特開 2024-51704 光送信機、及びバイアス制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024051704

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】光送信機、及びバイアス制御方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/025 20060101AFI20240404BHJP

   H04B 10/516 20130101ALI20240404BHJP

   H04B 10/077 20130101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

G02F1/025

H04B10/516

H04B10/077 190

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022158005

(22)【出願日】2022-09-30

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業／ポスト５Ｇ情報通信システムの開発／ポスト５Ｇ情報通信システムにおけるテラビット光伝送システムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100107515

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】松浦 秀行

(72)【発明者】

【氏名】小牧 浩輔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 秀利

(72)【発明者】

【氏名】石堂 勝利

【テーマコード（参考）】

2K102

5K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA20

2K102BA03

2K102BB04

2K102BC04

2K102CA01

2K102CA09

2K102DA02

2K102DB05

2K102DD03

2K102EA02

2K102EA26

2K102EB06

2K102EB16

2K102EB20

2K102EB22

2K102EB29

5K102AA51

5K102AH02

5K102LA04

5K102LA32

5K102LA52

5K102MA01

5K102MB04

5K102MC30

5K102MD01

5K102MD02

5K102MD03

5K102MH02

5K102MH13

5K102MH27

5K102PH02

5K102PH31

5K102PH49

5K102RD05

5K102RD12

5K102RD26

(57)【要約】

【課題】挿入損失の波長依存性を抑制した光送信機とバイアス制御方法を提供する。
【解決手段】光送信機は、ＩｎＰ系材料を用いたマッハツェンダ型の光変調器と、前記光変調器に印加される直流バイアスを制御するバイアス制御部と、前記光変調器の出力光をモニタしてモニタ信号を生成するモニタ部と、前記バイアス制御部によるバイアス制御の前段で、波長に応じて前記モニタ信号の利得を前記光変調器の挿入損失の波長依存性を補償する方向に補正する補正部と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＩｎＰ系材料を用いたマッハツェンダ型の光変調器と、
前記光変調器に印加される直流バイアスを制御するバイアス制御部と、
前記光変調器の出力光をモニタしてモニタ信号を生成するモニタ部と、
前記バイアス制御部によるバイアス制御の前段で、波長に応じて前記モニタ信号の利得を前記光変調器の挿入損失の波長依存性を補償する方向に補正する補正部と、
を有する光送信機。

【請求項2】

前記モニタ部は、前記光変調器の前記出力光の一部を検出する光検出器と、前記光検出器で得られる光電流を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記トランスインピーダンスアンプから出力される電圧信号に含まれる所定の周波数成分を取り出すバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタで取り出された前記所定の周波数成分を増幅する電気アンプと、を含み
前記補正部は、波長に応じて前記電気アンプの利得を補正する、
請求項１に記載の光送信機。

【請求項3】

前記モニタ部は、前記光変調器の前記出力光の一部を検出する光検出器と、前記光検出器で得られる光電流を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記トランスインピーダンスアンプから出力される電圧信号に含まれる所定の周波数成分を取り出すバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタで取り出された前記所定の周波数成分を増幅する電気アンプと、を含み
前記補正部は、波長に応じて前記トランスインピーダンスアンプの利得を補正する、
請求項１に記載の光送信機。

【請求項4】

前記バイアス制御部は前記モニタ信号の利得をデジタル的に調整するデジタルゲイン調整部を有し、
前記補正部は、波長に応じて前記デジタルゲイン調整部のデジタルゲインを補正する、
請求項１に記載の光送信機。

【請求項5】

前記バイアス制御部は、現在の波長チャネルの設定情報を取得する波長チャネルデータ取得部を有し、
前記補正部は、前記波長チャネルデータ取得部で取得された設定情報に基づいて、前記モニタ信号の利得を調整する補正値を決定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の光送信機。

【請求項6】

前記バイアス制御部は前記光変調器に印加される前記直流バイアスにディザ信号を重畳し、利得補正された前記モニタ信号に含まれるディザ成分と前記ディザ信号との位相誤差を小さくする方向に前記直流バイアスの電圧値を制御する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の光送信機。

【請求項7】

ＩｎＰ系材料を用いたマッハツェンダ型の光変調器の直流バイアスにディザ信号を重畳し、
前記光変調器の出力光をモニタして、前記ディザ信号と同じ周波数で変動するディザ成分を含むモニタ信号を生成し、
前記モニタ信号の利得を、前記光変調器の挿入損失の波長依存性を補償するように波長に応じて補正し、
補正された前記モニタ信号を用いて前記光変調器のバイアス制御を行う、
バイアス制御方法。

