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技術 光送信装置及び光送信装置の駆動調整方法

出願人 住友電工デバイス・イノベーション株式会社
発明者 寺西良太
出願日 2016年5月27日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2016-106373
公開日 2017年11月30日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2017-212683
状態 特許登録済
技術分野 半導体レーザ 光通信システム
主要キーワード パルス振幅変調信号 自動制御回路 パルス振幅変調方式 PAM信号 値パルス 識別レベル 振幅範囲 パルス振幅変調
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年11月30日)のものです。
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図面 (9)

課題

パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる光送信装置及び光送信装置の駆動調整方法を提供する。

解決手段

パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置1は、レーザ光L1を変調して光信号L2を出力する光変調器3と、光変調器3に入力される電気信号振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分4と、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器3の変調特性21に基づいて、光信号L2の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部11と、を備える。

概要

背景

下記特許文献1には、入力される信号に応じて自動的に識別レベル等を制御可能な光受信器が開示されている。この光受信器は、光信号電気信号に変換する光検出器と、電気信号が入力される識別レベル自動制御回路と、電気信号に含まれるクロック信号を抽出し、識別レベル自動制御回路に供給するクロック抽出回路とを備えている。

概要

パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる光送信装置及び光送信装置の駆動調整方法を提供する。パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置1は、レーザ光L1を変調して光信号L2を出力する光変調器3と、光変調器3に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分4と、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器3の変調特性21に基づいて、光信号L2の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部11と、を備える。

目的

本発明は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる光送信装置及び光送信装置の駆動調整方法を提供する

効果

実績

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請求項1

半導体レーザと、3つ以上の異なる振幅レベルを有する駆動信号を前記半導体レーザに出力する駆動回路と、前記駆動信号に基づいて、3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択する振幅制御部と、を備える光送信装置

請求項2

パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置であって、レーザ光変調して光信号を出力する光変調器と、前記光変調器に入力される電気信号振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分と、前記選択信号によって示される前記電気信号の振幅範囲内の前記光変調器の変調特性に基づいて、前記光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、前記電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部と、を備える光送信装置。

請求項3

パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置であって、レーザ素子と、前記レーザ素子に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分と、前記選択信号によって示される前記電気信号の振幅範囲内の前記レーザ素子の変調特性に基づいて、前記レーザ素子から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、前記電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部と、を備える光送信装置。

請求項4

半導体レーザと、3つ以上の異なる振幅レベルを有する駆動信号を前記半導体レーザに出力する駆動回路と、備える光送信装置の駆動調整方法であって、前記駆動信号に基づいて、3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択するステップを含む、駆動調整方法。

請求項5

パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置の駆動調整方法であって、レーザ光を変調する光変調器に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を読み出すステップと、前記選択信号によって示される前記電気信号の振幅範囲内の前記光変調器の変調特性に基づいて、前記光変調器から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、前記電気信号の各レベルの振幅を設定するステップと、を備える駆動調整方法。

請求項6

パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置の駆動調整方法であって、レーザ素子に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を読み出すステップと、前記選択信号によって示される前記電気信号の振幅範囲内の前記レーザ素子の変調特性に基づいて、前記レーザ素子から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、前記電気信号の各レベルの振幅を設定するステップと、を備える駆動調整方法。

技術分野

0001

本発明は、光送信装置及び光送信装置の駆動調整方法に関する。

背景技術

0002

下記特許文献1には、入力される信号に応じて自動的に識別レベル等を制御可能な光受信器が開示されている。この光受信器は、光信号電気信号に変換する光検出器と、電気信号が入力される識別レベル自動制御回路と、電気信号に含まれるクロック信号を抽出し、識別レベル自動制御回路に供給するクロック抽出回路とを備えている。

