專利名稱：外部調制器的控制設備和方法
技術領域：
本發明涉及要在光通信系統中使用的馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)型光調制器 的控制設備和方法。本申請要求2007年12月4日提交的日本專利申請2007-313474的優先權，其全 部內容通過引用包含于此。
背景技術：
作為外部調制器，已知有諸如LiNbO3調制器(LN調制器)等的Mach-Zehnder (MZ) 型調制器，在MZ型調制器中，相對于所施加的電壓，透光特性改變成正弦波形(周期為 2V π )。然而，該透光特性對于諸如溫度變化等的干擾是靈敏的，因此在其中發生時間變化 (工作點漂移)。這里，“工作點漂移”是指在表示施加電壓和光輸出功率之間的關系的特性曲線 中，在施加電壓增大或減小的方向上的漂移。在用于補償諸如Mach-Zehnder(MZ)型調制器等的外部調制器的工作點漂移的各 種方法中，低頻疊加方法由于其簡單性和方便性而已被廣泛使用。該低頻疊加方法是這樣 一種方法在調制信號上預先疊加低頻信號，并且根據在外部調制器的輸出中所檢測到的 低頻信號分量和原始低頻信號之間的相位差來補償工作點偏移量。圖10示出了用于使用 低頻疊加方法的傳統的外部調制器的控制設備21的結構(專利文獻1)。在圖10中，用于要在光通信中使用的傳統的外部調制器的控制設備設置有光源 20,Mach-Zehnder (MZ)型光調制器22、光分路單元23、低頻振蕩器24、低頻疊加單元25、低 頻信號檢測單元26和工作點控制單元27。來自Mach-Zehnder (MZ)型光調制器22的光輸出被光分路單元23分路并被輸出 至光輸出單元(圖中未示出)側和低頻信號檢測單元26側。低頻振蕩器24生成并輸出用于檢測Mach-Zehnder型光調制器22的工作點偏移 量的低頻信號(頻率f)。低頻疊加單元25對用于調制從光源20輸出的光的調制信號以及從低頻振蕩器24 輸出的低頻信號(頻率f)進行疊加。低頻信號檢測單元26檢測Mach-Zehnder (MZ)型光調制器22的光輸出中的、已通 過低頻疊加單元25而被疊加在調制信號上的低頻信號分量(頻率f)。而且，低頻信號檢測 單元26根據該低頻信號分量(頻率f)與從低頻振蕩器輸出的低頻信號(頻率f)之間的 相位差(Mach-Zehnder型光調制器22的工作點偏移量)來輸出直流電壓信號。工作點控制單元27基于從低頻信號檢測單元26輸出的電信號來控制工作點，以 補償Mach-Zehnder(MZ)型光調制器22的工作點偏移量(工作點漂移)。在上述結構中，將從光源20輸出的連續光輸入到Mach-Zehnder型光調制器22 中，并且進行光調制。在該光調制中使用的電信號是其中從低頻振蕩器24輸出的低頻信號 (頻率f)已通過低頻疊加單元25而被疊加在調制信號上的信號。因此，光調制信號包含低頻信號(頻率f)分量。在Mach-Zehnder型光調制器22中，從光源20輸出的連續光被利用從低頻疊加單 元25輸出的包含低頻信號分量的調制信號來進行調制，然后被輸出至光分路單元23。Mach-Zehnder型光調制器22的調制輸出被通過光分路單元23而進行分路，并被 輸出至光輸出單元側和低頻信號檢測單元26側。低頻信號檢測單元26檢測低頻信號分量(頻率f)，將檢測到的低頻信號的相位 與從低頻振蕩器24輸出的低頻信號(頻率f)的相位進行比較，并將相位差信息(即，表示 Mach-Zehnder型光調制器22的工作點偏移量的信號(直流電壓信號))輸出至工作點控制 單元27。在低頻檢測單元26中，通過光電二極管將已在光分路單元23處取得的光輸出轉 換成電信號以被檢測。該電信號包含已在低頻疊加單元中被疊加的低頻信號。在放大器中 被適當放大之后，該檢測到的電信號被通過混頻器而與從低頻振蕩器至混頻器的低頻輸入 相混合，并且相位被檢測。在來自與該相位相對應的混頻器的輸出中，通過低通濾波器截止 高于預定頻率的信號，并且向工作點控制單元27輸出直流電壓信號。在工作點控制單元27中，向Mach-Zehnder型光調制器22施加用于基于相位 差信息而補償Mach-Zehnder型光調制器22的工作點漂移(工作點偏移量)的控制電 壓。也就是說，根據從低頻信號檢測單元26輸出的電信號而使偏置電壓偏移，并補償 Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的工作點漂移。通過利用上述光分路單元23、低頻信號檢測單元26和工作點控制單元27的反饋 環路的反饋控制操作，可以補償Mach-Zehnder型光調制器22的工作點漂移，并且穩定地進 行調制以遵循工作點漂移。[專利文獻1]日本未審專利申請首次公開H03-251815。
發明內容
