特許 6795342 変調回路および変調制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6795342

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】変調回路および変調制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/524 20130101AFI20201119BHJP

   G02F 1/03 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/524

   G02F1/03 502

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-138156(P2016-138156)

(22)【出願日】2016年7月13日

(65)【公開番号】特開2018-11164(P2018-11164A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2019年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 浩一

(72)【発明者】

【氏名】阿部 良彦

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１９１１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−４６５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６６２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４８８０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／５２４

Ｇ０２Ｆ １／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の波長の第１の光信号と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の第１の光と、前記第１の波長および前記第２の波長とは異なる第３の波長の第２の光とを合波して合波信号として出力する合波手段と、
前記合波信号に変調を施し、変調信号として出力する変調手段と、
前記変調信号を分波して、前記第１の波長の第１の変調信号、前記第２の波長の第２の変調信号および前記第３の波長の第３の変調信号としてそれぞれ出力する分波手段と、
前記第２の変調信号と、前記第３の変調信号の振幅レベルをそれぞれ計測する計測手段と、
前記第２の変調信号および前記第３の変調信号の振幅レベルを基に、前記変調手段において前記合波信号の変調を行う際に印加するバイアス電圧を制御するバイアス制御手段と、
を備え、
前記バイアス制御手段は、前記第２の変調信号および前記第３の変調信号の振幅レベルから推測される前記第１の変調信号の振幅レベルがあらかじめ設定された値となるように、前記バイアス電圧を制御することを特徴とする変調回路。

【請求項2】

変調のタイミングを示す信号である変調タイミング信号と、デューティ比が０．５のタイミング信号とを加算した信号を基に、前記第１の波長の前記第１の光信号を生成して出力する光信号出力手段をさらに備え、
前記変調手段は、前記変調タイミング信号と、前記タイミング信号を反転した信号を加算した信号を基に、前記合波信号の変調を行うことを特徴とする請求項１に記載の変調回路。

【請求項3】

前記第１の変調信号の振幅レベルが、前記第２の変調信号と前記第３の変調信号の振幅レベルの間となるように前記第１の光および前記第２の光を出力する光出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の変調回路。

【請求項4】

前記第１の波長は、前記第２の波長と、前記第３の波長の間の波長として設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の変調回路。

【請求項5】

第１の波長の第１の光信号と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の第１の光と、前記第１の波長および前記第２の波長とは異なる第３の波長の第２の光とを合波して合波信号として出力し、
前記合波信号に変調を施し、変調信号として出力し、
前記変調信号を分波して、前記第１の波長の第１の変調信号、前記第２の波長の第２の変調信号および前記第３の波長の第３の変調信号としてそれぞれ出力し、
前記第２の変調信号と、前記第３の変調信号の振幅レベルをそれぞれ計測し、
前記第２の変調信号および前記第３の変調信号の振幅レベルを基に、前記合波信号の変調を行う際に印加するバイアス電圧を制御し、
前記第２の変調信号および前記第３の変調信号の振幅レベルから推測される前記第１の変調信号の振幅レベルがあらかじめ設定された値となるように、前記バイアス電圧を制御することを特徴とする変調制御方法。

【請求項6】

変調のタイミングを示す信号である変調タイミング信号と、デューティ比が０．５のタイミング信号とを加算した信号を基に、前記第１の波長の前記第１の光信号を生成し、
前記変調タイミング信号と、前記タイミング信号を反転した信号を加算した信号を基に、前記合波信号の変調を行うことを特徴とする請求項５に記載の変調制御方法。

【請求項7】

前記第１の変調信号の振幅レベルが、前記第２の変調信号と前記第３の変調信号の振幅レベルの間となるように、前記第１の光および前記第２の光を出力することを特徴とする請求項５または６に記載の変調制御方法。

【請求項8】

前記第１の波長は、前記第２の波長と、前記第３の波長の間の波長として設定されていることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の変調制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光信号の変調回路に関するものであり、特に、光信号に変調を施す際のバイアス制御に関するものである。

【背景技術】

【0002】

光通信ネットワークにおける通信の高速化等にともない、光信号の伝送の際に、光信号に精度の高い変調を施すことが重要になっている。光信号の変調に用いられるＬＮ（Lithium Niobate）変調器などの光変調器では、ＤＣ（Direct Current）ドリフトや温度ドリフトなどの現象によって動作点がずれる現象が知られている。そのため、ＬＮ変調器では、動作点を最適化するため、バイアスを印加して動作点を補正するバイアス制御が行われている。