先行技術

0003

特開2002−141956号公報

発明が解決しようとする課題

0004

高速かつ大容量の光通信システムを実現するために、パルス振幅変調(PAM:PulseAmplitude Modulation)方式を用いた光多値伝送技術が検討されている。例えば、信号強度によって4つのレベルに区別される4値パルス振幅変調信号(PAM4信号)を用いて光多値伝送を行う場合、まずPAM4信号を光変調器に入力するための電気信号(駆動信号)に変換する。この電気信号は、PAM4信号によって規定されたレベルに応じた振幅波形を有している。次に、電気信号を光変調器に入力することにより、レーザ光受光した光変調器は、変調されたレーザ光(光信号)を出力する。この光信号を光受信器が受信して電気信号に復調し、当該電気信号のレベルを検出することにより、PAM4信号を用いた光多値伝送が実施される。なお、直接変調型の場合、レーザ素子に電気信号を直接入力することによって、光信号を出力する。

0005

ところで、光変調器(又はレーザ素子)に入力される電気信号の振幅と、光信号の発光強度との関係(変調特性)は、そのタイプ等によってばらつくことがある。このため、光変調器(又はレーザ素子)の変調特性のばらつきによっては、入力される電気信号の振幅に応じて出力される光信号における理論的な発光強度(出力光強度)と実際の発光強度との間にずれが生じることがある。このずれが発生することによって、光信号における理論的なレベルと実際のレベルとが異なってしまうことがある。この場合、光多値伝送が正確に実施されない課題がある。

0006

本発明は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる光送信装置及び光送信装置の駆動調整方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一側面に係る光送信装置は、半導体レーザと、3つ以上の異なる振幅レベルを有する駆動信号を半導体レーザに出力する駆動回路と、駆動信号に基づいて、3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択する振幅制御部と、を備える。

0008

本発明の他の一側面に係る光送信装置は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置であって、レーザ光を変調して光信号を出力する光変調器と、光変調器に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分と、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器の変調特性に基づいて、光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部と、を備える。

0009

本発明の他の一側面に係る光送信装置は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置であって、レーザ素子と、レーザ素子に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分と、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子の変調特性に基づいて、レーザ素子から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部と、を備える。

0010

本発明の他の一側面に係る駆動調整方法は、半導体レーザと、3つ以上の異なる振幅レベルを有する駆動信号を半導体レーザに出力する駆動回路と、備える、光送信装置の駆動調整方法であって、駆動信号に基づいて、3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択するステップと、を含む。

0011

本発明の他の一側面に係る駆動調整方法は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置の駆動調整方法であって、レーザ光を変調する光変調器に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を読み出すステップと、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器の変調特性に基づいて、光変調器から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定するステップと、を備える。

0012

本発明の他の一側面に係る駆動調整方法は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置の駆動調整方法であって、レーザ素子に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を読み出すステップと、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子の変調特性に基づいて、レーザ素子から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定するステップと、を備える。

発明の効果

0013

本発明によれば、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる光送信装置及び光送信装置の駆動調整方法を提供できる。

図面の簡単な説明

0014

図1は、第1実施形態に係る光送信装置を示す概略構成図である。
図2(a)は、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施された光変調器の変調特性を示すグラフである。図2(b)は、光変調器に入力される電気信号のアイパターンである。図2(c)は、光変調器から出力される光信号のアイパターンである。
図3(a)は、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施された光変調器の変調特性を示すグラフである。図3(b)は、電気信号のアイパターンである。図3(c)は、光信号のアイパターンである。
図4(a)は、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施された光変調器の変調特性を示すグラフである。図4(b)は、電気信号のアイパターンである。図4(c)は、光信号のアイパターンである。
図5(a)は、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施された光変調器の変調特性を示すグラフである。図5(b)は、電気信号のアイパターンである。図5(c)は、光信号のアイパターンである。
図6は、第1実施形態に係る光送信装置の駆動調整方法を説明するフローチャートである。
図7(a)は、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施されていない光変調器の変調特性を示すグラフである。図7(b)は、電気信号のアイパターンである。図7(c)は、光信号のアイパターンである。
図8は、第2実施形態に係る光送信装置を示す概略構成図である。

