JP2021076651A - 光送信装置およびバイアス制御方法 - Google Patents

光送信装置およびバイアス制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】送信信号の多値化やスペクトルの狭窄化により変調光が弱まった場合に顕在化する、変調器のバイアス制御に起因する送信信号の品質の劣化を抑制する。【解決手段】光送信装置２は、変調光１８を増幅した光２０の一部を光検出部８により、光電変換して得た電気信号２２をもとに、出力光２４が増幅光の強度変更により変動しない様に補正信号２３を生成し、この補正信号で変調部４のバイアスを制御することにより、送信信号の品質の劣化を抑制する。【選択図】図２

Description

本発明は、光送信装置およびバイアス制御方法に関する。
１０Ｇｂｐｓ以上の光通信では、マッハツェンダ変調器（以下、ＭＺ変調器と呼ぶ）が使用される。ＭＺ変調器は、バイアス電圧に重畳された駆動信号に応答して入力光の強度を変調する変調器である。
ＭＺ変調器は、印加された電圧の大きさに応じて、出力光の強度を変化させる。しかし、同じ大きさの電圧が印加されても出力光の強度は、温度の変化や時の経過と共に変動する。このためバイアス電圧および駆動信号が同じでも、マッハツェンダ変調器の出力光の強度は、温度の変化や時の経過と共に変化する。
そこで、印加された電圧と出力光の強度の関係（以下、光出力特性と呼ぶ）の変化に応じて、バイアス電圧を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜６および非特許文献１）。
この技術では例えば、低周波数の交流信号（以下、「ディザ信号」と呼ぶ）が重畳された直流電圧（すなわち、バイアス電圧）をＭＺ変調器に印加しこの変調器に駆動信号を入力して、変調光（すなわち、変調された光）を生成する。更にこの変調光を光電変換して、電気信号を生成する。この電気信号からディザ信号の周波数で振動する低周波成分を検出し、バイアス電圧の発生回路にフィードバックすることで、バイアス電圧を適切な値に制御する。
この制御によれば、光出力特性のドリフト（すなわち、温度の変化や時の経過による変化）による変調特性（具体的には、駆動信号の強度に対する変調光の強度および位相の関係）の変化を抑制することができる。
１００ＧＨｚ以上の光通信は、ナイキストフィルタ等により帯域が制限された変調光や多値化された変調光により実現される。これらの変調光も、バイアス電圧が制御されたＭＺ変調器により生成される。変調光の帯域制限や多値化は、ＭＺ変調器等により生成される変調光を小さくする。
特開２００７−１３３１７６号公報 特開２０１３−８８７０２号公報 国際公開２０１３／１１４６２８号明細書 国際公開ＷＯ２０１１／１０４８３８ 国際公開ＷＯ２０１１／０３０７６３ 特開２０１８−５４９０７号公報
Hiroto Kawakami, "Auto bias control technique for optical 16-QAM transmitter with asymmetric bias dithering,"OPTICS EXPRESS, Vol.19, No.26, p.B308-B312, Dec. 2001.
ＭＺ変調器におけるバイアス電圧の制御は、変調光の一部を光電変換した電気信号に基づいて実行される。この光電変換により、変調光の一部が失われる。
帯域制限や多値化により小さくなった変調光の一部をバイアス制御のため光電変換によると、元々小さかった変調光が更に小さくなる。その結果、変調光から生成される送信信号（例えば、変調光を増幅した信号）の品質（例えば、信号対雑音比）が劣化する。そこで、本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
上記の問題を解決するために、本装置の一観点によれば、低周波信号が重畳されたバイアスが印加されながら光を変調して変調光を生成する変調部と、前記変調光を増幅して増幅光を生成しながら前記増幅光の強度を変更可能な目標値に保持する光増幅部と、前記増幅光の一部を光電変換して電気信号を生成する光検出部と、前記電気信号を増幅しながら前記電気信号の増幅を制御することで前記目標値の変更による前記増幅された電気信号の変化を抑制する増幅部と、前記抑制された電気信号から前記低周波信号により生成される低周波成分を検出し前記検出された低周波成分に基づいて前記バイアスを制御する制御部とを有する光送信装置が提供される。
一つの側面では、本発明によれば、変調器のバイアス制御に起因する送信信号の品質の劣化を抑制できる。
図１は、実施の形態１の光送信装置２の機能ブロックの一例である。 図２は、実施の形態１の光送信装置２の動作を説明する図である。 図３は、実施の形態１のバイアス制御方法を示す図である。 図４は、実施の形態２の光送信装置２０２のハードウエア構成の一例を示す図である。 図５は、実施の形態２の光送信装置２０２の機能ブロック図の一例である。 図６は、実施の形態２の光送信装置２０２の動作を説明する図である。 図７は、電流制御部２２１が実行する処理の一例を示す図である。 図８は、補正部４６が実行する処理の一例を示す図である。 図９は、補正部４６の処理に用いられるルックアップテーブル２２４の一例を示す図である。 図１０は、バイアス制御部２２８が実行する処理の一例を示す図である。 図１１は、バイアス制御部２２８が実行する処理の一例を示す図である。 図１２は、変形例の光送信装置３０２の機能ブロック図の一例である。 図１３は、変形例の光送信装置３０２の動作を説明する図である。 図１４は、実施の形態３の光送信装置４０２の機能ブロック図の一例である。 図１５は、実施の形態３の光送信装置４０２の動作を説明する図である。 図１６は、バイアス制御部４２８が実行する処理の一例を示す図である。 図１７は、バイアス制御部４２８が実行する処理の一例を示す図である。 図１８は、光増幅部４０６が実行する処理の一例を示す図である。 図１９は、増幅部４１０が実行する処理の一例を示す図である。
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
（実施の形態１）
（１）構造
図１は、実施の形態１の光送信装置２の機能ブロックの一例である。図１に示すように、光送信装置２は、変調部４と光増幅部６と光検出部８とを有する。光送信装置２は更に、増幅部１０と制御部１２とを有する。光送信装置２のハードウエア構成は、実施の形態２で説明する（図４参照）。変調部４は、少なくとも一つの変調器（例えば、ＭＺ変調器）を含む装置である。
（２）動作
図２は、光送信装置２の動作を説明する図である。変調部４は、低周波信号（すなわち、ディザ信号）が重畳されたバイアス１４（例えば、直流電圧）が印加されながら、駆動信号に応答して光１６（例えば、強度が一定の連続光）を変調して変調光１８（すなわち、変調された光）を生成する。
光増幅部６は、変調光１８を増幅して増幅光２０（すなわち、増幅された変調光）を生成しながら、増幅光２０の強度を変更可能な目標値に保持する。光検出部８は増幅光２０の一部を光電変換して、電気信号２２を生成する。増幅光２０の残りの部分（すなわち、送信信号２４）は、光送信装置２から出力される。送信信号２４は例えば、デジタルコヒーレント通信に用いられる光信号である。
増幅部１０は電気信号２２を増幅しながら、増幅光２０の強度の目標値の変更による、増幅された電気信号２２（以下、増幅信号と呼ぶ）の変化（具体的には、強度の変化）を抑制する。例えば、増幅部１０は光増幅部６から取得した情報２６（例えば、光増幅率）に基づいて、電気信号２２に対する増幅率を制御する。増幅部１０はこの様に電気信号２２の増幅を制御することで、増幅光２０の強度の目標値の変更による変化が抑制された増幅信号（以下、補正信号２３と呼び）を出力する。
