JPH0980363A - 光変調器の制御装置 - Google Patents

光変調器の制御装置

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JPH0980363A
JPH0980363A JP7232626A JP23262695A JPH0980363A JP H0980363 A JPH0980363 A JP H0980363A JP 7232626 A JP7232626 A JP 7232626A JP 23262695 A JP23262695 A JP 23262695A JP H0980363 A JPH0980363 A JP H0980363A
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optical modulator
modulator
signal
chirping
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寛己 大井
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丈二 石川
Hiroshi Nishimoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の変調器を用いる光多重化を行う光送信機
において、変調器のドリフト補償の制御を一括して行い
つつ、伝送系による波形劣化を補償する方向にプリチャ
ーピング量の制御を効率的に行う。 【解決手段】複数の光変調器により、光パルス列よりな
る送信光信号を生成するとともに、光パルス内で光波長
を変動させるプリチャーピングを該光パルス列に付与す
る系において、プリチャーピンク量を変更する場合に、
該プリチャーピングの付与に関与する光変調器のみ動作
点シフトしてプリチャーピング量を変更するとともに、
該プリチャーピング量の変更の前後で該送信光信号のプ
リチャープ以外の特性が同一に維持されるように関連す
る光変調器を制御する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光伝送システムに関
し、複数の光変調器を用いて光時分割多重あるいは波長
多重を行う光送信機における該変調器に対する制御装置
に関する。
【０００２】近年、急激な情報量の増加に伴い、光通信
システムの大容量化が望まれている。現在は、伝送速度
１０Ｇb/s の光増幅中継システムが実用化を目前にして
いる。今後、更なる大容量化が必要とされ、光時分割多
重あるいは波長多重がその候補として有力である。
【０００３】このような光伝送システムにおいて、伝送
路等において光パルス波形が劣化することを見込んで予
め送信側で光信号パルス内で光波長を変化させて送出す
るプリチャーピングが行われる。
【０００４】
【従来の技術】従来においては、１波長のみを用い、光
信号の変調を行うための電気信号を高速化することによ
って、光伝送システムの高速化を図ることが主流であっ
た。しかし電子デバイスのさらなる高速化は難しいの
で、光伝送システムの伝送速度を、電子デバイスの動作
速度以上に高速化するには、光領域での多重技術が有効
である。一つには波長軸での多重による方法、また一つ
には時間軸での多重による方法が考えられるが、いずれ
の方法においても複数の光変調器を用いて作った光信号
を多重する形態になる。
【０００５】図１１は時間軸でのビット多重を行う光時
分割多重伝送システムにおける従来の光変調装置の例を
示すもの、図１２はそのタイムチャートで図のａ，ｂ・
・は図１１における各部の波形に対応する。
【０００６】この例は特開平２−１６７５２４号に開示
された光変調装置であり、レーザダイオード光源３１
と、その光源３１からのレーザ光を時分割多重化後の光
伝送路での最終的な伝送速度Ｂ（Ｇb/ｓ）の１／２の周
波数のクロック信号Ｂ／２ＧＨz によって位相が１８０
°異なる一対のクロック出力光を出力する光変調器３２
と、その光変調器３２からの一方のクロック出力光を上
記クロックに同期する第一のデータ信号によって変調す
る光変調器３３と、光変調器３２からの他方の光出力を
上記光変調器３３のデータ信号と位相が１８０°相違す
る第二のデータ信号によって変調する光変調器３４と、
光変調器３３、３４からの光出力を合成する光結合器３
５とを備える。 この光変調装置においては、光源１か
ら出力されたレーザ光は、光変調器３２で伝送速度の１
／２の周波数のクロック信号Ｂ／２ＧＨz によって変調
され、極性の相反する一対のクロック信号が出力され
る。
【０００７】さらに、この一対のクロック信号が光変調
器３３、３４でそれぞれのデータ信号で変調される。し
たがって、光変調器３３、３４からは位相が１８０°異
なるクロック信号がそれぞれデータ信号で変調がなされ
た出力光が出力される。この変調は所要伝送速度の１／
２の速度で変調すればよい。光変調器３３、３４からの
二つの出力光は光結合器３５によって合成される。この
とき、光変調器３３、３４の光出力は位相が互いに１８
０°ずれているので、互いに衝突することなく、時間軸
上でビット多重されて、伝送路へ送出されるＢ（Ｇb/
ｓ）の送信光信号となる。
【０００８】上述の光変調装置において、現在の長距離
光通信システムでは、マッハツェンダ型の外部光変調器
が主に用いられている。この光変調器は、変調光の波長
変動（チャーピング）が小さいという利点があるが、温
度変化や経時変化に伴って動作点がドリフトするという
問題がある。そこで、この動作点を安定させるためにフ
