JP2001244896A

JP2001244896A - 光送信装置

Info

Publication number: JP2001244896A
Application number: JP2000384208A
Authority: JP
Inventors: Koichi Masuda; 浩一増田; Hiroaki Yamamoto; 浩明山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光源からの搬送光を電気信号で変調する外部
光変調器を備えた光送信装置において、外部光変調器に
印加するバイアス電圧を、ＤＣドリフトによる最適バイ
アスの変動に、精度よく追従させる。【解決手段】バイアス電圧制御回路１５０は、バイア
ス電圧印加器１０５が外部光変調器１１０に印加するバ
イアス電圧を、外部光変調器１１０から出力される光信
号に生じる二次歪の量が最小となるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光送信装置に関
し、より特定的には、外部光変調器を用いた光送信装置
であって、外部光変調器にバイアス電圧を印加する際、
その印加バイアス電圧をＤＣドリフトによる最適バイア
ス電圧変動に追従させるバイアス電圧制御を行うことが
できる光送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光通信システムに用いられている
光送信装置では、光源を構成するレーザーダイオードに
注入する電流を入力信号により直接変調することによっ
て、その入力信号で変調された光信号を出力する変調方
式が採用されていた。しかし、この変調方式では、レー
ザダイオードに注入される電流が変化するため、レーザ
ダイオードのチャープ特性により、その発振波長が変化
する現象が生じる。このようなレーザーダイオードから
出力される光信号を長距離伝送すると、光ファイバ中に
おける波長分散の影響によって光信号の波形劣化が生
じ、信号の特性が劣化するといった問題が生じる。

【０００３】また、将来の移動体通信としては、伝送レ
ートを大幅に拡大するために帯域の確保が容易な、高い
周波数（特に、ミリ波帯）を利用することが検討されて
いる。ミリ波帯の信号は、同軸ケーブルを伝送路として
用いた場合、伝送路での損失が非常に大きいため、数１
０ｍ間隔で増幅器が必要になる。実際にシステムを構築
する際、この点がコストや信頼性の面から問題となる。
このような観点から、ミリ波帯の信号伝送には、損失が
小さいという特徴を有する光ファイバを利用することが
必須である。しかしながら、現在市販されているレーザ
ダイオードの周波数応答特性は、１０ＧＨｚ程度であ
り、ミリ波帯のような非常に高い周波数には応答しない
ため、これらのレーザダイオードを直接変調することは
不可能であった。

【０００４】そこで、長距離伝送を行ったり、ミリ波な
ど周波数の高い信号を伝送する場合には、原理的にチャ
ーピングが生じにくく、高い周波数の信号まで応答する
ことが可能なマッハツェンダー型の外部光変調器を備え
た光送信装置を用いることが提案されている。

【０００５】図１１に、マッハツェンダー型の外部光変
調器（以下、ＭＺ型光変調器と表記する）の構成を示
す。このＭＺ型光変調器には、光源から出力された搬送
光が入力され、２つの光導波路に向けて分岐される。結
晶基板上に設けられた電極に電圧が加えられることによ
り電界が生じると、導波路中の屈折率が変化し、その結
果、導波路中を伝搬する光の位相が変化する。なお、図
１１には、一方の光導波路を通過する光のみに位相変調
を施すような構成が示されている。各々の光導波路から
の光は互いに合波され、ＭＺ型光変調器から光信号が出
力される。こうして出力される光信号の光電界は、次式
で表される。

【０００６】

【数１】

【０００７】但し、

【数２】とする。Ｖはバイアス電圧、ｍは位相変調度、ωｆはア
ナログ信号の角周波数を示している。この光電界を用い
て、ＭＺ型光変調器から出力される光信号パワーは、次
式で与えられる。

【０００８】

【数３】

【０００９】この時のバイアス電圧と光出力との関係
を、図１２に示す。図１２において、横軸はバイアス電
圧を、縦軸は光信号の出力パワーを表す。このように、
ＭＺ型光変調器から出力される光信号のパワーは、ＭＺ
型光変調器に印加されるバイアス電圧に対して正弦波の
特性を示す。

【００１０】しかしながら、ＭＺ型光変調器では、経時
変化や温度変化など種々の条件により、前述したような
バイアス電圧と光出力との関係が初期状態から変動する
現象が生じる。この現象は、ＤＣドリフトと呼ばれてい
る。このＤＣドリフト現象を、図１３に示す。

【００１１】図１３に示すようなＤＣドリフト現象が生
じると、バイアス電圧によって決定される位相状態が初
期の位相状態から変動するために、ＭＺ型光変調器から
出力される光信号のパワーは変化し、信号特性の劣化が
生じる。なお、初期の位相状態の時のバイアス電圧を最
適バイアス電圧（図中のＶｂ）と定義し、以降において
は、このように表記する。

【００１２】外部光変調器を用いた従来の光送信装置で
は、ＤＣドリフトによる最適バイアス電圧変動に追従す
るために、外部光変調器から出力される光信号のパワー
（これは、光信号を光電気変換し、得られた電気信号の
直流成分、つまり電力を測定することにより求まる）に
基づいて、外部光変調器に印加するバイアス電圧を制御
していた。より具体的には、バイアス電圧が最適に設定
された初期状態において、出力光信号のパワーを事前に
計測し、その値（基準値）記憶しておく。以降、出力光
信号のパワーを監視して、光信号のパワーが基準値と等
しくなるように、印加バイアス電圧を制御する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、印加バ
イアス電圧の最適バイアス電圧からの変動量に対し、出
力光信号のパワーの変化量は、非常に小さい。そのた
め、出力光信号のパワーに基づいて、印加バイアス電圧
を最適バイアス電圧の変動に高い精度で追従させること
は、極めて困難である。

【００１４】ここで、印加バイアス電圧の最適バイアス
電圧からの変動量と、出力光信号のパワーの変動量との
関係について、数式を用いて説明する。出力光信号のパ
ワーＰdcは、上式（３）の結果を利用すると、次式
（４）で表すことができる。

【数４】

【００１５】最適バイアス電圧は、一般に初期位相状態
がπ／２の時であり、バイアス電圧がＤＣドリフトによ
り変動することで生じる位相変化量をφとすると、その
時の位相状態は、

【数５】と表すことができる。

【００１６】上式（４）および（５）から、印加バイア
ス電圧の最適バイアス電圧からの変動量に対する出力光
信号のパワーの変動量を求めると、次のような関係とな
る。

【数６】但し、

【数７】

【００１７】ＤＣドリフトによるバイアス電圧の変動
は、瞬時的には非常に小さいので、

【数８】となり、

【数９】と近似できる。

【００１８】このため、上式（６）で示される、位相変
化量に対する光信号パワーの変化量は、非常に小さく、
従って、印加バイアス電圧の最適バイアス電圧からの変
動に対して、出力光信号のパワーの変動は、ごくわずか
しかないことがわかる。よって、従来のように、出力光
信号のパワーに基づいてバイアス電圧を制御する場合、
制御の精度を上げることが難しい。

【００１９】ベースバンドディジタル信号を伝送する場
合、バイアス電圧の制御精度が低いことは問題ではない
が、アナログ信号、特に周波数多重された多チャンネル
信号を伝送する場合には、わずかなバイアス電圧の変動
が二次歪（二次相互変調歪＝ＩＭ2 ）を増大させる。

【００２０】図１４は、図１１の外部光変調器に印加さ
れるバイアス電圧と、その外部光変調器から出力される
光信号に生じる二次歪の量（以下、歪量）との関係を示
す図である。図１４に示すように、歪量は、バイアス電
圧に対して最適バイアス電圧（図中のＶｂ）を対象軸と
する二次関数的な特性を有している。つまり、歪量は、
バイアス電圧が最適バイアス電圧からずれるにつれ、二
次関数的に増大する。そのため、ある一定量のバイアス
電圧変動に対し、バイアス電圧が最適バイアス電圧近傍
にあれば、歪量はあまり変化しないが、最適バイアス電
圧からずれていればいるほと、同じ量のバイアス変動に
対する歪量の変化が顕著となる。

