JP6710105B2 - 駆動制御装置、光送信器、光伝送システム及び駆動制御方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献3及び特許文献4におけるバイアス制御では、予めバイアスシフト量が判明していることが必要となる。従って、波長依存性があるバイアスシフト量を全て把握するために、膨大な時間の出荷検査が必要になり、またそれらのデータを保存するために回路が複雑化するといった問題がある。
図1は、実施の形態1に係る駆動制御装置100を示すブロック図である。
駆動制御装置100は、光変調部110と、制御部120と、記憶部130と、増幅器101A、101Bとを備える。
また、光変調部110は、内蔵PDであるPD113を備える。PD113は、光変調部110から出力される光信号の強度を検出する。
図2は、MZ光変調器の駆動信号に対する光出力特性の一例を示す概略図である。
従来のNRZ変調符号では、周期Tでレベルが変化する駆動信号S1のハイレベル及びローレベルを光出力O1の発光の頂点A及び消光の頂点Bにそれぞれ合わせることによって、光出力のオン及びオフ変調を行っている。
この場合、理想的なMZ光変調器では、光出力O2がオフとなるNULL点が最適なバイアス電圧である。
バイアスシフトがない理想的な光変調器の場合、図4に示されている出力光O3のように、出力光O3が最大となるときに内蔵PDに入射する光強度が最小となり、出力光O3が最小となるときに内蔵PDに入射する光強度は最大となる。しかしながら、内蔵PDの配置位置ずれ又は導波路での迷光によって、図4に示されている出力光O4のように、この関係性にずれが生じることをバイアスシフトという。言い換えると、光変調器から出力される出力光の強度と、内蔵PDで検出される出力光の強度との間には、オフセットがある。バイアスシフト特性があるMZ光変調器に対して、従来のバイアス制御を実施すると、最適なバイアス電圧に制御できないため、光信号の特性劣化を引き起こす。
制御部120は、バイアスシフト検出部121と、バイアス制御部122とを備える。
実施の形態1においては、バイアスシフト検出部121は、Ich及びQchの両方に駆動信号が入力されていない状態で、PD113で検出される光信号がオフとなる、Ich及びQchの何れか一方側の第1バイアス電圧と、Ich及びQchの両方に駆動信号が入力されている状態で、PD113で検出される光信号がオフとなる、その一方側の第2バイアス電圧との差を、バイアスシフト量として検出する。
ここで、バイアス制御部122は、バイアスシフト検出部121で検出されたバイアスシフト量に基づいて、光変調部110に印加されるバイアス電圧を補正する。
図5は、実施の形態1において、バイアスシフト量を算出して、バイアス電圧を補償する処理を示すフローチャートである。
まず、光変調部110に光が入射された後、増幅器101A、101Bからの出力がオフにされる(S10)。ここでは、増幅器101A、101Bに入力される信号自体がオフにされてもよく、また、増幅器101A、101Bの電源がオフにされてもよい。なお、増幅器101A、101Bからの出力をオフにする手段は、どのような手段であってもよい。
図6(A)及び(B)に示されているように、このケースでは、Ich及びQchが正確にNULL点になっているため、それぞれが消光状態となっており、Pchには光が入力されない。このため、図6(C)及び(D)に示されているように、光変調部110の出力光もPD113で検出される拡散光も消光状態となる。
図8(B)に示されているように、ここでは、Pchのバイアス電圧を変化させることで、Qchの位相をπ変化させたものとする。また、図8(A)及び(C)に示されているように、ここでは、Ichの光強度の方がQchよりも大きいと仮定している。このような場合では、図8(C)に示されているように、Pchでは逆位相の光が合波される。そのため出力光としてはIchの光が弱まり、その分拡散光が増加する(図8(D))。
実施の形態1に係る駆動制御装置100によって、光変調部110のもつバイアスシフト量を検出することが可能になった。しかしながら、実施の形態1に係る駆動制御装置100では、駆動信号をオフして真のNULL点を検索し、その後駆動信号をオンしてバイアスシフト量を含んだNULL点を検索する。
つまり、駆動信号をオンしてNULL点を見つけるが、そのNULL点は光変調器のもつバイアスシフト量と、DCドリフト量とが加算された分だけシフトすることになり、バイアスシフト量を正しく検出することができない。また、変調電極が差動入力の場合は、正相、逆相に印加する駆動振幅に差があると、この差が位相差となってしまい、この場合においても正しくバイアスシフト量を検出することができない。
駆動制御装置200は、光変調部210と、制御部220と、記憶部230と、増幅器101A、101Bとを備える。
また、光変調部210は、内蔵PDであるPD113を備える。PD113は、実施の形態1と同様に構成されている。
制御部220は、バイアスシフト検出部221と、バイアス制御部222とを備える。
ここで、実施の形態2におけるバイアスシフト検出部221は、DCドリフトが発生しても、正確にバイアスシフト量を検出する。
例えば、実施の形態2においては、バイアスシフト検出部221は、Ich及びQchの両方に駆動信号が入力されていない状態で、PD113で検出される光信号がオフとなるようにIch及びQchのバイアス電圧を調整した後に、Ich及びQchの何れか一方にのみ駆動信号が入力されている状態で、PD113で検出される光信号がオフとなる、その一方側の第1バイアス電圧と、Ich及びQchの両方に駆動信号が入力されている状態で、PD113で検出される光信号がオフとなる、その一方側の第2バイアス電圧との差を、バイアスシフト量として検出する。
