JP2010233176A - Optical transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光伝送に用いられる光送信器に関する。 The present invention relates to an optical transmitter used for optical transmission.
光伝送システムにおいては、従来、2値強度変調方式が広く用いられている。2値強度変調方式はOOK(On-Off Keying)方式とも呼ばれ、送信すべき信号ビットの論理“1”、論理“0”をそれぞれ光強度の大小に対応させる方式である。この方式は、送信器および受信器の構成が単純であるという利点から広く用いられている。また、他の方式として光位相が0°の大強度信号、位相が180°の大強度信号、および小強度信号の3種類の光信号を用いる光デュオバイナリ変調方式(ODB方式)も用いられている。 Conventionally, a binary intensity modulation system has been widely used in optical transmission systems. The binary intensity modulation method is also called an OOK (On-Off Keying) method, and is a method in which logic “1” and logic “0” of a signal bit to be transmitted correspond to the magnitude of light intensity. This method is widely used because of the advantage that the configuration of the transmitter and the receiver is simple. As another method, an optical duobinary modulation method (ODB method) using three kinds of optical signals, a high intensity signal with an optical phase of 0 °, a high intensity signal with a phase of 180 °, and a small intensity signal is also used. Yes.
近年は、光デュオバイナリ変調方式で実用化されている光位相を切り替える技術を発展させ、光位相によって情報を伝達する光位相変調方式が注目を集めている。例えば2値の差動位相シフトキーイング(Differential Phase Shift Keying:DPSK)方式は、光位相変調方式としては最も単純な形態で光送受信器を構成できること、および雑音に強く高い受信感度を実現できること等の利点から近い将来の実用化が期待されており精力的な研究が行われている。 In recent years, an optical phase modulation method that transmits information by an optical phase has been attracting attention by developing a technology for switching an optical phase that has been put to practical use in an optical duobinary modulation method. For example, the binary differential phase shift keying (DPSK) method can configure an optical transmitter / receiver in the simplest form as an optical phase modulation method, and can realize high reception sensitivity that is resistant to noise. It is expected to be put to practical use in the near future because of the advantages, and energetic research is being conducted.
図8は、従来の光送信器の概略を示す図である。本図はDPSK方式の光送信機の例を示す。外部からデータ入力線41およびクロック線42を介して複数のデータがマルチプレクサ21に入力され、マルチプレクサ21は複数のデータを基にマルチプレクサ21に内蔵されたCMU(Clock Multiplication Unit)も用いてシリアルデータ信号を生成する。生成されたシリアルデータ信号は差動エンコーダ22に入力される。差動エンコーダ22は入力されたシリアルデータ信号から変調信号の基となる信号を生成し、その信号を変調器ドライバ23に入力する。変調器ドライバ23は、入力された振幅を増幅し、その振幅(電位差)が半波長電圧の2倍となる変調信号を生成し、生成した変調信号を光変調器モジュール24内のマッハツェンダ型ニオブ酸リチウム(LN)光変調器101に入力する。マッハツェンダ型LN光変調器101には可変波長光源であるチューナブルレーザー26から光が入力され、マッハツェンダ型LN光変調器101は変調した光信号を光出力端子12を通じて出力する。なお、チューナブルレーザー26の波長等は、レーザー制御回路27によって制御されている。
FIG. 8 is a diagram showing an outline of a conventional optical transmitter. This figure shows an example of a DPSK optical transmitter. A plurality of data is input to the
上述のように、位相変調方式の光変調器としてはマッハツェンダ型LN光変調器がよく用いられる。その一つの理由は、LN光変調器は半導体光変調器と比較して光学特性に優れていることである。もう一つの理由は、マッハツェンダ型光変調器を半波長電圧(Vπ)の2倍程度の振幅の変調信号で駆動する方法によって、変調器の駆動振幅が変化した場合にも180°(π)の光位相シフト量を維持できることである。マッハツェンダ型光変調器は、2つの位相変調器を並列に接続して干渉計を構成したものである。 As described above, a Mach-Zehnder LN optical modulator is often used as a phase modulation type optical modulator. One reason is that the LN optical modulator is superior in optical characteristics as compared with the semiconductor optical modulator. Another reason is that the Mach-Zehnder type optical modulator is driven by a modulation signal having an amplitude of about twice the half-wave voltage (Vπ), and even when the driving amplitude of the modulator is changed, it is 180 ° (π). The optical phase shift amount can be maintained. The Mach-Zehnder type optical modulator is an interferometer configured by connecting two phase modulators in parallel.
しかしながら、マッハツェンダ型LN光変調器は温度変化や経年変化などによって動作点がドリフトするというよく知られた問題を有する。この問題に対応するためにMZ型LN光変調器には外部から変調信号を入力する端子の他に動作点を制御するためのバイアス電圧が供給される端子も設けており、このバイアス電圧をドリフトに追従して自動的に設定するようにしている。このバイアス電圧を設定する手段は、自動バイアス制御回路(Automatic Bias Control:以下ではABC回路という)と呼ばれる。ドリフト対策としてのABC回路は、マッハツェンダ型LN光変調器を使う場合に変調方式にかかわらず必要となるが、ABC回路の実現方式そのものはマッハツェンダ型LN光変調器の駆動方法すなわち採用する変調方式によって異なる。たとえば特許文献1には位相変調方式を採用した場合のABC回路の方式の例が開示されている。ABC回路がバイアス電圧の制御を行うことにより、0°の位相と180°の位相の2種類の光の光パワーが同じかつ最大になるよう制御される。
However, the Mach-Zehnder type LN optical modulator has a well-known problem that the operating point drifts due to a temperature change, a secular change and the like. In order to cope with this problem, the MZ type LN optical modulator is provided with a terminal for supplying a bias voltage for controlling the operating point in addition to a terminal for inputting a modulation signal from the outside. It is set to automatically follow. The means for setting the bias voltage is called an automatic bias control circuit (hereinafter referred to as ABC circuit). The ABC circuit as a countermeasure against drift is required regardless of the modulation method when the Mach-Zehnder LN optical modulator is used. Different. For example,
図8の例において、ABC回路25について説明する。ABC回路25は、パイロット信号発生回路105と、バイアス電圧発生回路104と、加算器108と、パイロット成分検出器106と、バイアス計算器107と、を含む。マッハツェンダ型LN光変調器101から出力する光の一部がモニタ用フォトダイオード102で受光されて電力に変換され、光パワー検出回路103はその電力を信号に変換しABC回路25のパイロット成分検出器106に入力する。パイロット成分検出器106は、光パワー検出回路103からの信号から光パワーの時間変化のパイロット信号の周波数成分を検出する。これによりパイロット信号による光パワーの変化を検出することができる。バイアス計算器107は、バイアス電圧をフィードバック制御によって求める。加算器108は、パイロット信号発生回路105で発生したパイロット信号とバイアス電圧発生回路104で求めたバイアス電圧を加算する。バイアス電圧発生回路104は加算された値の電圧を発生し、マッハツェンダ型LN光変調器101に入力する。
In the example of FIG. 8, the
DPSK方式などの位相変調方式を採用する光送信機の適用先としては、例えば波長多重(Wavelength Division Multiplexing:WDM)技術を用いた長距離基幹系光伝送システムがある。上記システムに上記位相変調方式を適用すると、その利点である高い受信感度を活用できるからである。近年はこういった光伝送システム等への適用を考慮して、光送信器の出力信号波長をある範囲内の任意の波長に調整可能ないわゆるチューナブル(波長可変)光送信器が広範に採用されるようになっている。一般にチューナブル光送信器は、波長可変光源であるチューナブルレーザーの出力を光変調器に接続し、光変調器の出力を送信器の出力とする構成をとる。 As an application destination of an optical transmitter that employs a phase modulation method such as the DPSK method, for example, there is a long-distance backbone optical transmission system using a wavelength division multiplexing (WDM) technique. This is because, when the phase modulation method is applied to the system, high reception sensitivity which is an advantage thereof can be utilized. In recent years, considering application to such optical transmission systems, so-called tunable optical transmitters that can adjust the output signal wavelength of optical transmitters to any wavelength within a certain range have been widely adopted. It has come to be. Generally, a tunable optical transmitter has a configuration in which an output of a tunable laser that is a wavelength tunable light source is connected to an optical modulator, and an output of the optical modulator is used as an output of the transmitter.