実施例

0015

本願発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

0016

本発明の一実施形態は、半導体レーザと、3つ以上の異なる振幅レベルを有する駆動信号を半導体レーザに出力する駆動回路と、駆動信号に基づいて、3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択する振幅制御部と、を備える光送信装置である。

0017

また、本発明の他の一実施形態は、半導体レーザと、3つ以上の異なる振幅レベルを有する駆動信号を半導体レーザに出力する駆動回路と、備える光送信装置の駆動調整方法であって、駆動信号に基づいて、3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択するステップと、を含む駆動調整方法である。

0018

この光送信装置及びその駆動調整方法では、駆動回路から半導体レーザに出力されると共に3つ以上の異なる振幅レベルを有する駆動信号に基づいて、3つ以上の異なる振幅レベルの何れかが、振幅制御部によって選択される。これにより、光信号における理論的な発光強度と実際の発光強度との間に生じるずれを抑制でき、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる。

0019

また、本発明の他の一実施形態は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置であって、レーザ光を変調して光信号を出力する光変調器と、光変調器に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分と、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器の変調特性に基づいて、光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部と、を備える光送信装置である。

0020

また、本発明の他の一実施形態は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置の駆動調整方法であって、レーザ光を変調する光変調器に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を読み出すステップと、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器の変調特性に基づいて、光変調器から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定するステップと、を備える駆動調整方法である。

0021

この光送信装置及びその駆動調整方法では、振幅制御部は、任意に設定された上記選択信号を読み出すことにより、当該設定信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器の変調特性に基づいて、光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を容易に設定できる。これにより、光信号における理論的な発光強度と実際の発光強度との間に生じるずれを抑制できる。したがって、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる。

0022

本発明の他の一実施形態は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置であって、レーザ素子と、レーザ素子に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される選択信号入力部分と、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子の変調特性に基づいて、レーザ素子から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する振幅制御部と、を備える光送信装置である。

0023

また、本発明の他の一実施形態は、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送用の光送信装置の駆動調整方法であって、レーザ素子に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を読み出すステップと、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子の変調特性に基づいて、レーザ素子から出力される光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定するステップと、を備える駆動調整方法である。

0024

この光送信装置及びその駆動調整方法では、任意に設定された上記選択信号を読み出すことにより、当該設定信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子の変調特性に基づいて、光信号の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を容易に設定できる。これにより、光信号における理論的な発光強度と実際の発光強度との間に生じるずれを抑制できる。したがって、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる。

0025

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

0026

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る光送信装置を示す概略構成図である。図1に示されるように、光送信装置1は、パルス振幅変調方式(PAM方式)を用いた光多値伝送に用いられる、間接変調型の装置である。このため、光送信装置1は、入力された信号をパルス振幅変調信号PAM信号)に変換し、当該PAM信号に基づいた光信号(出力光)を出力する。本実施形態では、PAM信号として4値パルス振幅変調信号(PAM4信号)が用いられる。光送信装置1は、レーザ素子2と、光変調器3と、選択信号入力部分4と、集積回路5と、外部端子6とを備えている。

0027

レーザ素子2は、半導体レーザである。レーザ素子2は、光変調器3に向かうレーザ光L1を出力する。レーザ光L1の発光強度(出力光強度)の上限値は、APC制御によって設定されてもよい。なお、レーザ素子2は、集積回路5によってオンオフ制御がなされてもよい。

0028

光変調器3は、レーザ素子2と光学的に結合しており、入力された電気信号の振幅に応じてレーザ光L1を光信号L2に変調し、外部へ出力する。光変調器3として、例えば電界吸収型光変調器が用いられる。光変調器3に入力される電気信号は、後述する駆動回路部13にて生成され、PAM4信号から変換された信号である。また、光変調器3によって変調された光信号L2は、PAM4信号によって規定されたレベルに応じた発光強度を有する信号である。光変調器3に入力される電気信号の振幅と、光変調器3から出力される光信号L2の発光強度との関係(変調特性)は、例えば光変調器3のタイプ、及び光変調器3に入力されるバイアス電圧によって変化する。この変調特性は、例えば予め計測されるデータ(変調特性データ)であり、集積回路5に格納されている。