制御部１２は、低周波信号（すなわち、変調部４のバイアス１４に重畳された信号）により生成される低周波成分を補正信号２３から検出し、検出した低周波成分に基づいて変調部４のバイアスを制御する。
（３）バイアス制御方法
図３は、実施の形態１のバイアス制御方法を示す図である。
光送信装置２は、低周波信号が重畳されたバイアス１４が印加された変調器により、光１６を変調して変調光１８を生成する（ステップＳ２）。変調器は例えば、図１の変調部４に含まれる。
光送信装置２は更に、変調光１８を増幅して増幅光２０を生成しながら、増幅光２０の強度を変更可能な目標値に保持する（ステップＳ４）。
光送信装置２は更に、増幅光２０の一部を光電変換して電気信号２２を生成する（ステップＳ６）。
光送信装置２は更に、電気信号２２を増幅しながら、増幅率等を制御することで増幅光２０の強度の目標値の変更による増幅信号（すなわち、増幅された電気信号２２）の変化を抑制する（ステップＳ８）。例えば、ステップＳ４における変調光１８の利得（すなわち、光増幅率）に基づいて電気信号２２の増幅率を制御することで、増幅光２０の強度の目標値の変更による増幅信号の変化を抑制する。
光送信装置２は更に、変化が抑制された増幅信号（すなわち、補正信号２３）から低周波信号（すなわち、変調器のバイアスに重畳された信号）により生成される低周波成分を検出し、検出した低周波成分に基づいて変調器のバイアスを制御する（ステップＳ１０）。
ステップＳ２〜Ｓ１０は一度開始されると継続され、後から開始されたステップと並行して実行される。その結果、複数のシンボルを含む送信信号２４が生成される。図３に示された方法を実行する主体は、図１の光送信装置２には限られない。例えば図３に示された方法は、図１の光送信装置２に光受信ユニットを加えた装置（すなわち、光受信機能を備えた光送信装置）により実行されてもよい。
（４）変調光によるバイアス制御
図２を参照して説明した例では、増幅後の変調光（すなわち、増幅光２０）に基づいて変調部４のバイアスが制御される。しかし、増幅前の変調光１８に基づいて、バイアスを制御することも考えられる。この場合、光検出部８は変調部４と光増幅部６の間に配置され、増幅部１０の増幅率は固定される。
光通信に用いられる光信号は、バイアスが高精度に制御された変調器により生成される。高精度なバイアス制御は、一定の強度（例えば、数十μＶ）以上のフィードバック信号（例えば、変調光の一部が光電変換された電気信号）により実現される。
変調光１８の強度が強い場合には、変調光１８の一部を僅かに光電変換するだけで、十分に強いフィードバック信号を生成できる。しかし、帯域制限や多値化により変調光１８が弱くなると、変調光１８の多くを光電変換しないと、高精度なバイアス制御は実現できない。
変調光１８の多くが光電変換されると、帯域制限や多値化により弱まった変調光１８（例えば、-１５ｄＢｍ程度の光）は更に弱くなる。この様に弱体化した変調光でも、高い利得（すなわち、光増幅率）で増幅すれば、光通信に適した強い光信号（例えば、０ｄＢｍ程度の光）に変換できる。しかし弱い変調光を高い利得で増幅すると、増幅後の変調光の信号対雑音比が劣化する。その結果、変調光１８から生成される送信信号（すなわち、光送信装置の出力光）の品質が劣化する。
この問題は、増幅光２０（すなわち、増幅後の変調光）からフィードバック信号を生成することで解決できるようにも思われる。この場合、光検出部８は光増幅部６の後に配置され、増幅部１０の増幅率は固定される。
しかしこの解決策でも、送信信号の劣化は回避できない。光送信装置は出力光（すなわち、送信信号）の強度を一定の値に保持するが、この値は適宜変更される。送信信号の強度の変更は、増幅光２０（すなわち、増幅後の変調光）の強度を変更することで実現される。この強度変更は、増幅光２０の強度の目標値を変更することで実現される。
増幅光２０の強度が変更されると、増幅光２０から生成される電気信号２２の強度が変化する。すると増幅部１０の出力が変化して、変調部４のバイアス制御の円滑な実行が妨げられる。その結果、送信信号の品質が劣化する（実施の形態２参照）。
実施の形態１の光送信装置２は、増幅光２０を光電変換してフィードバック信号（ここでは、電気信号２２）を生成することで、送信信号２４の信号対雑音比の増大を抑制する。実施の形態１の光送信装置２は更に、増幅光２０の強度変更による増幅部１０の出力（すなわち、補正信号２３）の変化を、例えば増幅部１０の増幅率を制御することで抑制する。
従って、送信信号２４の強度が変更されても、増幅部１０の出力（すなわち、補正信号２３）は殆ど変化しない。従って、送信信号２４は劣化がしない。すなわち、実施の形態１の光送信装置２によれば、変調部４のバイアス制御に起因する送信信号の劣化を抑制できる。
繰り返しになるが、バイアス制御に起因する送信信号の劣化は、送信信号の多値化やスペクトルの狭窄化により変調光１８が弱まった場合に顕在化する。高度に多値化された光変調（例えば、64-Quadrature Amplitude Modulation）では、その狭いシンボル間隔に対応するため、バイアス電圧に重畳される低周波信号の振幅が縮小される。このため、バイアス制御に起因する送信信号の劣化は更に深刻になる。
実施の形態１の光送信装置２によれば、バイアス制御に起因する送信信号の劣化を抑制できるので、これらの問題を解決することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１に類似している。従って、実施の形態１と同じ構成等については、説明を省略または簡単にする。
（１）構造
図４は、実施の形態２の光送信装置２０２のハードウエア構成の一例を示す図である。実施の形態２の光送信装置２０２は、Ｉ／Ｏ（Input/Output）コネクタ２８、ＤＳＰ（digital signal processor）３０、および光源３２を有する。光送信装置２０２は更に、変調器ドライバ３３、変調器３４、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３６、および光アンプ３８を有する。光送信装置２０２は更に、光分岐器４０、光検出回路４２、電気アンプ４４、および電源部４６を有る。光送信装置２０２はＡＳＩＣの代わりに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＣＰＵに結合されたメモリを有してもよい。ＣＰＵは例えば、メモリに記録されたプログラムを実行するように構成されている。メモリは例えば、ＣＰＵが実行するプログラムが記録された不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）である。メモリに記録されるプログラムは例えば、後述するユニット（例えば、電流制御部、補正部、バイアス制御部、光増幅部）が実行する処理のためのプログラムである。
Ｉ／Ｏコネクタ２８は、光送信装置２０２の外部の回路と光送信装置２０２に実装されている回路とを接続する。この接続により送信データや制御データが、Ｉ／Ｏコネクタ２８を介してＤＳＰ３０等に導かれる。
ＤＳＰ３０は、指定された変調方式に応じて、送信データから送信シンボル列を生成する。送信シンボル列に含まれる各シンボルは、Ｉ成分データとＱ成分データとを有する。Ｉ成分データは例えば、搬送波と同位相の成分（すなわち同相成分、In Phase）を表すデータである。Ｑ成分データは例えば、同相成分と直交する成分（直交位相成分、Quadrature Phase）を表すデータである。
光源３２は例えば、分布帰還型（Distributed Feedback）レーザーとその駆動電源とを有する。光源３２は光（例えば、連続光）を生成し、変調器３４に供給する。変調器ドライバ３３は、ＤＳＰ３０により生成されるＩ成分データおよびＱ成分データから１組の駆動信号（駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑ）を生成する。
