後、プリチャープ量が所望する目標値となったかを判断し（ステップＳ１７１２）、目標値に達していない場合には（ステップＳ１７１２：Ｎｏ）、ステップＳ１７０９に戻る。プリチャープ量が目標値に達した場合には（ステップＳ１７１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７１３に移行する。

ステップＳ１７１３では、制御部３３１は、第１アーム３０４Ａと第２アーム３０４Ｂ間の位相差変動があるか判断する（ステップＳ１７１３）。第１アーム３０４Ａと第２アーム３０４Ｂ間の位相差は、プリチャープ量の変更の影響を受けて変動する。位相差変動がなければ（ステップＳ１７１３：Ｎｏ）、ステップＳ１７１４に移行し、位相差変動がある場合には（ステップＳ１７１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７０１に戻り、制御部３３１は、位相差補正処理を再実行する。

この後、制御部３３１は、消光比またはデューティ比が変動したかを判断する（ステップＳ１７１４）。消光比またはデューティ比に変動があれば（ステップＳ１７１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７０２に戻り、制御部３３１は、変動に該当する波形調整項目を選択し、対応する一定化制御（ステップＳ１７０３〜ステップＳ１７０６のいずれか）を実行する。消光比およびデューティ比の変動がなければ（ステップＳ１７１４：Ｎｏ）、制御部３３１は、光信号の波形調整（消光比、デューティ比の調整）、および所望するプリチャープ量設定後の波形安定化と判断し（ステップＳ１７１５）、上記一連の処理を終了する。

上記の制御例では、上記（１）の変調振幅比可変方法、または（２）のバイアス電圧可変方法のいずれかを選択的に実行することとした。これに限らず、（１）の変調振幅比可変方法と、（２）のバイアス電圧可変方法とを組み合わせて制御し、プリチャープ量を可変することもできる。

実施の形態４によれば、プリチャープ量検出部１４０１によりプリチャープ量をモニタしながら、光信号の波形の自動形成と安定化の制御とを連動して実行する。これにより、所定の消光比とデューティ比を有した光出力波形を維持しつつ、所望するプリチャープ量を得ることができるようになる。

ところで、プリチャープ量の変更にかかる制御は、この実施の形態４において説明したが、図１７に示したように、プリチャープ量の変更は、消光比一定化の制御（実施の形態１）、デューティ比一定化の制御（実施の形態２）、消光比およびデューティ比一定化の制御、のそれぞれと組み合わせて実行できる。

以上説明した各実施の形態によれば、変調器の光出力波形をモニタしてこのモニタ結果に基づいて、所望する消光比とデューティ比の波形を有する光信号を安定して光出力できるようになる。特に、半導体マッハツェンダ型外部変調器の透過特性や、受光素子の受光感度特性に波長依存性を有する場合であっても、消光比およびデューティ比を最適に自動調整できるようになる。また、変調器に入力される信号光の波長が異なっても、この波長に依存せずに光信号の波形の自動整形と安定化を図ることができる。

これにより、半導体マッハツェンダ型外部変調器を備えた光信号伝送用の送信器や、この送信器が組み込まれる光モジュールを小型化でき、かつ所望の消光比とデューティ比の波形を有する光信号を安定して光出力できるようになる。また、ＷＤＭ通信において、これら送信器や光モジュールの光信号の波長切り替え時においても、光信号の波形に対する自動整形と安定した光出力が可能となる。この際、変調器の変調制御にかかる情報はメモリ等に記憶しておく必要がなく、波長ごとの設定値の事前設定を不要にできるとともに、メモリ容量の増大を防ぐ。これにより、波形整形にかかる手間を省き、装置の低コスト化を達成できる。

さらには、プリチャープ量の可変制御を消光比およびデューティ比の制御と連動して行うため、プリチャープ量の変更に起因する消光比やデューティ比の変動を補正でき、所望するプリチャープ量と、消光比およびデューティ比がいずれも最適な設定状態とした光信号を光出力できるようになる。このプリチャープ量の可変制御を行う構成とした場合でも、上記同様に、波長ごとの設定値の事前設定は不要であり、メモリ容量の増大を防ぐことができる。