0029

ここで、図2(a)、図3(a)、図4(a)、及び図5(a)(以後、図2(a)〜図5(a)と記載する)を用いて光変調器3の変調特性について説明する。図2(a)〜図5(a)は、後述する駆動調整方法が実施された光変調器3の変調特性21を示すグラフである。図2(a)〜図5(a)において、横軸は光変調器3に入力される電気信号(駆動信号)の振幅(単位V)を示し、縦軸は光変調器3から出力される光信号L2の発光強度(単位dBm、光信号L2の振幅とも言う)を示す。図2(a)〜図5(a)に示されるように、光変調器3の変調特性21は、線形性を示す領域と、非線形性を示す領域とを有している。具体的には、電気信号の振幅が−1.5V〜−0.5Vの範囲では、変調特性21は、電気信号の振幅と光信号の発光強度とが比例的に変化する線形領域となっている。一方、電気信号の振幅が−2.5V〜−1.5Vの範囲と−0.5V〜0.5Vとの範囲では、変調特性21は、電気信号の振幅と光信号の発光強度とが比例的に変化しない非線形領域となっている。

0030

選択信号入力部分4は、複数の端子を有しており、光変調器3に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号が入力される部分である。この選択信号は、例えば光変調器3の変調特性のばらつきに応じて光送信装置1の出荷前(製造段階)に定められるか、或いは出荷後にユーザの設計に応じて定められる信号であって、選択信号入力部分4における複数の端子の少なくとも一つに入力される電圧信号である。選択信号入力部分4に入力されている選択信号は、入力されている端子の位置若しくは数、又は端子の位置及び数の組み合わせによって、電気信号の振幅範囲を予め定められた複数の振幅範囲のいずれを選択しているかを示す。このため、選択信号が入力されている端子の位置若しくは数を変更することによって、当該選択信号によって示されている電気信号の振幅範囲は変化する。第1実施形態では、互いに異なる電気信号の振幅範囲を示す第1〜第4選択信号の4つの信号のいずれかが、選択信号入力部分4に入力される。

0031

なお、電気信号の振幅範囲は、電気信号が有し得る電圧の範囲である。予め定められた複数の振幅範囲は、例えば製造段階において適宜設定されるデータであり、集積回路5が有するメモリに格納されている。

0032

集積回路5は、指定された演算を行うと共に種々のデータを格納するチップであり、光変調器3、選択信号入力部分4、及び外部端子6に電気的に接続されている。集積回路5は、振幅制御部11と、パルス振幅変調信号生成部12と、駆動回路部13とを備えている。集積回路5は、単一のチップから構成されてもよいし、複数のチップから構成されてもよい。

0033

以下では、具体例として図2〜5を用いながら、集積回路5の振幅制御部11と、パルス振幅変調信号生成部12と、駆動回路部13とを説明する。図2(b)、図3(b)、図4(b)、及び図5(b)(以後、図2(b)〜図5(b)と記載する)は、電気信号のアイパターンであり、図2(c)、図3(c)、図4(c)、及び図5(c)(以後、図2(c)〜図5(c)と記載する)は、光信号L2のアイパターンである。

0034

振幅制御部11は、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器3の変調特性に基づいて、光信号L2の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、光変調器3に入力される電気信号の各レベルの振幅を設定する。例えば、振幅制御部11は、選択信号入力部分4から選択信号を読み出す。次に、読み出した選択信号に対応する電気信号の振幅範囲を決定する。次に、決定した電気信号の振幅範囲に対応する光変調器3の変調特性に基づいて、光信号L2が取り得る発光強度の範囲を取得する。次に、振幅制御部11は、取得した発光強度の範囲を所定の比率になるように3分割する。このとき、上記発光強度の範囲を3分割するための4つの分割点(光信号L2の各レベルに相当)を設定する。そして、設定した4つの分割点に対応する電気信号の4つの振幅を取得する。

