JPH0713113A - 光変調装置 - Google Patents
光変調装置Info
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- JPH0713113A JPH0713113A JP5154075A JP15407593A JPH0713113A JP H0713113 A JPH0713113 A JP H0713113A JP 5154075 A JP5154075 A JP 5154075A JP 15407593 A JP15407593 A JP 15407593A JP H0713113 A JPH0713113 A JP H0713113A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0121—Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
- G02F1/0123—Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops
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- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 長期間にわたり安定した情報伝送が行える電
気光学効果を利用した光変調装置を提供する。 【構成】 平均値検出回路１４の出力する電気光学光変
調器１１の光信号の平均値を基に、電圧比較器１５と動
作点電圧検出回路１６で、電圧・光出力特性のドリフト
量（動作点電圧）を算出する。電圧比較回路１７は、こ
の動作点電圧が設定値“−ＥCNT ”以下になったとき
と、“ＥCNT ”以上の値になったときに、バイアス電圧
発生回路１８を制御して、極性が異なり、その動作点電
圧との電圧差が所定の値以下となるバイアス電圧を発生
させる。ＤＣドリフトのドリフト方向はバイアス電圧の
極性に応じて変化するため、このように、バイアス電圧
を制御することにより、通信動作が可能な状態で動作点
電圧を所定の電圧範囲内に維持することができる。
気光学効果を利用した光変調装置を提供する。 【構成】 平均値検出回路１４の出力する電気光学光変
調器１１の光信号の平均値を基に、電圧比較器１５と動
作点電圧検出回路１６で、電圧・光出力特性のドリフト
量（動作点電圧）を算出する。電圧比較回路１７は、こ
の動作点電圧が設定値“−ＥCNT ”以下になったとき
と、“ＥCNT ”以上の値になったときに、バイアス電圧
発生回路１８を制御して、極性が異なり、その動作点電
圧との電圧差が所定の値以下となるバイアス電圧を発生
させる。ＤＣドリフトのドリフト方向はバイアス電圧の
極性に応じて変化するため、このように、バイアス電圧
を制御することにより、通信動作が可能な状態で動作点
電圧を所定の電圧範囲内に維持することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムで使用
する光変調装置に係わり、特に、電気光学効果を利用し
た光変調器を用いた光変調装置に関する。
する光変調装置に係わり、特に、電気光学効果を利用し
た光変調器を用いた光変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大容量情報伝送の要求が高まり、
同軸システムに比べて高速に情報伝送が行える光ファイ
バ通信システムが市場に導入されはじめている。現在の
光ファイバ通信システムで用いられている変調方式は、
半導体レーザ等の光源の駆動電流を変調することにより
光強度を直接変調する直接光変調方式である。この方式
では、変調周波数が高くなるとチャーピング現象が無視
できなくなるため、単位時間内に伝送を行える情報の量
には制限があった。このため、さらに大容量の情報伝送
を行うために、電気光学効果、すなわち、物質に電界を
印加することによりその物質の屈折率が変化する現象、
を利用した光変調器の研究が進められている。
同軸システムに比べて高速に情報伝送が行える光ファイ
バ通信システムが市場に導入されはじめている。現在の
光ファイバ通信システムで用いられている変調方式は、
半導体レーザ等の光源の駆動電流を変調することにより
光強度を直接変調する直接光変調方式である。この方式
では、変調周波数が高くなるとチャーピング現象が無視
できなくなるため、単位時間内に伝送を行える情報の量
には制限があった。このため、さらに大容量の情報伝送
を行うために、電気光学効果、すなわち、物質に電界を
印加することによりその物質の屈折率が変化する現象、
を利用した光変調器の研究が進められている。
【０００３】電気光学効果を用いた光変調器は、原理的
に高速な変調が可能な光変調器であるが、変調動作を続
けると、その電圧・光出力特性のドリフトにより、光信
号波形に歪みが生じ、光信号から正確に変調信号を復調
することができなくなってしまうという問題があった。
に高速な変調が可能な光変調器であるが、変調動作を続
けると、その電圧・光出力特性のドリフトにより、光信
号波形に歪みが生じ、光信号から正確に変調信号を復調
することができなくなってしまうという問題があった。
【０００４】図７に、電圧・光出力特性と光信号の関係