【請求項8】

前記光変調器の出力光の一部を光検出器で検出し、前記光検出器から出力される光電流を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプの利得を波長に応じて補正する、
請求項７に記載のバイアス制御方法。

【請求項9】

前記光変調器の出力光から前記ディザ信号と同じ周波数で変動するディザ成分を取り出し、前記ディザ成分を増幅する電気アンプの利得を波長に応じて補正する、
請求項７に記載のバイアス制御方法。

【請求項10】

前記モニタ信号をデジタル変換し、デジタルモニタ信号のデジタルゲインを波長に応じて補正する、
請求項７に記載のバイアス制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光送信器、及びバイアス制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の通信の高速化、大容量化の要求に対応するため、外部変調器を用いた多値変調が採用されている。コアネットワークでは、長い間、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：Lithium Niobate）を用いたＬＮ変調器が使われてきた。近年、ＬＮ変調器に対して、小型の特徴を持つＩｎＰ系材料を用いたＩｎＰベースの変調器の性能が向上してきており、商用化段階にきている。ＩｎＰ系材料として、例えば、ＩＮＧａＡｓＰ、ＩｎＡｌＧａＡｓなどがあり、これらの材料の厚膜、もしくは多重量子井戸構造を用いて変調器が形成される。

【0003】

ＬＮ変調器やＩｎＰ系材料を用いたマッハツェンダ型変調器（ＭＺＭ）では、温度変化、経年変化などにより、動作点を規定する直流（ＤＣ）バイアスがドリフトする。ＤＣバイアスを光変調器の動作点に維持するために、自動バイアス制御（ＡＢＣ：Auto Bias Control）が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－６７９３３号公報

【特許文献2】特開２００９－２６５２８３号公報

【特許文献3】特開２０１２－２５７１６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＩｎＰベースの光変調器では、電界の印加によりバンドギャップが変化することで光吸収率が変わり、光の進行速度、すなわち位相が変化する。すなわち、ＩｎＰベースの光変調器の光吸収特性は、波長依存性を有する。一方、光通信の伝送帯域の広帯域化が進められており、光変調器の動作帯域も拡張されつつある。高周波域では、パワー特性を維持した状態で帯域を拡げることが難しく、一般に帯域補償が行われている。帯域補償は、高周波域での波長対パワー特性を平坦化するために、低周波域での利得を低下させて帯域全体の利得を平坦化する処理である。この帯域補償により、出力レベルが低下するだけではなく、補償量によって損失にばらつきが生じる。高周波帯域補償による損失ばらつきは、ＬＮ変調器では問題とされてこなかった。しかし、ＩｎＰ系材料を用いた光変調器では、高周波帯域補償による損失ばらつきと、光吸収特性の波長依存性とが相まって、挿入損失の波長依存性が無視できないものになっている。ＩｎＰベースの光変調器の挿入損失の波長依存性はＡＢＣ制御にも影響し、ＤＣバイアスを正しい動作点に維持することが困難になる。

【0006】

本開示は、挿入損失の波長依存性を抑制した光送信機とバイアス制御方法を提供することを一つの目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態において、光送信機は、
ＩｎＰ系材料を用いたマッハツェンダ型の光変調器と、
前記光変調器に印加される直流バイアスを制御するバイアス制御部と、
前記光変調器の出力光をモニタしてモニタ信号を生成するモニタ部と、
前記バイアス制御部によるバイアス制御の前段で、波長に応じて前記モニタ信号の利得を前記光変調器の挿入損失の波長依存性を補償する方向に補正する補正部と、
を備える。

【発明の効果】

【0008】

挿入損失の波長依存性を抑制した光送信機とバイアス制御方法が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ＭＺＭの挿入損失の波長依存性を示す図である。

【図2】実施形態の光送信機を用いた光トランシーバモジュールの模式図である。

【図3】実施形態の光送信機の模式図である。

【図4】ＭＺＭの電圧対光パワー特性を示す図である。

【図5】チャネル対応情報の一例を示す図である。

【図6】実施形態のバイアス制御のフローチャートである。

【図7】波長依存性補正のフローチャートである。

【図8】補正値決定の一例を示す図である。

【図9】挿入損失の波長依存性を補償する補正例を示す図である。

【図10】光送信機の変形例の模式図である。

【図11】光送信機の別の変形例の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態の光送信機の構成とバイアス制御方法を述べる前に、図１を参照して、ＩｎＰ系材料を用いた光変調器で問題となる挿入損失の波長依存性を説明する。図１の横軸は波長、縦軸は光検出レベルの中心波長に対する相対値（％）である。搬送波がＩｎＰベースの光変調器で変調される際に生じる挿入損失は、波長によって大きく変わる。Ｃバンドを含む１５２８ｎｍから１５６６ｎｍの波長域で、中心波長である１５４７ｎｍの光検出レベルを１００％とすると、短波長側の１５２８ｎｍでは、中心波長に対して＋１０％の光検出レベルを示すが、長波長側の１５６５ｎｍでは、中心波長に対して－３０％となり、挿入損失が大きい。

