JPH0629603A - 外部変調光送信器 - Google Patents
外部変調光送信器Info
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- JPH0629603A JPH0629603A JP5106025A JP10602593A JPH0629603A JP H0629603 A JPH0629603 A JP H0629603A JP 5106025 A JP5106025 A JP 5106025A JP 10602593 A JP10602593 A JP 10602593A JP H0629603 A JPH0629603 A JP H0629603A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/58—Compensation for non-linear transmitter output
- H04B10/588—Compensation for non-linear transmitter output in external modulation systems
-
- 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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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
- H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
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- H04B10/5057—Laser transmitters using external modulation using a feedback signal generated by analysing the optical output
- H04B10/50575—Laser transmitters using external modulation using a feedback signal generated by analysing the optical output to control the modulator DC bias
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザの外部変調器として使用される
干渉計の長期的安定性を確保する。 【構成】 外部変調されたレーザベースの送信器は、論
理レベル間に必要な分離に要求される、所定レベルで外
部変調器１０に加えられるバイアス電圧を維持するため
に、自動バイアス制御（ＡＢＣ）回路４０を利用する。
ＡＢＣ回路はディザ信号を発生し、そのディザ信号の位
相を、外部変調器によって生成される光信号の位相とデ
ィジタル的に比較するように機能する。位相比較器（例
えばＤ型フリップフロップ）が、変調器の最適バイアス
点におけるドリフトを監視し、外部変調器に加えられる
ＤＣバイアス電圧のレベルを連続的に調節することによ
って出力補正信号を発生するために使用される。
干渉計の長期的安定性を確保する。 【構成】 外部変調されたレーザベースの送信器は、論
理レベル間に必要な分離に要求される、所定レベルで外
部変調器１０に加えられるバイアス電圧を維持するため
に、自動バイアス制御（ＡＢＣ）回路４０を利用する。
ＡＢＣ回路はディザ信号を発生し、そのディザ信号の位
相を、外部変調器によって生成される光信号の位相とデ
ィジタル的に比較するように機能する。位相比較器（例
えばＤ型フリップフロップ）が、変調器の最適バイアス
点におけるドリフトを監視し、外部変調器に加えられる
ＤＣバイアス電圧のレベルを連続的に調節することによ
って出力補正信号を発生するために使用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変調器ベースの光波送
信器に関し、特に、変調器の動作を制御する手段を有す
る配置に関する。
信器に関し、特に、変調器の動作を制御する手段を有す
る配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、光波伝送システムの光
源として頻繁に使用される。レーザの変調方法は、一般
的に、（１）直接変調、または（２）間接（外部）変調
の２種類に分けられる。直接変調では、レーザに加えら
れるバイアス電流自体が電気データ信号によって変調さ
れる。間接変調では、レーザへのバイアス電流は一定に
保持され、レーザからの一定の光出力が電気データ信号
によって変調されて光波出力データ信号を生じる。レー
ザ構造に固有の特性によって、数ギガビットの伝送速度