ここで、光送信器の出力は、光源であるレーザーの出力そのものではなく、光変調器によって変調された光信号である。このような構成をとるチューナブル光送信器において、例えば送信器の検査のために波長を測定する場合には変調された光信号を光波長測定器、たとえばマイケルソン干渉計を用いた波長計に接続して測定する。しかし、光波長測定器でこの波長の測定ができないという問題がある。 Here, the output of the optical transmitter is not the output of the laser as a light source itself but an optical signal modulated by the optical modulator. In a tunable optical transmitter having such a configuration, for example, when measuring the wavelength for inspection of the transmitter, the modulated optical signal is transmitted to an optical wavelength measuring device, for example, a wavelength meter using a Michelson interferometer. Connect and measure. However, there is a problem that this wavelength cannot be measured by the optical wavelength measuring device.
この問題の影響は、単にチューナブル光送信器の出力波長を検査する場合のみに限られない。例えば較正の際にも光変調器で変調された光信号を測定しなければならない。一般にチューナブル光送信器を製造する際には、レーザー駆動回路を有する光送信器にチューナブルレーザーを組み込んで発光させ、光波長と光出力レベルを較正する必要があるからである。 The effect of this problem is not limited to simply examining the output wavelength of a tunable optical transmitter. For example, an optical signal modulated by an optical modulator must be measured during calibration. This is because, in general, when a tunable optical transmitter is manufactured, it is necessary to calibrate the optical wavelength and the optical output level by incorporating a tunable laser into an optical transmitter having a laser drive circuit to emit light.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、精度よく波長測定が可能な位相変調方式の光送信器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a phase modulation type optical transmitter capable of measuring a wavelength with high accuracy.
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
の通りである。
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明にかかる光送信器は、光源と、光源からの光が入力されて、第1の電位と前記第1の電位より大きい第2の電位とを選択的に付与される変調信号であって、前記第1の電位と前記第2の電位との間で電位が徐々に変化する変調信号に応じた振幅の光を出力するマッハツェンダ型LN光変調器と、制御切替信号を取得する手段と、前記制御切替信号が通信モードを示す場合には、前記変調信号が前記第1の電位から前記第2の電位に向かうにつれ、前記マッハツェンダ型LN光変調器が出力する光が互いにπ異なる2つの位相のうち一方の位相から、光出力強度が最小となる電位を境に前記他方の位相になり、かつ、前記マッハツェンダ型LN光変調器が出力する前記一方の位相の光の光パワーと前記他方の位相の光の光パワーとが同じになるよう前記マッハツェンダ型LN光変調器を制御する通信時制御を行う制御手段と、を含み、前記制御手段は、前記制御切替信号が波長測定モードを示す場合には、前記マッハツェンダ型LN光変調器に対し前記通信時制御と異なる波長測定時制御を行う、ことを特徴とする。 An optical transmitter according to the present invention is a modulated signal to which a light source and light from the light source are inputted and a first potential and a second potential higher than the first potential are selectively applied. A Mach-Zehnder LN optical modulator that outputs light having an amplitude corresponding to a modulation signal in which the potential gradually changes between the first potential and the second potential; and means for acquiring a control switching signal; When the control switching signal indicates a communication mode, the light output from the Mach-Zehnder LN optical modulator has two phases different from each other by π as the modulation signal goes from the first potential to the second potential. The phase of the other phase from the phase at which the light output intensity is minimum is the boundary, and the optical power of the light of the one phase output from the Mach-Zehnder LN optical modulator and the other phase Same as optical power of phase light Control means for controlling the Mach-Zehnder type LN optical modulator so as to control the Mach-Zehnder type LN optical modulator when the control switching signal indicates a wavelength measurement mode. In contrast, the control at the time of wavelength measurement different from the control at the time of communication is performed.
また、本発明の一態様では、前記制御手段は、前記制御切替信号が波長測定モードを示す場合には、前記マッハツェンダ型LN光変調器が出力する前記一方の位相の光の光パワーと前記他方の位相の光の光パワーとが異なるよう前記マッハツェンダ型LN光変調器を制御する前記波長測定時時制御を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the control means includes the optical power of the one-phase light output from the Mach-Zehnder LN optical modulator and the other when the control switching signal indicates a wavelength measurement mode. The wavelength measurement time control for controlling the Mach-Zehnder LN optical modulator may be performed so that the optical power of the light having the above phase is different.
また、本発明の一態様では、前記制御手段は、前記制御切替信号が前記通信モードを示す場合には前記第1の電位と前記第2の電位の中間に対応する動作点を前記マッハツェンダ型LN光変調器の光出力強度最小の点とするよう前記通信時制御を行い、前記制御切替信号が前記波長測定モードを示す場合には、前記動作点を前記マッハツェンダ型LN光変調器の光出力強度最小の点としないよう前記波長測定時制御を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the control means sets an operating point corresponding to an intermediate point between the first potential and the second potential when the control switching signal indicates the communication mode. When the communication control is performed so that the light output intensity of the optical modulator is the minimum point, and the control switching signal indicates the wavelength measurement mode, the operating point is the light output intensity of the Mach-Zehnder LN optical modulator. The wavelength measurement control may be performed so as not to make the minimum point.
また、本発明の一態様では、前記制御手段は、前記制御切替信号が前記波長測定モードを示す場合には前記動作点を前記マッハツェンダ型LN光変調器の光出力強度最大の点となるよう前記波長測定時制御を行ってもよい。 Also, in one aspect of the present invention, the control means sets the operating point to a point where the optical output intensity of the Mach-Zehnder LN optical modulator is maximum when the control switching signal indicates the wavelength measurement mode. Control at the time of wavelength measurement may be performed.
また、本発明の一態様では、前記制御切替信号が前記波長測定モードを示す場合における前記第1の電位と前記第2の電位との電位差は、前記マッハツェンダ型LN光変調器の半波長電圧の2倍より小さくてもよい。 In one aspect of the present invention, the potential difference between the first potential and the second potential when the control switching signal indicates the wavelength measurement mode is a half-wave voltage of the Mach-Zehnder LN optical modulator. It may be smaller than twice.
また、本発明の一態様では、前記制御手段は、前記制御切替信号が波長測定モードを示す場合には、前記変調信号が前記第1の電位から前記第2の電位に向かうにつれ、前記マッハツェンダ型LN光変調器が出力する光の位相が変化することなしに光出力強度が最大となる電位を経るよう前記マッハツェンダ型LN光変調器を制御する波長測定時制御を行ってもよい。 Also, in one aspect of the present invention, the control means is configured such that, when the control switching signal indicates a wavelength measurement mode, the Mach-Zehnder type as the modulation signal goes from the first potential to the second potential. Control at the time of wavelength measurement for controlling the Mach-Zehnder LN optical modulator so as to pass through a potential at which the optical output intensity becomes maximum without changing the phase of the light output from the LN optical modulator may be performed.