【0011】

－３０％の挿入損失は、ＡＢＣ制御の最適バイアス点への収束の精度または収束時間に影響する。図１に示した特性は、一つのサンプルでの測定例であるが、挿入損失は素子間、または製造ロット間によっても変わり得る。素子ごと、または製造ロットごとのばらつきを考慮すると、波長に依存した挿入損失の偏りは、さらに大きくなると考えられる。

【0012】

実施形態では、ＭＺＭの挿入損失の波長依存性を打ち消すように、波長に応じてバイアス制御に用いるモニタ値の利得を調整する。以下に示す形態は、本開示の技術思想を具現化するための一例であって、開示内容を限定するものではない。各図面に示される構成要素の大きさ、位置関係等は、発明の理解を容易にするために誇張して描かれている場合がある。同一の構成要素または機能に同一の名称または符号を付けて、重複する説明を省略する場合がある。

【0013】

＜光トランシーバモジュールと光送信機の構成＞
図２は、実施形態の光送信機１０を有する光トランシーバモジュール１の模式図、図３は、光送信機１０の模式図である。実線の矢印は電気信号、太線は光の経路を示す。光トランシーバモジュール１は、コヒーレント受信とデジタル信号処理を組み合わせた、デジタルコヒーレント方式の光トランシーバである。光トランシーバモジュール１は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２、光源（図中で「ＬＤ」と表記）５、光送信機１０、及び光受信機３０を有する。光送信機１０は、光変調器１３と、光変調器１３のＤＣバイアスを制御するマイクロプロセッサ２０とを有する。光変調器１３はＩｎＰ系材料を用いた変調器である。

【0014】

光トランシーバモジュール１は光ファイバ６及び７に接続されている。光送信機１０は光ファイバ６に接続され、伝送路に光信号を送信する。光受信機は光ファイバ７に接続され、伝送路から光信号を受信する。光源５から出射された光は、光送信機１０と光受信機３０に供給される。光送信機１０に供給される光は搬送波として光変調器１３に入射し、光変調器１３で変調された光信号が光ファイバ６に出力される。光受信機３０に供給される光は、光ファイバ７から受信した光信号を検波する局発光として用いられる。

【0015】

図３を参照すると、光送信機１０は、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１２と、光変調器１３と、光変調器１３に印加されるＤＣバイアスを制御するバイアス制御部２００と、光変調器１３の出力光をモニタするモニタ部１９とを有する。バイアス制御部２００は、マイクロプロセッサ２０の機能により実現される。モニタ部１９は、光検出器（ＰＤ）１４と、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）１５と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１６と、電気アンプ１７とを含む。ＰＤ１４は光変調器１３からの出力光を検出する。ＴＩＡ１５は、ＰＤ１４から出力される光電流を電圧信号に変換する。ＢＰＦ１６はＴＩＡ１５から出力された電圧信号に含まれる所定の周波数の変動成分を通過させる。電気アンプ１７は、ＢＰＦ１６で取り出された周波数の変動成分を増幅する。

【0016】

光変調器１３は、マッハツェンダ型の変調器であり、２つの子ＭＺＭ１３１と１３２が並列に接続されて、親ＭＺＭ１３３が形成されている。子ＭＺＭ１３１を通る光と、子ＭＺＭ１３２を通る光の間には９０度の位相差が与えられる。子ＭＺＭ１３１と１３２の一方は同相（Ｉ）チャネルとして働き、他方は直交（Ｑ）チャネルとして働き、位相変調型のＩＰ変調器が形成される。

【0017】

子ＭＺＭ１３１と１３２、及び親ＭＺＭ１３３に、電極１３５、１３６、及び１３７がそれぞれ設けられている。電極１３５と１３６の高周波（ＲＦ）端子に、ＤＳＰ２で生成されたデータ信号が高速駆動信号として入力される。光源５から光変調器１３のＩチャネルとＱチャネルに入射した光は、各チャネルでデータ信号により変調される。子ＭＺＭ１３１で変調された光と、子ＭＺＭ１３２で変調された光は、互いに９０度の位相差が与えられて合波され、４つの位相状態をもつ光信号として光変調器１３から出力される。