まず、光変調部210に光が入射された後、増幅器101A、101Bからの出力がオフにされる(S20)。ここでは、増幅器101A、101Bに入力される信号自体がオフされてもよく、また、増幅器101A、101Bの電源がオフにされてもよい。
Ichには駆動信号が入力されているため、駆動信号の「0」と「1」によって位相がπずれた2つの位相状態が存在する。図12(A)では、駆動信号が「0」のときの位相だけを示し、例としてπ/4の場合を示したが、駆動信号が「1」のときは「0」のときと位相がπずれた光出力が存在する。図12(C)に示されているように、Ichの出力光のみがPchに入力され、光変調部210の出力光となるが、図12(D)に示されているように、光強度が小さい同じ位相の光が、PD113の入力光となる。
つまり、このケースは、Ichだけに限れば、バイアスシフトが発生しない理想的な内蔵PDを有した光変調器とみなすことができる。
このような制御を実施すると、Qchからの信号は、Pchに入力されていないため、Ichは、駆動信号をオンした状態においても、真のNULL点に制御することができる。バイアス制御部222は、この時のIchのバイアス電圧を第1バイアス電圧として、例えば、記憶部230に記憶する。
バイアス制御部222は、以上のようにしてNULL点に制御されたIchのバイアス電圧を第2バイアス電圧として、例えば、記憶部230に記憶する(S27)。
そして、バイアスシフト検出部221は、このバイアスシフト量をバイアス制御部222に与え、バイアス制御部222は、ステップS26でのABC制御結果に、このバイアスシフト量を加算する(S29)。以上により、バイアス制御部222は、Ich及びQchを正確なNULL点に制御することが可能となる。
実施の形態2に記載の駆動制御装置200によって、駆動信号をオンした場合にDCドリフトが発生しても、正確にバイアスシフト量を検出することが可能になった。しかしながら、実施の形態2の駆動制御装置200では、駆動信号をオフにしてバイアス制御を実施するABC回路と、Ichのみ駆動信号をオンにしてバイアス制御を実施するABC回路の2つが必要で、PD113と変調器光出力の位相関係が逆であることから、その2つのABC回路は共通化できず、回路が複雑化する問題がある。
駆動制御装置300は、光変調部210と、制御部320と、記憶部230と、増幅器101A、101Bと、信号生成部340とを備える。
実施の形態3に係る駆動制御装置300において、光変調部210及び記憶部230は、実施の形態2に係る駆動制御装置200と同様に構成されており、増幅器101A、101Bは、実施の形態1に係る駆動制御装置100と同様に構成されている。
制御部320は、バイアスシフト検出部221と、バイアス制御部322とを備える。
実施の形態3におけるバイアスシフト検出部221は、実施の形態2と同様に構成されている。
実施の形態2では、バイアス制御部222は、ABC回路を用いて、NULL点を検索しているが、実施の形態3では、バイアス制御部322は、信号生成部340に生成する信号列のマーク率を可変させることにより、真のNULL点を検索する。以下、バイアス制御部322での真のNULL点の判断について説明する。
信号生成部340は、マーク率を変化させた信号を生成し駆動信号とする。例えば、ここでは、信号生成部340は、50+α%(αは0より大きく、50以下)とするマーク率で信号を生成する。このとき、PD113で検出される光強度の平均値を平均光強度P+とする。
次に、信号生成部340は、マーク率を50−α%(αは0より大きく、50以下)とする信号を生成する。このとき、内蔵PDで検出される光強度の平均値を平均光強度P−とする。
図14(A)に示すように、バイアス電圧がNULL点から少し高い場合、駆動信号が「0」のときの光強度と駆動信号が「1」のときの光強度に差が発生し、駆動信号が「1」のときの光強度の方が大きい。このような場合に、信号のマーク率を50%+αとすると、「1」の発生確率の方が高いため、平均光強度P+は大きくなる。一方、図14(B)に示されているように、信号のマーク率を50%−αとすると、「1」の発生確率の方が低くなるため、平均光強度P−は小さくなる。
図15(A)に示すように、バイアス電圧がNULL点の場合、駆動信号が「0」のときの光強度と駆動信号が「1」のときの光強度に差はない。このような場合に、信号のマーク率を50%+αとすると、駆動信号「1」の発生確率の方が高くなるが、駆動信号が「1」のときも、「0」のときも光強度は変わらないため、平均光強度P+も変化はない。また、マーク率を50%−αとしても同様に、駆動信号が「1」の発生確率の方が低くなるが、平均光強度P−は変わらない。
図16は、実施の形態4に係る光送信器400を示すブロック図である。
実施の形態4に係る光送信器400は、実施の形態1に係る駆動制御装置100に光源450を追加することにより構成されている。
そのため、駆動制御装置100は、波長が変わったことを検知したり、光入力がオフになったことを検知したりする必要があった。
なお、実施の形態4は、実施の形態1に係る駆動制御装置100に光源450を追加しているが、このような例に限定されない。
例えば、実施の形態2又は3に係る駆動制御装置200、300に光源450を追加することにより、実施の形態4に係る光送信器400が構成されていてもよい。
図17は、実施の形態5に係る光伝送システム500を示すブロック図である。
実施の形態5に係る光伝送システム500は、実施の形態4に係る光送信器400に、光ファイバ560A、560Bと、光中継器561と、光受信器562とを追加することにより構成されている。
光中継器561は、光ファイバ560Aにより伝送された光を増幅する。