ィードバックをかける補償回路が考えられてきた。
【０００９】図１３はかかる補償回路を備えたマッハツ
ェンダ型光変調器を示す図であり、かかる回路は例えば
特願平３−２５２８２５号に開示されている。この光変
調器においては、その動作点安定のために図示のような
補償回路が考えられてきた。すなわち、低周波重畳回路
３により光変調器１の駆動信号に、低周波発振器４で発
生させた低周波ｆ0 であらかじめ振幅変調をかけ、光変
調器１からの出力光を光電変換した信号と駆動信号に与
えた低周波ｆ0 成分との位相比較を位相検出器２１にお
いて行うことによって出力光の低周波成分ｆ0 を検出
し、この低周波ｆ 0 成分が最小となるようにバイアス供
給回路２３で光変調器１に印加するバイアス電圧を制御
する。なお、この位相検出器２１は同期全波整流回路で
構成することができる。
【００１０】図１４はかかるバイアス制御の動作原理を
説明する図である。マッハツェンダ型光変調器の最適な
動作点は、駆動波形の両レベルが最大および最小の出力
光電力を与える点である。この条件下では、駆動信号に
低周波信号ｆ0 が重畳されていても、変調器の入出力特
性より、出力光には低周波ｆ0 成分が含まれない。いま
最適の動作点での特性が図中の（イ）とする。ここから
温度変動等により動作点がずれて特性（ロ）または
（ハ）になると、図示のように、ずれた方向によって上
または下の包絡線が、駆動波形と出力光で位相が反転す
る。そのため、出力光は上下が同位相で変調された信号
となり、低周波ｆ0 成分を含む信号となる。この低周波
ｆ0 成分の信号の位相は、動作点の変動方向〔図中の
（ロ）または（ハ）〕によって１８０°異なるため、駆
動信号にかけた変調信号の位相と比較することにより、
動作点の変動方向を検出することができる。
【００１１】一つのマッハツェンダ型光変調器のみを用
いる場合、その動作点安定化のための補償回路は上述し
たものでよい。ところが、前述の如く光変調器を複数用
いて光多重を行う系においては、各光変調器ごとに補償
回路を設けると、モニタ光の分岐回数が増え、その分損
失が増えるたり、全体の回路規模が大きくなり、その分
実装面積や価格が増大するという問題がある。
【００１２】そこで、これを解決するために、最終段で
の出力光のみを分岐してモニタすることによって各光変
調器の動作点を一括して制御する技術が特願平０７−０
５９２９５により提案されている。
【００１３】ところで光伝送系では、光伝送路の波長分
散および非線形効果等により伝送光波形が劣化する。こ
の劣化を防止するために方法としてプリチャーピング法
がある。
【００１４】プリチャーピング法とは、送信光信号の１
パルス内に光波長（周波数）変動を予め与えることによ
り、光伝送系の波長分散および非線型効果による伝送光
波形の劣化を制御する方法であり、これまでいろいろな
方法が提案されている。外部変調器として、例えば、マ
ッハツェンダ型の光変調器を用いる場合に、この光変調
器において本質的に生じる波長変動（チャーピング）
を、上記プリチャーピングに利用する技術がある。 即
ち、マッハツェンダ型の光変調器の場合、光変調器への
印加電圧と光出力の関係は図１５の（ａ）に示すように
正弦曲線になる。印加電圧としてＶｂ１の近傍を使用し
て図１５（ｂ）の左側のような正のパルスを与えると、
（ｃ）の左側に示すように印加電圧と同じ極性で正の光
パルスが出力される。このとき、（ｄ）の左側に示すよ
うに、光パルスの立ち上がり部分では光の波長が平均値
よりも短かくなり立ち下がり部分では長くなる。すなわ
ち、１つの光パルスにおいて波長が時間とともに短波長
（青側）から長波長（赤側）へシフトする。この現象が
レッドシフトと呼ばれる。一方、Ｖｂ２の近傍を使用し
て（ｂ）の右側のような負のパルスを与えると、（ｃ）
の右側に示すように印加電圧の位相とは逆の極性で正の
パルスが出力される。このとき、（ｄ）の右側に示すよ
うに、光パルスの立ち上がり部分では光の波長が長波長
側に、立ち下がり部分では短波長側にシフトする。すな
わち１つの光パルスにおいて波長が時間とともに長波長
（赤側）から短波長（青側）へシフトする。この現象が
ブルーシフトと呼ばれる。
【００１５】チャーピング量を表わすパラメータである
チャーピング係数αは α≡２(dφ/dt)/(1/E ・ dE/dt) φ: 光位相 E: 光強度 （マッハツェンダ型光変調器の場合、変調が50 0/0かか
った時の値を用いる）で表され、レッドシフトのときα
＞０でブルーシフトのときα＜０である。信号光の波長
が零分散波長よりも短かくて光ファイバの伝送条件が正
常分散（Ｄ＜０）の領域にあるとき、長波長の光は短波
長の光よりも光ファイバ中を速く進むので、予めα＞０
（レッドシフト）のプリチャーピングを与えておくとパ
ルスの波形を鋭くする効果をもたらし、波形劣化が改善
される。逆に、異常分散（Ｄ＞０）の領域にあるとき短
波長の光の方が速いので、予めα＜０（ブルーシフト）
のプリチャーピングを与えておくと波形劣化が改善され
る。また伝送路の条件に合わせてαの値を調節すること
によって、光システム全体の伝送条件を最適化すること
ができる。マッハツェンダ型光変調器では、前述のよう
に動作点Ｖｂ１を使うか動作点Ｖｂ２を使うかでαの正
負を切り換えることができる。
【００１６】上記プリチャーピング量の正負の切替え
は、図１２で前述したバイアス補償回路に一部機能を追
加することによって行うことができる。図１６はその一
例を示すもので、図１３で前述した補償回路との相違点
は、低周波発振器から低周波重畳回路に供給する低周波
ｆ0 の符号（極性）を反転できる符号反転回路１５が付