【0018】

電極１３５、１３６、及び１３７のＤＣ端子には、ＤＣバイアスが印加される。子ＭＺＭ１３１の電極１３５のＤＣ端子にバイアス電圧Ｖ１が印加され、子ＭＺＭ１３２の電極１３６のＤＣ端子にバイアス電圧Ｖ２が印加される。親ＭＺＭ１３３の電極１３７のＤＣ端子にバイアス電圧Ｖ３が印加される。バイアス電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は、バイアス制御部２００によって適切な動作点に制御される。光位相を変調する光変調器１３では、子ＭＺＭ１３１と１３２のバイアス電圧Ｖ１とＶ２は、データ信号の入力のない状態で光変調器の出力パワーが最小となるＮｕｌｌ点に制御される。親ＭＺＭ１３３のバイアス電圧Ｖ３は、子ＭＺＭ１３１を通る光と子ＭＺＭ１３２を通る光の間に９０度の位相差を与えるように設定されている。

【0019】

図４は、ＭＺＭの電圧対光パワー特性を示す。この電圧対光パワー特性は消光カーブとも呼ばれ、横軸は印加されるバイアス電圧、縦軸はＭＺＭの出力パワーである。バイアス電圧Ｖ１とＶ２は、データ信号の入力がない状態で、ＭＺＭの２本のアームを伝搬する光の位相が１８０度逆相になるように設定されている。２本のアーム間に１８０度の位相差を与えることで、２本のアームを通る光が合波されたときに互いに打ち消し合ってＭＺＭの出力は最小になる。ＭＺＭの出力パワーが最小になる点をＮｕｌｌ点と呼ぶ。２本のアームを通る光が同じ位相のときは、合波されたときに互いに強め合って、ＭＺＭの出力は最大（ピーク）になる。ＭＺＭの出力を最小から最大まで変化させるのに必要な駆動電圧は、半波長電圧Ｖπと呼ばれる。

【0020】

ＩｎＰベースの光変調器１３には波長依存性があり、特に伝送帯域が拡がった場合、電圧と位相の関係は必ずしも線形にならない。そのため、光変調器１３では半波長電圧Ｖπが帯域幅にわたってできるだけ一定になるようにバイアス電圧が調整されるが、挿入損失の波長依存性はなおも残存する。すなわち、波長によって光変調器１３から出力される光パワーが変動し、この光パワーの変動がＡＢＣ制御の精度や収束時間に影響する。そこでこの挿入損失の波長依存性を打ち消すようにＡＢＣ制御を行う。

【0021】

バイアス制御自体は、従来と同じく、低周波のディザ信号を用いる。バイアス電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３に、数十Ｈｚから数百Ｈｚの周波数で変化するディザ信号を重畳する。重畳されたディザ信号は、各ＭＺＭで生成される高速光信号の振幅の微小な変動として現れる。図４に示すように、バイアス電圧が光変調器１３の動作点（たとえばＮｕｌｌ点）からずれていると、光変調器１３の出力光に、ディザ信号と同じ周波数で変動するディザ成分が観測される。バイアス電圧のずれの方向によって、観測されるディザ成分の位相がディザ信号と同相、または逆相になる。

【0022】

ディザ成分を観測するために、光変調器１３の出力光の一部をタップ１３８で分岐してＰＤ１４で検出する。ＰＤ１４から出力された光電流は、ＴＩＡ１５で電圧信号に変換され、ＢＰＦ１６で、ディザ信号と同じ周波数で変動する成分が取り出される。ディザ信号と同じ周波数で変化する変動成分（これを「ディザ成分」と呼ぶ）は、電気アンプ１７で増幅される。電気アンプ１７の利得は、デジタルポテンショメータ（ＤＰＯＴ）１８で調整されている。

【0023】

子ＭＺＭのバイアス電圧がＮｕｌｌ点、すなわち電圧対光パワー特性のボトムにある場合は、ディザ成分の位相がＮｕｌｌ点を中心に１８０度反転して、ディザ周波数の２倍の周波数が観察される。バイアス電圧がＮｕｌｌ点からずれていると、ディザ信号と同じ周波数のディザ成分が観察され、バイアスずれの程度に応じてディザ成分とディザ信号の間に位相差が生じる。ＡＢＣ制御は、ディザ成分とディザ信号の位相差をゼロまたは最小にするようにバイアス電圧を制御する。

