JP5748370B2 - 光変調装置及びバイアス電圧制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）用の光変調装置のバイアス電圧自動制御に関する。特に、４値よりも多値のＱＡＭ信号を送信する光変調装置のバイアス電圧自動制御に適する。

光伝送システムに用いる伝送符号として、低いシンボルレートで大容量の光信号を送信可能なＱＡＭ信号が注目を集めている。最も単純なＱＡＭは４値ＱＡＭであり、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）と呼ばれる。本願はＱＰＳＫを含むあらゆる多値数のＱＡＭ変調器に用いることが可能であるが、簡単のため本願では主として１６値ＱＡＭ方式に関して説明を行う。なお、以下の説明において、図面では、文字の上にバーが付与された符号があるが、明細書中では、￣の次に文字を記すことで、文字の上にバーが付与された符号を表す。

従来技術の光変調装置の構成を図１に示す。ＩＱ光変調器Ｍに入力された連続光信号は、第１の光カプラ１により２つに分割され、第１の光変調部２と第２の光変調部３に入力される。第１の光変調部２と第２の光変調部３は、通常、ＭＺＩ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：マッハツェンダ干渉計）型の光変調器によって構成され、第１の４値データ信号Ｄａｔａ１、￣Ｄａｔａ１のロジック及び第２の４値データ信号Ｄａｔａ２、￣Ｄａｔａ２のロジックに対応して、光位相及び光強度を相対的に変化させる機能を持つ。なお、データ信号の持つ４つの値に対する光位相及び光強度の関係については後述する。また、第１の光変調部２と第２の光変調部３に加えられる第１のバイアス電圧と第２のバイアス電圧についても後述する。

第１の光変調部２と第２の光変調部３の出力は、後述する第３のバイアス電圧が印加される直交バイアス電極１０１を有する光位相シフタ４によってθ_３の位相差が加えられたうえで、第２の光カプラ５により合波され、１６値光ＱＡＭ信号として出力される。θ_３が±π／２であれば、最良の波形が得られる。これはキャリア波長の１／４に相当するが、波長は一般にマイクロメータのオーダであるため、調整は極めてシビアである。また、光ＱＡＭ信号の光品質は、光位相シフタ４の誤差に敏感であるため、光位相シフタ４の位相変化量を正しい値に調整するのは極めて重要である。

一般に、この調整は、光位相シフタ４に与える、第３のバイアス電源１０から供給される第３のバイアス電圧（直交バイアス電圧ともいう）Ｖ_{ｂｉａｓ３}を調整することで行われる。光位相シフタ４は、図１では、第２の光変調部３の後段に配置しているが、第１の光変調部２の後段でも良く、また、双方に備えても良く、前段に備えても良い。以下、説明を簡単にするために、第２の光変調部３の後段にのみ配置されているものとする。

次に、第１の４値データ信号及び第２の４値データ信号の持つ４つの値に対する、第１の光変調部２及び第２の光変調部３の出力における光位相及び光強度の関係について説明する。前述の通り、第１の光変調部２及び第２の光変調部３には、ＭＺＩ型の光変調器を用いるのが一般的である。第１の光変調部２及び第２の光変調部３は、各々、第１の４値データ信号及び第２の４値データ信号により駆動される。これらのデータ信号は、各々、４値のＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）信号である。第１の駆動アンプ６は、第１の４値データ信号を正相及び逆相の２種類に増幅し、Ｄａｔａ１、￣Ｄａｔａ１を生成する。第２の駆動アンプ７は、第２の４値データ信号を正相及び逆相の２種類に増幅し、Ｄａｔａ２、￣Ｄａｔａ２を生成する。

増幅された各４値データ信号Ｄａｔａ１、￣Ｄａｔａ１は、第１の光変調部２の持つ２つのアームの各々に、第１の駆動電極６１を介して印加され、±φ_１の位相シフトを生じさせる。増幅された各４値データ信号Ｄａｔａ２、￣Ｄａｔａ２は、第２の光変調部３の持つ２つのアームの各々に、第２の駆動電極７１を介して印加され、±φ_２の位相シフトを生じさせる。位相遅延φ_１及びφ_２の値は、各データ信号が持つ４つの値に対応して変化する。また、第１のバイアス電源８によって、ＤＣ電圧（データバイアス電圧）Ｖ_{ｂｉａｓ１}、Ｖ’_{ｂｉａｓ１}を発生し、第１のバイアス電極８１を介して、＋θ_１、−θ’_１の光位相シフトを更に追加する。また、第２のバイアス電源９によって、ＤＣ電圧（データバイアス電圧）Ｖ_{ｂｉａｓ２}、Ｖ’_{ｂｉａｓ２}を発生し、第２のバイアス電極９１を介して、＋θ_２、−θ’_２の光位相シフトを更に追加する。

次に、上記各種の電圧の表記を以下のように定義する。第１の駆動アンプ６によって生成される差動信号（Ｄａｔａ１−￣Ｄａｔａ１）の有する４種類の信号レベルを、Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０と表記し、Ｖ_０＞Ｖ_１＞−Ｖ_１＞−Ｖ_０であるものとする。一般に、第１の光変調部２と第２の光変調部３の光学特性は同等であるので、第２の駆動アンプ７によって生成される差動信号（Ｄａｔａ２−￣Ｄａｔａ２）の有する４種類の信号レベルも、やはりＶ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０と表記する。

Ｖ_{ｂｉａｓ１}、Ｖ’_{ｂｉａｓ１}、Ｖ_{ｂｉａｓ２}、Ｖ’_{ｂｉａｓ２}は、第１の光変調部２と第２の光変調部３のヌル点を選ぶ。すなわち、第１の駆動アンプ６と第２の駆動アンプ７によって生成される信号の差動電圧が０であるときに、第１の光変調部２と第２の光変調部３の出力光が消光するように設定する。また、第１の駆動アンプ６と第２の駆動アンプ７の差動出力の最大振幅は、第１の光変調部２と第２の光変調部３の半波長電圧Ｖ_πの２倍を超えないように設定する。従って、２Ｖ_π≧Ｖ_０−（−Ｖ_０）＝２Ｖ_０となる。

ここで、第１の光変調部２の半波長電圧Ｖ_πについて、図１を用いて説明する。第１の光変調部２はＭＺＩ型変調器であり、ここには２つの導波路が組み込まれている。これら２つの導波路に加わる電圧Ｄａｔａ１及び￣Ｄａｔａ１が共に０であるときに、第１の光変調部２の出力が消光するようデータバイアスが調整されているとする。通常、これら２つの導波路には相反的な駆動信号を印加し、Ｄａｔａ１＝Ｖ_ｘ、￣Ｄａｔａ１＝−Ｖ_ｘに変化したとき、第１の光変調部２の光出力が最大強度に達するならば、２Ｖ_ｘを第１の光変調部２の半波長電圧Ｖ_πと呼ぶ。Ｄａｔａ１＝−Ｖ_ｘ、￣Ｄａｔａ１＝Ｖ_ｘに変化したときでも、第１の光変調部２の光出力はやはり最大強度に達するが、この場合は先の例と比較して、光出力の光位相はπだけ異なっている。第１の光変調部２はこの性質を利用して光の位相を変更するので、Ｄａｔａ１及び￣Ｄａｔａ１は各々最大で２Ｖ_ｘ＝Ｖ_πの振幅を持ち、（Ｄａｔａ１―￣Ｄａｔａ１）は最大で２Ｖ_πの振幅を持つよう設計されている。第２の光変調部３も第１の光変調部２と同様である。

なお、図１に示したＩＱ光変調器Ｍは、各駆動信号用電極が２つの導波路に正負の相反する電圧を印加する構成となっており、合計４つの電極が存在する。このようなタイプのＩＱ光変調器Ｍをデュアル駆動型とよぶ。一方、シングル駆動型のＩＱ光変調器Ｍは、駆動信号用電極が２つしかない。このような構成では、第１の駆動電極６１で第１の光変調部２の内部の２つの光導波路に同時に電界を加え、第２の駆動電極７１で第２の光変調部３の内部の２つの光導波路に同時に電界を加える。これら４つの光導波路の異方性により、デュアル駆動型と同様の機能を実現できる。このような構成でも、第１の駆動電極６１及び第２の駆動電極７１に与えられる４値のデータ信号はＶ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０の４種類の電圧であり、各駆動信号の振幅は半波長電圧Ｖ_πの２倍を超えないように設定する。

