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技術 光変調装置

出願人 大井電気株式会社
発明者 中川宏司
出願日 2016年2月18日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2016-029170
公開日 2017年8月24日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2017-147660
状態 特許登録済
技術分野 交流方式デジタル伝送 光通信システム
主要キーワード 直交電圧 非対称信号 対称出力 幅調整値 初期位相角 対称信号 バランス補償 各減衰量
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図面 (12)

課題

本発明は、光変調装置に入力される同相成分信号および直交成分信号を適切に調整することを目的とする。

解決手段

制御部30は、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号Iと直交成分信号Qとを同一の第1レベルに設定したときの第1出力光と、同相成分信号Iおよび直交成分信号Qのうち一方を第1レベルとし、他方を第1レベルとは異なる第2レベルとしたときの第2出力光とに基づいて、同相成分寄与および直交成分寄与を求める。同相成分寄与は、出力光の強度のうち同相成分信号が寄与する分を示し、直交成分寄与は、出力光の強度のうち直交成分信号が寄与する分を示す。制御部30は、同相成分寄与および直交成分寄与に基づいて、出力光に対して同相成分信号Iが寄与する程度と、出力光に対して直交成分信号Qが寄与する程度とが異なるといったI/Qバランス不均衡補償するためのバランス調整値を求める。

概要

背景

光によって情報を伝送する光通信システムが広く用いられている。光通信システムは、光ファイバによって接続された光送信機および光受信機を備える。光送信機は、ディジタル信号によって光を変調して光信号を生成し、その光信号を光ファイバに送信する。光受信機は、光ファイバから受信された光信号に対して復調処理を施してディジタル信号を抽出する。

光送信機は、ディジタル信号によって光を変調する光変調装置を備える。光変調装置には、同相成分用および直交成分用の2つの変調器を備えるものがある。2つの変調器のうち一方の変調器には同相成分信号信号電圧が入力され、他方の変調器には直交成分信号の信号電圧が入力される。各変調器を通過する光が受ける位相変化量および減衰は、各信号電圧に応じて変化する。例えば、16QAM変調信号を出力する光変調装置の場合、信号電圧の正負によって位相回転量がπだけ異なり、信号電圧の大きさに応じて光を減衰させるものが変調器として用いられる。これによって、信号電圧が取り得る4種の値に対し、振幅および位相によって4種の値を表す光が変調器から出力される。光変調装置は、2つの変調器のうち一方から出力される光の位相をπ/2だけ遅らせた上で、各変調器の出力を合成し、16QAM変調された光信号を出力する。

上記のような変調器としては、例えば、マッハツェンダ変調器がある。マッハツェンダ変調器にはバイアス電圧が与えられ、バイアス電圧に信号電圧を加えた電圧に応じて出力信号の大きさおよび位相が定まる。バイアス電圧の大きさが適切でない場合には、信号電圧によって光信号を変調する際の精度(変調精度)が低下する。そこで、特許文献1および2に示されているように、マッハツェンダ変調器に与えられるバイアス電圧を制御する技術が考えられている。

概要

本発明は、光変調装置に入力される同相成分信号および直交成分信号を適切に調整することを目的とする。制御部30は、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号Iと直交成分信号Qとを同一の第1レベルに設定したときの第1出力光と、同相成分信号Iおよび直交成分信号Qのうち一方を第1レベルとし、他方を第1レベルとは異なる第2レベルとしたときの第2出力光とに基づいて、同相成分寄与および直交成分寄与を求める。同相成分寄与は、出力光の強度のうち同相成分信号が寄与する分を示し、直交成分寄与は、出力光の強度のうち直交成分信号が寄与する分を示す。制御部30は、同相成分寄与および直交成分寄与に基づいて、出力光に対して同相成分信号Iが寄与する程度と、出力光に対して直交成分信号Qが寄与する程度とが異なるといったI/Qバランス不均衡補償するためのバランス調整値を求める。

目的

本発明は、光変調装置に入力される同相成分信号および直交成分信号を適切に調整することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

同相成分信号によって光を変調する同相成分変調部と、直交成分信号によって光を変調する直交成分変調部と、前記同相成分変調部および前記直交成分変調部のそれぞれから出力された光を合成する合成部と、を備える光変調装置において、前記同相成分信号および前記直交成分信号の少なくとも一方を調整する調整部を備え、前記調整部は、前記同相成分信号と前記直交成分信号とを、同一の第1レベルに設定したときに前記合成部から出力される第1出力光と、前記同相成分信号および前記直交成分信号のうち一方を前記第1レベルとし、他方を前記第1レベルとは異なる第2レベルとしたときに前記合成部から出力される第2出力光と、に基づいて、前記同相成分信号と前記合成部の出力光との関係、および、前記直交成分信号と前記合成部の出力光との関係を求め、これらの関係に基づいて、前記同相成分信号または前記直交成分信号に対するレベル調整値を決定することを特徴とする光変調装置。