【0024】

ただし、光変調器１３の挿入損失の波長依存性が大きいと、損失の大きい波長と、損失の小さい波長で、ＰＤ１４で検出されるモニタ光のパワーが大きく変動し、バイアス制御部２００に入力されるモニタ信号のレベルが波長によって変動する。バイアス制御部２００への入力レベルの変動は、光信号の位相の進みまたは遅れを補正するＡＢＣ制御ループの収束の精度や速度に影響する。たとえば、１５６０ｎｍ近傍の波長が用いられて、バイアス制御部２００への入力レベルが大きく低下した場合に、ディザ信号に対するディザ成分の位相ずれを正確に検出できずにＡＢＣ制御が収束しない。あるいは、ＡＢＣ制御ループで消光点が定まらず、収束時間が非常に長くなる。一方、１５３０ｎｍ近傍の波長が用いられてＰＤ１４に入射する光パワーが高すぎると、電気アンプ１７の出力飽和による不感帯の発生や、過大な制御利得による異常発振が懸念される。

【0025】

このようなバイアス制御の劣化を抑制するために、実施形態では、ＡＢＣ制御の前段でモニタ部１９によって生成されるモニタ信号の利得を波長に応じて調整する。図３の構成例では、電気アンプ１７のＤＰＯＴ１８を利用して、バイアス制御部２００への入力の前段で、モニタ信号の利得を光変調器１３の挿入損失の波長依存性を打ち消す方向に補正する。

【0026】

バイアス制御部２００は、ディザ生成部２１と、制御誤差算出部２２と、バイアス値算出部２３と、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）２４と、波長依存性補正部２５と、波長チャネルデータ取得部２６とを有する。ディザ生成部２１はバイアス電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３に重畳されるディザ信号を生成する。一例として、３００Ｈｚのディザ信号を生成する。ディザ信号は、バイアス値算出部２３で決定された各ＭＺＭのＤＣバイアス値とともに、ＤＡＣ１２に供給され、アナログ電気信号に変換されて、対応するＭＺＭの電極１３５、１３６、及び１３７に印加される。ＡＢＣ制御の開始時には、初期バイアス値としてＶ１、Ｖ２、及びＶ３はあらかじめ定められた電圧値に設定されていてもよい。

【0027】

ディザ信号が重畳された状態で、光変調器１３の出力光は、モニタ部１９によってモニタされる。バイアス制御部２００に入力されたモニタ信号は、ＡＤＣ２４によりデジタル信号に変換され、制御誤差算出部２２に入力される。ＡＤＣ２４は、バイアス制御部２００の外部に設けられていてもよい。この場合は、デジタルモニタ信号がバイアス制御部２００に入力される。

【0028】

制御誤差算出部２２は、ディザ生成部２１で生成されたディザ信号を用いて、モニタ信号に含まれるディザ成分を同期検波し、位相の進みまたは遅れから、ＤＣバイアスの制御誤差を算出する。算出された制御誤差は、バイアス値算出部２３に供給されて、現在のバイアス値に加算され、制御誤差を小さくする方向にバイアス値が更新される。たとえば、モニタ信号に含まれる揺らぎ（ディザ）成分の位相がＤＣバイアスに重畳されたディザ信号と同相のときは、ＤＣバイアスがＮｕｌｌ点（親ＭＺＭの場合はπ／２の位相点）に向かって減少する方向にバイアス値が更新される。モニタ信号に含まれる揺らぎ（ディザ）成分の位相がＤＣバイアスに重畳されたディザ信号と逆相にあるときは、ＤＣバイアスがＮｕｌｌ点（親ＭＺＭの場合はπ／２の位相点）に向かって増加する方向にバイアス値が更新される。

【0029】

バイアス値が更新されたバイアス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が光変調器１３に印加され、制御誤差（位相差）が最小になるまでＡＢＣ制御のループが繰り返し実行される。子ＭＺＭ１３１及び１３２、及び親ＭＺＭ１３３のＡＢＣ制御は時分割で行われてもよいし、バイアス制御部２００をそれぞれのＭＺＭごとに設けて、並列で同時に実行されてもよい。

【0030】

実施形態の特徴として、現在使用されている波長チャネルの情報が、光源５に供給されるとともに、バイアス制御部２００に入力される。波長チャネルデータ取得部２６は、現在の波長チャネルの情報を取得すると、波長チャネル情報を波長依存性補正部２５に供給する。波長依存性補正部２５は、チャネル対応情報２５１を参照して、現在の波長に応じて発生する挿入損失を補う方向にモニタ信号の利得を補正する。たとえば、波長依存性補正部２５で決定された補正値は、電気アンプ１７に供給されて、電気アンプ１７の利得が波長に応じて調整される。

【0031】

波長依存性補正部２５で用いられるチャネル対応情報２５１は、マイクロプロセッサ２０（図２参照）に内蔵された、あるいは外付けのメモリに保存されている。チャネル対応情報は、チャネル（波長）ごとに対応する補償値を記述したルックアップテーブル（ＬＵＴ）の形式でもよいし、補償値を波長の関数として定義した関数であってもよい。

