以下、本発明の実施の形態に係る光送信器、この光送信器と光受信器を備えた光通信システム(光伝送システム)、並びにこれら光送信器が光受信器に信号を送信する光通信方法について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る光通信システムは、特に、都市間(各都市に設置された基地局間)をつなぐメトロネットワーク、又は大陸間(各大陸に設置された陸上端局間)をつなぐコアネットワークに適用できるが、これに限ったものではない。
<実施の形態1>
実施の形態1に係る光通信システムについて具体的に説明する前に、図1を参照しながら、比較例1について説明する。
《比較例1》
図1は、比較例1に係る光通信システムの構成を示す図である。図1に示されるように、比較例1に係る光通信システムでは、光送信器100と光受信器200とが光伝送媒体300を介して通信可能に接続されている。光送信器100は、光源110、RZ変調部120、及びデジタル変調部130を備え、光伝送媒体300を介し、変調光信号を光受信器200に送信する。
光源110は、連続波を発振するレーザダイオード(LD)等を有し、連続光を出力する。出力される連続光は、無変調である。RZ変調部120は、二電極型のマッハツェンダ変調器121、クロック信号用の減衰器(アッテネータ:ATT)122a、反転クロック信号用の減衰器122b、クロック信号用の移相器(フェーズシフタ:PS)123a、反転クロック信号用の移相器123b、及びクロック発生部124を備える。
クロック発生部124は、クロックを示す電気信号であるクロック信号(CLK)124aと、その反転クロックを示す反転クロック信号(反転CLK)124bとを発生させるクロック発振器を有する。移相器123aは、クロック信号124aの位相をシフトさせて減衰器122aに出力する。減衰器122aは、入力された電気信号の振幅を減衰させ、マッハツェンダ変調器121のアーム(以下、「第1アーム」とも称す。)に出力する。移相器123bは、反転クロック信号124bの位相をシフトさせて減衰器122bに出力する。減衰器122bは、入力された電気信号の振幅を減衰させ、マッハツェンダ変調器121のアーム(以下、「第2アーム」とも称す。)に出力する。マッハツェンダ変調器121は、光源110から出力された連続光を分岐することで第1アーム及び第2アームを通過させ、上述のように第1アーム及び第2アームに制御信号として入力される電気信号により、第1アーム及び第2アームを伝搬する光の位相を互いに異ならせ、その後、双方の光を合波する。マッハツェンダ変調器121は、このようにして光RZ信号を生成し、デジタル変調部130に出力する。
デジタル変調部130は、RZ変調部120の後段に接続され、二重偏波四位相偏移(DP−QPSK)変調器131、移相部132、及びデータ出力部133を備える。移相部132は、光RZ信号の位相をそのまま維持させる(換言すれば0度シフトさせる)制御信号をDP−QPSK変調器131に出力する第1移相器132a、光RZ信号の位相を90度シフトさせる制御信号をDP−QPSK変調器131に出力する第2移相器132b、光RZ信号の位相を180度シフトさせる制御信号をDP−QPSK変調器131に出力する第3移相器132c、及び、光RZ信号の位相を270度シフトさせる制御信号をDP−QPSK変調器131に出力する第4移相器132dを備える。なお、第1〜第4の移相器132a〜132dを、単に「移相器132a〜132d」とも記す。
データ出力部133は、送信対象データの値をXI(X偏波同相)、XQ(X偏波直交)、YI(Y偏波同相)、YQ(Y偏波直交)の成分毎に振り分け、対応する移相器132a〜132dに振り分けて出力する。移相器132a〜132dではXI、XQ、YI、YQ間のデータのスキュー(位相ずれ)を補償する。
DP−QPSK変調器131は、RZ変調部120の後段に接続され、RZ変調部120のマッハツェンダ変調器121から出力された光RZ信号を、移相器132a〜132dから出力された制御信号に基づいて逐次変調することにより、変調光信号を生成する。なお、DP−QPSK変調器131は、変調のためのマッハツェンダ変調器を内蔵してもよい。その場合、移相器132a〜132dから出力される制御信号は、内蔵されるマッハツェンダ変調器の2つのアームにおける光の位相を変化させるための電気信号である。
デジタル変調部130は、DP−QPSK変調器131で変調された変調光信号を、光伝送媒体300を介して光受信器200に出力する。なお、デジタル変調部130の後段には、図示しない光伝送部(光送受信部)を備えられ、この光伝送部がこの変調光信号を光受信器200に出力する。このように、光送信器100は、RZ変調部120及びDP−QPSK変調器131を有することで、偏波多重位相変調方式を用いたRZ−DP−QPSK変調を行う。
一方で、光受信器200は、光送信器100から送信された変調光信号を受信し、復調処理を行う。
しかしながら、比較例1の構成では、二電極型のマッハツェンダ変調器121の出力光波形が歪み、この歪みが光受信器200における受信特性の劣化原因となることがある。これは、マッハツェンダ変調器121の2つのアームを伝搬する光信号の振幅及び位相が、マッハツェンダ変調器121の製造ばらつき又は周囲温度変化等の環境変化により所望するものとは異なる場合があり、そのような場合に、変調後の光RZ信号の立ち上り時間Trと立ち下り時間Tfが非対称になることに起因している。
《実施の形態1の構成及び動作》
そこで、実施の形態1に係る光通信システムにおける光送信器では、二電極型のマッハツェンダ変調器の2つのアームを伝搬する光信号間について所望しない位相ずれ又は振幅ずれを高精度に補償することで、受信特性劣化を防ぐ。実施の形態1に係る光通信システム、その光通信システムにおける光送信器、及びこの光送信器に適した制御の手順(アルゴリズム)について、以下に説明する。
図2は、実施の形態1に係る光通信システムの一構成例を示すブロック図である。図2に示されるように、実施の形態1に係る光通信システムは、光送信器1と、光送信器1と光伝送媒体3を介して接続されている光受信器2とを備えている。光送信器1は、光源10、RZ変調部20、及びデジタル変調部30を備え、光ケーブル等の光伝送媒体3を介し、変調光信号を光受信器2に送信する。
光源10は、図1に示される光源110と同様に連続光を出力する。RZ変調部20は、光源10から出力された光から、リターントゥゼロの光信号である光RZ信号を生成するマッハツェンダ型のRZ変調部である。図2に示されるように、RZ変調部20は、二電極型のマッハツェンダ変調器21、信号調整部22、及びクロック発生部24を備えることができる。
RZ変調部20で生成される光RZ信号は、単流の光RZ信号(RZフォーマットを持つ信号)に限らず、CS−RZフォーマット等の他のフォーマットを持つ光RZ信号であってもよい。また、RZ変調部20で生成される光RZ信号は、デジタル変調部30での変調単位に同期した信号であればよく、例えばDP−QPSK変調器31のようにデータをシンボル単位で変調させる場合には、そのシンボルに同期した信号とすることができる。
