JP2016034078A - 光送信器および光変調器のバイアスを制御する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光送信器は、送信データから電界情報信号を生成するマッパと、電界情報信号に位相回転を与える位相回転回路と、位相回転が与えられた電界情報信号から駆動信号を生成するドライバと、駆動信号に基づいて光変調信号を生成する変調器と、位相回転回路により電界情報信号に与えられる位相回転に対する光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて変調器のバイアスを制御する制御部、を有する。
【選択図】図6
Description
EX=XI+jXQ
EY=YI+jYQ
EXout=EXin*exp(jθ(t)) ・・・(1)
EYout=EYin*exp(jθ(t)) ・・・(2)
また、位相回転は、下記(3)(4)式で表すこともできる。
XIout=XIin*cosθ(t)−XQin*sinθ(t)
XQout=XIin*sinθ(t)+XQin*cosθ(t) ・・・(3)
YIout=YIin*cosθ(t)−YQin*sinθ(t)
YQout=YIin*sinθ(t)+YQin*cosθ(t) ・・・(4)
(1)I/Q変調器15xの動作状態が期待された動作状態と異なるときは、動作点制御部51は、I/Q変調器15xの動作状態を変更する。例えば、I/Q変調器15xが同相状態であることを想定してデジタル信号処理部11が電界情報信号を生成し、且つ、I/Q変調器15xが反転状態に設定されているときは、動作点制御部51は、I/Q変調器15xの動作状態を反転状態から同相状態に変更する。
(2)I/Q変調器15yの動作状態が期待された動作状態と異なるときは、動作点制御部51は、I/Q変調器15yの動作状態を変更する。例えば、I/Q変調器15yが同相状態であることを想定してデジタル信号処理部11が電界情報信号を生成し、且つ、I/Q変調器15yが反転状態に設定されているときは、動作点制御部51は、I/Q変調器15yの動作状態を反転状態から同相状態に変更する。
(3)I/Q変調器15x、15yの動作状態が互いに異なっているときは、動作点制御部51は、I/Q変調器15x、15yの動作状態が互いに同じになるように、I/Q変調器15x、15yのいずれか一方の動作状態を変更する。
第1の実施形態では、位相回転制御部32および位相回転回路33は、電界情報信号に周波数変調(FSK:Frequency Shift Keying)信号を重畳する。FSK信号は、予め決められたデータパターンを表す。データパターンの各ビットは、「1」または「0」を表す。
図14は、第2の実施形態においてI/Q変調器15x、15yの動作状態を検出する方法を説明するタイミングチャートである。第2の実施形態では、FSK信号は、時間分割多重方式でX偏波およびY偏波に重畳される。即ち、光変調信号XにFSK信号が重畳されているときは、光変調信号YにはFSK信号は重畳されない。また、光変調信号YにFSK信号が重畳されているときは、光変調信号XにはFSK信号は重畳されない。
図16は、第3の実施形態においてI/Q変調器15x、15yの動作状態を検出する構成を示す。第3の実施形態の検出部は、図16に示すように、偏波分波器(PBS)91、光スペクトルモニタ92x、92y、および動作状態判定部42を有する。そして、送信器フロントエンド回路10により生成される偏波多重光信号は、光スプリッタにより分岐されて偏波分波器91に導かれる。なお、偏波分波器91、光スペクトルモニタ92x、92yは、図6に示す搬送波周波数検出部41の実施例である。
図19は、第4の実施形態の光送信器の構成の一例を示す。第4の実施形態では、I/Q変調器15x、15yの動作状態を検出する検出部は、光カプラ101、受光器102、A/Dコンバータ103、周波数シフト検出部104、動作状態判定部42を有する。なお、光カプラ101、受光器102、A/Dコンバータ103、周波数シフト検出部104は、図6に示す搬送波周波数検出部41の実施例である。
E=I+jQ=P(i)+jP(i+1)
P(i)、P(i+1)は、タイムスロットi、i+1において検出される強度を表す。iは、整数であり、図21に示す例では、n、n−2、n−4...である。
Angle(1)=arctan{P(n-3)/P(n-4)}
同様に、タイムスロットn−2、n−1の検出値に基づいて下記の位相角度Angle(2)が得られる。
Angle(2)=arctan{P(n-1)/P(n-2)}