変調器３４は、光源３２から出力される光を駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑで変調して変調光を生成する。すなわち実施の形態２の変調器３４は、Ｉ／Ｑ変調器である。変調器３４は例えば、ＬｉＮｂＯ3基板に形成されるＬＮ変調器である。変調器３４は、ＩｎＰまたはシリコンから形成された半導体光変調器であってもよい。
ＡＳＩＣ３６は、変調器３４、光アンプ３８、および電気アンプ４４を制御する。例えばＡＳＩＣ３６は、変調器３４のバイアス電圧を制御する。ＡＳＩＣ３６は、光送信装置２０２に実装されている他の回路または素子を制御してもよい。
光アンプ３８は、変調器３４により生成される変調光を増幅する。光アンプ３８は例えば、光ファイバ増幅器（例えば、エルビウムが添加された光ファイバ）とその励起光源とを有する。光アンプ３８は更に、励起光源の電流源を有する。光アンプ３８は、半導体光増幅器および半導体光増幅器の電流源を有する装置であってもよい。
光分岐器４０は、光アンプ３８により増幅された変調光（すなわち、増幅光）の一部を分岐して、光検出回路４２に供給する。光分岐器４０は例えば、ファイバカプラである。分岐比は例えば、０．０１〜０．１である。
光検出回路４２は、光分岐器４０からの光（変調光の一部）を光電変換して、電気信号を生成する。光検出回路４２は例えば、フォトダイオードとその駆動回路とを有する。光検出回路４２は更に、フォトダイオードの出力電流を電圧に変換して、電気信号を生成する電流-電圧変換回路を有する。電気信号は、アナログ信号およびデジタル信号のいずれであってもよい。
電気アンプ（電気回路）４４は、光検出回路４２により生成された電気信号（例えば、電圧）を増幅する。電気アンプ４４の増幅率は、ＡＳＩＣ３６により制御される。電源回路４６は、光送信装置２０２に実装されている回路および素子に電力を供給する。
図５は、実施の形態２の光送信装置２０２の機能ブロック図の一例である。図５に示すように、光送信装置２０２は、光源部２１６と変調部２０４とを有する。変調部２０４は、実施の形態１の変調部４の一例である。
光送信装置２０２は更に、光増幅部２０６と光検出部２０８とを有する。光増幅部２０６は、実施の形態１の光増幅部６の一例である。光検出部２０８は、実施の形態１の光検出部８の一例である。
光送信装置２０２は更に、増幅部２１０と制御部２１２とを有する。増幅部２１０は、実施の形態１の増幅部１０の一例である。制御部２１２は、実施の形態１の制御部１２の一例である。
光送信装置２０２は更に、信号源２１４を有する。信号源２１４および光源部２１６は、省略されてもよい。その場合、信号源２１４が生成する信号および光源部２１６が生成する光は例えば、光送信装置２０２の外部から供給される。光送信装置２０２は更に、ドライバ２１７ａおよびドライバ２１７ｂを有する。
（２）動作
図６は、光送信装置２０２の動作を説明する図である。
―光源部―
光源部２１６は、光１６（例えば、連続光）を出力する。光源部２１６は、光源３２（図４参照）により実現される。
―信号源―
信号源２１４は、指定された変調方式に応じて、送信データからＩ成分データおよびＱ成分データを生成する。信号原２１４は、ＤＳＰ３０により実現される。
―ドライバ―
ドライバ２１７ａは、Ｉ成分データから駆動信号Ｉを生成する。ドライバ２１７ｂは、Ｑ成分データから駆動信号Ｑを生成する。駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑは、それぞれ差動信号である。駆動信号Ｉおよび駆動信号Ｑは、シングル信号であってもよい。ドライバ２１７ａおよびドライバ２１７ｂは例えば、図４に示す変調器ドライバ３３により実現される。
―変調部―
変調部２０４は、変調器３４により実現される。後述する実施の形態３の変調部４０４についても同様である。
変調器３４（図５参照）は例えば、第１の分波部２１３ａ、第１のマッハツェンダ変調器２１５ａ、および第２のマッハツェンダ変調器２１５ｂを有する。変調器３４は更に、第１の合波部２１９ａおよび位相シフト部２１５ｃを有する。第１の分波部２１３ａおよび第１の合波部２１９ａは例えば、Ｙ分岐導波路である。変調器３４は、マッハツェンダ変調器である。
第１の分波部２１３ａは、光源部２１６から出力される光１６を分割して第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とを生成する。第１のマッハツェンダ変調器２１５ａは、低周波信号が重畳された第１のバイアス電圧Ｖ１が印加されながら、駆動信号Ｉで第１の光Ｌ１を変調して第１の変調光を生成する。第２のマッハツェンダ変調器２１５ｂは、低周波信号が重畳された第２のバイアス電圧Ｖ２が印加されながら、駆動信号Ｑで第２の光Ｌ２を変調して第２の変調光を生成する。第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２は例えば、直流電圧である。実施の形態１のバイアス１４（図２参照）は例えば、低周波信号が重畳された第１のバイアス電圧Ｖ１および低周波信号が重畳された第２のバイアス電圧Ｖ２を含むバイアスである。
位相シフト部２１５ｃは、第２の変調光の位相を一定量変化させて、第１の変調光と第２の変調光との間に位相差を与える。与えられる位相差は例えば、π／２＋ｎπ（ｎは、ゼロを含む整数）である。位相シフト部２１５ｃは例えば、第２の変調光が導波する光導波路とこの光導波路の近傍に形成された電極とを有する。位相シフト部２１５ｃはこの電極に印加されるバイアス電圧（例えば、直流電圧）Ｖｐにより、第２の変調光の位相を変化させる。
第１の合波部２１９ａは、第１の変調光と位相差が与えられた第２の変調光とを合波して、変調光２１８を生成する。変調光２１８は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）により変調された変調光である。
―光増幅部―
光増幅部２０６は、光アンプ３８（図４および図６参照）と電流制御部２２１とを有する。電流制御部２２１は、ＡＳＩＣ３６により実現される。後述する実施の形態３の電流制御部４２１についても同様である。光アンプ３８は変調光２１８を増幅して、増幅光２２０を生成する。
電流制御部２２１は、外部の回路から受信したデータから目標値を検出し、光アンプ３８に含まれる電流源（励起光源の電流源）に送信する。電流制御部２２１は更に、光検出部２０８が生成する電気信号２２２の強度を検出し、検出した強度（以下、強度情報と呼ぶ）を光アンプ３８の電流源に送る。
光アンプ３８は変調光２１８を増幅して増幅光２２０を生成しながら、電流制御部２２１からの情報（具体的には、目標値および強度情報）に基づいて、増幅光２２０の強度を目標値に保持する。光アンプ３８は、例えばＡＰＣ（Automatic Power Control）制御により増幅光２２０の強度を目標値に保持する。
具体的には、電流制御部２２１から目標値および強度情報（すなわち、電気信号２２２の強度）を受信した電流源が、光アンプ３８の励起光源に供給する電流（以下、バイアス電流と呼ぶ）を制御することで、増幅光２２０の強度を目標値に保持する。
図７は、電流制御部２２１が実行する処理の一例を示す図である。電流制御部２２１は先ず、増幅光２２０の強度の目標値の初期値（例えば、０ｍＷ）を光アンプ３８に送る（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の後、電気信号２２２の強度を検出し、検出した強度（すなわち、強度情報）を光アンプ３８に送る（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４の後、電流制御部２２１は新たな目標値を、例えば外部から受信しているか否か判断する（ステップＳ１６）。新たな目標値を受信していない場合、電流制御部２２１は光アンプ３８に既存の目標値（例えば、最後に受信した目標値）を送る（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の後、電流制御部２２１はステップＳ１４に戻る。