請求項2

請求項1に記載の光変調装置において、前記調整部は、前記同相成分信号または直交成分信号を、正の振れ幅と負の振れ幅とが異なる第1非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第1出力光と、前記同相成分信号または直交成分信号を、第2非対称信号であって、正の振れ幅と負の振れ幅とを前記第1非対称信号と逆にした第2非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第2出力光と、に基づいて、前記同相成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値、または、前記直交成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値を決定することを特徴とする光変調装置。

請求項3

同相成分信号によって光を変調する同相成分変調部と、直交成分信号によって光を変調する直交成分変調部と、前記同相成分変調部および前記直交成分変調部のそれぞれから出力された光を合成する合成部と、を備える光変調装置において、前記同相成分信号および前記直交成分信号の少なくとも一方を調整する調整部を備え、前記調整部は、前記同相成分信号または直交成分信号を、正の振れ幅と負の振れ幅とが異なる第1非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第1出力光と、前記同相成分信号または直交成分信号を、第2非対称信号であって、正の振れ幅と負の振れ幅とを前記第1非対称信号と逆にした第2非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第2出力光と、に基づいて、前記同相成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値、または、前記直交成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値を決定することを特徴とする光変調装置。

請求項4

請求項2または請求項3に記載の光変調装置において、前記調整部は、前記同相成分信号または前記直交成分信号を、正の振れ幅と負の振れ幅とが等しい対称信号に設定したときに前記合成部から出力される基準出力光と、前記同相成分信号または前記直交成分信号を、増大対称信号であって、振れ幅を前記対称信号よりも大きくした増大対称信号に設定したときに前記合成部から出力される増大対称出力光と、に基づいて、前記同相成分信号の振れ幅、または前記直交成分信号の振れ幅を正負均等に調整するための対称振れ幅調整値を決定することを特徴とする光変調装置。

技術分野

0001

本発明は、同相成分信号および直交成分信号に応じて光を変調する装置に関し、特に、同相成分信号および直交成分信号の値を調整する技術に関する。

背景技術

0002

光によって情報を伝送する光通信システムが広く用いられている。光通信システムは、光ファイバによって接続された光送信機および光受信機を備える。光送信機は、ディジタル信号によって光を変調して光信号を生成し、その光信号を光ファイバに送信する。光受信機は、光ファイバから受信された光信号に対して復調処理を施してディジタル信号を抽出する。

0003

光送信機は、ディジタル信号によって光を変調する光変調装置を備える。光変調装置には、同相成分用および直交成分用の2つの変調器を備えるものがある。2つの変調器のうち一方の変調器には同相成分信号の信号電圧が入力され、他方の変調器には直交成分信号の信号電圧が入力される。各変調器を通過する光が受ける位相変化量および減衰は、各信号電圧に応じて変化する。例えば、16QAM変調信号を出力する光変調装置の場合、信号電圧の正負によって位相回転量がπだけ異なり、信号電圧の大きさに応じて光を減衰させるものが変調器として用いられる。これによって、信号電圧が取り得る4種の値に対し、振幅および位相によって4種の値を表す光が変調器から出力される。光変調装置は、2つの変調器のうち一方から出力される光の位相をπ/2だけ遅らせた上で、各変調器の出力を合成し、16QAM変調された光信号を出力する。

0004

上記のような変調器としては、例えば、マッハツェンダ変調器がある。マッハツェンダ変調器にはバイアス電圧が与えられ、バイアス電圧に信号電圧を加えた電圧に応じて出力信号の大きさおよび位相が定まる。バイアス電圧の大きさが適切でない場合には、信号電圧によって光信号を変調する際の精度(変調精度)が低下する。そこで、特許文献1および2に示されているように、マッハツェンダ変調器に与えられるバイアス電圧を制御する技術が考えられている。

先行技術

0005

特開2007−208472号公報
国際公開2014/041629号パンフレット

発明が解決しようとする課題

0006

同相成分用および直交成分用の2つの変調器が用いられている光変調装置では、2つの変調器の特性が相違することがある。この場合、同相成分信号および直交成分信号の値が適切に調整されていない場合には、バイアス電圧等、その他の条件が適切であったとしても、十分な変調精度が得られない場合がある。

0007

本発明は、光変調装置に入力される同相成分信号および直交成分信号を適切に調整することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、同相成分信号によって光を変調する同相成分変調部と、直交成分信号によって光を変調する直交成分変調部と、前記同相成分変調部および前記直交成分変調部のそれぞれから出力された光を合成する合成部と、を備える光変調装置において、前記同相成分信号および前記直交成分信号の少なくとも一方を調整する調整部を備え、前記調整部は、前記同相成分信号と前記直交成分信号とを、同一の第1レベルに設定したときに前記合成部から出力される第1出力光と、前記同相成分信号および前記直交成分信号のうち一方を前記第1レベルとし、他方を前記第1レベルとは異なる第2レベルとしたときに前記合成部から出力される第2出力光と、に基づいて、前記同相成分信号と前記合成部の出力光との関係、および、前記直交成分信号と前記合成部の出力光との関係を求め、これらの関係に基づいて、前記同相成分信号または前記直交成分信号に対するレベル調整値を決定することを特徴とする。