を示す。図中、Ｍ0 、Ｍ1 、Ｍ2 は、それぞれ、時間ｔ
0 、ｔ1 、ｔ2 （ｔ0 ＜ｔ1 ＜ｔ2 ）における電圧・光
出力特性であり、Ｐ0 、Ｐ1 、Ｐ2 は、そのときに出力
される光信号である。このように、同一の変調信号Ｓに
対して出力される光信号波形は、電圧・光出力特性がド
リフトするため、時間により異なった形状のものとなっ
てしまう。この光信号を受信する光受信装置では、電圧
・光出力特性と変調信号が、Ｍ0 とＳの関係、すなわ
ち、電圧・光出力特性の動作点電圧“ＶWP”と変調信号
のバイアス電圧“ＶB ”が一致しているものとして、光
信号から変調信号の復調を行う。このため、ある程度の
許容範囲はあるものの、波形の歪みが大きくなると、正
確な復調が行われなくなってしまう。
を示す。図中、Ｍ0 、Ｍ1 、Ｍ2 は、それぞれ、時間ｔ
0 、ｔ1 、ｔ2 （ｔ0 ＜ｔ1 ＜ｔ2 ）における電圧・光
出力特性であり、Ｐ0 、Ｐ1 、Ｐ2 は、そのときに出力
される光信号である。このように、同一の変調信号Ｓに
対して出力される光信号波形は、電圧・光出力特性がド
リフトするため、時間により異なった形状のものとなっ
てしまう。この光信号を受信する光受信装置では、電圧
・光出力特性と変調信号が、Ｍ0 とＳの関係、すなわ
ち、電圧・光出力特性の動作点電圧“ＶWP”と変調信号
のバイアス電圧“ＶB ”が一致しているものとして、光
信号から変調信号の復調を行う。このため、ある程度の
許容範囲はあるものの、波形の歪みが大きくなると、正
確な復調が行われなくなってしまう。
【０００５】この電圧・光出力特性のドリフトはＤＣ
（direct current）ドリフトと呼ばれる。なお、この図
では、正のバイアス電圧に対して、正方向にドリフトが
生ずる場合を示したが、制作条件や構造によって、負方
向にドリフトする場合もある。この現象の発生メカニズ
ムは、未だ明確にはなっておらず、現在までのところ、
このＤＣドリフトが生じない光変調器は開発されていな
い。
（direct current）ドリフトと呼ばれる。なお、この図
では、正のバイアス電圧に対して、正方向にドリフトが
生ずる場合を示したが、制作条件や構造によって、負方
向にドリフトする場合もある。この現象の発生メカニズ
ムは、未だ明確にはなっておらず、現在までのところ、
このＤＣドリフトが生じない光変調器は開発されていな
い。
【０００６】このため、従来、電気光学効果を利用した
光変調器には、電圧・光出力特性のドリフト量に応じて
変調信号のバイアス電圧を制御する回路が付加されてい
た。このような制御回路を設けた光変調装置の例を図８
に示す。
光変調器には、電圧・光出力特性のドリフト量に応じて
変調信号のバイアス電圧を制御する回路が付加されてい
た。このような制御回路を設けた光変調装置の例を図８
に示す。
【０００７】図８において、光変調器４１は、電気光学
効果を利用した光変調器であり、その光出力の一部は、
光分岐回路４２で分岐されて、受光素子４３に入力され
る。受光素子４３は、受光した光信号の強度に応じた電
気信号を出力し、平均値検出回路４４は、この電気信号
から平均値を算出し、それを電圧比較回路４５に出力す
る。
効果を利用した光変調器であり、その光出力の一部は、
光分岐回路４２で分岐されて、受光素子４３に入力され
る。受光素子４３は、受光した光信号の強度に応じた電
気信号を出力し、平均値検出回路４４は、この電気信号
から平均値を算出し、それを電圧比較回路４５に出力す
る。
【０００８】電圧比較回路４５には、バイアス電圧と動
作点電圧が一致しているときに平均値検出回路４４で出
力される平均値である“ＥREF ”が与えられている。な
お、バイアス電圧とは、変調信号の直流成分であり、動
作点電圧とは、光出力が最大光出力の半分となる電圧で
ある。電圧比較回路４５は、“ＥREF ”と平均値検出回
路４４の出力する平均値の差に応じた値をバイアス電圧
発生回路４６に出力し、バイアス電圧発生回路４６は、
その入力値に応じた分だけ変化させたバイアス電圧を発
生する。光信号強度の平均値は、動作点電圧とバイアス
電圧の差に応じて変化する値であるため、このような動
作により、バイアス電圧を動作点電圧に一致させること
ができる。動作点電圧に一致するように制御されたバイ
アス電圧は、加算回路４７で、変調信号入力端４８から
入力される変調信号と加算され、光変調器４１に供給さ
れる。
作点電圧が一致しているときに平均値検出回路４４で出
力される平均値である“ＥREF ”が与えられている。な
お、バイアス電圧とは、変調信号の直流成分であり、動
作点電圧とは、光出力が最大光出力の半分となる電圧で
ある。電圧比較回路４５は、“ＥREF ”と平均値検出回
路４４の出力する平均値の差に応じた値をバイアス電圧
発生回路４６に出力し、バイアス電圧発生回路４６は、
その入力値に応じた分だけ変化させたバイアス電圧を発
生する。光信号強度の平均値は、動作点電圧とバイアス
電圧の差に応じて変化する値であるため、このような動
作により、バイアス電圧を動作点電圧に一致させること
ができる。動作点電圧に一致するように制御されたバイ
アス電圧は、加算回路４７で、変調信号入力端４８から
入力される変調信号と加算され、光変調器４１に供給さ
れる。