バイアスドリフトが発生していないときの光変調装置の特性を図２に示す。図２は、第１の光変調部２の出力光の電場Ｅ_１と、Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０及びＶ_{ｂｉａｓ１}の関係を示すが、第２の光変調部３の出力光の電場Ｅ_２と、Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０及びＶ_{ｂｉａｓ２}の関係も、図２と同様である。駆動信号の電位Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０とデータバイアスＶ_{ｂｉａｓ１}の和を横軸にとり、出力光の電場Ｅ_１を縦軸にとると、正弦波を描く。データバイアスが正常に印加されている場合は、Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０はヌル点に対して対称的に並び、またＶ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０によって生成される出力光の電場Ｅ_１１、Ｅ_１２、Ｅ_１３、Ｅ_１４も０レベルに対して対称的に並ぶ。

バイアスドリフトが発生していないときのコンスタレーションを図３に示す。Ｖ_{ｂｉａｓ３}が光位相シフタ４に正常に印加されている場合はθ_３＝π／２であり、第１の光変調部２及び第２の光変調部３の出力光の光位相は直交するよう保たれているので、ＩＱ光変調器Ｍの出力光のコンスタレーションは、図３に示すような格子状のものになる。ここで重要なことは、コンスタレーションの各星の配置が、原点に対して対称的にならぶということである。この対称性は、１６値ＱＡＭ以外のＱＡＭでも共通する性質である。なお、Ｅ_１とＥ_２は、θ_３＝π／２が保たれている場合は直交するので、Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ成分、Ｑｕａｄｒａｒｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分を略してＩ成分、Ｑ成分と呼ぶこともある。

１６値ＱＡＭ信号の光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}は、コンスタレーションの各星の電場の２乗の和に比例する。Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は、数１のように表される。

ここで、Ｋ及びＬは、１から４までの和をとる。

非特許文献１で詳細に解説したように、Ｖ_{ｂｉａｓ３}がバイアスドリフトを起こして、θ_３がπ／２と異なる値をとったとしても、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}が最適値を保っているならば、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}の合計は変わらない。このため、Ｖ_{ｂｉａｓ３}のドリフトを検出するのは比較的困難である。しかし、非特許文献１に記載の非対称バイアスディザリングの技術を用いて、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}にディザリングを施すことにより、Ｖ_{ｂｉａｓ３}のドリフトを検出することが可能となる。

次に、データバイアスＶ_{ｂｉａｓ１}又はＶ_{ｂｉａｓ２}がバイアスドリフトを起こした場合を考える。４値ＱＡＭすなわちＱＰＳＫ信号の場合は、データバイアスＶ_{ｂｉａｓ１}又はＶ_{ｂｉａｓ２}がバイアスドリフトを起こすと、変調光の光パワーが直ちに減少するので、これらのドリフトの検出は比較的容易である。このため、前述の非対称バイアスディザリングの技術を用いることにより、ＱＰＳＫ変調器のＶ_{ｂｉａｓ１}、Ｖ_{ｂｉａｓ２}、Ｖ_{ｂｉａｓ３}の全てについて、バイアスドリフトの検出及びその修正が可能となる。

Ｈ．Ｋａｗａｋａｍｉ，Ｅ．Ｙｏｓｈｉｄａ ａｎｄ Ｙ．Ｍｉｙａｍｏｔｏ，"Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｂｉａｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ＱＰＳＫ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ（２０１０），ｖｏｌ．４６，ｎｏ．６，ｐｐ．４３０−４３１．

しかしながら、４値より大きな値のＱＡＭ信号の場合、コンスタレーションの星の数が増えるため、ＱＰＳＫとは別の問題が生じる。

バイアスドリフトが発生しているときの光変調装置の特性を図４に示す。バイアスドリフトが生じると、光変調装置の光学特性が変動するため、図２に示した正弦波のカーブが全体に右又は左にシフトする。図４では右にシフトした場合を示す。Ｅ_１の４種類の値は、大きな白丸の位置から大きな黒丸の位置に移動する。Ｅ_１３の絶対値は増加し、逆にＥ_１２の絶対値は減少する。Ｅ_１４の絶対値は増加し、逆にＥ_１１の絶対値は減少するが、その変動量はＥ_１２及びＥ_１３に比べて小さい。

バイアスドリフトが発生しているときのコンスタレーションを図５に示す。簡単のために、Ｖ_{ｂｉａｓ１}のみがドリフトをおこし、他のバイアス（Ｖ_{ｂｉａｓ２}、Ｖ_{ｂｉａｓ３}）はドリフトを起こしていないと仮定する。原点から遠ざかる星（Ｅ_１＝Ｅ_１３を満たす星など）がある一方で、原点に近づく星（Ｅ_１＝Ｅ_１２を満たす星など）も現れる。このため、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}が減少するかあるいは増加するかは自明ではない。

バイアス電圧のずれ及び光信号強度の関係の一の例を図６に示す。横軸はＶ_{ｂｉａｓ１}のドリフト量であるが、第１の光変調部２のＶ_πで規格化してある。すなわち、横軸が−０．５の場合はＶ_{ｂｉａｓ１}が最適な電圧から０．５Ｖ_πだけ減少していることを意味する。ここで、Ｖ_０−Ｖ_１＝Ｖ_１−（−Ｖ_１）であり、第１の駆動アンプ６によって生成される差動信号（Ｄａｔａ１−￣Ｄａｔａ１）の有する４種類の信号レベルは等間隔にならんでいるものと仮定している。図６には２つのカーブを示しているが、片方はＶ_０−Ｖ_１＝Ｖ_１−（−Ｖ_１）＝０．６Ｖ_π、他方はＶ_０−Ｖ_１＝Ｖ_１−（−Ｖ_１）＝０．４Ｖ_πである。前者の場合は、Ｖ_{ｂｉａｓ１}が最適のときにＰ_{ｔｏｔａｌ}が最大であるが、後者の場合は、Ｖ_{ｂｉａｓ１}が最適のときにＰ_{ｔｏｔａｌ}が最小となる。

バイアス電圧のずれ及び光信号強度の関係の他の例を図７に示す。ここでは、Ｖ_０及びＶ_１にプリエンファシスがかけられており、数２のようになると仮定している。

図６の場合は、Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０は等間隔に並んでいるが、第１の光変調部２の特性は非線形であるため、Ｅ_１１、Ｅ_１２、Ｅ_１３、Ｅ_１４は等間隔に並ばない。図７の場合は、このプリエンファシスにより、Ｅ_１１、Ｅ_１２、Ｅ_１３、Ｅ_１４は等間隔に並ぶため、より理想的なコンスタレーションが得られる。

図７には２つのカーブを示しているが、
片方は数３が成立しており、

他方は数４が成立している。

前者の場合は、Ｖ_{ｂｉａｓ１}が最適のときにＰ_{ｔｏｔａｌ}が最大であるが、後者の場合は、Ｖ_{ｂｉａｓ１}が最適のときにＰ_{ｔｏｔａｌ}が最小となる。

低速な光パワーモニタを用いて、多値ＱＡＭ信号の光パワーをモニタしつつ、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}の制御を行う場合には、光パワーが最大になるよう制御をするのか、あるいは光パワーが最小となるよう制御をするのか、駆動信号の振幅及び光変調部の半波長電圧を考慮して正しく選択する必要がある。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、光変調器のバイアス電圧を自動制御するにあたり、光パワーが最大になるよう制御をするのか、光パワーが最小になるよう制御をするのか、正しく選択する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、光変調器のバイアス電圧を自動制御するにあたり、光パワーが最大になるよう制御をするのか、光パワーが最小になるよう制御をするのか、駆動信号の振幅及び光変調部の半波長電圧を考慮して正しく選択することとした。

本発明は、ＱＡＭ信号のＩ成分について、連続光信号を変調するＩ成分光変調部と、前記ＱＡＭ信号のＱ成分について、連続光信号を変調するＱ成分光変調部と、前記Ｉ成分光変調部及び／又は前記Ｑ成分光変調部について、入力側及び／又は出力側において、光信号を位相シフトして、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト部と、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力を合波して、前記ＱＡＭ信号を生成するＱＡＭ信号生成部と、Ｉ成分データ信号を前記Ｉ成分光変調部に出力して、前記Ｉ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｉ成分光変調部に実行させるＩ成分データ信号出力部と、Ｑ成分データ信号を前記Ｑ成分光変調部に出力して、前記Ｑ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｑ成分光変調部に実行させるＱ成分データ信号出力部と、前記Ｉ成分光変調部のヌル点に相当するＩ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｉ成分光変調部に出力するＩ成分バイアス電圧信号出力部と、前記Ｑ成分光変調部のヌル点に相当するＱ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｑ成分光変調部に出力するＱ成分バイアス電圧信号出力部と、前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整するＩ成分バイアス電圧信号調整部と、前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整するＱ成分バイアス電圧信号調整部と、を備えることを特徴とする光変調装置である。

