光发送机以及控制光调制器的方法技术

光发送机以及控制光调制器的方法。一种光发送机，该光发送机具有：具有马赫‑曾德尔干涉仪的光调制器；导频信号生成器，该导频信号生成器生成将要被叠加到用于驱动所述光调制器的驱动信号上或将要被叠加到施加于所述光调制器的基板偏压上的导频信号；以及控制器，该控制器检测包含在从所述光调制器输出的光中的导频分量和直流分量之间的比率，并且控制所述驱动信号的振幅和所述基板偏压的电平中的至少一个，使得所述比率变为恒定值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光发送机以及光调制器的控制方法。
技术介绍
近年来，已经使用数字相干技术通过双偏振正交相移键控(DP-QPSK)实现了每秒100吉比特(Gbps)的长距离光传输。为了进一步提升传输容量，正在研发更高等级调制方案，诸如，偏振分多路复用16正交幅度调制(16-QAM)。对小型化光收发机的需求也正在增长。目前，通常使用铌酸锂(LiNbO3)马赫—曾德尔(MZ)调制器作为光调制器。为了实现小型化DP-QPSK或DP-16QAM发送机，半导体马赫—曾德尔调制器是所期望的。在半导体光调制器中存在固有问题，在于调制特性(即，所施加的电压与光学相位旋转的量之间的关系，或者电压相对于相位变化特性)根据输入到调制器的光束的波长而改变。在半导体光调制器中，半导体材料的吸收端波长根据所施加的电压改变，并且光的相位利用由于基于克拉茂—克朗尼希关系(Kramers-Kronigrelation)的吸收而产生的相移来进行调制。因此，半导体光调制器具有波长依赖性，使得要被调制的光越靠近吸收端波长，光学相位变化相对于电压变化变得越大。另一方面，由于半导体光调制器的吸收端波长响应于基板偏压的改变而改变，因此调制特性可以被控制。在上下文中，“基板偏压”是用于控制调制器操作点(其电压与用于驱动光调制器的高频电信号的中心电压对应)的直流(DC)偏压。基板电压区别于其它类型的偏压。其它类型的偏压包括用于控制传播穿过马赫—曾德尔干涉仪的两个光波导的光束之间的相位差的光学相位偏压、以及用于当执行正交(或垂直)相移键控时将两个马赫—曾德尔干涉仪之间的光学相位差调节成π/2弧度的π/2相移偏压。为了解决半导体光调制器的调制特性的波长依赖性，提出了用于根据输入光的波长控制基板偏压或调制器驱动信号的振幅的多项技术。第一项技术是根据波长将基板偏压设置成预定电平，由此调制器可以以驱动信号的恒定振幅来驱动而不管波长的变化。例如，参见日本特开专利公开No.2005-326548A。第二项技术是对基板偏压或驱动信号振幅执行反馈控制以便将光学相位调制深度设置成100％。将低频信号叠加到驱动数据信号上并且对输出光信号进行监视。响应于监视结果，对基板偏压和调制器驱动信号的振幅中的至少一个进行控制。例如，参见日本特开专利公开No.2012-257164A。为了处理光调制器中的温度变化，制冷设备通常被用于保持光调制器的温度恒定。
技术实现思路
要解决的技术问题在半导体马赫—曾德尔调制器中，电压相对于相位变化特性可能随时间或者老化而经历变化。用于驱动MZ干涉仪的各自的光波导的驱动电路(或驱动振幅)也可能随时间经历变化。同时，可能存在这样的情况，其中，光学相位调制深度根据所采用的调制方案而被设置成低于100％的任意水平。然而，上面所描述的第二项技术假设100％的调制深度并且不适于将其控制方案扩展成任意调制深度。因此，一个目标是提供一种光发送机和一种用于控制光调制器的技术，即使在光调制器的操作特性改变的环境中，也能够保持光学相位调制指数恒定在所期望的深度。解决问题的手段根据本专利技术的方面，光发送机具有：光调制器，所述光调制器具有马赫—曾德尔干涉仪；导频信号生成器，所述导频信号生成器生成将要被叠加到用于驱动所述光调制器的驱动信号上或将要被叠加到施加于所述光调制器的基板偏压上的导频信号；以及控制器，所述控制器检测包含在从所述光调制器输出的光中的导频分量和直流分量之间的比率，并且控制所述驱动信号的振幅和所述基板偏压的电平中的至少一个，使得所述比率变为恒定值。有益效果即使在光调制器的操作特性可能改变的环境中也能够将光调制器的光学相位调制指数保持恒定在所期望的水平。附图说明图1示出半导体光调制器的电压相对于光学相位的变化特性；图2示出具有马赫—曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的光调制器中的驱动电压与光强度之间的关系；图3是根据第一实施方式的光发送机的示意图；图4是用于说明低频导频信号与包含在输出光中的导频分量的叠加的图；图5示出调制深度与平均光功率之间的关系；图6示出调制深度与导频分量的光强度之间的关系；图7示出调制深度与导频对光功率比之间的关系；图8是用于说明用于通过控制基板偏压来保持调制深度恒定的方案的图；图9是用于说明用于通过控制驱动振幅来保持调制深度恒定的方案的图；图10是根据第二实施方式的光发送机的示意图；图11是根据第三实施方式的光发送机的示意图；图12是根据第四实施方式的光发送机的示意图；图13是根据第五实施方式的光发送机的示意图；以及图14是根据第六实施方式的光发送机的示意图。