【０００９】ＤＣドリフトに対処する装置として現在ま
でに報告されている装置は、バイアス電圧と動作点電圧
の差を検出するための信号の作成方法や供給方法に違い
があるものの、全て、このようにバイアス電圧を動作点
電圧に一致させることにより、光信号に歪みが生じない
ようにする装置である。たとえば、特開昭５９−１７５
２７号公報には、変調入力信号のデューティ比の変化に
対応させるために、変調入力信号と光変調信号のデュー
ティ比を検出する手段を設け、これらの差に応じてバイ
アス電圧を制御する装置が開示されているが、行ってい
る制御は、やはり、動作点電圧にバイアス電圧を一致さ
せるというものである。
でに報告されている装置は、バイアス電圧と動作点電圧
の差を検出するための信号の作成方法や供給方法に違い
があるものの、全て、このようにバイアス電圧を動作点
電圧に一致させることにより、光信号に歪みが生じない
ようにする装置である。たとえば、特開昭５９−１７５
２７号公報には、変調入力信号のデューティ比の変化に
対応させるために、変調入力信号と光変調信号のデュー
ティ比を検出する手段を設け、これらの差に応じてバイ
アス電圧を制御する装置が開示されているが、行ってい
る制御は、やはり、動作点電圧にバイアス電圧を一致さ
せるというものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような光変調装置
では、ドリフトした動作点電圧にバイアス電圧を追従さ
せることができる間は、光信号に歪みがない状態で変調
が行える。しかし、光変調器の絶縁耐圧により印加でき
るバイアス電圧には制限が課せられ、従来の光変調装置
では、バイアス電圧がその絶縁耐圧を越えるまえに、一
時変調動作を停止し、バイアス電圧を再設定することが
必要であった。このため、従来の光変調装置では、長期
間、たとえば、光通信装置の動作保証期間である１０年
間、にわたって変調動作をつづけることができないとい
った問題があった。
では、ドリフトした動作点電圧にバイアス電圧を追従さ
せることができる間は、光信号に歪みがない状態で変調
が行える。しかし、光変調器の絶縁耐圧により印加でき
るバイアス電圧には制限が課せられ、従来の光変調装置
では、バイアス電圧がその絶縁耐圧を越えるまえに、一
時変調動作を停止し、バイアス電圧を再設定することが
必要であった。このため、従来の光変調装置では、長期
間、たとえば、光通信装置の動作保証期間である１０年
間、にわたって変調動作をつづけることができないとい
った問題があった。
【００１１】また、電圧・光出力特性が電圧に対して周
期性を有することを利用して、バイアス電圧が所定の電
圧値を越えるごとに、バイアス電圧をその周期分マイナ
ス方向に再設定する方法もあるが、この場合も、再設定
時に信号断が発生することになり、安定した情報伝送が
行えない。
期性を有することを利用して、バイアス電圧が所定の電
圧値を越えるごとに、バイアス電圧をその周期分マイナ
ス方向に再設定する方法もあるが、この場合も、再設定
時に信号断が発生することになり、安定した情報伝送が
行えない。
【００１２】そこで本発明の目的は、長期にわたって安
定した光変調を行える光変調装置を提供することにあ
る。
定した光変調を行える光変調装置を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では、電気光学効
果を利用して、入射された光を変調信号とバイアス電圧
に応じて変調する光変調器と、この光変調器の出力する
光信号の一部を受光してその光信号に応じた電気信号を
出力する光信号検出手段と、この光信号検出手段の出力
する電気信号を基に光変調器の光出力が最大光出力の半
分となる電圧である動作点電圧を検出する動作点電圧検
出手段と、この動作点電圧が所定の設定電圧範囲外にな
ったときに、光変調器に供給されていたバイアス電圧と
は異なる極性であり、かつ、その動作点電圧との電圧差
が、光信号を受信する光受信装置においてその光信号か
ら変調信号を復調することができる電圧差の許容範囲内
にあるバイアス電圧を光変調器に供給するバイアス電圧
供給手段とを具備する。
果を利用して、入射された光を変調信号とバイアス電圧
に応じて変調する光変調器と、この光変調器の出力する
光信号の一部を受光してその光信号に応じた電気信号を
出力する光信号検出手段と、この光信号検出手段の出力
する電気信号を基に光変調器の光出力が最大光出力の半
分となる電圧である動作点電圧を検出する動作点電圧検
出手段と、この動作点電圧が所定の設定電圧範囲外にな
ったときに、光変調器に供給されていたバイアス電圧と
は異なる極性であり、かつ、その動作点電圧との電圧差
が、光信号を受信する光受信装置においてその光信号か
ら変調信号を復調することができる電圧差の許容範囲内
にあるバイアス電圧を光変調器に供給するバイアス電圧
供給手段とを具備する。
【００１４】すなわち本発明では、ＤＣドリフトのドリ
フト方向がバイアス電圧の極性に応じて変化することを
利用して、動作点電圧が所定の設定電圧範囲外となった
とき、極性の異なるバイアス電圧を光変調器に供給し
て、動作点電圧の移動方向（ＤＣドリフトのドリフト方
向）を逆転させる。これにより、動作点電圧が常に所定
の設定電圧範囲内に維持されることになる。