光ファイバ560Bは、光中継器561で増幅された光信号を伝送する。
光受信器562は、光ファイバ560Bからの光信号を受信する。
ここで、光中継器561は、光ファイバ560Aの距離に応じて、なくてもよいし、複数あってもよい。
Claims (13)
- 第1駆動信号が入力される第1導波路及び第2駆動信号が入力される第2導波路を備え、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号によって光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成し、当該光信号を出力するとともに、当該光信号の強度を検出する光変調部と、
前記光信号における動作点を補正するために、前記光変調部で検出された強度に基づいて、前記第1導波路及び前記第2導波路のそれぞれに、それぞれのバイアス電圧を印加するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力される光信号の強度と、前記光変調部で検出される光信号の強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出するバイアスシフト検出部と、を備え、
前記バイアスシフト検出部は、前記第1導波路及び前記第2導波路の何れか一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されていない状態で前記光信号がオフとなる第1バイアス電圧と、前記一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出し、
前記バイアス制御部は、前記バイアスシフト量に基づいて、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする駆動制御装置。 - 前記バイアス制御部は、位相差の調整用の電圧である位相調整バイアス電圧を前記光変調部に印加し、
前記光変調部は、前記第1導波路において前記第1駆動信号に基づいて生成された第1光信号、及び、前記第2導波路において前記第2駆動信号に基づいて生成された第2光信号の位相差を前記位相調整バイアス電圧により調整して、前記第1光信号及び前記第2光信号を合波することで、前記光信号を生成し、
前記バイアスシフト検出部は、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されていない状態で、前記バイアス制御部が前記位相調整バイアス電圧を変化させても、前記光変調部で検出された強度が予め定められた閾値以下となる電圧を、前記第1バイアス電圧として特定すること
を特徴とする請求項1に記載の駆動制御装置。 - 第1駆動信号が入力される第1導波路及び第2駆動信号が入力される第2導波路を備え、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号によって光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成し、当該光信号を出力するとともに、当該光信号の強度を検出する光変調部と、
前記光信号における動作点を補正するために、前記光変調部で検出された強度に基づいて、前記光変調部に印加するバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力される光信号の強度と、前記光変調部で検出される光信号の強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出するバイアスシフト検出部と、を備え、
前記バイアスシフト検出部は、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されていない状態で前記光信号がオフとなるように、前記第1導波路及び前記第2導波路のそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整した後に、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の何れか一方のみが前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一方が入力されている一の導波路に印加される第1バイアス電圧と、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の両方が前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一の導波路に印加される第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出し、
前記バイアス制御部は、前記バイアスシフト量に基づいて、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする駆動制御装置。 - 前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号を生成するとともに、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号のそれぞれにおける「0」又は「1」の発生確率であるマーク率をそれぞれ変更する信号生成部をさらに備え、
前記バイアス制御部は、前記一方のみが前記光変調部に入力されている状態で、前記一方のマーク率を変更しても、前記光変調部で検出された強度の平均値が変化しない電圧を、前記第1バイアス電圧として特定すること
を特徴とする請求項3に記載の駆動制御装置。 - 前記バイアス制御部は、前記第2バイアス電圧に前記バイアスシフト量を加算した電圧を、補正されたバイアス電圧として、前記光変調部に印加すること