【0003】

バイアス制御では、光変調器からの出力を計測し、計測結果に基づいてバイアスの印加が制御されることが多い。しかし、光信号の変調方式の１つであるパルス位置変調（Pulse Position Modulation；ＰＰＭ）方式では、変調によってパルスが離散的になるため、変調後信号のマーク率が非常に小さい値となる。そのため、変調後の信号の計測結果にばらつきが生じやすく、バイアス制御の精度が低下しやすい。バイアス制御の精度が低下すると、変調後の光信号のパワーや消光比などの光特性の劣化が生じる。そのため、光信号の特性を維持するために、光信号のマーク率が低くても、バイアス制御を高い精度で行うことができる技術があることが望ましく関連する技術の開発が行われている。そのような、光信号のマーク率に依存せずに、バイアス制御を高い精度で行うための技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

【0004】

特許文献１は、パルス状の光信号に、ＣＷ（Continuous Wave）光を多重化した状態で光信号に変調を施す変調回路に関するものである。特許文献１の変調回路は、パルス状の光信号と、光信号とは異なる波長のＣＷ光が多重化された多重信号を変調器で変調する。変調が行われた多重信号は、分波され、ＣＷ光に由来する信号の計測が行われる。特許文献１の変調回路では、ＣＷ光に由来する信号の計測結果を基にバイアス電圧が設定され、変調器のバイアス制御が行われている。特許文献１は、そのようなバイアス制御を行うことで、変調器に入力される波形のマーク率によらず精度のよいバイアス制御を行うことができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−４６５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１の変調回路は、伝送に用いる光信号と、光信号とは波長が異なるＣＷ光を合波した状態で変調を施した後に分波した信号の計測結果に基づいてバイアス制御を行っている。しかし、異なる波長の光信号は、変調器やその他の光学素子の通過時に波長に依存して特性が変動する。すなわち、同一の変調器や素子を通過した２つの光信号の出力時のパワーの変化量は、波長に依存して異なる。そのため、変調を施す対象となる光信号の最適な動作点と、波長が異なるＣＷ光に由来する信号の計測結果から推測する動作点とにずれが生じる恐れがある。変調を施す対象となる光信号の最適な動作点と、計測結果から推測する動作点にずれが生じると、変調器におけるバイアス制御の精度が低下する。そのため、特許文献１の技術は、光信号のマーク率に依存せずに、バイアス制御を高い精度で行うための技術としては十分ではない。

【0007】

本発明は、上記の課題を解決するため、光信号のマーク率に依存せずに、バイアス制御を高い精度で行うことができる変調回路を得ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明の変調回路は、合波手段と、変調手段と、分波手段と、計測手段と、バイアス制御手段を備えている。合波手段は、第１の波長の第１の光信号と、第１の波長とは異なる第２の波長の第１の光と、第１の波長および第２の波長とは異なる第３の波長の第２の光とを合波して合波信号として出力する。変調手段は、合波信号に変調を施し、変調信号として出力する。分波手段は、変調信号を分波して、第１の波長の第１の変調信号、第２の波長の第２の変調信号および第３の波長の第３の変調信号としてそれぞれ出力する。計測手段は、第２の変調信号と、第３の変調信号の振幅レベルをそれぞれ計測する。バイアス制御手段は、第２の変調信号および第３の変調信号の振幅レベルを基に、変調手段において合波信号の変調を行う際に印加するバイアス電圧を制御する。

【0009】

本発明の変調制御方法は、第１の波長の第１の光信号と、第１の波長とは異なる第２の波長の第１の光と、第１の波長および第２の波長とは異なる第３の波長の第２の光とを合波して合波信号として出力する。本発明の変調制御方法は、合波信号に変調を施し、変調信号として出力する。本発明の変調制御方法は、変調信号を分波して、第１の波長の第１の変調信号、第２の波長の第２の変調信号および第３の波長の第３の変調信号としてそれぞれ出力する。本発明の変調制御方法は、第２の変調信号と、第３の変調信号の振幅レベルをそれぞれ計測する。本発明の変調制御方法は、第２の変調信号および第３の変調信号の振幅レベルを基に、合波信号の変調を行う際に印加するバイアス電圧を制御する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、光信号のマーク率に依存せずに、バイアス制御を高い精度で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。