そうすると、2つのタイムスロットに相当する時間(すなわち、2T)における位相角度の変化は、Angle(1)とAngle(2)との差分で表される。よって、光強度の検出値から推定される周波数シフトΔf_detは、下式で表される。
Δf_det={Angle(2)-Angle(1)}/(2T*2π)
図22は、第5の実施形態の光送信器の構成の一例を示す。第5の実施形態の光送信器の構成は、図19に示す第5の実施形態の構成と類似している。ただし、第5の実施形態では、送信器フロントエンド回路10により生成される偏波多重光信号は、偏光子121に導かれる。偏光子121は、偏波多重光信号のX偏波軸およびY偏波軸に対して45度に設定される。
図24は、第6の実施形態においてI/Q変調器のバイアスを制御する処理を示すフローチャートである。第6の実施形態では、I/Q変調器15x、15yのバイアスを制御することにより、I/Q変調器15x、15yが同じ動作状態に設定される。
(付記1)
送信データから電界情報信号を生成するマッパと、
前記電界情報信号に位相回転を与える位相回転回路と、
前記位相回転が与えられた電界情報信号から駆動信号を生成するドライバと、
前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成する変調器と、
前記位相回転回路により前記電界情報信号に与えられる位相回転に対する前記光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて前記変調器のバイアスを制御する制御部と、
を有する光送信器。
(付記2)
前記光変調信号の搬送波周波数を検出する検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記検出部により検出される前記光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて前記変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする付記1に記載の光送信器。
(付記3)
前記位相回転回路は、指定されたデータパターンを表すFSK(周波数シフト変調)信号に対応する位相回転を前記電界情報信号に与えることにより、前記駆動信号に前記FSK信号を重畳し、
前記検出部は、前記光変調信号の搬送波周波数の変化をモニタして前記光変調信号に重畳されているFSK信号を検出し、
前記制御部は、前記駆動信号に重畳されたFSK信号に対して前記光変調信号から検出されるFSK信号が反転しているときに、前記変調器のバイアスを変更する
ことを特徴とする付記2に記載の光送信器。
(付記4)
前記変調器は、第1アーム変調器および第2アーム変調器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記駆動信号に重畳されたFSK信号に対して前記光変調信号から検出されるFSK信号が反転しているときに、前記制御部は、前記第1アーム変調器のバイアス電圧を制御して前記第1アーム変調器の動作点を隣りの消光点にシフトさせる
ことを特徴とする付記3に記載の光送信器。
(付記5)
前記変調器は、第1アーム変調器、第2アーム変調器、および前記第1アーム変調器と前記第2アーム変調器との間に所定の位相差を与える位相シフト器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記駆動信号に重畳されたFSK信号に対して前記光変調信号から検出されるFSK信号が反転しているときに、前記制御部は、前記位相シフト器のバイアス電圧を制御して第1アーム変調器と第2アーム変調器との間の位相差をπだけ変化させる
ことを特徴とする付記3に記載の光送信器。
(付記6)
前記検出器は、コヒーレント受信により前記光変調信号の電界情報を生成し、前記電界情報を利用して前記光変調信号の搬送波周波数の変化をモニタして前記光変調信号に重畳されているFSK信号を検出する
ことを特徴とする付記3に記載の光送信器。
(付記7)
前記検出器は、光帯域通過フィルタを利用して前記光変調信号に重畳されているFSK信号を検出する
ことを特徴とする付記3に記載の光送信器。
(付記8)
前記位相回転回路は、前記変調器により生成される光変調信号の搬送波周波数が指定された方向にシフトするように前記電界情報信号に位相回転を与え、
前記検出器は、前記光変調信号の搬送波周波数を検出し、
前記制御部は、前記光変調信号の搬送波周波数が前記指定された方向と逆方向にシフトしているときに、前記変調器のバイアスを変更する