【0032】

図５は、チャネル対応情報２５１の一例を示す。このチャネル対応情報２５１は、波長設定チャネルと、挿入損失補償値とを対応づけたＬＵＴとして保存されている。図３の光送信機１０では、電気アンプ１７のＤＰＯＴ１８の可変抵抗を利用して挿入損失を補うので、挿入損失補償値としてＤＰＯＴ設定データが記述されている。チャネルによってＤＰＯＴ１８の可変抵抗値を変えることで電気アンプ１７の利得を変えて、波長によって変動する挿入損失を補う。

【0033】

図５のＬＵＴでは、５０チャネルごとにＤＰＯＴ１８の設定値が記述されている。光変調器１３を形成する各ＭＺＭの通過損失の波長依存性を模擬できるならば、所定のチャネル間隔でＤＰＯＴ設定値のデータを間引いてもよい。間引かれたチャネルのＤＰＯＴ設定値は、たとえば、線形補間で計算される。チャネル範囲、すなわち帯域の範囲に応じて、異なる線形補間式を用いてもよい。たとえば、帯域の中心波長よりも長波長側の領域で、短波長側の領域よりも線形補間の傾きを大きくしてもよい。図５のＬＵＴの替わりに、全チャネルを複数のチャネルグループに分けて、チャネルグループごとに関数式を保持してもよい。

【0034】

いずれの構成でも、波長によって変動する光変調器１３の挿入損失を電気アンプ１７の利得で補正し、ＡＢＣ制御に入る前に挿入損失の波長依存性を補償する。これによりＡＢＣ制御の収束精度の劣化や、収束時間の増大を抑制することができる。

【0035】

＜バイアス制御方法、及び挿入損失の波長依存性の補正＞
図６は、実施形態のバイアス制御のフローチャートである。この制御フローは初期起動時または波長変更時に実行される。バイアス制御は子ＭＺＭ１３１と１３２、及び親ＭＺＭ１３３のそれぞれに対して行われる。図６では、子ＭＺＭ１３１に対するバイアス制御に着目する。まず、子ＭＺＭ１３２へのディザ信号の入力をオフにして、子ＭＺＭ１３１の電極１３５のＤＣ端子に、ディザ信号が重畳されたバイアス電圧Ｖ１を印加する（Ｓ１１）。ディザ信号の重畳により、光変調器１３の出力光にディザ信号と同じ周波数で変動するディザ成分が含まれている。ディザ成分は、ディザ信号に対してバイアス電圧Ｖ１のＮｕｌｌ点からのずれに相当する位相差をもつ。

【0036】

モニタ部１９で光変調器１３の出力光をモニタしてモニタ信号を生成する（Ｓ１２）。上述したように、伝送帯域にわたって光変調器１３の挿入損失が一定であれば、電気アンプ１７から出力されるモニタ信号をそのままＡＢＣ制御に供給してもよい。しかし、ＩｎＰベースの光変調器１３では、波長によって挿入損失が大きく変動するため、ＡＢＣ制御の前段で、挿入損失の波長依存性を補正する（Ｓ１３）。具体的には、モニタ信号の利得を波長に応じて調整する。

【0037】

利得調整されたモニタ信号を用いてＡＢＣ制御を実施する（Ｓ１４）。ＡＢＣ制御は、着目しているバイアス電圧Ｖ１を、ディザ成分のディザ信号からの位相ずれを小さくする方向に制御する。これにより、ＤＣバイアスが動作点またはその近傍に制御される。

【0038】

図７は、図６のＳ１３の波長依存性補正のフローチャートである。挿入損失の波長依存性の補正は、波長依存性補正部２５、すなわちマイクロプロセッサ２０で実行される。まず、波長チャネル設定情報を取得する（Ｓ２１）。波長チャネル設定情報は、ユーザによって選択されている波長チャネルであってもよいし、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式の光通信の場合は、光源５の波長可変レーザアレイの現在の設定波長であってもよい。

【0039】

現在の波長に基づいて、挿入損失の変動を補償する補正値を決定する（Ｓ２２）。たとえば、ＤＰＯＴ１８の可変抵抗値、または電気アンプ１７の利得値が補正値となる。補正値はＤＰＯＴ１８の設定値に限定されず、後述するように、ＴＩＡ１５の利得を調整してもよいし、ＡＤＣ２４の後段でデジタルゲインを調整してもよい。

【0040】

決定された補正値に基づいて、挿入損失の波長依存性を補償する（Ｓ２３）。たとえば１５６５ｎｍ近傍の波長が用いられている場合は、電気アンプ１７の利得を大きくするようにＤＰＯＴ１８の可変抵抗値を設定する。１５２８ｎｍ近傍の波長が用いられている場合は、電気アンプ１７の利得を小さくするようにＤＰＯＴ１８の可変抵抗値を設定する。これにより、挿入損失の波長依存性が補償される。