具体实施方式下面描述的实施方式提供了即使在光调制器的操作特性和/或电压相对于相位变化特性可能由于可变因素(诸如随时间的变化、温度变化、或光源波长的变化)而改变的环境下，也保持调制指数恒定在所期望的调制深度的示例性结构和技术。如下所述，存在根据调制方案将光调制器的调制深度设置成小于100％的几种情况。(1)平均调制深度从100％降低以便将波形的峰值水平降到100％以下。这可能由于驱动波形中产生的大超调量(overshoot)而在奈奎斯特脉冲调制期间发生。(2)降低调制深度以确保电压相对于相位变化关系的线性。期望奈奎斯特脉冲调制或多级正交相位调制(诸如，16QAM)具有电压相对于相位变化关系的线性。然而，在半导体光调制器中，电压相对于相位变化关系通常是非线性的。为了确保线性，减小调制深度。关于上面示例的可变因素，实施方式被配置成通过执行反馈控制来处理随时间的变化。温度变化可以通过使用制冷设备稳定温度或者另选地通过执行反馈控制来处理。当使用半导体光调制器时，波长依赖性可以通过对基板偏压执行前馈或反馈控制来处理。反馈控制的示例是将低频导频信号叠加到基板偏置(substratebias)或驱动振幅上，并且控制基板偏置或驱动振幅，使得包含在来自光调制器的输出光的监控信号中的低频导频分量与直流分量(平均光功率)之间的比率变为恒定。该反馈控制可以保持调制指数恒定在期望的调制深度。<第一实施方式>图3是根据第一实施方式的光发送机1A的示意图。光发送机1A具有光源11、马赫—曾德尔光调制器12(在下面的描述中，其可以被简称为“光调制器12”)、用于驱动光调制器12的驱动电路13a和13b、以及控制器15A。控制器15A具有光检测器151、直流(DC)监视器152、交流(AC)监视器153、以及比率控制器155。比率控制器控制基板偏压或驱动振幅，使得包含在由光检测器151检测到的监控信号中的导频分量与直流分量(或平均光功率)之间的比率变为恒定。例如，光源11是适合于在波分多路复用(WDM)传输系统中使用的波长可调谐的半导体激光器。光调制器12具有由一对光波导12a和12b形成的马赫—曾德尔干涉仪。从光源11发出的光被分成两条路径并且输入到光调制器12的光波导12a和12b。驱动电路13a和13b放大输入电信号并且生成用于调制行进穿过相关联的光波导12a和12b的光波的高频(例如，32Gbps)驱动信号。施加到光波导12a和12b的驱动信号具有相反的极性并且穿过光波导12a和12b的光波在相反的相位被调制。来自光波导12a和12b的经调制的光波被结合并且从光调制器12输出。输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光发送机，所述光发送机包括：光调制器，所述光调制器具有马赫—曾德尔干涉仪；导频信号生成器，所述导频信号生成器生成将要被叠加到用于驱动所述光调制器的驱动信号上或将要被叠加到施加于所述光调制器的基板偏压上的导频信号；以及控制器，所述控制器检测包含在从所述光调制器输出的光中的导频分量和直流分量之间的比率，并且控制所述驱动信号的振幅和所述基板偏压的电平中的至少一个，使得所述比率变为恒定值。

【技术特征摘要】
2015.07.28 JP 2015-1486641.一种光发送机，所述光发送机包括：光调制器，所述光调制器具有马赫—曾德尔干涉仪；导频信号生成器，所述导频信号生成器生成将要被叠加到用于驱动所述光调制器的驱动信号上或将要被叠加到施加于所述光调制器的基板偏压上的导频信号；以及控制器，所述控制器检测包含在从所述光调制器输出的光中的导频分量和直流分量之间的比率，并且控制所述驱动信号的振幅和所述基板偏压的电平中的至少一个，使得所述比率变为恒定值。2.根据权利要求1所述的光发送机，其中，所述控制器具有：光检测器，所述光检测器将从所述光调制器输出的所述光转换成电信号；第一监视器，所述第一监视器从所述电信号检测所述直流分量；第二监视器，所述第二监视器从所述电信号检测所述导频分量；以及比率控制器，所述比率控制器将所述导频分量与所述直流分量之间的所述比率保持在所述恒定值。3.根据权利要求1所述的光发送机，其中，所述控制器将所述直流分量的功率水平保持在恒定水平，并且控...

【专利技术属性】
技术研发人员：西本央，
申请(专利权)人：富士通光器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP