JPH04263215A - 光変調器制御方法 - Google Patents

光変調器制御方法

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JPH04263215A
JPH04263215A JP2423091A JP2423091A JPH04263215A JP H04263215 A JPH04263215 A JP H04263215A JP 2423091 A JP2423091 A JP 2423091A JP 2423091 A JP2423091 A JP 2423091A JP H04263215 A JPH04263215 A JP H04263215A
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JP
Japan
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optical modulator
optical
polarized light
light
operating point
Prior art date
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Pending
Application number
JP2423091A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadao Fujita
定男 藤田
Yutaka Nishimoto
裕 西本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/0121Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
    • G02F1/0123Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに於け
る光送信部での光変調器の制御方法に関するものである
【0002】
【従来の技術】近年、大容量の情報を伝送するための光
通信システムとして、伝送速度がギガビットレンジの光
通信装置が開発されている。このような大容量の光通信
システムに用いる光通信部としては、変調時にもスペク
トル拡がりが小さく、光ファイバの分散の影響を受けず
に長距離伝送が可能となる。リチウムナイオベート(L
iNbO3 )を用いたマッハツェンダ型の光変調器が
有望である。しかしながら、リチウムナイオベータを用
いたマッハツェンダ型の光変調器では、変調電圧に対す
る光変調特性の動作点ドリフト(DCドリフト)が存在
するため、実用化に際しては、この動作点の安定化を行
う制御回路が必要となる。この様なマッハツェンダ型の
制御回路としては、変調する電気信号に低周波信号を重
畳させる方法が提案されている(例えば:桑田らによる
“マッハツェンダ型光変調器用自動バイアス制御回路の
検討”1990年電子情報通信学会春季全国大会B−9
76)この制御方法では、1KHzの低周波信号を伝送
速度2.5Gb/sの電気信号に重畳して、光信号を変
調して変調された光信号を電気信号に変換して1KHz
の低周波信号を取り出して位相検出する事により最適動
作点の制御を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、低周波
信号を変調信号に重畳することによりマッハツェンダ形
の光変調器の動作点制御が可能となる。しかしながら、
上述の方式では低周波信号を重畳されるため変調された
光信号に不要な制御信号が加わり光送信波形の劣化、お
よび波形劣化による受信感度の低下が生じる欠点がある
【0004】本発明の目的は、制御信号を用いることな
く、光送信波形の劣化の生じることのない、マッハツェ
ンダ形の光変調器の動作点制御法を提供することにある
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の光変調器制御方
法は光信号の強度変調を行う光変調器と、該光変調器に
光信号を入力する光源と、前記光変調器からの光出力が
入力される偏光分離回路とを含み、該偏光分離回路は、
前記光変調器の基板表面の法線に対して垂直な電界成分
を有するTE偏光と前記TE偏光に対して偏波面が直交
するTM偏光とに偏光分離を行い、前記分離されたTE
偏光をモニタ光として平均値のパワーを検出する事によ
り該光変調器のバイアス制御を行う事を特徴とする。
【0006】本発明の光変調器制御方法は光変調器と、
該光変調器に対して、基板表面の法線方向に垂直な電界
成分を有するTE偏光で入力する第1の光ビームと、前
記TE偏光に対して偏波面が直交するTM偏光で入力す
る第2のビームと、前記光変調器からの出力光を前記第
1の光ビームからなるTE偏光と前記第2のビームから
なるTM偏光とに分離する偏光分離回路とを含み、前記
偏光分離された第1のビームからなるTE偏光の平均値
のパワーを検出する事により該光変調器のバイアス制御
を行う事を特徴とする。
【0007】
【作用】本発明では、マッハツェンダ形光変調器を通過
したTE偏光成分の平均値検出により動作点の制御を行
う。
【0008】以下に第3図を用いて本発明の作用を説明
する。
【0009】第3図(a)はマッハツェンダ形光変調器
に於けるTM偏光成分、TE偏光成分のスイッチング特
性を示す図である。ここでTE偏光は、光変調器の基板
表面の法線に対して電界を有する偏波であり、TM偏光
はTE偏光に対して偏波が直交する偏波である。
【0010】通常、マッハツェンダ形光変調器のTE偏
光成分の“0”と“1”のスイッチング電圧差Vπ  
(TE)は主に強度変調に用いるTM偏光成分のVπ 
 (TM)の約3倍となっており、図3(b)に示した
OVからVπ  (TM)の印加電圧を信号とした時、
マッハツェンダ光変調器は正常に動作し、その光出力は
図3(c)に示す様になる。
【0011】一方、マッハツェンダ形光変調器の動作点
が変化した場合を図3(d)に示す。この場合、光出力
が最大となる点はOVでなく、1/4、Vπ(TM)だ
けずれた場合を仮定している。この時、図3(e)に示
す印加電圧を信号とした場合の光出力を図3(f)に示
す。
【0012】図3(f)の光出力は、図3(c)の正常
な動作点での光出力に比べ、TM偏光成分が消偏光比の
劣化した状態となっている。この偏光比の劣化した波形
を調べるためには、伝送速度と同等の帯域を有する光受
信器および高速のピーク検出が必要となるので、TM偏
光成分からマッハツェンダ形光変調器の動作点をモニタ
するのは困難である。また図3(c)と図3(f)のT
M偏光成分の時間平均パワーは同一となり、TM偏光成
分の平均パワーから動作点をモニタすることはできない
【0013】一方、マッハツェンダ形光変調器の光出力
のTE偏光成分に注目すると、図3(f)のTE偏光成
分の時間平均パワーは図3(c)の平均パワーに比べて
増加している。また、マッハツェンダ光変調器の動作点
が図3(d)に示す状態と反対に位置した場合には、T
E偏波の平均パワーは図3(c)のTE偏波の平均パワ
ーに比べ、さらに減少することになる。
【0014】従って、TE偏波の時間平均パワーを検出
すればマッハツェンダ形光変調器の動作点が分かるので
、信号の印加電圧にバイアスを加えて(図3(e)最適
値バイアスの印加電圧)、常にTE偏波の時間平均パワ
ーが一定になる様にすれば、マッハツェンダ形光変調器
を良好な動作点で制御できる。
【0015】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を詳しく説明す
る。
【0016】図1に本発明の実施例でなる光変調器の制
御等を示す。
【0017】本実施例では、半導体レーザ1からの第1
の出力光2をTM偏光成分とTE偏光成分を有する偏光
状態としてマッハツェンダ形の光変調器3に入力してい
る。ここで光変調器3を通過した第2の出力光4は変調
信号入力11より入力した変調信号により強度変調され
た光信号となっている。この第2の出力光4を偏光分離
回路5により、TM偏光成分である第3の出力光6とT
E偏光成分である第4の出力光7とに分離する。第3の
出力光6は送信信号光として用い、第4の出力光7はマ
ッハツェンダ形の光変調器3の動作点モニタとして使用
する。TE偏光成分である第4の出力光7の平均パワー
は、光変調器3の動作点がずれるに従い増減するので、
この光の平均値検出により光変調器3に印加する印加電
圧のバイアス制御が可能となる。
【0018】本実施例では、第4の出力光7を光検出器
8で受光し、アンプ17、ローパスフィルタ18で平均
値パワーとした後、最適バイアス点となる様に調整され
たリファレンス電圧をリファレンス端子10に入力した
差動形のアンプ9により、誤差信号をとり出し、その信
号をバイアス回路12に入力している。
【0019】以上の構成により伝送速度10Gb/sで
光変調器3を駆動し、バイアス制御の様子を調べた。こ
こで使用した光変調器3はリチウムナイオベート基板を
用いたマッハツェンダ形のものであり、スイッチング電
圧Vπ  (TM)は4Vであった。
【0020】まず、本実施例の制御系を外して、光変調
器3のみで動作させた。その結果、10時間経過後には
、温度変化、焦電圧効果等により印加電圧のバイアス点
が最適点から1V程度ずれ光変調波形に劣化が起きた。
【0021】一方、本発明による制御系を用いた場合に
は、動作点バイアスが制御されるため、光変調器は長時
間に旦って最適な動作点で駆動され、波形劣化、消光比
劣化の無い良好な光変調波形を得た。
【0022】本発明の他の実施例である光変調器の制御
系を図2に示す。
【0023】本実施例では、光変調器3からの光出力を
増加させるため2個の半導体レーザ1,13を用い、第
1の半導体レーザ1は送信信号用、第2の半導体レーザ
13は光変調器3の動作点モニタ用として用いている。
【0024】図2では、第1の半導体レーザ1からの出
力光2はTM偏光となる様にし、第1の偏波分離回路5
を介してマッハツェンダ形の光変調器3に入力している
。このTM偏光の出力光2は光変調器3で強度変調され
た後、第2の偏波分離回路14を介して光送信用の出力
光6となる。
【0025】一方、第2の半導体レーザ13からの出力
光15はTE偏光となる様に調整して第2の偏光分離回
路12を介して光変調器3に入力する。光変調器3でこ
のTE偏光成分は強度変調され、第1の偏光分離回路5
を介して出力光7として光検出器8に入力している。
【0026】本実施例の制御系では、第2の半導体レー
ザ13からの裏面出力光をモニタして、動作点安定用の
リファレンス電圧として差動形のアンプ9に入力させて
いる。  この構成を用いる事により、第2の半導体レ
ーザ13の出力パワーが変動した場合でも、安定して光
変調器3への動作点制御が行なえる。
【0027】実際に本実施例に於いて、光変調器3の駆
動制御を行なった。リチウムナイオベートを用いたマッ
ハツェンダ形の光変調器3は伝送速度2.5Gb/sで
駆動し、長時間に於いて動作点が変動する事なく、良好
な特性を確認した。
【0028】また、本実施例ではモニタ光の出力光7は
送信信号となる出力光6に比べて逆方向に伝搬するため
、送信信号である出力光6に混入しない。そのため、送
信信号の出力光6の波形は良好な消光比が実現できる。 本実施例では20:1の消光比が確認され、また、図1
の1個の半導体レーザ1を用いた制御系に比べ、送信信
号の出力光6のパワーを2dB程度増加させることもで
きた。
【0029】以上の実施例では第2の半導体レーザ2か
らの光出力7の光路を、第1の半導体レーザ1からの光
出力6と逆方向にとる場合を示したが、図2の第2の半
導体レーザ2と光検出器8の位置を入れ換えて、第1の
半導体レーザ1と第2の半導体レーザ2からの出力光の
光路を同じ方向にしても良い。また、図2の構成に於い
て2つの偏光分離回路5,14を使用したが、いずれか
一方を偏光特性を有しない光カップラを用いてもよい。 また、光変調器は半導体基板で構成したものでも良く、
さらにマッハツェンダ形に限らず方向性結合器形のもの
であってもよい。
【0030】
【発明の効果】以上、説明した様に、本発明によれば、
マッハツェンダ形の光変調器に余分な変調信号をかける
必要が無いため、波形劣化の無い良好な光送信信号を得
ることができ、しかも確実に光変調器駆動時の動作点制
御が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である光変調器の制御系の構成
図である。
【図2】本発明の他の実施例である光変調器の制御系の
構成図である。
【図3】本発明の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
1  半導体レーザ 2  出力光 3  光変調器 4  出力光 5  偏光分離回路 6  出力光 7  出力光 8  光検出器 9  アンプ 10  変調信号入力 11  変調信号入力 12  バイアス回路 13  半導体レーザ 14  偏光分離回路 15  出力光 16  光検出器 17  アンプ 18  ローパスフィルタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  光信号の強度変調を行う光変調器と、
    該光変調器に光信号を入力する光源と、前記光変調器か
    らの光出力が入力される偏光分離回路とを含み、該偏光
    分離回路は、前記光変調器の基板表面の法線に対して垂
    直な電界成分を有するTE偏光と前記TE偏光に対して
    偏波面が直交するTM偏光とに偏光分離を行い、前記分
    離されたTE偏光をモニタ光として平均値のパワーを検
    出する事により該光変調器のバイアス制御を行う事を特
    徴とする光変調器制御方法。
  2. 【請求項2】  光変調器と、該光変調器に対して、基
    板表面の法線方向に垂直な電界成分を有するTE偏光で
    入力する第1の光ビームと、前記TE偏光に対して偏波
    面が直交するTM偏光で入力する第2のビームと、前記
    光変調器からの出力光を前記第1の光ビームからなるT
    E偏光と前記第2のビームからなるTM偏光とに分離す
    る偏光分離回路とを含み、前記偏光分離された第1のビ
    ームからなるTE偏光の平均値のパワーを検出する事に
    より該光変調器のバイアス制御を行う事を特徴とする光
    変調器制御方法。
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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 19980106