信号調整部22は、減衰器22a及び移相器22bを有し、生成される光RZ信号を調整する。クロック発生部24は、図1に示されたクロック発生部124と同様に、クロック信号(CLK)24a及び反転クロック信号(反転CLK)24bを発生させる。クロック信号24a及び反転クロック信号24bは、二極型のマッハツェンダ変調器21に入力する2つの電気信号(「第1の電気信号」及び「第2の電気信号」とも称す。)の一例である。
クロック発生部24は、マッハツェンダ変調器21の第1アームにクロック信号24aを出力するとともに、反転クロック信号24bを移相器22bに出力する。移相器22bは、反転クロック信号24bの位相をシフトさせて減衰器22aに出力する。減衰器22aは、移相器22bから出力された電気信号の振幅を減衰させ、マッハツェンダ変調器21の第2アームに出力する。なお、減衰器22aと移相器22bの接続順は、図2の場合の逆であってもよい。移相器22bにおいてシフトさせる量及び減衰器22aにおいて減衰させる量は、制御部50で制御可能である。
このように、減衰器22aは、マッハツェンダ変調器21の一方のアーム(第2アーム又は第1アーム)に入力される電気信号の振幅を制御する。また、移相器22bは、マッハツェンダ変調器21の2つのアーム間の相対位相を制御するために、上記一方のアームに入力される電気信号の位相を制御する。図2では、振幅及び位相の制御対象の電気信号として反転クロック信号24bを採用した例を挙げたが、この電気信号がクロック信号24aとなるように減衰器及び移相器を配置してもよい。また、これらの例のように一方のアームに入力される電気信号に対してのみ減衰器及び移相器を備えるような構成(第1構成)とは異なり、図1に示される比較例と同様に、双方のアームに入力される電気信号に対して減衰器及び移相器を備えるような構成(第2構成)を採用することもできる。
第1構成及び第2構成のいずれを採用した場合であっても、減衰器と移相器の動作範囲を確保できれば、実施の形態1及び後述する他の実施の形態の効果は同様に得られる。第1構成と第2構成とを比較すると、第1構成を採用した場合、減衰器と移相器の挿入損失及び位相ずれを考慮する必要があり、損失が大きい場合は制御できない場合もあるが、第2構成を採用した場合に比べて部品点数を半分にできるという効果がある。また、第1構成を採用した場合、後述する制御部50での制御パラメータが第1構成を採用した場合の半分(2つ)で済むため、制御が容易になるという効果もある。
マッハツェンダ変調器21は、光源10から出力された連続光を分岐することで分岐された光を2つのアームに伝搬(通過)させ、上述のように2つのアームに制御信号として入力される電気信号により、2つのアームを伝搬する光の位相を互いに異ならせ、その後に双方の光を合波する。マッハツェンダ変調器21は、このようにして光RZ信号を生成し、デジタル変調部30に出力する。ここで生成される光RZ信号は、上述のように減衰器22a及び移相器22bで調整されたものである。
また、RZ変調部20は、二電極型のマッハツェンダ変調器21を有することを前提に説明し、他の実施の形態でも同様にこの前提に基づき説明する。但し、RZ変調部20は、このような構成に限らず、複数の光導波路(アーム)を有し、2つのアーム間で互いに光の位相差を生じさせて光RZ信号を生成するマッハツェンダ型のRZ変調部であればよい。例えば、マッハツェンダ変調器21は二電極型であることを前提に説明するが、電極は3以上であってもよい。また、マッハツェンダ変調器21としては、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)を用いたLN型のマッハツェンダ変調器が適用できるが、LN型に限らず、InP系材料などの他の材料を用いたマッハツェンダ変調器であってもよい。
デジタル変調部30は、RZ変調部20の後段に接続され、RZ変調部20から出力された光RZ信号を送信対象データに基づいて変調することによって変調光信号を生成し、その変調光信号を出力する。図2に示されるように、デジタル変調部30は、DP−QPSK変調器31、移相部32、及びデータ出力部33を備えることができる。なお、デジタル変調部30は、クロック発生部24で発生したクロック信号24a及び反転クロック信号24bの少なくとも一方の信号をクロック信号として用いて送信対象データの出力を行い、デジタル変調を行う。このようにして、RZ変調部20とデジタル変調部30との同期をとることができる。なお、クロック発生部24は、RZ変調部20の外部に配置することもできる。
移相部32は、図1に示される第1移相器132a、第2移相器132b、第3移相器132c、及び第4移相器132dとそれぞれ同じ機能を有する第1移相器32a、第2移相器32b、第3移相器32c、及び第4移相器32dを備える。なお、第1〜第4の移相器32a〜32dを、単に「移相器32a〜32d」とも記す。データ出力部33は、図1に示されるデータ出力部133と同様に、送信対象データの値をXI、XQ、YI、YQ毎に振り分ける。移相器32a〜32dは、図1に示される移相器132a〜132dと同様に、XI、XQ、YI、YQ間のデータのスキュー(位相ずれ)を補償し、制御信号をDP−QPSK変調器31に出力する。
DP−QPSK変調器31は、RZ変調部20の後段に接続され、RZ変調部20のマッハツェンダ変調器21から出力された光RZ信号を、移相器32a〜32dから出力された制御信号に基づいて逐次変調することにより、変調光信号を生成する。光送信器1は、デジタル変調部30の後段に、DP−QPSK変調器31で変調され出力された変調光信号を、光伝送媒体3を介して光受信器2に送信する送信部(図示せず)を備える。但し、この送信部はデジタル変調部30の一部であってもよい。
また、デジタル変調部30は、例示するようなDP−QPSK変調器31を有するもの、つまりDP−QPSK方式で変調を行うものに限定されるものではない。デジタル変調部30は、光RZ信号を変調するような8PSK方式、16PSK方式、DQPSK方式、D8PSK方式、D16PSK方式、直角位相振幅変調(QAM)方式など、変調多値数又は変調の種類自体が異なる他種のデジタル変調方式に対応する変調器を有してもよい。以上のように、図2に示された光送信器1は、RZ変調部20及びDP−QPSK変調器31を有し、偏波多重位相変調方式を用いたRZ−DP−QPSK変調を行う。光伝送媒体3は偏波保持機能を有しないファイバを用いることが一般的である。
一方、光受信器2は、光送信器1から光伝送媒体3を介して送信された変調光信号を受信し、復調処理を行う。そのため、光受信器2は、図示しない受信部及びデジタル復調部を備える。また、光受信器2は、その全体を制御する主制御部(図示せず)を有するように構成してもよい。
実施の形態1においては、図2に示されるように、光送信器1は、監視部40及び制御部50をさらに備える。なお、制御部50は、光送信器1の全体を制御する主制御部であってもよい。
監視部40は、デジタル変調部30から出力された変調光信号の状態の監視を行う。制御部50は、監視部40での監視の結果に基づいて、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅の少なくとも一方を制御する。このような制御は、制御部50が、監視の結果に基づいて、クロック信号で例示した第1の電気信号及び反転クロック信号で例示した第2の電気信号の少なくとも一方を制御することで、実現させることができる。特に、制御部50は、例えば、監視の結果に基づいて第1の電気信号の振幅を制御し且つ第2の電気信号の位相を制御するなど、監視の結果に基づいて、第1の電気信号の振幅、第1の電気信号の位相、第2の電気信号の振幅、及び第2の電気信号の位相のうちの少なくとも1つの値を制御するようにしてもよい。