フト方向がバイアス電圧の極性に応じて変化することを
利用して、動作点電圧が所定の設定電圧範囲外となった
とき、極性の異なるバイアス電圧を光変調器に供給し
て、動作点電圧の移動方向（ＤＣドリフトのドリフト方
向）を逆転させる。これにより、動作点電圧が常に所定
の設定電圧範囲内に維持されることになる。
【００１５】
【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００１６】第１の実施例
【００１７】図１に第１の実施例による光変調装置の回
路構成を示す。光変調装置は、光変調器１１と光分岐回
路１２と受光素子１３と平均値検出回路１４と電圧比較
回路１５と動作点電圧検出回路１６と電圧比較回路１７
とバイアス電圧発生回路１８と加算回路１９で構成され
る。光変調器１１は、動作点電圧が“０”Ｖ付近にある
マッハツェンダ型光変調器である。
路構成を示す。光変調装置は、光変調器１１と光分岐回
路１２と受光素子１３と平均値検出回路１４と電圧比較
回路１５と動作点電圧検出回路１６と電圧比較回路１７
とバイアス電圧発生回路１８と加算回路１９で構成され
る。光変調器１１は、動作点電圧が“０”Ｖ付近にある
マッハツェンダ型光変調器である。
【００１８】図２に、光変調器１１の構成の概要を示
す。図３には、そのＡ−Ａ′断面を示してある。基板２
１は、電気光学効果を有する基板であり、ここでは、ニ
オブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶を用いている。光
導波路２２は、チタン（Ｔｉ）を熱拡散させて形成した
ものであり、動作点電圧が“０”Ｖに近くなるように、
一方の光導波路の幅を太くしている。また、バッファ層
２３としては、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜を使用し、電極
２４は、金（Ａｕ）で形成している。なお、この光変調
器の動作点電圧は０．１５Ｖであった。
す。図３には、そのＡ−Ａ′断面を示してある。基板２
１は、電気光学効果を有する基板であり、ここでは、ニ
オブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶を用いている。光
導波路２２は、チタン（Ｔｉ）を熱拡散させて形成した
ものであり、動作点電圧が“０”Ｖに近くなるように、
一方の光導波路の幅を太くしている。また、バッファ層
２３としては、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜を使用し、電極
２４は、金（Ａｕ）で形成している。なお、この光変調
器の動作点電圧は０．１５Ｖであった。
【００１９】以下、図１を用いて、第１の実施例の光変
調装置の動作の説明を行う。
調装置の動作の説明を行う。
【００２０】光分岐回路１２は、光変調器１１からの光
信号の一部を受光素子１３に分岐し、受光素子１３は、
受光した光信号に応じた電気信号を出力する。平均値検
出回路１４は、その電気信号の平均値を算出して、電圧
比較回路１５に出力する。電圧比較回路１５には、動作
点電圧とバイアス電圧が一致しているときに出力される
光信号の平均値“ＥREF ”が与えられている。電圧比較
回路１５は、この値と電圧比較回路１５からの受けた光
信号の平均値を比較し、その差から動作点電圧とバイア
ス電圧の差を算出する。
信号の一部を受光素子１３に分岐し、受光素子１３は、
受光した光信号に応じた電気信号を出力する。平均値検
出回路１４は、その電気信号の平均値を算出して、電圧
比較回路１５に出力する。電圧比較回路１５には、動作
点電圧とバイアス電圧が一致しているときに出力される
光信号の平均値“ＥREF ”が与えられている。電圧比較
回路１５は、この値と電圧比較回路１５からの受けた光
信号の平均値を比較し、その差から動作点電圧とバイア
ス電圧の差を算出する。
【００２１】動作点電圧検出回路１６は、いわゆる、加
算回路であり、電圧比較回路１５の出力とバイアス電圧
発生回路１８の発生するバイアス電圧を受け、これらの
値から現在の動作点電圧を算出する。
算回路であり、電圧比較回路１５の出力とバイアス電圧
発生回路１８の発生するバイアス電圧を受け、これらの
値から現在の動作点電圧を算出する。
【００２２】電圧比較回路１７は、所定の時間間隔で動
作点電圧の監視を行い、動作点電圧が“−ＥCNT ”以上
の値から“−ＥCNT ”以下の値に変化したとき、また
は、“ＥCNT ”以下の値から“ＥCNT ”以上の値に変化
したときに、制御信号を出力する回路である。この制御
信号は、“ＥB ”または“−ＥB ”Ｖのバイアス電圧を
発生するバイアス電圧発生回路１８に入力され、バイア
ス電圧発生回路は、この制御信号を検出すると出力する
バイアス電圧の極性を反転する。バイアス電圧発生回路
１８の出力したバイアス電圧は、加算回路１９で変調信
号入力端２０から入力される変調信号と加算され、光変
調器１１に供給される。
作点電圧の監視を行い、動作点電圧が“−ＥCNT ”以上
の値から“−ＥCNT ”以下の値に変化したとき、また
は、“ＥCNT ”以下の値から“ＥCNT ”以上の値に変化
したときに、制御信号を出力する回路である。この制御
信号は、“ＥB ”または“−ＥB ”Ｖのバイアス電圧を