ところで、上記各実施の形態において説明した波形モニタ部１０６については、回路素子を用いて構成するほかに、プロセッサを用いて構成することもできる。この場合、波形モニタ部１０６は、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された波形モニタ部１０６の各機能をプログラム実行することにより、変調部１１２が出力する光信号の波形をモニタし、総合制御部１０２の制御部１０３に出力する。また、総合制御部１０２の制御部１０３（ＣＰＵ）が波形モニタ部１０６の各機能をプログラム実行する構成とすることもできる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）一対の平行な光導波路と、当該光導波路に平行して設けられる電極と、を含む光変調器と、
前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形に対して所定の波形調整を行い変調制御用のモニタ信号を生成する波形モニタ部と、
所望する波形の調整情報と、前記波形モニタ部が出力するモニタ信号に基づき、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形が前記調整情報に適合した波形となるよう前記光変調器に対する変調制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする光変調制御装置。

（付記２）前記波形モニタ部は、
前記光信号のピークレベルを一定な所定値にするピークレベル一定化部と、
前記ピークレベル一定化部の出力を正転信号と反転信号として出力する差動出力部と、
前記差動出力部が出力する前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値を検出する平均値検出部と、
前記平均値検出部が検出した前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値との差分の値を検出する差分検出部と、を含み、
前記制御部は、
前記差分検出部により検出された差分の値が、所望する消光比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力振幅を制御することを特徴とする付記１に記載の光変調制御装置。

（付記３）前記波形モニタ部は、
前記差動出力部が出力する前記正転信号と前記反転信号のそれぞれの交流信号成分を抽出するＡＣ結合部と、
前記ＡＣ結合部が出力する前記正転信号と前記反転信号にそれぞれ同電位の固定バイアスを印加する固定バイアス部と、
前記固定バイアス部が出力する前記正転信号と前記反転信号をそれぞれ平滑化する平滑化部と、
前記平滑化部が出力する前記正転信号と前記反転信号との差分の値を検出する第２の差分検出部と、をさらに含み、
前記制御部は、
前記差分検出部により検出された差分の値が、所望する消光比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力振幅を可変させる第１制御と、
前記第２の差分検出部により検出された差分が、所望するデューティ比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力デューティを可変させる第２制御と、
のいずれか、あるいは組み合わせた制御を行うことを特徴とする付記２に記載の光変調制御装置。

（付記４）前記波形モニタ部は、
前記光信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングを検出するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部が検出した前記タイミングにおける波長変動量を検出する波長変動量検出部と、
前記エッジ検出部が検出した前記タイミングと、前記波長変動量検出部が検出した前記波長変動量とに基づいて、前記光信号に与える一時的な光位相変更のプリチャープ量を算出するプリチャープ量算出部と、をさらに含み、
前記制御部は、
前記第１制御と、第２制御とのいずれか、あるいは組み合わせた制御に加えて、
前記プリチャープ量算出部により算出された前記プリチャープ量が所望するプリチャープ量となるように前記光変調器に対してプリチャープ量を可変させる第３制御と、
を行うことを特徴とする付記３に記載の光変調制御装置。

（付記５）前記制御部は、前記第１制御から前記第３制御の実行前に、前記一対の平行な光導波路間の位相差を補正する位相差補正制御を実行することを特徴とする付記４に記載の光変調制御装置。

（付記６）前記制御部は、
前記第３制御の実行により、前記一対の平行な光導波路間の位相差の変動を検出した場合には、前記位相差補正制御を再度実行することを特徴とする付記５に記載の光変調制御装置。

（付記７）前記制御部は、
前記第２の差分検出部により検出された差分の値に基づき、前記光変調器の位相調整用電圧を変更することにより、前記光信号のデューティ比を制御することを特徴とする付記３または４に記載の光変調制御装置。

（付記８）前記光変調器は、半導体マッハツェンダ型外部変調器であることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光変調制御装置。

（付記９）付記１〜８のいずれか一つに記載の光変調制御装置と、
前記光変調器に複数の異なる波長の光を切り替えて出力する発光部と、を含み、
前記制御部は、
前記発光部による波長切り替えごとに、前記波形モニタ部により検出された光信号の波形が所望する波形となるよう前記光変調器に対する変調制御を行うことを特徴とする送信器。