また、本発明は、多値数が一定に設定されたＱＡＭ信号を生成する光変調装置において、前記ＱＡＭ信号のＩ成分について、連続光信号を変調するＩ成分光変調部と、前記ＱＡＭ信号のＱ成分について、連続光信号を変調するＱ成分光変調部と、前記Ｉ成分光変調部及び／又は前記Ｑ成分光変調部について、入力側及び／又は出力側において、光信号を位相シフトして、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト部と、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力を合波して、前記ＱＡＭ信号を生成するＱＡＭ信号生成部と、振幅が一定に制御されたＩ成分データ信号を前記Ｉ成分光変調部に出力して、前記Ｉ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｉ成分光変調部に実行させるＩ成分データ信号出力部と、振幅が一定に制御されたＱ成分データ信号を前記Ｑ成分光変調部に出力して、前記Ｑ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｑ成分光変調部に実行させるＱ成分データ信号出力部と、前記Ｉ成分光変調部のヌル点に相当するＩ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｉ成分光変調部に出力するＩ成分バイアス電圧信号出力部と、前記Ｑ成分光変調部のヌル点に相当するＱ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｑ成分光変調部に出力するＱ成分バイアス電圧信号出力部と、前記ＱＡＭ信号の強度を、前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、最大又は最小のどちらか一方にすることにより、前記Ｉ成分バイアス電圧を最適値に調整するＩ成分バイアス電圧信号調整部と、前記ＱＡＭ信号の強度を、前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、最大又は最小のどちらか一方にすることにより、前記Ｑ成分バイアス電圧を最適値に調整するＱ成分バイアス電圧信号調整部と、を備えることを特徴とする光変調装置である。

また、本発明は、ＱＡＭ信号のＩ成分及びＱ成分について、連続光信号を変調するＩＱ成分光変調手順と、前記Ｉ成分光変調手順及び／又は前記Ｑ成分光変調手順について、入力側及び／又は出力側において、光信号を位相シフトして、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調手順の出力及び前記Ｑ成分光変調手順の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト手順と、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調手順の出力及び前記Ｑ成分光変調手順の出力を合波して、前記ＱＡＭ信号を生成するＱＡＭ信号生成手順と、を備え、前記Ｉ成分光変調手順は、連続変調信号を変調させるＩ成分データ信号を入力されて、前記Ｉ成分光変調手順のヌル点に相当するＩ成分バイアス電圧を有する信号を入力されるＩ成分信号入力手順と、前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整するＩ成分バイアス電圧信号調整手順と、を順に備え、前記Ｑ成分光変調手順は、連続変調信号を変調させるＱ成分データ信号を入力されて、前記Ｑ成分光変調手順のヌル点に相当するＱ成分バイアス電圧を有する信号を入力されるＱ成分信号入力手順と、前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整するＱ成分バイアス電圧信号調整手順と、を順に備えることを特徴とするバイアス電圧制御方法である。

この構成によれば、光変調器のバイアス電圧を自動制御するにあたり、光パワーが最大になるよう制御をするのか、光パワーが最小になるよう制御をするのか、正しく選択することができる。

また、本発明は、前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）として、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｉとしたとき、数５に示す値を算出するＩ成分算出部と、

前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）として、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｑとしたとき、数６に示す値を算出するＱ成分算出部と、

をさらに備え、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｉ成分算出部が算出した数５に示す値が負であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断して、前記Ｉ成分算出部が算出した数５に示す値が正であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断し、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｑ成分算出部が算出した数６に示す値が負であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断して、前記Ｑ成分算出部が算出した数６に示す値が正であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断することを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、光変調器のバイアス電圧を自動制御するにあたり、光パワーが最大になるよう制御をするのか、光パワーが最小になるよう制御をするのか、駆動信号の振幅及び光変調部の半波長電圧を考慮して正しく選択することができる。

また、本発明は、前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）としたときＶ_ｍｉが常に定数であり、前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）としたときＶ_ｍｑが常に定数であり、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｉ として数７で定まる定数が負であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最大にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整し、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｉ として数７で定まる定数が正であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最小にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整し、

前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｑ として数８で定まる定数が負であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最大にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整し、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｑ として数８で定まる定数が正であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最小にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整する

ことを特徴とする光変調装置である。

また、本発明は、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくなると判断したときには、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくならないと判断するように、前記Ｉ成分データ信号が有する電圧を調整するＩ成分データ信号電圧調整部と、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくなると判断したときには、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくならないと判断するように、前記Ｑ成分データ信号が有する電圧を調整するＱ成分データ信号電圧調整部と、をさらに備えることを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、光変調器のバイアス電圧を自動制御するにあたり、光パワーが最大になるよう制御をするのか、光パワーが最小になるよう制御をするのか、選択することができないときであっても、Ｉ成分及びＱ成分のデータ信号が有する電圧を調整した後には、光パワーが最大になるよう制御をするのか、光パワーが最小になるよう制御をするのか、選択することができるため、本願発明を適用することができる。

また、本発明は、前記Ｉ成分バイアス電圧を有する信号に重畳され、周波数ω_ｄを有するＩ成分ディザ電圧を有する信号を、前記Ｉ成分光変調部に出力するＩ成分ディザ電圧信号出力部と、前記Ｑ成分バイアス電圧を有する信号に重畳され、前記周波数ω_ｄ及び前記Ｉ成分ディザ電圧との位相差π／２を有するＱ成分ディザ電圧を有する信号を、前記Ｑ成分光変調部に出力するＱ成分ディザ電圧信号出力部と、をさらに備え、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｉ成分ディザ電圧を有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が０となるように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整することにより、前記ＱＡＭ信号の強度を極値に最適化して、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｑ成分ディザ電圧を有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が０となるように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整することにより、前記ＱＡＭ信号の強度を極値に最適化することを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、Ｉ成分バイアス電圧及びＱ成分バイアス電圧にディザリングを施すことにより、光パワーが最大又は最小になるよう制御することができる。

また、本発明は、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整するための位相シフト部バイアス電圧を有する信号を、前記位相シフト部に出力する位相シフト部バイアス電圧信号出力部と、前記周波数ω_ｄの２倍の周波数２ω_ｄを有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が０となるように前記位相シフト部バイアス電圧を調整することにより、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト部バイアス電圧信号調整部と、をさらに備えることを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、Ｉ成分バイアス電圧及びＱ成分バイアス電圧にディザリングを施すことにより、Ｉ成分及びＱ成分の位相差をπ／２に調整することができる。

また、本発明は、光変調装置の初期化動作時に、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｉとして、前記Ｉ成分バイアス電圧を２Ｖ_πｉ以上の範囲で掃引するＩ成分バイアス電圧信号掃引部と、光変調装置の初期化動作時に、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｑとして、前記Ｑ成分バイアス電圧を２Ｖ_πｑ以上の範囲で掃引するＱ成分バイアス電圧信号掃引部と、光変調装置の初期化動作時に、前記Ｉ成分バイアス電圧信号掃引部及び前記Ｑ成分バイアス電圧信号掃引部による掃引を行わせながら、前記周波数ω_ｄの２倍の周波数２ω_ｄを有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が前記Ｉ成分バイアス電圧信号掃引部及び前記Ｑ成分バイアス電圧信号掃引部による掃引の範囲内で０となるように、前記位相シフト部バイアス電圧を初期化する位相シフト部バイアス電圧信号初期化部と、前記位相シフト部バイアス電圧信号初期化部による前記位相シフト部バイアス電圧の初期化後に、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部及び前記位相シフト部バイアス電圧信号調整部による調整を行わせる初期化後調整部と、をさらに備えることを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、Ｉ成分バイアス電圧、Ｑ成分バイアス電圧及び位相シフト部バイアス電圧が最適値から乖離している初期化前状態において、位相シフト部バイアス電圧を最適値又は最適値の近傍に設定したうえで、位相シフト部バイアス電圧が最適値又は最適値の近傍に設定されている初期化後状態において、Ｉ成分バイアス電圧、Ｑ成分バイアス電圧及び位相シフト部バイアス電圧を最終的な最適値に設定することができる。

また、本発明は、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部を動作させているときには、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部を停止させて、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部を動作させているときには、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部を停止させるコントローラ部、をさらに備えることを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、Ｉ成分バイアス電圧及びＱ成分バイアス電圧を、タイムシェアリングで制御することにより、迅速にかつ確実に正しい平衡点に収束させることができる。

また、本発明は、前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）としたとき、数列｛Ｖ_ｍｉ｝は等差数列となり、前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）としたとき、数列｛Ｖ_ｍｑ｝は等差数列となることを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、容易に格子状のコンスタレーションを得ることができる。

また、本発明は、前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）として、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｉとしたとき、数列｛ｓｉｎ（Ｖ_ｍｉ／Ｖ_πｉ×π／２）｝は等差数列となり、前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）として、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｑとしたとき、数列｛ｓｉｎ（Ｖ_ｍｑ／Ｖ_πｑ×π／２）｝は等差数列となることを特徴とする光変調装置である。