また、本発明の一態様では、前記マッハツェンダ型LN光変調器が出力する光の光パワーを計測するモニタ手段、をさらに含み、前記制御手段は、前記変調信号を生成して出力する変調信号出力手段と、第1のパイロット信号を出力するパイロット信号出力手段と、前記制御切替信号が前記通信モードを示す場合には、前記第1のパイロット信号を前記第2のパイロット信号として出力し、前記制御切替信号が前記波長測定モードを示す場合には、前記第1のパイロット信号の極性を反転させた前記第2のパイロット信号を出力する極性反転手段と、バイアス電圧と前記第2のパイロット信号の電圧を加えた電圧を発生し、該電圧を前記マッハツェンダ型LN光変調器に入力するバイアス電圧発生手段と、前記モニタ手段により計測された光パワーに基づいて、前記第1のパイロット信号による光パワーの変化を検出するパイロット成分検出手段と、前記光パワーの変化に基づいて、仮に前記第1のパイロット信号と前記第2のパイロット信号とが同じ極性であるとした場合に前記動作点が前記マッハツェンダ型LN光変調器の前記光出力強度最小の点となるように前記バイアス電圧を算出するバイアス算出手段と、を含んでもよい。 Further, according to one aspect of the present invention, it further includes monitor means for measuring the optical power of the light output from the Mach-Zehnder LN optical modulator, and the control means generates a modulated signal and outputs the modulated signal. Means, a pilot signal output means for outputting a first pilot signal, and when the control switching signal indicates the communication mode, the first pilot signal is output as the second pilot signal, and the control When the switching signal indicates the wavelength measurement mode, the polarity inversion means for outputting the second pilot signal obtained by inverting the polarity of the first pilot signal, the bias voltage, and the voltage of the second pilot signal And a bias voltage generating means for inputting the voltage to the Mach-Zehnder LN optical modulator, and the light measured by the monitoring means. A pilot component detection means for detecting a change in optical power due to the first pilot signal based on the power, and a first pilot signal and a second pilot signal based on the change in optical power. And bias calculating means for calculating the bias voltage so that the operating point is a point at which the optical output intensity of the Mach-Zehnder LN optical modulator is minimum when the polarities are the same.
また、本発明の一態様では、前記第1のパイロット信号は前記変調信号よりも低い周波数の低周波信号であり、前記パイロット成分検出手段は、前記モニタ手段が計測した光パワーに含まれる前記低周波信号の周波数成分を前記光パワーの変化として検出してもよい。 In one aspect of the present invention, the first pilot signal is a low-frequency signal having a frequency lower than that of the modulation signal, and the pilot component detection means is the low-frequency signal included in the optical power measured by the monitoring means. The frequency component of the frequency signal may be detected as the change in the optical power.
本発明によれば、光送信器から出力される光によって、十分な精度で波長測定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform wavelength measurement with sufficient accuracy by the light output from the optical transmitter.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら順を追って説明する。以下では位相変調方式の一つである2値のDPSK方式を用いた光送受信器について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described step by step with reference to the drawings. Hereinafter, an optical transceiver using a binary DPSK method, which is one of phase modulation methods, will be described.
図1は本発明の実施形態に係る光送受信器1の構成の一例を示したブロック図である。図1の上側に光送信部2があり、これが光送信器に対応する。光送信部2のマルチプレクサ21(MUX)にはコネクタ11を経由して外部からのデータ入力線41とクロック線42がつながっている。マルチプレクサ21はデータ入力線41より比較的低速でパラレルに入力されたデータと、クロック線42から入力されたクロックとを多重化し、さらにマルチプレクサ21内のCMU(Clock Multiplication Unit)を用いることで高ビットレートのシリアルデータ信号に変換される。このシリアルデータ信号は差動エンコーダ22でエンコードされる。差動エンコーダ22としては、例えばODB方式の送信器に搭載されるODBプリコーダと同じものを利用してよい。なおマルチプレクサ21に差動エンコーダ22を内蔵していてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an
差動エンコーダ22の出力は変調器ドライバ23に入力され、マッハツェンダ型LN光変調器(以下MZ型LN変調器と記す)101を駆動するのに十分な振幅に増幅される。マッハツェンダ型変調器を用いる場合は、変調器101の駆動振幅はマッハツェンダ型LN変調器の半波長電圧(Vπ)の2倍程度とするとよい。理論上は半波長電圧(Vπ)の2倍の振幅とすると変調に伴う光損失が最小になるからである。しかし駆動振幅が2倍から大きく離れた値、たとえば1倍や3倍であっても、0,π(180°)の光位相変調をかけることができる。
The output of the
変調器ドライバ23で増幅された信号は変調信号としてMZ型LN変調器101に入力される。MZ型LN変調器101は光源から光を入力され、変調信号やABC回路25からのバイアス電圧に応じた振幅の光(光信号)を光出力端子12を介して出力する。ここで、MZ型LN変調器101から出力される光の振幅はプラスマイナス両方が可能である。マイナスの振幅の光は、プラスの振幅の光の位相がπずれた光として観測される。
The signal amplified by the
ここで、光変調器としてマッハツェンダ型光変調器のうちMZ型LN変調器を選択しているのは、光学特性の優位性があるからである。一方、MZ型LN変調器には温度変化や経年変化にともなってドリフトを起こす性質があるため、一般的にMZ型LN変調器には外部からバイアス電圧を取得する端子が設けられ、外部からドリフトに対応する制御をすることを可能としている。このバイアス電圧を自動的に制御する回路が自動バイアス制御回路25である。自動バイアス制御回路はABC(Automatic Bias Control)回路とも呼ばれる。ABC回路25は、MZ型LN変調器101が出力する光の光パワーをモニタ用フォトダイオード(PD)102でモニタしてMZ型LN変調器101のバイアス電圧を設定するフィードバック制御回路である。ここで光パワーは、1ビットに相当する信号が送信される時間より十分に長い時間での光出力強度の時間平均である。
Here, the MZ type LN modulator is selected as the optical modulator among the Mach-Zehnder type optical modulators because it has superior optical characteristics. On the other hand, since the MZ type LN modulator has the property of causing drift with temperature change and secular change, the MZ type LN modulator is generally provided with a terminal for obtaining a bias voltage from the outside, and drifts from the outside. It is possible to perform control corresponding to. A circuit for automatically controlling the bias voltage is an automatic
MZ型LN変調器101に入力する可変波長光源として、チューナブルレーザー26を利用している。チューナブルレーザー26の出力を制御するためにレーザー制御回路27がチューナブルレーザー26に接続される。なお、MZ型LN変調器101とモニタ用フォトダイオード102とは光変調器モジュール24を構成している。