本發明要解決的問題然而，在專利文獻1中公開的用于外部調制器的控制設備中，如上所述，所有示出 的為通過使用光分路單元23、低頻信號檢測單元26和工作點控制單元27的反饋環路的 反饋控制方法來進行Mach-Zehnder型光調制器的工作點控制。沒有公開對Mach-Zehnder 型光調制器的光輸入功率的變化的影響。在光源20中，由于溫度變化和時間變化等，可能導致發生光輸出功率的變化。而 且，可能需要改變光源20的光輸出功率的系統，以改變Mach-Zehnder型光調制器22的光 輸出功率。如果至Mach-Zehnder型光調制器22的光輸入功率變化，則閉環增益(艮口， Mach-Zehnder型光調制器22 —光分路單元23 —低頻信號檢測單元26 —工作點控制單元 27的反饋環路的增益)將改變。圖11是示出了閉環增益改變時的方面的圖。該圖的縱軸 表示從低頻信號檢測單元26輸出的直流電壓信號的大小，并且橫軸表示從Mach-Zehnder 型光調制器22輸出的光信號的交叉點。此外，該圖中的實線Sl示出在閉環增益變化之前 光信號交叉點與直流電壓信號之間的關系。該圖中的虛線S2示出了在閉環增益已改變之 后光信號交叉點和直流電壓信號之間的關系。如圖11所示，當閉環增益改變時，該直線的斜率改變，因此光信號交叉點改變。本發明考慮上述情況，目的是提供降低工作點對于至外部調制器的光輸入功率的 變化的依賴性的外部調制器的控制設備和方法。用于解決該問題的措施本發明為解決上述問題和實現所述目的采用以下措施(1)本發明的用于外部調制器的控制設備是用于基于輸入信號而對從光源發射 的光進行調制的外部調制器的控制設備，該控制設備包括低頻信號生成裝置，該低頻信號 生成裝置生成并輸出具有預定頻率的低頻信號；信號疊加裝置，該信號疊加裝置將作為輸 入信號的第一調制信號與該低頻信號相疊加，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號 施加于外部調制器；低頻信號檢測裝置，該低頻信號檢測裝置從外部調制器的光輸出中檢 測低頻信號分量，將該檢測到的低頻信號的相位與從低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的 相位進行比較，并輸出根據相位差的信號；工作點控制裝置，該工作點控制裝置基于低頻信 號檢測裝置的輸出信號進行控制，以補償外部調制器的工作點漂移；光功率水平檢測裝置， 該光功率水平檢測裝置檢測外部調制器的光輸出的平均值；以及可變增益放大裝置，被配 置用于基于光功率水平檢測裝置的檢測輸出而設置增益，該可變增益放大裝置放大低頻信 號檢測裝置的輸出，并將該輸出輸出至工作點控制裝置；其中，設置可變增益放大裝置的增 益，以使得從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路的閉環 增益變得恒定。根據以上的(1)中所述的用于外部調制器的控制設備，設置可變增益放大裝置的 增益，以使得從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路的閉 環增益變得恒定。因而，可以抑制外部調制器的工作點的改變，同時降低工作點對于外部調制器的 輸入功率的變化的依賴性。(2)本發明的用于外部調制器的控制設備是基于輸入信號對從光源發射的光進行 調制的外部調制器的控制設備，該控制設備包括低頻信號生成裝置，該低頻信號生成裝置 生成并輸出具有預定頻率的低頻信號；信號疊加裝置，該信號疊加裝置將作為輸入信號的 第一調制信號與該低頻信號相疊加，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號施加于外 部調制器；低頻信號檢測裝置，該低頻信號檢測裝置從外部調制器的光輸出中檢測低頻信 號分量，將該檢測到的低頻信號的相位與從低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位進行 比較，并輸出根據相位差的信號；工作點控制裝置，該工作點控制裝置基于低頻信號檢測裝 置的輸出信號進行控制，以補償外部調制器的工作點漂移；光功率水平檢測裝置，該光功率 水平檢測裝置檢測外部調制器的光輸出的平均值；以及光輸出控制裝置，該光輸出控制裝 置基于光功率水平檢測裝置的檢測輸出而控制光源的光輸出，從而使得光功率水平檢測裝 置的檢測值變得恒定。根據以上的(2)中所述的用于外部調制器的控制設備，可以保持外部調制器的輸 出恒定，并且從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路的閉 環增益變得恒定。因而，可以抑制外部調制器的工作點的變化，同時降低工作點對于外部調 制器的輸入功率的變化的依賴性。(3)本發明的外部調制器的控制方法是基于輸入信號從對光源發射的光進行調制
6的外部調制器的控制方法，該控制方法包括第一步驟，用于利用低頻信號生成裝置生成具 有預定頻率的低頻信號；第二步驟，用于利用信號疊加裝置在作為輸入信號的第一調制信 號上疊加在第一步驟中生成的低頻信號，以生成第二調制信號，并將該第二調制信號施加 于外部調制器；第三步驟，用于利用光功率水平檢測裝置檢測外部調制器的光輸出的平均 值；第四步驟，用于利用低頻信號檢測裝置從外部調制器的光輸出中檢測低頻信號分量，將 該檢測到的低頻信號的相位與從低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位進行比較，并輸 出根據相位差的信號；第五步驟，用于基于光功率水平檢測裝置的檢測輸出而對放大低頻 信號檢測裝置的輸出并將該輸出輸出至工作點控制裝置的可變增益放大裝置的增益進行 設置；以及第六步驟，用于基于根據該相位差的信號而利用工作點控制裝置進行控制，以補 償外部調制器的工作點漂移；其中，在第五步驟中，基于在第三步驟中輸出的信號來設置可 變增益放大裝置的增益，以使得從外部調制器的光輸出側起通過工作點控制裝置并回到外 部調制器的環路的閉環增益變得恒定。