【図2】本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。

【図3】本発明の第２の実施形態の回路の構成の一部を示す図である。

【図4】本発明の第２の実施形態における信号の振幅レベルの例を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施形態における信号の波形の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の変調回路の構成の概要を示したものである。本実施形態の変調回路は、合波手段１と、変調手段２と、分波手段３と、計測手段４と、バイアス制御手段５を備えている。合波手段１は、第１の波長の第１の光信号と、第１の波長とは異なる第２の波長の第１の光と、第１の波長および第２の波長とは異なる第３の波長の第２の光とを合波して合波信号として出力する。変調手段２は、合波信号に変調を施し、変調信号として出力する。分波手段３は、変調信号を分波して、第１の波長の第１の変調信号、第２の波長の第２の変調信号および第３の波長の第３の変調信号としてそれぞれ出力する。計測手段４は、第２の変調信号と、第３の変調信号の振幅レベルをそれぞれ計測する。バイアス制御手段５は、第２の変調信号および第３の変調信号の振幅レベルを基に、変調手段２において合波信号の変調を行う際に印加するバイアス電圧を制御する。

【0013】

本実施形態の変調回路は、第１の波長の光信号に第２の波長および第３の波長の光を合波手段１において多重化し、変調手段２において変調を行っている。また、変調手段２において変調が施された信号は、分波手段３で分波され、第１の変調信号、第２の変調信号および第３の変調信号としてそれぞれ出力される。本実施形態の変調回路では、計測手段４において、第１の光および第２の光に由来する第２の変調信号および第３の変調信号の振幅レベルの計測が行われ、バイアス制御手段５によって、計測結果を基にバイアス電圧が制御される。本実施形態の変調回路では、第１の光および第２の光に由来した信号の振幅レベルの計測結果を基にバイアス電圧を制御しているので、計測結果のばらつき等が生じにくい。また、本実施形態の変調回路では、波長の異なる２つの光に由来した信号の振幅レベルの計測結果を行っているので、計測結果の波長依存性がバイアス制御に与える影響を抑制することができる。そのため、本実施形態の変調回路では、バイアス電圧の制御を正確に行うことが可能になる。その結果、本実施形態の変調回路では、光信号のマーク率に依存せずに、バイアス制御を高い精度で行うことができる。

【0014】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の変調回路の構成の概要を示したものである。本実施形態の変調回路は、ＬＮ（Lithium Niobate）変調器において、パルス位置変調を施した光信号を出力する回路である。ＬＮ変調器では、稼動時に生じる最適な動作点からのずれを補正するバイアス電圧が印加される。本実施形態の変調回路は、信号の伝送用に用いるパルス状の光信号に、波長の異なる２つの連続波の光を合波して変調を施し、連続波の波長に相当する信号を分波して振幅レベルを計測した結果を基にバイアス電圧の制御を行うことを特徴とする。

【0015】

本実施形態の変調回路の構成について説明する。本実施形態の変調回路は、光信号出力部１１と、タイミング信号生成部１２と、変調用信号生成部１３と、第１の光出力部１４と、第２の光出力部１５と、合波部１６と、変調部１７と、分離部１８を備えている。また、本実施形態の変調回路は、バイアス制御部１９と、第１の受光部２０と、第２の受光部２１と、第１の信号加算部２２と、第２の信号加算部２３と、信号反転部２４をさらに備えている。

【0016】

光信号出力部１１は、制御信号に基づいてパルス信号を出力する機能を有する。光信号出力部１１は、半導体レーザを備え、波長λｓの光信号を信号源出力信号Ｓ１４として出力する。波長λｓは、あらかじめ設定されている。光信号出力部１１は、第１の信号加算部２２から出力タイミング信号Ｓ１３として入力される制御信号に基づいてレーザ光の出力のオンオフを制御し、パルス状の光信号を出力する。光信号出力部１１から信号源出力信号Ｓ１４として出力された光信号は、合波部１６に送られる。

【0017】

タイミング信号生成部１２は、デューティ比０．５の所定の周波数の信号を出力する。タイミング信号生成部１２は、０と１の交番信号、すなわち、Ｈｉｇｈ状態とＬｏｗ状態が、所定の周波数に基づいて交互に繰り返される信号を生成し、タイミング信号Ｓ１２として出力する。タイミング信号生成部１２は、タイミング信号Ｓ１２を第１の信号加算部２２および信号反転部２４にそれぞれ送る。