【0041】

図８は、補正値決定の一例を示す。帯域の中心を境にして、長波長側と短波長側で、線形補間により挿入損失の波長依存性の補正値を計算する。補正対象は、この例では、ＤＰＯＴ１８の設定値である。まず、中心波長λref（この例では１５４７ｎｍ）で規定のＡＢＣ制御利得が得られるように、ＤＰＯＴ１８の可変抵抗値を設定する。このときのＤＰＯＴ設定値をＤＰＯＴrefとする。ＤＰＯＴ１８の設定値がＤＰＯＴrefに設定されているときの、中心波長λrefでの光検出レベルをＰref＝１００％とする。

【0042】

中心波長λrefよりも短波長λ_Ｓの光検出レベルをＰ_Ｓ、中心波長λrefよりも長波長λ_Ｌの光検出レベルをＰ_Ｌとする。図６の波長対光検出レベル特性（または波長対挿入損失特性）において、Ｐrefを１００％とすると、１５２８ｎｍでのＰ_Ｓは１１２％、１５６６ｎｍでのＰ_Ｌは６９％である。

【0043】

短波長側と長波長側で、中心波長λrefを基準とする補正係数を計算する。
波長１５２８ｎｍの補正係数：Ｐref／Ｐ_Ｓ＝１００／１１２＝０．８９
波長１５６６ｎｍの補正係数：Ｐref／Ｐ_L＝１００／６９＝１．４５

【0044】

上記の補償係数を用いて、短波長側と長波長側のそれぞれで、目標波長λ_ＴでのＤＰＯＴ１８の設定値ＤＰＯＴ（λ_Ｔ）を補間計算する。
短波長側：ＤＰＯＴ(λ_Ｔ)
＝ＤＰＯＴref×［(0.89-1.00)／(λ_Ｓ－λref)(λ_Ｔ－λref)＋１］
＝ＤＰＯＴref×［(0.89-1.00)／(1528－1547)(λ_Ｔ－1547)＋１］
短波長側：ＤＰＯＴ(λ_Ｔ)
＝ＤＰＯＴref×［(1.45-1.00)／(λ_Ｌ－λref)(λ_Ｔ－λref)＋１］
＝ＤＰＯＴref×［(0.89-1.00)／(1566－1547)(λ_Ｔ－1566)＋１］

【0045】

このようにして、ＡＢＣ制御に入力される前段で、任意の波長で動作する光変調器１３のモニタ信号の利得を、挿入損失の波長依存性を打ち消す方向に補正できる。波長によってモニタ信号のパワーが過大になる、あるいは著しく低下する事態を防止し、ＡＢＣ制御の収束精度、または収束時間を許容範囲内に維持することができる。

【0046】

図９は、挿入損失の波長依存性を補償する補正例を示す図である。横軸は波長、左の縦軸は最大エラー検出量、右の縦軸は電気アンプ１７の増幅率である。中心波長λrefでの増幅率を１倍としている。黒丸はエラー量、三角マークは電気アンプ１７の利得（増幅率）を表す。四角マークは、中心波長λref、短波長（λ_Ｓ）、及び長波長（λＬ）の３点でのエラー量の測定値、点線は３点の測定値に基づいて短波長側と長波長側でそれぞれ線形補間したフィッティングラインである。

【0047】

エラー量の実測値とフィッティングラインはよく一致している。中心波長λrefのときの電気アンプ１７の利得を１倍として、帯域全体にわたって最大エラー検出量がほぼ一定となるようにＤＰＯＴ設定値を決定する。このときの電気アンプ１７の利得特性は、三角マークで示すように、長波長側に向かって非線形に減少する。これにより、ＡＢＣ制御の前段で、ディザ成分を表すモニタ信号の利得が、挿入損失の波長依存性をなくす方向に補正される。

【0048】

＜変形例＞
図１０は、変形例である光送信機１０Ａの模式図である。光送信機１０Ａでは、ＡＢＣ制御の前段で、ＴＩＡ１５の利得を調整して、挿入損失の波長依存性を補正する。バイアス制御部２００Ａの波長依存性補正部２５は、チャネル対応情報２５１Ａとして、チャネルごとに対応するＴＩＡの利得設定値を補正値として有する。ＴＩＡの利得設定値は、図５のように、所定間隔のチャネルに対応して記述されていてもよい。チャネル間のＴＩＡ利得は、線形補間によって計算され得る。波長依存性補正部２５で波長ごとに決定された補正値に基づいて、ＴＩＡ１５の増幅率が調整され、伝送帯域にわたって挿入損失の波長依存性が補正された電圧信号がＢＰＳ１６に入力される。