A
図1の下側には光受信部3が示されている。光入力端子13を介して光受信部3に入力された光信号は遅延干渉計31によって遅延検波される。遅延検波された光はバランストPD−TIA(Photodiode-Transfer Impedance Amplifier)32に入力され、光/電気変換(O/E変換)される。図1では遅延干渉計の2つの光出力をバランストPD―TIA32の各フォトダイオード(PD)に接続する構成を示している。なお、遅延干渉計の1つの出力のみを1入力のPD―TIAに接続する構成でも光信号を受信可能であるが、その場合原理的には図1の構成と比較して受信感度が3dB劣化する。バランストPD−TIA32の出力はデマルチプレクサ34(DeMux)に内蔵されたクロックデータリカバリ(CDR)回路に入力され、クロックの抽出およびデータの識別再生が行われる。識別再生されたデータは、デマルチプレクサ34内部で、低速のパラレルデータおよびクロックに変換され、それぞれ光受信部3のデータ出力線43およびクロック線44からコネクタ11を介して出力される。
An
以下では、光送信部2についてより詳細に説明する。図2は本発明の実施形態に係る光送信部2の構成を示す図である。なお、ここでは光送受信器1として説明しているが、光受信部3を取り除いて単体の光送信器としても構成に変わりはない。図2は特にABC回路25の構成を詳細に説明する図である。
Hereinafter, the
図2に示されるデータ入力線41,クロック線42、マルチプレクサ21、差動エンコーダ22、変調器ドライバ23、光変調器モジュール24、チューナブルレーザー26、レーザー制御回路27、は図1で説明したものと同じである。ABC回路25は、パイロット信号発生回路105と、バイアス電圧発生回路104と、加算器108と、パイロット成分検出器106と、バイアス計算器107と、極性反転回路109とを含む。
The
パイロット信号発生回路105は、バイアス制御のために変調信号よりも十分に周波数が低い信号、たとえば1kHzの低周波信号をパイロット信号として出力する。パイロット信号は正弦波であってもよいし、矩形波など他の波形であってもよい。
The pilot
極性反転回路109は、本発明の特徴的な部分であり、ABC回路25が行うMZ型LN変調器101のバイアス電圧の制御の方法を切り替えるための手段である。具体的には、データの通信を行う通信モードと、波長測定を行う際の波長測定モードとで制御方法を切り替える。極性反転回路109はパイロット信号発生回路105からパイロット信号を入力され、加算器108に信号を出力する。極性反転回路109は、出力される信号の極性をパイロット信号と同じとするか反対にするかを切り替える機能を備えている。出力される信号の極性を切り替えるための信号は、光送受信器1の外部から入力される。たとえば、300pin光送受信器ではI2Cインタフェースを経由して外部から光送受信器1を操作したりデータを授受したりする方法が標準化されているので、上述の通信モードと波長測定モードとを切り替えるコマンドを追加してI2Cインタフェースから光送信器に送るようにしてもよい。
The
極性反転回路109は、通信モードではパイロット信号と同じ極性の信号を出力し、波長測定モードではパイロット信号の極性を反転した信号を出力する。極性反転回路109が出力した信号は加算器108において、バイアス計算器107で計算されたMZ型LN変調器101にかけるべきバイアス電圧に加算される。加算された電圧が、バイアス電圧発生回路104を経由してMZ型LN変調器101に印加される。
The
MZ型LN変調器101は変調器ドライバ23から入力される変調信号とバイアス電圧発生回路104から入力される電圧とに応じた振幅の光を出力する。モニタ用フォトダイオード102は、MZ型LN変調器101の光出力を分岐した光またはMZ型LN変調器101の消光時に発生する漏れ光を検出し、電流に変換する。モニタ用フォトダイオード102で変換した電流は、光パワー検出回路103で電圧信号に変換される。電圧信号に変換された信号は、ABC回路25のパイロット成分検出器106に入力される。パイロット成分検出器106は、その電圧信号とパイロット信号発生回路105から入力されるパイロット信号とから、パイロット信号による光パワーの変化を検出する。パイロット成分検出器106からの出力はバイアス計算器107に入力される。バイアス計算器107は、バイアス電圧をフィードバック制御によって求める。
The MZ
図3は、通信モードにおけるMZ型LN変調器101の光出力特性と入出力信号の関係を示す図である。本図の左上にはMZ型LN変調器101の入力信号と光出力強度との関係を示す特性曲線のグラフがある。MZ型LN変調器101の入力信号はバイアス電圧および変調信号である。なお、本図ではパイロット信号は図示していない。特性曲線のグラフでは、縦軸が光出力強度であるため、光出力強度最小の点を境に位相がπ異なる。電位V-1の山で出力される光は、電位V1の山で出力される光と位相がπ異なっている。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the optical output characteristics of the MZ
本図の左下には入力信号のグラフがある。縦軸が時間であり横軸は電位である。グラフは下に向かうにつれ時間が進む。横軸は特性曲線のグラフと共用している。示されるグラフは電位V0を中心とする振幅に応じた電位変化をする変調信号を表している。変調信号は、その電位としてV-1とV1とを選択的に付与される。例えば、シリアルデータ信号のビットの論理“0”なら前に付与された電位と同じ電位が、論理“1”なら前に付与された電位と異なる電位が付与される。変調信号に付与された電位が直前と異なる場合、つまり電位V-1とV1とで切り替わる場合は、電位を徐々に(連続的に)変化させて切り替わる。なお、電位V-1とV1の中間の電位がV0である。ここで、MZ型LN変調器101の特性曲線上で振幅の中心の電位V0に対応する点がどこに位置するかは、バイアス電圧によって決まる。この点を動作点と呼んでいる。この図では、動作点が光出力強度最小の点になるようにバイアス電圧が制御されている。
There is a graph of the input signal in the lower left of the figure. The vertical axis is time and the horizontal axis is potential. The graph progresses as you go down. The horizontal axis is shared with the characteristic curve graph. The graph shown represents the modulated signal to the electric potential change corresponding to the amplitude centered on the potential V 0. The modulation signal is selectively given V −1 and V 1 as its potential. For example, if the bit of the serial data signal is logic “0”, the same potential as the previously applied potential is applied, and if the logic is “1”, a potential different from the previously applied potential is applied. If granted the modulation signal voltage is different from the immediately preceding, i.e. when switched between the potential V -1 and V 1, (in continuous) the potential is gradually changed by changing. Note that an intermediate potential between the potentials V −1 and V 1 is V 0 . Here, where the point corresponding to the potential V 0 at the center of the amplitude is located on the characteristic curve of the MZ
なお、本図に示される入力信号は、あらゆるシリアルデータ信号によって取り得る全ての入力信号の変化を重ねたものである。グラフから、電位がV-1またはV1のまま一定時間変化しない期間と、電位がV-1からV1へ、V1からV-1へ、V1のまま、およびV-1のままのうちいずれかの推移をする期間とがあることがわかる。上述の2つの期間をセットにした期間が、光送信器から送信される1ビット分の情報を送信する時間に相当する。本実施形態では、V1とV-1との電位差は、半波長電圧の2倍である2Vπより若干小さい。この理由については波長測定モードの説明で後述する。 The input signal shown in this figure is a superposition of all possible changes in the input signal by any serial data signal. From the graph, the period in which the potential is not constant time change from V -1 or V 1, the potential to V 1 from V -1, from V 1 to V -1, remains V 1, and the remains of V -1 It can be seen that there is a period during which either transition occurs. A period in which the above two periods are set corresponds to a time for transmitting information for one bit transmitted from the optical transmitter. In this embodiment, the potential difference between V 1 and V −1 is slightly smaller than 2Vπ, which is twice the half-wave voltage. The reason for this will be described later in the description of the wavelength measurement mode.