この構成によれば、理想的に格子状のコンスタレーションを得ることができる。

本発明は、光変調器のバイアス電圧を自動制御するにあたり、光パワーが最大になるよう制御をするのか、光パワーが最小になるよう制御をするのか、正しく選択する技術を提供することができる。

従来技術の光変調装置の構成を示す図である。 バイアスドリフトが発生していないときの光変調装置の特性を示す図である。 バイアスドリフトが発生していないときのコンスタレーションを示す図である。 バイアスドリフトが発生しているときの光変調装置の特性を示す図である。 バイアスドリフトが発生しているときのコンスタレーションを示す図である。 バイアス電圧のずれ及び光信号強度の関係を示す図である。 バイアス電圧のずれ及び光信号強度の関係を示す図である。 本願発明の光変調装置の特性を示す図である。 ３２値の光ＱＡＭ信号のコンスタレーションを示す図である。 実施形態１の光変調装置の構成を示す図である。 実施形態２の光変調装置の構成を示す図である。 実施形態３の光変調装置の構成を示す図である。 実施形態４の光変調装置の構成を示す図である。 実施形態４の光変調装置の構成を示す図である。 実施形態５の初期化動作時の処理を示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（本願発明の概要）
多値数がｎの２乗である光ＱＡＭ信号をデュアル型のＩＱ光変調器Ｍで生成することを考える。ここで、ｎは正の偶数とする。第１の駆動電極６１に印加される差動信号（Ｄａｔａ１−￣Ｄａｔａ１）及び第２の駆動電極７１に印加される差動信号（Ｄａｔａ２−￣Ｄａｔａ２）は、各々ｎ種類の差動電圧Ｖ_０、Ｖ_１、Ｖ_２、・・・、−Ｖ_２、−Ｖ_１、−Ｖ_０を持つ。ここで、Ｖ_０＞Ｖ_１＞Ｖ_２＞・・・＞−Ｖ_２＞−Ｖ_１＞−Ｖ_０とする。第１の光変調部２及び第２の光変調部３の半波長電圧をＶ_πとすると、不要なオーバーシュートを避けるために｜Ｖ_０｜の上限はＶ_πとすることが望ましい。ただし、非特許文献１に記載の非線形バイアスディザリングを実現するためには、絶対値が最小であるＶの絶対値が、Ｖ_πより小さければよく、それ以外のＶの絶対値は、Ｖ_π以上であってもよい。

全てのバイアス電圧が理想的な値であれば、第１の光変調部２及び第２の光変調部３の出力光の電場は、図２に示したように、ｓｉｎ（±Ｖ_ｍ／Ｖ_π×π／２）で表される。ここでｍは０〜ｎ／２−１の整数である。また、このとき、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}は光の電場の２乗に比例するので、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は数９のように表される。以下、本質的ではない係数は略する。

数９の導出方法を以下に示す。図３に示したように、１６ＱＡＭの第１象限の４個の星について、光パワーの和は数１０のように表される。

１６ＱＡＭの全象限の１６個の星について、光パワーの和は数１１のように表される。

そして、一般的なｎについては、数９が成立する。

ここで、簡単のため、Ｖ_{ｂｉａｓ１}のみがドリフトを起こし、Ｖ_ｄだけシフトをしたとする。図５に示したように、Ｖ_ｍの絶対値は増加するものと減少するものが現れ、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は数９から数１２のように変化する。

数１２の導出方法を以下に示す。
Ｖ_{ｂｉａｓ１}はＶ_ｄだけシフトしているため、数１３が成立する。

Ｖ_{ｂｉａｓ２}はシフトしていないため、数１４が成立する。

各電場の自乗の和をとると、一般的なｎについては、数１２が成立する。

Ｐ_{ｔｏｔａｌ}をＶ_ｄで微分すると、数１５が得られる。

ＭＺＩ型の光変調器の周期性により、理想的なＶ_{ｂｉａｓ１}は、Ｖ_ｄ＝０だけではなくＶ_ｄ＝±２Ｖ_π、±４Ｖ_π、・・・でも得られる。数１５から明らかなように、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}は、Ｖ_ｄ＝０、±２Ｖ_π、±４Ｖ_π、・・・において、最大又は最小の極値を示す。以下の説明では、Ｖ_ｄ＝０の近傍について考慮する。

本願発明の光変調装置の特性を図８に示す。数１６に示す値が正又は負の値のいずれをとるのか分からなければ、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}がＶ_ｄ＝０において最大又は最小の極値のいずれを示すのか分からない。そこで、数１６に示す値の符号で場合分けをする。

数１６に示す値が正であるときには、数１５に示すｄＰ_{ｔｏｔａｌ}／ｄＶ_ｄは、Ｖ_ｄ＝０において０となり、Ｖ_ｄが増加するに従って増加するため、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}は、Ｖ_ｄ＝０において最小の極値をとる。よって、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が最小になるよう、Ｖ_{ｂｉａｓ１}を制御すると、理想的なバイアス電圧が得られる。

数１６に示す値が負であるときには、数１５に示すｄＰ_{ｔｏｔａｌ}／ｄＶ_ｄは、Ｖ_ｄ＝０において０となり、Ｖ_ｄが増加するに従って減少するため、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}は、Ｖ_ｄ＝０において最大の極値をとる。よって、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が最大になるよう、Ｖ_{ｂｉａｓ１}を制御すると、理想的なバイアス電圧が得られる。

数１６に示す値が０であるときには、数１５に示すｄＰ_{ｔｏｔａｌ}／ｄＶ_ｄは、全てのＶ_ｄにおいて０となるため、光パワーＰ_{ｔｏｔａｌ}は、全てのＶ_ｄにおいて等しくなる。よって、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が最大又は最小のいずれになるよう、Ｖ_{ｂｉａｓ１}を制御すると、理想的なバイアス電圧が得られるか分からない。そこで、数１６に示す値を０とするような駆動信号Ｖ_０、Ｖ_１、Ｖ_２、・・・、−Ｖ_２、−Ｖ_１、−Ｖ_０を避ける。ところで、多値数ｎと駆動信号の振幅Ｖ_ｍが、光変調装置の運用期間中常に一定であるように、光変調器が設計されているならば、数１６もまた定数になる。この場合は、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を最大にすべきか最小にすべきかは、光変調装置の設計段階で一意に定まる。このような場合は、数１６を使った判定を運用期間中に逐一やり直す必要はない。

以上の説明は、デュアル駆動型のＩＱ光変調器を用いた場合であるが、シングル駆動型のＩＱ光変調器では、第１の駆動電極６１及び第２の駆動電極７１には、差動の駆動信号ではなく単相の駆動信号を加える。これらの駆動信号の接地に対する電位をＶ_０、Ｖ_１、Ｖ_２、・・・、−Ｖ_２、−Ｖ_１、−Ｖ_０とすれば、上記と全く同じ議論が成立する。

以上の説明は、コンスタレーションが格子状かつ正方形の配列となる例について述べた。しかし、ＱＡＭ信号の種類によっては、バイナリ信号の多重化を容易にするために、格子状かつ正方形の配列の一部を除外して、光電界を生成することがある。

具体例として、３２値のＱＡＭ信号のコンスタレーションを図９に示す。３２値のＱＡＭ信号は、３６ＱＡＭ信号のコンスタレーションの頂点の４つを禁止し、３２種類の光電界のみを用いるものである。このように３２種類の光電界のみを用いることにより、２^５＝３２であることから、５種類のバイナリ信号を効率よく多重化することができる。

３２値のＱＡＭ信号においては、数９のＰｔｏｔａｌを計算するにあたり、禁止則に相当する項を級数から除算して、数９を数１７に変形すれば、前記の説明と同様の議論が成立する。他の変則的なコンスタレーションをもつＱＡＭ信号についても同様である。

（実施形態１）
実施形態１の光変調装置の構成を図１０に示す。デュアル駆動型のＩＱ光変調器Ｍにおいて、第１の駆動電極６１及び第２の駆動電極７１には、第１の駆動アンプ６及び第２の駆動アンプ７から出力された差動の駆動信号Ｄａｔａ１、￣Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２、￣Ｄａｔａ２が印加されている。第１の駆動アンプ６及び第２の駆動アンプ７には、第１の４値データ信号及び第２の４値データ信号が入力されており、その出力振幅は第１の振幅調整部６２及び第２の振幅調整部７２によって調整される。実施形態１では、プリエンファシスは用いず、第１の駆動電極６１及び第２の駆動電極７１に加えられる差動信号の持つ４つの信号レベルＶ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０は等間隔とする。すなわち、（Ｄａｔａ１−￣Ｄａｔａ１）及び（Ｄａｔａ２−￣Ｄａｔａ２）は、Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０の４種類の値を有し、かつ｜Ｖ_０−Ｖ_１｜＝｜Ｖ_１−（−Ｖ_１）｜となる。