根據以上的(3)中所述的外部調制器的控制方法，設置可變增益放大裝置的增 益，以使得從外部調制器的光輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路中的 閉環增益變得恒定。因此，從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路中 的閉環增益變得恒定。因而，可以抑制外部調制器的工作點的變化，同時降低工作點對于外 部調制器的輸入功率的變化的依賴性。(4)本發明的外部調制器的控制方法是基于輸入信號來對從光源發射的光進行調 制的外部調制器的控制方法，該控制方法包括第一步驟，用于利用低頻信號生成裝置生成 具有預定頻率的低頻信號；第二步驟，用于利用信號疊加裝置在作為輸入信號的第一調制 信號上疊加該低頻信號，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號施加于外部調制器；第 三步驟，用于利用光功率水平檢測裝置來檢測外部調制器的光輸出的平均值；第四步驟，用 于利用低頻信號檢測裝置從外部調制器的光輸出中檢測低頻信號分量，將該檢測到的低頻 信號的相位與從低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位進行比較，并輸出根據相位差的 信號；第五步驟，用于基于根據該相位差的信號而利用工作點控制裝置進行控制，以補償外 部調制器的工作點漂移；以及第六步驟，用于基于第三步驟的檢測輸出而利用光輸出控制 裝置控制光源的光輸出，從而使得光功率水平檢測裝置的檢測值變得恒定。根據以上(4)中所述的外部調制器的控制方法，可以保持外部調制器的輸出恒 定，并且從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路中的閉環 增益變得恒定。因此，可以抑制外部調制器的工作點的變化，同時降低工作點對于外部調制 器的輸入功率的變化的依賴性。本發明的效果根據以上(1)中所述的用于外部調制器的控制設備，可以對放大要輸出至工作點 控制裝置的信號的可變增益放大裝置的增益進行控制，或者可以控制外部調制器的輸出， 從而使得從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路中的閉 環增益變得恒定。因此，可以抑制外部調制器的工作點的變化，同時降低工作點對于外部調 制器的輸入功率的變化的依賴性。
圖1是示出根據本發明第一實施例的外部調制器的控制設備的結構的框圖；圖2是示出同一實施例的光功率水平檢測裝置的結構的圖；圖3是示出同一實施例的低頻信號檢測裝置的結構的圖；圖4是示出同一實施例的可變增益放大裝置的結構的圖；圖5是示出同一實施例的工作點控制裝置的結構的圖；圖6是示出根據同一實施例的用于外部調制器的控制設備的操作的說明圖；圖7是示出根據本發明第二實施例的用于外部調制器的控制設備的結構的框圖；圖8是示意性地示出同一實施例的光輸出控制裝置的結構的圖；圖9是示出本發明的外部調制器的控制設備中所獲得的直流電壓信號和漂移的 量之間的關系的圖；圖10是示出傳統的外部調制器的控制設備的結構的框圖；圖11是示出直流電壓信號與光信號交叉點之間的關系的圖。附圖標記的說明1 (1A，1B)用于外部調制器的控制設備10光源
11光輸出控制裝置
12外部調制器(Mach-Zehnder型光調制器)
13光分路單元
14低頻信號生成裝置
15信號疊加裝置
16光功率水平檢測裝置
17低頻信號檢測裝置
18可變增益放大裝置
19工作點控制裝置
具體實施例方式第一實施例下面參考
本發明的實施例。圖1示出根據本發明第一實施例的用于外部 調制器的控制設備的結構。在圖1中，根據本發明第一實施例的用于外部調制器的控制設 備IA(I)設置有光源10、光分路單元13、低頻信號生成裝置14、信號疊加裝置15、光功率 水平檢測裝置16、低頻信號檢測裝置17、可變增益放大裝置18和工作點控制裝置19。該外 部調制器的控制設備IA控制外部調制器12以基于輸入的信號來調制從光源10發射的光。在本發明中，優選地使用Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12作為外部調制器12。 向該Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12輸入來自光源10的光輸出、從信號疊加裝置15輸 出的調制信號和來自工作點控制裝置19的偏置電壓。Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12在 接收到該偏置電壓時，根據來自信號疊加裝置15的調制信號的輸入而調制從光源10輸入 的光，然后輸出該光。低頻信號生成裝置14生成具有預定頻率f的低頻信號，并輸出該低頻信號。