光发射器和用于控制光调制器的偏置的方法

摘要

本发明提供了一种光发射器和用于控制光调制器的偏置的方法。所述光发射器包括：信号生成器，其被配置为根据输入数据来生成驱动信号；光调制器，其被配置为具有输出光的强度响应于所施加的电压而改变的电压-光强度特性，并被配置为生成与所述驱动信号相对应的光信号；乘法器，其被配置为将所述驱动信号与从所述光信号获得的电信号相乘；以及控制部，其被配置为基于所述乘法器的输出来控制所述光调制器的偏置电压。

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）。

在该示例中，f0分量B的幅度大于f0分量A的幅度。因而，f0分量C的相位与 f0分量B的相位相同。这里，在驱动电压-光强度特性的斜率为正的区域中生成f0分 量B。因此，在该示例中，从经调制的光信号中检测到的f0分量C的相位是叠加到 偏置电压上的低频信号的相位。

在这种情况下，基于以下规则（a）至（c）来控制光调制器的偏置电压。

（a）如果f0分量C的相位与叠加到偏置电压上的低频信号的相位相同，则增大 偏置电压。

（b）如果f0分量C的相位与叠加到偏置电压上的低频信号的相位相反，则减小 偏置电压。

（c）如果f0分量C的强度是零，则保持偏置电压（零包括小于充分低阈值的状 态）。

相比之下，如图4所示，当Vd’小于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’）。

在该示例中，f0分量A'的幅度高于f0分量B’的幅度。因此，f0分量C’的相位 与f0分量A'的相位相同。这里，在驱动电压-光强度特性的斜率为负的区域中生成f0 分量A'。因而，在该示例中，从经调制的光信号中检测到的f0分量C’的相位与叠加 到偏置电压上的低频信号的相位相反。

在该示例中，如果光发射器1使用规则（a）至（c），则不控制偏置电压使之接 近最佳点。换言之，根据规则（a）至（c），当如图4所示，f0分量C’的相位与叠加 到偏置电压上的低频信号的相位相反时，执行控制以降低偏置电压。由此，在与最佳 点的差异增大的方向上控制偏置电压。结果，用于使偏置电压最佳的反馈控制出现了 分歧。

如上所述，在现有技术中，当光调制器的驱动情况改变时，无法适当地控制偏置 电压。当没有适当地控制光调制器的偏置电压时，从光发射器发射的光信号的质量就 会劣化。

本文所讨论的实施方式提供了即使当光调制器的驱动情况改变也可以生成高质 量的光信号的光发射器。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种光发射器包括：信号生成器，所述信号生成器被配 置为根据输入数据来生成驱动信号；光调制器，所述光调制器被配置为具有输出光的 强度根据所施加的电压而改变的电压-光强度特性，并被配置为生成与所述驱动信号 相对应的光信号；乘法器，所述乘法器被配置为将所述驱动信号与从所述光信号获得 的电信号相乘；以及控制部，所述控制部被配置为基于所述乘法器的输出来控制所述 光调制器的偏置电压。