（付記１０）一対の平行な光導波路と、当該光導波路に平行して設けられる電極と、を含む光変調器の光出力波形を光変調制御装置により制御する光出力波形制御方法であって、
所望する波形の調整情報と、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形に対して所定の波形調整を行い生成される変調制御用のモニタ信号と、に基づき、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形が前記調整情報に適合した波形となるよう前記光変調器に対する変調制御工程を含むことを特徴とする光出力波形制御方法。

（付記１１）前記モニタ信号は、
前記光信号のピークレベルを一定な所定値にするピークレベル一定化工程と、
前記ピークレベル一定化工程後の出力を正転信号と反転信号として出力する差動出力工程と、
前記差動出力工程により出力される前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値を検出する平均値検出工程と、
前記平均値検出工程により検出された前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値との差分の値を検出する差分検出工程と、を含み生成され、
前記変調制御工程は、
前記差分検出工程により検出された差分の値が、所望する消光比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力振幅を制御する第１制御工程、
を含むことを特徴とする付記１０に記載の光出力波形制御方法。

（付記１２）前記モニタ信号は、
前記差動出力工程により出力される前記正転信号と前記反転信号のそれぞれの交流信号成分を抽出するＡＣ結合工程と、
前記ＡＣ結合工程により出力される前記正転信号と前記反転信号にそれぞれ同電位の固定バイアスを印加する固定バイアス工程と、
前記固定バイアス工程により出力される前記正転信号と前記反転信号をそれぞれ平滑化する平滑化工程と、
前記平滑化工程により出力される前記正転信号と前記反転信号との差分の値を検出する第２の差分検出工程と、をさらに含み生成され、
前記変調制御工程は、
前記第１制御工程と、
前記差分検出工程により検出された差分が、所望するデューティ比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力デューティを可変させる第２制御工程と、
のいずれか、あるいは組み合わせて実行することを特徴とする付記１１に記載の光出力波形制御方法。

（付記１３）前記モニタ信号は、
前記光信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングを検出するエッジ検出工程と、
前記エッジ検出工程により検出された前記タイミングにおける波長変動量を検出する波長変動量検出工程と、
前記エッジ検出工程により検出された前記タイミングと、前記波長変動量検出工程により検出された前記波長変動量とに基づいて、前記光信号に与える一時的な光位相変更のプリチャープ量を算出するプリチャープ量算出工程と、をさらに含み生成され、
前記変調制御工程は、
前記第１制御工程と、第２制御工程とのいずれか、あるいは組み合わせに加えて、
前記プリチャープ量算出工程により算出された前記プリチャープ量が所望するプリチャープ量となるように前記光変調器に対してプリチャープ量を可変させる第３制御工程と、
を含むことを特徴とする付記１２に記載の光出力波形制御方法。

（付記１４）前記変調制御工程は、
前記第１制御工程から前記第３制御工程の実行前に、前記一対の平行な光導波路間の位相差を補正する位相差補正制御を実行することを特徴とする付記１３に記載の光出力波形制御方法。

（付記１５）前記変調制御工程は、
前記第３制御工程の実行により、前記一対の平行な光導波路間の位相差の変動を検出した場合には、前記位相差補正制御を再度実行することを特徴とする付記１４に記載の光出力波形制御方法。

（付記１６）前記変調制御工程は、
光変調器に対して入力される発光部による波長切り替えごとに、波形モニタにより検出された光信号の波形が所望する波形となるよう前記光変調器に対する変調制御を行うことを特徴とする付記１０〜１４のいずれか一つに記載の光出力波形制御方法。

（付記１７）前記第３制御工程は、
前記光変調器の前記一対の平行な光導波路の電極間に与える変調振幅を非対称に設定するか、バイアス電圧を非対称に設定するいずれかにより、前記プリチャープ量を変更することを特徴とする付記１３に記載の光出力波形制御方法。