這里，預定頻率f是指在波段上不與第一調制信號相重疊且可通過低通濾波器而被容易地分 離的頻率。第一調制信號通常在IOkHz至40GHz的大致范圍內，因此例如約IkHz優選地作 為頻率f。如果頻率f過低，則控制速度將降低，并且還將難以通過后述的低通濾波器17c 來分離該頻率。作為低頻信號生成裝置14，可以應用能夠生成上述預定頻率的諸如低頻振蕩器等 的傳統上眾所周知的裝置。信號疊加裝置15在作為Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的輸入信號的原始調 制信號(第一調制信號)上疊加從低頻信號生成裝置14輸出的具有頻率f的低頻信號， 從而提供第二調制信號。信號疊加裝置15將該第二調制信號作為新的調制信號而施加于 Mach-Zehnder (MZ)型光調制器 12。信號疊加裝置15沒有被特別限制，并且可以使用能夠利用具有頻率f的低頻信號 來對第一調制信號進行振幅調制并將其輸出為第二調制信號的諸如可變增益放大器等的 裝置。通過用于獲得預定信號電平的驅動放大器和電容器，將從信號疊加裝置15輸出的第 二調制信號輸入至Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12。從光源10輸入的連續光被利用該第 二調制信號來進行調制，并被輸出至光分路單元13。光分路單元13將從Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12輸出的光分路至光輸出單 元(圖中未示出)側和光功率水平檢測裝置16側。光功率水平檢測裝置16檢測從Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12輸出的光輸出 中的、通過光分路單元13取得的光輸出的平均值。此時，可以使用Mach-Zehnder(MZ)型光 調制器12的散射光(光泄漏)來檢測光輸出的平均值。例如，如圖2所示，光功率水平檢測裝置16示意性地配置有光電二極管16a和電 流檢測電路16b。通過光電二極管16a將由光分路單元13取得的Mach-Zehnder(MZ)型光 調制器12的光輸出轉換成電信號(直流分量和調制信號分量)，并且電流檢測電路16b檢 測直流分量的大小(平均值)。在光功率水平檢測裝置16的輸出中，將該直流分量輸入至 可變增益放大裝置18中，并將調制信號分量輸入至低頻信號檢測裝置17中。低頻信號檢測裝置17從Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的光輸出中檢測低頻 信號分量(頻率f)，將該檢測到的低頻信號的相位與從低頻信號生成裝置14輸出的低頻信 號的相位進行比較，檢測其相位差信息(工作點偏移量)，并將該相位差信息輸出至可變增 益放大裝置18。例如，如圖3所示，低頻信號檢測裝置16示意性地配置有帶通放大器17a、 混頻器17b和低通濾波器17c。經由選擇性地放大具有頻率f的低頻信號的帶通放大器17a 而將從光功率水平檢測裝置16輸出的電信號輸入至混頻器17b的輸入端之一中。從低頻 信號生成裝置14輸出的低頻信號被輸入到混頻器17b的另一輸入端。混頻器17b比較這 些信號的相位，并向低通濾波器17c輸出根據相位差的信號。低通濾波器17c截止來自混 頻器17b的輸出中的、具有大于預定頻率(例如，作為上述信號的相乘的結果而生成的兩倍 的頻率分量，或者頻率f的泄漏分量)的頻率的信號，并向可變增益放大裝置18輸出直流 電壓信號。由于低通濾波器17c足以截止這些信號，因而低頻濾波器17c的優選通帶不大 于 IOOHz。從低頻信號檢測裝置17輸入的直流電壓信號被由可變增益放大裝置18根據來自 光功率水平檢測裝置16的輸入而進行放大，并被輸出至工作點控制裝置19。如圖4所示，可變增益放大裝置18示意性地配置有放大器18a和可變電阻器18b。利用該結構，低頻信 號檢測裝置17輸入的電信號被基于光功率水平檢測裝置16的檢測輸出而設置增益，被通 過放大器18a進行放大，并被輸出至工作點控制裝置19。工作點控制裝置19基于從可變增益放大裝置18輸出的電信號進行控制，以補 償Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的工作點漂移。如圖5所示，工作點控制裝置17示 意性地配置有放大器19a和電容器19b。該結構給出依賴于從可變增益放大裝置18輸出 的電信號的輸出，以補償Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的工作點漂移。也就是說，工 作點控制裝置19根據從可變增益放大裝置18輸出的電信號來使偏置電壓偏移，以補償 Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的工作點漂移。在本實施例的用于外部調制器的控制設備中，可以通過可變增益放大裝置18來 設置根據光功率水平檢測裝置16的檢測輸出的增益。通過與光功率水平檢測裝置16中檢 測到的光功率水平成反比地設置該增益，可以使從Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的輸 出側起通過工作點控制裝置19并回到Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的環路的閉環增 益保持恒定。