発生するバイアス電圧発生回路１８に入力され、バイア
ス電圧発生回路は、この制御信号を検出すると出力する
バイアス電圧の極性を反転する。バイアス電圧発生回路
１８の出力したバイアス電圧は、加算回路１９で変調信
号入力端２０から入力される変調信号と加算され、光変
調器１１に供給される。
【００２３】“ＥCNT ”と“ＥB ”は、この光変調装置
を用いる光通信システムに依存する制御パラメータであ
る。これらのパラメータは、光受信装置において、光信
号の復調のために必要な消光比および光出力が得られる
動作点電圧とバイアス電圧の最大電圧差“ΔＥ”と、Ｅ
CNT ＋ＥB ＜ΔＥという不等式で関係づけられる。
を用いる光通信システムに依存する制御パラメータであ
る。これらのパラメータは、光受信装置において、光信
号の復調のために必要な消光比および光出力が得られる
動作点電圧とバイアス電圧の最大電圧差“ΔＥ”と、Ｅ
CNT ＋ＥB ＜ΔＥという不等式で関係づけられる。
【００２４】“ＥCNT ”と“ＥB ”をこの不等式を満た
す値に設定することにより、動作点電圧が“−ＥCNT ”
から“ＥCNT ”までの範囲の値であるときに、
“ＥB ”、“−ＥB ”どちらのバイアス電圧を設定して
も、動作点電圧とバイアス電圧の差が、“ΔＥ”Ｖ以内
に保たれることになり、光受信装置により光信号から変
調信号の復調が可能であることが保証される。
す値に設定することにより、動作点電圧が“−ＥCNT ”
から“ＥCNT ”までの範囲の値であるときに、
“ＥB ”、“−ＥB ”どちらのバイアス電圧を設定して
も、動作点電圧とバイアス電圧の差が、“ΔＥ”Ｖ以内
に保たれることになり、光受信装置により光信号から変
調信号の復調が可能であることが保証される。
【００２５】以下、実施例の光変調装置の動作を実際の
動作に則して説明する。
動作に則して説明する。
【００２６】実施例の光変調装置のテストには、ΔＥ＝
０．５Ｖのシステムを用いた。このため、“ＥCNT ”と
“ＥB ”は、ＥCNT ＋ＥB ≦０．５を満たすように、設
定すれば良いことになる。このため、ＥCNT ＝０．４
Ｖ、ＥB ＝０．１Ｖのように、互いに異なる値を設定す
ることもできるが、ここでは、両者を、ともに０．２Ｖ
に設定した。前述のように、この光変調装置に用いた光
変調器の動作点電圧は０．１５Ｖであり、光変調装置
は、バイアス電圧が０．２Ｖ、動作点電圧が０．１５Ｖ
という状態で変調動作を開始する。この光変調器では、
正のバイアス電圧によって生ずるＤＣドリフトは正方向
であり、動作点電圧は時間の経過に従い、大きくなって
いった。動作点電圧が０．２Ｖ（ＥCNT ）を越えたこと
が、電圧比較回路１７で判断されると、電圧比較回路１
７の出力する制御信号によって、光変調器１１に供給さ
れるバイアス電圧が、−０．２Ｖ（−ＥB ）に変更され
る。
０．５Ｖのシステムを用いた。このため、“ＥCNT ”と
“ＥB ”は、ＥCNT ＋ＥB ≦０．５を満たすように、設
定すれば良いことになる。このため、ＥCNT ＝０．４
Ｖ、ＥB ＝０．１Ｖのように、互いに異なる値を設定す
ることもできるが、ここでは、両者を、ともに０．２Ｖ
に設定した。前述のように、この光変調装置に用いた光
変調器の動作点電圧は０．１５Ｖであり、光変調装置
は、バイアス電圧が０．２Ｖ、動作点電圧が０．１５Ｖ
という状態で変調動作を開始する。この光変調器では、
正のバイアス電圧によって生ずるＤＣドリフトは正方向
であり、動作点電圧は時間の経過に従い、大きくなって
いった。動作点電圧が０．２Ｖ（ＥCNT ）を越えたこと
が、電圧比較回路１７で判断されると、電圧比較回路１
７の出力する制御信号によって、光変調器１１に供給さ
れるバイアス電圧が、−０．２Ｖ（−ＥB ）に変更され
る。
【００２７】バイアス電圧の極性が反転したことによ
り、ＤＣドリフトのドリフト方向も逆になる。このた
め、動作点電圧は、時間の経過に従い減少していき、−
０．２Ｖ（−ＥCNT ）以下の値となったときに、電圧比
較回路１７が制御信号を出力し、バイアス電圧が０．２
Ｖ（ＥB ）に変更され、ＤＣドリフトのドリフト方向が
正方向に変わる。実施例の光変調装置は、このような動
作を繰り返すことにより、動作点電圧を所定の電圧範囲
内に制御を行う。また、バイアス電圧と動作点電圧の差
は、許容値ΔＥより小さい値に保たれるため、常に、光
信号から変調信号を正確に復調することができる。
り、ＤＣドリフトのドリフト方向も逆になる。このた
め、動作点電圧は、時間の経過に従い減少していき、−
０．２Ｖ（−ＥCNT ）以下の値となったときに、電圧比
較回路１７が制御信号を出力し、バイアス電圧が０．２
Ｖ（ＥB ）に変更され、ＤＣドリフトのドリフト方向が
正方向に変わる。実施例の光変調装置は、このような動
作を繰り返すことにより、動作点電圧を所定の電圧範囲
内に制御を行う。また、バイアス電圧と動作点電圧の差
は、許容値ΔＥより小さい値に保たれるため、常に、光
信号から変調信号を正確に復調することができる。
【００２８】第２の実施例
【００２９】第２の実施例による光変調器では、バイア
ス電圧の制御をＣＰＵ（中央処理装置）を用いて行う。
ス電圧の制御をＣＰＵ（中央処理装置）を用いて行う。
【００３０】図４に、第２の実施例による光変調装置の