0035

ここで、振幅制御部11の機能の一例を具体的に説明する。まず、振幅制御部11は、選択信号入力部分4に入力されている選択信号を読み出し、当該選択信号によって定められた電気信号の振幅範囲を決定する。例えば第1選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図2(a)に示されるように、電気信号の振幅範囲を−2.5V〜0.5Vに決定する。また、例えば第2選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図3(a)に示されるように、電気信号の振幅範囲を−2.5V〜−0.5Vに決定する。同様に、例えば第3選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図4(a)に示されるように、電気信号の振幅範囲を−1.5V〜−0.5Vに決定し、例えば第4選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図5(a)に示されるように、電気信号の振幅範囲を−1.5V〜−0.75Vに決定する。

0036

次に、読み出した選択信号によって定められた振幅範囲に対応する変調特性21に基づいて、光信号L2の発光強度の範囲を決定する。例えば第1選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図2(a)に示されるように、光信号L2の発光強度の範囲を−20dBm〜−2dBmに決定する。また、例えば第2選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図3(a)に示されるように、光信号L2の発光強度の範囲を−20dBm〜約−6dBmに決定する。同様に、例えば第3選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図4(a)に示されるように、光信号L2の発光強度の範囲を約−16dBm〜約−6dBmに決定し、例えば第4選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、図5(a)に示されるように、光信号L2の発光強度の範囲を約−16dBm〜−8dBmに決定する。

0037

次に、振幅制御部11は、決定した発光強度の範囲を所定の比率に3分割する。下記駆動調整方法においては、決定した発光強度の範囲が均等に分割される。このため、例えば第1選択信号が読み出された場合、振幅制御部11は、変調特性21において光信号L2の発光強度が−20dBmである点を第0レベルを示す分割点と設定し、変調特性21において光信号L2の発光強度が−14dBmである点を第1レベルを示す分割点と設定し、変調特性21において光信号L2の発光強度が−8dBmである点を第2レベルを示す分割点と設定し、変調特性21において光信号L2の発光強度が−2dBmである点を第3レベルを示す分割点と設定する。これにより、第0レベルと第1レベルとの発光強度差B4、第1レベルと第2レベルとの発光強度差B5、及び第2レベルと第3レベルとの発光強度差B6は、それぞれ−6dBmになる(図2(c)も併せて参照)。そして、振幅制御部11は、第0〜第3レベルをそれぞれ示す分割点に対応する電気信号の各レベルの振幅(−2.5V、−1.25V、−0.75V、及び0.5V)を取得する(図2(b)も併せて参照)。また、例えば第1選択信号の代わりに第2〜第4選択信号が読み出された場合も同様に、振幅制御部11は、決定した発光強度の範囲を均等に3分割するための4つの分割点(すなわち、第0〜第3レベル)を設定し、設定した4つの分割点に対応する電気信号の4つの振幅を取得する(詳細は図3図5を参照)。

0038

なお、「所定の比率」は、例えば通信規格にて予め定められた比率であり、集積回路5が有するメモリに格納されている。また以下では、振幅制御部11によって設定された電気信号によって示される各レベルの振幅を、単に「振幅情報」とも呼称する。

0039

パルス振幅変調信号生成部12は、外部端子6から入力される信号を、駆動回路部13に適合する信号に変換する。第1実施形態では、パルス振幅変調信号生成部12は、複数の端子を有する外部端子6から入力された一又は複数の変調信号をPAM4信号に変換する。

0040

駆動回路部13は、光変調器3に入力される電気信号を生成し出力する。例えば、まず駆動回路部13には、パルス振幅変調信号生成部12から出力されるPAM4信号と、振幅制御部11から出力される電気信号の振幅情報とが入力される。駆動回路部13は、PAM4信号と振幅情報とを合成することにより、PAM4信号によって規定されたレベルに応じた振幅を有する電気信号を生成し、光変調器3に当該電気信号を出力する。これにより上述したように、光変調器3は、駆動回路部13に入力されたPAM4信号に応じた発光強度を有する光信号L2を出力する。なお、駆動回路部13は、入力されるPAM4信号のレベルに応じて3つ以上(具体的には、4つ)の異なる振幅レベルを有する電気信号を光変調器3に出力する。