【0018】

変調用信号生成部１３は、光信号に変調を施すための変調部１７の制御信号を生成する機能を有する。変調用信号生成部１３は、外部から入力された符号データ等に基づいて、変調部１７で光信号に変調を施すタイミングを示す制御信号を生成する。変調用信号生成部１３は、生成した制御信号を第１の信号加算部２２および第２の信号加算部２３に変調タイミング信号Ｓ１１として送る。

【0019】

第１の光出力部１４は、波長λ１のＣＷ（Continuous Wave）光、すなわち、連続発振光である連続波の光を出力する機能を有する。第１の光出力部１４は、半導体レーザを備え、波長λ１の連続光を出力する。波長λ１は、あらかじめ設定されている。第１の光出力部１４は、波長λ１の光を合波部１６に第１の光Ｓ１５として送る。

【0020】

第２の光出力部１５は、波長λ２のＣＷ光、すなわち、連続発振光である連続波の光を出力する機能を有する。第２の光出力部１５は、半導体レーザを備え、波長λ２の連続光を出力する。波長λ２は、あらかじめ設定されている。第２の光出力部１５は、波長λ２の光を合波部１６に第２の光Ｓ１６として送る。

【0021】

本実施形態の変調回路では、波長λｓは、波長λ１とλ２の間になるように設定される。また、本実施形態の変調回路では、波長λ２は、波長λ１よりも長波長になるように設定される。すなわち、本実施形態の変調回路では、各波長の値は、λ１＜λｓ＜λ２を満たすように設定される。また、波長λ１の第１の光Ｓ１５と、波長λ２の第２の光Ｓ１６の出力レベルは、それぞれ一定となるように設定されている。

【0022】

合波部１６は、入力される光信号等を合波して出力する機能を有する。合波部１６は、光信号出力部１１から信号源出力信号Ｓ１４として入力される波長λｓの光信号と、第１の光出力部１４から第１の光Ｓ１５として入力される波長λ１の光と、第２の光出力部１５から第２の光Ｓ１６として入力される波長λ２の光を合波する。合波部１６は、信号源出力信号Ｓ１４、第１の光Ｓ１５および第２の光Ｓ１６を合波して波長多重化した光信号を、合波信号Ｓ１７として変調部１７に送る。合波部１６には、例えば、光カプラを用いることができる。また、本実施形態の合波部１６は、第１の実施形態の合波手段１に相当する。

【0023】

変調部１７は、入力された光信号に変調を施す機能を有する。本実施形態の変調部１７には、ＬＮ変調器が用いられる。本実施形態の変調部１７は、合波信号Ｓ１７として入力された光信号に、変調制御信号Ｓ１９として入力される制御信号に基づいてパルス位置変調を施し、変調信号Ｓ２１として出力する。図３は、本実施形態の変調部１７の構成の概要を示したものである。本実施形態の変調部１７は、信号変調部３１と、変調制御部３２と、バイアス入力部３３を備えている。

【0024】

信号変調部３１は、合波部１６から合波信号Ｓ１７として入力される信号に、変調制御部３２の制御に基づいて変調を施し、変調信号Ｓ２１として出力する。信号変調部３１は、変調制御部３２の制御に基づいてＬｉＮｂＯ_３結晶に印加する電圧を制御することで、光信号に変調を施す。また、信号変調部３１は、バイアス入力部３３の制御に基づいて、ＬｉＮｂＯ_３結晶にバイアス電圧を印加することで動作点の補正を行う。

【0025】

変調制御部３２は、第２の信号加算部２３から変調制御信号Ｓ１９として入力される制御信号に基づいて、信号変調部３１においてＬｉＮｂＯ_３結晶に印加する電圧を制御して光信号の変調を行う。変調制御部３２は、信号変調部３１におけるＬｉＮｂＯ_３結晶に印加される電圧と、光信号の変調量の関係をあらかじめ保存している。

【0026】

バイアス入力部３３は、バイアス制御部１９から送られてくるバイアス制御信号Ｓ２０に基づいて、信号変調部３１のＬｉＮｂＯ_３結晶にバイアス電圧を印加する。バイアス入力部３３は、バイアス制御部１９からバイアス制御信号Ｓ２０として入力されるバイアス電圧の値に基づいてＬｉＮｂＯ_３結晶に印加するバイアス電圧を制御する。また、本実施形態の変調部１７は、第１の実施形態の変調手段２に相当する。