0009

望ましくは、前記調整部は、前記同相成分信号または直交成分信号を、正の振れ幅と負の振れ幅とが異なる第1非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第1出力光と、前記同相成分信号または直交成分信号を、第2非対称信号であって、正の振れ幅と負の振れ幅とを前記第1非対称信号と逆にした第2非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第2出力光と、に基づいて、前記同相成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値、または、前記直交成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値を決定する。

0010

本発明は、同相成分信号によって光を変調する同相成分変調部と、直交成分信号によって光を変調する直交成分変調部と、前記同相成分変調部および前記直交成分変調部のそれぞれから出力された光を合成する合成部と、を備える光変調装置において、前記同相成分信号および前記直交成分信号の少なくとも一方を調整する調整部を備え、前記調整部は、前記同相成分信号または直交成分信号を、正の振れ幅と負の振れ幅とが異なる第1非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第1出力光と、前記同相成分信号または直交成分信号を、第2非対称信号であって、正の振れ幅と負の振れ幅とを前記第1非対称信号と逆にした第2非対称信号に設定したときに前記合成部から出力される非対称第2出力光と、に基づいて、前記同相成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値、または、前記直交成分信号の正若しくは負の振れ幅に対する振れ幅調整値を決定することを特徴とする。

0011

望ましくは、前記調整部は、前記同相成分信号または前記直交成分信号を、正の振れ幅と負の振れ幅とが等しい対称信号に設定したときに前記合成部から出力される基準出力光と、前記同相成分信号または前記直交成分信号を、増大対称信号であって、振れ幅を前記対称信号よりも大きくした増大対称信号に設定したときに前記合成部から出力される増大対称出力光と、に基づいて、前記同相成分信号の振れ幅、または前記直交成分信号の振れ幅を正負均等に調整するための対称振れ幅調整値を決定する。

発明の効果

0012

本発明によれば、光変調装置に入力される同相成分信号および直交成分信号を適切に調整することができる。

図面の簡単な説明

0013

光変調装置の構成を示す図である。
16QAM変調信号の各変調点を示す図である。
同相成分信号および直交成分信号の例を示す図である。
I/Q信号発生部の構成を示す図である。
キャリブレーション処理で用いられる同相成分信号または直交成分信号の例を示す図である。
バランス調整値を求める処理で用いられる同相成分信号の例を示す図である。
非対称振れ幅調整値を求める処理で用いられる同相成分信号I0の例を示す図である。
非対称振れ幅調整値を求める処理で用いられる同相成分信号I2の例を示す図である。
非対称振れ幅調整値を求める処理で用いられる同相成分信号I2の例を示す図である。
対称振れ幅調整値を求める処理で用いられる同相成分信号I0の例を示す図である。
対称振れ幅調整値を求める処理で用いられる同相成分信号I3の例を示す図である。

実施例

0014

(1)光変調装置の基本構成
図1には、本発明の実施形態に係る光変調装置の構成が示されている。光変調装置は、例えば、光通信システムの光送信機に用いられる。光変調装置は、光源10から出力された光に対し時間経過と共に変化する複数桁のディジタル信号によってQAM変調(Quadrature Amplitude Modulation)を施し、QAM変調が施された光を光ファイバ26に出力する。本実施形態ではQAM変調として16QAM変調が採用されている。

0015

角周波数ω、時間tおよび初期位相角φによって光の位相角を(ωt+φ)と表し、振幅をDと表した場合、QAM変調信号の同相成分iおよび直交成分qは、それぞれ、i=Dcosφ、q=Dsinφと表される。理想的な16QAM変調では、同相成分は−3A,−A,Aおよび3Aの4種類の値を取り得る。同様に、直交成分も−3A,−A,Aおよび3Aの4種類の値を取り得る。同相成分が取り得る4種類の値と、直交成分が取り得る4種類の値の組み合わせのそれぞれに対して4桁のディジタル値対応付けられている。そして、同相成分が取り得る4種類の値と、直交成分が取り得る4種類の値の組み合わせのそれぞれに対して振幅Dおよびφが一義的に定まる。同相成分をi座標とし直交成分をq座標とした場合、図2に示されているように、4桁のディジタル値はi/q平面上で縦横それぞれに4個に亘って等間隔で配列された16個の変調点Mに対応する。

0016

図1の光変調装置は、I/Q信号発生部10、同相ドライバ12I、直交ドライバ12Q、光源14、変調部16、パワーモニタ28、および制御部30を備える。I/Q信号発生部10は、同相成分信号Iおよび直交成分信号Qを、それぞれ、同相ドライバ12Iおよび直交ドライバ12Qに出力する。

0017

同相ドライバ12Iは、同相成分信号Iに応じた同相電圧VIを変調部16に出力し、直交ドライバ12Qは、直交成分信号Qに応じた直交電圧VQを変調部16に出力する。

0018

光源14は変調部16に光を出力する。変調部16は、光源14から出力された光に対し、同相電圧VIおよび直交電圧によって16QAM変調を施す。

0019

変調部16は、第1マッハツェンダ変調器18、第2マッハツェンダ変調器20(以下、第1MZ変調器18、第2MZ変調器20という。)、π/2遅延器22、および合成器24を備える。光源14から入力された光は、第1MZ変調器18および第2MZ変調器20に分配される。