新たな目標値を受信している場合、電流制御部２２１は新たな目標値を、光アンプ３８に送信する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０の後、電流制御部２２１はステップＳ１４に戻る。
―光検出部―
光検出部２０８は、光分岐器４０（図４参照）および光検出回路４２により実現される。光検出部２０８は、光分岐器４０により増幅光２２０から分岐された光（すなわち、増幅光２２０の一部）を光電変換して電気信号２２２を生成する。
―増幅部―
増幅部２１０は、電気アンプ４４（図４および図６参照）および補正部４６を有する。補正部４６は、ＡＳＩＣ３６により実現される。実施の形態３の補正部４４６についても同様である。
電気アンプ４４は、電気信号２２２（すなわち、光検出部２０８の出力）を増幅して、増幅された電気信号２２２（以下、増幅信号と呼ぶ）を生成する。補正部４６は、例えば電気アンプ４４の増幅率を制御することで、目標値（すなわち、増幅光２２０の強度の目標値）の変更による増幅信号の強度変化を抑制する。増幅部２１０は、強度変化が抑制された増幅信号（以下、補正信号２２３と呼び）を出力する。
電気信号２２２は増幅光２２０の一部を光電変換した信号なので、増幅光２２０の強度に応じて変化する。従って、目標値の変更により増幅光２２０の強度が変化すると、電気信号２２２の強度も一緒に変化する。このような信号は、変調器のバイアス制御には適さない。しかし、実施の形態２の増幅部２１０によれば、増幅光２２０の強度が変化しても強度が殆ど変化しない増幅信号（すなわち、補正信号２２３）を生成することができる。
図８は、補正部４６が実行する処理の一例を示す図である。図９は、増幅部２１０の処理に用いられるルックアップテーブル２２４の一例を示す図である。ルックアップテーブル２２４の一列目には、光アンプ３８のバイアス電流が記録されている。ルックアップテーブル２２４の二列目には、光アンプ３８の光増幅率が記録されている。
増幅部２１０は先ず、増幅光２２０の生成が開始するまで待機する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の後、増幅部２１０はステップＳ２２の実行時点におけるバイアス電流ＩBの値を光アンプ３８から取得する（ステップＳ２４）。
ステップＳ２４の後、増幅部２１０はルックアップテーブル２２４（図９参照）を参照して、ステップＳ２４で取得したバイアス電流ＩBの値のうち最新の電流値（例えば、１００ｍＡ）に対応する光増幅率ａ１（例えば、１０ｄＢ）を特定する（ステップＳ２６）。
ステップＳ２６の後、増幅部２１０は、電気アンプの増幅率ａ２をＡ/ａ１（例えば２倍）に設定する（ステップＳ２８）。Ａは後述するループ利得の最適値である。最適値Ａが１５ｄＢで光増幅率が１０ｄＢの場合、電気アンプの増幅率ａ２は５ｄＢ（＝１５ｄＢ−１０ｄＢ）に設定される。
電気アンプ４４は変更された増幅率ａ２で電気信号２２２を増幅して、補正信号２２３を生成する。ステップＳ２８の後、増幅部２１０は、ステップＳ２４に戻る。
以上の例では、補正部４６は光アンプ３８のバイアス電流ＩBに基づいて、電気アンプ４４を制御している。しかし、補正部４６は強度情報（すなわち、電気信号２２２の強度）に基づいて、電気アンプ４４を制御してもよい。
―制御部―
制御部２１２は、フィルタ２２６、バイアス制御部２２８、低周波発生部２３０、第１の加算部２２９ａ、および第２の加算部２２９ｂを有する。制御部２１２の各ユニット（例えば、フィルタ２２６）は、ＡＳＩＣ３６により実現される。後述する変形例の制御部３１２および実施の形態３の制御部４１２についても同様である。
バイアス制御部２２８は、第１の加算部２２９ａを介して第１のマッハツェンダ変調器２１５ａに第１のバイアス電圧Ｖ１（直流電圧）を印加する。バイアス制御部２２８は更に、第２の加算部２２９ｂを介して第２のマッハツェンダ変調器２１５ｂに第２のバイアス電圧Ｖ２（直流電圧）印加する。
バイアス制御部２２８は更に、位相シフト部２１５ｃにバイアス電圧Ｖｐ（直流電圧）印加する。図６に示す例では、位相シフト部２１５ｃはバイアス電圧Ｖｐが印加されて、第１の変調光と第２の変調光との間に位相差を与える。与えられる位相差は例えば、π／２＋ｎπ（ｎは、ゼロを含む整数）である。制御部２１２は例えば、ＡＢＣ（Automatic Bias Control）制御により、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２を制御する。
例えば、低周波発生部２３０が、周波数ｆ0のディザ信号（以下、低周波信号ｆ0と呼ぶ）を生成する。第１の加算部２２９ａは、低周波信号ｆ0を第１のバイアス電圧Ｖ１に重畳する。第２の加算部２２９ｂは、低周波信号ｆ0を第２のバイアス電圧Ｖ２に重畳する。低周波信号ｆ0の周波数ｆ0は、変調部２０４が光１６を変調する周波数（例えば、１０ＧＨｚ）より十分に低い周波数（例えば、１〜１０００ｋＨｚ）である。
低周波信号ｆ0が重畳された第１のバイアス電圧Ｖ１は、第１のマッハツェンダ変調器２１５ａに印加される。低周波信号ｆ0が重畳された第２のバイアス電圧Ｖ２は、第２のマッハツェンダ変調器２１５ｂに印加される。
低周波信号ｆ0は、第１の変調光（すなわち、第１のマッハツェンダ変調器２１５ａが生成する変調光）に周波数ｆ0で振幅が振動する低周波成分ｆIを与える。低周波信号ｆ0は更に、第２の変調光（すなわち、第２のマッハツェンダ変調器２１５ｂが生成する変調光）に周波数ｆ0で振幅が振動する低周波成分ｆQを与える。低周波成分ｆIおよび低周波成分ｆQは、変調光２１８および電気信号２２２を介して、補正信号２２３に伝わる。
フィルタ２２６は、補正信号２２３から低周波成分ｆIおよび低周波成分ｆQを検出して、バイアス制御部２２８に送信する。バイアス制御部２２８は、フィルタ２２６からの低周波成分ｆIの強度が減少するように、第１のバイアス電圧Ｖ１を制御する。バイアス制御部２２８は更に、フィルタ２２６からの低周波成分ｆQの強度が減少するように、第２のバイアス電圧Ｖ２を制御する。
以上のように制御部２１２は、低周波信号ｆ0により生成される低周波成分ｆI，ｆQを補正信号２２３から検出し、検出した低周波成分ｆI，ｆQの強度が減少するように第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２を制御する。
図１０〜１１は、バイアス制御部２２８が実行する処理の一例を示す図である。
バイアス制御部２２８は先ず、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２の初期値を設定する（ステップＳ３０）。バイアス制御部２２８は更に、比例定数Ｃ1および比例定数Ｃ2の初期値を設定する（ステップＳ３０）。
ステップＳ３０の後、バイアス制御部２２８は、フィルタ２２６の出力信号の強度Ｅ（以下、エラー量と呼ぶ）を検出し、変数Ｅ-1に代入する（ステップＳ３２）。フィルタ２２６は、補正信号２２３から周波数ｆ0で振動する低周波成分２２７を抽出する。フィルタ２２６の出力（すなわち、低周波成分２２７）は、低周波成分ｆIおよび低周波成分ｆQを含む。
ステップＳ３２の後、バイアス制御部２２８は、第１のバイアス電圧Ｖ１をＣ１×Ｅだけ増加させる（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の後、バイアス制御部２２８は、エラー量を再度検出する（ステップＳ３６）。