監視部40及び制御部50について、具体例を挙げて説明する。ここでは、制御部50が、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅の双方を制御する位相及び振幅制御部である例を挙げて説明する。
実施の形態1では、図2に示されるように、監視部40がBER(符号誤り率)モニタ41を有する。BERモニタ41は、光受信器2によって変調光信号が受信された際のBERを示す情報を、光受信器2から受信する受信部(BER受信部)の一例である。この受信部は、デジタル変調部30の後段に備えた送信部と一体化し、光伝送部(光送受信部)として光送信器1に備えることができる。この伝送部は、変調光信号を送信する光伝送媒体3を介して受信することが望ましく、特に、変調光信号を送信するチャンネルと同じチャンネルでBERを示す情報を受信することが望ましい。また、光受信器2は、BERを示す情報を光送信器1に送信する必要があり、そのための送信部を備える。なお、この光受信器2側の送信部は、光受信器2側の受信部と一体化し、光伝送部として光受信器2に備えることができる。
また、光送信器1における複数の構成要素は、1つの機器として構成することができる。例えば、デジタル変調部30、監視部40、デジタル変調部30の後段の送信部における送信制御を行う部分、及び、クロック発生部24は、1つのデジタル信号処理回路(例えばデジタル信号処理用のIC)として、光送信器1に搭載することができる。
そして、監視部40は、BERモニタ41により、デジタル変調部30から出力された変調光信号の状態の監視のために、BERの監視を行う。つまり、監視部40は、BERを取得し、制御部50は、そのBERに基づき、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅を制御する。このように、監視部40及び制御部50は、BERに基づく光RZ信号の制御(フィードバック制御)を行う。
特に、制御部50は、監視部40での監視の結果であるBERが小さくなるように、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅を制御することが好ましい。なお、図2に示される例では、このBERが小さくなるように、制御部50がRZ変調部20における減衰器22aで減衰させる振幅の量(抑圧量)及び移相器22bで位相をシフトさせるシフト量を制御する。ここでは光RZ信号の位相及び振幅の双方を制御する例を挙げているが、監視の結果であるBERが小さくなるように制御すればよく、制御対象は位相及び振幅の少なくとも一方であればよい。
次に、実施の形態1に係る光送信器1の動作の一例について具体的に説明する。図3は、RZ変調部20で用いられるクロック信号24a及び反転クロック信号24bと、RZ変調部20からの出力信号(光RZ信号)との関係の一例を示す図である。図4は、図3の関係において、反転クロック信号24bの位相がシフトした(ずれた)場合の光RZ信号の一例を示す図、図5は、図3の関係において、反転クロック信号24bの位相及び振幅が変化した場合の光RZ信号の一例を示す図である。
二電極型のマッハツェンダ変調器21は、光源10から出力された無変調の光を、クロック発生部24から出力されたクロック信号24a及び減衰器22aから出力された反転クロック信号に基づき変調し(RZパルス化変調を行い)、デジタル変調部30に出力する。マッハツェンダ変調器21に入力される反転クロック信号は、クロック発生部24で発生させた反転クロック信号24bの位相を移相器22bでシフトさせ、その後、その振幅を減衰器22aで変化させた信号である。
図3に示されるように、クロック発生部24が、CLKとして図示するクロック信号24aと、CLKにオーバーラインを付した記号で図示する反転クロック信号24bとを発生させる場合について、説明する。この場合、実施の形態1で課題としている光RZ信号の位相等のずれが存在せず、RZ変調部20では、図3に示されるような光RZ信号が出力される。このような光RZ信号が出力されている状態で、例えば反転クロック信号24bの振幅は変えずに移相器22bにより位相のシフトを行うと、図4で例示されるような立ち上り時間Trと立ち下り時間Tfが非対称の光RZ信号が出力される。また、上記状態で、例えば減衰器22a及び移相器22bにより反転クロック信号24bの振幅及び位相の変更を行うと、図5で例示されるような立ち上り時間Trと立ち下り時間Tfが非対称の光RZ信号が出力される。
換言すれば、仮に光RZ信号が図4に示されるように非対称性を有する場合には、反転クロック信号24bを移相器22bで逆にシフトさせることで、RZ変調部20は、図3に示されたような非対称性を有さない光RZ信号をデジタル変調部30に出力できる。同様に、仮に光RZ信号が図5に示されるように非対称性を有する場合には反転クロック信号24bを移相器22bで逆方向にシフトさせ且つ減衰器22aで振幅を逆方向に変更することで、RZ変調部20は、図3に示されたような非対称性を有さない光RZ信号をデジタル変調部30に出力できる。
デジタル変調部30では、DP−QPSK変調器31が光RZ信号(RZパルス化された光信号)を受け取り、その光RZ信号の偏波及び位相変調を行う。DP−QPSK変調器31は、例えば受け取った光RZ信号をX偏波とY偏波とに分離し、X偏波について例えば第1移相器32a及び第3移相器32cから入力される制御信号に基づき逐次変調を行い、Y偏波について残りの第2移相器32b及び第4移相器32dから入力される制御信号に基づき逐次変調を行う。そして、DP−QPSK変調器31は、変調後のX偏波及びY偏波を合波し、後段の送信部(光伝送部)に出力する。なお、このように出力された変調光信号は、RZ変調部20から出力された光RZ信号を、送信対象データに基づき位相変調された信号となる。但し、DP−QPSK変調器31における偏波及び位相変調の方法は、これに限ったものではない。
DP−QPSK変調器31の後段の光伝送部は、DP−QPSK変調器31から入力される変調光信号を、光伝送媒体3を介して伝送する。実際に送信される変調光信号の波形は、特に図示しないが、例えば図3〜図5に示された光RZ信号を偏波及び送信対象データに基づき位相変調したものであるため、RZ変調部20から出力された光RZ信号の波形が反映されたものであり、基本的にその光RZ信号の位相が送信対象データに応じてシフトされているものとなる。よって、光RZ信号の波形が図4又は図5で例示したような波形であった場合には、光送信器1から送信される変調光信号の波形も同等になるため、立ち上り時間Trと立ち下り時間Tfが非対称になる。
光受信器2は、受信した変調光信号をコヒーレント検波し、信号光を復調することで、送信対象データを得る。光受信器2は、この復調後のエラーカウントに基づきBERを計算し、その計算結果(BERを示す情報)を、光伝送媒体3を介して光送信器1に送信する。なお、この情報は、光送信器1が変調光信号の受信確認として自動的に送信するようにしておけばよいが、別途、BERモニタ41がBERを示す情報を要求し、その要求への応答としてこの情報を返信するようにしてもよい。BERモニタ41では、このBERを示す情報を受信し、受信したBERを示す情報を制御部50に出力する。