ことを特徴とする付記2に記載の光送信器。
(付記9)
前記制御部は、前記光変調信号を受信する光受信器において検出される前記光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて前記変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする付記1に記載の光送信器。
(付記10)
送信データから電界情報信号を生成するマッパと、
前記電界情報信号に位相回転を与える位相回転回路と、
前記位相回転が与えられた電界情報信号から駆動信号を生成するドライバと、
前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成する変調器と、
前記光変調信号の搬送波周波数に基づいて前記電界情報信号を制御する制御部と、を有し、
前記電界情報信号は、前記光変調信号の搬送波位相の同相成分および直交成分を表し、
前記電界情報信号に与えられる位相回転に起因して生じる前記光変調信号の搬送波周波数の変化の方向が、前記電界情報信号に与えられる位相回転の方向に対応する方向と逆であったときに、前記制御部は、前記光変調信号の搬送波位相の同相成分または直交成分の一方の符号を反転させる
ことを特徴とする光送信器。
(付記11)
第1の電界情報信号および第2の電界情報信号を生成するマッパと、
前記第1の電界情報信号および前記第2の電界情報信号に対して位相回転を与える位相回転回路と、
前記位相回転が与えられた第1の電界情報信号および第2の電界情報信号から第1の駆動信号および第2の駆動信号を生成するドライバと、
連続光を生成する光源と、
前記第1の駆動信号で前記連続光を変調して第1の光変調信号を生成する第1の変調器と、
前記第2の駆動信号で前記連続光を変調して第2の光変調信号を生成する第2の変調器と、
前記第1光変調信号および前記第2の光変調信号を合波して偏波多重光信号を生成する偏波合波器と、
前記偏波多重光信号に含まれている第1の光変調信号の搬送波周波数および前記偏波多重光信号に含まれている第2の光変調信号の搬送波周波数に基づいて、前記第1の変調器の動作点および前記第2の変調器の動作点を同じ消光点に設定する制御部と、
を有する光送信器。
(付記12)
前記偏波多重光信号および前記連続光を合波する光カプラと、
前記光カプラの出力光の強度に基づいて、前記第1の光変調信号および前記第2の光変調信号の周波数を検出する検出部、をさらに有し、
前記位相回転回路が、前記第1の電界情報信号に対して、所定の時間間隔で位相回転ゼロおよび位相回転π/2を交互に与える第1の関数、及び所定の搬送波周波数シフトに対応する位相回転を与える第2の関数を乗算しているときに、前記検出部は、前記第1の関数による位相回転がゼロであるときの前記光カプラの出力光の強度および前記第1の関数による位相回転がπ/2であるときの前記光カプラの出力光の強度に基づいて、前記連続光の周波数に対する前記第1の光変調信号の搬送波周波数のシフトを検出し、
前記位相回転回路が、前記第2の電界情報信号に対して、前記第1の関数および前記第2の関数を乗算しているときに、前記検出部は、前記第1の関数による位相回転がゼロであるときの前記光カプラの出力光の強度および前記第1の関数による位相回転がπ/2であるときの前記光カプラの出力光の強度に基づいて、前記連続光の周波数に対する前記第2の光変調信号の搬送波周波数のシフトを検出し、
前記制御部は、前記第1の光変調信号の搬送波周波数のシフトの方向に基づいて前記第1の変調器のバイアスを制御し、前記第2の光変調信号の搬送波周波数のシフトの方向に基づいて前記第2の変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする付記11に記載の光送信器。
(付記13)
前記偏波多重光信号の2つの偏波に対して45度に設定された偏光子と、
前記偏光子の出力光の強度に基づいて、前記第1の光変調信号および前記第2の光変調信号の周波数を検出する検出部、をさらに有し、
前記位相回転回路が、前記第2の電界情報信号に対して所定の時間間隔で位相回転ゼロおよび位相回転π/2を交互に与える第1の関数を乗算し、前記第1の電界情報信号に対して所定の搬送波周波数シフトに対応する位相回転を与える第2の関数を乗算しているときに、前記検出部は、前記第1の関数による位相回転がゼロであるときの前記偏光子の出力光の強度および前記第1の関数による位相回転がπ/2であるときの前記偏光子の出力光の強度に基づいて、前記連続光の周波数に対する前記第1の光変調信号の搬送波周波数のシフトを検出し、