【００２１】以下には、バイアス電圧と歪量との関係に
ついて、数式を用いて説明する。外部光変調器へ入力さ
れるアナログ信号が２波の場合、外部光変調器からの出
力光のパワーは、次のような式で表すことができる。但
し、ω1 およびω2 は、アナログ信号の角周波数とす
る。

【００２２】

【数１０】

【００２３】上式（１０）において、ω1 および／また
はω2 を含む項がアナログ信号を表しており、その他の
項は、外部光変調器の非線形性によって発生する歪成分
である。ここで、アナログ信号と、ＩＭ2 およびＩＭ3
（三次相互変調歪）との比は、それぞれ次の式で表され
る。

【００２４】

【数１１】

【００２５】

【数１２】

【００２６】上式（１１）および（１２）からわかるよ
うに、ＩＭ2 の値はバイアス電圧および位相変調度に、
ＩＭ3 は位相変調度に、それぞれ依存している。一方、
前述したように、初期状態において、外部光変調器に印
加されるバイアス電圧は、最適バイアス電圧Ｖb に設定
される。すなわち、バイアス電圧と位相との関係は、

【数１３】を満足する。この時、上式（１１）からわかるように、
ＩＭ2 は発生しない。

【００２７】しかし、その後、外部光変調器が有するＤ
Ｃドリフト特性によって、バイアス電圧と位相との関係
が、上式（１３）を満足しなくなる。そこで、ＤＣドリ
フトによる位相のずれと、その結果生じる歪の量につい
て、以下のようにして計算を行った。

【００２８】バイアス電圧Ｖが、最適バイアス電圧Ｖb
から（Ｖだけ）ずれた時、φDCは、次の式で表すことが
できる。

【数１４】但し、Ｖπは、外部光変調器の半波長電圧を表してい
る。

【００２９】上式（１４）を、位相ずれΔｘ（％）を用
いて表すと、

【数１５】となる。

【００３０】この式（１５）を上式（１１）に代入し
て、バイアス電圧の位相の、最適バイアス電圧の位相か
らのずれに対するＩＭ2 およびＣＳＯ（複合二次歪）を
計算した。この計算では、ｍ＝０.０４とした。また、
ＩＭ2 からＣＳＯへの換算では、６０ｃｈ伝送時におい
て、最大のコンポジット数を６０として電力加算を行っ
た。その計算結果を、図１５に示す。

【００３１】アナログ６０ｃｈ伝送時には、ＣＳＯが−
６０ｄＢｃ以下というスペックが要求されるが、その要
求を満足するためには、図１５からわかるように、バイ
アス電圧位相の最適バイアス電圧位相からのずれを、最
大約±０．０３％程度に抑えなければならない。このよ
うな高精度の制御を、光信号のパワーの変化をモニタす
ることにより行うのは、困難である。

【００３２】それゆえに、本発明の目的は、光源からの
搬送光を電気信号で変調する外部光変調器を備えた光送
信装置であって、外部光変調器に印加するバイアス電圧
を、ＤＣドリフトによる最適バイアスの変動に精度よく
追従させることが可能であり、その結果、たとえ経年変
化や温度変化のためにＤＣドリフトが発生しても、パワ
ー変動や歪量の増大が抑制された特性のよい光信号を送
信することのできる光送信装置を実現することである。

【００３３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、搬送光を電気信号で外部変調して送信する光送
信装置であって、搬送光を出力する光源、光源から出力
される搬送光を電気信号で変調する外部光変調器、外部
光変調器にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加
器、およびバイアス電圧印加器が外部光変調器に印加す
るバイアス電圧を、当該外部光変調器から出力される光
信号に生じる二次歪の量に基づいて制御するバイアス電
圧制御手段を備える。

【００３４】上記第１の発明では、外部光変調器に印加
するバイアス電圧（以下、印加バイアス電圧）を、その
外部光変調器から出力される光信号に生じる二次歪の量
（以下、歪量）に基づいて制御するので、印加バイアス
電圧を、ＤＣドリフトによる最適バイアスの変動に対し
て、精度よく追従させることが可能となる。その結果、
たとえ経年変化や温度変化のためにＤＣドリフトが発生
しても、パワー変動や歪量の増大が抑制された特性のよ
い光信号を送信することのできる光送信装置が実現され
る。

【００３５】ここで、バイアス電圧の変動量に対する歪
の変動量について、数式を用いて説明する。二次歪（Ｉ
Ｍ2 ）は、上式（１１）によって示されており、その真
数値は、

【数１６】となる。

【００３６】上式（１６）を偏微分することによって、
下式（１７）、すなわちバイアス電圧の変動量に対する
ＩＭ2 の変動量を得ることができる。

【００３７】

【数１７】

【００３８】バイアス電圧の変動量に対する光信号のパ
ワーの変動量と、同じバイアス電圧の変動量に対するＩ
Ｍ2 の変動量とを比較すると、光パワーの変動量は、上
式（６）に示すようにほぼ０であるのに対して、ＩＭ2
の変動量は、上式（１７）に示すように無限大となる。
このため、光信号に生じる歪量をモニタしてバイアス電
圧を制御する方が、光信号のパワーをモニタしてバイア
ス電圧を制御するより、高い精度で制御を行うことが可
能となる。

【００３９】第２の発明は、第１の発明において、バイ
アス電圧制御手段は、外部光変調器から出力される光信
号を二分岐する光分岐器、光分岐器から出力される一方
の光信号を電気信号に変換する光電気変換器、光電気変
換器が出力する電気信号から特定帯域内の成分を抽出し
て、当該成分のレベルを測定することにより、外部光変
調器から出力される光信号に生じる二次歪の量を検出す
る歪量検出器、およびバイアス電圧印加器が外部光変調
器に印加するバイアス電圧を、歪量検出器によって検出
される歪量が最小となるように制御するバイアス電圧制
御回路を含む。

【００４０】上記第２の発明では、印加バイアス電圧
を、歪量が最小となるように制御する。

【００４１】第３の発明は、第２の発明において、バイ
アス電圧制御回路は、バイアス電圧印加器が外部光変調
器に印加するバイアス電圧を増加または減少させ、歪量
検出器によって検出される歪量が、バイアス電圧増加ま
たは減少の前後で増加したか減少したかを判定し、その
判定結果によって、次にバイアス電圧を増加させる向き
に制御するか、減少させる向きに制御するかを決定する
ことを特徴とする。

【００４２】ここで、歪量は、印加バイアス電圧に対し
て最適バイアス電圧を対象軸とする二次関数的な特性を
有している（図１４参照）。そのため、ＤＣドリフトに
よって最適バイアス電圧が変動した場合、印加バイアス
電圧を増加させる向きに制御するか、減少させる向きに
制御するかを決定しなければならない。

【００４３】そこで、上記第３の発明では、最初、印加
バイアス電圧を増加または減少させ、その前後で、歪量
が増加したか減少したかを判定する。そして、その判定
結果によって、次にバイアス電圧を増加させる向きに制
御するか、減少させる向きに制御するかを決定する。具
体的には、印加バイアス電圧を増加（または減少）させ
たことにより歪量が減少すれば、次もバイアス電圧を増
加（または減少）させる向きに制御を行い、もし歪量が
増加すれば、次はバイアス電圧を減少（または増加）さ
せる向きに制御を行う。

【００４４】または、下記第４の発明のように、外部光
変調器から出力される光信号のパワーをさらに検出し、
その光パワーに基づいて、印加バイアス電圧を増加させ
る向きに制御するか、減少させる向きに制御するかを決
定してもよい。具体的には、光パワーが増大した場合は
印加バイアス電圧を増加させる向きに、光パワーが減少
した場合には、印加バイアス電圧を減少させる向きに制
御を行うと決定する。

【００４５】あるいは、下記第５の発明のように、外部
光変調器が２つの出力ポート（第１および第２のポー
ト）を持っている場合、第２のポートから出力される光
信号に生じる二次歪の量を検出して、その歪量が基準値
と一致すように、印加バイアス電圧を制御してもよい。
基準値は、好ましくは、下記第６の発明のように、第１
のポートから出力される光信号に生じる二次歪の量が最
小となるようなバイアス電圧（第１ポート側の最適バイ
アス電圧）を外部光変調器に印加しているとき（つまり
初期状態のとき）、歪量検出器によって検出される歪量
（第２のポート側の歪量）である。

【００４６】第４の発明は、第２の発明において、バイ
アス電圧制御手段は、光電気変換器が出力する電気信号
の電力を測定することにより、外部光変調器から出力さ
れる光信号のパワーを検出する光パワー検出器をさらに
含み、バイアス電圧制御回路は、光パワー検出器が検出
した光パワーに基づいて、バイアス電圧印加器が外部光
変調器に印加するバイアス電圧を増加させる向きに制御
するか、減少させる向きに制御するかを決定することを
特徴とする。

【００４７】第５の発明は、第１の発明において、外部
光変調器は、光源からの搬送光を二分岐して導く２つの
導波路、各導波路によって導かれた光信号を相互に結合
する光結合器、および光結合器から出力される２つの光
信号を出力する第１および第２のポートを含み、バイア
ス電圧制御手段は、第２のポートから出力される光信号
を電気信号に変換する光電気変換器、光電気変換器が出
力する電気信号から特定帯域内の成分を抽出して、当該
成分のレベルを測定することにより、第２のポートから
出力される光信号に生じる二次歪の量を検出する歪量検
出器、およびバイアス電圧印加器が外部光変調器に印加
するバイアス電圧を、歪量検出器によって検出される歪
量が、予め記憶している基準値と一致すように制御する
バイアス電圧制御回路を含む。

【００４８】上記第４，第５の発明では、印加バイアス
電圧を増加させるべきか減少させるべきかが即座にわか
るので、ＤＣドリフトによる最適バイアスの変動に、精
度よく、しかも速やかに追従させることが可能となる。

【００４９】なお、第４の発明では、印加バイアス電圧
を増加させるべきか減少させるべきかは、光パワーの増
減に基づいて決定される。一方、第５の発明では、第２
のポート側の歪量に基づいて決定されるので、第２のポ
ート側の歪量をモニタするだけでよく、第４の発明に比
べ、装置の構成がより単純である（バイアス電圧制御処
理がより簡単である）。

【００５０】第６の発明は、第５の発明において、バイ
アス電圧制御回路は、第１のポートから出力される光信
号に生じる二次歪の量が最小となるようなバイアス電圧
を、バイアス電圧印加器が外部光変調器に印加している
とき、歪量検出器によって検出される歪量を、基準値と
して記憶することを特徴とする。

【００５１】第７の発明は、光源からの搬送光を電気信
号で変調する外部光変調器を備えた光送信装置におい
て、当該外部光変調器に印加するバイアス電圧を制御す
る方法であって、外部光変調器から出力される光信号に
生じる二次歪の量を測定する歪量測定ステップ、外部光
変調器に印加するバイアス電圧を、歪量測定ステップで
測定した歪量が最小となるように制御するバイアス電圧
制御ステップを備える。

【００５２】第８の発明は、第７の発明において、バイ
アス電圧制御ステップは、外部光変調器に印加するバイ
アス電圧を増加または減少させるバイアス電圧増加／減
少ステップ、歪量検出ステップで検出される歪量が、バ
イアス電圧増加／減少ステップの前後で増加したか減少
したかを判定し、その判定結果によって、次にバイアス
電圧を増加させる向きに制御するか、減少させる向きに
制御するかを決定するステップを含む。

【００５３】第９の発明は、第７の発明において、外部
光変調器から出力される光信号のパワーを検出する光パ
ワー検出ステップをさらに備え、バイアス電圧制御ステ
ップは、光パワー検出ステップで検出した光パワーに基
づいて、外部光変調器に印加するバイアス電圧を増加さ
せる向きに制御するか、減少させる向きに制御するかを
決定するステップを含む。

【００５４】第１０の発明は、第７の発明において、外
部光変調器は、光源からの搬送光を二分岐して導く２つ
の導波路、各導波路によって導かれた光信号を相互に結
合する光結合器、および光結合器から出力される２つの
光信号を出力する第１および第２のポートを含み、バイ
アス電圧制御ステップは、第２のポートから出力される
光信号に生じる二次歪の量を検出する歪量検出ステッ
プ、および外部光変調器に印加するバイアス電圧を、歪
量検出ステップで検出される歪量が、予め記憶している
基準値と一致すように制御するバイアス電圧制御ステッ
プを含む。

【００５５】第１１の発明は、第１０の発明において、
バイアス電圧制御ステップは、第１のポートから出力さ
れる光信号に生じる二次歪の量が最小となるような第１
ポート側の最適バイアス電圧を外部光変調器に印加して
いる初期状態のとき、歪量検出ステップで検出される歪
量を基準値として記憶するステップを含む。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光送信装置の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、光送信装置は、光源１００と、バイアス電圧印
加器１０５と、外部光変調器１１０と、光分岐器１２０
と、光電気変換器１３０と、歪量検出器１４０とを備え
ている。バイアス電圧印加器１０５は、バイアス電圧制
御回路１５０を含む。

【００５７】光源１００は、搬送光を出力する。バイア
ス電圧印加器１０５は、バイアス電圧を印加する。外部
光変調器１１０は、バイアス電圧印加器１０５によるバ
イアス電圧の印加を受けた状態で、光源１００から出力
される搬送光と、電気信号とが入力され、搬送光をバイ
アスされた電気信号に応じて強度変調して、光信号を出
力する。ここで、外部光変調器１１０に入力される電気
信号は、複数のアナログ信号が周波数多重された信号で
ある。

【００５８】光分岐器１２０は、外部光変調器１１０か
ら出力される光信号を分岐する。光分岐器１２０から出
力される一方の光信号は、光伝送路を通じ、図示しない
受信装置へと伝送される。光分岐器１２０から出力され
る他方の光信号は、光電気変換器１３０へと入力され、
光電気変換器１３０によって電気信号に変換される。

【００５９】光電気変換器１３０から出力される電気信
号が歪量検出器１４０に与えられ、歪量検出器１４０
は、その電気信号に基づいて、外部光変調器１１０から
出力される光信号に含まれる二次歪の量（以下、歪量）
を検出する。歪量検出器１４０によって検出された歪量
がバイアス電圧制御回路１５０に与えられ、バイアス電
圧制御回路１５０は、その歪量が最小となるように、バ
イアス電圧印加器１０５が外部光変調器１１０に印加す
るバイアス電圧（以下、印加バイアス電圧）を制御す
る。

【００６０】上記の歪量検出器１４０は、例えば、電気
信号から所望の周波数帯域内にある成分だけを抽出する
フィルタと、その成分のレベル（電圧）を測定する回路
と、そのレベルから光パワーを算出する回路とによって
実現される。歪量検出器１４０は、典型的には、二次歪
の生じる１つの帯域内にある成分を抽出する。電気信号
に含まれる各アナログ信号の周波数が既知であれば、生
じる二次歪の周波数を予め算出可能なので、その周波数
近傍の成分だけを透過させるようなフィルタを選べばよ
い。

【００６１】なお、図２に示すように、互いに周波数の
異なるいくつかの二次歪（１０〜１２）が生じるときに
は、参照番号１３で示されるような透過特性を持つフィ
ルタを用いて、最もレベルの高い二次歪１０を抽出する
のが好ましい。この場合、二次歪１０の最大レベルが、
歪量として歪量検出器１４０から出力される。

【００６２】または、上記二次歪１０の場合と同様にし
て、二次歪１１，１２のレベルもそれぞれ測定し、測定
した複数のレベルを互いに加算してもよい。この場合、
複数の二次歪１０〜１２の合計レベルが、歪量として歪
量検出器１４０から出力される。

【００６３】以上のように構成された光送信装置の動作
について、以下に説明する。光源１００から出力される
光は、外部光変調器１１０に入力される。一般に、外部
光変調器１１０へ入力する光は、偏波面の調整を行うこ
とによって、ＴＥモードもしくはＴＭモードのどちらか
一方だけに制限される。この調整は、偏波コントローラ
を光源１００と外部光変調器１１０との間に挿入して、
偏波コントローラによって偏波面を調整する方法や、光
源１００と外部光変調器１１０との間のファイバに偏波
保持ファイバを用いる方法などがある。図１には、この
偏波面の調整を行う偏波コントローラや偏波面保持ファ
イバについては、明記されていない。

【００６４】外部光変調器１１０は、バイアス電圧印加
器１０５によりバイアス電圧を印加されており、入力さ
れる電気信号に応じて入力光を強度変調し、光信号を出
力する。この出力光信号は、光分岐器１２０で分岐さ
れ、その分岐された一方の光信号は、光電気変換器１３
０で電気信号に変換される。光電気変換器１３０から出
力された電気信号は、歪量検出器１４０に入力される。

【００６５】歪量検出器１４０は、電気信号に含まれる
交流成分から所望の帯域の成分を抽出してそのレベルを
測定する機能を有しており、測定したレベルに基づいて
所定の演算を行うことにより、外部光変調器１１０から
出力される光信号に生じる歪量を検出する。この所望の
帯域は、二次歪が生じる帯域であれば特に限定はしない
が、そこで生じる歪量の多い周波数帯域に設定すること
が望ましい。

【００６６】歪量検出器１４０から出力される信号は、
バイアス電圧印加器１０５内のバイアス電圧制御回路１
５０に入力される。バイアス電圧制御回路１５０は、歪
量検出器１４０において検出される歪量が最小となるよ
うに、バイアス電圧印加器１０５が外部光変調器１１０
に印加するバイアス電圧（印加バイアス電圧）の制御を
行う。このような構成とすることによって、比較的簡単
な制御方法によって、バイアス電圧の制御精度を向上さ
せることができ、印加バイアス電圧を常に、歪量が最小
となるバイアス電圧（最適バイアス電圧）に保つことが
可能となる。

【００６７】ここで、バイアス電圧制御回路１５０が行
うバイアス電圧制御処理について、詳しく説明する。こ
の処理は、従来同様、ＤＣドリフトによる最適バイアス
電圧の変動に、バイアス電圧印加器１０５が外部光変調
器１１０に印加するバイアス電圧（印加バイアス電圧）
を追従させる処理である。従来と異なるのは、光信号の
パワー（すなわち直流成分）が一定となるように印加バ
イアス電圧を制御することによってではなく、光信号に
生じる歪量が最小となるように印加バイアス電圧を制御
することによって、印加バイアス電圧を最適バイアス電
圧の変動に追従させている点だけである。

【００６８】図３は、図１のバイアス電圧制御回路１５
０が行う処理を視覚的に示した図である。また、図４
は、図１のバイアス電圧制御回路１５０が行う処理を記
述したフローチャートである。図３に示されているバイ
アス電圧と歪量との関係は、図１４に示されているもの
と同様である（従来技術の欄を参照）。

【００６９】図３，図４において、バイアス電圧制御回
路１５０へは、歪量検出器１４０が検出した歪量ｍ０が
与えられる。バイアス電圧制御回路１５０は、最初、印
加バイアス電圧を、予め決められた電圧だけ増加させる
（ステップＳ１０１）。次いで、歪量検出器１４０か
ら、印加バイアス増加後の歪量（ｍ１）が与えられ、応
じて、バイアス電圧制御回路１５０は、印加バイアス増
加前後の歪量（ｍ０およびｍ１）を互いに比較すること
により、歪量の変化が予め決められたしきい値よりも大
きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。その判定
結果が否定の場合、ステップＳ１０７へと進む。

【００７０】ステップＳ１０２の判定結果が肯定の場
合、バイアス電圧制御回路１５０は、歪量が減少したか
否かを判定する（ステップＳ１０３）。その判定結果が
肯定の場合、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３が反復して行
われる。すなわち、バイアス電圧制御回路１５０は、印
加バイアス電圧を再び増加させ、次いで、歪量検出器１
４０から与えられる印加バイアス電圧増加後の歪量（ｍ
２）を増加前の歪量（ｍ１）と比較して、歪量の変化が
しきい値よりも大きいか否かを判定する。その判定結果
が否定の場合はステップＳ１０７へと進むが、肯定の場
合には、ステップＳ１０３の判定（歪量が減少したか否
かの判定）が行われ、その判定結果が肯定の場合、再
度、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３が反復して行われるこ
とになる。

【００７１】ステップＳ１０３の判定結果が否定の場
合、バイアス電圧制御回路１５０は、印加バイアス電圧
を、予め決められた電圧だけ減少させ（ステップＳ１０
４）、その後、歪量の変化（図中、ｍ１’からｍ０への
変化）がしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステ
ップＳ１０５）。そして、その判定結果が否定の場合、
ステップＳ１０７へと進む。

【００７２】ステップＳ１０５の判定結果が肯定の場合
には、歪量が減少したか否かを判定する（ステップＳ１
０６）。その判定結果が肯定の場合、ステップＳ１０４
〜Ｓ１０６が反復して行われる。すなわち、バイアス電
圧制御回路１５０は、印加バイアス電圧を再び減少さ
せ、次いで、歪量検出器１４０から与えられる印加バイ
アス電圧減少後の歪量（ｍ１）を減少前の歪量（ｍ０）
と比較して、歪量の変化がしきい値よりも大きいか否か
を判定する。その判定結果が否定の場合はステップＳ１
０７へと進むが、肯定の場合には、ステップＳ１０６の
判定（歪量が減少したか否かの判定）が行われ、その判
定結果が肯定の場合、再度、ステップＳ１０４〜Ｓ１０
６が反復して行われることになる。

【００７３】ステップＳ１０７では、バイアス電圧制御
回路１５０は、印加バイアス電圧を一定期間、現在の値
のまま保持する。その後、処理を継続するか否かが判断
され、その判断結果が肯定の場合には、ステップＳ１０
１に戻って上記と同様の処理が反復して行われ、否定の
場合は、処理を終了する。

【００７４】バイアス電圧制御回路１５０が上記のよう
な処理を行うことによって、たとえ経年変化や温度変化
等が起こっても、バイアス電圧印加器１０５が外部光変
調器１１０に印加するバイアス電圧を、ＤＣドリフトに
よる最適バイアス電圧の変動に追従させることが可能と
なる。

【００７５】なお、上記の処理では、バイアス電圧を増
加（または減少）させる前後での歪量を互いに比較し
て、歪量の変化がしきい値より大きいか否かを判定し、
歪量変化がしきい値より大きい場合に、歪量変化がしき
い値以下となるまでバイアス電圧を増加（または減少）
させた。このような処理の他にも、例えば、次のような
処理を行ってもよい。

【００７６】印加バイアス電圧が最適バイアス電圧に等
しい初期状態において、歪量検出器１４０から与えられ
る歪量を事前に計測して、その値（基準値）をバイアス
電圧制御回路１５０に記憶させておく。以降、バイアス
電圧制御回路１５０は、歪量検出器１４０から与えられ
る歪量が基準値と等しくなるように、印加バイアス電圧
を制御する。すなわち、バイアス電圧制御回路１５０
は、歪量検出器１４０から与えられる歪量を基準値と比
較して、歪量が基準値よりも大きくなった場合に、印加
バイアス電圧を増加（または減少）させる。

【００７７】（第２の実施形態）図５は、本発明の第２
の実施形態に係る光送信装置の構成を示すブロック図で
ある。図５において、光送信装置は、光源２００と、バ
イアス電圧印加器２０５と、外部光変調器２１０と、光
分岐器２２０と、光電気変換器２３０と、歪量検出器２
４０と、光パワー検出器２５０とを備えている。バイア
ス電圧印加器２０５は、バイアス電圧制御回路２６０を
含む。光源２００、バイアス電圧印加器２０５、外部光
変調器２１０、光分岐器２２０、光電気変換器２３０お
よび歪量検出器２４０は、図１と同じものであり、説明
を省略する。

【００７８】光電気変換器２３０から出力される電気信
号が光パワー検出器２５０に与えられ、光パワー検出器
２５０は、その電気信号の電力（すなわち、その信号に
含まれる直流成分）を測定することによって、外部光変
調器２１０から出力される光信号のパワーを検出する。

【００７９】歪量検出器２４０によって検出された歪量
がバイアス電圧制御回路２６０に与えられ、バイアス電
圧制御回路２６０は、その歪量が最小となるように、バ
イアス電圧印加器２０５が外部光変調器２１０に印加す
るバイアス電圧を制御する。その際、光パワー検出器２
５０によって検出された光パワーがバイアス電圧制御回
路２６０に与えられ、バイアス電圧制御回路２６０は、
その光パワーに基づいて、印加バイアス電圧を増加させ
るか、減少させるかを決定する。

【００８０】以上のように構成された光送信装置の動作
について、以下に説明する。光源２００から出力される
光は、外部光変調器２１０に入力される。第１の実施形
態で述べたように、外部光変調器２１０へ入力する光信
号は、ＴＥモードもしくはＴＭモードのどちらか一方だ
けに制限されるように、偏波面の調整を行うことが一般
的である。図５には、この偏波面の調整を行う偏波コン
トローラや偏波保持ファイバについては、明記されてい
ない。

【００８１】外部光変調器２１０は、バイアス電圧印加
器２０５によりバイアス電圧を印加されており、入力さ
れる電気信号に応じて入力光を強度変調し、光信号を出
力する。この出力光信号は、光分岐器２２０で分岐さ
れ、その分岐された一方の光信号は、光電気変換器２３
０で電気信号に変換される。光電気変換器２３０から出
力された電気信号は、直流成分と交流成分とを含んでお
り、光パワー検出器２５０および歪量検出器２４０に入
力される。光パワー検出器２５０は、光電気変換器２３
０から出力される電気信号の電力（直流成分）を測定す
る機能を有し、測定した電力に基づいて所定の演算を行
うことにより、外部光変調器２１０から出力される光信
号のパワーを検出する。

【００８２】一方、歪量検出器２４０は、電気信号に含
まれる交流成分から所望の帯域の成分を抽出してそのレ
ベルを測定する機能を有しており、測定したレベルに基
づいて所定の演算を行うことにより、外部光変調器２１
０から出力される光信号に生じる歪量を検出する。この
所望の帯域は、二次歪が生じる帯域であれば特に限定は
しないが、そこで生じる歪量の多い周波数帯域に設定す
ることが望ましい。

【００８３】それぞれの検出器から出力される信号は、
バイアス電圧制御回路２６０に入力される。バイアス電
圧制御回路２６０は、バイアス電圧印加器２０５が外部
光変調器２１０に印加するバイアス電圧を、以下のよう
な手順で、外部光変調器２１０から出力される光信号に
生じる歪量が最小となる電圧（その時点での最適バイア
ス電圧）と一致するように制御する。

【００８４】バイアス電圧制御回路２６０は、光パワー
検出器２５０から入力された信号を、基準信号（すなわ
ち、印加バイアス電圧が最適バイアス電圧に設定された
初期状態での光パワーを示す信号）と比較し、比較結果
に応じて印加バイアス電圧の増減を決定する。

【００８５】例えば、外部光変調器２１０に印加される
バイアス電圧と、そこから出力される光信号のパワーと
の関係が、図１２（従来の技術を参照）に示される特性
を有する場合、光パワー検出器２５０から与えられる信
号レベルが基準信号よりも大きい時には、印加バイアス
電圧を増加させるように制御する。一方、光パワー検出
器２５０から与えられる信号レベルが基準信号よりも小
さい場合、印加バイアス電圧を減少させるように制御す
る。このように、バイアス電圧制御回路２６０は、ま
ず、光パワー検出器２５０から与えられる信号、すなわ
ち外部光変調器２１０の出力光パワーに基づいて、印加
バイアス電圧を増加させる向きに制御するか減少させる
向きに制御するかを決定する。そして、歪量検出器２４
０から与えられる信号値（外部光変調器２１０の出力光
信号に生じる歪量）が最小となるように、印加バイアス
電圧の微調整を行う。

【００８６】つまり、外部光変調器２１０に印加される
バイアス電圧と、外部光変調器２１０から出力される光
信号において生じる歪量とは、図１４（従来の技術を参
照）に示すように、最適バイアス電圧に対して対称の関
係を有しているので、歪量の変動を観測するだけでは、
バイアス電圧の増減を即座に判断することができない。
そのため、例えば第１の実施形態で説明したような複雑
な処理が必要となるが、本実施形態のような構成とする
ことによって、比較的簡単な処理によって、制御精度を
向上することが可能となり、印加バイアス電圧を常に、
歪量が最小となるバイアス電圧（最適バイアス電圧）に
保つことが可能となる。

【００８７】ここで、バイアス電圧制御回路２６０が行
うバイアス電圧制御処理について、詳しく説明する。こ
の処理は、第１の実施形態同様、歪量検出器２４０から
与えられる歪量が最小となるように印加バイアス電圧を
制御することによって、最適バイアス電圧の変動に印加
バイアス電圧を追従させる処理である。第１の実施形態
と異なるのは、バイアス電圧制御を開始するのに先だっ
て、印加バイアス電圧を増加させる方向に制御すればい
いのか、あるいは減少させる方向に制御すればいいのか
を、外部光変調器２１０から出力される光信号のパワー
に基づいて決定する点だけである。具体的には、現在の
光パワーを基準値と比較して、前者が後者よりも大きけ
れば、印加バイアス電圧を増加方向に変化させ、小さけ
れば減少方向に変化させる。

【００８８】これに対し、第１の実施形態では、印加バ
イアス電圧を実際に増加方向に変化させてみて、それに
よる歪量の増減を検出し、その結果を受けて変化方向を
決定していた（図３参照）。印加バイアス電圧を増加方
向に変化させてみた結果、歪量が減少していれば、増加
方向の変化を継続して行えばよいが、もし歪量が増加し
ていれば、印加バイアス電圧を最適バイアス電圧から遠
ざかる向きに変化させたことになり、その時点で、印加
バイアス電圧を変化させる向きを減少方向へと反転しな
ければならない（図３中、点線の矢印で示される処
理）。そのため、追従に時間がかかる場合があった。

【００８９】図６は、図５のバイアス電圧制御回路２６
０が行う処理を記述したフローチャートである。なお、
図３には、図１のバイアス電圧制御回路１５０が行う処
理が視覚的に示されている（第１の実施形態を参照）
が、図５のバイアス電圧制御回路２６０が行う処理で
は、図３に一連の矢印で示されている制御処理おいて、
点線の矢印部分の処理が不要となる。つまり、第１の実
施形態では、印加バイアス電圧を増加方向に変化させて
みて、その結果として歪量が増加すれば、その時点で印
加バイアス電圧を変化させる向き反転して、印加バイア
ス電圧を減少方向に変化させる処理を行ったが、本実施
形態では、そのような無駄な処理がなくなる。

【００９０】図６において、バイアス電圧制御回路２６
０へは、歪量検出器２４０が検出した歪量ｍ０と、光パ
ワー検出回路が検出した光パワーとが与えられる。バイ
アス電圧制御回路２６０は、最初、与えられた光パワー
を基準値と比較することによって、光パワーが予め決め
られたしきい値以上変化したか否かを判定する（ステッ
プＳ２０１）。そして、その判定結果が否定の場合、ス
テップＳ２０７へと進む。

【００９１】ステップＳ２０１の判定結果が肯定の場
合、バイアス電圧制御回路２６０は、光パワーが増加し
たか否かを判定する（ステップＳ２０２）。その判定結
果が肯定の場合、バイアス電圧制御回路２６０は、印加
バイアス電圧を、予め決められた電圧だけ増加させる
（ステップＳ２０３）。次いで、歪量検出器２４０か
ら、印加バイアス増加後の歪量（ｍ１）が与えられ、応
じて、バイアス電圧制御回路２６０は、印加バイアス増
加前後の歪量（ｍ０およびｍ１）を互いに比較すること
により、歪量の変化が予め決められたしきい値よりも大
きいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。その判定
結果が否定の場合、ステップＳ２０７へと進む。

【００９２】ステップＳ２０４の判定結果が肯定の場
合、ステップＳ２０３およびＳ２０４が反復して行われ
る。すなわち、バイアス電圧制御回路２６０は、印加バ
イアス電圧を再び増加させ、次いで、歪量検出器２４０
から与えられる印加バイアス電圧増加後の歪量（ｍ２）
を増加前の歪量（ｍ１）と比較して、歪量の変化がしき
い値よりも大きいか否かを判定する。その判定結果が否
定の場合はステップＳ２０７へと進むが、肯定の場合に
は、再度、ステップＳ２０３およびＳ２０４が反復して
行われることになる。

【００９３】ステップＳ２０２の判定結果が否定の場
合、バイアス電圧制御回路２６０は、印加バイアス電圧
を、予め決められた電圧だけ減少させる（ステップＳ２
０５）。次いで、歪量検出器２４０から、印加バイアス
減少後の歪量（ｍ１）が与えられ、応じて、バイアス電
圧制御回路２６０は、印加バイアス減少前後の歪量（ｍ
０およびｍ１）を互いに比較することにより、歪量の変
化が予め決められたしきい値よりも大きいか否かを判定
する（ステップＳ２０６）。その判定結果が否定の場
合、ステップＳ２０７へと進む。

【００９４】ステップＳ２０６の判定結果が肯定の場
合、ステップＳ２０５およびＳ２０６が反復して行われ
る。すなわち、バイアス電圧制御回路２６０は、印加バ
イアス電圧を再び減少させ、次いで、歪量検出器２４０
から与えられる印加バイアス電圧減少後の歪量（ｍ２）
を減少前の歪量（ｍ１）と比較して、歪量の変化がしき
い値よりも大きいか否かを判定する。その判定結果が否
定の場合はステップＳ２０７へと進むが、肯定の場合に
は、再度、ステップＳ２０５およびＳ２０６が反復して
行われることになる。

【００９５】ステップＳ２０７では、バイアス電圧制御
回路２６０は、印加バイアス電圧を一定期間、現在の値
のまま保持する。その後、処理を継続するか否かが判断
され（ステップＳ２０８）、その判断結果が肯定の場合
には、ステップＳ２０１に戻って上記と同様の処理が反
復して行われ、否定の場合は、処理を終了する。

【００９６】バイアス電圧制御回路２６０が上記のよう
な処理を行うことによって、バイアス電圧印加器２０５
が外部光変調器２１０に印加するバイアス電圧を、ＤＣ
ドリフトによる最適バイアス電圧の変動に追従させるこ
とが可能となる。また、最適バイアスが変動したとき、
第１の実施形態と比べ、より素早く追従を開始すること
ができる。

【００９７】（第３の実施形態）図７は、本発明の第３
の実施形態に係る光送信装置の構成を示すブロック図で
ある。図７において、光送信装置は、光源３００と、バ
イアス電圧印加器３０５と、外部光変調器３１０と、光
電気変換器３２０と、歪量検出器３３０とを備えてい
る。バイアス電圧印加器３０５は、バイアス電圧制御回
路３４０を含む。光源３００、バイアス電圧印加器３０
５、光電気変換器３２０および歪量検出器３３０は、図
１と同じものであり、説明を省略する。

【００９８】外部光変調器３１０は、図１の外部光変調
器１１０と同様、バイアス電圧印加器３０５によるバイ
アス電圧の印加を受けた状態で、光源３００から出力さ
れる搬送光と、電気信号とが入力され、搬送光を電気信
号に応じて強度変調して、光信号を出力する（外部光変
調器３１０に入力される電気信号は、複数のアナログ信
号が周波数多重された信号である）。外部光変調器３１
０が図１の外部光変調器１１０と異なるのは、第１およ
び第２の２つの出力ポートを持つ点である。第１のポー
トから出力される光信号は、光伝送路を通じ、図示しな
い受信装置へと伝送される。第２のポートから出力され
る光信号は、光電気変換器３２０へ入力され、光電気変
換器３２０によって電気信号に変換される。

【００９９】図８は、図７の外部光変調器３１０の構成
を示す図である。図８に示されているのは、図１１の外
部光変調器（従来の技術を参照）において、Ｘ分岐方向
性光結合器２０をさらに含むような外部光変調器であ
る。図８において、２つの導波路からの光信号が、Ｘ分
岐方向性光結合器２０に入力され、そこで相互に結合さ
れた後、第１および第２のポートを通じて出力される。
このとき第１のポートから出力される光信号と、第２の
ポートから出力される光信号とでは、一般に、バイアス
電圧−歪量特性の位相が互いにずれている。

【０１００】図９は、図７の外部光変調器３１０の第１
および第２のポートから出力される各光信号について、
初期状態におけるバイアス電圧と歪量との関係を示した
図である。図９に示すように、初期状態では、第１のポ
ートから出力される光信号と、第２のポートから出力さ
れる光信号とでは、それぞれの最適バイアス電圧Ｖｏ
１，Ｖｏ２（Ｖｏ１＜Ｖｏ２）が、互いにある電圧（＝
ΔＶｏ）だけ異なっている。

【０１０１】その後、これら２つの最適バイアス電圧Ｖ
ｏ１およびＶｏ２は、温度変化等によるＤＣドリフトに
応じて変動する。その際、両電圧の差（＝Ｖｏ２−Ｖｏ
１）は、初期状態と同じ一定電圧（＝ΔＶｏ）に保たれ
ている。このとき、ポート２から出力される光信号に生
じる歪量が最小となるようにバイアス電圧を制御して
も、ポート１から出力されて受信装置へ向かう光信号に
生じる歪量は最小とならない。

【０１０２】印加バイアス電圧が第１のポート側の最適
バイアス電圧（＝Ｖｏ１）に等しい状態（つまり図９に
示される初期状態）において、第２のポートから出力さ
れる光信号に生じる歪量がＤ０であるとすると、印加バ
イアス電圧を第１のポート側の最適バイアス電圧Ｖｏ１
の変動に追従させるには、第２のポートから出力される
光信号に生じる歪量を監視して、その歪量がＤ０に保た
れるように印加バイアス電圧を制御すればよい。なぜな
ら、２つの最適バイアス電圧Ｖｏ１およびＶｏ２は、両
電圧の差（＝Ｖｏ２−Ｖｏ１）が一定（＝ΔＶｏ）の関
係を保ったまま変動するので、第２のポートから出力さ
れる光信号に生じる歪量をＤ０に保てば、第１のポート
から出力される光信号に生じる歪量が最小に保たれるか
らである。

【０１０３】そこで、バイアス電圧制御回路３４０は、
歪量検出器３３０から与えられる歪量（すなわち外部光
変調器３１０の第２のポートから出力される光信号に生
じる歪量）がＤ０となるように、バイアス電圧印加器３
０５が外部光変調器３１０に印加するバイアス電圧を制
御する。具体的には、バイアス電圧制御回路３４０は、
歪量検出器３３０から与えられる歪量をＤ０と比較し
て、歪量がＤ０よりも大きくなった場合には印加バイア
ス電圧を増加させ、小さくなった場合には印加バイアス
電圧を減少させる。

【０１０４】以上のように構成された光送信装置の動作
について、以下に説明する。外部光変調器３１０は、出
力ポートを２つ有している。これら第１および第２のポ
ートから出力される光信号は、理想的には、同一の特性
を持つ。しかしながら、実際には、種々の要因によっ
て、第１のポート側の光信号と第２のポート側の光信号
との間では、特性に差が生じることが一般的である。

【０１０５】例えば、図９に示したように、バイアス電
圧−歪量特性は、ポート間でずれが生じる。このため、
各ポートから出力される光信号に含まれる歪量が最小と
なるバイアス電圧は、互いに異なる値Ｖｏ１およびＶｏ
２となる。本実施形態では、ポート間でバイアス電圧−
歪量特性が異なることを利用して、バイアス電圧の増減
を決定する。

【０１０６】すなわち、第１のポートから出力される光
信号を受信装置側へと伝送し、第２のポートから出力さ
れる光信号を、バイアス電圧の制御に使用する。第１の
ポートから出力される光信号に生じる歪量が最小となる
バイアス電圧（第１ポート側の最適バイアス電圧）は、
第２ポートから出力される光信号に生じる歪量がＤ０と
なるバイアス電圧と一致し、かつ、バイアス電圧が増加
するにつれて歪量が単調減少する領域内にある。このた
め、第２のポートから出力される光信号に生じる歪量を
検出してＤ０と比較することにより、バイアス電圧を増
加させるべきか減少させるべきかを瞬時に判断すること
ができる。従って、歪量を監視するだけで、素早くバイ
アス電圧の調整を行うことができる。

【０１０７】ここでは、第１のポートから出力される光
信号を受信装置側へと伝送し、第２のポートから出力さ
れる光信号をバイアス電圧制御に用いる場合について、
本光送信装置の動作を説明する。光源３００から出力さ
れる光は、外部光変調器３１０に入力される。第１の実
施形態で述べたように、外部光変調器３１０へ入力する
光信号は、ＴＥモードもしくはＴＭモードのどちらか一
方だけに制限されるように、偏波面の調整を行うことが
一般的である。図９には、この偏波面の調整を行う偏波
コントローラや偏波保持ファイバについては、明記され
ていない。

【０１０８】外部光変調器３１０は、バイアス電圧印加
器３０５によりバイアス電圧を印加されており、入力さ
れる電気信号に応じて入力光を強度変調し、第１および
第２の２つのポートから光信号を出力する。第１のポー
トから出力された光信号は、光伝送路を通じて受信装置
側へと伝送される。

【０１０９】第２のポートから出力された光信号は、光
電気変換器３２０で電気信号に変換される。光電気変換
器３２０から出力された電気信号は、歪量検出器３３０
に入力される。歪量検出器３３０は、電気信号に含まれ
る交流成分から所望の帯域の成分を抽出してそのレベル
を測定する機能を有しており、測定したレベルに基づい
て所定の演算を行うことにより、外部光変調器３１０か
ら出力される光信号に生じる歪量を検出する。この所望
の帯域は、二次歪が生じる帯域であれば特に限定はしな
いが、そこで生じる歪量の多い周波数帯域に設定するこ
とが望ましい。

【０１１０】歪量検出器３３０から出力される信号（第
２のポート側の歪量）は、バイアス電圧印加器３０５内
のバイアス電圧制御回路３４０に入力される。バイアス
制御回路３４０は、第２のポート側の歪量がＤ０となる
ように、バイアス電圧印加器３０５が外部光変調器３１
０に印加するバイアス電圧（印可バイアス電圧）の制御
を行う。

【０１１１】すなわち、図９に示したように、印加バイ
アス電圧を第２のポート側の歪量が最小となるバイアス
電圧に制御した場合、第１のポート側の歪量は最小には
ならない。そこで、第１のポートから出力される光信号
に生じる歪量が最小となるバイアス電圧を印加している
初期状態において、第２のポートから出力される光信号
に生じる歪量Ｄ０を事前に測定し、Ｄ０の値を記憶して
おく。以降、バイアス電圧制御回路３４０は、第２のポ
ートから出力される光信号に生じる歪量が、記憶してい
る歪量Ｄ０と等しくなるように印加バイアス電圧を制御
する。このような構成にすることによって、比較的簡単
な処理によって、制御精度を向上することが可能とな
り、印加バイアス電圧を常に、受信装置へと伝送される
光信号に生じる歪量が最小となるバイアス電圧（最適バ
イアス電圧）に保つことが可能となる。

【０１１２】ここで、上記のバイアス電圧制御処理につ
いて、詳しく説明する。この処理は、歪量検出器３３０
から与えられる歪量（すなわち第２のポートから出力さ
れる光信号に生じる歪量）がＤ０（Ｄ０は、印加バイア
ス電圧が第１のポート側の最適バイアス電圧Ｖｏ１に等
しい初期状態において、歪量検出器３３０から与えられ
る歪量）となるように印加バイアス電圧を制御すること
によって、第１ポート側の最適バイアス電圧Ｖｏ２の変
動に印加バイアス電圧を追従させる処理である。

【０１１３】このように制御すれば、歪量検出器３３０
から与えられる歪量がＤ０より大きいか小さいかによっ
て、印加バイアス電圧を増加させるべきか減少させるべ
きかを、速やかに判断することができる。すなわち、バ
イアス電圧制御回路３４０は、歪量検出器３３０から与
えられる歪量をＤ０と比較して、歪量がＤ０よりも大き
くなった場合、印加バイアス電圧を増加させ、小さくな
った場合には、印加バイアス電圧を減少させればよい。

【０１１４】これに対し、第１の実施形態では、印加バ
イアス電圧を実際に増加方向に変化させてみて、それに
よる歪量の増減を検出し、その結果を受けて、変化方向
を決定していた。そのため、追従開始時、印加バイアス
電圧を最適バイアス電圧から遠ざかる向きに変化させる
可能性があり、追従に時間がかかる場合があった。

【０１１５】図１０は、図７のバイアス電圧制御回路３
４０が行う処理を記述したフローチャートである。図１
０において、バイアス電圧制御回路３４０は、最初、第
１のポート側の最適バイアス電圧Ｖｏ１と等しいバイア
ス電圧を、バイアス電圧印加器３０５を通じて外部光変
調器３１０に印加する（ステップＳ３０１）。そして、
このとき歪量検出器３３０から与えられる歪量Ｄ０を記
憶する（ステップＳ３０２）。

【０１１６】その後、バイアス電圧制御回路３４０へ
は、歪量検出器３３０が検出した歪量が与えられる。バ
イアス電圧制御回路３４０は、最初、与えられた歪量
を、ステップＳ３０２で記憶した歪量Ｄ０と比較するこ
とによって、歪量がＤ０から予め決められたしきい値以
上変化したか否かを判定する（ステップＳ３０３）。そ
して、その判定結果が否定の場合、ステップＳ３０７へ
と進む。

【０１１７】ステップＳ３０３の判定結果が肯定の場
合、バイアス電圧制御回路３４０は、歪量が増加したか
否かを判定する（ステップＳ３０４）。その判定結果が
肯定の場合、バイアス電圧制御回路３４０は、歪量検出
器３３０から与えられる歪量を監視しながら、その歪量
がＤ０に一致するように、印加バイアス電圧を増加させ
る（ステップＳ３０５）。そして、ステップＳ３０７へ
と進む。

【０１１８】ステップＳ３０４の判定結果が否定の場
合、バイアス電圧制御回路３４０は、歪量検出器３３０
から与えられる歪量を監視しながら、その歪量がＤ０に
一致するように、印加バイアス電圧を減少させる（ステ
ップＳ３０６）。そして、ステップＳ３０７へと進む。

【０１１９】ステップＳ３０７では、バイアス電圧制御
回路３４０は、印加バイアス電圧を一定期間、現在の値
のまま保持する。その後、処理を継続するか否かが判断
され（ステップＳ３０８）、その判断結果が肯定の場合
には、ステップＳ３０３に戻って上記と同様の処理が反
復して行われ、否定の場合は、処理を終了する。

【０１２０】バイアス電圧制御回路３４０が上記のよう
な処理を行うことによって、バイアス電圧印加器３０５
が外部光変調器３１０に印加するバイアス電圧を、温度
変化等による第１のポート側の最適バイアス電圧の変動
に追従させることが可能となる。また、最適バイアス電
圧が変動したとき、第１の実施形態と比べ、より素早く
追従を開始することができる。

【０１２１】なお、この素早い追従開始が可能である点
は、第２の実施形態と同じであるが、本実施形態では、
歪量検出器３３０から与えられる歪量がＤ０（定数）と
一致するようにバイアス電圧を制御するので、歪量のみ
をモニタすればよく、歪み量および光パワーをモニタす
る第２の実施形態と比べ、装置の構成が単純（制御処理
がより簡単）である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光送信装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の外部光変調器１１０から出力される光信
号に含まれる二次歪成分と、歪量検出器１４０に用いら
れるフィルタの特性の一例とを示す図である。

【図３】図１のバイアス電圧制御回路１５０が行う処理
を視覚的に示した図である。

【図４】図１のバイアス電圧制御回路１５０が行う処理
を記述したフローチャートである。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る光送信装置の構
成を示すブロック図である。

【図６】図５のバイアス電圧制御回路２６０が行う処理
を記述したフローチャートである。

【図７】本発明の第３の実施形態に係る光送信装置の構
成を示すブロック図である。

【図８】図７の外部光変調器３１０の構成を示す図であ
る。

【図９】図７の外部光変調器３１０の第１および第２の
ポートから出力される各光信号について、初期状態にお
けるバイアス電圧と歪量との関係を示した図である。

【図１０】図７のバイアス電圧制御回路３４０が行う処
理を記述したフローチャートである。

【図１１】従来の外部光変調器（マッハツェンダー型）
の構成を示す図である。

【図１２】図１１の外部光変調器に印加されるバイアス
電圧と、その外部光変調器から出力される光信号のパワ
ーとの関係を示す図である。

【図１３】図１１の外部光変調器で生じるＤＣドリフト
現象を示す図である。

【図１４】図１１の外部光変調器に印加されるバイアス
電圧と、その外部光変調器から出力される光信号に生じ
る二次歪の量との関係を示す図である。

【図１５】図１１の外部光変調器に印加されるバイアス
電圧の位相の、最適バイアス電圧の位相からのずれに対
する二次歪（ＩＭ2 ）および複合二次歪（ＣＳＯ）を計
算した結果を示す図である。

【符号の説明】

２０Ｘ分岐方向性光結合器１００，２００，３００光源１０５，２０５，３０５バイアス電圧印加器１１０，２１０，３１０外部光変調器１２０，２２０光分岐器１３０，２３０，３２０光電気変換器１４０，２４０，３３０歪量検出器１５０，２６０，３４０バイアス電圧制御回路２５０光パワー検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送光を電気信号で外部変調して送信す
る光送信装置であって、搬送光を出力する光源、前記光源から出力される搬送光を電気信号で変調する外
部光変調器、前記外部光変調器にバイアス電圧を印加するバイアス電
圧印加器、および前記バイアス電圧印加器が前記外部光
変調器に印加するバイアス電圧を、当該外部光変調器か
ら出力される光信号に生じる二次歪の量に基づいて制御
するバイアス電圧制御手段を備える、光送信装置。
【請求項２】前記バイアス電圧制御手段は、前記外部光変調器から出力される光信号を二分岐する光
分岐器、前記光分岐器から出力される一方の光信号を電気信号に
変換する光電気変換器、前記光電気変換器が出力する電気信号から特定帯域内の
成分を抽出して、当該成分のレベルを測定することによ
り、前記外部光変調器から出力される光信号に生じる二
次歪の量を検出する歪量検出器、および前記バイアス電
圧印加器が前記外部光変調器に印加するバイアス電圧
を、前記歪量検出器によって検出される歪量が最小とな
るように制御するバイアス電圧制御回路を含む、請求項
１に記載の光送信装置。
【請求項３】前記バイアス電圧制御回路は、前記バイアス電圧印加器が前記外部光変調器に印加する
バイアス電圧を増加または減少させ、前記歪量検出器によって検出される歪量が、前記バイア
ス電圧増加または減少の前後で増加したか減少したかを
判定し、その判定結果によって、次にバイアス電圧を増
加させる向きに制御するか、減少させる向きに制御する
かを決定することを特徴とする、請求項２に記載の光送
信装置。
【請求項４】前記バイアス電圧制御手段は、前記光電気変換器が出力する電気信号の電力を測定する
ことにより、前記外部光変調器から出力される光信号の
パワーを検出する光パワー検出器をさらに含み、前記バイアス電圧制御回路は、前記光パワー検出器が検出した光パワーに基づいて、前
記バイアス電圧印加器が前記外部光変調器に印加するバ
イアス電圧を増加させる向きに制御するか、減少させる
向きに制御するかを決定することを特徴とする、請求項
２に記載の光送信装置。
【請求項５】前記外部光変調器は、前記光源からの搬送光を二分岐して導く２つの導波路、各前記導波路によって導かれた光信号を相互に結合する
光結合器、および前記光結合器から出力される２つの光
信号を出力する第１および第２のポートを含み、前記バイアス電圧制御手段は、前記第２のポートから出力される光信号を電気信号に変
換する光電気変換器、前記光電気変換器が出力する電気信号から特定帯域内の
成分を抽出して、当該成分のレベルを測定することによ
り、前記第２のポートから出力される光信号に生じる二
次歪の量を検出する歪量検出器、および前記バイアス電
圧印加器が前記外部光変調器に印加するバイアス電圧
を、前記歪量検出器によって検出される歪量が、予め記
憶している基準値と一致すように制御するバイアス電圧
制御回路を含む、請求項１に記載の光送信装置。
【請求項６】前記バイアス電圧制御回路は、前記第１のポートから出力される光信号に生じる二次歪
の量が最小となるようなバイアス電圧を、前記バイアス
電圧印加器が前記外部光変調器に印加しているとき、前
記歪量検出器によって検出される歪量を、前記基準値と
して記憶することを特徴とする、請求項５に記載の光送
信装置。
【請求項７】光源からの搬送光を電気信号で変調する
外部光変調器を備えた光送信装置において、当該外部光
変調器に印加するバイアス電圧を制御する方法であっ
て、前記外部光変調器から出力される光信号に生じる二次歪
の量を測定する歪量測定ステップ、前記外部光変調器に印加するバイアス電圧を、前記歪量
測定ステップで測定した歪量が最小となるように制御す
るバイアス電圧制御ステップを備える、バイアス電圧制
御方法。
【請求項８】前記バイアス電圧制御ステップは、前記外部光変調器に印加するバイアス電圧を増加または
減少させるバイアス電圧増加／減少ステップ、前記歪量検出ステップで検出される歪量が、前記バイア
ス電圧増加／減少ステップの前後で増加したか減少した
かを判定し、その判定結果によって、次にバイアス電圧
を増加させる向きに制御するか、減少させる向きに制御
するかを決定するステップを含む、請求項７に記載のバ
イアス電圧制御方法。
【請求項９】前記外部光変調器から出力される光信号
のパワーを検出する光パワー検出ステップをさらに備
え、前記バイアス電圧制御ステップは、前記光パワー検出ステップで検出した光パワーに基づい
て、前記外部光変調器に印加するバイアス電圧を増加さ
せる向きに制御するか、減少させる向きに制御するかを
決定するステップを含む、請求項７に記載のバイアス電
圧制御方法。
【請求項１０】前記外部光変調器は、前記光源からの搬送光を二分岐して導く２つの導波路、各前記導波路によって導かれた光信号を相互に結合する
光結合器、および前記光結合器から出力される２つの光
信号を出力する第１および第２のポートを含み、前記バイアス電圧制御ステップは、前記第２のポートから出力される光信号に生じる二次歪
の量を検出する歪量検出ステップ、および前記外部光変
調器に印加するバイアス電圧を、前記歪量検出ステップ
で検出される歪量が、予め記憶している基準値と一致す
ように制御するバイアス電圧制御ステップを含む、請求
項７に記載のバイアス電圧制御方法。
【請求項１１】前記バイアス電圧制御ステップは、前記第１のポートから出力される光信号に生じる二次歪
の量が最小となるような第１ポート側の最適バイアス電
圧を前記外部光変調器に印加している初期状態のとき、
前記歪量検出ステップで検出される歪量を前記基準値と
して記憶するステップを含む、請求項１０に記載のバイ
アス電圧制御方法。