【0027】

分離部１８は、入力された光信号を分波して出力する機能を有する。分離部１８は、変調部１７から変調信号Ｓ２１として入力される波長多重化された光信号を、波長λｓ、λ１およびλ２の３つの波長の光信号に分離する。変調部１７は、分離した光信号のうち波長λｓの光信号を変調回路からの出力信号である出力信号Ｓ２２として出力する。

【0028】

分離部１８は、分離した光信号のうち波長λ１の光信号を第１の監視信号Ｓ２３として第１の受光部２０に送る。また、分離部１８は、分離した光信号のうち波長λ２の光信号を第２の受光部２１に第２の監視信号Ｓ２４として送る。分離部１８には、例えば、回折格子を用いることができる。また、本実施形態の分離部１８は、第１の実施形態の分波手段３に相当する。

【0029】

バイアス制御部１９は、変調部１７において光信号に変調を施す際のバイアス電圧を設定する機能を有する。バイアス制御部１９は、第１の受光部２０から入力される波長λ１の第１の計測信号Ｓ２５の振幅レベルと、第２の受光部２１から入力される波長λ２の第２の計測信号Ｓ２６の振幅レベルを基に、変調部１７の出力時の波長λｓの光信号の振幅レベルを推定する。振幅レベルとは、光信号が１を示す状態、すなわち、Ｈｉｇｈの状態の際の光信号の振幅のことをいう。バイアス制御部１９は、推定した波長λｓの光信号の振幅レベルと、波長λｓの振幅レベルの設定値を基にバイアス電圧の値を設定する。バイアス制御部１９は、信号変調部３１におけるＬｉＮｂＯ_３結晶に印加される電圧と、光信号の変調量の関係をあらかじめ保存している。バイアス制御部１９は、あらかじめ保存しているＬｉＮｂＯ_３結晶に印加される電圧と、光信号の変調量の関係と、第１の計測信号Ｓ２５および第２の計測信号Ｓ２６として入力される計測結果に基づいてＬｉＮｂＯ_３結晶に印加するバイアス電圧を制御する。バイアス制御部１９は、算出したバイアス電圧の値の情報を、変調部１７のバイアス入力部３３にバイアス制御信号Ｓ２０として送る。また、本実施形態のバイアス制御部１９は、第１の実施形態のバイアス制御手段５に相当する。

【0030】

本実施形態の変調回路におけるバイアス電圧の値の設定方法の例について図４を参照して説明する。図４は、各波長の光信号と振幅レベルの関係を模式的にグラフとして示した図である。図４の例では、波長λ１の光信号は、波長λｓの光信号よりも振幅のレベルがｎ１（ｄＢ）小さくなるように設定されている。また、波長λ２の光信号は、波長λｓの光信号よりも振幅のレベルがｎ２（ｄＢ）大きくなるように設定されている。波長λ１およびλ２の光信号の振幅レベルと、波長λｓの光信号の振幅レベルの差は、実測されたデータを基に検量線等が作成されてあらかじめ保存されている。図４のような状態のとき、あらかじめ波長λ１と波長λ２の光信号の振幅レベルから波長λｓの光信号の振幅レベルを推測することで、バイアス制御部１９は、波長λｓの光信号の振幅レベルの設定値からのずれを算出することができる。バイアス制御部１９は、波長λｓの光信号の振幅レベルの設定値からのずれを基に、バイアス電圧の値を設定する。

【0031】

第１の受光部２０は、波長λ１の光信号の振幅レベルを計測する機能を有する。第１の受光部２０は、分離部１８から第１の監視信号Ｓ２３として入力される波長λ１の光信号を電気信号に変換する。第１の受光部２０は、電気信号に変換した信号の振幅レベルを示すデータをバイアス制御部１９に第１の計測信号Ｓ２５として送る。本実施形態の第１の受光部２０は、フォトダイオードを用いて形成することができる。

【0032】

第２の受光部２１は、波長λ２の光信号の振幅レベルを計測する機能を有する。第２の受光部２１は、分離部１８から第２の監視信号Ｓ２４として入力される波長λ２の光信号を電気信号に変換する。第２の受光部２１は、電気信号に変換した信号の振幅レベルを示すデータをバイアス制御部１９に第２の計測信号Ｓ２６として送る。本実施形態の第２の受光部２１は、フォトダイオードを用いて形成することができる。また、本実施形態の第１の受光部２０および第２の受光部２１は、第１の実施形態の計測手段４に相当する。