ステップＳ３６の後、バイアス制御部２２８は、再度検出したエラー量Ｅと変数Ｅ-1とを比較する（ステップＳ３８）。エラー量Ｅが変数Ｅ-1以上の場合、バイアス制御部２２８はステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０では、バイアス制御部２２８は、比例定数Ｃ１を（−１）×Ｃ１に変更する（ステップＳ４０）。バイアス制御部２２８は更に、ステップＳ３６で検出したエラー量Ｅを変数Ｅ-1に代入する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０の後、バイアス制御部２２８は、ステップＳ３４に戻る。
ステップＳ３８でエラー量Ｅが変数Ｅ-1より小さいと判断された場合、バイアス制御部２２８はステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では、バイアス制御部２２８は、第２のバイアス電圧Ｖ２をＣ2×Ｅだけ増加させる。
ステップＳ４２の後、バイアス制御部２２８は、エラー量を再度検出する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４の後、バイアス制御部２２８は、再度検出したエラー量Ｅと変数Ｅ-1とを比較する（ステップＳ４６）。エラー量Ｅが変数Ｅ-1以上の場合、バイアス制御部２２８はステップＳ４８に進む。
ステップＳ４８では、バイアス制御部２２８は、比例定数Ｃ2を（−１）×Ｃ2に変更する（ステップＳ４８）。バイアス制御部２２８は更に、ステップＳ４４で検出したエラー量Ｅを変数Ｅ-1代入する（ステップＳ４８）。ステップＳ４８の後、バイアス制御部２２８は、ステップＳ４２に戻る。ステップＳ４６でエラー量Ｅが変数Ｅ-1より小さいと判断された場合、バイアス制御部２２８はステップＳ３４に戻る。
ステップＳ３４〜Ｓ４０の繰り返しにより、低周波成分ｆIの強度が減少する。低周波成分ｆIの減少は、低周波成分ｆIの強度が最小値近傍に到達するまで続く。その結果、第１のバイアス電圧Ｖ１は、第１のマッハツェンダ変調器２１５ａのヌル点近傍に到達する。第１のバイアス電圧Ｖ１は、そのままヌル点近傍に保持される。ヌル点とは、駆動信号が入力されない場合に出力光の強度が最低になる変調器の印加電圧（直流電圧）のことである。
ステップＳ４２〜Ｓ４８の繰り返しにより、低周波成分ｆQの強度が減少する。低周波成分ｆQの減少は、低周波成分ｆQの強度が最小値近傍に到達するまで続く。その結果、第２のバイアス電圧Ｖ２は、第１のマッハツェンダ変調器２１５ａのヌル点近傍に到達する。第２のバイアス電圧Ｖ２は、そのままヌル点近傍に保持される。第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２の双方がヌル点近傍に到達することで、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２が最適化される。例えば駆動電圧の振幅が２Ｖπの場合、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２の双方がヌル点近傍に到達することで、変調光２１８の強度が最大化される。Ｖπは、半波長電圧（ＭＺ変調器の印加電圧対光出力特性において光出力が最大から最小になるまでの電圧幅）である。
比例定数Ｃ1および比例定数Ｃ2は、光アンプ３８の光増幅率ａ１と光電気アンプ４４の増幅率ａ２の積（＝ａ１×ａ２）が特定の値Ａ（以下、最適値Ａと呼ぶ）の場合に、バイアス制御が最も効率的に行われるように設定されている。以下の説明では、光増幅率ａ１と増幅率ａ２の積はループ利得と呼ばれる。
増幅光２２０の目標値が変更されると、この変更を実現するため光アンプ３８は光増幅率ａ１を変更する。光アンプ３８の光増幅率ａ１の変更に応じて電気アンプ４４の増幅率ａ２が修正されない場合、光アンプ３８による光増幅率ａ１の変更により、ループ利得（ａ１×ａ２）が変化する。その結果、ループ利得が最適値Ａから乖離し、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２の効率的な制御が困難になる。
一方、図８等を参照して説明した例によれば、ステップＳ２４〜Ｓ２８により、増幅光２２０の目標値が変更されてもループ利得は最適値Ａに保たれる。従って、増幅光２２０の目標値が変更されても、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２は効率的に制御される。
図１０〜１１に示された第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２の制御は、比例制御である。しかし、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２の制御は別の制御であってもよい。例えば、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２の制御は、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御であってもよい。
図１０〜１１に示された制御では、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２はヌル点近傍に保持される。しかし、第１のバイアス電圧Ｖ１および第２のバイアス電圧Ｖ２はヌル点以外の動作点（例えば、変調光が最大化されるバイアス電圧）に、保持されてもよい。
図１０〜１１に示された制御では、位相シフタ２０４のバイアス電圧Ｖｐは制御されない。しかし、位相シフタ２０４のバイアス電圧Ｖｐも制御されてもよい（例えば、特許文献６参照）。
図１０〜１１では、ステップＳ３４〜Ｓ４０はステップＳ４２〜Ｓ４８より先に実行される。しかし、ステップＳ４２〜Ｓ４８は、ステップＳ３４〜Ｓ４０の前に実行されてもよい。
図５等を参照して説明した光送信装置２０２によれば、ＱＰＳＫで光を変調する変調器のバイアス制御に起因する送信信号の劣化を抑制ができる。
（３）変形例
図１２は、変形例の光送信装置３０２の機能ブロック図の一例である。図１３は、この光送信装置２０２の動作を説明する図である。図５を参照して説明した光送信装置３０２の変調部２０４は、ＱＰＳＫにより光１６を変調する。一方、図１２の変調部３０４は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）により光１６（図１３参照）を変調する。
図１２の変調部３０４は例えば、第２の分波部２１３ｂ、第１の変調部Ｍ１、および第２の変調部Ｍ２を有する。変調部３０４は更に、第２の合波部２１９ｂおよび偏波回転部２５０を有する。第２の分波部２１３ｂおよび第２の合波部２１９ｂは例えば、Ｙ分岐導波路である。変調部３０４は、マッハツェンダ変調器である。第１の変調部Ｍ１および第２の変調部Ｍ２は例えば、図５等を参照して説明した変調部２０４と同じ構造を有する変調器である。変調部３０４は、実施の形態１の変調部４（図１参照）の一例である。
第２の分波部２１３ｂは、光１６（図１３参照）を分割して第３の光Ｌ３と第４の光Ｌ４とを生成する。図１３に示す例では、光１６は光送信装置３０２の外部から供給される。
第１の変調部Ｍ１は、第１の低周波信号ｆ1が重畳された第３のバイアス電圧Ｖ３が印加されながら、第３の光Ｌ３を変調して第３の変調光を生成する。第１の低周波信号ｆ1は、繰り返し第３のバイアス電圧Ｖ３に重畳される。換言するならば、第１の低周波信号ｆ1は、間欠的に第３のバイアス電圧Ｖ３に重畳される。