第１の具体例として、駆動信号の持つ４つのレベルの間隔を０．６Ｖ_πに設定したとする。この場合、Ｖ_０＝０．９Ｖ_π及びＶ_１＝０．３Ｖ_πとなる。これらの値を数１６に代入すると−０．３６が得られる。前述の議論により、このときはＰ_{ｔｏｔａｌ}が最大となるよう、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}を制御すれば、最良の変調状態が得られる。

第２の具体例として、駆動信号の持つ４つのレベルの間隔を０．４Ｖ_πに設定したとする。この場合、Ｖ_０＝０．６Ｖ_π及びＶ_１＝０．２Ｖ_πとなる。これらの値を数１６に代入すると、０．５が得られる。前述の議論により、このときはＰ_{ｔｏｔａｌ}が最小となるよう、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}を制御すれば、最良の変調状態が得られる。

第３の具体例として、駆動信号の持つ４つのレベルの間隔を０．５Ｖ_πに設定したとする。この場合、Ｖ_０＝０．７５Ｖ_π及びＶ_１＝０．２５Ｖ_πとなる。これらの値を数１６に代入すると、０となる。前述の議論により、本願発明ではこのような駆動信号を禁止する。数１６が０になってしまったときには、第１の振幅調整部６２及び第２の振幅調整部７２を用いて、Ｖ_０、Ｖ_１、−Ｖ_１、−Ｖ_０を他の値に変更する。

ＩＱ光変調器Ｍにおいて、第１のバイアス電極８１及び第２のバイアス電極９１には、第１のバイアス電源８及び第２のバイアス電源９から出力された、データバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びデータバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ２}が印加されている。第１の光変調部２及び第２の光変調部３は各々２つのアームを持つが、データバイアス電圧の印加されていない第１の光変調部２及び第２の光変調部３の各々残り１つのアームは接地されている。

Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}は、第１の発振器８２、第１の加算器８３、第２の発振器９２、第２の加算器９３により、周波数ω_ｄでのディザリングが施されている。ディザリングの振幅は、１６値ＱＡＭ信号の信号品質劣化を生じさせない大きさに留める。周波数ω_ｄは１６値ＱＡＭ信号のボーレートより十分小さくし、たかだかｋＨｚオーダにする。Ｉ成分及びＱ成分の位相差がπ／２であることを考慮して、第１の発振器８２および第２の発振器９２の位相は直交するように設定する。実施形態１では、第１の発振器８２の出力をｃｏｓ（ω_ｄｔ）として、第２の発振器９２の出力をｓｉｎ（ω_ｄｔ）とする。ここでｔは時間である。従って、Ｖ_{ｂｉａｓ１}にはｃｏｓ（ω_ｄｔ）に同期したディザリングがかかり、Ｖ_{ｂｉａｓ２}にはｓｉｎ（ω_ｄｔ）に同期したディザリングがかかる。

ＩＱ光変調器Ｍから出力された１６値ＱＡＭ信号は、光分波カプラ１１により分岐され、光パワーモニタ１２に入力される。光パワーモニタ１２の帯域は、ディザリングの周波数ω_ｄの２倍に追随出来る程度でよい。光パワーモニタ１２の出力の一部は、第１の同期検波回路８４及び第２の同期検波回路９４に入力される。

ここで、Ｖ_{ｂｉａｓ１}にバイアスドリフトが生じ、Ｖ_{ｂｉａｓ１}が最適値から正又は負にシフトしたとする。１６値ＱＡＭ信号の光パワーは極値ではなくなり、数１６の符号に応じて増加又は減少する。Ｖ_{ｂｉａｓ１}にはｃｏｓ（ω_ｄｔ）のディザリングがかかっているので、第１の発振器８２の出力をリファレンスクロックとして、第１の同期検波回路８４にて同期検波を行えば、光パワーのシフトの正負を判定できる。判定結果をもとに第１のバイアス電源８に制御信号を送り、同期検波結果が０となるようにＶ_{ｂｉａｓ１}にフィードバックを行う。同期検波結果が０になる状態は、光パワーが最大又は最小の極値をとる状態の２種類があるが、どちらを選択するかは、数１６の正負とバイアスの印加方法によって一意に定まる。Ｖ_{ｂｉａｓ２}の制御でも、Ｖ_{ｂｉａｓ１}の制御と同様に、第２の発振器９２と第２の同期検波回路９４を用いて行う。

ＩＱ光変調器Ｍの直交バイアス電極１０１には、第３のバイアス電源１０から出力された、Ｖ_{ｂｉａｓ３}が印加される。Ｖ_{ｂｉａｓ３}にはディザリングを施さない。

ここで、Ｖ_{ｂｉａｓ３}にバイアスドリフトが生じ、Ｖ_{ｂｉａｓ３}が最適値から正又は負にシフトしたとする。このとき、非特許文献１に詳細に述べたように、１６値ＱＡＭ信号の光パワーは周波数ω_ｄについて位相π／４及び位相５π／４で極値をとるため、１６値ＱＡＭ信号の光パワーには周波数２ω_ｄの強度変調成分が現れる。この周波数２ω_ｄの強度変調成分の位相は、Ｖ_{ｂｉａｓ３}のシフトの正負によって決まる。

光パワーモニタ１２の出力の一部は、第３の同期検波回路１０３に入力される。第３の同期検波回路１０３は、第３の発振器１０２から出力される周波数２ω_ｄの発振信号をリファレンスクロックとして、１６値ＱＡＭ信号の光パワーから周波数２ω_ｄの強度変調成分を検出し、その位相からＶ_{ｂｉａｓ３}のシフトの正負を判定して、第３のバイアス電源１０に制御信号を送り、Ｖ_{ｂｉａｓ３}が最適となるようフィードバックを行う。

実施形態１では、第１、第２、第３の３台の同期検波回路８４、９４、１０３を用いた。ここで、これらを１台にまとめ、１台の同期検波回路内で、リファレンスクロックの周波数をω_ｄ及び２ω_ｄの間で変更してもよく、リファレンスクロックの周波数をω_ｄに固定して、周波数２ω_ｄを有する２次高調波を検出してもよい。

（実施形態２）
実施形態２の光変調装置の構成を図１１に示す。実施形態１との差分として、プリエンファシスを用いて、第１の光変調部２から出力される４種類の光の電場Ｅ_１１，Ｅ_１２，Ｅ_１３，Ｅ_１４の値を等間隔として、第２の光変調部３から出力される４種類の光の電場Ｅ_２１，Ｅ_２２，Ｅ_２３，Ｅ_２４の値を等間隔とする。すなわち、数１８が成立する。

必要とされるＶ_０、Ｖ_１は、第１の４値データ信号及び第２の４値データ信号を、それぞれ第１のプリエンファシス部６３及び第２のプリエンファシス部７３に入力することによって得られる。Ｖ_{ｂｉａｓ１}〜Ｖ_{ｂｉａｓ３}の制御は、実施形態１と同様に行う。

第１の具体例として、Ｅ_１１−Ｅ_１２＝Ｅ_１２−Ｅ_１３＝Ｅ_１３−Ｅ_１４＝Ｅ_２１−Ｅ_２２＝Ｅ_２２−Ｅ_２３＝Ｅ_２３−Ｅ_２４＝０．６３に設定したとする。この場合、Ｖ_０＝０．８０Ｖ_π及びＶ_１＝０．２１Ｖ_πとなる。これらの値を数１６に代入すると、−０．００６が得られる。前述の議論により、このときはＰ_{ｔｏｔａｌ}が最大となるよう、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}を制御すれば、最良の変調状態が得られる。

第２の具体例として、Ｅ_１１−Ｅ_１２＝Ｅ_１２−Ｅ_１３＝Ｅ_１３−Ｅ_１４＝Ｅ_２１−Ｅ_２２＝Ｅ_２２−Ｅ_２３＝Ｅ_２３−Ｅ_２４＝０．６０に設定したとする。この場合、Ｖ_０＝０．７１Ｖ_π及びＶ_１＝０．１９Ｖ_πとなる。これらの値を数１６に代入すると、０．２０が得られる。前述の議論により、このときはＰ_{ｔｏｔａｌ}が最小となるよう、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}を制御すれば、最良の変調状態が得られる。

（実施形態３）
実施形態３の光変調装置の構成を図１２に示す。実施形態１と差分は２点ある。

第一の差分は、本実施形態では、デュアル駆動型のＩＱ光変調器Ｍに代えて、シングル駆動型のＩＱ光変調器Ｍを用いる。第１の駆動アンプ６及び第２の駆動アンプ７は各々単相の出力となり、これらの出力Ｄａｔａ１及びＤａｔａ２は、グランドレベルに対して４つの信号レベルＶ_０，Ｖ_１，−Ｖ_１，−Ｖ_０を有する。実施形態１に比べ、２倍の出力振幅が必要となるが、ＩＱ光変調器Ｍの実装面積を小さく出来るという利点がある。