回路構成を示す。光変調装置は、光変調器３１と光分岐
回路３２と受光素子３３と平均値検出回路３４とＡ／Ｄ
（アナログ／デジタル）変換器３５とＣＰＵ３６とバイ
アス電圧発生回路３７と加算回路３８で構成される。光
変調器３１は、第１の実施例で用いたのと同じ形状のマ
ッハツェンダ型光変調器である。
回路構成を示す。光変調装置は、光変調器３１と光分岐
回路３２と受光素子３３と平均値検出回路３４とＡ／Ｄ
（アナログ／デジタル）変換器３５とＣＰＵ３６とバイ
アス電圧発生回路３７と加算回路３８で構成される。光
変調器３１は、第１の実施例で用いたのと同じ形状のマ
ッハツェンダ型光変調器である。
【００３１】光分岐回路３２は、光変調器３１からの光
信号の一部を受光素子３３に分岐し、受光素子３３は、
受光した光信号に応じた電気信号を出力する。平均値検
出回路３４は、この電気信号の所定の時間ごとの平均値
を算出して、Ａ／Ｄ変換器３５に出力する。Ａ／Ｄ変換
器３５は、この平均値をデジタル信号に変換してＣＰＵ
３６に供給する。
信号の一部を受光素子３３に分岐し、受光素子３３は、
受光した光信号に応じた電気信号を出力する。平均値検
出回路３４は、この電気信号の所定の時間ごとの平均値
を算出して、Ａ／Ｄ変換器３５に出力する。Ａ／Ｄ変換
器３５は、この平均値をデジタル信号に変換してＣＰＵ
３６に供給する。
【００３２】ＣＰＵ３６内には、光信号の平均値と、バ
イアス電圧、動作点電圧間の電圧差との関係を示す情報
が格納されており、ＣＰＵ３６は、この情報を基に平均
値から動作点電圧を算出し、後述する流れに従い、その
動作点電圧に応じたバイアス電圧をバイアス電圧発生回
路３７に発生させる。バイアス電圧発生回路３７が発生
したバイアス電圧と変調信号入力端３９から入力される
変調信号は、加算回路３８で加算され、光変調器３１に
供給される。
イアス電圧、動作点電圧間の電圧差との関係を示す情報
が格納されており、ＣＰＵ３６は、この情報を基に平均
値から動作点電圧を算出し、後述する流れに従い、その
動作点電圧に応じたバイアス電圧をバイアス電圧発生回
路３７に発生させる。バイアス電圧発生回路３７が発生
したバイアス電圧と変調信号入力端３９から入力される
変調信号は、加算回路３８で加算され、光変調器３１に
供給される。
【００３３】この実施例の光変調装置では、制御パラメ
ータとして、“ＶCNT ”と“ＶMIN”と“ＶSTP ”を設
定する。“ＶCNT ”は、第１の実施例における
“ＥCNT ”および“ＥB ”に対応するパラメータであ
り、たとえば、ΔＥの１／２の値を設定する。
“ＶMIN ”は、最終的に動作点電圧の制御範囲とする電
圧を設定する。“ＶSTP ”は、動作点電圧の制御範囲を
徐々に狭めていくときの電圧ステップである。
ータとして、“ＶCNT ”と“ＶMIN”と“ＶSTP ”を設
定する。“ＶCNT ”は、第１の実施例における
“ＥCNT ”および“ＥB ”に対応するパラメータであ
り、たとえば、ΔＥの１／２の値を設定する。
“ＶMIN ”は、最終的に動作点電圧の制御範囲とする電
圧を設定する。“ＶSTP ”は、動作点電圧の制御範囲を
徐々に狭めていくときの電圧ステップである。
【００３４】図５に、ＣＰＵ３６の動作の流れを示す。
ＣＰＵ３６は、Ａ／Ｄ変換器３５からの平均値を読み取
り（ステップＳ１０１）、内部に格納された情報を用い
て、この平均値から現在の動作点電圧“ＶWP”を算出す
る（ステップＳ１０２）。次に、動作モードフラグ“Ｆ
MODE”が“１”であるか否かの判断（ステップＳ１０
３）を行う。ここで、動作モードフラグ“ＦMODE”は、
光変調装置が、バイアス電圧を動作点電圧に追従させる
動作モードと動作点電圧を制御する動作モードの何れの
モードで動作しているかを示すためのフラグであり、前
者のときには、“０”が、後者のときには、“１”が設
定される。なお、変調動作開始時の“ＦMO DE”は、
“０”である。
ＣＰＵ３６は、Ａ／Ｄ変換器３５からの平均値を読み取
り（ステップＳ１０１）、内部に格納された情報を用い
て、この平均値から現在の動作点電圧“ＶWP”を算出す
る（ステップＳ１０２）。次に、動作モードフラグ“Ｆ
MODE”が“１”であるか否かの判断（ステップＳ１０
３）を行う。ここで、動作モードフラグ“ＦMODE”は、
光変調装置が、バイアス電圧を動作点電圧に追従させる
動作モードと動作点電圧を制御する動作モードの何れの
モードで動作しているかを示すためのフラグであり、前
者のときには、“０”が、後者のときには、“１”が設
定される。なお、変調動作開始時の“ＦMO DE”は、
“０”である。
【００３５】“ＦMODE”が“１”でない場合には（ステ
ップＳ１０３；Ｎ）、ステップＳ１０２で算出した動作
点電圧“ＶWP”が、制御電圧範囲内の値であるか否かの
判断を行う（ステップＳ１０４）。制御電圧範囲内であ
る場合（ステップＳ１０４；Ｙ）は、その動作点電圧に
バイアス電圧を一致させ（ステップＳ１０５）、ステッ
プＳ１０１に戻る。制御電圧範囲内にない場合（ステッ
プＳ１０４；Ｎ）は、動作モードフラグ“ＦMODE”を
“１”に変更し（ステップＳ１０６）、バイアス電圧の
極性が反転するように、バイアス電圧発生回路３７の制
御を行い（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１に戻