第２の変調部Ｍ２は、第２の低周波信号ｆ2が重畳された第４のバイアス電圧Ｖ４が印加されながら、第４の光を変調して第４の変調光を生成する。第２の低周波信号ｆ2は、第１の低周波信号ｆ1の第３のバイアス電圧Ｖ３への重畳の繰り返しの合間に、第４のバイアス電圧Ｖ４に重畳される。すなわち、変調部３０４のバイアスは、第１の低周波信号ｆ1と第２の低周波信号ｆ2とが時分割で重畳される電圧である。第２の低周波信号ｆ2の周波数は例えば、第１の低周波信号ｆ1と同じ周波数である。
光送信装置３０２は、実施の形態１で説明した光送信装置２（図１参照）の一例である。実施の形態１のバイアス１４（図２参照）は例えば、第１の低周波信号ｆ1が間欠的に重畳された第３のバイアス電圧Ｖ３および第２の低周波信号ｆ2が間欠的に重畳された第４のバイアス電圧Ｖ４を含むバイアスである。実施の形態１の低周波信号は例えば、第１の低周波信号ｆ1および第２の低周波信号ｆ2を含む信号である。
偏波回転部２５０は、第３の変調光の偏波方向を変更する。具体的には偏波回転部２５０は、第３の変調光の偏光方向を９０°回転する。偏波回転部２５０は例えば、１/４波長板および半波長板を含む光学素子である。
第２の合波部２１９ｂは、偏波方向が変更された第３の変調光と第４の変調光とを合波して、変調光３１８を生成する。
光増幅部２０６、光検出部２０８、および増幅部２１０は、図５等を参照して説明したユニットである。光増幅部２０６、光検出部２０８、および増幅部２１０は協働して、変調光３１８から補正信号３２３を生成する。
制御部３１２は、第１の制御部３１２ａおよび第２の制御部３１２ｂを有する。第１の制御部３１２ａは、第１の低周波信号ｆ1により生成される第１の低周波成分を補正信号３２３から検出し、検出した第１の低周波成分に基づいて第３のバイアス電圧Ｖ３を制御する。第２の制御部３１２ｂは、第２の低周波信号ｆ2により生成される第２の低周波成分を補正信号３２３から検出し、検出した第２の低周波成分に基づいて第４のバイアスを制御する。制御部３１２は、実施の形態１で説明した制御部１２の一例である。
上述したように、第１の低周波信号ｆ1と第２の低周波信号ｆ2は時分割（例えば、交互に）で変調部３０４のバイアスに重畳される。従って、第１の低周波信号ｆ1の周波数と第２の低周波信号ｆ2の周波数が同じでも、第１の低周波成成分と第２の低周波成成分とを別々に検出することができる。但し第１の低周波信号ｆ1と第２の低周波信号ｆ2とは、別々の周波数であってもよい。
図１３の光送信装置３０２によれば、ＤＰ−ＱＰＳＫで光を変調する変調器のバイアス制御に起因する送信信号の劣化を抑制ができる。
実施の形態２の光送信装置によれば、ＱＰＳＫやＤＰ−ＱＰＳＫ等のデジタルコヒーレント通信における送信信号のバイアス制御に起因する劣化を抑制できる。
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態２に類似している。従って、実施の形態２と同じ構成等については、説明を省略または簡単にする。
実施の形態３の光送信装置によれば、送信信号２４の出力の開始または再開と同時に、強度変動が抑制された高品質の送信信号２４を送信することができる。
実施の形態３の光送信装置のハードウエア構成は、図４を参照して説明した実施の形態２のハードウエア構成と略同じである。但し、実施の形態３の変調器４３４（図４参照）は、第１の合波部２１９ａ（図５参照）から放射される光（以下、放射光と呼ぶ）を検出する光検出器（以下、モニタと呼ぶ）を有している。実施の形態３のＡＳＩＣ４３６（図４参照）は、モニタの出力（以下、モニタ信号と呼ぶ）を受信できるように構成されている。
図１４は、実施の形態３の光送信装置４０２の機能ブロック図の一例である。実施の形態３の光送信装置４０２に含まれるユニットの一部（変調部４０４、光増幅部４０６、増幅部４１０、および制御部４１２）は、実施の形態２の光送信装置２０２に含まれるユニットに類似している。実施の形態３の光送信装置４０２に含まれるユニットの残りの部分（光検出部２０８等）は、実施の形態２の光送信装置２０２に含まれるユニットと実質的に同一である。図１５は、実施の形態３の光送信装置４０２の動作を説明する図である。
―変調部―
変調部４０４の構成および動作は、実施の形態２の変調部２０４の構成と略同じである。但し変調部４０４は、光源部２１６からの光１６のうち第１の合波部２１９ａから放射される放射光を光電変換して、モニタ信号４０１を生成するモニタ４０３を有する。
―制御部−
制御部４１２の構成は、実施の形態２の制御部２１２（図５参照）の構成と略同じである。但し制御部４１２は、スイッチ４５０を有する。
制御部４１２は、変調部４０４のモニタ信号４０１から低周波信号ｆ0（実施の形態２参照）により生成される低周波成分４２７（以下、別の周波数成分と呼ぶ）を検出する。制御部４１２は、この別の低周波成分４２７に基づいて変調部４０４のバイアスを調整しその後、補正信号２２３の低周波成分２２７（実施の形態２参照）に基づく制御を開始する。別の低周波成分４２７の周波数は例えば、低周波発生部２３０が生成する低周波信号ｆ0の周波数ｆ0である。変調部４０４のバイアスの調整では、別の低周波成分４２７の強度が減少するように、変調部４０４のバイアスが調整される。
低周波発生部２３０の動作は、実施の形態２で説明した動作と実質的に同じである。フィルタ２２６は、実施の形態２で説明した動作を実行する。フィルタ２２６は更に、別の低周波成分４２７をモニタ信号４０１から検出する。
光送信装置４０２が起動されると、光源部２１６は光１６の出力を開始する。制御部４１２は、モニタ信号４０１に基づき変調部４０４のバイアスの調整を開始する。
光アンプ３８は、モニタ信号４０１に基づくバイアス調整の終了後に、変調光２１８の増幅および増幅光２２０の強度の保持を開始される。
図１６〜１７は、バイアス制御部４２８が実行する処理の一例を示す図である。
光送信装置４０２が起動されると、バイアス制御部４２８は先ず、スイッチ４５０を制御して、フィルタ２２６にモニタ４０３を接続する（ステップＳ５０）。
ステップＳ５０の後、バイアス制御部４２８は、変調部４０４のバイアスを調整する（ステップＳ５２）。フィルタ２２６は、ステップＳ５０でモニタ４０３に接続されると、モニタ信号４０１から別の低周波成分４２７を検出する。バイアス制御部４２８はこの別の低周波成分４２７の強度Ｅ（すなわち、エラー量）を検出し、検出したエラー量に基づいて変調部４０４のバイアスを調整する。
調整の手順は、図１０〜１１を参照して説明した実施の形態２のバイアス制御の手順と略同じである。但しステップＳ４６（図１１参照）で、エラー量Ｅが変数Ｅ-1より小さいと判断された場合、バイアス制御部４２８はステップＳ４２（図１１参照）ではなく、ステップＳ５４（図１６参照）に進む。
バイアス制御部４２８はステップＳ５４に進むと、最後に検出したエラー量Ｅが許容値より大きいか否か判断する（ステップＳ５４）。エラー量Ｅが許容値より大きい場合、バイアス制御部４２８はステップＳ５２に戻る。この時、バイアス制御部４２８は、ステップＳ３０〜Ｓ３２（図１０参照）を飛ばして、ステップＳ３４から実行する。
エラー量Ｅが許容値以下の場合、バイアス制御部４２８はステップＳ５６に進む。バイアス制御部４２８はステップＳ５６に進むと、スイッチ４５０を制御して、フィルタ２２６からモニタ４０３を切り離す。バイアス制御部４２８は更に、フィルタ２２６に電気アンプ４４を接続する（ステップ５６）。
ステップ５６の後、バイアス制御部４２８は、光増幅部４０６に光増幅の開始を指示する（ステップＳ５８）。バイアス制御部４２８は更に、増幅部４１０に補正信号２２３の生成と出力を指示する（ステップＳ５８）。補正信号２２３の生成が光増幅の開始後に始まるように、増幅部４１０への指示は例えば、光増幅部４０６への指示の後に行われる。
ステップＳ５８の後、バイアス制御部４２８は、バイアス電圧Ｖ１，Ｖ２の制御を開始する（ステップＳ６０）。バイアス電圧の制御の手順は、図１０〜１１を参照して説明した。
―光増幅部―