0041

次に、図6を用いながら第1実施形態に係る光送信装置1の駆動調整方法について説明する。図6は、第1実施形態に係る光送信装置の駆動調整方法を説明するフローチャートである。

0042

図6に示されるように、第1ステップとして、光変調器3に入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を設定する(ステップS1)。ステップS1では、予め定められた複数の電気信号の振幅範囲から、光変調器3の変調特性のばらつき、及び/又は印加されるバイアス電圧の大きさ(以下、「特性のばらつき等」とする)に応じた適切な振幅範囲を選択信号が示すことができるように、選択信号入力部分4に含まれる複数の端子において、電圧信号が入力される端子を決定する。

0043

次に、第2ステップとして、選択信号を読み出す(ステップS2)。ステップS2では、選択信号入力部分4において電圧信号が入力されている端子の数及び位置等から、選択信号が予め定められた複数の振幅範囲のいずれを選択しているかを読み出す。

0044

次に、第3ステップとして、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器3の変調特性21に基づいて、光信号L2の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する(ステップS3)。例えば、駆動信号である電気信号に基づいて、振幅制御部11が上記3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択する。ステップS3では、上述したように光信号L2の各レベル間の発光強度差が均等になる(すなわち、発光強度の範囲が均等に分割される)ように、電気信号の各レベルの振幅を設定する(図2(a)等を参照)。これらのステップS1〜S3を経ることによって、光送信装置1の駆動調整方法が完了する。

0045

次に、図7を用いながら、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施される光送信装置1の作用効果について説明する。図7(a)は、上記駆動調整方法が実施されていない光変調器3の変調特性を示すグラフである。図7(a)において、横軸は電気信号の振幅(単位V)を示し、縦軸は光信号L2の発光強度(単位dBm)を示す。また、図7(b)は、電気信号のアイパターンであり、図7(c)は、光信号L2のアイパターンである。

0046

上述したように、光送信装置における光変調器の変調特性は、例えば光変調器の特性のばらつき等によって変化する。このため、例えば上記駆動調整方法を実施せずに光変調器3を用いて電気信号の第0レベル〜第3レベルの振幅差B1〜B3を単に均等に設定した場合、図7(a)〜(c)に示されるように、光信号L2の第0レベル〜第3レベルの発光強度差B4〜B6が不均等になる。この場合、光変調器3に入力される電気信号のアイパターンと、光変調器3から実際に出力される光信号L2のアイパターンとの間にずれが生じ、出力される光信号における理論的な発光強度と実際の発光強度とが異なってしまう。これにより、光変調器3に入力される電気信号の振幅によっては、出力される光信号における理論的なレベルと実際のレベルとが異なってしまうことがある。例えば、電気信号にて第1レベルを示す振幅が光変調器3に入力されたときに、理論的には光信号L2が第1レベルを示すにもかかわらず、実際には光信号L2が第2レベルを示すことがある。したがって、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施されない場合、光変調器の変調特性によっては光多値伝送が正確に実施されない課題がある。

0047

これに対して、第1実施形態に係る駆動調整方法が実施される場合、上述したように、予め定められた複数の電気信号の振幅範囲から、集積回路5に格納されている光変調器3の特性のばらつき等に応じた振幅範囲を示す選択信号を選択信号入力部分4に入力する。例えば、光変調器3の特性のばらつき等に鑑み、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の変調特性21が線形領域のみであることが好ましい場合、選択信号入力部分4に第3選択信号又は第4選択信号を入力する。そして、第3選択信号又は第4選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の変調特性21に基づいて、光信号L2の各レベル間の発光強度差B4〜B6が互いに均等になるように、当該電気信号の各レベルの振幅を設定する。このように光変調器3に応じた選択信号を任意に設定することによって、当該選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内の光変調器3の変調特性21に基づいて、光信号L2の各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を容易に設定できる。これにより、光信号L2における理論的な発光強度と実際の発光強度との間に生じるずれを抑制できる。したがって、第1実施形態によれば、パルス振幅変調方式を用いた光多値伝送の正確性を向上できる。