る。
ップＳ１０３；Ｎ）、ステップＳ１０２で算出した動作
点電圧“ＶWP”が、制御電圧範囲内の値であるか否かの
判断を行う（ステップＳ１０４）。制御電圧範囲内であ
る場合（ステップＳ１０４；Ｙ）は、その動作点電圧に
バイアス電圧を一致させ（ステップＳ１０５）、ステッ
プＳ１０１に戻る。制御電圧範囲内にない場合（ステッ
プＳ１０４；Ｎ）は、動作モードフラグ“ＦMODE”を
“１”に変更し（ステップＳ１０６）、バイアス電圧の
極性が反転するように、バイアス電圧発生回路３７の制
御を行い（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１に戻
る。
【００３６】動作モードフラグ“ＦMODE”が“１”であ
る場合には、前回の動作点電圧と今回の動作点電圧の符
号が異符号、もしくは今回の動作点電圧が”０”Ｖであ
るか否かの判断を行い（ステップＳ１０８）、動作点電
圧の符号が前回と同符号である場合（Ｎ）には、ステッ
プＳ１０１に戻る。動作点電圧がゼロ電圧をクロスした
場合（ステップＳ１０８；Ｙ）には、“ＦMODE”を
“０”に変更することにより、動作モードを動作点電圧
にバイアス電圧を追従させるモードにする。それととも
に、“ＶCNT ”が“ＶMIN ”より大きい場合（ステップ
Ｓ１０９；Ｎ）には、“ＶCNT ”を“ＶSTP ”だけ減少
させ（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０１に戻る。
る場合には、前回の動作点電圧と今回の動作点電圧の符
号が異符号、もしくは今回の動作点電圧が”０”Ｖであ
るか否かの判断を行い（ステップＳ１０８）、動作点電
圧の符号が前回と同符号である場合（Ｎ）には、ステッ
プＳ１０１に戻る。動作点電圧がゼロ電圧をクロスした
場合（ステップＳ１０８；Ｙ）には、“ＦMODE”を
“０”に変更することにより、動作モードを動作点電圧
にバイアス電圧を追従させるモードにする。それととも
に、“ＶCNT ”が“ＶMIN ”より大きい場合（ステップ
Ｓ１０９；Ｎ）には、“ＶCNT ”を“ＶSTP ”だけ減少
させ（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０１に戻る。
【００３７】以上のような動作により、この光変調装置
では、バイアス電圧と動作点電圧の差が、“２ＶMIN ”
以下になるように、動作点電圧およびバイアス電圧が制
御される。
では、バイアス電圧と動作点電圧の差が、“２ＶMIN ”
以下になるように、動作点電圧およびバイアス電圧が制
御される。
【００３８】実施例の光変調装置に用いた光変調器で
は、一方の光導波路の幅を太くすることにより、動作点
電圧が“０”Ｖ付近となる光変調器を作製したが、図６
にしめすように、光導波路の一部に外部から適当な圧力
を加えた加圧部分４９を形成することによって、動作点
電圧を“０”Ｖ付近にした光変調器を用いることもでき
る。
は、一方の光導波路の幅を太くすることにより、動作点
電圧が“０”Ｖ付近となる光変調器を作製したが、図６
にしめすように、光導波路の一部に外部から適当な圧力
を加えた加圧部分４９を形成することによって、動作点
電圧を“０”Ｖ付近にした光変調器を用いることもでき
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請
求項２記載の発明では、ＤＣドリフトによるドリフト方
向を、供給するバイアス電圧の極性により制御して、光
変調器の動作点電圧を所定の範囲内に維持する。このた
め、高いバイアス電圧が供給できるように回路を構成す
る必要もなく、また、中断なく、長期間にわたって情報
伝送を行うことができる。
求項２記載の発明では、ＤＣドリフトによるドリフト方
向を、供給するバイアス電圧の極性により制御して、光
変調器の動作点電圧を所定の範囲内に維持する。このた
め、高いバイアス電圧が供給できるように回路を構成す
る必要もなく、また、中断なく、長期間にわたって情報
伝送を行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施例による光変調装置の回路
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光変調装置で用いたマッハツェンダ型光
変調器の構造を示す説明図である。
変調器の構造を示す説明図である。
【図３】図２のマッハツェンダ型光変調器のＡ−Ａ′断
面図である。
面図である。
【図４】第２の実施例の光変調装置の回路構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】第２の実施例のＣＰＵの動作の流れを示した流
れ図である。
れ図である。
【図６】実施例で用いることができる光導波路上に加圧
部分を設けた光変調器の構成図である。
部分を設けた光変調器の構成図である。
【図７】電気光学効果を利用した光変調器の電圧・光出
力特性と光出力の関係を示した変調特性図である。
力特性と光出力の関係を示した変調特性図である。
【図８】従来例のバイアス電圧を動作点電圧に追従させ
る光変調装置の回路構成を示すブロック図である。
る光変調装置の回路構成を示すブロック図である。