傳統上，在從光源輸入至外部調制器12的光功率由于溫度變化而改變的情況 下，閉環增益改變，并且光信號交叉點改變。在本實施例的用于外部調制器的控制設備中， 如上所述，即使在光源10的光功率變化的情況下，閉環增益也是恒定的。因此，即使在該光 功率已改變的情況下，輸入至工作點控制裝置19的直流電壓信號和光信號交叉點之間的 關系也不從圖11所示的直線Sl改變。也就是說，即使光源10的光功率改變，圖11的圖中 所示的直線的斜率也將是恒定的。結果，即使從光源10輸入至外部調制器12的光功率改 變，也可以抑制Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的工作點的變化。圖9是示出在本實施例的用于外部調制器的控制設備中獲得的輸入至工作點控 制裝置19的直流電壓信號與漂移量之間的關系的圖。該圖的縱軸表示直流電壓信號的大 小，并且橫軸表示漂移量。該圖中的Vl表示當在本實施例的用于外部調制器的控制設備中 正從外部調制器12輸出最佳光輸出時的直流電壓信號的大小。而且，該圖中的Dl表示正 從外部調制器12輸出最佳光輸出的情況下的狀態(初始值)。在由于溫度變化或施加于 Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的電壓而發生工作點漂移(D2、D3)的情況下，根據該漂移 方向，檢測到具有相同相位或者反向相位的頻率f的低頻分量。通過低頻信號檢測裝置17 檢測到在工作點漂移中發生的相位差，因而可以利用工作點控制裝置19控制偏置電壓，以 使得直流電壓信號的輸出變成恒定值(V2、V3變成VI)。因此，如同用于傳統的外部調制器 的控制設備一樣，可以補償已由于溫度變化或者施加于Mach-ZehndeHMZ)型光調制器12 的電壓而發生的工作點漂移。也就是說，本實施例的用于外部調制器的控制設備能夠抑制由于溫度變化或施加 于Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的電壓而發生的工作點漂移，同時能夠抑制由于輸入 至Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的光功率的變化而發生的工作點漂移。因此，與用于 傳統的外部調制器的控制設備相比，可以更有效地抑制外部調制器的工作點的變化和穩定 外部調制器的輸出。在上述第一實施例的外部調制器的控制設備IA中，可變放大裝置18不一定存在 于低頻信號檢測裝置17的后級，而是只需要在該閉環中。例如，該結構可以使得圖2所示 的電阻器16c是可變電阻器，并且該可變電阻器16c設置有可變增益放大裝置18的功能。這仍然可以獲得與上述第一實施例的外部調制器的控制設備IA中的效果相類似的效果。接著使用本實施例的外部調制器的控制設備IA說明控制外部調制器12的方法。該控制外部調制器的方法包括第一步驟用于利用低頻信號生成裝置14生成具 有預定頻率的低頻信號；第二步驟，用于利用信號疊加裝置15在作為輸入信號的第一調制 信號上疊加該低頻信號，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號施加于外部調制器12 ； 第三步驟，用于利用低頻信號檢測裝置17從外部調制器12的光輸出中檢測低頻信號分量， 將該檢測到的低頻信號的相位與從低頻信號生成裝置14輸出的低頻信號的相位進行比 較，并且輸出的根據相位差信號；第四步驟，用于基于根據該相位差的信號而利用工作點控 制裝置19進行控制，以補償外部調制器12的工作點漂移；第五步驟，用于利用光功率水平 檢測裝置16檢測外部調制器12的光輸出的平均值；以及第六步驟，用于基于光功率水平檢 測裝置16的檢測輸出而對放大低頻信號檢測裝置17的輸出并將該輸出輸出至工作點控制 裝置19的可變增益放大裝置18的增益進行設置。下面說明各步驟。〈第一步驟〉在第一步驟中，利用低頻信號生成裝置14生成具有上述預定頻率f的低頻信號。<第二步驟>在第二步驟中，信號疊加裝置15在作為輸入信號的第一調制信號上疊加該低頻 信號，從而給出第二調制信號，并將該第二調制信號施加于外部調制器12。利用該第二調制 信號來調制從光源10輸入至Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的信號的光輸出，并將該光 輸出輸出至光分路單元13。<第三步驟>在第三步驟中，通過光功率水平檢測裝置16檢測外部調制器12的光輸出的平均 值。這里，從Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12輸出的光的一部分在光分路單元13處被取 得，通過光功率水平檢測裝置16的光電二極管16a被光電轉換，并在電路檢測電路16b中 被檢測其平均值。〈第四步驟〉在第四步驟中，低頻信號檢測裝置17檢測外部調制器12的光輸出中的低頻信號 分量(頻率f)。將該檢測到的低頻信號分量的相位與從低頻信號生成裝置14輸出的(在 第一步驟中所生成的)低頻信號的相位進行比較，并檢測根據該相位差(工作點偏移量) 的信號。