【0033】

第１の信号加算部２２は、タイミング信号生成部１２からタイミング信号Ｓ１２として入力される信号と、変調用信号生成部１３から変調タイミング信号Ｓ１１として入力される信号を加算する。第１の信号加算部２２は、加算した信号を出力タイミング信号Ｓ１３として光信号出力部１１に送る。

【0034】

第２の信号加算部２３は、信号反転部２４から反転信号Ｓ１８として入力される信号と、変調用信号生成部１３から変調タイミング信号Ｓ１１として入力される信号を加算する。信号反転部２４から入力される信号は、タイミング信号生成部１２から出力された信号を信号反転部２４において反転した信号である。第２の信号加算部２３は、加算した信号を変調部１７の変調制御部３２に変調制御信号Ｓ１９として送る。

【0035】

信号反転部２４は、入力された信号を反転して出力する。信号反転部２４は、タイミング信号生成部１２からタイミング信号Ｓ１２として入力される信号のＨｉｇｈ状態とＬｏｅ状態を反転する。信号反転部２４は、タイミング信号Ｓ１２として入力される信号を反転した信号を、第２の信号加算部２３に反転信号Ｓ１８として送る。

【0036】

本実施形態の変調回路の動作について説明する。変調回路が動作を開始すると、変調用信号生成部１３は、外部から入力される符号データ等を基に変調のタイミングを示す信号を変調タイミング信号Ｓ１１として出力する。変調用信号生成部１３から出力された変調タイミング信号Ｓ１１は、第１の信号加算部２２および第２の信号加算部２３にそれぞれ送られる。

【0037】

また、タイミング信号生成部１２は、所定の周波数のデューティ比０．５の信号を生成し、タイミング信号Ｓ１２として出力する。タイミング信号生成部１２から出力されたタイミング信号Ｓ１２は、第１の信号加算部２２および信号反転部２４にそれぞれ送られる。

【0038】

変調タイミング信号Ｓ１１およびタイミング信号Ｓ１２が入力されると、第１の信号加算部２２は、２つの信号を加算して出力タイミング信号Ｓ１３として出力する。第１の信号加算部２２から出力された出力タイミング信号Ｓ１３は、光信号出力部１１に送られる。

【0039】

出力タイミング信号Ｓ１３が入力されると、光信号出力部１１は、出力タイミング信号Ｓ１３に基づいた送信タイミングで、波長λｓの光信号を信号源出力信号Ｓ１４として出力する。光信号出力部１１は、出力タイミング信号Ｓ１３がｈｉｇｈの状態を示すとき、光を出力し、出力タイミング信号Ｓ１３がＬｏｗの状態を示すとき、光の出力を停止する。光信号出力部１１から出力され信号源出力信号Ｓ１４は、合波部１６に送られる。

【0040】

また、第１の光出力部１４は、波長λ１のＣＷ光、すなわち、連続波の光を生成し、第１の光Ｓ１５として出力する。同様に、第２の光出力部１５は、波長λ２のＣＷ光、すなわち、連続波の光を生成し、第２の光Ｓ１６として出力する。第１の光出力部１４および第２の光出力部１５から出力された第１の光Ｓ１５および第２の光Ｓ１６は、合波部１６にそれぞれ送られる。

【0041】

信号源出力信号Ｓ１４、第１の光Ｓ１５および第２の光Ｓ１６が合波部１６に入力されると、合波部１６は、信号源出力信号Ｓ１４、第１の光Ｓ１５および第２の光Ｓ１６を波長多重化した光信号を合波信号Ｓ１７として出力する。すなわち、合波部１６は、波長λｓの光信号と、波長λ１の光と、波長λ２の光を波長多重化した光信号を、合波信号Ｓ１７として出力する。合波部１６から出力された合波信号Ｓ１７は、変調部１７に送られる。

【0042】

図５は、本実施形態の変調回路の各部位における信号の波形を模式的に示したものである。図５の例において、変調部１７には、「（４）光信号出力部出力」、「（５）第１の光出力部出力」および「（６）第２の光出力部出力」として示した信号が波長多重化されて入力される。

【0043】

また、タイミング信号生成部１２から出力されたタイミング信号Ｓ１２が信号反転部２４に入力されると、信号反転部２４は、信号を反転させて反転信号Ｓ１８として出力する。信号反転部２４は、入力されたタイミング信号Ｓ１２がＬｏｗ状態のときは、Ｈｉｇｈ状態の信号を出力する。信号反転部２４は、入力されたタイミング信号Ｓ１２がＨｉｇｈ状態のときは、Ｌｏｗ状態の信号を出力する。また、信号反転部２４から出力された反転信号Ｓ１８は、第２の信号加算部２３に送られる。