附图说明

图1是例示了光发射器的示例的图；

图2A是例示了当光调制器执行QPSK调制时驱动信号的波形的图；

图2B是例示了当光调制器执行16-QAM调制时驱动信号的波形的图；

图2C是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的 图；

图3是例示了光调制器的偏置控制（Vd大于Vπ）的图；

图4是例示了光调制器的偏置控制（Vd’小于Vπ）的图；

图5是例示了使用了根据一个实施方式的光发射器的通信系统的示例的图；

图6是例示了根据第一实施方式的光发射器的配置的图；

图7是例示了根据第一实施方式的光发射器的另一配置的图；

图8是例示了关于监视器信号的改变相对于偏置电压的偏移的仿真结果的图；

图9是例示了根据第一实施方式的偏置控制方法的流程图；

图10A至图10C是例示了关于监视器信号的功率相对于偏置电压的偏移的仿真 结果的图；

图11是例示了根据第一实施方式的另一偏置控制方法的流程图；

图12是例示了根据第一实施方式的光发射器的另一配置的图；

图13是例示了根据第一实施方式的光发射器的另一配置的图；

图14是例示了根据第二实施方式的控制部的配置的图；

图15是例示了根据第三实施方式的光发射器的配置的图；

图16是例示了关于监视器信号的改变相对于偏置电压的偏移的仿真结果的图 （部分1）；

图17是例示了关于监视器信号的改变相对于偏置电压的偏移的仿真结果的图 （部分2）；

图18A至图18C是例示了关于监视器信号的功率相对于偏置电压的偏移的仿真 结果的图；

图19是例示了根据第三实施方式的偏置控制方法的流程图；

图20是例示了根据第三实施方式的光发射器的另一配置的图；

图21是例示了根据第三实施方式的光发射器的另一配置的图；

图22是例示了根据第三实施方式的光发射器的另一配置的图；

图23是例示了根据第四实施方式的光发射器的配置的图。

具体实施方式

图5例示了使用根据一种实施方式的光发射器的通信系统的示例。图5所例示的 通信系统包括多个光学节点100A至100C以及网络管理系统101。

在图5的光学节点100A中提供了根据实施方式的光发射器1。光学节点100B 和100C也包括相同类型的光发射器。此外，光学节点100A至100C均包括对光信号 进行接收的光接收器。光学节点100A至100C均经由光纤向另一光学节点发送光信 号。

网络管理系统101对通信系统进行管理，并且向光学节点100A至100C提供指 令和控制信息。例如，针对数据的源节点和目的节点，网络管理系统101提供使用哪 个调制方法的指令。从例如BPSK、QPSK、DP-QPSK、16-QAM、256-QAM等中选 择调制方法。此外，网络管理系统101可以根据光信号的传输距离向源节点通知光传 输路径的色散量。此外，当发送偏分复用光信号（polarization-division multiplexed light  signal）时，网络管理系统101可以向源节点通知偏振旋转角。

光发射器1根据从网络管理系统101接收的指令和/或控制信息来生成光信号。 例如，光发射器1通过网络管理系统101所指定的调制方法从数据信号生成驱动信号。 此外，根据网络管理系统101指定的色散量和偏振旋转角，光发射器1可以生成已经 进行了预均衡的驱动信号。接着，光发射器1的光调制器利用如上所述生成的驱动信 号来生成经调制的光信号。

如上所述，在图5所例示的示例中，光发射器1根据从网络管理系统101接收到 的指令和/或控制信息来生成光调制器的驱动信号。换言之，在光发射器1中，光调 制器的驱动情况（此处，驱动信号的幅度）响应于从网络管理系统101接收到的指令 和/或控制信息而改变。

图6例示了根据第一实施方式的光发射器的配置。如图6所示，根据第一实施方 式的光发射器1A包括数字信号处理部21、数模转换器（DAC）22i和22q、放大器 23i和23q、光源（LD）24、光调制器25、控制部26、光电探测器（PD）27、开关 28、乘法器29和检测部30。

数字信号处理部21包括驱动信号生成部21a，其根据传输数据生成驱动信号I 和驱动信号Q。传输数据是由例如应用层（未示出）生成的。另选地，传输数据由客 户端生成并通过客户线（client line）输入至光发射器1A。

通过利用例如处理器和存储器来实现数字信号处理部21。除生成驱动信号的功 能（即，驱动信号生成部21a）以外，数字信号处理部21还可以提供其它功能。

驱动信号生成部21a基于从网络管理系统101接收到的指令和/或控制信息、根 据传输数据来生成驱动信号I和驱动信号Q。换言之，驱动信号生成部21a例如根据 指定的调制方法来生成驱动信号I和驱动信号Q。驱动信号I和驱动信号Q被用作光 调制器25的驱动信号。