また、光受信器2は、BERを示す情報として、復調後のエラーカウントを示す情報を光送信器1に送信してもよい。この場合、BERモニタ41は、受信したエラーカウントを示す情報に基づきBERを計算し、その計算結果(BERを示す情報)を制御部50に出力する。
そして、制御部50は、BERが小さくなるように、減衰器22aと移相器22bを制御してマッハツェンダ変調器21の一方のアームに入力する、反転クロック信号24bの位相及び振幅を調整する。
具体的には、制御部50は、BERモニタ41から取得したBERを示す情報に基づき、BERが小さくなるように、マッハツェンダ変調器21に入力させる反転クロック信号24bの位相及び振幅の増減量(変更量)を算出し、信号調整部22内の減衰器22aと移相器22bに算出した変更量に従って位相及び振幅を変更させるように制御する。位相の変更量は、移相器22bにおける位相のシフト量を指し、振幅の変更量は、減衰器22aにおける振幅の抑圧量を指す。
このようにして、制御部50は、減衰器22aにおける変更量と移相器22bにおける変更量をBERに応じて逐次変化させ、マッハツェンダ変調器21に入力させる反転クロック信号24bの振幅と位相を調整する。この調整により、マッハツェンダ変調器21から出力される光波形が、図3〜図5を参照して説明したように変化し、その変化に伴い、デジタル変調部30から出力される変調光信号の波形(光受信器2へ送信される光信号の波形)が変化し、結果として光受信器2で受信後のBERが改善又は劣化する。制御部50は、例えば、このような調整によりBERが改善した場合、位相及び振幅の変更量が前回の変更と同じ方向(前回が増加方向であれば増加方向、前回が減少方向であれば減少方向)に決定し、BERが劣化した場合、前回の変更と逆の方向に決定し、決定に基づき減衰器22a及び移相器22bの制御を行う。このような決定及び制御を繰り返すことにより、制御部50は、マッハツェンダ変調器21に入力させる反転クロック信号24bの位相及び振幅を、BERモニタ41で監視されたBERが小さくなる方向に制御することができ、結果として、BERが最小化する変更値(制御値)を見つけることができる。
図6及び図7を参照しながら、制御部50が、BERを最小化させるように反転クロック信号の変更値を調整する(減衰器22a及び移相器22bを制御する)方法のより具体的な例について説明する。図6及び図7は、図2の光通信システムにおける処理の一例を示すフローチャートである。
図6に示されるように、まず、制御部50は、信号調整部22の減衰器22aの変更量(抑圧量)及び移相器22bの変更量(シフト量)を任意の基準値に設定する(ステップS1)。次いで、制御部50は、前処理としての粗い調整処理(ステップS2〜S5の処理)を実行する。
制御部50は、DP−QPSK変調器31の移相器32a〜32dにおけるシフト量を、元々の設定値(例えば0度、90度、180度、270度で例示した基準値)から同時に+1/m[deg]分増加させる(ステップS2)。ここで、mは任意の整数である。次に、制御部50は、DP−QPSK変調器31から出力される変調光信号の全波長帯域(又は一部の波長帯域)のパワー(光出力パワー)を取得する(ステップS3)。制御部50は、ステップS3では、取得した光出力パワーを示す情報を、ステップS2で何回増加させたかを示す情報に関連付けて、内部のメモリに蓄積する。この情報は、増加回数を示す情報であり、ここでは、m以下の整数であるkとする。なお、この光出力パワーは、その検出を行う検出器を光送信器1に別途備えることで取得することができる。この検出器としては、例えば実施の形態3で後述する光検出器(PD)43が挙げられる。
次に、制御部50は、m/m[deg]分の処理が完了したか否かを判定し(ステップS4)、NOの場合、ステップS2の処理に戻ってステップS2〜S4の処理を繰り返す。制御部50は、ステップS4でYESとなった段階で、上記メモリから光出力パワーの最大値に対応するkを抽出し、光出力パワーが最大となるようなシフト量(+k/m[deg])を決定し、そのシフト量分、移相器32a〜32dの元々の設定値(例えば第1移相器32aでは0度、第2移相器32bでは90度など)をシフトさせることで、シフト量の設定を行う(ステップS5)。
次に、光送信器1は、対向する光受信器2に変調光信号の送信を開始し、これに伴い、光受信器2での受信が開始される(ステップS6)。光受信器2は、変調光信号の受信が開始されると、受信時にBERを算出し、BERを示す情報を光送信器1にフィードバックする。これにより、光送信器1では、BERモニタ41がその情報を受信して制御部50に渡し、制御部50がBERを示す情報を受け取る(ステップS7)。なお、以下では、ステップS7によるBERのフィードバックが逐次に行われていることを前提として説明する。
制御部50は、まず、信号調整部22の減衰器22aにおける抑圧量を、ステップS1で決定された基準値からA[dB]だけ増加させる(ステップS8)。なお、値Aは、予め定めた正の値とする。ステップS8の制御により、減衰器22aは、抑圧量を増加させる(振幅を小さくする)。
制御部50は、この制御の結果としてBERモニタ41を介して受け取ったBERを示す値が改善しているか(すなわち、小さくなっているか)否かを判定し(ステップS9)、YESの場合、ステップS8の処理に戻り、同じ処理を繰り返す。一方、ステップS9でNOの場合、制御部50は、逆の傾向の処理、つまり減衰器22aにおける抑圧量を、現在の値からA[dB]だけ減少させる処理を行う(ステップS10)。その後、制御部50は、再度、BERを示す情報を取得してステップS9と同じ判定を行い(ステップS11)、YESの場合には、ステップS10の処理に戻り、同じ処理を繰り返す。一方、ステップS11でNOの場合には(つまりBERが改善しなくなった時点で)、制御部50は、ステップS8と同様に減衰器22aにおける抑圧量を、現在の値(つまりBERが改善しなくなった時点での値)からA[dB]だけ増加させる(ステップS12)。
ステップS7及びステップS8〜S12の処理により、制御部50は、BERを最小化するような、減衰器22aにおける抑圧量を決定し、その決定された抑圧値で、移相器22bから出力された信号の振幅が抑圧されるように、減衰器22aを制御する。これにより、減衰器22aにおける抑圧量の調整が完了する。
ステップS12の後、制御部50は、信号調整部22の移相器22bにおけるシフト量を、ステップS1で決定された基準値からB[deg]だけ増加させる(ステップS13)。なお、値Bは、予め定めた正の値とする。また、ここでは、移相器22bを通過した反転クロック信号24bの位相を時間的に進ませる方向をプラス方向として説明する。ステップS13の制御により、移相器22bは、基準値にB[deg]加算した値をシフト量として使用することになる。