加されている点にある。
【００１７】この低周波低周波ｆ0 の極性を切り替える
と、低周波重畳回路３では逆位相で低周波が重畳される
が、一方、モニタ光から低周波成分を抽出してバイアス
供給回路を制御する制御系２はそのままなので、フィー
ドバック制御系としては、切替前と逆方向に動作するこ
とになり、次の動作安定点、即ち図１５（ａ）のＶｂ１
が元の動作点とすれば、Ｖｂ２がシフト後の動作点とな
る。従って、チャーピング量の正負が逆転する。なお、
この場合には低周波重畳回路に入力する電気信号入力
（送信データ）の極性も反転する必要がある。 これ
は、元の動作点Ｖｂ１では印加電圧の増加に従って光出
力が増加するように変調が行われていたものが、動作点
シフト後は、印加電圧の減少に従って光出力が増加する
ように変調が行われるので、データ信号と光パルスの有
無との関係を同一に保つために、印加電圧の極性が反転
するように、入力電気信号の極性を反転するものであ
る。
【００１８】長距離ファイバ伝送においては、波長分散
の影響や非線形効果の影響によって光波形の劣化が引き
起こされるが、上記のプリチャーピング技術によって、
光変調器での動作点を適切な方に選択することにより、
その光パルス波形の劣化を抑えることができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】複数の変調器を用いる
光多重化を行う光送信機において、変調器のドリフト補
償の制御をそれぞれ行いつつ、伝送系による波形劣化を
補償する方向に効率的にプリチャーピング量の制御を行
う必要がある。そしてこのプリチャーピング量の制御
が、変調器の動作点シフトによって行われる場合には、
該動作点シフトに付随して光送信信号のその他の特性が
変化しないことが望ましく、かつこれらの制御が簡易な
装置構成で効率的に実施できることが望ましい。さら
に、また複数の変調器のなかにチャーピング量を連続可
変できる光変調器を含む場合には、プリチャーピング量
の連続的変更が効果的に行われる必要がある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すくため
に、本発明の光変調器の制御装置は、以下の如く構成さ
れる。
【００２１】複数の光変調器により、光パルス列よりな
る送信光信号を生成するとともに、光パルス内で光波長
を変動させるプリチャーピングを該光パルス列に付与す
る系において、プリチャーピンク量を変更する場合に、
該プリチャーピングの付与に関与する光変調器のみを制
御してプリチャーピング量を変更するとともに、該プリ
チャーピング量の変更の前後で該送信光信号のプリチャ
ープ以外の特性が同一に維持されるように関連する光変
調器を制御するように構成する。
【００２２】また、並列に配置された複数の光変調器の
それぞれがタイムスロットが互いに異なる同一波長の光
信号を生成し、該光信号を合波することによって光時分
割多重された前記送信光信号を生成する系では、前記光
変調器の、並列配置された全ての光変調器に同一制御を
行ってプリチャーピング量を変更するように構成する。
【００２３】さらに、並列に配置された前記複数の光変
調器のそれぞれが互いに異なる波長の光信号を生成し、
該光信号を合波することによって波長多重された前記送
信光信号を生成する系においては、送信光信号が伝送さ
れる光伝送路で受ける光パルスの劣化の様子が同一であ
る波長の光信号を生成する光変調器のグループ毎に、同
一制御を受けることによって光変調器のプリチャーピン
グ量を変更するように構成する。
【００２４】またこのグループ分けは、各光変調器が生
成する光信号の波長が、前記光伝送路の零分散波長より
長いか短いかによって行われるようにする。また動作点
シフトを行う光変調器の駆動信号の極性を、前記動作点
シフトに連動させて反転させるようにして、光送信出力
の特性が動作点シフトによって変化しないように構成す
る。
【００２５】光変調器が、両側の導波路にそれぞれ信号
電極を設け両導波路間で位相シフトの差を所定に保ちな
がら変調比を変化させることによって任意のチャーピン
グ量を付与するマッハツェンダ型光変調器の場合に、前
記プリチャーピングの変更は両信号電極の駆動電圧の振
幅と極性とを動作点シフトに連動させて変化させる制御
を含むように構成する。
【００２６】また、前記プリチャーピングの変更は、光
変調器として、光強度変調を行うマッハツェンダ型光変
調器と光パルスの立上がりと立下りに逆方向の位相変化
を与える光位相変調器とが直列に配置されたものを用
い、該光位相変調器の駆動信号の極性をマッハツェンダ
型光変調器の動作点シフトに対応させて反転させるとと
もに、該駆動電圧の振幅を変化させることによって伝送
路の特性に応じてチャーピング量が連続的に変化するよ
うに制御する。
【００２７】また、複数の光変調器は、送出光信号の１
／２の周波数のクロック信号により変調を行うＲＺ光パ
ルス列生成用マッハツェンダ型光変調器と、データ信号
による光変調器とからなり、プリチャーピング量の変更
は該ＲＺ光パルス列生成用マッハツェンダ型光変調器の
動作点シフトにより行うとともに、該動作点シフトに連
動させてデータ信号とＲＺ光パルスとの位相関係を１／
２クロック周期分シフトさせるように構成する。
【００２８】さらに、複数の変調器が、クロック信号に
よりＲＺ光パルス列を生成する初段の光変調器と、該Ｒ
Ｚ光パルス列が分岐して入力しデータ信号による変調を
行う後段の光変調器の複数とからなり、該後段光変調器
出力が合波されて出力光信号が生成される系において、