【0044】

変調タイミング信号Ｓ１１と、反転信号Ｓ１８が第２の信号加算部２３に入力されると、第２の信号加算部２３は、変調タイミング信号Ｓ１１と、反転信号Ｓ１８を加算して変調制御信号Ｓ１９として出力する。第２の信号加算部２３から出力された変調制御信号Ｓ１９は、変調部１７に送られる。

【0045】

合波信号Ｓ１７が変調部１７に入力されると、変調部１７は、変調制御信号Ｓ１９およびバイアス制御信号Ｓ２０に基づいて合波信号Ｓ１７に変調を施し、変調信号Ｓ２１として出力する。変調部１７から出力された変調信号Ｓ２１は、分離部１８に送られる。

【0046】

変調信号Ｓ２１が分離部１８に入力されると、分離部１８は、波長多重化されて入力された光信号を分波する。変調信号Ｓ２１は、波長λｓ、波長λ１および波長λ２の光信号が波長多重化されているので、分離部１８は、波長λｓ、波長λ１および波長λ２の光信号に分波する。

【0047】

図５の例において、変調部１７では、「（７）変調部 制御信号入力」として示した信号に基づいて変調が施され、「（８）変調部 出力」として示した信号が変調信号Ｓ２１として出力される。変調部１７では、タイミング信号生成部１２が生成した信号のタイミングに基づいて光信号出力部１１から出力された信号の成分は、信号反転部２４で反転された信号で変調が行われることでキャンセルされる。その結果、変調部１７からの出力信号は、変調用信号生成部１３が生成した信号のタイミングに基づく波長λｓのパルス波と、信号反転部２４で反転された信号で変調された、波長λ１の第１の光Ｓ１５と波長λ２の第２の光Ｓ１６が多重化された光信号となる。

【0048】

分離部１８において、各波長の光信号に分波すると、各波長の光信号は、図５に「（９）分離部出力(波長λｓ）」、「（１０）分離部出力(波長λ１）」および「（１１）分離部出力(波長λ２）」として示す光信号としてそれぞれ出力される。すなわち、連続波であった波長λ１および波長λ２の光は、変調部１７を通過後にデューティ比０．５程度の光信号として出力される。本実施形態の変調回路では、デューティ比０．５程度の光信号を、振幅レベルの計測に用いることで光信号の振幅レベルをモニターする際の制度を向上することができる。また、図５において、「（９）分離部出力(波長λｓ）」として示した波形の光信号は、変調回路から出力信号Ｓ２２として出力される。

【0049】

波長多重化された変調信号Ｓ２１を分波すると、分離部１８は、波長λｓの光信号を出力信号Ｓ２２として出力する。出力信号Ｓ２２として分離部１８から出力される波長λｓの光信号は、変調回路の出力信号として伝送路等に出力される。また、波長多重化された変調信号Ｓ２１を分波すると、分離部１８は、波長λ１の光信号を第１の監視信号Ｓ２３として出力する。分離部１８から出力された第１の監視信号Ｓ２３は、第１の受光部２０に送られる。また、波長多重化された変調信号Ｓ２１を分波すると、分離部１８は、波長λ２の光信号を第２の監視信号Ｓ２４として出力する。分離部１８から出力された第２の監視信号Ｓ２４は、第２の受光部２１に送られる。

【0050】

第１の監視信号Ｓ２３が第１の受光部２０に入力されると、第１の受光部２０は、入力された波長λ１の光信号を電気信号に変換する。第１の受光部２０は、波長λ１の光信号を電気信号に変換すると、変換した電気信号をバイアス制御部１９に第１の計測信号Ｓ２５として送る。

【0051】

また、第２の監視信号Ｓ２４が第２の受光部２１に入力されると、第２の受光部２１は、入力された波長λ２の光信号を電気信号に変換する。第２の受光部２１は、波長λ２の光信号を電気信号に変換すると、変換した電気信号をバイアス制御部１９に第２の計測信号Ｓ２６として送る。