１００ 送信部
１０１ 外部変調器
１０２ 総合制御部
１０３ 発光制御部
１０４ 変調制御部
１０５ モニタ部
１０６ 波形モニタ部
１１１ 発光部
１１２ 変調部
２０１（２０１ａ，２０１ｂ） 伝送装置
２０２ａ，２０２ｂ 光モジュール
２０４ 光伝送路
３０４ 光導波路
３０４Ａ 第１アーム
３０４Ｂ 第２アーム
３０４ｂ 平行導波路
３０５ 信号電極
３０５Ａ 第１電極
３０５Ｂ 第２電極
３０５Ｃ 第１位相調整部（電極）
３１２，３１４ 受光素子（ＰＤ）
３１３ 光学素子（ＥＴＦ）
３２１（３２１ａ，３２１ｂ） 信号変換部（Ｉ／Ｖ変換部）
３３１ 制御部
３３２ メモリ
３５１ ドライバ
３５２（３５２ａ，３５２ｂ） バイアス制御部
３５３ 位相制御部
３６１ ピークレベル一定化部
３６２ 差動出力部
３６３（３６３ａ，３６３ｂ） 平均値検出部
３６４（３６４ａ，３６４ｂ） 差分検出部
９０１（９０１ａ，９０１ｂ） ＡＣ結合部
９０２（９０１ａ，９０１ｂ） 固定バイアス部
９０３（９０３ａ，９０３ｂ） 平滑化部
１３０１ 第１検出部
１３０２ 第２検出部
１４０１ プリチャープ量検出部
１４０２ エッジ検出部
１４０３ 波長変動検出部
１４０４ プリチャープ量算出部

Claims (16)