【0049】

ＴＩＡ１５に入力されるＰＤ１４の光電流は微小なので、ＰＤ１４の出力をＴＩＡ１５の入力に接続するプリント回路基板の電気配線を最短にするなど、ノイズ対策をとることが望ましい。光送信機１０Ａとバイアス制御部２００Ａのその他の構成は、図３を参照して説明したとおりである。光送信機１０Ａの構成でも、ＡＢＣ制御の前段で光変調器１３の挿入損失の波長依存性を補正して、ＡＢＣ制御の収束精度の劣化または収束時間の増大を抑制することができる。

【0050】

図１１は、別の変形例としての光送信機１０Ｂの模式図である。光送信機１０Ｂのバイアス制御部２００Ｂは、ＡＤＣ２４の出力に接続されるデジタルゲイン調整部２７を有する。モニタ信号のゲインをデジタルで調整することで、ＡＢＣ制御の前段で、挿入損失の波長依存性を補正する。波長依存性補正部２５は、チャネル対応情報２５１Ｂとして、チャネルごとに対応するデジタルゲインの設定値（係数）が記述されている。デジタルゲイン設定値は、図５に示したように、所定間隔のチャネルに対応して記述されてもよい。チャネル間のデジタルゲイン値は線形補間され得る。波長依存性補正部２５によって、波長ごとに決定されたデジタルゲイン係数に基づいて、デジタルモニタ信号が増幅される。伝送帯域にわたって挿入損失の波長依存性が補正されたデジタルモニタ信号が制御誤差算出部２２に入力される。

【0051】

デジタル処理によるゲイン調整は簡単である。図１１の構成を用いる場合、電気アンプ１７のアナログ回路利得を、ＡＤＣ２４への入力で飽和しない最大レベルに設定しておくことが望ましい。電気アンプ１７のアナログ回路利得が制限されることで、ＡＤＣ２４のダイナミックレンジが若干制限されるが、信号対雑音特性を最適化することで、挿入損失の波長依存性を補正してＡＢＣ制御の収束精度の劣化または収束時間の増大を抑制することができる。

【0052】

以上、特定の構成例に基づいて本開示を述べてきたが、本開示は上述した構成例に限定されない。光源５は、光送信機１０の内部に設けられてもよい。チャネル対応情報２５１に記述される各補正値は、モニタ信号の増幅率を調整する係数として記述されていてもよい。ディザ信号の周波数は、光変調器１３を駆動するアナログ駆動信号と比べて十分に低い周波数であれば、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ等、任意の周波数を用いることができる。マイクロプロセッサ２０により子ＭＺＭの１３１、１３２、及び親ＭＺＭ１３３のそれぞれに応じたバイアス制御部２００の機能を実現する場合は、子ＭＺＭ１３１、１３２、及び親ＭＺＭ１３３に異なる周波数のディザ信号を適用してもよい。その場合も、着目するＭＺＭのＤＣバイアス制御の前段で、波長に応じてモニタ信号の利得を調整することで、伝送帯域にわたって挿入損失の波長依存性が補正されたモニタ信号をＡＢＣ制御に供給することができる。

【0053】

光変調器１３の変調方式として、直交位相シフトキーキング（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）や直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）などが用いられる、親ＭＺＭ１３３を２つ並列に接続して、偏波多重（ＤＰ：Dual Polarization）ＱＰＳＫ方式の変調を行ってもよい。その場合は、Ｘ偏波用の光変調器とＹ偏波用の光変調器のそれぞれに対してＡＢＣ制御を行い、ＡＢＣ制御の前段で、各偏波の光変調器の出力光のモニタ信号の利得を波長に応じて調整する。

【符号の説明】

【0054】

１ 光トランシーバモジュール
２ ＤＳＰ
５ 光源
６、７ 光ファイバ
１０、１０Ａ、１０Ｂ 光送信機
１２ ＤＡＣ
１３ 光変調器
１３１、１３２ 子ＭＺＭ
１３３ 親ＭＺＭ
１３５、１３６、１３７ 電極
１４ ＰＤ
１５ ＴＩＡ
１７ 電気アンプ
１８ ＤＰＯＴ
１９ モニタ部
２０ マイクロプロセッサ
２１ ディザ生成部
２２ 制御誤差算出部
２３ バイアス値算出部
２４ ＡＤＣ
２５ 波長依存性補正部
２６ 波長チャネルデータ取得部
２７ デジタルゲイン調整部
２００、２００Ａ、２００Ｂ バイアス制御部
２５１、２５１Ａ、２５１Ｂ チャネル対応情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】