制御部50は、ステップS9と同様に、この制御の結果としてBERモニタ41を介して受け取ったBERを示す値が改善しているか否かを判定し(ステップS14)、YESの場合、ステップS13の処理に戻り、同じ処理を繰り返す。一方、ステップS14でNOの場合、制御部50は、逆の傾向の処理、つまり移相器22bにおけるシフト量を、現在の値からB[deg]だけ減少させる処理を行う(ステップS15)。その後、制御部50は、再度、BERを示す情報を取得してステップS9と同じ判定を行い(ステップS16)、YESの場合には、ステップS15の処理に戻り、同じ処理を繰り返す。一方、ステップS16でNOの場合には(つまりBERが改善しなくなった時点で)、制御部50は、ステップS13と同様に移相器22bにおけるシフト量を、現在の値(つまりBERが改善しなくなった時点での値)からB[deg]だけ増加させ(ステップS17)、処理を終了させる。
ステップS7及びステップS13〜S17の処理により、制御部50は、BERを最小化するような、移相器22bにおけるシフト量を決定し、その決定されたシフト量で、反転クロック信号24bの位相がシフトされるように移相器22bを制御する。これにより、移相器22bにおけるシフト量の調整が完了する。
図6及び図7に示される処理は、単なる一例に過ぎない。例えば、ステップS2〜S5の処理は省略することができる。また、ステップS8〜S12の処理とステップS13〜S17の処理の順序は逆であってもよい。また、ステップS8における信号調整部22内の減衰器22aの抑圧量及びステップS13における信号調整部22内の移相器22bのシフト量を、最初の段階でプラス方向に変更したが、これらの変更の少なくとも一方を、最初マイナス方向にすることもできる。また、値Aは、予め決められた値としたが、ステップS9,S11において、制御部50は、BERの改善の程度又は劣化の程度まで判定し、その判定結果に応じて値Aを適応的に変更するようにしてもよい。値Bについても同様に、ステップS14,S16において、制御部50は、BERの改善の程度又は劣化の程度まで判定し、その判定結果に応じて値Bを適応的に変更するようにしてもよい。
以上説明したように、実施の形態1によれば、マッハツェンダ型のRZ変調部20の後段にデジタル変調部30を接続した光送信器1において、受信後のBERに基づき、生成される光RZ信号の振幅と位相の少なくとも一方を制御することで、RZ変調部20の製造ばらつき及び設置環境の変化によって生じ得る、RZ変調部20内の2つのアームを伝搬する光信号間の所望しない位相又は振幅のずれを高精度に補償できる。このため、実施の形態1によれば、RZ変調部20の製造ばらつき及び設置環境の変化によって生じる受信後のBERの劣化を低減させ(受信後のBERを改善させ)、光伝送性能を高く維持することができる。なお、光送信器1と光受信器2との間に、光増幅器などの他の光学機器が接続されていても、受信時のBERに基づきBERの劣化を低減させる(すなわち、BERを改善させる)ことができる。
また、実施の形態1によれば、例えば、図4及び図5に示される波形のように、クロック信号で例示した第1の電気信号と反転クロック信号で例示した第2の電気信号との間に、波形を見て確認ができるような大きなずれが生じている場合の調整は可能である。しかし、実施の形態1によれば、例えば波形のずれが2ps(ピコ秒)程度(約0.3UI[Unit Interval])と小さな場合の調整も可能である。よって、実施の形態1では、2つのアームにおける光信号間のずれが小さく立ち上り時間Trと立ち下り時間Tfの非対称性が小さいような高精度のRZ変調部20を備える場合にも、その非対称性に起因するBERの劣化を小さくすることができ、光伝送性能を高く維持することができる。特に、RZ変調部20の2つのアームにおける光信号間の所望しないずれが小さいほど、値A及び値Bを小さく設定することで、制御部50はRZ変調部20の性能に応じた制御が可能になる。
また、実施の形態1で例示したように、制御部50は、マッハツェンダ変調器21に入力される第1の電気信号及び第2の電気信号の少なくとも一方について、位相と振幅の双方を制御することが望ましい。光RZ信号の立ち上り時間Trと立ち下り時間Tfの非対称性は、主に位相ずれに起因しているものの、位相がずれている場合には振幅のずれによってもこの非対称性の度合いが変化するためである。そして、光RZ信号の非対称性により、光受信器2におけるクロック抽出性能が低下することになるが、実施の形態1のように受信時のBERに応じて第1の電気信号及び第2の電気信号の少なくとも一方について位相と振幅の双方を制御することで、位相のみを制御する場合に比べて、BERをより改善させ易くなる。
また、制御部50における信号調整部22の制御及びそれに必要なBERの監視は、光送信器1と光受信器2とを光伝送媒体3を介して設置した際の接続テストの段階で実行するとよい。但し、このような制御及びそれに必要な監視は、接続テストの段階だけでなく、光ケーブル等の光伝送媒体3の切断及び劣化、並びに対向する光受信器2の設定変更などの環境変化に対応させるために、この光通信システムの運用中は随時(例えば定期的に)、実施することが望ましい。なお、このような制御及びそれに必要な監視は、光通信システムの運用中、必ずしも短い間隔で頻繁に(すなわち、高周期に)行う必要はない。
また、デジタル変調部30が、ここで例示したように、送信対象データをシンボル単位に分割し、シンボル単位で光RZ信号を送信対象データに基づいて変調している場合、監視部40は、BERの代わりにシンボル誤り率を監視するか、又はBER及びシンボル誤り率を監視するようにしてもよい。なお、シンボル誤り率を監視する場合にも、BERの監視時と同様に、シンボル誤り率が小さくなるように、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅の少なくとも一方を制御することが好ましい。
図2に示されるように、実施の形態1に係る光通信システムは、光送信器1と光受信器2とを備え、光送信器1が光伝送媒体3を介して光受信器2に変調光信号を送信するシステムである。また、実施の形態1に係る光通信方法は、光送信器1から光伝送媒体3を介して変調光信号を光受信器2に送信する方法であって、光送信器1が、デジタル変調部30から出力された変調光信号の状態の監視を行い、光送信器1が、監視部40での監視の結果に基づいて、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅の少なくとも一方を制御する。ここで、光送信器1は、上述の通り、光源10から出力された光から光RZ信号を生成するマッハツェンダ型のRZ変調部20と、その光RZ信号を送信対象データに基づいて変調することによって変調光信号を生成し、その変調光信号を出力するデジタル変調部30と、を備える。特に、実施の形態1では、上述のように監視部40での監視対象がBERとなっている。
また、このような光通信システムは、光受信器2側から光送信器1側に、BERを示す情報だけでなく、一般的な情報を示すデータ(送信対象データ)を送信可能なように、つまり双方向通信が可能なように構成することが好ましい。
そのため、実施の形態1に係る光通信システムは、複数の光通信装置を有し、各光通信装置が光送信器1の機能と光受信器2の機能とを併せ持つことが好ましい。ここでは、区別のために一方の光通信装置をそのまま光通信装置と称し、それに対向する側(例えば対向局側)の光通信装置を対向装置と称して説明する。