然后該信號被轉換成直流電壓信號，并被輸出至可變增益放大裝置18。<第五步驟>基于第三步驟中的信號輸出(光功率水平檢測裝置16的檢測輸出)而設置可變 增益放大裝置18的增益，其中，可變增益放大裝置18放大低頻信號檢測裝置17的輸出，并 將該輸出輸出至工作點控制裝置19。此時，將可變增益放大裝置18的增益設置成使得從外 部調制器12的光輸出側起通過工作點控制裝置19并回到外部調制器12的環路的閉環增 益變得恒定。〈第六步驟〉在第六步驟中，工作點控制裝置19進行控制，以補償外部調制器12的工作點漂 移。也就是說，在接收到可變增益放大裝置18的輸出時，工作點控制裝置19使偏置電壓偏 移以遵循Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的工作點漂移，從而控制Mach-Zehnder (MZ)型
11光調制器12的工作點。這里相對于Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的輸出說明了光功率水平檢測裝置 16的輸出、可變增益放大裝置18的增益和用于工作點控制的反饋環路的閉環增益。圖6示出光功率水平檢測裝置16的輸出、可變增益放大裝置18的增益以 及從Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的輸出側起通過工作點控制裝置19并回到 Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的環路的閉環增益相對于Mach-Zehnder (MZ)型光調制器 12的輸出的關系。這里考慮Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的光輸出功率強的情況(圖6的上 側)和Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的光輸出功率弱的情況(圖6的下側)。從光功 率水平檢測裝置16至可變增益放大裝置18的輸出約與Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12 的光輸出功率成比例。因此，如圖6所示，與Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的光輸出功 率弱的情況相比，在Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的光輸出功率強的情況下，光功率水 平檢測裝置16的輸出較大。如上所述，將可變增益放大裝置18的增益設置成與光功率水平檢測裝置16中所 檢測到的值成反比。因此，如圖6所示，隨著Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的光輸出功 率變得更強，可變增益放大裝置18的增益變得更小，并且隨著Mach-Zehnder (MZ)型光調制 器12的光輸出功率變得更弱，可變增益放大裝置18的增益變得更大。從Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的輸出側起通過工作點控制裝置19并回到 Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的環路的閉環增益與光功率水平檢測裝置16的輸出和可 變增益放大裝置18的增益的乘積成比例。在本實施例中，光功率水平檢測裝置16的輸出 和可變增益放大裝置18的增益成反比。因此，它們的乘積變得基本恒定。因此，可以利用 工作點控制裝置19控制Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的工作點，以遵循工作點漂移， 作為結果，可以抑制Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的工作點的變化。第二實施例接著，圖7示出根據本發明第二實施例的用于外部調制器的控制設備的結構。根據本實施例的用于外部調制器的控制設備IB(I)在結構上與根據第一實施例 的用于外部調制器的控制設備IA(I)的差別在于作為對第一實施例中的可變增益放大裝 置18的代替，設置了控制光源10的輸出的光輸出控制裝置11。以相同的附圖標記表示具 有與第一實施例的組件的功能相類似的功能的組件，并且省略對其的說明。在圖7中，根據本發明第二實施例的外部調制器的控制設備IB設置有光源10、 光輸出控制裝置11、光分路單元13、低頻信號生成裝置14、信號疊加裝置15、光功率水 平檢測裝置16、低頻信號檢測裝置17和工作點控制裝置19。利用該控制設備1B，通過 Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12來調制從光源10發射的光。在本實施例中，基于來自光 功率水平檢測裝置16的輸入信號控制光源10的該光輸出。在本實施例中，光功率水平檢測裝置16檢測已在光分路單元13處被分路的 Mach-Zehnder(MZ)型光調制器的光輸出的平均值，并將該檢測到的信號輸出至光輸出控制 裝置11。