1. 一対の平行な光導波路と、当該光導波路に平行して設けられる電極と、を含む光変調器と、
   前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形に対して所定の波形調整を行い変調制御用のモニタ信号を生成する波形モニタ部と、
   所望する波形の調整情報と、前記波形モニタ部が出力するモニタ信号に基づき、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形が前記調整情報に適合した波形となるよう前記光変調器に対する変調制御を行う制御部と、
   を備えたことを特徴とする光変調制御装置。
2. 前記波形モニタ部は、
   前記光信号のピークレベルを一定な所定値にするピークレベル一定化部と、
   前記ピークレベル一定化部の出力を正転信号と反転信号として出力する差動出力部と、 前記差動出力部が出力する前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値を検出する平均値検出部と、
   前記平均値検出部が検出した前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値との差分の値を検出する差分検出部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記差分検出部により検出された差分の値が、所望する消光比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力振幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の光変調制御装置。
3. 前記波形モニタ部は、
   前記差動出力部が出力する前記正転信号と前記反転信号のそれぞれの交流信号成分を抽出するＡＣ結合部と、
   前記ＡＣ結合部が出力する前記正転信号と前記反転信号にそれぞれ同電位の固定バイアスを印加する固定バイアス部と、
   前記固定バイアス部が出力する前記正転信号と前記反転信号をそれぞれ平滑化する平滑化部と、
   前記平滑化部が出力する前記正転信号と前記反転信号との差分の値を検出する第２の差分検出部と、をさらに含み、
   前記制御部は、
   前記差分検出部により検出された差分の値が、所望する消光比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力振幅を可変させる第１制御と、
   前記第２の差分検出部により検出された差分が、所望するデューティ比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力デューティを可変させる第２制御と、
   のいずれか、あるいは組み合わせた制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の光変調制御装置。
4. 前記波形モニタ部は、
   前記光信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングを検出するエッジ検出部と、
   前記エッジ検出部が検出した前記タイミングにおける波長変動量を検出する波長変動量検出部と、
   前記エッジ検出部が検出した前記タイミングと、前記波長変動量検出部が検出した前記波長変動量とに基づいて、前記光信号に与える一時的な光位相変更のプリチャープ量を算出するプリチャープ量算出部と、をさらに含み、
   前記制御部は、
   前記第１制御と、第２制御とのいずれか、あるいは組み合わせた制御に加えて、
   前記プリチャープ量算出部により算出された前記プリチャープ量が所望するプリチャープ量となるように前記光変調器に対してプリチャープ量を可変させる第３制御と、
   を行うことを特徴とする請求項３に記載の光変調制御装置。
5. 前記制御部は、前記第１制御から前記第３制御の実行前に、前記一対の平行な光導波路間の位相差を補正する位相差補正制御を実行することを特徴とする請求項４に記載の光変調制御装置。
6. 前記制御部は、
   前記第３制御の実行により、前記一対の平行な光導波路間の位相差の変動を検出した場合には、前記位相差補正制御を再度実行することを特徴とする請求項５に記載の光変調制御装置。
7. 前記制御部は、
   前記第２の差分検出部により検出された差分の値に基づき、前記光変調器の位相調整用電圧を変更することにより、前記光信号のデューティ比を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の光変調制御装置。
8. 前記光変調器は、半導体マッハツェンダ型外部変調器であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光変調制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の光変調制御装置と、
   前記光変調器に複数の異なる波長の光を切り替えて出力する発光部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記発光部による波長切り替えごとに、前記波形モニタ部により検出された光信号の波形が所望する波形となるよう前記光変調器に対する変調制御を行うことを特徴とする送信器。
10. 一対の平行な光導波路と、当該光導波路に平行して設けられる電極と、を含む光変調器の光出力波形を光変調制御装置により制御する光出力波形制御方法であって、
    所望する波形の調整情報と、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形に対して所定の波形調整を行い生成される変調制御用のモニタ信号と、に基づき、前記光変調器が出力する変調後の光信号の波形が前記調整情報に適合した波形となるよう前記光変調器に対する変調制御工程を含むことを特徴とする光出力波形制御方法。
11. 前記モニタ信号は、
    前記光信号のピークレベルを一定な所定値にするピークレベル一定化工程と、
    前記ピークレベル一定化工程後の出力を正転信号と反転信号として出力する差動出力工程と、
    前記差動出力工程により出力される前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値を検出する平均値検出工程と、
    前記平均値検出工程により検出された前記正転信号のレベルの平均値と、前記反転信号のレベルの平均値との差分の値を検出する差分検出工程と、を含み生成され、
    前記変調制御工程は、
    前記差分検出工程により検出された差分の値が、所望する消光比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力振幅を制御する第１制御工程、
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光出力波形制御方法。
12. 前記モニタ信号は、
    前記差動出力工程により出力される前記正転信号と前記反転信号のそれぞれの交流信号成分を抽出するＡＣ結合工程と、
    前記ＡＣ結合工程により出力される前記正転信号と前記反転信号にそれぞれ同電位の固定バイアスを印加する固定バイアス工程と、
    前記固定バイアス工程により出力される前記正転信号と前記反転信号をそれぞれ平滑化する平滑化工程と、
    前記平滑化工程により出力される前記正転信号と前記反転信号との差分の値を検出する第２の差分検出工程と、をさらに含み生成され、
    前記変調制御工程は、
    前記第１制御工程と、
    前記差分検出工程により検出された差分が、所望するデューティ比に対応する目標値となるように前記光変調器のドライバの出力デューティを可変させる第２制御工程と、
    のいずれか、あるいは組み合わせて実行することを特徴とする請求項１１に記載の光出力波形制御方法。
13. 前記モニタ信号は、
    前記光信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングを検出するエッジ検出工程と、
    前記エッジ検出工程により検出された前記タイミングにおける波長変動量を検出する波長変動量検出工程と、
    前記エッジ検出工程により検出された前記タイミングと、前記波長変動量検出工程により検出された前記波長変動量とに基づいて、前記光信号に与える一時的な光位相変更のプリチャープ量を算出するプリチャープ量算出工程と、をさらに含み生成され、
    前記変調制御工程は、
    前記第１制御工程と、第２制御工程とのいずれか、あるいは組み合わせに加えて、
    前記プリチャープ量算出工程により算出された前記プリチャープ量が所望するプリチャープ量となるように前記光変調器に対してプリチャープ量を可変させる第３制御工程と、
    を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光出力波形制御方法。
14. 前記変調制御工程は、
    前記第１制御工程から前記第３制御工程の実行前に、前記一対の平行な光導波路間の位相差を補正する位相差補正制御を実行することを特徴とする請求項１３に記載の光出力波形制御方法。
15. 前記変調制御工程は、
    前記第３制御工程の実行により、前記一対の平行な光導波路間の位相差の変動を検出した場合には、前記位相差補正制御を再度実行することを特徴とする請求項１４に記載の光出力波形制御方法。
16. 前記変調制御工程は、
    光変調器に対して入力される発光部による波長切り替えごとに、波形モニタにより検出された光信号の波形が所望する波形となるよう前記光変調器に対する変調制御を行うことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の光出力波形制御方法。

Images