0020

第1MZ変調器18は、同相電圧VIの大きさに応じて自らを通過する光を減衰させ、同相電圧VIの極性に応じて、自らを通過する光の位相回転量をπだけ異なるものとする。すなわち、第1MZ変調器18は、同相電圧VIの大きさが小さい程自らを通過する光を大きく減衰させる。そして、同相電圧VIが正であるときと負であるときとで、自らを通過する光の位相回転量をπだけ異なるものとする。

0021

同様に、第2MZ変調器20は、直交電圧VQの大きさに応じて自らを通過する光を減衰させ、直交相成分電圧VQの極性に応じて、自らを通過する光の位相回転量をπだけ異なるものとする。すなわち、第2MZ変調器20は、直交電圧VQの大きさが小さい程自らを通過する光を大きく減衰させる。そして、直交電圧VQが正であるときと負であるときとで、自らを通過する光の位相回転量をπだけ異なるものとする。

0022

第1MZ変調器18は、同相電圧VIに応じた光を合成器24に出力し、第2MZ変調器20は、直交電圧VQに応じた光をπ/2遅延器22に出力する。π/2遅延器22は、第2MZ変調器20から出力された光の位相をπ/2だけ遅らせて合成器24に出力する。合成器24は、第1MZ変調器18およびπ/2遅延器22から出力された光を合成し、光ファイバ26に出力する。

0023

パワーモニタ28は、変調部16から光ファイバ26に出力される光の強度を検出し、出力検出値を制御部30に出力する。制御部30は、後述のキャリブレーション処理において出力検出値を用いる。

0024

このように、光変調装置は、同相成分信号Iによって光を変調する同相成分変調部としての第1MZ変調器18と、直交成分信号Qによって光を変調する直交成分変調部としての第2MZ変調器20とを備える。さらに、光変調装置は、第1MZ変調器18および第2MZ変調器20のそれぞれから出力された光を、位相関係を調整した上で合成する合成部を備える。この合成部は、π/2遅延器22および合成器24によって構成されている。

0025

図3(a)および(b)には、同相成分信号Iおよび直交成分信号Qの例が示されている。横軸は時間を示し、縦軸は振幅を示す。同相成分信号Iは、−A1,−A2,A3およびA4のうちいずれかの値を取り、変調周期Tで値が変化し得る。−A1,−A2,A3およびA4の値に対しては、例えば、2桁のディジタル値(00),(01),(10),および(11)がそれぞれ対応付けられる。同様に、直交成分信号Qは、−B1,−B2,B3およびB4のうちいずれかの値を取り、変調周期Tで値が変化し得る。−B1,−B2,B3およびB4の値に対しては、例えば、2桁のディジタル値(00),(01),(10),および(11)がそれぞれ対応付けられる。

0026

I/Q信号発生部10は、時間と共に変化する2桁のディジタル信号につき同相成分信号Iを出力し、時間と共に変化する別の2桁のディジタル信号につき直交成分信号Qを出力する。図3に示されている同相成分信号Iは、・・・・−A2,A3,A4,−A1,A3,−A1,−A2,A4、・・・・のように値が変化し、直交成分信号Qは、・・・・B4,−B2,B4,−B1,B3,B4,−B2,B4、・・・・のように値が変化している。

0027

光変調装置に後述のようなI/Qバランス不均衡非線形特性がない理想的な場合、I/Q信号発生部10は、A1=A4、A2=A3、A1=3A2が成立し、B1=B4、B2=B3、B1=3B2が成立するような同相成分信号Iおよび直交成分信号Qを出力する。このような同相成分信号Iおよび直交成分信号Qによって16QAM変調を光に施すことで、図2に示されているように、i/q平面上で縦横それぞれに4個に亘って配列された16個の変調点Mが実現される。

0028

(2)I/Q信号発生部の構成および処理
図1に戻ってI/Q信号発生部10について説明する。I/Q信号発生部10は、同相成分信号Iおよび直交成分信号Qに対する特性の相違が補償され、さらに、同相ドライバ12I、直交ドライバ12Qおよび変調部16における非線形特性が補償されるような同相成分信号Iおよび直交成分信号Qを出力する。なお、同相成分信号および直交成分信号を併せたものを、以下の説明ではI/Q信号という。

0029

同相ドライバ12Iおよび直交ドライバ12Qに特性の相違がある場合、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号Iと直交成分信号Qとが同一の値であっても、同相電圧VIと直交電圧VQとが異なる値となる。さらに、第1MZ変調器18および第2MZ変調器20に特性の相違がある場合、同相電圧VIと直交電圧VQとが同一値であっても、第1MZ変調器18および第2MZ変調器20における各減衰量が相違する。この場合、光変調装置から光ファイバ26に出力される出力光に対して同相成分信号Iが寄与する程度と、出力光に対して直交成分信号Qが寄与する程度とが異なるといったI/Qバランス不均衡が生ずる。このときI/Q信号発生部10が未補償のI/Q信号を出力すると、光変調装置の出力光の変調精度が低下する。すなわち、出力光の同相成分をI座標とし直交成分をQ座標としたI/Q平面で、出力光の同相成分および直交成分を表すと、変調点が所定の位置に配列されず変調精度が低下する。