を特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の駆動制御装置。 - 前記光変調部に入力される前記光の強度が変化した場合に、前記バイアスシフト検出部は、前記バイアスシフト量を検出し、前記バイアス制御部は、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の駆動制御装置。 - 前記光変調部に入力される前記光の波長が変化した場合に、前記バイアスシフト検出部は、前記バイアスシフト量を検出し、前記バイアス制御部は、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の駆動制御装置。 - 光源と、
第1駆動信号が入力される第1導波路及び第2駆動信号が入力される第2導波路を備え、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号によって前記光源からの光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成し、当該光信号を出力するとともに、当該光信号の強度を検出する光変調部と、
前記光信号における動作点を補正するために、前記光変調部で検出された強度に基づいて、前記第1導波路及び前記第2導波路のそれぞれに、それぞれのバイアス電圧を印加するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力される光信号の強度と、前記光変調部で検出される光信号の強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出するバイアスシフト検出部と、を備え、
前記バイアスシフト検出部は、前記第1導波路及び前記第2導波路の何れか一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されていない状態で前記光信号がオフとなる第1バイアス電圧と、前記一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出し、
前記バイアス制御部は、前記バイアスシフト量に基づいて、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする光送信器。 - 光源と、
第1駆動信号が入力される第1導波路及び第2駆動信号が入力される第2導波路を備え、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号によって前記光源からの光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成し、当該光信号を出力するとともに、当該光信号の強度を検出する光変調部と、
前記光信号における動作点を補正するために、前記光変調部で検出された強度に基づいて、前記光変調部に印加するバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力される光信号の強度と、前記光変調部で検出される光信号の強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出するバイアスシフト検出部と、を備え、
前記バイアスシフト検出部は、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されていない状態で前記光信号がオフとなるように、前記第1導波路及び前記第2導波路のそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整した後に、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の何れか一方のみが前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一方が入力されている一の導波路に印加される第1バイアス電圧と、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の両方が前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一の導波路に印加される第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出し、
前記バイアス制御部は、前記バイアスシフト量に基づいて、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする光送信器。 - 光送信器と、前記光送信器から送信された光信号を受信する光受信器とを備える光伝送システムであって、
前記光送信器は、
光源と、
第1駆動信号が入力される第1導波路及び第2駆動信号が入力される第2導波路を備え、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号によって前記光源からの光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成し、当該光信号を出力するとともに、当該光信号の強度を検出する光変調部と、
前記光信号における動作点を補正するために、前記光変調部で検出された強度に基づいて、前記第1導波路及び前記第2導波路のそれぞれに、それぞれのバイアス電圧を印加するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力される光信号の強度と、前記光変調部で検出される光信号の強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出するバイアスシフト検出部と、を備え、