第二の差分は、第１のバイアス電源８及び第２のバイアス電源９の出力を単相とし、これらのＤＣ電圧に第１の発振器８２及び第２の発振器９２の出力を、第１の加算器８３及び第２の加算器９３を用いて重畳した上で、第１のディザリングアンプ８５及び第２のディザリングアンプ９５により差動信号に変換し、第１のバイアス電極８１及び第２のバイアス電極９１に印加するという点である。従って、図１において、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ’_{ｂｉａｓ１}には、それぞれｃｏｓ（ω_ｄｔ）及びｃｏｓ（ω_ｄｔ＋π）に同期したディザリングがかかり、Ｖ_{ｂｉａｓ２}及びＶ’_{ｂｉａｓ２}には、それぞれｓｉｎ（ω_ｄｔ）及びｓｉｎ（ω_ｄｔ＋π）に同期したディザリングがかかる。

（実施形態４）
実施形態４の光変調装置の構成を図１３、１４に示す。実施形態１と差分は２点ある。

第１の差分は、第１の発振器８２、第２の発振器９２、第３の発振器１０２、第１の同期検波回路８４、第２の同期検波回路９４、第３の同期検波回路１０３をコントローラ１３で制御し、それぞれのバイアス電圧毎にタイムシェアリングで動かすという点である。

本実施形態では、まず、第１の発振器８２及び第１の同期検波回路８４のみを駆動し、Ｖ_{ｂｉａｓ１}を最適化する。Ｖ_{ｂｉａｓ１}が安定化した段階で、Ｖ_{ｂｉａｓ１}の制御を停止する。次に、第２の発振器９２及び第２の同期検波回路９４のみを駆動し、Ｖ_{ｂｉａｓ２}の制御を最適化する。Ｖ_{ｂｉａｓ２}が安定化した段階で、Ｖ_{ｂｉａｓ２}の制御を停止する。次に、第３の発振器１０２及び第３の同期検波回路１０３のみを駆動し、Ｖ_{ｂｉａｓ３}の制御を最適化する。Ｖ_{ｂｉａｓ３}が安定化した段階で、Ｖ_{ｂｉａｓ３}の制御を停止し、再びＶ_{ｂｉａｓ１}の制御に戻る。このように、タイムシェアリングで順番にバイアス制御を行うことにより、より迅速かつ確実な平衡点への収束が可能となる。

第３の発振器１０２及び第３の同期検波回路１０３を駆動するときには、さらに第１の発振器８２及び第２の発振器９２を駆動して、非特許文献１で詳細に解説したように、Ｖ_{ｂｉａｓ１}及びＶ_{ｂｉａｓ２}のディザリングにより、Ｖ_{ｂｉａｓ３}の制御を最適化する。

第２の差分は、第２の光カプラ５、光分波カプラ１１、ＩＱ光変調器Ｍからは外付けの光パワーモニタ１２を使うことに代えて、ＩＱ光変調器Ｍにおいて内蔵の光合分波カプラ１４、フォトディテクタ１５及び光パワーモニタ端子１５１を使うことにある。ここで、図１４に示したような市販のＩＱ光変調器Ｍを用いるにあたって注意するべき点がある。

第２の光カプラ５に代えて光合分波カプラ１４が用いられており、合波された第１の光変調部２の出力光と第２の光変調部３の出力光が２つに分波される。分波された片方はＩＱ光変調器Ｍの出力となり、分波された他方はフォトディテクタ１５に入力される。光合分波カプラ１４の内部で、第１の光変調部２の出力光と第２の光変調部３の出力光は干渉を行うが、光導波路カプラの非対称性により、ＩＱ光変調器Ｍの出力光とフォトディテクタ１５の入力光では干渉強度が反転する。すなわち、ＩＱ光変調器Ｍの出力光が干渉により強め合う時には、フォトディテクタ１５の入力光は逆に弱め合い、ＩＱ光変調器Ｍの出力光が干渉により弱め合う時には、フォトディテクタ１５の入力光は逆に強め合う。このため、本実施形態では実施形態１−３と比べ、制御信号の正負を反転させる必要がある。

（実施形態５）
今までの説明は主として、３種類のバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１〜Ｖｂｉａｓ３のうち、２種類のバイアス電圧が理想的な電圧に保たれており、他の１種類のバイアス電圧がドリフトを始めた場合について述べてきた。例えば、図５では、Ｖｂｉａｓ１のみがドリフトを生じ、他の２種類のバイアス電圧は最適値であるものとして、数１５を導いている。

しかしながら、商用の送信器の立ち上げ動作時においては、３種類のバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１〜Ｖｂｉａｓ３を直ちに最適に設定することは難しいため、３種類のバイアス電圧の全てが理想的な値から甚だしく乖離していることもあり得る。

商用の送信器においては、このような初期状態からスタートしても、３種類のバイアス電圧の全てが的確に最適値に収束するバイアス電圧制御アルゴリズムを用意する必要がある。実施形態５では、そのようなアルゴリズムについて説明する。簡単のため、実施形態５では、多値数が偶数ｎの２乗であり、コンスタレーションがｎ×ｎの格子状となる光ＱＡＭ信号を生成する送信器の制御を例にとる。

まず、変数を以下のように定義する。送信器立ち上げ直後の、ディザリングをかけていない状態において、Ｖｂｉａｓ１の最適値からの差をＶｄ１とし、Ｖｂｉａｓ２の最適値からの差をＶｄ２とする。送信器立ち上げ直後においては、Ｖｂｉａｓ３もまた最適値とは限らないため、以下の数式においてθ３は±π／２とは限らない。

Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２に重畳されるディザリング信号の電圧を、それぞれＡ_ｄｃｏｓ（ω_ｄｔ）及びＡ_ｄｓｉｎ（ω_ｄｔ）とする。ここで、Ａ_ｄはディザ振幅であり、t は時間である。多値数ｎ^２のＱＡＭ信号の光パワＰｔｏｔａｌは、前述のとおりω_ｄｔに依存して僅かに変動するが、ここではこの僅かな変動を正確に表記するため、ω_ｄｔ＝ψにおける光パワをＰｔｏｔａｌ（ψ）と表記することとする。

Ｖｂｉａｓ１のみが理想的な値から乖離している場合から、３種類のバイアス電圧の全てが理想的な値から乖離している場合へと、数１２を書き直すと、

を得る。ただし、δ_１（ψ）及びδ_２（ψ）は、それぞれ数２０及び数２１となる。

実施形態１に記載した第１の同期検波回路８４の出力の近似値を得るために、Ｐｔｏｔａｌ（π）−Ｐｔｏｔａｌ（０）を計算すると、数２２を得る。

また、実施形態１に記載した第２の同期検波回路９４の出力の近似値を得るために、Ｐｔｏｔａｌ（３π／２）−Ｐｔｏｔａｌ（π／２）を計算すると、数２３を得る。

Ｖｂｉａｓ１〜Ｖｂｉａｓ３の全てが最適であれば、θ３＝±π／２かつＶｄ１＝Ｖｄ２＝０となるから、数２２及び数２３は０となる。Ｖｂｉａｓ３のみが最適であり、Ｖｂｉａｓ１又はＶｂｉａｓ２が不適切な場合は、数２２及び数２３はＶｄ１又はＶｄ２に依存した値となり、数２２及び数２３の正負は数１６の正負によって定まる。この結果は、実施形態１におけるＶｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２のフィードバック制御と同様に、第１の同期検波回路８４及び第２の同期検波回路９４の同期検波結果を０とするように、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を変更すれば、最適なＶｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を達成できることの、数学的な表現である。

しかし、送信器の立ち上げ動作時において、Ｖｂｉａｓ１〜Ｖｂｉａｓ３の全てが不適切である場合、数２２及び数２３の右辺第２項が０以外の値をとるため、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を速やかに最適値に収束させることができない。

ここで、実施形態１におけるＶｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２のフィードバック制御をそれぞれ行う第１の同期検波回路８４及び第２の同期検波回路９４と、Ｖｂｉａｓ３のフィードバック制御を行う第３の同期検波回路１０３と、を交互に用いて、Ｖｂｉａｓ１〜Ｖｂｉａｓ３を順次修正すれば、最終的にはＶｂｉａｓ１〜Ｖｂｉａｓ３の全てが最適値に到達するが、初期状態によっては収束に時間がかかってしまう。

この問題を回避するためには、送信器の立ち上げ動作時においては、まずＶｂｉａｓ３を最適値に調整してから、次にＶｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を最適値に調整すればよく、又は、まずＶｂｉａｓ３を最適値の近傍に調整してから、次にＶｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を最適値に調整するとともに、Ｖｂｉａｓ３を最終的な最適値に調整すればよい。