0030

ここで、未補償の同相成分信号Iおよび直交成分信号Qとは、図3に示された同相成分信号Iの振幅についてA1=A4、A2=A3、A1=3A2が成立し、直交成分信号Qの振幅についてB1=B4、B2=B3、B1=3B2が成立するものをいう。

0031

また、同相ドライバ12Iが非線形特性を有する場合、同相成分信号Iと同相電圧VIとは比例しない。同様に、直交ドライバ12Qが非線形特性を有する場合、直交成分信号Qと直交電圧VQとは比例しない。さらに、第1MZ変調器18が非線形特性を有する場合、同相電圧VIと第1MZ変調器18から出力される光の強度は比例せず、第2MZ変調器20が非線形特性を有する場合、直交電圧VQと第2MZ変調器20から出力される光の強度は比例しない。これらの場合においても、I/Q信号発生部10が未補償の同相成分信号Iおよび直交成分信号Qを出力すると、光変調装置の出力光の変調精度が低下する。

0032

そこで、I/Q信号発生部10は、I/Qバランス不均衡を補償し、同相ドライバ12I、直交ドライバ12Qおよび変調部16における非線形特性を補償するI/Q信号を出力する。

0033

図4には、I/Q信号発生部10の構成が示されている。I/Q信号発生部10は、同相成分発生器32I、直交成分発生器32Q、I/Qバランス補償部34、非対称歪み補償部36I、対称歪み補償部38I、選択スイッチ40I、非対称歪み補償部36Q、対称歪み補償部38Q、および選択スイッチ40Qを備える。I/Q信号発生部10は、プログラムを実行することで各構成要素を構成するプロセッサ等で構成されてもよい。また、制御部30は、I/Q信号発生部10の内部に構成されてもよいし、I/Q信号発生部10から独立したデバイスによって構成されてもよい。

0034

同相成分発生器32Iは、未補償の同相成分信号I0をI/Qバランス補償部34に出力し、直交成分発生器32Qは、未補償の直交成分信号Q0をI/Qバランス補償部34に出力する。同相成分信号I0および直交成分信号Q0は、それぞれ、−3A、−A、Aおよび3Aの4種類の値を取り得る。

0035

I/Qバランス補償部34は、同相成分信号I0および直交成分信号Q0の大きさを調整し、I/Qバランス不均衡を補償する同相成分信号I1および直交成分信号Q1をそれぞれ、非対称歪み補償部36Iおよび36Qに出力する。

0036

非対称歪み補償部36Iは、正の振れ幅および負の振れ幅が不均衡となる非対称歪みを補償する。具体的には、同相成分信号I1が取り得る値(−3Ai、−Ai、Aiおよび3Ai)のうち、−3Aiまたは3Aiのいずれかの値に非対称振れ幅調整値を乗じた同相成分信号I2を、対称歪み補償部38Iに出力する。ただし、本実施形態では、同相成分信号I1が取り得る値(−3Ai、−Ai、Aiおよび3Ai)のうち、−AiおよびAiに及ぼされる非線形特性の影響は小さいものとし、−3Aiまたは3Aiのみに対して非対称振れ幅調整値を乗じるものとする。対称歪み補償部38Iは、正の振れ幅および負の振れ幅に均等に生じる歪みを補償する。具体的には、同相成分信号I2が取り得る値(−α1、−Ai、Aiおよびα2)のうち、−α1およびα2の両方の値に対称振れ幅調整値を乗じた同相成分信号I3を、選択スイッチ40Iの端子SIに出力する。

0037

非対称歪み補償部36Iと同様、非対称歪み補償部36Qは、正の振れ幅および負の振れ幅が不均衡となる非対称歪みを補償する。具体的には、直交成分信号Q1が取り得る値(−3Aq、−Aq、Aqおよび3Aq)のうち、−3Aqまたは3Aqのいずれかの値に非対称振れ幅調整値を乗じた直交成分信号Q2を、対称歪み補償部38Qに出力する。ただし、本実施形態では、直交成分信号Q1が取り得る値(−3Aq、−Aq、Aqおよび3Aq)のうち、−AqおよびAqに及ぼされる非線形特性の影響は小さいものとし、−3Aqまたは3Aqのみに対して非対称振れ幅調整値を乗じるものとする。

0038

対称歪み補償部38Iと同様、対称歪み補償部38Qは、正の振れ幅および負の振れ幅に均等に生じる歪みを補償する。具体的には、直交成分信号Q2が取り得る値(−β1、−Ai、Aiおよびβ2)のうち、−β1およびβ2の両方の値に対称振れ幅調整値を乗じた直交成分信号Q3を、選択スイッチ40Qの端子SQに出力する。

0039

選択スイッチ40Iは、端子SI、端子AIおよび端子BIのうちいずれかを選択し、選択した端子を端子CIに接続する。選択スイッチ40Qは、端子SQ、端子AQおよび端子BQのうちいずれかを選択し、選択した端子を端子CQに接続する。