前記バイアスシフト検出部は、前記第1導波路及び前記第2導波路の何れか一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されていない状態で前記光信号がオフとなる第1バイアス電圧と、前記一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出し、
前記バイアス制御部は、前記バイアスシフト量に基づいて、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする光伝送システム。 - 光送信器と、前記光送信器から送信された光信号を受信する光受信器とを備える光伝送システムであって、
前記光送信器は、
光源と、
第1駆動信号が入力される第1導波路及び第2駆動信号が入力される第2導波路を備え、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号によって前記光源からの光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成し、当該光信号を出力するとともに、当該光信号の強度を検出する光変調部と、
前記光信号における動作点を補正するために、前記光変調部で検出された強度に基づいて、前記光変調部に印加するバイアス電圧を制御するバイアス制御部と、
前記光変調部から出力される光信号の強度と、前記光変調部で検出される光信号の強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出するバイアスシフト検出部と、を備え、
前記バイアスシフト検出部は、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が前記光変調部に入力されていない状態で前記光信号がオフとなるように、前記第1導波路及び前記第2導波路のそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整した後に、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の何れか一方のみが前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一方が入力されている一の導波路に印加される第1バイアス電圧と、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の両方が前記光変調部に入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一の導波路に印加される第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出し、
前記バイアス制御部は、前記バイアスシフト量に基づいて、前記バイアス電圧を補正すること
を特徴とする光伝送システム。 - 第1導波路に入力される第1駆動信号及び第2導波路に入力される第2駆動信号によって光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成して、出力し、
前記光信号の強度を検出し、
前記光信号の強度と、前記検出された強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出し、
前記光信号における動作点を補正するために、前記検出された強度に基づいて特定されるバイアス電圧を、前記バイアスシフト量に基づいて補正する駆動制御方法であって、
前記第1導波路及び前記第2導波路の何れか一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が入力されていない状態で前記光信号がオフとなる第1バイアス電圧と、前記一方に印加され、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が入力されている状態で前記光信号がオフとなる第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出すること
を特徴とする駆動制御方法。 - 第1導波路に入力される第1駆動信号及び第2導波路に入力される第2駆動信号によって光を変調することで4値の位相をもった光信号を生成して、出力し、
前記光信号の強度を検出し、
前記光信号の強度と、前記検出された強度との間のオフセットであるバイアスシフト量を検出し、
前記光信号における動作点を補正するために、前記検出された強度に基づいて特定されるバイアス電圧を、前記バイアスシフト量に基づいて補正する駆動制御方法であって、
前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号が入力されていない状態で前記光信号がオフとなるように、前記第1導波路及び前記第2導波路のそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整した後に、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の何れか一方のみが入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一方が入力されている一の導波路に印加される第1バイアス電圧と、前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号の両方が入力されている状態で前記光信号がオフとなる、前記一の導波路に印加される第2バイアス電圧との差を、前記バイアスシフト量として検出すること
を特徴とする駆動制御方法。
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