光増幅部４０６は、モニタ信号４０１によるバイアス電圧Ｖ１，Ｖ２の調整の終了後に、変調光２１８の増幅を開始し、増幅光２２０を生成しながら増幅光２２０の強度を目標値に保持する。図１８は、光増幅部４０６が実行する処理の一例を示す図である。
光送信装置４０２が起動されると、光増幅部４０６は、バイアス制御部４２８から光増幅開始の指示を受け取ったか否か判断する（ステップＳ６２）。指示を受け取っていない場合には、光増幅部４０６は再度ステップＳ６２を実行する。
指示を受け取っている場合、光増幅部４０６はステップＳ６４に進む。ステップＳ６４では、光増幅部４０６は変調光２１８の増幅を開始し、増幅光２２０を生成しながら増幅光２２０の強度を目標値に保持する。
ステップＳ６２は例えば、電流制御部４２１により実行される。ステップＳ６２に続くステップＳ６４は、電流制御部４２１および光アンプ３８により実行される。
―増幅部−
増幅部４１０は、変調光２１８の増幅の開始後に、増幅された変調光２１８（すなわち、増幅光２２０）の強度の目標値の変更による増幅信号（すなわち、増幅された電気信号）の変化の抑制を開始する。図１９は、増幅部４１０が実行する処理の一例を示す図である。
光送信装置４０２が起動されると、増幅部４１０は、バイアス制御部４２８から補正信号２２３の生成および出力の開始の指示を受け取ったか否かを判断する。すなわち増幅部４１０は、電気信号２２２の補正開始の指示を受け取ったか否かを判断する（ステップＳ７０）。指示を受け取っていない場合には、増幅部４１０は再度ステップＳ７０を実行する。
指示を受け取っている場合、増幅部４１０はステップＳ７２に進む。ステップＳ７２では、増幅部４１０は補正信号２２３の生成と出力を開始する。すなわち増幅部４１０は、電気信号２２２の補正を開始する（ステップＳ７２）。電気信号２２２の補正は、そのまま継続される。
ステップＳ７０は例えば、補正部４４６により実行される。ステップＳ７０に続くステップＳ７２は、補正部４４６および電気アンプ４４により実行される。
光送信装置４０２が起動された直後のバイアス電圧Ｖ１，Ｖ２は殆どの場合、最適値から乖離している。このような状態で生成される変調光２１８は低品質である。そこで実施の形態３の光送信装置４０２は先ず、モニタ信号４０１によるバイアス電圧Ｖ１、Ｖ２の調整で、バイアス電圧Ｖ１、Ｖ２を最適値に粗く近づける。
バイアス電圧Ｖ１、Ｖ２の調整が終了した後に、光送信装置４０２は変調光２１８の増幅を開始し、送信信号２４を出力する。略同時に光送信装置４０２は、増幅された変調光２１８（すなわち、増幅光２２０）の一部の光電変換を開始し、この光電変換により生成される電気信号２２２に基づいてバイアス電圧Ｖ１、Ｖ２の制御を開始する。この制御により、バイアス電圧Ｖ１、Ｖ２はその最適値に略一致する。
従って、実施の形態３の光送信装置４０２によれば、送信信号２４の出力開始後まもなく、高品質の送信信号２４を送信できる。放射光（すなわち、第１の合波部２１９ａから放射される光）の特質により、モニタ信号４０１による調整でバイアス電圧Ｖ１、Ｖ２をその最適値に略一致させる事は困難である。従って実施の形態３の光送信装置４０２は、光増幅の開始後は、増幅光２２０の一部を光電変換した電気信号２２２に基づいてバイアス電圧Ｖ１、Ｖ２を制御する。
―シャットダウン中の制御―
光送信装置４０２は、送信信号２４の出力開始後、例えば外部からの要求に応答して、送信信号２４の出力を一時的に停止（すなわち、シャットダウン）することがある。光送信装置４０２は、シャットダウン中もバイアス電圧Ｖ１,Ｖ２の調整を続けることで、送信信号２４の出力再開直後から、高品質の送信信号２４を送信することができる。
光送信装置４０２は例えば、外部からの要求に応答して送信信号２４の出力を停止した場合、図１６〜１９を参照して説明したプロセスを開始する。但し、ステップＳ５４（図１６参照）では、送信信号２４の出力再開を求める指示が受信されているか否か判断する。出力再開の指示が受信されていない場合は、バイアス制御部４２８はステップＳ５２に戻る。出力再開の指示が受信されている場合には、バイアス制御部４２８はステップＳ５６に進む。
図１５等を参照して説明した例では、光増幅部４０６および増幅部４１０は、制御部４１２（具体的には、バイアス制御部４２８）の指示に従って起動時の処理を実行する。しかし起動時の処理は、制御部４１２以外からの指示に基づいて実行されてもよい。例えば起動時の処理は、図１５に示されていないユニットからの指示に従って実行されてもよい。シャットダウン後の送信開始時の処理についても同様である。
以上のように、実施の形態３では、送信信号２４の送信の開始または再開の前に、モニタ信号４０１に基づくバイアス電圧の調整が行われる。従って、実施の形態３によれば、送信信号２４の出力の開始または再開と同時に、品質の高い送信信号２４を送信することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、実施の形態の変調部４，２０４，３０４，４０４は電圧の変化により光を変調するが、変調部４，２０４，３０４，４０４は電流の変化により光を変調してもよい。この場合、変調部のバイアスは電流（すなわち、バイアス電流）である。
以上の例では、送信信号２４はデジタルコヒーレント通信に用いられる光信号である。しかし、送信信号２４は多値化された振幅変調に用いられる光信号であってもよい。
以上の実施の形態１〜３に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
低周波信号が重畳されたバイアスが印加されながら、光を変調して変調光を生成する変調部と、
前記変調光を増幅して増幅光を生成しながら、前記増幅光の強度を変更可能な目標値に保持する光増幅部と、
前記増幅光の一部を光電変換して、電気信号を生成する光検出部と、
前記電気信号を増幅しながら、前記電気信号の増幅を制御することで前記目標値の変更による前記増幅された電気信号の変化を抑制する増幅部と、
前記抑制された電気信号から前記低周波信号により生成される低周波成分を検出し、前記検出された低周波成分に基づいて前記バイアスを制御する制御部とを有する
光送信装置。
（付記２）
前記制御部は、前記低周波成分の強度が減少するように、前記バイアスを制御することを特徴とする
付記１に記載の光送信装置。
（付記３）
前記制御部は、前記光のうち前記変調部から放射される放射光の光電変換により得られるモニタ信号から前記低周波信号により生成される別の低周波成分を検出し更に、前記検出された別の低周波成分に基づいて前記バイアスを調整しその後、前記低周波成分に基づく前記制御を開始し、
前記光増幅部は、前記調整の終了後に、前記変調光の増幅と前記保持とを開始することを
特徴とする付記１または２に記載の光送信装置。
（付記４）
前記調整では、前記別の低周波成分の強度が減少するように、前記バイアスが調整されることを特徴とする
付記３に記載の光送信装置。
（付記５）
前記変調部は、前記光を分割して第１の光と第２の光とを生成する第１の分波部と、前記バイアスに含まれる第１のバイアスが印加されながら前記第１の光を変調して第１の変調光を生成する第１のマッハツェンダ変調器と、前記バイアスに含まれる第２のバイアスが印加されながら前記第２の光を変調して第２の変調光を生成する第２のマッハツェンダ変調器と、前記第２の変調光の位相を一定量変化させる位相シフト部と、前記位相が変化させられた前記第２の変調光と前記第１の変調光とを合波して前記変調光を生成する第１の合波部とを有することを
特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の光送信装置。
（付記６）