本図の右側には、MZ型LN変調器101から出力される光信号の光出力強度を示すグラフがある。横軸は時間であり、縦軸は光出力強度である。縦軸は特性曲線のグラフと共用している。このグラフは、左側の二つのグラフを用いて時間毎に、入力信号(変調信号)の電位における特性曲線上の光出力強度をプロットして作成されるものである。本図左上の特性曲線をみてわかるように、変調信号の電位がV-1もしくはV1の時は光出力強度が最大(P1)であり、光信号の光出力強度のグラフの山となる。変調信号の電位がV-1とV1との間で切り替わる際には特性曲線上で光出力強度が最小となる電位V0を経由するため、光信号の光出力強度のグラフの谷となる。変調信号の電位がV-1とV1との間で変わらない場合は、光出力強度はP1のまま変わらない。なお、光出力強度最小の点では、MZ型LN変調器101内部で光の位相が0およびπの成分が打ち消しあっており、これらの位相に限定すれば振幅および光出力強度は0となっている。
On the right side of the figure, there is a graph showing the optical output intensity of the optical signal output from the MZ
以下では通信モードでABC回路25が行うフィードバック制御について詳しく説明する。通信モードでは動作点が特性曲線上の光出力強度最小の点となるようにMZ型LN変調器101に印加されるバイアス電圧がフィードバック制御される。パイロット成分検出器106は、モニタ用フォトダイオード102等で測定された光パワーに基づいて、パイロット信号による光パワーの変化を検出する。パイロット成分検出器106の具体的な例としては、乗算器で当該信号とパイロット信号とを積算しローパスフィルタを通す同期検波器がある。そうすると、光パワーのパイロット信号の周波数成分が光パワーの変化として検出される。バイアス計算器107は、パイロット成分検出器106で検出されたパイロット信号と光パワーの変化から光パワー出力の一定時間での平均値を最大にするようにバイアス電圧を制御する。より具体的には、パイロット信号が正の場合に光パワーが増えた場合はその量に応じバイアス電圧を増やし、減った場合もその量に応じバイアス電圧を減らせば、最終的に光パワー出力の時間平均値が最大になるように制御できる。なお、特許文献1に記載されているような方法を用いても良い。
Hereinafter, feedback control performed by the
ここで光パワー出力が最大になる場合は、変調信号の電位V-1およびV1に対応する特性曲線上の点は、2値の位相変調方式では図3に示すような光出力強度が等しく最大となる点となる。特性曲線は光出力強度最小となる電位を境に対称的であるので、電位V0は光出力強度最小となる電位であり、光出力強度最小点は動作点となる。なお、上述の関係は2値の位相変調方式の場合に当てはまる(理論上は振幅がVπより大きく3Vπより小さい場合である)。 Here, when the optical power output becomes maximum, the points on the characteristic curve corresponding to the potentials V −1 and V 1 of the modulation signal have the same optical output intensity as shown in FIG. 3 in the binary phase modulation method. It will be the maximum point. Since the characteristic curve is symmetric with respect to the potential at which the light output intensity is minimum, the potential V 0 is the potential at which the light output intensity is minimum, and the light output intensity minimum point is the operating point. The above relationship applies to the binary phase modulation method (theoretically, the amplitude is larger than Vπ and smaller than 3Vπ).
通信モードでは上述のように変調信号の電位V-1に対応する光信号(位相0)と電位V1に対応する光信号(位相π)の光出力強度が等しく最大となる。さらに、光位相が0である場合とπである場合とは統計的に同じ頻度で発生することから、電位が切り替る期間以外は位相0の光も位相πの光も光パワーは同じである。さらに、変調信号の電位が切り替わる期間も、光出力強度の変化が動作点の電位を中心として対称的であり、さらに動作点の電位を境に位相が反対であるので、上記二つの位相の光パワーは同じになる。つまり、MZ型LN変調器101から出力される位相0の光の光パワーも位相πの光の光パワーも同じとなる。
In the communication mode, the optical output intensities of the optical signal (phase 0) corresponding to the potential V −1 of the modulation signal and the optical signal (phase π) corresponding to the potential V 1 are equally maximized as described above. Further, since the optical phase is 0 and π are generated at the same frequency statistically, the light power is the same for the light of
このような光信号を波長計で測定する場合に波長を精度よく測定することができないという問題の詳細について以下に説明する。図4は、マイケルソン干渉計の構成の概略を示す図である。マイケルソン干渉計は、レーザー光の波長測定によく用いられる。マイケルソン干渉計では、同じ光源から出力された光をハーフミラー51で図中上方向と右方向の二つのルートに分け、上方の固定ミラー52に反射されハーフミラー51を通過して受光器54に達した光と、右側の可動ミラーに反射されハーフミラー51で下方向に反射し受光器54に達した光とが起こす干渉を計測する。可動ミラー53を動かすことによって、光路差を変えることができ、光路差ごとの干渉光の強さを受光器54で計測すれば、干渉縞と同様に光路差による干渉光の強度の変化を計測することができる。マイケルソン干渉計では、十分な波長の数に相当する長さ(光路差)について、干渉縞の山と谷の数を数えることによって波長を算出する。なお、可動ミラー53の移動速度は光信号の変化に比べ十分に遅いので、受光器54が計測する干渉光の強さは、干渉光の強さを十分に長い時間平均したものとなる。
Details of the problem that the wavelength cannot be accurately measured when such an optical signal is measured with a wavelength meter will be described below. FIG. 4 is a diagram showing an outline of the configuration of the Michelson interferometer. Michelson interferometers are often used for measuring the wavelength of laser light. In the Michelson interferometer, the light output from the same light source is divided by the
図5は、通信モードの光信号により生成される干渉縞を示す模式図である。光送信器の信号が40Gbpsとすると、一つのビットに相当する光路長は約7.5mm(以下αとする)である。光路差がこれより大きくなると、必ず別のビットの光とのみ干渉することになる。その場合、干渉する二つのビットの光の位相が同じ場合とπずれる場合とは、統計的に見て同じ割合で起こる。また、前述のように、双方の位相で光パワーが同じである。そのため、時間平均した干渉光の強さの分布は、同じ位相の光の干渉縞と、位相がπずれた光の干渉縞とを重ね合わせ平均した分布となる。同じ位相の光の干渉縞と位相がπずれた光の干渉縞とでは、その干渉光の強度の山と谷の位置が正反対になる。図5の光路差αより大きい範囲において破線で記す2つの線はこれらの干渉縞を示している。光強度の振幅が同じで山谷が反対の二つの干渉光を重ね合わせた結果、図5に直線で記したように、光路差がαより大きい場合、光強度は光路差に関わらず一定となる。 FIG. 5 is a schematic diagram illustrating interference fringes generated by an optical signal in the communication mode. If the signal of the optical transmitter is 40 Gbps, the optical path length corresponding to one bit is about 7.5 mm (hereinafter referred to as α). When the optical path difference is larger than this, it always interferes only with another bit of light. In that case, the case where the phases of the light of the two interfering bits are the same and the case where they are shifted by π occur at the same rate as viewed statistically. Further, as described above, the optical power is the same in both phases. Therefore, the time-averaged interference light intensity distribution is a distribution in which interference fringes of light having the same phase and interference fringes of light having a phase shifted by π are superimposed and averaged. In the interference fringes of light having the same phase and the interference fringes of light having a phase shifted by π, the positions of peaks and valleys of the intensity of the interference light are opposite to each other. Two lines indicated by broken lines in the range larger than the optical path difference α in FIG. 5 indicate these interference fringes. As a result of superimposing two interference lights having the same light intensity amplitude and opposite valleys and valleys, as indicated by a straight line in FIG. 5, when the optical path difference is larger than α, the light intensity is constant regardless of the optical path difference. .
一定の光強度となる範囲では、計測される光強度から干渉縞の山と谷の数を数えられないため、結果として計測される波長の精度が悪くなる。 In a range where the light intensity is constant, the number of peaks and valleys of the interference fringes cannot be counted from the measured light intensity, resulting in poor accuracy of the measured wavelength.