では周波数チャープが生じるため、直接変調は１Ｇｂ／
ｓ以下のデータ速度に制限されると考えられる。従っ
て、外部変調が、数ギガビットアプリケーションに対す
る好ましい代替方法と考えられる。
源として頻繁に使用される。レーザの変調方法は、一般
的に、（１）直接変調、または（２）間接（外部）変調
の２種類に分けられる。直接変調では、レーザに加えら
れるバイアス電流自体が電気データ信号によって変調さ
れる。間接変調では、レーザへのバイアス電流は一定に
保持され、レーザからの一定の光出力が電気データ信号
によって変調されて光波出力データ信号を生じる。レー
ザ構造に固有の特性によって、数ギガビットの伝送速度
では周波数チャープが生じるため、直接変調は１Ｇｂ／
ｓ以下のデータ速度に制限されると考えられる。従っ
て、外部変調が、数ギガビットアプリケーションに対す
る好ましい代替方法と考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、外部変調器と
して使用される干渉計の長期的安定性には疑問がある。
このような干渉計の特性、特に、伝達曲線（すなわち、
加えられる電圧の関数としての光出力）は、時間、温
度、およびその他のさまざまなパラメータの関数として
ドリフトすることが知られている。伝達曲線におけるド
リフトは必然的にバイアス点電圧を移動させ、出力光デ
ータ信号に誤りを導入することになる。従って、レーザ
送信器とともに外部変調器として利用する際に干渉計の
性能を安定化する方法がこの分野では必要とされてい
る。
して使用される干渉計の長期的安定性には疑問がある。
このような干渉計の特性、特に、伝達曲線（すなわち、
加えられる電圧の関数としての光出力）は、時間、温
度、およびその他のさまざまなパラメータの関数として
ドリフトすることが知られている。伝達曲線におけるド
リフトは必然的にバイアス点電圧を移動させ、出力光デ
ータ信号に誤りを導入することになる。従って、レーザ
送信器とともに外部変調器として利用する際に干渉計の
性能を安定化する方法がこの分野では必要とされてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従来技術のこの問題点
は、本発明によって解決される。本発明は、変調器ベー
スの光波送信器に関し、特に、バイアス補正を実行する
ために変調器の動作を制御する手段を有する配置に関す
る。
は、本発明によって解決される。本発明は、変調器ベー
スの光波送信器に関し、特に、バイアス補正を実行する
ために変調器の動作を制御する手段を有する配置に関す
る。
【０００５】本発明の実施例によれば、変調器の動作を
制御し、最適バイアス点のドリフトを防ぐために、自動
バイアス制御（ＡＢＣ）回路が、変調器（例えばマッハ
・ツェンダー干渉計）とともに利用される。一般に、Ａ
ＢＣ回路は、変調器電極にバイアス（ＤＣ）電圧を供給
する。ここで、バイアス電圧は、バイアス点が最適値か
らドリフトして離れないように連続的に監視され、調節
される。
制御し、最適バイアス点のドリフトを防ぐために、自動
バイアス制御（ＡＢＣ）回路が、変調器（例えばマッハ
・ツェンダー干渉計）とともに利用される。一般に、Ａ
ＢＣ回路は、変調器電極にバイアス（ＤＣ）電圧を供給
する。ここで、バイアス電圧は、バイアス点が最適値か
らドリフトして離れないように連続的に監視され、調節
される。
【０００６】特に、ＡＢＣ回路は、変調器から出力光デ
ータ信号を入力として受信する。ここで、出力光データ
信号は、再構成電気データ信号に変換される。また、Ａ
ＢＣ回路は、所定周波数で動作する基準信号（ディザ）
源を含む。ディザ信号は、電気データ信号を振幅変調す
るために、変調器への電気データ信号入力に加えられる
（すなわち、電子ドライバの自動利得制御入力に加えら
れる）。
ータ信号を入力として受信する。ここで、出力光データ
信号は、再構成電気データ信号に変換される。また、Ａ
ＢＣ回路は、所定周波数で動作する基準信号（ディザ）
源を含む。ディザ信号は、電気データ信号を振幅変調す
るために、変調器への電気データ信号入力に加えられる
（すなわち、電子ドライバの自動利得制御入力に加えら
れる）。
【０００７】ディザ信号の位相を再構成電気データ信号
の位相と比較するために、ＡＢＣ回路内で検波配置が利
用される。位相差を比較することによって、バイアス補
正信号が形成され、表面電極のＤＣバイアス信号として
干渉計へフィードバックされる。こうして、変調器バイ
アス信号は連続的に監視され、最適光変調出力信号を生
成するために必要な値に維持される。
の位相と比較するために、ＡＢＣ回路内で検波配置が利
用される。位相差を比較することによって、バイアス補
正信号が形成され、表面電極のＤＣバイアス信号として
干渉計へフィードバックされる。こうして、変調器バイ
アス信号は連続的に監視され、最適光変調出力信号を生
成するために必要な値に維持される。
【０００８】
【実施例】本発明の配置における外部変調器として使用
される例示的なマッハ・ツェンダー干渉計１０を図１に
示す。干渉計１０は、例えばニオブ酸リチウムのような
バルク光材料からなる。光導波路１２、１４、１６およ
び１８がこのバルク材料内に形成される。これは、チタ
ン拡散導波路、陽子交換導波路、またはその他の、バル
ク材料内で光導波をするための適当な配置からなる。
される例示的なマッハ・ツェンダー干渉計１０を図１に
示す。干渉計１０は、例えばニオブ酸リチウムのような
バルク光材料からなる。光導波路１２、１４、１６およ
び１８がこのバルク材料内に形成される。これは、チタ
ン拡散導波路、陽子交換導波路、またはその他の、バル
ク材料内で光導波をするための適当な配置からなる。
【０００９】図１で、光源からの光信号（この場合は、
レーザ（図示せず）からの一定の光信号）が、入力導波
路１２に結合される。次に、入力光信号は、導波路１４
および１６によって形成される２つの干渉計アームの間
で分割される。光信号は導波路１４および１６に沿って
伝播し、その後、出力光導波路１８に沿って再結合さ
れ、干渉計１０からの出力光信号を形成する。
レーザ（図示せず）からの一定の光信号）が、入力導波
路１２に結合される。次に、入力光信号は、導波路１４
および１６によって形成される２つの干渉計アームの間
で分割される。光信号は導波路１４および１６に沿って
伝播し、その後、出力光導波路１８に沿って再結合さ
れ、干渉計１０からの出力光信号を形成する。
【００１０】マッハ・ツェンダー干渉計の動作に従っ
て、複数の電極２０、２２、２４および２６が図１に示
すように導波路１４および１６にわたって配置される。
これらの電極に電気信号を加えることは、導波路１４お
よび１６の光路長（物理的経路長ではない）を変更する
ように機能し、それによって、伝播する信号が相互に１
８０゜位相がずれる。（図２に、図１の干渉計１０の理
想伝達関数を示す。）
て、複数の電極２０、２２、２４および２６が図１に示
すように導波路１４および１６にわたって配置される。
これらの電極に電気信号を加えることは、導波路１４お
よび１６の光路長（物理的経路長ではない）を変更する
ように機能し、それによって、伝播する信号が相互に１
８０゜位相がずれる。（図２に、図１の干渉計１０の理
想伝達関数を示す。）
【００１１】図１で、電極はバイアス電極の対２０、２
２およびＲＦ電極の対２４、２６を有する。この別個の
電極の目的は以下の説明で明らかとなる。当座の理解の
ためには、ディジタル信号伝送では、干渉計１０は、一
方の場合には最大光出力を生成し（すなわち、導波路１
４からの光出力は導波路１６からの光出力と同相、図２
の点Ａ）、他方の場合には、最小光出力を生成する（す
なわち、導波路１４からの光出力が導波路１６からの光
出力と１８０゜位相がずれる、図２の点Ｂ）ように、
（バイアス電極２０または２２によって）バイアスされ
ることが認識されればよい。
２およびＲＦ電極の対２４、２６を有する。この別個の
電極の目的は以下の説明で明らかとなる。当座の理解の
ためには、ディジタル信号伝送では、干渉計１０は、一
方の場合には最大光出力を生成し（すなわち、導波路１
４からの光出力は導波路１６からの光出力と同相、図２
の点Ａ）、他方の場合には、最小光出力を生成する（す
なわち、導波路１４からの光出力が導波路１６からの光
出力と１８０゜位相がずれる、図２の点Ｂ）ように、
（バイアス電極２０または２２によって）バイアスされ
ることが認識されればよい。
【００１２】次に、単一駆動変調器回路が利用され、入
力電気データ信号を干渉計に供給する。しかし、高いデ
ータ速度（例えば、１Ｇｂ／ｓ以上）では、反対の論理
値間でドライバが必要とする電圧スイングを縮小するた
めに、二重駆動変調器を利用するのが有効となる。この
場合、二重駆動配置では、干渉計１０は点Ｃ（図２）で
バイアスされ、所望の論理値を与えるためにいずれかの
方向へ駆動される。
力電気データ信号を干渉計に供給する。しかし、高いデ
ータ速度（例えば、１Ｇｂ／ｓ以上）では、反対の論理
値間でドライバが必要とする電圧スイングを縮小するた
めに、二重駆動変調器を利用するのが有効となる。この
場合、二重駆動配置では、干渉計１０は点Ｃ（図２）で
バイアスされ、所望の論理値を与えるためにいずれかの
方向へ駆動される。
【００１３】従って、特に、電極に加えられるバイアス
電圧の相対差が、論理０および論理１出力を生成するた
めに利用される。例えば、等しい電圧ＶTを各電極に加
えると論理０の出力が生成され（相対電圧差がない）、
各電極にＶT±ΔＶの電圧を加えると、論理１の出力が
生成される（最大相対電圧差）。以降の説明では、本配
置は、二重駆動配置を利用し、干渉計伝達関数の中点で
バイアスされると仮定する。以下で説明するバイアス制
御配置は、所望の値で最大および最小バイアス点を維持
する単一駆動配置でも利用可能であることは理解される
べきである。
電圧の相対差が、論理０および論理１出力を生成するた
めに利用される。例えば、等しい電圧ＶTを各電極に加
えると論理０の出力が生成され（相対電圧差がない）、
各電極にＶT±ΔＶの電圧を加えると、論理１の出力が
生成される（最大相対電圧差）。以降の説明では、本配
置は、二重駆動配置を利用し、干渉計伝達関数の中点で
バイアスされると仮定する。以下で説明するバイアス制
御配置は、所望の値で最大および最小バイアス点を維持
する単一駆動配置でも利用可能であることは理解される
べきである。
【００１４】上記のように、レーザ送信器で外部変調器
を利用する場合には、変調器の伝達関数がさまざまな環
境要因（例えば、年数、気温、データ速度、材料など）
の関数として移動するという問題が生じる。従って、伝
達関数のシフト（例えば図２の点線）の結果、最適バイ
アス点Ｃは、図２の矢印で示されるように移動する。図
示のように、このシフトの結果、バイアス点Ｃからバイ
アス点Ｃ+への正の移動か、または、バイアス点Ｃから
バイアス点Ｃ-への負の移動が起こる。干渉計１０の最
適バイアス点のこの正または負方向への移動の結果、論
理１と論理０の間の光出力差が減少し、干渉計１０から
の光出力信号におけるビット誤り率が増大する。従っ
て、加えるＤＣ電圧がドリフトした最適バイアス点に追
従するように干渉計に加えるバイアスを制御する必要が
ある。
を利用する場合には、変調器の伝達関数がさまざまな環
境要因（例えば、年数、気温、データ速度、材料など）
の関数として移動するという問題が生じる。従って、伝
達関数のシフト（例えば図２の点線）の結果、最適バイ
アス点Ｃは、図２の矢印で示されるように移動する。図
示のように、このシフトの結果、バイアス点Ｃからバイ
アス点Ｃ+への正の移動か、または、バイアス点Ｃから
バイアス点Ｃ-への負の移動が起こる。干渉計１０の最
適バイアス点のこの正または負方向への移動の結果、論
理１と論理０の間の光出力差が減少し、干渉計１０から
の光出力信号におけるビット誤り率が増大する。従っ
て、加えるＤＣ電圧がドリフトした最適バイアス点に追
従するように干渉計に加えるバイアスを制御する必要が
ある。
【００１５】図３に、外部変調器に安定性を与えるよう
に、本発明によって形成された例示的な変調器ベース送
信器３０を示す。特に、送信器３０は、図１のようなマ
ッハ・ツェンダー干渉計１０を有する。レーザ源３２が
干渉計１０の光入力に結合される。ここで、偏光維持導
波路３４（例えば、偏光維持ファイバの切片）が、レー
ザ出力を干渉計光入力に結合するために使用される。
に、本発明によって形成された例示的な変調器ベース送
信器３０を示す。特に、送信器３０は、図１のようなマ
ッハ・ツェンダー干渉計１０を有する。レーザ源３２が
干渉計１０の光入力に結合される。ここで、偏光維持導
波路３４（例えば、偏光維持ファイバの切片）が、レー
ザ出力を干渉計光入力に結合するために使用される。
【００１６】偏光維持導波路の利用によって、入力光信
号の偏光状態にかかわらず、変調器の独立な動作が保証
される。差動（プッシュプル）駆動回路３６は、入力電
気データ信号に応答して、電気データ信号をプッシュプ
ル表現に変換するために使用される。このような差動回
路は、中点バイアス電圧（例えば図２のＣ）を利用する
場合にのみ必要である。次に、差動電子信号は、干渉計
１０の電気入力の対（図３のＲＦ ＩＮ）に結合される
（図１では、ＲＦ ＩＮ入力は、導波路１４および１６
にそれぞれ位置する電極２４および２６に結合されるて
いる）。
号の偏光状態にかかわらず、変調器の独立な動作が保証
される。差動（プッシュプル）駆動回路３６は、入力電
気データ信号に応答して、電気データ信号をプッシュプ
ル表現に変換するために使用される。このような差動回
路は、中点バイアス電圧（例えば図２のＣ）を利用する
場合にのみ必要である。次に、差動電子信号は、干渉計
１０の電気入力の対（図３のＲＦ ＩＮ）に結合される
（図１では、ＲＦ ＩＮ入力は、導波路１４および１６
にそれぞれ位置する電極２４および２６に結合されるて
いる）。
【００１７】ＤＣバイアス電圧（これは、電極２０およ
び２２の両方にＤＣ／２として加えられるか、または、
電極２０および２２のうちの選択した１つに完全なＤＣ
の値で単に加えられる）が、干渉計伝達関数のバイアス
点を理想（すなわち、中点）値に維持するために利用さ
れ、光論理１と論理０の値の間の最大分離を保存する。
図３で、続いて出力光データ信号は光ファイバ３７に結
合され、送信器３０の出力信号として送出される。
び２２の両方にＤＣ／２として加えられるか、または、
電極２０および２２のうちの選択した１つに完全なＤＣ
の値で単に加えられる）が、干渉計伝達関数のバイアス
点を理想（すなわち、中点）値に維持するために利用さ
れ、光論理１と論理０の値の間の最大分離を保存する。
図３で、続いて出力光データ信号は光ファイバ３７に結
合され、送信器３０の出力信号として送出される。
【００１８】理想的な場合、上記の配置は、光データ信
号を形成するために電気データ信号で定レベルレーザ出
力信号を変調することによって数ギガビットの光波送信
器として機能する。しかし、上記のように、出力光デー
タ信号の精度は、干渉計１０の伝達関数の長期的安定性
の関数である。本発明の原理によれば、安定性の制御
は、干渉計の電極にバイアス電圧を加えることによって
維持される。このバイアス電圧は、所望の伝達関数中点
を維持するために連続的に調節される。
号を形成するために電気データ信号で定レベルレーザ出
力信号を変調することによって数ギガビットの光波送信
器として機能する。しかし、上記のように、出力光デー
タ信号の精度は、干渉計１０の伝達関数の長期的安定性
の関数である。本発明の原理によれば、安定性の制御
は、干渉計の電極にバイアス電圧を加えることによって
維持される。このバイアス電圧は、所望の伝達関数中点
を維持するために連続的に調節される。
【００１９】図３で、自動バイアス制御（ＡＢＣ）回路
４０が利用される。この回路は、基準ディザ信号源（図
４）を有し、干渉計１０からの出力光データ信号に応答
する。基準信号とデータ信号の位相が比較され、干渉計
１０に入力として加えられる調節バイアス電圧を生成す
るために使用される。特に、光タップ３８（例えば、溶
融ファイバカプラ）が干渉計１０の出力に結合され、出
力光データ信号の一部（例えば１０％）をＡＢＣ回路４
０への入力として与えるために使用される。
４０が利用される。この回路は、基準ディザ信号源（図
４）を有し、干渉計１０からの出力光データ信号に応答
する。基準信号とデータ信号の位相が比較され、干渉計
１０に入力として加えられる調節バイアス電圧を生成す
るために使用される。特に、光タップ３８（例えば、溶
融ファイバカプラ）が干渉計１０の出力に結合され、出
力光データ信号の一部（例えば１０％）をＡＢＣ回路４
０への入力として与えるために使用される。
【００２０】ＡＢＣ回路４０の詳細を図４に例示する。
正弦波（ディザ）源４２（例えば水晶発振器）が、所定
の周波数（例えばｆref）で信号を発生するために使用
される。この信号をＶrefと表す。基準信号Ｖrefの電圧
レベルはスケーラ４３内で縮小された後、駆動回路３６
（図３）へ例えば利得制御入力として加えられる。この
ディザ信号は、ドライバ３６のＲＦ信号出力を振幅変調
するように機能し、その後、干渉計１０内の最適バイア
ス点を監視するために使用される。
正弦波（ディザ）源４２（例えば水晶発振器）が、所定
の周波数（例えばｆref）で信号を発生するために使用
される。この信号をＶrefと表す。基準信号Ｖrefの電圧
レベルはスケーラ４３内で縮小された後、駆動回路３６
（図３）へ例えば利得制御入力として加えられる。この
ディザ信号は、ドライバ３６のＲＦ信号出力を振幅変調
するように機能し、その後、干渉計１０内の最適バイア
ス点を監視するために使用される。
【００２１】基準信号Ｖrefはまた、第１ゼロ交差検出
器４４へ入力として加えられる。第１ゼロ交差検出器４
４は、Ｖrefを「正方形に切って」ディジタルバージョ
ンＶd,r efを生成する。光タップ３８からＡＢＣ回路４
０への光入力信号は、光受信器４６（例えばＰＩＮ−Ｆ
ＥＴ受信器）に入力として加えられ、周波数ｆrefの光
信号に対する再構成された電気表現（Ｖrec）を形成す
る。次に、再構成信号Ｖrecは第２ゼロ交差検出器４８
に入力として加えられる。第２ゼロ交差検出器４８は、
回復した信号の位相のディジタル信号表現（Ｖd,rec）
を生成するように、第１ゼロ交差検出器４４と同様に機
能する。
器４４へ入力として加えられる。第１ゼロ交差検出器４
４は、Ｖrefを「正方形に切って」ディジタルバージョ
ンＶd,r efを生成する。光タップ３８からＡＢＣ回路４
０への光入力信号は、光受信器４６（例えばＰＩＮ−Ｆ
ＥＴ受信器）に入力として加えられ、周波数ｆrefの光
信号に対する再構成された電気表現（Ｖrec）を形成す
る。次に、再構成信号Ｖrecは第２ゼロ交差検出器４８
に入力として加えられる。第２ゼロ交差検出器４８は、
回復した信号の位相のディジタル信号表現（Ｖd,rec）
を生成するように、第１ゼロ交差検出器４４と同様に機
能する。
【００２２】ゼロ交差検出器の対からの出力は、位相比
較器５０に入力として加えられる。位相比較器５０から
の正の出力は、干渉計伝達曲線（信号Ｖd,recから決定
される）が理想値から第１の方向（例えば正）にドリフ
トしたことを示す。位相比較器５０からの負の出力は、
伝達曲線が理想値から第２の方向（例えば負）にドリフ
トしたことを示す。従って、位相比較器５０からの出力
は、電圧が伝達曲線の移動を追跡することができるよう
にバイアス電圧を修正するために変調器１０に加えるこ
とができる。
較器５０に入力として加えられる。位相比較器５０から
の正の出力は、干渉計伝達曲線（信号Ｖd,recから決定
される）が理想値から第１の方向（例えば正）にドリフ
トしたことを示す。位相比較器５０からの負の出力は、
伝達曲線が理想値から第２の方向（例えば負）にドリフ
トしたことを示す。従って、位相比較器５０からの出力
は、電圧が伝達曲線の移動を追跡することができるよう
にバイアス電圧を修正するために変調器１０に加えるこ
とができる。
【００２３】図４の特定実施例では、位相比較器５０は
Ｄ型フリップフロップとして図示されている。ゼロ交差
検出器４４からの基準入力信号Ｖd,refはフリップフロ
ップのＤ入力に加えられ、データ信号のディジタル化バ
ージョンＶd,recがクロック入力に加えられる。Ｑ出力
は、各クロック（ここではデータ）パルスごとにＤ入力
に追従する。従って、反転Ｑ出力は、逆方向に追従す
る。
Ｄ型フリップフロップとして図示されている。ゼロ交差
検出器４４からの基準入力信号Ｖd,refはフリップフロ
ップのＤ入力に加えられ、データ信号のディジタル化バ
ージョンＶd,recがクロック入力に加えられる。Ｑ出力
は、各クロック（ここではデータ）パルスごとにＤ入力
に追従する。従って、反転Ｑ出力は、逆方向に追従す
る。
【００２４】中点Ｃ（図２）を定義するために傾き正の
曲線または傾き負の曲線のいずれが使用されるかに依存
して、極性選択器５２は、Ｑまたは反転Ｑ出力のいずれ
を監視するかを選択する。続いて、極性選択器５２の出
力は、低域通過フィルタ５４および積分器５６で濾波お
よび平滑化され、ＡＢＣ回路４０からのＤＣバイアス電
圧調節出力として送出される。
曲線または傾き負の曲線のいずれが使用されるかに依存
して、極性選択器５２は、Ｑまたは反転Ｑ出力のいずれ
を監視するかを選択する。続いて、極性選択器５２の出
力は、低域通過フィルタ５４および積分器５６で濾波お
よび平滑化され、ＡＢＣ回路４０からのＤＣバイアス電
圧調節出力として送出される。
【００２５】図５は、本発明のＡＢＣ回路を利用した場
合に、外部変調されたレーザ送信器のビット誤り率（Ｂ
ＥＲ）性能における改善を例示するグラフである。特
に、このグラフはＢＥＲを時間の関数として図示してい
る。変調器が起動されたとき、ＢＥＲ（５Ｇｂ／ｓ光入
力信号の場合）は約１０-9である。外部変調器に制御回
路がない場合、ＢＥＲは１５分以内の動作で約１０-6の
値まで増大する。しかし、本発明のＡＢＣ回路を利用し
た場合、ＢＥＲはほぼ初期値１０-9で平坦なままであ
る。
合に、外部変調されたレーザ送信器のビット誤り率（Ｂ
ＥＲ）性能における改善を例示するグラフである。特
に、このグラフはＢＥＲを時間の関数として図示してい
る。変調器が起動されたとき、ＢＥＲ（５Ｇｂ／ｓ光入
力信号の場合）は約１０-9である。外部変調器に制御回
路がない場合、ＢＥＲは１５分以内の動作で約１０-6の
値まで増大する。しかし、本発明のＡＢＣ回路を利用し
た場合、ＢＥＲはほぼ初期値１０-9で平坦なままであ
る。
【００２６】図６および７は、本発明のＡＢＣ回路を利
用した場合に外部変調されたレーザ送信器の性能におけ
る改善をさらに例示する図である。図６は、ディジタル
光出力信号を時間の関数として表す「アイダイヤグラ
ム」と呼ばれるものである。図６の表示では、外部変調
器はバイアス電圧に対する制御回路を含まず、図のアイ
ダイヤグラムは起動の少なくとも１０分後の５Ｇｂ／ｓ
のディジタル伝送を表す。図から分かるように、論理レ
ベル間の交差は所望の中点値からかなり下がっており、
アイ間隔（Ｘで示す）は理想よりも比較的狭い。これら
の状態はいずれも、図５のＢＥＲ曲線で示されるよう
に、伝送ストリームに誤りを導入することになる。
用した場合に外部変調されたレーザ送信器の性能におけ
る改善をさらに例示する図である。図６は、ディジタル
光出力信号を時間の関数として表す「アイダイヤグラ
ム」と呼ばれるものである。図６の表示では、外部変調
器はバイアス電圧に対する制御回路を含まず、図のアイ
ダイヤグラムは起動の少なくとも１０分後の５Ｇｂ／ｓ
のディジタル伝送を表す。図から分かるように、論理レ
ベル間の交差は所望の中点値からかなり下がっており、
アイ間隔（Ｘで示す）は理想よりも比較的狭い。これら
の状態はいずれも、図５のＢＥＲ曲線で示されるよう
に、伝送ストリームに誤りを導入することになる。
【００２７】図７は、本発明のＡＢＣ回路を含む同様の
送信器（５Ｇｂ／ｓディジタル信号、起動から１０分
後）のアイダイヤグラムである。図から分かるように、
論理レベル間の交差はほぼ中点に維持され、図７の値Ｘ
＋αで示されるように、アイ間隔はかなり大きい。こう
して、アイ間隔の増大によって、ＢＥＲが、図５のグラ
フに示されるように、ほぼ一定のままであることが可能
となる。
送信器（５Ｇｂ／ｓディジタル信号、起動から１０分
後）のアイダイヤグラムである。図から分かるように、
論理レベル間の交差はほぼ中点に維持され、図７の値Ｘ
＋αで示されるように、アイ間隔はかなり大きい。こう
して、アイ間隔の増大によって、ＢＥＲが、図５のグラ
フに示されるように、ほぼ一定のままであることが可能
となる。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、外
部変調器として使用される干渉計の長期的安定性が確保
される。
部変調器として使用される干渉計の長期的安定性が確保
される。
【図１】本発明の原理による外部変調器として利用可能
なマッハ・ツェンダー干渉計の例の図である。
なマッハ・ツェンダー干渉計の例の図である。
【図２】図１の干渉計の理想伝達関数を示すグラフ図で
ある。
ある。
【図３】本発明によって形成される変調器ベースの光波
送信器の例のブロック図である。
送信器の例のブロック図である。
【図４】本発明によって形成される自動バイアス制御
（ＡＢＣ）回路の例の要素を特に示す図である。
（ＡＢＣ）回路の例の要素を特に示す図である。
【図５】従来技術の外部変調器のビット誤り率（ＢＥ
Ｒ）性能を、本発明のＡＢＣ回路を利用する配置のＢＥ
Ｒ性能と比較した図である。
Ｒ）性能を、本発明のＡＢＣ回路を利用する配置のＢＥ
Ｒ性能と比較した図である。
【図６】従来技術の外部変調器からの５Ｇｂ／ｓ出力信
号のアイダイヤグラムの図である。
号のアイダイヤグラムの図である。
【図７】本発明のＡＢＣ回路を利用した外部変調器から
の５Ｇｂ／ｓ出力信号のアイダイヤグラム図である。
の５Ｇｂ／ｓ出力信号のアイダイヤグラム図である。
１０ マッハ・ツェンダー干渉計 １２ 入力光導波路 １４ 光導波路 １６ 光導波路 １８ 出力光導波路 ２０ バイアス電極 ２２ バイアス電極 ２４ ＲＦ電極 ２６ ＲＦ電極 ３０ 変調器ベース送信器 ３２ レーザ源 ３４ 偏光維持導波路 ３６ 差動駆動回路 ３７ 光ファイバ ３８ 光タップ ４０ 自動バイアス制御（ＡＢＣ）回路 ４２ 正弦波（ディザ）源 ４３ スケーラ ４４ 第１ゼロ交差検出器 ４６ 光受信器 ４８ 第２ゼロ交差検出器 ５０ 位相比較器 ５２ 極性選択器 ５４ 低域通過フィルタ ５６ 積分器
フロントページの続き (72)発明者 ミン−ライ カオ アメリカ合衆国 18106 ペンシルヴェニ ア ウェスコスヴィル、ブラッシー スト リート 1288 (72)発明者 ヨン−クワン パーク アメリカ合衆国 18106 ペンシルヴェニ ア ウェスコスヴィル、セリア ドライヴ 5346
Claims (8)
- 【請求項１】 ほぼ一定の光出力信号を発生するように
バイアスされた送信光デバイス（３２）と、 電気データ信号に応答してそれから電気駆動信号を形成
する駆動手段（３６）と、 一定光出力信号および電気駆動信号に応答して、その一
定光信を変調し、電気データ信号をほぼ複製する光デー
タ信号を出力として生成するために、電気駆動信号を利
用する変調手段（１０）と、 駆動手段および変調手段に結合され、出力光データ信号
を監視し、変調手段へのバイアス電圧補正を行う自動バ
イアス制御手段（４０）とからなる外部変調光送信器に
おいて、 自動バイアス制御手段が、 所定周波数を有する電子ディザ信号を生成し、電気駆動
信号を振幅変調するために駆動手段にそのディザ信号を
送信する基準手段（４２）と、 変調手段からの出力光データ信号に応答して、出力光デ
ータ信号をその再構成された電気表現に変換する受信手
段（４６）と、 ディザ信号の位相を再構成電気信号の位相と比較し、自
動バイアス制御手段の出力として、変調手段にＤＣバイ
アス入力として加えられ、それらの位相間の関係を表す
ＤＣ電気制御信号を送出する手段（４４、４８、５０、
５４、５６）とからなることを特徴とする外部変調光送
信器。 - 【請求項２】 比較手段が、 ディザ信号に応答してそのディジタル表現を形成するた
めの第１ゼロ交差手段（４４）と、 再構成電気信号に応答してそのディジタル表現を形成す
るための第２ゼロ交差手段（４８）と、 第１および第２ゼロ交差手段からの出力に応答して、加
えられる入力間の位相差を表すディジタル出力信号を生
成する位相比較手段（５０）と、 位相比較手段からのディジタル出力信号に応答して、デ
ィジタル信号を平滑化し、その信号から自動バイアス制
御手段のＤＣ電気制御信号出力を形成する手段（５４、
５６）とからなることを特徴とする請求項１の外部変調
光送信器。 - 【請求項３】 位相比較手段が、データ入力、クロック
入力および相補的出力の対を有するフリップフロップか
らなり、 第１ゼロ交差手段の出力がデータ入力に結合され、 第２ゼロ交差手段の出力がクロック入力に結合され、 相補的出力の対から選択された出力が平滑化手段に入力
として加えられることを特徴とする請求項２の外部変調
光送信器。 - 【請求項４】 平滑化手段が、 位相比較手段の出力に結合された低域通過フィルタ（５
４）と、 その低域通過フィルタの出力に応答する積分器（５６）
とからなることを特徴とする請求項２の外部変調光送信
器。 - 【請求項５】 変調手段がマッハ・ツェンダー干渉計か
らなり、このマッハ・ツェンダー干渉計が、 入力光は信号の伝送をサポートすることが可能な光導波
路の対（１４、１６）を有するバルク光材料と、 光導波路上に位置するようにバルク光材料の表面に形成
された複数の電極（２０、２２、２４、２６）とからな
り、 これらの複数の電極が、 各導波路上に位置するＤＣバイアス電極の対と、 対応するＤＣ電極と隣接した関係で各導波路上に位置す
るＲＦ信号電極の対とからなり、 ＤＣバイアス電極の対は、自動バイアス制御手段によっ
て発生されるＤＣバイアス電圧を受信するように結合さ
れ、 ＲＦ信号電極の対は、駆動手段によって発生される電気
データ信号を受信するように結合されることを特徴とす
る請求項１の外部変調光送信器。 - 【請求項６】 駆動回路が、プッシュプル差動駆動配置
からなることを特徴とする請求項１の外部変調光送信
器。 - 【請求項７】 偏光維持光導波路が、送信光デバイスを
変調手段に結合するために利用されることを特徴とする
請求項１の外部変調光送信器。 - 【請求項８】 偏光維持光ファイバが利用されることを
特徴とする請求項７の外部変調光送信器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US866616 | 1992-04-10 | ||
| US07/866,616 US5208817A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Modulator-based lightwave transmitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629603A true JPH0629603A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=25347996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5106025A Pending JPH0629603A (ja) | 1992-04-10 | 1993-04-09 | 外部変調光送信器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5208817A (ja) |
| EP (1) | EP0565306A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0629603A (ja) |
Cited By (3)
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| JP2008242282A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ディジタル制御自動バイアス制御回路 |
| US8463138B2 (en) | 2009-07-17 | 2013-06-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Multi-value optical transmitter |
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| JPH05244097A (ja) * | 1992-02-12 | 1993-09-21 | Nec Corp | Ｅ／ｏアレイの駆動方式 |
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- 1992-04-10 US US07/866,616 patent/US5208817A/en not_active Expired - Lifetime
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1993
- 1993-04-01 EP EP93302572A patent/EP0565306A1/en not_active Withdrawn
- 1993-04-09 JP JP5106025A patent/JPH0629603A/ja active Pending
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