0040

光変調装置が光ファイバ26に情報送信用の光を出力する通常動作において、選択スイッチ40Iの端子CIは端子SIに接続され、選択スイッチ40Qの端子CQは端子SQに接続される。これによって、I/Q信号発生部10は、I/Qバランス不均衡および非線形特性を補償する同相成分信号Iおよび直交成分信号Qを出力する。変調部16から光ファイバ26に出力される出力光は、I/Qバランス不均衡および非線形特性が補償された光となり、変調精度が良好となる。

0041

(3)キャリブレーション処理
I/Q信号発生部10で用いられるバランス調整値、非対称振れ幅調整値、および対称振れ幅調整値を求めるキャリブレーション処理について説明する。この処理は、I/Q信号発生部10から所定のI/Q信号を出力したときの出力光の強度に基づいて行われる。制御部30およびI/Q信号発生部10は、同相成分信号I0および直交成分信号Q0を調整する調整部として機能する。すなわち、制御部30はパワーモニタによる出力検出値に基づいてI/Q信号発生部10を制御し、各調整値を求めるための処理をI/Q信号発生部10と共に実行する。

0042

(3−1)バランス調整値
バランス調整値を求める処理について説明する。最初にI/Qバランス補償部34は、同相成分信号I0および直交成分信号Q0に処理を施さず、そのまま同相成分信号I1および直交成分信号Q1を出力する。選択スイッチ40Iは端子CIを端子BIに接続し、選択スイッチ40Qは端子CQを端子BQに接続する。これによって、I/Q信号発生部10は、I/Qバランス補償部34から出力されたI/Q信号を出力する。

0043

この状態で、同相成分発生器32Iは、図5に示されているように、−AまたはAの値を取り、時間に対しランダムに変化する同相成分信号I0を出力する。直交成分発生器32Qもまた、−AまたはAの値を取り、時間に対しランダムに変化する直交成分信号Q0を出力する。ただし、同相成分信号I0と直交成分信号Q0は個別に値がランダムに変化する。制御部30は、このときの出力検出値P1を記憶する。出力検出値P1は、同相成分信号I0および直交成分信号Q0の寄与をそれぞれ2P(i)および2P(q)として、次の(数1)で表される。ただし、P(i)およびP(q)は、それぞれ、同相成分信号I0および直交成分信号Q0の正の振れ幅のみの寄与、または負の振れ幅のみの寄与を示す。

0044

(数1)P1=2P(q)+2P(i)

0045

次に、直交成分信号Q0の状態を維持したまま、同相成分信号I0の正負の振れ幅を2倍にする。すなわち、直交成分発生器32Qから図5に示されるような信号が出力されている状態で、同相成分発生器32Iは、図6に示されているように、−2Aまたは2Aの値を取り、時間に対しランダムに変化する同相成分信号I0を出力する。制御部30は、このときの出力検出値P2を記憶する。出力検出値P2は、次の(数2)で表される。

0046

(数2)P2=2P(q)+4P(i)

0047

制御部30は、出力検出値P2から出力検出値P1を減算することで、同相成分信号I0の出力光への寄与2P(i)を求め、求められた2P(i)を出力検出値P1から減算することで、直交成分信号Q0の出力光への寄与2P(q)を求める。そして、バランス調整値BLiおよびBLqを(数3)に従って求め、I/Qバランス補償部34に出力する。

0048

(数3)BLi=1,BLq=2P(i)/2P(q)

0049

バランス調整値BLiおよびBLqを取得した後、I/Qバランス補償部34は、同相成分信号I0にバランス調整値BLiを乗じた同相成分信号I1、および、直交成分信号Q0にバランス調整値BLqを乗じた直交成分信号Q1を出力する。これによって、I/Qバランス補償部34は、I/Qバランス不均衡を補償するI/Q信号を出力する。

0050

なお、バランス調整値BLiおよびBLqは、次の(数4)または(数5)に従って求めてもよい。

0051

(数4)BLi=2A(q)/2A(i),BLq=1
(数5)BLi=2A(q),BLq=2A(q)

0052

このように、制御部30は、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号Iと直交成分信号Qとを同一の第1レベル(図5)に設定したときの第1出力光と、同相成分信号Iおよび直交成分信号Qのうち一方を第1レベルとし、他方を第1レベルとは異なる第2レベル(図6)としたときの第2出力光とに基づいて、同相成分寄与2P(i)および直交成分寄与2P(q)を求める。同相成分寄与2P(i)は、出力光の強度のうち同相成分信号が寄与する分を示し、直交成分寄与2P(q)は、出力光の強度のうち直交成分信号が寄与する分を示す。すなわち、同相成分寄与2P(i)および直交成分寄与2P(q)は、それぞれ、同相成分信号と出力光との関係、および、直交成分信号と出力光との関係を示す。制御部30は、同相成分寄与2P(i)および直交成分寄与2P(q)に基づいて、同相成分信号I0および直交成分信号Q0に対するレベル調整値として、バランス調整値BLiおよびBLqを決定する。