この光通信装置は、対向装置と光伝送媒体3を介して光通信を行う装置である。特に、実施の形態1に係る光通信システムは、高い光伝送性能が求められるコアネットワーク及びメトロネットワークに適用できる。光通信装置と対向装置とは、例えば500km〜5000km程度離間して設置することができる。なお、この光通信装置と対向装置との間に、光増幅器などの他の光学機器が介在してもよい。
補足的に、この光通信装置について簡単に説明する。この光通信装置は、RZ変調部20と、変調光信号(第1の変調光信号と称す)を出力するデジタル変調部30と、その第1の変調光信号を対向装置に送信する送信部と、対向装置から光伝送媒体3を介して送信された変調光信号である第2の変調光信号を受信する受信部と、上記第1の変調光信号の状態の監視を行う監視部40と、監視部40での監視の結果に基づいて、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅の少なくとも一方を制御する制御部50と、を備える。この光通信装置における送信部と受信部は、光伝送部として上述したものに該当するが、受信部ではBERを示す情報以外の情報を第2の変調光信号として受信できる。
特に、実施の形態1における監視部40は、対向装置によって第1の変調光信号が受信された際のBERである第1のBERを示す情報を、対向装置から上記受信部で受信し、上記状態の監視として第1のBERの監視を行う。また、この光通信装置は、対向装置から第2の変調光信号を受信した際のBERを示す情報(第2のBERを示す情報)を、その対向装置に送信する機能を有する。例えば、この光通信装置は、上記受信部で受信された第2の変調光信号のBERである第2のBERを示す情報を算出する算出部をさらに備え、上記送信部は、この算出部で算出された第2のBERを示す情報を対向装置に送信する。なお、対向装置についても、上述した光通信装置と同様の構成を持つものとする。
<実施の形態2>
本発明の実施の形態2に係る光通信システムについて、図8〜図13を参照して説明する。図8は、実施の形態2に係る光通信システムの一構成例を示すブロック図である。図8において、図2と同じ又は対応する機能を持つ部位には、図2で用いられた符号と同じ符号が付されている。以下、実施の形態2について、実施の形態1との相違点について説明するが、実施の形態2には実施の形態1で説明した様々な例が適用できる。
図8に示されるように、実施の形態2に係る光送信器1aは、図2に示される光送信器1において、制御部50を制御部50aに入れ替えたものである。制御部50aは、制御部50の機能を有するとともに、移相部32の制御もBERモニタ41から受け取ったBERを示す情報に基づき実行する。つまり、実施の形態1では、受信後のBERをマッハツェンダ変調器21に入力する電気信号の位相及び振幅の少なくとも一方を制御しているが、実施の形態2ではDP−QPSK変調器31に入力する送信対象データに応じて変更させる光RZ信号の位相についても同様に、BERに基づき制御する。
具体的に説明すると、まず、実施の形態2におけるデジタル変調部30は、RZ変調部20で生成された光RZ信号の少なくとも位相を、送信対象データに応じて変更することで、変調光信号を生成する。そして、制御部50aは、デジタル変調部30が送信対象データに応じてRZ変調部20で生成された光RZ信号の位相を変更する際の変更量(位相のシフト量)を、BERに応じて制御する。特に、制御部50aは、上記変更量を、BERが小さくなるように制御することが好ましい。
上記変更量は、移相部32における移相器32a〜32dがDP−QPSK変調器31への制御信号により光RZ信号をシフトさせる量を指す。よって、上記変更量は、移相器32a〜32dにおいて基準値として定められたシフト量(図6の処理を採用した場合には、ステップS2〜S5での粗い調整処理がさらに施された結果のシフト量)をさらに変更した値に該当する。つまり、制御部50aは、このようなシフト量を、BERに応じて変更するように制御することになる。
図9及び図10を参照しながら、このような制御の一例について説明する。図9は、図8の光通信システムにおける処理の一例を示すフローチャート、図10は、図8の光通信システムにおいて、デジタル変調部30から出力される信号波形を示す概念図である。
図9に示されるように、まず、光送信器1aは、図6に示されるステップS1〜S17の処理を実行する(ステップS30)。ステップS30には、図6に示されるステップS2〜S5を参照しながら説明したようなデジタル変調部30に対する粗い調整処理も含まれる。ステップS30により、BERを改善するような減衰量(抑制量)に減衰器22aの設定がなされ、BERを改善するようなシフト量に移相器22bの設定がなされる。
次いで、制御部50aは、デジタル変調部30の移相部32を調整する。ここでは、移相部32における上記変更量の調整を、第1移相器32aを基準とし、第2移相器32b、第3移相器32c、及び第4移相器32dについて、この順番で行う例を挙げる。ここでも、位相のシフト量を変更する度に、制御部50aは、図6のステップS7における光受信器2からのBERのフィードバックをBERモニタ41から受け取るものとする。
まず、制御部50aは、第1移相器32aを、位相のシフト量を現在の設定値から変更しない基準(基準機器)に設定し(ステップS31)、調整対象として第2移相器32bを選択する(ステップS32)。制御部50aは、第2移相器32bにおける上記変更量(位相のシフト量)をC[deg]だけプラス方向(位相を進める方向)に変化させ(ステップS33)、そのフィードバックを得て、BERが改善されたか(小さくなったか)否かを判定する(ステップS34)。なお、値Cは、予め定めた正の値とする。
制御部50aは、ステップS34でYESの場合、ステップS33の処理に戻り、同じ処理を繰り返す。制御部50aは、ステップS34でNOの場合、調整対象である第2の移相器32bにおける位相のシフト量をC[deg]だけマイナス方向(位相を遅らせる方向)に変化させる(ステップS35)。次いで、制御部50aは、そのフィードバックを得て、BERが改善されたか否かを判定する(ステップS36)。ステップS36でYESの場合、ステップS35の処理に戻り、同じ処理を繰り返す。一方、ステップS36でNOの場合(BERが改善しない場合)、第2移相器32bにおける位相のシフト量をC[deg]だけ増加させる(ステップS37)。ステップS37では、制御部50aは、BERが改善しなくなった時点で、調整対象の位相のシフト量をC[deg]だけ増加させている。以上で第2移相器32bの調整は完了する。
次に、制御部50aは、全ての調整対象の調整が完了したか否かを判定し(ステップS38)、YESの場合、処理を終了する。ステップS38でNOの場合、次の調整対象(第2移相器32bの次は第3移相器32c)を選択し(ステップS39)、ステップS33の処理に戻り、ステップS33〜S38の処理を繰り返す。第3移相器32cの調整が完了した時点で、制御部50aは、ステップS38でNOと判定し、ステップS38で次の調整対象である第4移相器32dを選択し、ステップS33の処理に戻ってステップS33〜S38の処理を繰り返す。第4移相器32dの調整が完了した時点で、制御部50aは、ステップS38でNOと判定し、処理を終了する。以上で、移相部32の調整は完了する。