１１、３１、４１ 光変調器 １２、３２、４２ 光分岐回路 １３、３３、４３ 受光素子 １４、３４、４４ 平均値検出回路 １５、１７、４５ 電圧比較回路 １６ 動作点電圧検出回路 １８、３７、４６ バイアス電圧発生回路 １９、３８、４７ 加算回路 ２０、３９、４８ 変調信号入力端 ２１ 基板 ２２ 光導波路 ２３ バッファ層 ２４ 電極 ３５ Ａ／Ｄ変換器 ３６ ＣＰＵ ４９ 加圧部分
Claims (2)
- 【請求項１】 電気光学効果を利用して、入射された光
を変調信号とバイアス電圧に応じて変調する光変調器
と、 この光変調器の出力する光信号の一部を受光してその光
信号に応じた電気信号を出力する光信号検出手段と、 この光信号検出手段の出力する電気信号を基に前記光変
調器の光出力が最大光出力の半分となる電圧である動作
点電圧を検出する動作点電圧検出手段と、 この動作点電圧が所定の設定電圧範囲外になったとき
に、前記光変調器に供給されていたバイアス電圧とは異
なる極性であり、かつ、その動作点電圧との電圧差が、
前記光信号を受信する光受信装置においてその光信号か
ら前記変調信号を復調することができる電圧差の許容範
囲内にあるバイアス電圧を前記光変調器に供給するバイ
アス電圧供給手段とを具備することを特徴とする光変調
装置。 - 【請求項２】 前記光変調器がニオブ酸リチウム基板を
用いた光変調器であることを特徴とする請求項１記載の
光変調装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5154075A JP2518138B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 光変調装置 |
| US08/263,477 US5521749A (en) | 1993-06-25 | 1994-06-22 | Optical modulation apparatus |
| DE69424471T DE69424471T2 (de) | 1993-06-25 | 1994-06-24 | Optische Modulationsvorrichtung |
| EP94109800A EP0631169B1 (en) | 1993-06-25 | 1994-06-24 | Optical modulation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5154075A JP2518138B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 光変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0713113A true JPH0713113A (ja) | 1995-01-17 |
| JP2518138B2 JP2518138B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=15576348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5154075A Expired - Lifetime JP2518138B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 光変調装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5521749A (ja) |
| EP (1) | EP0631169B1 (ja) |
| JP (1) | JP2518138B2 (ja) |
| DE (1) | DE69424471T2 (ja) |
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| GB2502261A (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-27 | Bae Systems Plc | Controlling a bias voltage for an optical modulator |
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1993
- 1993-06-25 JP JP5154075A patent/JP2518138B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-06-22 US US08/263,477 patent/US5521749A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-24 EP EP94109800A patent/EP0631169B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-24 DE DE69424471T patent/DE69424471T2/de not_active Expired - Fee Related
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