0048

(第2実施形態)
以下では、第2実施形態に係る光送信装置について説明する。第2実施形態の説明において第1実施形態と重複する記載は省略し、第1実施形態と異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第2実施形態に第1実施形態の記載を適宜用いてもよい。

0049

図8は、第2実施形態に係る光送信装置を示す概略構成図である。図8に示されるように、光送信装置1Aは、第1実施形態の光送信装置1と異なり、レーザ素子2及び光変調器3を備えておらず、代わりにレーザ素子2Aを備えている直接変調型の装置である。このため、集積回路5における駆動回路部13から出力される電気信号は、レーザ素子2Aに直接入力され、変調光である光信号L2Aがレーザ素子2Aから直接出力される。このため、選択信号入力部分4に入力される選択信号は、レーザ素子2Aに入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す。なお、駆動回路部13は、入力されるPAM4信号のレベルに応じて3つ以上(第2実施形態では4つ)の異なる振幅レベルを有する電気信号をレーザ素子2Aに出力する。

0050

第2実施形態の集積回路5において、振幅制御部11は、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子2Aの変調特性に基づいて、光信号L2Aの各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する。なお、第2実施形態においても、駆動信号である電気信号に基づいて、振幅制御部11が上記3つ以上の異なる振幅レベルの何れかを選択してもよい。

0051

このような第2実施形態に係る光送信装置1Aに対しても、第1実施形態に示される駆動調整方法を適用できる。換言すると、第2実施形態における駆動調整方法は、第1実施形態と同様にステップS1〜ステップS3を有している。第2実施形態のステップS1では、レーザ素子2Aに入力される電気信号の振幅範囲を、予め定められた複数の振幅範囲のいずれに選択するかを示す選択信号を設定する。第2実施形態のステップS2では、当該選択信号を読み出す。第2実施形態のステップS3では、選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子2Aの変調特性に基づいて、光信号L2Aの各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を設定する。

0052

上より、第2実施形態に係る駆動調整方法が実施された光送信装置1Aにおいても、レーザ素子2Aの特性のばらつき等に応じて選択信号を任意に設定することによって、当該選択信号によって示される電気信号の振幅範囲内のレーザ素子2Aの変調特性に基づいて、光信号L2Aの各レベル間の発光強度差が所定の比率になるように、電気信号の各レベルの振幅を容易に設定できる。したがって、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果が奏される。

0053

本発明による光送信装置及びその駆動調整方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、光信号L2,L2Aの各レベル間の発光強度差は、必ずしも均等でなくてもよい。

0054

また、上記実施形態では、PAM信号としてPAM4信号が用いられているが、8値であるPAM8信号が用いられてもよいし、16値であるPAM16信号が用いられてもよい。

0055

また、上記実施形態では、選択信号入力部分4は、複数の端子を有さなくてもよい。例えば、選択信号入力部分4は、外部から書き込み可能レジスタでもよい。この場合、振幅制御部11は、製造段階で予めレジスタに入力された選択信号を読み出してもよい。また、レジスタに予め書き込まれた選択信号は、出荷後にユーザによって変更されてもよい。

0056

上記実施形態における駆動調整方法は、一旦選択信号が定まった後においては、再び実施されなくてもよい。また、選択信号入力部分4に入力される選択信号が変更された場合、上記駆動調整方法を再び実施してもよい。

0057

1,1A…光送信装置、2,2A…レーザ素子、3…光変調器、4…選択信号入力部分、5…集積回路、6…外部端子、11…振幅制御部、12…パルス振幅変調信号生成部、13…駆動回路部。

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