プリチャーピング量の変更は、前記初段の光変調器のみ
を制御することによって行うとともに、該制御に連動さ
せて該初段の光変調器に与えるクロック信号の極性を反
転させるようにした構成とする。
【００２９】以上の手段により、プリチャーピング量の
変更が連動して効率的に行われる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下添付図面により本発明の実施
例を説明する。なお全図を通じて同一符号は同一対象物
を表す。
【００３１】図１に本発明の一実施例が示される。この
実施例では、並列に複数配置された光変調器１1 、１2
・・・に同一波長λ0 のレーザ光をそれぞれ入力する。
光変調器１1 、１2 ・・・の駆動回路３1、３2 ・・・
のそれぞれにおいて、低周波発振器４1 、４2 ・・・で
発生した異なる周波数ｆ1 、ｆ2 ・・・の低周波信号に
より、送信データに対応する駆動信号を振幅変調して重
畳する。送信データ信号はそれぞれ符号反転回路Ａ1 、
Ａ 2・・・を経て各駆動回路に与えられ、動作点切替信
号に従って、その極性がそのまままたは反転されて供給
される。この駆動信号の極性反転は、光変調器の動作点
シフトによってプリチャーピング量を変更する方式の一
つであるマッハツェンダ型の場合に、変更の前後で駆動
信号と光出力信号との極性関係が変わらないようにする
ためのものである。即ち光変調器がマッハツェンダ型の
場合に、例えば、動作点（バイアス電圧）が、駆動電圧
の増加に対して光強度を増加させるように働く位置に設
定され、所望の光パルスが得られるように駆動電圧の極
性が設定されているとする。この場合にプリチャーピン
グ係数の符号を逆転させる方向の動作点切替信号が印加
されると変調器の動作点シフトに伴って、駆動電圧の増
加に対して光強度が減少する方向で光変調動作が行われ
るように動作点が切り替わる。そこで、切替え前と同一
のＲＺパルスを得るためにそれぞれの駆動電圧の極性を
逆転させるものである。
【００３２】各光変調器１1 、１2 ・・・からの出力光
は、光合波した後に光伝送路に送出されるとともに、光
分岐器５でその一部がモニタ光として分岐し、その分岐
光を受光器６で光／電気変換し、電気信号レベルで符号
反転回路Ｂ 9に与える。符号反転回路Ｂ ９には符号反
転回路Ａ1 、Ａ 2 ・・・と同じ動作点切替信号が与え
られ、モニタ信号をそのままあるいは極性を反転して出
力する。符号反転回路Ｂ９の出力は分岐器７1 、７2 ・
・・によりそれぞれ分岐し、各分岐した信号を帯域フィ
ルタ８1 、８2 ・・・に通して対応する位相検出・バイ
アス供給回路２ 1 、２2 ・・・に入力する。帯域フィル
タ８k （但し、ｋ＝１、２・・・、以下同じ）は対応す
る光変調器１k の低周波重畳成分の周波数ｆk を通過さ
せる。
【００３３】位相検出・バイアス供給回路２k では、光
電変換し帯域フィルタ８k で抽出した出力光中の低周波
成分と駆動回路３k で重畳した低周波ｆk 重畳成分との
位相比較から動作点ドリフトを検出して、この動作点ド
リフトを無くす方向に光変調器１k のバイアス電圧を制
御する。この制御を光変調器１1 、１2 ・・・の各々が
同時に行う。
【００３４】このように構成すると、光変調器１1 の位
相検出・バイアス供給回路２1 の制御は帯域フィルタ８
1 で分岐した低周波ｆ1 成分で行われ、同様に、光変調
器１ 2 の位相検出・バイアス供給回路２2 の制御は帯域
フィルタ８2 で分岐した低周波ｆ2 成分で行われるの
で、バイアス制御（ドリフト補償）は並列配置された各
光変調器１1 、１2 ・・・のそれぞれで独立に行われ、
最適な補償がなされる。
【００３５】一方プリチャーピングの切替えは、符号反
転回路Ｂ 9に与える動作点切替信号を全ての光変調器１
1 、１2 ・・・に同一信号を共通に与えることにより、
全ての光変調器の符号反転回路Ａ1 、Ａ 2 ・・・にお
いて一括して同時に行われるので制御が簡単になる。こ
の実施例は各光パルスが同一波長の光信号であることに
より光伝送系で同じ波形劣化を受ける光時分割多重方式
の場合に有効である。
【００３６】なお、動作点シフトのための符号反転回路
Ｂの配置位置は、前述の図１６では低周波信号源と駆動
回路の低周波重畳回路との間（図でＤ1 、Ｄ2 ・・・の
位置に相当する）に配置した例を述べたが、本実施例で
も、受光器６の直後に一括して一個設ける代わりに、変
調器毎にＤ1 、Ｄ2 ・・・の位置、または低周波信号源
と位相検出・バイアス供給回路との間（図でＣ1 、Ｃ2
・・・の位置）に設けても、同様に動作点をシフトする
ことができる。図の如く分岐前に一括して極性反転する
場合には、符号反転回路は一個で済むという利点があ
り、一方個々の変調器毎に設けると変調器数に対応する
符号反転回路数が必要となるため回路数が増えるが、分
岐後の低速信号の極性反転動作で済むという利点があ
る。
【００３７】以上の如く、この実施例では、並列に配置
されたマッハツェンダ型光変調器１，２，…において動
作点シフトを連動させるものであり、同一光波長の複数
の光信号を光時分割多重する場合にプリチャーピングを
効率的に行うのに有効である。動作点シフトは符号反転
回路Ｂの切替えによって行われるが，それによって電気
／光変調における論理が逆転してしまうので，それに連
動させて，符号反転回路Ａ1, Ａ2,…，の切替えによっ
て電気信号の符号を反転させる。そのような動作点シフ
トは，外部からの切り替えスイッチを設ける方法や，シ
ステムが伝送特性をチェックし自動切り替えをする方法
などがある。
【００３８】図２に本発明の他の実施例が示される。