このようにデジタル変調部30における位相のシフト量を適正に調整することで、デジタル変調部30から出力される変調光信号の波形の重なり度合が大きく(波形が細く)なり、光受信器2側で検出し易くなる。例えば、移相器32a〜32dの位相のシフト量の基準値(例えば、第1移相器32aについては0度、第2移相器32bについては90度、第3移相器32cについては180度、第4移相器32dについては270度)からのずれ量の差が大きい場合には、図10の上段の波形に示されるように重なり度合が小さくなって波形が太くなる。一方で、適正な調整がなされ、移相器32a〜32dの位相のシフト量の基準値からのずれ量の差が小さくなった場合には、図10の下段の波形に示されるように、波形の重なり度合が大きくなり、波形が細くなる。なお、図10では、波形の重なり度合を分かり易くするため、送信対象データに基づく位相変調を考慮しない波形を図示している。
また、ここでは、第1移相器32a、第2移相器32b、第3移相器32c、第4移相器32dは、データ出力部33から信号が入力された際、光RZ信号の位相をシフトさせるような制御信号を、DP−QPSK変調器31に出力することを前提として説明している。
但し、移相器32a〜32dは、この制御信号として、例えば位相のシフト量に応じて、規定の電気信号である規定のパルス信号を実際にシフトさせた信号を、DP−QPSK変調器31に出力することもできる(なお、この例は、実施の形態1でも適用できる)。この場合、上述のようなBERに応じた変更量の制御は、制御部50aが、移相器32a〜32dに対し、移相器32a〜32dからDP−QPSK変調器31に出力する規定の電気信号の位相をBERに応じて変更するような制御を行うことで、実現できる。
次に、図11〜図13を参照しながら、実施の形態2に係る光通信システムの効果について説明する。図11は、図8の光通信システムにおいて、RZ変調部20の2つのアームを伝搬する光信号間について振幅及び位相の所望しないずれの有無による、BERの違いを説明するための概念図、図12は、上記ずれの有無による光送信器1の光出力パワーの違いを説明するための概念図、図13は、上記ずれの有無による信号強度(スペクトル)の違いを説明するための概念図である。
マッハツェンダ変調器21の2つのアームに入力される第1の電気信号と第2の電気信号により、2つのアームを伝搬する光信号間に振幅及び位相の少なくとも一方に所望しないずれが生じていない場合には、図11のグラフb1で示されるように、変調器間(マッハツェンダ変調器21とデジタル変調部30との間)の位相が一致している時に、対向する光受信器2での受信時のBER(対向BER)が最小となる。一方、上記ずれが生じている場合には、光RZ信号の立ち上り時間Trと立ち下り時間Tfが非対称となり、光受信器2におけるクロック抽出性能が低下し、図11のグラフb2で示されるように、変調器間の位相がずれている点で対向BERが最小となる。このときの最小の対向BER(グラフb2の対向BERの最小値)は、上記ずれが生じていない場合の最小の対向BER(グラフb1の最小値)より、102〜105程度大きく、伝送性能が劣化する。
光送信器1aの光出力パワーは、図12のグラフp1(ずれ無しの場合のグラフ)及びグラフp2(ずれ有りの場合のグラフ)で示されるように、上記ずれの有無に関わらず、変調器間の位相差にのみ依存し、グラフp1とグラフp2が一致している。そのため、上記ずれが生じている場合の、BERが最小化する点(変調器間の位相差がずれている点であって、グラフb2が最小値をとる点)では、変調損失が大きくなり、光送信器1aの光出力パワーが小さくなる。
また、2つのアームに入力される第1の電気信号と第2の電気信号により、2つのアームを伝搬する光信号間において振幅及び位相の少なくとも一方に所望しないずれが生じている場合には、図13のグラフsi2に示されるように、ずれが生じていない場合のグラフsi1に比べて、光受信器2において受信した変調光信号のスペクトルにおいてサイドローブが顕著に現れる。
上述のように、実施の形態2によれば、光送信器1aが対向BERに基づき減衰器22a及び移相器22bの制御を行うことで、マッハツェンダ変調器21の2つのアームに入力される第1の電気信号と第2の電気信号との間についての振幅及び位相のずれを解消し、それにより2つのアームを伝搬する光信号間に生じ得る所望しない振幅及び位相のずれを解消することができるだけでなく、マッハツェンダ変調器21とデジタル変調部30との間の位相差を対向BERに基づき調整する。よって、実施の形態2によれば、実施の形態1による対向BERが改善する効果に加えて、図11〜図13におけるグラフb1、グラフp1、及びグラフsi1に示されるように、光送信器1aの光出力パワーが最大となり、また光受信器2側での受信時の変調光信号のスペクトルのサイドロープが現れ難くなる。
また、実施の形態2においても、BERの代わりに又はBERと併せて、シンボル誤り率を監視することができる。その場合にも、BERの監視時と同様に、上記変更量をシンボル誤り率に応じて制御することが好ましく、特に上記変更量をシンボル誤り率が小さくなるように制御することが好ましい。
また、実施の形態2に対応する光通信装置、光通信システム、及び光通信方法については、実施の形態1と同様に実現させることができる。例えば、光通信システムを構築する場合、各々が光送信器1aと光受信器2の機能を併せ持つ複数の光通信装置を備え、それら複数の光通信装置間で互いに光通信を行うことができる。
<実施の形態3>
図14は、本発明の実施の形態3に係る光通信システムの一構成例を示すブロック図である。図14において、図2と同じ又は対応する機能を持つ部位には、図2で用いられた符号と同じ符号が付されている。以下、実施の形態3について、実施の形態1との相違点について説明するが、実施の形態2には実施の形態1及び実施の形態2で説明した様々な例が適用できる。
図14に示されるように、実施の形態3に係る光送信器1bは、図2に示される光送信器1において、監視部40を監視部40bと入れ替え、制御部50を制御部50bに入れ替えたものである。また、光送信器1bは、光伝送媒体3を介して、デジタル変調部30から出力された変調光信号を光受信器2に送信する送信部を備える。
監視部40bは、光受信器2に送信される変調光信号の一部の波長帯域(つまり、一部の周波数帯域)の信号強度(パワー)を検出する検出部を有する。この検出部は、変調光信号のスペクトル(変調スペクトル)の一部の波長帯域のパワー(単位時間当たりのエネルギー)を検出する。図14に示されるように、この検出部は、例えば、変調光信号の一部の波長帯域を通過させるバンドパスフィルタ(BPF)42と、BPF42を通過後の変調光信号の信号強度(変調光信号からBPF42で切出した波長についての信号強度)を検出する光検出器(フォトディテクタ:PD)43とを有することができる。監視部40bは、PD43として、熱効果型のPDであるパワーメータを備えることもできる。
BPF42で切出す部分(上記一部の波長帯域)は、マッハツェンダ変調器21の2つのアームに入力される第1の電気信号と第2の電気信号との間における振幅ずれ又は位相ずれが生じている場合(すなわち、2つのアームを伝搬する光信号間に所望するものとは異なる位相ずれ又は振幅ずれが生じている場合)に顕著に現れる、スペクトルのサイドローブにおける抑圧された部分、つまりスペクトルの中心から左右に生じた谷の部分である。この部分の波長区間(波長の範囲)は、光通信の伝送速度や変調度により異なる。BPF42では、伝送速度や変調度によって予め定められたこの部分を全て通過させてもよい。また、BPF42では、図13のグラフsi2を用いて例示すると、例えば波長区間Δλ1及びΔλ2の部分のみ通過させてもよいし、又はメインローブ以外の全てのサイドローブの部分を通過させてもよい。