前記位相回転回路が、前記第1の電界情報信号に対して前記第1の関数を乗算し、前記第2の電界情報信号に対して前記第2の関数を乗算しているときに、前記検出部は、前記第1の関数による位相回転がゼロであるときの前記偏光子の出力光の強度および前記第1の関数による位相回転がπ/2であるときの前記偏光子の出力光の強度に基づいて、前記連続光の周波数に対する前記第2の光変調信号の搬送波周波数のシフトを検出し、
前記制御部は、前記第1の光変調信号の搬送波周波数のシフトの方向に基づいて前記第1の変調器のバイアスを制御し、前記第2の光変調信号の搬送波周波数のシフトの方向に基づいて前記第2の変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする付記11に記載の光送信器。
(付記14)
送信データから電界情報信号を生成し、
前記電界情報信号に位相回転を与え、
前記位相回転が与えられた電界情報信号から駆動信号を生成し、
変調器を用いて前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成し、
前記電界情報信号に与えられる位相回転に対する前記光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて前記変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とするバイアス制御方法。
(付記15)
第1の光変調信号を生成する第1の変調器、第2の光変調信号を生成する第2の変調器、前記第1の光変調信号および前記第2の光変調信号を多重化して偏波多重光信号を生成する偏波合波器を含む光変調器のバイアスを制御するバイアス制御方法であって、
前記第1の変調器のIアームのバイアス電圧を制御して、前記第1の変調器のIアームの動作点を消光点に設定し、
前記第1の変調器のQアームのバイアス電圧を制御して、前記第1の変調器のQアームの動作点を消光点に設定し、
前記第1の変調器の位相シフト器のバイアス電圧を制御して、前記第1の変調器のIアームとQアームとの間の位相差を目標値に設定し、
前記第1の変調器のIアームの動作点が消光点に設定されたときの前記第1の変調器のIアームのバイアス電圧を初期値として、前記第2の変調器のIアームのバイアス電圧を制御して前記第2の変調器のIアームの動作点を消光点に設定し、
前記第1の変調器のQアームの動作点が消光点に設定されたときの前記第1の変調器のQアームのバイアス電圧を初期値として、前記第2の変調器のQアームのバイアス電圧を制御して前記第2の変調器のQアームの動作点を消光点に設定する
前記第1の変調器の位相シフト器による位相差が目標値に設定されたときの前記第1の変調器の位相シフト器のバイアス電圧を初期値として、前記第2の変調器の位相シフト器のバイアス電圧を制御して前記第2の変調器のIアームとQアームとの間の位相差を目標値に設定する
ことを特徴とするバイアス制御方法。
2、2A 光受信器
11 デジタル信号処理部
13a〜13d ドライバ
15x、15y I/Q変調器
31 マッパ
32 位相回転制御部
33 位相回転回路
34 符号反転部
40 検出部
41 搬送波周波数検出部
42 動作状態判定部
51 動作点制御部
52 バイアス制御部
71x、71y FSK信号検出部
81 光フィルタ
91x、92y 光スペクトルモニタ
101 光カプラ
104 周波数シフト検出部
121 偏光子
1001 Iアーム変調器
1002 Qアーム変調器
1003 位相シフト器
Claims (9)
- 送信データから電界情報信号を生成するマッパと、
前記電界情報信号に位相回転を与える位相回転回路と、
前記位相回転が与えられた電界情報信号から駆動信号を生成するドライバと、
前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成する変調器と、
前記位相回転回路により前記電界情報信号に与えられる位相回転に対する前記光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて前記変調器のバイアスを制御する制御部と、
を有する光送信器。 - 前記光変調信号の搬送波周波数を検出する検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記検出部により検出される前記光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて前記変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 - 前記位相回転回路は、指定されたデータパターンを表すFSK(周波数シフト変調)信号に対応する位相回転を前記電界情報信号に与えることにより、前記駆動信号に前記FSK信号を重畳し、