第３の同期検波回路１０３の出力の近似値を得るために、Ｐｔｏｔａｌ（７π／４）＋Ｐｔｏｔａｌ（３π／４）−Ｐｔｏｔａｌ（５π／４）−Ｐｔｏｔａｌ（π／４）を計算すると、数２４を得る。

数２４から、次の３つの結論（１）〜（３）を得ることができる。
（１）Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２が最適値の近傍の値であり、Ｖｄ１及びＶｄ２が０に近い場合、数２４が０となる条件は、Ｖｂｉａｓ３が最適値であり、θ_３＝±π／２を満たすときに限られる。この結果は、実施形態１におけるＶｂｉａｓ３のフィードバックと同様に、第３の同期検波回路１０３の同期検波結果を０とするように、Ｖｂｉａｓ３を変更すれば、最適なＶｂｉａｓ３を達成できることの、数学的な表現である。

（２）しかし、Ｖｂｉａｓ１又はＶｂｉａｓ２が最適値から甚だしく乖離し、Ｖｄ１＝±Ｖπ又はＶｄ２＝±Ｖπを満たしてしまった場合、たとえＶｂｉａｓ３が最適値でなく、θ_３＝±π／２を満たさなくなっても、数２４は０となる。

（３）Ｖ_ｄ１及びＶ_ｄ２を＋Ｖ_π〜−Ｖ_πの範囲又はこれより広い範囲で強制的に掃引する場合、強制的な掃引期間中に数２４が常に０となるための条件は、Ｖ_{ｂｉａｓ３}が最適値であり、θ_３＝±π／２を満たすときに限られる。

商用の送信器の立ち上げ動作時においては、商用信号は未だ送受信されていないから、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を強制的に掃引しても、サービスに影響はない。

Ｖｂｉａｓ３を一定に保持しながら、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を＋Ｖ_π〜−Ｖ_πの範囲で変更することを、様々なＶｂｉａｓ３について繰り返し、第３の同期検波回路１０３の同期検波結果が掃引期間中常に０又は概ね０となるようなＶｂｉａｓ３を探し出すことにより、Ｖｂｉａｓ３を最適値又は最適値の近傍に設定することが可能となる。

Ｖｂｉａｓ３を最適値又は最適値の近傍に設定できたならば、実施形態１〜４と同様に、第１の同期検波回路８４及び第２の同期検波回路９４を用いて、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を速やかに最適値に収束させることが可能となる。

以下、上記の初期化動作時の処理を、図１５のフローチャートを使って説明する。このフローは、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を用いることによって実現することができる。

まず、第１のバイアス電源８、第２のバイアス電源９及び第３のバイアス電源１０を強制掃引モードに変更する（ステップＳ１）。これらのバイアス電源は、実施形態１〜４のフィードバックモードでは、第１の同期検波回路８４、第２の同期検波回路９４及び第３の同期検波回路１０３から出力されるフィードバック信号で制御されたが、実施形態５の強制掃引モードでは、ＦＰＧＡなどの制御回路から出力されるコマンドで設定される。

次に、バイアス値の刻み幅ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３を設定する（ステップＳ２）。これらの値が小さいほど、同期検波回路の回路雑音に対する耐力が高まるが、これらの値があまりに小さいと、立ち上げ動作に要する時間が長くなる。ΔＶ１〜ΔＶ３は各々、Ｖｂｉａｓ１〜Ｖｂｉａｓ３の半波長電圧Ｖ_πの２倍よりは小さな値としておく。

次に、配列変数ＤＡＴＡ（ｉ）及び配列変数ＢＩＡＳ３（ｉ）をゼロクリヤし（ステップＳ３）、第１の発振器８２及び第２の発振器９２を発振させる（ステップＳ４）。ただし、（ｉ）は配列要素である。また、配列変数ＢＩＡＳ３（ｉ）の単位は、ボルトでもよいが、装置内で用いる内部表現形式でもよい。第１のループに入る前に、整数型の変数ｉに０を代入し、またＶｂｉａｓ３を０Ｖに設定しておく（ステップＳ５）。

第１のループでは、まず、ＢＩＡＳ３（ｉ）にＶｂｉａｓ３を代入する（ステップＳ６）。第１のループの内部には、第２のループが入れ子になっている。第２のループに入る前に、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を０Ｖに設定しておく（ステップＳ７）。

第２のループでは、まず、整数型の変数ｉ及びＶｂｉａｓ３を一定に保ち、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を刻み幅ΔＶ１、ΔＶ２で同時に増加させながら（ステップＳ１０）、第３の同期検波回路１０３の出力の絶対値を逐次チェックし（ステップＳ８）、得られた最も大きな絶対値をＤＡＴＡ（ｉ）に記録する（ステップＳ９）。Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２が２Ｖ_πを超えた時点で、第２のループを抜ける（ステップＳ１１）。

第２のループを抜けた時点で、整数型の変数ｉを１増加させ、またＶｂｉａｓ３を刻み幅ΔＶ３だけ増加させて（ステップＳ１２）、第１のループを閉じる。Ｖｂｉａｓ３が２Ｖ_πを超えた時点で、第１のループを抜ける（ステップＳ１３）。

第１のループを抜けた時点で、ＤＡＴＡ（０）〜ＤＡＴＡ（ｉ−１）には、ｉ種類の同期検波結果が代入されているが、最も値の小さなものを探す（ステップＳ１４）。最も値の小さなものがＤＡＴＡ（ｊ）であるならば、ＢＩＡＳ３（ｊ）で表される電圧値がＶｂｉａｓ３の最適値又は掃引した範囲内で最適値に最も近いため、Ｖｂｉａｓ３をＢＩＡＳ３（ｊ）で示される電圧値に設定して、初期化動作を終える（ステップＳ１５）。

初期化動作終了後は、実施形態１〜４に記載した構成により、Ｖｂｉａｓ１及びＶｂｉａｓ２を最適化して、最適化動作を終える（ステップＳ１６）。

（本発明の効果）
本発明に係る光変調装置及びバイアス電圧制御方法は、多値ＱＡＭ信号を送信するにあたり、特に、４値よりも多値のＱＡＭ信号を送信するにあたり、有用に適用することができる。

Ｍ：ＩＱ光変調器
１：第１の光カプラ
２：第１の光変調部
３：第２の光変調部
４：光位相シフタ
５：第２の光カプラ
６：第１の駆動アンプ
７：第２の駆動アンプ
８：第１のバイアス電源
９：第２のバイアス電源
１０：第３のバイアス電源
１１：光分波カプラ
１２：光パワーモニタ
１３：コントローラ
１４：光合分波カプラ
１５：フォトディテクタ
６１：第１の駆動電極
６２：第１の振幅調整部
６３：第１のプリエンファシス部
７１：第２の駆動電極
７２：第２の振幅調整部
７３：第２のプリエンファシス部
８１：第１のバイアス電極
８２：第１の発振器
８３：第１の加算器
８４：第１の同期検波回路
８５：第１のディザリングアンプ
９１：第２のバイアス電極
９２：第２の発振器
９３：第２の加算器
９４：第２の同期検波回路
９５：第２のディザリングアンプ
１０１：直交バイアス電極
１０２：第３の発振器
１０３：第３の同期検波回路
１５１：光パワーモニタ端子

Claims (12)

1. ＱＡＭ信号のＩ成分について、連続光信号を変調するＩ成分光変調部と、
   前記ＱＡＭ信号のＱ成分について、連続光信号を変調するＱ成分光変調部と、
   前記Ｉ成分光変調部及び／又は前記Ｑ成分光変調部について、入力側及び／又は出力側において、光信号を位相シフトして、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト部と、
   前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力を合波して、前記ＱＡＭ信号を生成するＱＡＭ信号生成部と、
   Ｉ成分データ信号を前記Ｉ成分光変調部に出力して、前記Ｉ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｉ成分光変調部に実行させるＩ成分データ信号出力部と、
   Ｑ成分データ信号を前記Ｑ成分光変調部に出力して、前記Ｑ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｑ成分光変調部に実行させるＱ成分データ信号出力部と、
   前記Ｉ成分光変調部のヌル点に相当するＩ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｉ成分光変調部に出力するＩ成分バイアス電圧信号出力部と、
   前記Ｑ成分光変調部のヌル点に相当するＱ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｑ成分光変調部に出力するＱ成分バイアス電圧信号出力部と、
   前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整するＩ成分バイアス電圧信号調整部と、
   前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整するＱ成分バイアス電圧信号調整部と、
   を備えることを特徴とする光変調装置。
2. 前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）として、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｉとしたとき、数２５に示す値を算出するＩ成分算出部と、
   

   

   前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）として、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｑとしたとき、数２６に示す値を算出するＱ成分算出部と、
   

   

   をさらに備え、
   前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｉ成分算出部が算出した数２５に示す値が負であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断して、前記Ｉ成分算出部が算出した数２５に示す値が正であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断し、
   前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｑ成分算出部が算出した数２６に示す値が負であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断して、前記Ｑ成分算出部が算出した数２６に示す値が正であるときには、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光変調装置。
3. 前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくなると判断したときには、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくならないと判断するように、前記Ｉ成分データ信号が有する電圧を調整するＩ成分データ信号電圧調整部と、
   前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくなると判断したときには、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部が、ドリフト非発生時とドリフト発生時で前記ＱＡＭ信号の強度が等しくならないと判断するように、前記Ｑ成分データ信号が有する電圧を調整するＱ成分データ信号電圧調整部と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光変調装置。
4. 多値数が一定に設定されたＱＡＭ信号を生成する光変調装置において、
   前記ＱＡＭ信号のＩ成分について、連続光信号を変調するＩ成分光変調部と、
   前記ＱＡＭ信号のＱ成分について、連続光信号を変調するＱ成分光変調部と、
   前記Ｉ成分光変調部及び／又は前記Ｑ成分光変調部について、入力側及び／又は出力側において、光信号を位相シフトして、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト部と、
   前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力を合波して、前記ＱＡＭ信号を生成するＱＡＭ信号生成部と、
   振幅が一定に制御されたＩ成分データ信号を前記Ｉ成分光変調部に出力して、前記Ｉ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｉ成分光変調部に実行させるＩ成分データ信号出力部と、
   振幅が一定に制御されたＱ成分データ信号を前記Ｑ成分光変調部に出力して、前記Ｑ成分データ信号を利用した連続光信号の変調を前記Ｑ成分光変調部に実行させるＱ成分データ信号出力部と、
   前記Ｉ成分光変調部のヌル点に相当するＩ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｉ成分光変調部に出力するＩ成分バイアス電圧信号出力部と、
   前記Ｑ成分光変調部のヌル点に相当するＱ成分バイアス電圧を有する信号を前記Ｑ成分光変調部に出力するＱ成分バイアス電圧信号出力部と、
   前記ＱＡＭ信号の強度を、前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、最大又は最小のどちらか一方にすることにより、前記Ｉ成分バイアス電圧を最適値に調整するＩ成分バイアス電圧信号調整部と、
   前記ＱＡＭ信号の強度を、前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、最大又は最小のどちらか一方にすることにより、前記Ｑ成分バイアス電圧を最適値に調整するＱ成分バイアス電圧信号調整部と、
   を備えることを特徴とする光変調装置。
5. 前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）としたときＶ_ｍｉが常に定数であり、
   前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）としたときＶ_ｍｑが常に定数であり、
   前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｉ として数２７で定まる定数が負であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最大にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整し、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｉ として数２７で定まる定数が正であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最小にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整し、
   

   

   前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｑ として数２８で定まる定数が負であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最大にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整し、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ _πｑ として数２８で定まる定数が正であるときには、前記ＱＡＭ信号の強度を常に最小にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整する
   

   

   ことを特徴とする、請求項４に記載の光変調装置。
6. 前記Ｉ成分バイアス電圧を有する信号に重畳され、周波数ω_ｄを有するＩ成分ディザ電圧を有する信号を、前記Ｉ成分光変調部に出力するＩ成分ディザ電圧信号出力部と、
   前記Ｑ成分バイアス電圧を有する信号に重畳され、前記周波数ω_ｄ及び前記Ｉ成分ディザ電圧との位相差π／２を有するＱ成分ディザ電圧を有する信号を、前記Ｑ成分光変調部に出力するＱ成分ディザ電圧信号出力部と、
   をさらに備え、
   前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｉ成分ディザ電圧を有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が０となるように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整することにより、前記ＱＡＭ信号の強度を極値に最適化して、
   前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部は、前記Ｑ成分ディザ電圧を有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が０となるように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整することにより、前記ＱＡＭ信号の強度を極値に最適化する
   ことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の光変調装置。
7. 前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整するための位相シフト部バイアス電圧を有する信号を、前記位相シフト部に出力する位相シフト部バイアス電圧信号出力部と、
   前記周波数ω_ｄの２倍の周波数２ω_ｄを有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が０となるように前記位相シフト部バイアス電圧を調整することにより、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調部の出力及び前記Ｑ成分光変調部の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト部バイアス電圧信号調整部と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載の光変調装置。
8. 光変調装置の初期化動作時に、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｉとして、前記Ｉ成分バイアス電圧を２Ｖ_πｉ以上の範囲で掃引するＩ成分バイアス電圧信号掃引部と、
   光変調装置の初期化動作時に、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｑとして、前記Ｑ成分バイアス電圧を２Ｖ_πｑ以上の範囲で掃引するＱ成分バイアス電圧信号掃引部と、
   光変調装置の初期化動作時に、前記Ｉ成分バイアス電圧信号掃引部及び前記Ｑ成分バイアス電圧信号掃引部による掃引を行わせながら、前記周波数ω_ｄの２倍の周波数２ω_ｄを有する信号で前記ＱＡＭ信号を同期検波して、その結果が前記Ｉ成分バイアス電圧信号掃引部及び前記Ｑ成分バイアス電圧信号掃引部による掃引の範囲内で常に０又は０に最も近くなるように、前記位相シフト部バイアス電圧を初期化する位相シフト部バイアス電圧信号初期化部と、
   前記位相シフト部バイアス電圧信号初期化部による前記位相シフト部バイアス電圧の初期化後に、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部及び前記位相シフト部バイアス電圧信号調整部による調整を行わせる初期化後調整部と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の光変調装置。
9. 前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部を動作させているときには、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部を停止させて、前記Ｑ成分バイアス電圧信号調整部を動作させているときには、前記Ｉ成分バイアス電圧信号調整部を停止させるコントローラ部、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の光変調装置。
10. 前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）としたとき、数列｛Ｖ_ｍｉ｝は等差数列となり、前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）としたとき、数列｛Ｖ_ｍｑ｝は等差数列となることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の光変調装置。
11. 前記Ｉ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｉ（前記Ｉ成分データ信号の多値数をｎ_ｉとしたとき、ｍ_ｉ＝０，１，・・・，ｎ_ｉ／２−１）として、前記Ｉ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｉとしたとき、数列｛ｓｉｎ（Ｖ_ｍｉ／Ｖ_πｉ×π／２）｝は等差数列となり、前記Ｑ成分データ信号が有する電圧をＶ_ｍｑ（前記Ｑ成分データ信号の多値数をｎ_ｑとしたとき、ｍ_ｑ＝０，１，・・・，ｎ_ｑ／２−１）として、前記Ｑ成分光変調部の半波長電圧をＶ_πｑとしたとき、数列｛ｓｉｎ（Ｖ_ｍｑ／Ｖ_πｑ×π／２）｝は等差数列となることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の光変調装置。
12. ＱＡＭ信号のＩ成分及びＱ成分について、連続光信号を変調するＩＱ成分光変調手順と、
    前記Ｉ成分光変調手順及び／又は前記Ｑ成分光変調手順について、入力側及び／又は出力側において、光信号を位相シフトして、前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調手順の出力及び前記Ｑ成分光変調手順の出力の位相差をπ／２に調整する位相シフト手順と、
    前記位相シフト後の前記Ｉ成分光変調手順の出力及び前記Ｑ成分光変調手順の出力を合波して、前記ＱＡＭ信号を生成するＱＡＭ信号生成手順と、
    を備え、
    前記Ｉ成分光変調手順は、
    連続変調信号を変調させるＩ成分データ信号を入力されて、前記Ｉ成分光変調手順のヌル点に相当するＩ成分バイアス電圧を有する信号を入力されるＩ成分信号入力手順と、
    前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｉ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｉ成分バイアス電圧を調整するＩ成分バイアス電圧信号調整手順と、
    を順に備え、
    前記Ｑ成分光変調手順は、
    連続変調信号を変調させるＱ成分データ信号を入力されて、前記Ｑ成分光変調手順のヌル点に相当するＱ成分バイアス電圧を有する信号を入力されるＱ成分信号入力手順と、
    前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じていないドリフト非発生時には、前記Ｑ成分バイアス電圧がドリフトを生じているドリフト発生時より、前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなるか小さくなるかを前記ＱＡＭ信号の強度をバイアス電圧のドリフト量で微分した結果から判断して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が大きくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最大にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整して、ドリフト非発生時にはドリフト発生時より前記ＱＡＭ信号の強度が小さくなると判断したときには、前記ＱＡＭ信号の強度を最小にするように前記Ｑ成分バイアス電圧を調整するＱ成分バイアス電圧信号調整手順と、
    を順に備えることを特徴とするバイアス電圧制御方法。

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