前記変調部は、前記光を分割して第３の光と第４の光とを生成する第２の分波部と、第１の低周波信号が繰り返し重畳される第３のバイアスが印加されながら前記第３の光を変調して第３の変調光を生成する第１の変調部と、前記繰り返しの合間に第２の低周波信号が重畳される第４のバイアスが印加されながら前記第４の光を変調して第４の変調光を生成する第２の変調部と、前記第３の変調光の偏波方向を変更する偏波回転部と、前記偏波方向が変更された前記第３の変調光と前記第４の変調光とを合波して前記変調光を生成する第２の合波部とを有し、
前記バイアスは、前記第３のバイアスと前記第４のバイアスとを含み、
前記低周波信号は、前記第１の低周波信号と前記第２の低周波信号とを含み、
前記制御部は、前記抑制された電気信号から前記第１の低周波信号により生成される第１の低周波成分を検出し、前記検出された第１の低周波成分に基づいて前記第３のバイアスを制御する第１の制御部と、前記抑制された電気信号から前記第２の低周波信号により生成される第２の低周波成分を検出し、前記検出された第２の低周波成分に基づいて前記第４のバイアスを制御する第２の制御部とを有することを
特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の光送信装置。
（付記７）
前記低周波信号の周波数は、前記変調部が前記光を変調する周波数より低いことを
特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の光送信装置。
（付記８）
低周波信号が重畳されたバイアスが印加された変調器により、光を変調して変調光を生成する工程と、
前記変調光を増幅して増幅光を生成しながら、前記増幅光の強度を変更可能な目標値に保持する工程と、
前記増幅光の一部を光電変換して、電気信号を生成する工程と、
前記電気信号を増幅しながら、前記電気信号の増幅を制御することで前記目標値の変更による前記増幅された電気信号の変化を抑制する工程と、
前記抑制された電気信号から前記低周波信号により生成される低周波成分を検出し、前記検出された低周波成分に基づいて前記バイアスを制御する工程とを有する
バイアス制御方法。
２，２０２，３０２，４０２ ：光送信装置
４，２０４，３０４，４０４ ：変調部
６，２０６，４０６ ：光増幅部
８，２０８ ：光検出部
１０，２１０，４１０ ：増幅部
１２，２１２，３１２，４１２ ：制御部
１４ ：バイアス
１６ ：光
１８，２１８，３１８ ：変調光
２０，２２０ ：増幅光
２２，２２２ ：電気信号
２３，２２３，３２３ ：補正信号
３４，４３４ ：変調器
２１３ａ ：第１の分波部
２１３ｂ ：第２の分波部
２１５ａ ：第１のマッハツェンダ変調器
２１５ｂ ：第２のマッハツェンダ変調器
２１５ｃ ：位相シフト部
２１９ａ ：第１の合波部
２１９ｂ ：第２の合波部
２２７ ：低周波成分
２５０ ：偏波回転部
３１２ａ ：第１の制御部
３１２ｂ ：第２の制御部
４０１ ：モニタ信号
４０３ ：モニタ
４２７ ：別の低周波成分
Ｌ１ ：第１の光
Ｌ２ ：第２の光
Ｌ３ ：第３の光
Ｌ４ ：第４の光
Ｍ１ ：第１の変調部
Ｍ２ ：第２の変調部
ｆ0 ：低周波信号
ｆ1 ：第１の低周波信号
ｆ2 ：第２の低周波信号
ｆI ：低周波成分
ｆQ ：低周波成分

Claims (6)

  1. 低周波信号が重畳されたバイアスが印加されながら、光を変調して変調光を生成する変調部と、
    前記変調光を増幅して増幅光を生成しながら、前記増幅光の強度を変更可能な目標値に保持する光増幅部と、
    前記増幅光の一部を光電変換して、電気信号を生成する光検出部と、
    前記電気信号を増幅しながら、前記電気信号の増幅を制御することで前記目標値の変更による前記増幅された電気信号の変化を抑制する増幅部と、
    前記抑制された電気信号から前記低周波信号により生成される低周波成分を検出し、前記検出された低周波成分に基づいて前記バイアスを制御する制御部とを有する
    光送信装置。
  2. 前記制御部は、前記低周波成分の強度が減少するように、前記バイアスを制御することを特徴とする
    請求項１に記載の光送信装置。
  3. 前記制御部は、前記光のうち前記変調部から放射される放射光の光電変換により得られるモニタ信号から前記低周波信号により生成される別の低周波成分を検出し更に、前記検出された別の低周波成分に基づいて前記バイアスを調整しその後、前記低周波成分に基づく前記制御を開始し、
    前記光増幅部は、前記調整の終了後に、前記変調光の増幅と前記保持とを開始することを
    特徴とする請求項１または２に記載の光送信装置。
  4. 前記調整では、前記別の低周波成分の強度が減少するように、前記バイアスが調整されることを特徴とする
    請求項３に記載の光送信装置。
  5. 前記低周波信号の周波数は、前記変調部が前記光を変調する周波数より低いことを
    特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光送信装置。
  6. 低周波信号が重畳されたバイアスが印加された変調器により、光を変調して変調光を生成する工程と、
    前記変調光を増幅して増幅光を生成しながら、前記増幅光の強度を変更可能な目標値に保持する工程と、
    前記増幅光の一部を光電変換して、電気信号を生成する工程と、
    前記電気信号を増幅しながら、前記電気信号の増幅を制御することで前記目標値の変更による前記増幅された電気信号の変化を抑制する工程と、
    前記抑制された電気信号から前記低周波信号により生成される低周波成分を検出し、前記検出された低周波成分に基づいて前記バイアスを制御する工程とを有する
    バイアス制御方法。
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KR100606100B1 (ko) 2004-01-15 2006-07-28 삼성전자주식회사 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치 및 이를 이용한바이어스 제어방법
JP4884750B2 (ja) 2005-11-10 2012-02-29 三菱電機株式会社 光変調器およびそのバイアス制御方法
JP2008039929A (ja) 2006-08-02 2008-02-21 Nec Corp 光送信システム及び光送信器，光送信方法、光送信用プログラム
JP5405716B2 (ja) * 2006-09-29 2014-02-05 富士通株式会社 光送信機
JP5261779B2 (ja) 2009-09-08 2013-08-14 日本電信電話株式会社 光信号送信器、及びバイアス電圧制御方法
CN102783054B (zh) 2010-02-25 2015-02-25 三菱电机株式会社 光发送器
JP5853386B2 (ja) * 2010-12-16 2016-02-09 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光変調装置および光変調制御方法
WO2012133472A1 (ja) * 2011-03-25 2012-10-04 日本電気株式会社 光送信機及び波長多重伝送装置及び光送信方法
JP2013088702A (ja) 2011-10-20 2013-05-13 Mitsubishi Electric Corp 光変調器の駆動制御装置
JP5924349B2 (ja) 2012-02-03 2016-05-25 富士通株式会社 光送信器および光変調器のバイアス制御方法
JP6805687B2 (ja) 2016-09-29 2020-12-23 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光モジュールおよび光変調器のバイアス制御方法

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