0053

(3−2)非対称振れ幅調整値
同相成分信号I1および直交成分信号Q1のそれぞれに対する非対称振れ幅調整値を求める処理について説明する。この処理においてI/Qバランス補償部34は、同相成分信号I0にバランス調整値BLiを乗じた同相成分信号I1、および、直交成分信号Q0にバランス調整値BLqを乗じた直交成分信号Q1を出力する。

0054

同相成分信号I1に対する非対称振れ幅調整値を求める場合、選択スイッチ40Iは端子CIを端子AIに接続し、選択スイッチ40Qは端子CQを端子BQに接続する。これによって、I/Q信号発生部10は、非対称歪み補償部36Iから出力された同相成分信号I2、I/Qバランス補償部34から出力された直交成分信号Q1を出力する。

0055

この状態で、直交成分発生器32Qは、図5に示されているように、−AまたはAの値を取り、時間に対しランダムに変化する直交成分信号Q0を出力する。一方、同相成分発生器32Iは、図7(a)に示されているように、3Aおよび−Aの値を交互に繰り返す同相成分信号I0を出力する。この信号は、時間Tの間3Aの値を取り、次の時間3Tの間−Aの値を取るため時間平均値は0である。

0056

最初に非対称歪み補償部36Iは、I/Qバランス補償部34から出力された同相成分信号I1を、そのまま同相成分信号I2として出力する。これによって、I/Q信号発生部10からは、図7(a)に示される同相成分信号にバランス調整値BLiを乗じた信号と、図5に示される直交成分信号にバランス調整値BLqを乗じた信号が出力される。制御部30は、このときの出力検出値P3を記憶する。

0057

出力検出値P3が記憶された後、直交成分発生器32Qの状態が維持されたまま、同相成分発生器32Iは、図7(b)に示されているように、−3AおよびAの値を交互に繰り返す同相成分信号I0を出力する。この信号は、図7(a)に示される信号の正の振れ幅および負の振れ幅を入れ替えたものである。時間Tの間−3Aの値を取り、次の時間3Tの間Aの値を取るため時間平均値は0である。

0058

同相成分発生器32Iが、図7(b)に示されているような同相成分信号I0を出力しているとき、非対称歪み補償部36Iは、図8に示されているように、同相成分信号I1が取り得る−3Aiの値を−3Ai・δに置き換えた同相成分信号I2を出力する。ここでδは非対称振れ幅調整値である。すなわち、非対称歪み補償部36Iは、−3Ai・δおよびAiの値を交互に繰り返す同相成分信号I2を出力する。この信号は、時間Tの間−3Ai・δの値を取り、次の時間3Tの間Aiの値を取る。これによって、I/Q信号発生部10からは、図8に示される同相成分信号と、図5に示される直交成分信号にバランス調整値BLqを乗じた信号が出力される。

0059

制御部30は、非対称歪み補償部36Iを制御し、このときの出力検出値P4と、先に記憶した出力検出値P3とが同一となるように、あるいは、出力検出値P3およびP4の相違が所定の範囲内となるように非対称振れ幅調整値δを設定する。

0060

通常動作における非対称歪み補償部36Iは、同相成分信号I1が取り得る値(−3Ai、−Ai、Aiおよび3Ai)のうち、−3Aiの値に非対称振れ幅調整値δを乗じた同相成分信号I2を、対称歪み補償部38Iに出力する。

0061

ここでは、負の振れ幅を調整する非対称振れ幅調整値について説明したが、負の振れ幅に代えて正の振れ幅を調整する非対称振れ幅調整値を求める処理を実行してもよい。この場合、制御部30は、図7(a)に示される同相成分信号I0に代えて、図7(b)に示される同相成分信号I0を同相成分発生器32Iが出力したときの出力検出値を、出力検出値P3として記憶する。その後、同相成分発生器32Iは、図7(a)に示される同相成分信号I0を出力し、これによって非対称歪み補償部36Iは、図9に示されているように、同相成分信号I1が取り得る3Aiの値を3Ai・δに置き換えた同相成分信号I2を出力する。制御部30は、非対称歪み補償部36Iを制御し、このときの出力検出値P4と、先に記憶した出力検出値P3とが同一となるように、あるいは、出力検出値P3およびP4の相違が所定の範囲内となるように非対称振れ幅調整値δを設定する。

0062

通常動作における非対称歪み補償部36Iは、同相成分信号I1が取り得る値(−3Ai、−Ai、Aiおよび3Ai)のうち、3Aiの値に非対称振れ幅調整値δを乗じた同相成分信号I2を、対称歪み補償部38Iに出力する。

0063

このように、制御部30および同相成分信号I0は、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号I0を、正の振れ幅と負の振れ幅とが異なる第1非対称信号(図7(a)または(b))に設定したときの出力光である非対称第1出力光と、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号I0を、第2非対称信号であって、正の振れ幅と負の振れ幅とを第1非対称信号と逆にした第2非対称信号(図7(b)または(a))に設定したときの出力光である非対称第2出力光とに基づいて、同相成分信号I1の負若しくは正の振れ幅に対する振れ幅調整値を決定する。

0064

上記では、非対称歪み補償部36Iが用いる非対称振れ幅調整値δを求める処理について説明した。同相成分に対する処理と直交成分に対する処理を入れ替えた同様の処理によって、非対称歪み補償部36Qが用いる非対称振れ幅調整値が求められる。