【0052】

第１の計測信号Ｓ２５および第２の計測信号Ｓ２６がバイアス制御部１９に入力されると、バイアス制御部１９は、第１の計測信号Ｓ２５および第２の計測信号Ｓ２６を基に変調部１７で印加するバイアス電圧の値を算出する。バイアス電圧の値を算出する際に、バイアス制御部１９は、第１の計測信号Ｓ２５および第２の計測信号Ｓ２６が示す振幅レベルを基に、波長λｓの光信号の振幅レベルの推定値を算出する。バイアス制御部１９は、計測結果を基に算出した波長λｓの光信号の振幅レベルの推定値と、あらかじめ保存されている波長λｓの光信号の振幅レベルの設定値の差を補正するようにバイアス電圧の値を設定する。バイアス制御部１９は、バイアス電圧の値を算出すると、バイアス電圧の値を示す情報をバイアス制御信号Ｓ２０として変調部１７に送る。

【0053】

バイアス制御信号Ｓ２０が変調部１７に入力されると、変調部１７は、合波信号Ｓ１７に変調を施す際に、バイアス制御信号Ｓ２０に基づいてバイアス電圧を印加する。変調回路の各部位は、上記の動作を繰り返すことで、光信号の変調およびバイアスの制御を繰り返し行う。上記の動作を繰り返すことで、本実施形態の変調回路は、バイアス制御によって最適な動作点で光信号に変調を施すことができる。

【0054】

本実施形態の変調回路では、光信号出力部１１から出力された光信号に、光信号よりも長波長側と短波長側の２つの連続光を合波し、波長多重化された信号に変調部１７で変調を施している。また、変調を施した後の波長多重化された光信号を分波し、２つの連続光に相当する波長の光信号の計測をそれぞれ行っている。本実施形態の変調回路では、２つの連続光に相当する波長の光信号の振幅レベルを基に、変調部１７で印加するバイアス電圧を決定している。

【0055】

このように、２つの波長の連続光の計測結果を基に、バイアス電圧を決定することで、変調時や各素子の通過時の振幅レベルの変化に波長依存性があった場合でも、変調を施す対象である伝送に用いる光信号の振幅レベルを正確に推測することができる。また、本実施形態の変調回路では、変調後においてもマーク率が低い値にはならない連続光に由来した信号を計測しているので、変調部１７の出力側での振幅レベルを高い精度で測定することができる。そのため、本実施形態の変調回路では、変調部１７のバイアスの制御を高い精度で行うことができる。その結果、本実施形態の変調回路は、光信号のマーク率に依存せずに、バイアス制御を高い精度で行うことができる。

【0056】

第２の実施形態の変調回路では、パルス位置変調方式によって光信号の変調を行っているが、変調方式は、強度変調方式、周波数変調方式、位相変調方式、または、それらの変調方式の組み合わせなど他の変調方式であってもよい。

【0057】

第２の実施形態の変調回路では、連続波として波長の異なる２つの光を多重化した状態で、光信号の変調を行っているが、多重化する光は３波長以上であってもよい。また、第２の実施形態の変調回路では、出力する光信号の波長λｓを間に含む２つの波長の連続光を多重化しているが、波長λｓよりも長波長または短波長側の２つ以上の波長の連続波の光を多重化してもよい。また、波長λｓの光信号に合波される連続波の光は、複数の波長の光が多重化された状態で、合波部に入力されてもよい。

【符号の説明】

【0058】

１ 合波手段
２ 変調手段
３ 分波手段
４ 計測手段
５ バイアス制御手段
１１ 光信号出力部
１２ タイミング信号生成部
１３ 変調用信号生成部
１４ 第１の光出力部
１５ 第２の光出力部
１６ 合波部
１７ 変調部
１８ 分離部
１９ バイアス制御部
２０ 第１の受光部
２１ 第２の受光部
２２ 第１の信号加算部
２３ 第２の信号加算部
２４ 信号反転部
３１ 信号変調部
３２ 変調制御部
３３ バイアス入力部
Ｓ１１ 変調タイミング信号
Ｓ１２ タイミング信号
Ｓ１３ 出力タイミング信号
Ｓ１４ 信号源出力信号
Ｓ１５ 第１の光
Ｓ１６ 第２の光
Ｓ１７ 合波信号
Ｓ１８ 反転信号
Ｓ１９ 変調制御信号
Ｓ２０ バイアス制御信号
Ｓ２１ 変調信号
Ｓ２２ 出力信号
Ｓ２３ 第１の監視信号
Ｓ２４ 第２の監視信号
Ｓ２５ 第１の計測信号
Ｓ２６ 第２の計測信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】