[发明专利]光发射器和用于控制光调制器的偏置的方法

说明书

技术领域

本文所讨论的实施方式涉及光发射器和用于控制光发射器中的光调制器的偏置的方法。

背景技术

为了实现下一代远距离大容量通信系统，已经对在光发射器中利用数字信号处理来生成发射信号的技术进行了研发。例如，数字信号处理被用来生成例如色散预均衡信号和调制信号这样的期望光信号波形。

图1是例示了光发射器的示例的图。在图1中例示的光发射器包括光源（激光二极管（LD））11和光调制器12。光调制器12例如是Mach-Zehnder型铌酸锂（LN）调制器，并且包括I臂和Q臂。此外，光调制器12包括移相器，以在I臂和Q臂之间提供π/2的光相位差。

由分光器将光源11所生成的连续（连续波（CW））光分开并引导至光调制器12的I臂和Q臂。此外，将数据信号I和数据信号Q分别供应至光调制器12的I臂和Q臂。数据信号I和数据信号Q二者的幅度是例如2Vπ。Vπ是与LN调制器的驱动电压-光强度特性的半周期相对应的电压（即，半波电压）。在I臂中，用数据信号I来调制连续光，以生成I臂调制光信号。同样地，在Q臂中，用数据信号Q来调制连续光，以生成Q臂调制光信号。将I臂调制光信号和Q臂调制光信号组合以生成QPSK调制光信号。

在包括以上配置的光发射器中，为了生成高质量的光信号，要适当地控制I臂和Q臂的偏置电压。为了控制光调制器12的偏置电压，光发射器包括控制部13、光电探测器（PD）14和检测部15。

控制部13在光调制器12的偏置电压上叠加低频信号。在下文中，f0表示低频信号的频率。从光调制器12输出的调制光信号包括低频信号的频率分量（即，f0分量）。光电探测器14将从光调制器12输出的调制光信号转换为电信号。检测部15基于由光电探测器14生成的电信号来检测包括在调制光信号中的f0分量的强度和相位。控制部13对I臂和Q臂的偏置电压执行反馈控制，使得包括在调制光信号中的f0分量接近零。结果，I臂和Q臂的偏置电压被优化，并且可以生成高质量的光信号。可以将以上反馈控制称为自动偏置控制（ABC）。

例如在日本专利申请公开第2000-162563号中披露了一种利用低频信号来控制光发射器中的光调制器的偏置的方法。

光调制器的驱动信号（图1中的数据信号I和数据信号Q）的幅度由于温度或老化会发生改变。然而，驱动信号由于温度和老化的幅度改变是微小的。因而，对于现有技术的光发射器，驱动信号的幅度在通信系统工作期间几乎是一致的。

相比之下，在使用数字信号处理来生成发射信号的光发射器中，可能会在通信系统工作期间执行调制方法的改变和/或预均衡量的改变。当调制方法和/或预均衡量改变时，用于光调制的驱动信号的幅度会改变。

例如，图2A例示了当光调制器执行QPSK调制时驱动信号的波形，图2B例示了当光调制器执行16-QAM调制时驱动信号的波形。在该示例中，对于QPSK调制，驱动信号的幅度是约2Vπ。此外，对于16-QAM调制，驱动信号的幅度是约0.6Vπ。如上所述，当调制方法改变时，驱动信号的幅度也改变。

图C例示了当光发射器执行QPSK调制并执行预均衡时驱动信号的波形。在这种情况下，驱动信号的幅度小于Vπ。通过预先向发射器中的信号波形提供失真来实现预均衡，以对发射器和接收器之间的光传输路径的色散进行补偿。此外，通过数字信号处理来实现预均衡。

如上所述，在最近的和将来的发射器中，光调制器的驱动情况（在以上示例中，为驱动信号的幅度）会响应于调制方法等的改变而剧烈变化。当驱动情况改变时，可能没有适当地控制光调制器的偏置，光发射器可能无法生成高质量的光信号。下面将参照图1所例示的配置来描述现有技术的偏置控制的问题。

图3是例示了当驱动幅度Vd大于Vπ时偏置控制的图。这种工作状态对应于例如当由图2A中所例示的QPSK调制来生成光信号时的情况。图4是例示了当驱动幅度Vd’小于Vπ时的偏置控制的图。这种工作状态对应于例如在图2B中例示的16-QAM调制或者在图2C中例示的预均衡的情况。

在图3和图4中，光调制器的偏置电压Vb被移动至最佳点的低压侧。此外，低频信号f0被叠加到偏置电压Vb上。

如图3所示，当Vd大于Vπ时，在驱动信号的一个边沿处生成f0分量A，并且在驱动信号的另一边沿处生成f0分量B。f0分量A和f0分量B是频率f0的光信号分量，并且被包括在经调制的光信号中。因此，经调制的光信号包括f0分量C（C=A+B）。