この実施例は、直列に配置された光変調器１1 、１2 ・
・・において動作点シフトを連動させるものである。す
なわち複数の光変調器１1 、１2 ・・・を直列に配置
し、レーザ光源からの波長λ0の光に２回以上の変調を
加えるもので、最初の光変調器１1 で、連続光(CW)から
連続したＲＺ（リターンツーゼロ）の光パルス系列を生
成し、以後の光変調器１ 2 ・・・で、それぞれ位相の異
なるＮ番目毎の光パルスを送信データで再度光変調する
ことにより同一波長光で光Ｎ多重する場合に用いられる
系である。
【００３９】各光変調器１1 、１2 ・・・の駆動回路３
1 、３2 ・・・において、それぞれ異なる周波数ｆ1 、
ｆ2 ・・・の低周波信号で送信データが波振幅変調され
る。最後段の光変調器の出力光を光分岐器５で分岐し、
受光器６で光電変換し、符号反転回路Ｂ ９に供給す
る。符号反転回路Ｂ 9 の出力の複数の低周波成分は、
各帯域フィルタ８1 、８2 ・・・をそれぞれ介して位相
検出・バイアス供給回路２1 、２2 ・・・に供給され
る。帯域フィルタ８k は対応する光変調器１k の低周波
重畳成分の周波数ｆk を通過させる。
【００４０】位相検出・バイアス供給回路２k では、出
力光から分岐した信号中の低周波成分と駆動回路３k で
の低周波ｆk 重畳成分との位相比較から動作点ドリフト
を検出して、対応する光変調器１k の動作点を制御す
る。この動作点制御は各光変調器１1 、１2 ・・・にお
いて同時に行う。
【００４１】この実施例は、従来技術として説明した光
時分割多重方式の光変調装置、すなわち一つめの光変調
器１1 で連続光（ＣＷ光）からＲＺパルスを作り、二つ
めの光変調器１2 でこれに１０Ｇb/s の変調をかけ、他
の１０Ｇb/s のＲＺ光変調波と合波する場合などのよう
な、光時分割多重におけるＲＺパルス信号の生成などに
おいて有効である。
【００４２】この系におけるプリチャーピング量の変更
は、図のような位置に符号反転回路Ａ1,Ａ2,…，Ｂを用
い，全て電気的に連動させて一括して動作点シフトさせ
ることによって行う。また，符号反転回路Ｂは、図の位
置の代わりに代わりに，Ｃ1,Ｃ2,…またはＤ1,Ｄ2,…の
各々の位置に設けて連動させてもよい。
【００４３】図３には本発明の他の実施例が示される。
この実施例では、並列に配置された光変調器１1 、１2
・・・でそれぞれ異なる波長λ1 、λ2 ・・・の光を変
調して波長多重するもので、各光変調器１1 、１2 ・・
・の駆動回路３1 、３2 ・・・は、同一の周波数ｆ0 の
低周波信号で、データ信号を振幅変調する。送信データ
信号はそれぞれ符号反転回路Ａ1 、Ａ 2・・・を経て各
駆動回路に与えられ、動作点切替信号に従って、その極
性がそのまままたは反転されて各駆動回路３1 、３2 ・
・・に供給される。符号反転回路Ａ1 、Ａ 2 ・・・は
マッハツェンダ型光変調器の場合には、動作点シフトの
ための動作点切替信号によって制御され、動作点シフト
に連動して駆動電圧の極性を反転して、出力光パルスと
駆動信号( データ信号) との対応関係を切替前後で同一
に保つ働きをする。
【００４４】各光変調器１1 、１2 ・・・の位相検出・
バイアス供給回路２1 、２2 ・・・・には、低周波発振
器４からの周波数ｆ0 の低周波信号が、それぞれ独立に
極性反転制御が可能な符号反転回路Ｂ1 、Ｂ2 ・・・を
経て与えられる。なお、この符号反転回路は低周波発振
器４と各光変調器１1 、１2 ・・・の駆動回路との間
（Ｄの位置）に設けて、重畳する低周波信号ｆ0 の極性
をそれぞれ反転することによって各変調器の動作点をシ
フトするようにしてもよい。 各光変調器１1 、１2 ・
・・から出力される、同一低周波信号f0が重畳され、そ
れぞれデータ信号で変調された異なる波長λ1 、λ2 ・
・・を有する複数の光信号は合波され波長多重出力光と
して出力される。
【００４５】この波長多重出力光は、光分岐器５で分岐
され、光領域で波長分離素子により異なる波長λ1 、λ
2 ・・・の光信号に分離された後、それぞれ受光器
６1 、６ 2 ・・で光電変換される。この光電変換された
電気信号は、位相検出・バイアス供給回路２1 、２2 ・
・・に供給される。各位相検出・バイアス供給回路
２1 、２2 ・・・は、出力光を分岐した信号中の低周波
成分と駆動回路３1 、３2 ・・・・に与えた低周波ｆ0
重畳成分との位相比較から動作点ドリフトを検出して、
光変調器１1 、１2 ・・・の動作点ドリフトを独立に制
御する。この制御を各光変調器１1 、１2 ・・・で同時
に行う。
【００４６】この構成の場合、図２と同様に変調器毎に
異なる周波数f1，f2…の低周波重畳を行う方法でも可能
であるが，ここでは光波長長の違いを利用して波長分離
素子を用いた場合について示す。波長多重を利用して、
電気変換する前に各波長の光変調器からのモニタ信号を
波長分離素子によって分離するので、特に光波長での方
が分離性がよい場合に有効である。
【００４７】このように波長多重では、異なる波長に対
応して複数個の光変調器を並列に配置するので，波長に
よる伝送特性が予め分かっている場合，伝送特性が同じ
側の波長を変調する複数の光変調器のチャーピング量を
連動させて切替えるのが有効である。
【００４８】特に，各変調器の動作点の選び方が、ファ
イバの零分散波長と各信号光波長との大小関係によって
決まる場合には，大小関係が同じ光変調器でのチャーピ
ング係数を連動させて変化させる方が効率的である。
【００４９】即ち、伝送路の波長分散と使用する信号光
波長との関係が分かっていれば、波長毎に伝送路で受け
る波形劣化の様子が予測できるので、それを防止するた
めに付与すべきプリチャーピンクの正負が予め分かる。
従って、各波長毎に変調器をどちらの動作点で動作させ
るべきかが分かる。そこで、同じ側の動作点で変調さる
べき波長に対応する光変調器同志をグループ分けし、各
グループ毎にの動作点シフトを一括して行うことができ
て、回路の簡素化、制御の効率化ができる。
【００５０】例えば、図４に示す如く、伝送路の零分散
波長（λ0 ）と信号光波長の大小関係をもつ場合を考え
ると、i=1,2,…,kの信号光波長λi に対して，λi ＜λ
0 ，i=k+1,k+2,…,n； nは光変調器の数に対してλi ＞
λ0 となっているので，動作点切替信号Ａ1,Ａ2,…，Ａ
k ，Ｂ1,Ｂ2,…，Ｂk とＡk+1,Ａk+2,…，Ａn,Ｂk+1,Ｂ
k+2,…，Ｂn を各々連動させて動作点シフトさせる。伝
送によって波形が圧縮される方が有利な場合，光変調器
１，２，…，ｋにおいてはがレッドシフト（α＞０）に
なる方向に符号反転回路を設定し，光変調器ｋ＋１，ｋ
＋２，・・，ｎにおいてはブルーシフト（α＜０）にな
る方向に符号反転回路を設定する。そして、動作点切替
信号に従って光変調器に重畳する低周波信号の位相を反
転させることによって、光変調器の動作点を動作特性曲
線で半周期シフトさせて他の安定点へシフトさせること
ができる。
【００５１】このような動作点切替の方法の一例として
は、外部から与える動作点切替え信号を電気的に連動さ
せるようにして各光変調器の動作点を一括して他の安定
点へシフトさせる方法が考えられる。
【００５２】また動作点切替信号の与え方としては、外
部からの切替えスイッチを設ける方法や、システムが例
えば受信側において伝送特性をチェックして自動切替え
をする方法などがある。
【００５３】以上の実施例では全て，各マッハツェンダ
型光変調器の駆動電圧を固定し，動作点のシフトによっ
て，レッドチャープまたはブルーチャープのいずれかを
選択するようになっている。
【００５４】一方、連続的にチャーピング量を変化でき
るマッハツェンダ型の光変調器が提案されている。（例
えば参考文献 S.K.Korotky et al.,IPR'91 TuG2 )。こ
のマッハツェンダ型光変調器は、両導波路にそれぞれ信
号電極を設け，その両電極に非対称な変調を行い，その
振幅を変えることによって，プリチャーピング量を連続
的に変化させるものである。このような光変調器を用い
る場合に、駆動電圧の振幅調整・極性反転回路を設け、
動作点切替信号に連動させてその動作を制御することに
より、プリチャーピング量を連続的に選択することがで
きる。
【００５５】図５に，マッハツェンダ型光変調器11の両
側の導波路にそれぞれ信号電極11a,11b を設け，信号光
の波長変動量を連続的に選択できるようにした上述の光
変調器の構成例を示す。複数の光変調器にこのタイプの
ものを用いた系における、各光変調器の動作点シフト回
路の連動性については図１〜３と同様なので，ここでは
一つの光変調器の動作原理だけ示してある。この変調器
は、図６に示すように、両信号電極に印加する電圧を独
立に変化させて、両導波路における位相変調量の差がπ
となるように両駆動電圧Ｖ1 、Ｖ2 間の差を保ちつつ両
駆動電圧を変化させることによりチャーピング係数のみ
を連続的に選定できるものである。この場合には、図５
に示す如く両電極の入力側に符号反転・振幅調整回路12
a,12b を設ける。そして、位相検出・バイアス供給回路
へのリファレンス低周波信号f0の極性を、動作点切替信
号に従って符号反転回路 9により反転して動作点シフト
を行うとともに、この動作点切替に連動させて符号反転
・振幅調整回路12a,12b を動作させ、予め設定してある
駆動信号の振幅および極性の組を選択するようにすれ
ば、プリチャーピング量を連続的に設定することができ
る。
【００５６】これまでの実施例は、マッハツェンダ型光
変調器により強度変調のみを行う場合の、チャーピング
量変更について述べたが、プリチャーピング付与のため
に強度変調器に位相変調器を併用する方式もあるので、
この方式における実施例を図７により説明する。
【００５７】例えば導波路型位相変調器では，位相変調
器に印加する電気信号の電圧および極性によって，位相
変動量を調節できる。このような位相変調器を併用する
場合は、強度変調器におけるチャーピング量の切替に連
動させて、位相変調器の駆動信号の振幅や極性を調節す
ることによって，プリチャーピング量を連続値から選択
することができる。 図７に，強度変調部14に位相変調
部13が付加されたの変調器の構成例を示す。この位相変
調部13は強度変調部14の前にあってもよい。複数の光変
調器の動作点シフト回路の連動性については図１〜３と
同様なので，ここでは一つの光変調器の動作原理だけ示
してある。位相変調部13には，駆動信号( 送信データ信
号) と同期したクロック信号が入力され，1 光パルスの
前半と後半とで位相変調の方向を変えることによってチ
ャーピングを行う。例えば誘電体導波路型の場合，その
チャーピング量は入力クロック信号の振幅に依存し，信
号の極性が逆転すればそれに従って変動方向が反転す
る。そこで，位相変調部へのクロック信号経路に動作点
切替信号で動作する符号反転回路9aを設け、動作点シフ
トに連動させてクロック信号の極性を反転させることに
よって、動作点シフトによるチャーピング方向の変更に
影響されることなく、前段の強度変調部14で与えた固定
量のチャーピング量と同一方向のチャーピングがこの位
相変調部13で付加される。また、図５の強度変調部と同
様に、符号反転回路13の代わりに，クロック信号に対す
る振幅調整回路を設ければ，振幅の調整によって全体で
のプリチャーピング量を連続値の中の任意の所望値に設
定できる。
【００５８】ところで，従来技術の項図１１、図１２で
前述した如く、直列配置された複数個の光変調器で複数
回の変調を行う場合において，クロック信号で駆動され
連続したＲＺ光パルス列を生成するマッハツェンダ型変
調器が前段側に含まれる場合，その光変調器でプリチャ
ーピング量を変更するために動作点シフトを行うと，Ｒ
Ｚ光パルスの位置がクロック周期の半周期分ずれるの
で、後段の光変調器での駆動信号（送信データ信号）の
周期の中心にＲＺ光パルスが位置しなくなり、所要の光
パルス波形が得られなくなる。そこで、図８に示す如
く、動作点切替信号で制御される位相遅延回路15を設け
て、ＲＺ光パルス列生成用のマッハツェンダ型光変調器
１1 に与えるクロック信号の位相を半周期（１／２タイ
ロスロット）分シフトさせる。これにより、駆動信号の
位相をシフトさせ、後段の変調器との位相関係を合わせ
られるので、チャーピング量変更前と同様に所望の光パ
ルス波形を維持することが可能となる。
【００５９】なおこの目的達成のためには、位相遅延回
路の代わりに符号反転回路を用いてもよいし、上記位相
遅延回路を後段の光変調器に加える駆動信号（データ信
号）の供給経路（図のＥの位置）に設けてもよい。
【００６０】さらに、上記の如く光変調器の電気駆動系
に手を加える代わりに、図９に示す如く、前段と後段の
光変調器１1 、１2 の間の光通路に１／２クロック周期
の位相遅延を与える位相遅延素子16を設けて、光路長を
延ばし光信号領域でクロック光信号を遅延させることに
よって、同じ結果が得られる。
【００６１】以上述べた如き複数の光変調器を用いた系
において、出力光へのプリチャーピング量の付与に関与
する光変調器が限られている場合，その光変調器のチャ
ーピング係数のみを切り換えて，他の光変調器のチャー
ピング係数は固定しておいた方が効率的である。例え
ば，クロック信号による変調を行う光変調器がある場
合，その光変調器によって光信号の立ち上がり，立ち下
がりが決められるので，プリチャーピング量はその光変
調器のプリチャーピング量のみに依存することになる。
よってその光変調器で付与されるプリチャーピング量の
みを変化させるだけでよい。
【００６２】その典型的な系の一つとしては，図１1 で
前述した、３つの変調器を直列、並列に接続して時分割
光多重変調を行う系がある。そこで、この系に本発明を
適用した場合の実施例を図１０に示す。
【００６３】図１０において、１段目の光変調器１1 で
伝送路への送信データレートの１／２の周波数のクロッ
ク信号による変調を行って、連続したＲＺクロック光パ
ルスを生成し、これを光分岐器16で二つに分岐し、各光
路において２段目の光変調器１2 、１3 でそれぞれベ−
スバンド信号( 送信データ) による変調を行って２チャ
ンネルの光信号を生成する。そして、光遅延素子18によ
り両チャネル間に１／２クロック周期分の遅延を与えた
あと、合波することによって時分割２光多重信号が生成
される。この方式では、出力光の波長は主に一段目の光
変調器１1 のチャーピング係数に依存するので，動作点
切替信号により動作する符号反転回路Ｂ9により一段目
の光変調器１1 のみの動作点シフト制御を行うよう構成
し、一段目の光変調器１1 のチャーピング量のみを変化
させる。そして、動作点切替信号で動作する符号反転回
路Ａ 17 を設けて 同時にクロック信号の極性も反転さ
せる。他の光変調器１2 、１3 では、重畳した低周波ｆ
2 、ｆ3 で動作点のドリフト補償は独立に行われるが、
チャーピング量の変更には寄与しないので、動作点シフ
トは行わないようにする。この構成により、動作点シフ
トによって出力光信号の極性が反転することなく、かつ
送信光信号に付与するプリチャーピング量を効率的に変
化させることができる。
【００６４】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、光時
分割多重あるいは波長多重光伝送システムでの複数の光
変調器を用いた光送信機において、チャーピングの変更
と、それに関連する制御の切替とを連動させて行うの
で、伝送路における光パルスの劣化を改善するために光
送信信号に付与するプリチャーピングを効率的に選択す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施例構成図
【図２】 本発明の第二実施例構成図
【図３】 本発明の第三実施例構成図
【図４】 信号光波長と伝送路の零分散波長との関係を
示す図
【図５】 本発明の第四実施例構成図
【図６】 変調比とチャーピング係数との関係を示す図
【図７】 本発明の第五実施例構成図
【図８】 本発明の第六実施例構成図
【図９】 本発明の第七実施例構成図
【図１０】 本発明の第八実施例構成図
【図１１】 光時分割多重方式の光変調装置
【図１２】 光変調装置の動作を示すタイムチャート
【図１３】 電気−光変換回路
【図１４】 バイアス制御の動作原理
【図１５】 マッハツェンダ型光変調器における動作点
と波長変動（チャーピング）の関係
【図１６】 電気−光変換回路
【符号の説明】
１ 光変調器 ２ 位相検出・バイアス供給回路 ３ 駆動回路 ４ 低周波発振器 ５ 光分岐器 ６ 受光器 ７ 分岐器 ８ 帯域フィルタ ９ 符号反転回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の光変調器により、光パルス列よりな
    る送信光信号を生成し、かつ光パルス内で光波長を変動
    させるプリチャーピングを該光パルス列に付与する系に
    おいて、プリチャーピンク量を変更する場合に、該プリ
    チャーピングの付与に関与する光変調器のみを連動制御
    してプリチャーピング量を変更するとともに、該プリチ
    ャーピング量の変更の前後で該送信光信号のプリチャー
    ピング量以外の特性が同一に維持されるように関連する
    光変調器を制御することを特徴とする光変調器の制御装
    置。
  2. 【請求項２】前記系は、並列に配置された前記複数の光
    変調器のそれぞれがタイムスロットが互いに異なる同一
    波長の光信号を生成し、該光信号を合波することによっ
    て光時分割多重された前記送信光信号を生成する系であ
    り、前記光変調器のプリチャーピング量の変更は、並列
    配置された全ての光変調器が同一制御を受けることによ
    ってなされることを特徴とする請求項１記載の光変調器
    の制御装置。
  3. 【請求項３】前記系は、直列に配置された前記複数の光
    変調器の一の光変調器で伝送レートの光パルス列を生成
    し、他の光変調器で送信データによる光変調を行うこと
    によって、同一光波長の光時分割多重された前記送信信
    号を生成する系であることを特徴とする請求項１記載の
    光変調器の制御装置。
  4. 【請求項４】前記系は、並列に配置された前記複数の光
    変調器のそれぞれが互いに異なる波長の光信号を生成
    し、該光信号を合波することによって波長多重された前
    記送信光信号を生成する系であり、前記光変調器のプリ
    チャーピング量の変更は、前記送信光信号が伝送される
    光伝送路で受ける光パルスの劣化の様子が同一である波
    長の光信号を生成する光変調器のグループ毎に、同一制
    御を受けることによってなされるものであることを特徴
    とする請求項１記載の光変調器の制御装置。
  5. 【請求項５】前記光変調器のグループ分けは、各光変調
    器が生成する光信号の波長が、前記光伝送路の零分散波
    長より長いか短いかによって行われることを特徴とする
    請求項４記載の光変調器の制御装置。
  6. 【請求項６】前記プリチャーピング量の変更は、前記光
    変調器としてマッハツェンダ型光変調器を用い、該マッ
    ハツェンダ型光変調器の動作点をシフトすることによっ
    てなされることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに
    記載の光変調器の制御装置。
  7. 【請求項７】前記動作点シフトを行う光変調器の駆動信
    号の極性を、前記動作点シフトに連動させて反転させる
    ようにしたことを特徴とする請求項６記載の光変調器の
    制御装置。
  8. 【請求項８】前記光変調器が、両側の導波路にそれぞれ
    信号電極を設け両導波路間で位相シフトの差を所定に保
    ちながら変調比を変化させることによって任意のチャー
    ピング量を付与するマッハツェンダ型光変調器の場合
    に、前記プリチャーピングの変更は両信号電極の駆動電
    圧の振幅と極性とを動作点シフトに連動させて変化させ
    る制御を含むことを特徴とする請求項１乃至５記載の光
    変調器の制御装置。
  9. 【請求項９】前記光変調器として、光強度変調を行うマ
    ッハツェンダ型光変調器と光パルスの立上がりと立下り
    に逆方向の位相変化を与える光位相変調器とが直列に配
    置されたものを用い、前記プリチャーピングの変更は、
    該光位相変調器の駆動信号の極性をマッハツェンダ型光
    変調器の動作点シフトに対応させて反転させるととも
    に、該駆動電圧の振幅を変化させることによって伝送路
    の特性に応じてチャーピング量が連続的に変化するよう
    に制御して行うことを特徴とする請求項１乃至５記載の
    光変調器の制御装置。
  10. 【請求項１０】複数の光変調器は、送出光信号のビット
    レートの１／２の周波数のクロック信号により変調を行
    うＲＺ光パルス列生成用マッハツェンダ型光変調器と、
    データ信号による光変調器とが直列に配置されたもので
    あり、プリチャーピング量の変更は該ＲＺ光パルス列生
    成用マッハツェンダ型光変調器の動作点シフトにより行
    うとともに、該動作点シフトに連動させてデータ信号と
    ＲＺ光パルスとの位相関係を１／２クロック周期分シフ
    トさせることを特徴とする請求項１記載の光変調器の制
    御装置。
  11. 【請求項１１】前記複数の光変調器は、クロック信号に
    よりＲＺ光パルス列を生成する初段の光変調器と、該Ｒ
    Ｚ光パルス列が分岐して入力しデータ信号による変調を
    行う後段の光変調器の複数とからなり、該後段光変調器
    出力が合波されて出力光信号が生成される系において、
    プリチャーピング量の変更は、前記初段の光変調器のみ
    を制御することによって行うとともに、該制御に連動さ
    せて該初段の光変調器に与えるクロック信号の極性を反
    転させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光
    変調器の制御装置。
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