如同第一實施例一樣，通過光電二極管16a將在光分路單元13處取得的外部調制 器12的光輸出轉換成電信號(直流分量和調制信號分量)，并且電流檢測電路16b檢測該 直流分量的大小(平均值)。在光功率水平檢測裝置16的輸出中，將該直流分量輸入至光輸出控制裝置11，并將調制信號分量輸入至低頻信號檢測裝置17。工作點控制裝置19基于從低頻信號檢測裝置17輸出的根據相位差的信號(根據 工作點漂移的信號)而使偏置電壓偏移，從而進行控制，以補償Mach-Zehnder(MZ)型光調 制器12的工作點漂移。光輸出控制裝置11基于光功率水平檢測裝置16的檢測輸出而控制光源10的光 輸出，以使得該檢測輸出變得恒定。如圖8所示，光輸出控制裝置11示意性地配置有放大 器1 Ia和電容器1 Ib。利用該結構，調整來自光源10的輸出，從而使得從光功率水平檢測裝 置16輸出的電信號變得恒定。結果，即使在由于溫度變化而在輸入至Mach-Zehnder型光調制器12的光功率中 已發生了變化、且Mach-Zehnder型光調制器12的插入損耗已增大的情況下，也可以抑制 Mach-Zehnder型光調制器12的工作點漂移，同時降低工作點對于Mach-Zehnder型光調制 器12的輸入功率的變化的依賴性。在本實施例的外部調制器的控制設備IB中，利用光輸出控制裝置11，可以使得從 Mach-Zehnder型光調制器12輸出的光輸出恒定。因此，可以抑制由于溫度變化或者施加于 Mach-Zehnder(MZ)型光調制器12的電壓而發生的工作點漂移。與此同時，還可以抑制由于 輸入至Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的光功率的變化而發生的工作點偏移。因此，與 用于傳統的外部調制器的控制設備相比，可以更有效地抑制外部調制器的工作點的變化和 穩定外部調制器的輸出。接著說明使用本實施例的外部調制器的控制設備IB來控制基于輸入信號而調制 從光源10發射的光的外部調制器12的方法。該控制外部調制器的方法包括第一步驟，用于利用低頻信號生成裝置14生成具 有預定頻率的低頻信號；第二步驟，用于利用信號疊加裝置15將該低頻信號疊加在作為輸 入信號的第一調制信號上，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號施加于外部調制器 12 ；第三步驟，用于利用光功率水平檢測裝置16檢測外部調制器12的光輸出的平均值；第 四步驟，用于利用低頻信號檢測裝置17檢測來自外部調制器12的光輸出的低頻信號分量， 將該檢測到的低頻信號的相位與從低頻信號生成裝置14輸出的低頻信號的相位進行比 較，并輸出根據相位差的信號；第五步驟，用于基于根據該相位差的信號而利用工作點控制 裝置19進行控制，以補償外部調制器12的工作點漂移；以及第六步驟，用于基于第三步驟 的檢測輸出而利用光輸出控制裝置11控制光源10的光輸出，從而使得光功率水平檢測裝 置16的檢測值變得恒定。對于第一步驟至第四步驟，控制方法與第一實施例中的控制方法 相類似。〈第五步驟〉在第五步驟中，工作點控制裝置19基于第四步驟中所檢測到的根據相位差的信 號(根據工作點漂移的信號)而進行控制，以補償外部調制器12的工作點漂移。也就是說， 在接收到低頻信號檢測裝置17的輸出時，工作點控制裝置19控制Mach-Zehnder (MZ)型光 調制器12的工作點，以遵循Mach-Zehnder (MZ)型光調制器12的工作點漂移。〈第六步驟〉在第六步驟中，光輸出控制裝置11基于第三步驟的檢測輸出而控制光源10的光 輸出，從而使得光功率水平檢測裝置16的檢測值變得恒定。
結果，即使由于溫度變化導致輸入至Mach-Zehnder型光調制器12的光功率已 發生改變，也可以抑制Mach-Zehnder型光調制器12的工作點漂移，同時降低工作點對于 Mach-Zehnder型光調制器12的輸入功率的變化的依賴性。工業應用性在本發明的用于外部調制器的控制設備中，設置可變增益放大裝置的增益，從而 使得從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并且回到外部調制器的環路中的閉環 增益變得恒定。結果，可以抑制外部調制器的工作點的變化，同時降低工作點對于外部調制 器的輸入功率的變化的依賴性。
權利要求
一種用于基于輸入信號調制從光源發射的光的外部調制器的控制設備，所述控制設備包括低頻信號生成裝置，所述低頻信號生成裝置生成并輸出具有預定頻率的低頻信號；信號疊加裝置，所述信號疊加裝置在所述低頻信號上疊加作為所述輸入信號的第一調制信號，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號施加于所述外部調制器；低頻信號檢測裝置，所述低頻信號檢測裝置從所述外部調制器的光輸出中檢測低頻信號分量，將該檢測到的低頻信號的相位與從所述低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位進行比較，并輸出根據相位差的信號；工作點控制裝置，所述工作點控制裝置基于所述低頻信號檢測裝置的輸出信號進行控制，以補償所述外部調制器的工作點漂移；光功率水平檢測裝置，所述光功率水平檢測裝置檢測所述外部調制器的光輸出的平均值；以及可變增益放大裝置，被配置用于基于所述光功率水平檢測裝置的檢測輸出設置增益，所述可變增益放大裝置放大所述低頻信號檢測裝置的輸出，并將該輸出輸出至所述工作點控制裝置；其中，設置所述可變增益放大裝置的增益，以使得從所述外部調制器的輸出側起通過所述工作點控制裝置并回到所述外部調制器的環路的閉環增益變得恒定。