また、光送信器1bは、デジタル変調部30から出力された変調光信号をBPF42に入力するために、光伝送媒体3に分岐用のカプラ3aを設置し、カプラ3aにより、光伝送媒体3を光受信器2側に接続される光伝送媒体3cとBPF42側に接続される光伝送媒体3bとに分岐している。なお、光送信器1bは、カプラ3aにより出力を分岐する構成を採用する代わりに、光伝送媒体3からの漏れ光をBPF42に入力するような構成を採用することもできる。
そして、監視部40bは、デジタル変調部30から出力された変調光信号の状態の監視として、BPF42及びPD43で例示した検出部によりその変調光信号の信号強度の監視を行い、監視の結果を制御部50bに出力する。制御部50bは、監視の結果である信号強度を示す情報を監視部40bから受け取り、その情報に基づいて、信号調整部22を制御する。信号調整部22の制御の方法は、実施の形態1におけるBERを示す情報の代わりに、信号強度を示す情報を使用する点以外、実施の形態1と同様である。
例えば、制御部50bは、監視部40bでの監視の結果である信号強度が大きくなるように(より好ましくは最大になるように)、RZ変調部20で生成される光RZ信号の位相及び振幅の少なくとも一方を制御することが好ましい。また、制御部50bは、デジタル変調部30が送信対象データに応じてRZ変調部20で生成された光RZ信号の位相を変更する際の変更量を、信号強度に応じて制御することが好ましい。なお、この場合、デジタル変調部30は、RZ変調部20で生成された光RZ信号の少なくとも位相を、送信対象データに応じて変更することで、変調光信号を生成するものとする。また、制御部50bは、上記変更量を、信号強度が大きくなるように(より好ましくは最大になるように)制御することが好ましい。
図15を参照しながら、このような制御の一例について説明する。図15は、図14の光通信システムにおける処理の一例を示すフローチャートである。
図15に示されるように、まず、光送信器1bは、図6のステップS1〜S5を実行する(ステップS50)。これにより、デジタル変調部30に対する粗い調整処理が完了し、光出力パワーが最大となるようなシフト量(+k/m[deg])を決定し、そのシフト量分、移相器32a〜32dの元々の設定値(移相器32a〜32dにおける基準値)をシフトさせることで、シフト量の設定がなされる。
次いで、PD43がBPF42を介して入力された変調光信号の一部の波長帯域のパワー(信号強度)を示す情報を制御部50bに出力(フィードバック)する(ステップS51)。ここでも、ステップS51によるパワーのフィードバックが逐次に行われているものとする。ステップS51以降の処理手順は、図6及び図7のステップS8〜S17と同様である。なお、図6及び図7に示される処理におけるステップS8〜S17は、図15に示される処理におけるステップS52〜S61にそれぞれ対応している。但し、図15に示される処理は、図6及び図7に示される処理において、ステップS9,S11,S14,S16におけるBERが改善されたか否かの判定を、ステップS53,S55,S58,S60における変調光信号の一部の波長帯域のパワーが増加したか否かの判定に置き替えたものである。
ステップS51及びステップS52〜S56の処理により、制御部50bは、上記のパワーを最大にするような、減衰器22aにおける抑圧量を決定し、その決定された抑圧値で、移相器22bから出力された信号の振幅が抑圧されるように、減衰器22aを制御する。これにより、減衰器22aにおける抑圧量の調整が完了する。また、ステップS51及びステップS57〜S61の処理により、制御部50bは、上記のパワーを最大にするような、移相器22bにおけるシフト量を決定し、その決定されたシフト量で、反転クロック信号24bの位相がシフトされるように移相器22bを制御する。これにより、移相器22bにおけるシフト量の調整が完了する。
上述の通り、実施の形態3に係る光送信器1bは、デジタル変調部30からの出力光をフィードバックして2つのアームに入力される第1の電気信号と第2の電気信号との間についての振幅及び位相のずれを解消することで、2つのアームを伝搬する光信号間に生じる振幅及び位相の所望しないずれを解消することができる。よって、実施の形態3によれば、実施の形態1の効果に加えて、対向BERの改善を光送信器1b内の制御だけで実現することができ、実施の形態1で説明したBERを示す情報を光受信器2が送信する必要がなく、光受信器2からその機能を省くことができる。
また、実施の形態3に係る光通信システムは、実施の形態2に係る光通信システムのような移相部32を制御する構成を適用することもできる。つまり、制御部50bは、監視部40bでの監視の結果を受け取り、その監視の結果に基づいて、信号調整部22だけでなく移相部32の制御も行うように構成することもできる。信号調整部22を制御する方法については、図15に示される処理例で説明した通りである。移相部32を制御する方法は、実施の形態2において図9に示される処理例において、監視の結果としての対向BERを示す情報を、PD43から出力される信号強度を示す情報に置き替えたものである。
その他、実施の形態3に係る光通信システムには、実施の形態1又は2に係る光通信システムをそのまま適用させることもできる。具体的には、光通信システムにおいて、BERモニタ41から得た対応BERを示す情報とPD43から得た信号強度を示す情報の双方に基づき、信号調整部22を制御する(例えば、反転クロック信号24bの抑制量及びシフト量の値を決定し、その決定に基づき制御する)、又は、信号調整部22及び移相部32を制御する(例えば、反転クロック信号24bの抑制量及びシフト量の値と移相部32における変更量の値を決定し、その決定に基づき制御する)ようにしてもよい。これにより、実施の形態3による効果と実施の形態1又は2による効果が得られるため、対向BERをより最小化することができ、伝送性能をより向上させることができる。
<変形例1>
図16は、上記実施の形態1から3に係る光送信器1,1a,1b又は光通信装置の変形例の構成を示すハードウェア構成図である。図2、図8、及び図14に示される光送信器1,1a,1b及びそのいずれかを有する光通信装置はいずれも、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ61と、メモリ61に格納されたプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ62とを用いて(例えば、コンピュータにより)実現することができる。この場合、光送信器1,1a,1bにおける、RZ変調部20内のマッハツェンダ変調器21を除く部分、デジタル変調部30、監視部40、及び制御部50,50a,50bは、プログラムを実行するプロセッサ62によって実現することができる。また、このようなプログラムは非一時的な記録媒体(例えば、光ディスク、半導体メモリ、磁気ディスクなど)に記憶させて頒布することで流通させること、或いはサーバ装置に格納しておきインターネットを介して流通させることができる。