前記検出部は、前記光変調信号の搬送波周波数の変化をモニタして前記光変調信号に重畳されているFSK信号を検出し、
前記制御部は、前記駆動信号に重畳されたFSK信号に対して前記光変調信号から検出されるFSK信号が反転しているときに、前記変調器のバイアスを変更する
ことを特徴とする請求項2に記載の光送信器。 - 前記変調器は、第1アーム変調器および第2アーム変調器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記駆動信号に重畳されたFSK信号に対して前記光変調信号から検出されるFSK信号が反転しているときに、前記制御部は、前記第1アーム変調器のバイアス電圧を制御して前記第1アーム変調器の動作点を隣りの消光点にシフトさせる
ことを特徴とする請求項3に記載の光送信器。 - 前記変調器は、第1アーム変調器、第2アーム変調器、および前記第1アーム変調器と前記第2アーム変調器との間に所定の位相差を与える位相シフト器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記駆動信号に重畳されたFSK信号に対して前記光変調信号から検出されるFSK信号が反転しているときに、前記制御部は、前記位相シフト器のバイアス電圧を制御して第1アーム変調器と第2アーム変調器との間の位相差をπだけ変化させる
ことを特徴とする請求項3に記載の光送信器。 - 前記位相回転回路は、前記変調器により生成される光変調信号の搬送波周波数が指定された方向にシフトするように前記電界情報信号に位相回転を与え、
前記検出器は、前記光変調信号の搬送波周波数を検出し、
前記制御部は、前記光変調信号の搬送波周波数が前記指定された方向と逆方向にシフトしているときに、前記変調器のバイアスを変更する
ことを特徴とする請求項2に記載の光送信器。 - 送信データから電界情報信号を生成するマッパと、
前記電界情報信号に位相回転を与える位相回転回路と、
前記位相回転が与えられた電界情報信号から駆動信号を生成するドライバと、
前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成する変調器と、
前記光変調信号の搬送波周波数に基づいて前記電界情報信号を制御する制御部と、を有し、
前記電界情報信号は、前記光変調信号の搬送波位相の同相成分および直交成分を表し、
前記電界情報信号に与えられる位相回転に起因して生じる前記光変調信号の搬送波周波数の変化の方向が、前記電界情報信号に与えられる位相回転の方向に対応する方向と逆であったときに、前記制御部は、前記光変調信号の搬送波位相の同相成分または直交成分の一方の符号を反転させる
ことを特徴とする光送信器。 - 第1の電界情報信号および第2の電界情報信号を生成するマッパと、
前記第1の電界情報信号および前記第2の電界情報信号に対して位相回転を与える位相回転回路と、
前記位相回転が与えられた第1の電界情報信号および第2の電界情報信号から第1の駆動信号および第2の駆動信号を生成するドライバと、
連続光を生成する光源と、
前記第1の駆動信号で前記連続光を変調して第1の光変調信号を生成する第1の変調器と、
前記第2の駆動信号で前記連続光を変調して第2の光変調信号を生成する第2の変調器と、
前記第1光変調信号および前記第2の光変調信号を合波して偏波多重光信号を生成する偏波合波器と、
前記偏波多重光信号に含まれている第1の光変調信号の搬送波周波数および前記偏波多重光信号に含まれている第2の光変調信号の搬送波周波数に基づいて、前記第1の変調器の動作点および前記第2の変調器の動作点を同じ消光点に設定する制御部と、
を有する光送信器。 - 送信データから電界情報信号を生成し、
前記電界情報信号に位相回転を与え、
前記位相回転が与えられた電界情報信号から駆動信号を生成し、
変調器を用いて前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成し、
前記電界情報信号に与えられる位相回転に対する前記光変調信号の搬送波周波数の変化に基づいて前記変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とするバイアス制御方法。
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