2.一種用于基于輸入信號調制從光源發射的光的外部調制器的控制設備，該控制設備 包括低頻信號生成裝置，所述低頻信號生成裝置生成并輸出具有預定頻率的低頻信號； 信號疊加裝置，所述信號疊加裝置在所述低頻信號上疊加作為所述輸入信號的第一調 制信號，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號施加于所述外部調制器；低頻信號檢測裝置，所述低頻信號檢測裝置從所述外部調制器的光輸出中檢測低頻信 號分量，將該檢測到的低頻信號的相位與從所述低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位 進行比較，并輸出根據相位差的信號；工作點控制裝置，所述工作點控制裝置基于所述低頻信號檢測裝置的輸出信號進行控 制，以補償所述外部調制器的工作點漂移；光功率水平檢測裝置，所述光功率水平檢測裝置檢測所述外部調制器的光輸出的平均 值；以及光輸出控制裝置，所述光輸出控制裝置基于所述光功率水平檢測裝置的檢測輸出而控 制所述光源的光輸出，從而使得所述光功率水平檢測裝置的檢測值變得恒定。
3.一種基于輸入信號調制從光源發射的光的外部調制器的控制方法，該控制方法包括第一步驟，用于利用低頻信號生成裝置生成具有預定頻率的低頻信號； 第二步驟，用于利用信號疊加裝置將所述第一步驟中生成的所述低頻信號疊加在作為 輸入信號的第一調制信號上，以構成第二調制信號，并將所述第二調制信號施加于所述外 部調制器；第三步驟，用于利用光功率水平檢測裝置檢測所述外部調制器的光輸出的平均值； 第四步驟，用于利用低頻信號檢測裝置從所述外部調制器的光輸出中檢測低頻信號分量，將該檢測到的低頻信號的相位與從所述低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位進行 比較，并輸出根據相位差的信號；第五步驟，用于基于所述光功率水平檢測裝置的檢測輸出而對放大所述低頻信號檢測 裝置的輸出并將該輸出輸出至工作點控制裝置的可變增益放大裝置的增益進行設置；以及 第六步驟，用于基于根據所述相位差的信號而利用所述工作點控制裝置進行控制，以 補償所述外部調制器的工作點漂移；其中，在所述第五步驟中，基于在所述第三步驟中輸出的信號而設置所述可變增益放大裝置 的增益，以使得從所述外部調制器的光輸出側起通過所述工作點控制裝置并回到所述外部 調制器的環路的閉環增益變得恒定。
4. 一種基于輸入信號調制從光源發射的光的外部調制器的控制方法，該控制方法包括第一步驟，用于利用低頻信號生成裝置生成具有預定頻率的低頻信號； 第二步驟，用于利用信號疊加裝置將所述低頻信號疊加在作為輸入信號的第一調制信 號上，以構成第二調制信號，并將所述第二調制信號施加于所述外部調制器；第三步驟，用于利用光功率水平檢測裝置檢測所述外部調制器的光輸出的平均值； 第四步驟，用于利用低頻信號檢測裝置從所述外部調制器的光輸出中檢測低頻信號分 量，將該檢測到的低頻信號的相位與從所述低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位進行 比較，并輸出根據相位差的信號；第五步驟，用于基于根據所述相位差的信號而利用工作點控制裝置進行控制，以補償 所述外部調制器的工作點漂移；以及第六步驟，用于基于所述第三步驟的檢測輸出而利用光輸出控制裝置控制所述光源的 光輸出，從而使得光功率水平檢測裝置的檢測值變得恒定。
全文摘要
一種基于輸入信號調制從光源發射的光的用于外部調制器的控制設備，該控制設備包括低頻信號生成裝置，該低頻信號生成裝置生成并輸出具有預定頻率的低頻信號；信號疊加裝置，該信號疊加裝置在該低頻信號上疊加作為輸入信號的第一調制信號，以構成第二調制信號，并將該第二調制信號施加于外部調制器；低頻信號檢測裝置，該低頻信號檢測裝置從外部調制器的光輸出中檢測低頻信號分量，將所檢測到的低頻信號的相位與從低頻信號生成裝置輸出的低頻信號的相位進行比較，并且輸出根據相位差的信號；工作點控制裝置，該工作點控制裝置基于低頻信號檢測裝置的輸出信號進行控制，以補償外部調制器的工作點漂移；光功率水平檢測裝置，該光功率水平檢測裝置檢測外部調制器的光輸出的平均值；以及可變增益放大裝置，被配置用于基于光功率水平檢測裝置的檢測輸出而設置增益，該可變增益放大裝置放大低頻信號檢測裝置的輸出并將其輸出至工作點控制裝置；其中，設置可變增益放大裝置的增益，以使得從外部調制器的輸出側起通過工作點控制裝置并回到外部調制器的環路的閉環增益變得恒定。
文檔編號G02F1/03GK101884004SQ20088011851
公開日2010年11月10日 申請日期2008年12月4日 優先權日2007年12月4日
發明者藤咲芳春 申請人:株式會社藤倉