0065

(3−3)対称振れ幅調整値
同相成分信号I2および直交成分信号Q2のそれぞれに対する対称振れ幅調整値を求める処理について説明する。この処理においてI/Qバランス補償部34は、同相成分信号I0にバランス調整値BLiを乗じた同相成分信号I1、および、直交成分信号Q0にバランス調整値BLqを乗じた直交成分信号Q1を出力する。

0066

同相成分信号に対する対称振れ幅調整値を求める場合、非対称歪み補償部36Iは、非対称歪みを補償する同相成分信号I2を出力する。選択スイッチ40Iは端子CIを端子SIに接続し、選択スイッチ40Qは端子CQを端子BQに接続する。これによって、I/Q信号発生部10は、対称歪み補償部38Iから出力された同相成分信号I3、I/Qバランス補償部34から出力された直交成分信号Q1を出力する。

0067

この状態で、直交成分発生器32Qは、図5に示されているように、−AまたはAの値を取り、時間に対しランダムに変化する直交成分信号Q0を出力する。一方、同相成分発生器32Iは、図10に示されているように、−3Aまたは3Aの値を取り、時間に対しランダムに変化する同相成分信号I0を出力する。

0068

対称歪み補償部38Iは、図11に示されているように、同相成分信号I2が取り得る値(−α1、−Ai、Aiおよびα2)のうち、−α1およびα2の両方の値に対称振れ幅調整値εを乗じた同相成分信号I3を出力する。これによって、I/Q信号発生部10からは、図11に示される同相成分信号と、図5に示される直交成分信号にバランス調整値BLqを乗じた信号が出力される。制御部30は、このときの出力検出値P5を取得する。

0069

制御部30は、出力検出値P5から直交成分寄与2E(q)を減算し、同相成分検出値P6=P5−2E(q)を求める。また、制御部30は、同相成分寄与2E(i)の3倍である同相成分寄与6E(i)を求める。さらに、制御部30は、同相成分検出値P6と、同相成分寄与6E(i)とが同一となるように、あるいは、同相成分検出値P6と同相成分寄与6E(i)との相違が所定の範囲内となるように対称振れ幅調整値εを設定する。

0070

ここで、同相成分寄与2E(i)および直交成分寄与2E(q)は、上述の同相成分寄与2P(i)および直交成分寄与2P(q)を求める処理と同様の処理によって求められる。

0071

ただし、同相成分寄与2P(i)および直交成分寄与2P(q)は、I/Qバランス補償部34が、同相成分信号I0および直交成分信号Q0に処理を施さず、そのまま同相成分信号I1および直交成分信号Q1を出力した状態での値である。これに対し、同相成分寄与2E(i)および直交成分寄与2E(q)は、I/Qバランス補償部34が、同相成分信号I0および直交成分信号Q0に各バランス調整値を乗じて、同相成分信号I1および直交成分信号Q1を出力した状態での値である。

0072

上記では、対称歪み補償部38Iが用いる対称振れ幅調整値εを求める処理について説明した。同相成分に対する処理と直交成分に対する処理を入れ替えた同様の処理によって、対称歪み補償部38Qが用いる対称振れ幅調整値が求められる。

0073

このように、制御部30およびI/Q信号発生部10は、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号I0または直交成分信号Q0を、正の振れ幅と負の振れ幅とが等しい対称信号(図5)に設定したときの出力光である基準出力光と、同相成分信号I0または直交成分信号Q0を、振れ幅を対称信号よりも大きくした増大対称信号(図11)に設定したときの出力光である増大対称出力光とに基づいて、I/Q信号発生部10から出力される同相成分信号Iの振れ幅、または直交成分信号Qの振れ幅を正負均等に調整するための対称振れ幅調整値を決定する。

0074

(3−4)キャリブレーション処理の効果
このような処理によれば、I/Qバランス不均衡を補償するためのバランス調整値、非線形特性を補償するための非対称振れ幅調整値および対称振れ幅調整値が求められる。これらの調整値を用いることで、通常動作におけるI/Q信号発生部10は、I/Qバランス不均衡および非線形特性を補償する同相成分信号Iおよび直交成分信号Qを出力する。変調部16から光ファイバ26に出力される出力光は、I/Qバランス不均衡および非線形特性が補償された光となり、変調精度が良好となる。

0075

なお、上記では、バランス調整値、非対称振れ幅調整値および対称振れ幅調整値として、調整対象の値に掛け合わせることで、調整対象の値を調整するものについて説明した。これらの調整値は、調整対象の値に加算または調整対象の値から減算する値として定義されてもよい。

0076

10 I/Q信号発生部、12I同相ドライバ、12Q 直交ドライバ、14光源、16変調部、18 第1MZ変調器、20 第2MZ変調器、22 π/2遅延器、24合成器、26光ファイバ、28パワーモニタ、30 制御部、32I 同相成分発生器、32Q 直交成分発生器、34 I/Qバランス補償部、36I,36Q非対称歪み補償部、38I,38Q対称歪み補償部,40I,40Q 選択スイッチ。

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