図6は、波長測定モードにおけるMZ型LN変調器の光出力特性と入出力信号の関係の一例を示す図である。本図の左上はMZ型LN変調器101のバイアス電圧および変調信号と光出力強度との関係を示す特性曲線のグラフであり、図3で説明したものと同様である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the optical output characteristics of the MZ type LN modulator and the input / output signals in the wavelength measurement mode. The upper left of the figure is a graph of a characteristic curve showing the relationship between the bias voltage and modulation signal of the MZ
本図の左下は入力信号のグラフであり、変調信号の振幅の中心となる電位V0を中心としてある振幅で電位が変化する変調信号を表している。グラフの軸は図3と同様である。変調信号の与え方も通信モードと同様である。本図では、動作点が光出力強度最大の点になるようにバイアス電圧が制御されている。V-1とV1との電位差は、図3と同じく半波長電圧の2倍である2Vπより若干小さい。 The lower left of the figure is a graph of an input signal, which represents a modulation signal whose potential changes with a certain amplitude around a potential V 0 that is the center of the amplitude of the modulation signal. The axis of the graph is the same as in FIG. The method of giving the modulation signal is the same as in the communication mode. In this figure, the bias voltage is controlled so that the operating point is the point where the light output intensity is maximum. The potential difference between V −1 and V 1 is slightly smaller than 2Vπ, which is twice the half-wave voltage as in FIG.
本図の右側は、MZ型LN変調器101から出力される光信号の光出力強度を示すグラフである。グラフの軸は図3と同様である。特性曲線のグラフをみてわかるように、変調信号の電位がV-1もしくはV1の時は光出力強度が他の電位の切り替り時等と比べ小さく(P0)なるため、光信号の光出力強度のグラフの谷となる。変調信号の電位がV-1とV1との間で切り替わる際には特性曲線上で光出力強度が最大となる電位V0を経由するため、光信号の光出力強度のグラフの山となる。ここで、光出力強度の山に相当する光信号はパルス列状になっている。変調信号の電位がV-1とV1との間で変わらない場合は、光出力強度はP0のまま変わらない。図6をみてわかるように、変調信号の振幅が2Vπより小さければ、MZ型LN変調器から出力される光信号の位相は同じ(本図ではπ)となる。
The right side of the figure is a graph showing the optical output intensity of the optical signal output from the MZ
波長測定モードの場合は、パイロット信号の極性反転によって、ABC回路25によって自動的に変調器に印加されるバイアス電圧は変化する。MZ型LN変調器の入力電圧に対する光出力強度特性は正弦曲線であるのでその対称性より、パイロット信号の極性を切り替えた場合には図6に示すように動作点が光出力強度最大の点になるようバイアス電圧が制御される。
In the wavelength measurement mode, the bias voltage automatically applied to the modulator by the
すると、MZ型LN変調器101からは同一の位相の光信号しか出力されないので、通信モードで問題になったように干渉縞の山と谷が重なり合い消える事態は生じない。よって、波長を測定できるようになる。本実施形態では極性反転回路を設けるという簡易な構成によって、波長の測定を可能としている。
Then, since only the optical signal having the same phase is output from the MZ
ここで、厳密には変調信号の振幅が厳密に2Vπとなる場合、電位がV-1またはV1の場合に位相0またはπの光が出力されないため、光路差によって干渉が生じなくなる恐れがある。これに対応するためには、変調信号の振幅を2Vπからずらしておくと良い。そうすれば、電位がV-1またはV1の時も光が出力され、小さいながらも干渉がおこるからである。さらにいえば、変調信号の振幅を2Vπより小さくしておくとよい。図6に示す通り出力される光は常に同一の位相となり、干渉縞が弱められることなく計測できるからである。
Strictly speaking, when the amplitude of the modulation signal is strictly 2Vπ, light of
図6に示すように、光出力強度の最大の点が動作点になるようバイアスを設定した場合、MZ型LN変調器101からの出力光波形はRZ−OOK(Return to Zero ‐ On Off Keying)変調方式と同様に光出力強度の強弱によって表される。例えば、DPSK送信器の通信モードにおいて論理“1”が光位相変化、論理“0”が光位相無変化である出力論理を選んだ場合には、論理“1”で電気入力のHi/Lowが遷移するため光ON、論理“0”で電気入力のHi/Lowは遷移しないため光OFFとなる、正論理のRZ−OOK光信号が得られる。逆に、論理“1”が光位相無変化、論理“0”が光位相変化である出力論理を選んだ場合は、論理“1”で光OFF、論理“0”で光ONとなる負論理のRZ−OOK光信号が得られる。後者の場合は、パイロット信号の極性反転に連動して差動エンコーダの出力論理を反転させて論理“1”で電気入力のHi/Lowが遷移、論理“0”で遷移しないようにすれば、正論理のRZ−OOK光信号が得られる。
As shown in FIG. 6, when the bias is set so that the maximum point of the optical output intensity becomes the operating point, the output optical waveform from the MZ
すなわち、本実施形態の光送信器はパイロット信号の極性を切り替えることによって簡易にRZ−OOK送信器としても動作する。RZ−OOK信号であれば、RZ−OOK用光受信器や広く普及しているNRZ―OOK用光受信器で受信可能であるので、本機能によってDPSK既存の光伝送装置や光測定器等にDPSK光送信器を簡単に接続することもできる。 In other words, the optical transmitter according to the present embodiment can easily operate as an RZ-OOK transmitter by switching the polarity of the pilot signal. Since RZ-OOK signals can be received by RZ-OOK optical receivers and widely used NRZ-OOK optical receivers, this function can be used for DPSK existing optical transmission devices and optical measuring instruments. A DPSK optical transmitter can be easily connected.
以下では、本実施形態に係るチューナブルDPSK光送信器においてチューナブルレーザーを較正する方法について説明する。はじめに、較正が必要な理由について説明する。
たとえば、現在普及しているDFB(Distributed Feed-Back)アレイ方式のチューナブルレーザーでは、レーザーの温度とレーザーへの注入電流によって波長と光パワーを制御している。波長はチューナブルレーザーモジュール内部に搭載されたたとえばエタロンフィルタなどの波長ロッカーで計測し、光パワーはチューナブルレーザーモジュールに搭載されたモニタ用フォトダイオードまたは変調器モジュールに搭載されたモニタ用フォトダイオードで計測する。光送信器の動作時は、これらの計測した値を用いて波長と光パワーを制御している。この制御を行うには、波長モニタである波長ロッカーおよび光パワーモニタであるモニタ用フォトダイオードで計測した値と実際の波長や光パワーとの関係が予めわかっている必要がある。具体的には、波長ロッカーおよびモニタ用フォトダイオードで計測した値がどの値となったときに光送信器出力の光波長と光パワーが仕様値に対応するかを測定し、波長ロッカーモニタ値と光パワーをモニタするPDのモニタ値との制御目標値を決定する。この決定を行うことがチューナブルレーザーの較正である。
Hereinafter, a method for calibrating a tunable laser in the tunable DPSK optical transmitter according to the present embodiment will be described. First, the reason why calibration is necessary will be described.
For example, in a DFB (Distributed Feed-Back) array type tunable laser that is currently popular, the wavelength and optical power are controlled by the temperature of the laser and the current injected into the laser. The wavelength is measured with a wavelength locker such as an etalon filter mounted inside the tunable laser module, and the optical power is measured with a monitoring photodiode mounted on the tunable laser module or a monitoring photodiode mounted on the modulator module. measure. During the operation of the optical transmitter, the wavelength and optical power are controlled using these measured values. In order to perform this control, it is necessary to know in advance the relationship between the value measured by the wavelength locker, which is a wavelength monitor, and the monitoring photodiode, which is an optical power monitor, and the actual wavelength or optical power. Specifically, the value measured by the wavelength locker and the monitoring photodiode is measured to determine whether the optical wavelength and optical power at the output of the optical transmitter correspond to the specified values. A control target value with the monitor value of the PD that monitors the optical power is determined. Making this determination is the calibration of the tunable laser.
したがって、チューナブルレーザーの較正の際には、送信器出力の光波長と光パワーの両方を測定しなくてはならない。従来のOOK方式においては、送信器出力の光波長と光パワーは同時または順に波長計と光パワーメータとを用いて測定することができる。DPSK方式では通常の動作時には送信器出力の光波長は精度よく測定できないため、まず通常の動作で光パワーを測定し、次に前述のとおりパイロット信号の極性を反転させ光変調器の動作点(バイアス点)を移動させて波長を測定すればよい。再度光パワーを測定する場合には、パイロット信号の極性反転をやめて通常のDPSK送信器としての動作に復帰する。 Therefore, when calibrating a tunable laser, both the optical wavelength and optical power of the transmitter output must be measured. In the conventional OOK system, the optical wavelength and optical power of the transmitter output can be measured simultaneously or sequentially using a wavelength meter and an optical power meter. In the DPSK system, the optical wavelength of the transmitter output cannot be measured accurately during normal operation. First, the optical power is measured in normal operation, and then the pilot signal polarity is inverted as described above to operate the optical modulator ( The wavelength may be measured by moving the bias point. When the optical power is measured again, the polarity inversion of the pilot signal is stopped and the operation as a normal DPSK transmitter is resumed.
なお、この際には自動バイアス制御をリセットして、動作点の初期値から制御を再開するか、パイロット信号極性反転の直前の動作点を送信器内部に保持しておき、保持した値を初期値に自動バイアス制御を再開することが好ましい。その理由は、バイアス電圧の制御をリセットすることなくパイロット極性の切替えを繰り返した場合には、切替えのたびに変調器バイアス電圧が光出力強度の最大点と最小点とを探して一方向への移動を繰り返し、最後には変調器に印加することのできる電圧の上限または下限に達する恐れがあるからである。 At this time, the automatic bias control is reset and the control is restarted from the initial value of the operating point, or the operating point immediately before the pilot signal polarity inversion is held in the transmitter, and the held value is initialized. It is preferable to resume automatic bias control to the value. The reason for this is that if the pilot polarity is switched repeatedly without resetting the bias voltage control, the modulator bias voltage searches for the maximum and minimum points of the optical output intensity each time the switching is performed, This is because the movement may be repeated and the upper limit or the lower limit of the voltage that can be applied to the modulator may be reached.
これまでの説明では、波長を測定するためにMZ型LN光変調器の動作点を完全に反転させているが、必ずしも動作点を反転させなくてもよい。バイアス電圧により決まる動作点が光出力強度最小の点からいくらかでもずれていれば、波長を測定することができる。 In the description so far, the operating point of the MZ type LN optical modulator is completely inverted in order to measure the wavelength, but the operating point does not necessarily have to be inverted. If the operating point determined by the bias voltage is somewhat deviated from the point where the light output intensity is minimum, the wavelength can be measured.
図7は、波長測定モードにおけるMZ型LN変調器の光出力特性と入出力信号の関係の他の例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing another example of the relationship between the optical output characteristics of the MZ type LN modulator and the input / output signals in the wavelength measurement mode.
本図の左上はMZ型LN変調器101のバイアス電圧および変調信号と光出力強度との関係を示す特性曲線のグラフであり、図3で説明したものと同様である。
The upper left of the figure is a graph of a characteristic curve showing the relationship between the bias voltage and modulation signal of the MZ
本図の左下は入力信号のグラフであり、変調信号の振幅の中心となる電位V0を中心にある振幅で電位が変化する変調信号を表している。グラフの軸は図3と同様である。変調信号の与え方も通信モードと同様である。本図では、動作点が光出力強度最小の点からずれるようにバイアス電圧が制御されている。V-1とV1との電位差は、図3と同じく半波長電圧の2倍である2Vπより若干小さい。電位V-1と電位V1とで出力される光の位相は互いにπずれている。変調信号の電位がV-1とV1との間で切り替わる際には、特性曲線の位相πの山の頂上で光出力強度が最大となる。また、動作点が位相πの山にあるので、切り替わる際には位相0の光を出力する期間より位相πの光を出力する期間の方が長い。
The lower left of the figure is a graph of the input signal, and represents a modulation signal whose potential changes with an amplitude centered on the potential V 0 which is the center of the amplitude of the modulation signal. The axis of the graph is the same as in FIG. The method of giving the modulation signal is the same as in the communication mode. In this figure, the bias voltage is controlled so that the operating point deviates from the point where the light output intensity is minimum. The potential difference between V −1 and V 1 is slightly smaller than 2Vπ, which is twice the half-wave voltage as in FIG. The phases of light output at the potential V −1 and the potential V 1 are shifted from each other by π. When the potential of the modulation signal switches between V −1 and V 1 , the light output intensity becomes maximum at the top of the peak of the phase π of the characteristic curve. Also, since the operating point is at the peak of phase π, when switching, the period of outputting phase π light is longer than the period of outputting
本図の右側は、MZ型LN変調器101から出力される光信号の光出力強度を示すグラフである。グラフの軸は図3と同様である。特性曲線との対応をみればわかるように、光出力強度最小の点から始まり光出力強度が最大(Pa)となる小ピークを経た後に、光出力強度がPbで安定し、その後再び光出力強度が最大(Pa)となる小ピークを経て光出力強度最小の点で終わる山が位相πの光信号の山であり、光出力強度最小の点から始まり、光出力強度がPcとなって安定し、その後光出力強度最小の点で終わる山が位相0の光信号の山である。位相πの光信号は少なくとも位相πの山に二つある小ピークの部分に相当する時間および光出力強度の分、位相0の光信号より光パワーが大きくなっている。これにより、マイケルソン干渉計において同位相の干渉縞と位相がπずれた光の干渉縞とを重ねても、片方の位相(本図ではπ)の干渉縞の光強度の強弱が残る。よって、波長を測定することができる。また、振幅が2Vπより小さい場合は、電位V-1の際の光出力強度Pcより電位V1の際の光出力強度Pbの方が大きくなるため、これによって位相πの干渉縞が振幅2Vπ以上の場合よりも強く残り、より確実に波長を測定することができる。
The right side of the figure is a graph showing the optical output intensity of the optical signal output from the MZ
バイアス制御の具体的な方法としては、例えば、波長測定モードの場合には、ABC回路25の制御によって通信モードでMZ型LN変調器101に印加されているバイアス電圧から適当量だけバイアス電圧をシフトした値に固定するという方法がある。なお、さらにバイアス電圧をシフトする直前に印加していたバイアス電圧値を保持する手段を設けておくとよい。解除から復帰する場合に保持したバイアス値を制御の初期値として再設定することで、先の自動バイアス制御に円滑に復帰することができるからである。この方法では、DPSK方式光送信器を簡易的なRZ−OOK送信器として利用することは難しいものの、レーザー較正時に光送信器出力波長を精度よく測定するという目的は達することができる。
As a specific method of bias control, for example, in the wavelength measurement mode, the bias voltage is shifted by an appropriate amount from the bias voltage applied to the MZ
1 光送受信器、2 光送信部、3 光受信部、11 コネクタ、12 光出力端子、13 光入力端子、21 マルチプレクサ、22 差動エンコーダ(差動符号化部)、23 変調器ドライバ、24 光変調器モジュール、25 自動バイアス制御回路、26 チューナブルレーザー、27 レーザー制御回路、31 遅延干渉計、32 バランストPD−TIA、33 制御回路、34 デマルチプレクサ、41 データ入力線、42,44 クロック線、43 データ出力線、51 ハーフミラー、52 固定ミラー、53 可動ミラー、54 受光器、101 マッハツェンダ型LN光変調器、102 モニタ用フォトダイオード、103 光パワー検出回路、104 バイアス電圧発生回路、105 パイロット信号発生回路、106 パイロット成分検出器、107 バイアス計算器、108 加算器、109 極性反転回路。
1 optical transceiver, 2 optical transmitter, 3 optical receiver, 11 connector, 12 optical output terminal, 13 optical input terminal, 21 multiplexer, 22 differential encoder (differential encoding unit), 23 modulator driver, 24 light Modulator module, 25 Automatic bias control circuit, 26 Tunable laser, 27 Laser control circuit, 31 Delay interferometer, 32 Balanced PD-TIA, 33 Control circuit, 34 Demultiplexer, 41 Data input line, 42, 44 Clock line , 43 Data output line, 51 Half mirror, 52 Fixed mirror, 53 Movable mirror, 54 Light receiver, 101 Mach-Zehnder LN optical modulator, 102 Monitor photodiode, 103 Optical power detection circuit, 104 Bias voltage generation circuit, 105 Pilot Signal generation circuit, 106 pilot component detector, 107 Ass calculator, 108 adder, 109 polarity inversion circuit.
Claims (8)
光源からの光が入力されて、第1の電位と前記第1の電位より大きい第2の電位とを選択的に付与される変調信号であって、前記第1の電位と前記第2の電位との間で電位が徐々に変化する変調信号に応じた振幅の光を出力するマッハツェンダ型LN光変調器と、
制御切替信号を取得する手段と、
前記制御切替信号が通信モードを示す場合には、前記変調信号が前記第1の電位から前記第2の電位に向かうにつれ、前記マッハツェンダ型LN光変調器が出力する光が互いにπ異なる2つの位相のうち一方の位相から、光出力強度が最小となる電位を境に前記他方の位相になり、かつ、前記マッハツェンダ型LN光変調器が出力する前記一方の位相の光の光パワーと前記他方の位相の光の光パワーとが同じになるよう前記マッハツェンダ型LN光変調器を制御する通信時制御を行う制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記制御切替信号が波長測定モードを示す場合には、前記マッハツェンダ型LN光変調器に対し前記通信時制御と異なる波長測定時制御を行う、
ことを特徴とする光送信器。 A light source;
A modulation signal to which light from a light source is input and which is selectively given a first potential and a second potential that is higher than the first potential, the first potential and the second potential A Mach-Zehnder LN optical modulator that outputs light having an amplitude corresponding to a modulation signal whose potential gradually changes between
Means for obtaining a control switching signal;
When the control switching signal indicates a communication mode, the light output from the Mach-Zehnder LN optical modulator has two phases different from each other by π as the modulation signal goes from the first potential to the second potential. The phase of the other phase from the phase at which the light output intensity is minimum is the boundary, and the optical power of the light of the one phase output from the Mach-Zehnder LN optical modulator and the other phase Control means for performing communication control for controlling the Mach-Zehnder LN optical modulator so that the optical power of the phase light is the same, and
The control means, when the control switching signal indicates a wavelength measurement mode, performs a wavelength measurement control different from the communication control for the Mach-Zehnder LN optical modulator.
An optical transmitter characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 When the control switching signal indicates a wavelength measurement mode, the control means determines whether the optical power of the one phase light and the optical power of the other phase light output from the Mach-Zehnder LN optical modulator are The wavelength measurement time control for controlling the Mach-Zehnder LN optical modulator to be different is performed.
The optical transmitter according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の光送信機。 When the control switching signal indicates the communication mode, the control means sets the operating point corresponding to the middle of the first potential and the second potential to the minimum light output intensity of the Mach-Zehnder LN optical modulator. When the communication control is performed so that the point is a point, and the control switching signal indicates the wavelength measurement mode, the wavelength measurement is performed so that the operating point is not the point where the light output intensity of the Mach-Zehnder LN optical modulator is minimum. Time control,
The optical transmitter according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の光送信機。 The control means performs the wavelength measurement control so that, when the control switching signal indicates the wavelength measurement mode, the operating point becomes a point of maximum light output intensity of the Mach-Zehnder LN optical modulator,
The optical transmitter according to claim 3.
ことを特徴とする請求項3または4に記載の光送信機。 The potential difference between the first potential and the second potential when the control switching signal indicates the wavelength measurement mode is smaller than twice the half-wave voltage of the Mach-Zehnder LN optical modulator,
The optical transmitter according to claim 3, wherein the optical transmitter is provided.
ことを特徴とする請求項2に記載の光送信器。 When the control switching signal indicates a wavelength measurement mode, the control means is configured to control the light output from the Mach-Zehnder LN optical modulator as the modulation signal goes from the first potential to the second potential. Performing wavelength measurement control for controlling the Mach-Zehnder LN optical modulator so as to pass through a potential at which the light output intensity becomes maximum without changing the phase;
The optical transmitter according to claim 2.
前記制御手段は、
前記変調信号を生成して出力する変調信号出力手段と、
第1のパイロット信号を出力するパイロット信号出力手段と、
前記制御切替信号が前記通信モードを示す場合には、前記第1のパイロット信号を前記第2のパイロット信号として出力し、前記制御切替信号が前記波長測定モードを示す場合には、前記第1のパイロット信号の極性を反転させた前記第2のパイロット信号を出力する極性反転手段と、
バイアス電圧と前記第2のパイロット信号の電圧を加えた電圧を発生し、該電圧を前記マッハツェンダ型LN光変調器に入力するバイアス電圧発生手段と、
前記モニタ手段により計測された光パワーに基づいて、前記第1のパイロット信号による光パワーの変化を検出するパイロット成分検出手段と、
前記光パワーの変化に基づいて、仮に前記第1のパイロット信号と前記第2のパイロット信号とが同じ極性であるとした場合に前記動作点が前記マッハツェンダ型LN光変調器の前記光出力強度最小の点となるように前記バイアス電圧を算出するバイアス算出手段と、を含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の光送信機。 Monitoring means for measuring the optical power of the light output from the Mach-Zehnder LN optical modulator,
The control means includes
Modulation signal output means for generating and outputting the modulation signal;
Pilot signal output means for outputting a first pilot signal;
When the control switching signal indicates the communication mode, the first pilot signal is output as the second pilot signal, and when the control switching signal indicates the wavelength measurement mode, the first pilot signal is output. Polarity inversion means for outputting the second pilot signal obtained by inverting the polarity of the pilot signal;
A bias voltage generating means for generating a voltage obtained by adding a bias voltage and the voltage of the second pilot signal, and inputting the voltage to the Mach-Zehnder LN optical modulator;
Pilot component detection means for detecting a change in optical power due to the first pilot signal based on the optical power measured by the monitoring means;
If the first pilot signal and the second pilot signal have the same polarity based on the change in the optical power, the operating point is the minimum optical output intensity of the Mach-Zehnder LN optical modulator. Bias calculating means for calculating the bias voltage so as to be
The optical transmitter according to claim 4.
前記パイロット成分検出手段は、前記モニタ手段が計測した光パワーに含まれる前記低周波信号の周波数成分を前記光パワーの変化として検出する、
ことを特徴とする請求項7に記載の光送信機。 The first pilot signal is a low frequency signal having a lower frequency than the modulation signal;
The pilot component detection means detects a frequency component of the low frequency signal included in the optical power measured by the monitoring means as a change in the optical power,
The optical transmitter according to claim 7.
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