DAC22i和22q将驱动信号生成部21a所生成的驱动信号I和驱动信号Q分别转 换为模拟信号。放大器23i和23q对分别从DAC22i和22q输出的驱动信号I和驱动 信号Q进行放大。经放大器23i和23q放大的驱动信号I和驱动信号Q被分别施加至 光调制器25的I臂和Q臂。放大器23i和23q均为对电信号进行放大的电子放大器。 此外，放大器23i和23q均具有用以接收增益控制信号的增益控制端子。

光源24例如是包括激光二极管并生成CW光的激光器部件。光源24生成的CW 光源被输入至光调制器25。

在该实施方式中，光调制器25是Mach-Zehnder型LN调制器。换言之，光调制 器25具有输出光的强度随所施加的电压周期性改变的电压-光强度特性。此外，光调 制器25包括分光器25a、I臂、Q臂、移相器25b和组光器25c。

分光器25a将输入的CW光分离开并引导至I臂和Q臂。I臂包括I臂光波导和 形成在I臂光波导附近的I臂信号电极。I臂光波导的折射率（即，光学路径长度） 随施加至I臂信号电极的电压而变化。这里，将驱动信号I施加至I臂信号电极。因 此，在I臂中，CW光被驱动信号I调制，生成了光信号I。

在该实施方式中，I臂包括一对光波导。在这对光波导中分别提供信号电极。在 这种情况下，尽管没有特别的限制，但是驱动信号I可以是差分信号。

Q臂的配置与I臂的配置基本相同。换言之，Q臂包括Q臂光波导和Q臂信号 电极。然而，驱动信号Q被施加至Q臂信号电极。因此，在Q臂，CW光被驱动信 号Q调制，生成了光信号Q。

移相器25b在I臂和Q臂之间提供π/2的光相位差。由例如用于调整I臂和/或Q 臂的光路径长度的电极来实现移相器25b。在这种情况下，利用从光调制器25输出 的光信号来控制施加至电极的电压。

组光器25c将I臂生成的光信号I和Q臂生成的光信号Q进行组合。因而，光调 制器25生成经调制的光信号（例如，经QPSK调制的光信号）。

控制部26控制光调制器25的偏置电压。控制部26单独地控制I臂的偏置电压 和Q臂的偏置电压。例如由软件来实现控制部26。另选地，由软件和硬件电路来实 现控制部26。可以利用处理器和存储器来实现软件的操作。

光电探测器27将光调制器25生成的经调制的光信号转换为电信号。换言之，光 电探测器27输出表示由光调制器25生成的经调制的光信号的电信号。例如由光电二 极管来实现光电探测器27。光电探测器27被设置在光调制器25的输出侧。在这种 情况下，光电探测器27将从光调制器25输出的经调制的光信号转换为电信号。当光 调制器25包括用于监视经调制的光信号的光电探测器时，可以将该光电探测器用作 光电探测器27。

开关28根据控制部26的控制来选择从DAC22i输出的驱动信号I或者从DAC 22q输出的驱动信号Q。当控制部26控制I臂的偏置电压时，控制部26使开关28 选择驱动信号I。此外，当控制部26控制Q臂的偏置电压时，控制部26使开关28 选择驱动信号Q。

乘法器29将从光电探测器27输出的电信号和由开关28选择的驱动信号相乘。 这里，电信号表示由如上所述的光调制器25生成的经调制的光信号。因而，当开关 28选择了驱动信号I时，乘法器29将驱动信号I与代表光信号的电信号相乘。此外， 当开关28选择了驱动信号Q时，乘法器29将驱动信号Q与表示光信号的电信号相 乘。由例如模拟混频器来实现乘法器29。

检测部30对乘法器29的输出信号求平均（average）。在这种情况下，检测部30 包括对输入信号求平均的平均装置（averaging device）。另选地，检测部30检测乘法 器29的输出信号的功率。在这种情况下，由例如RF功率检测器或对输入信号进行 积分的积分器来实现检测部30。

控制部26基于检测部30的输出信号来控制光调制器25的偏置电压。换言之， 控制部26基于通过将驱动信号和表示光信号的电信号相乘所得到的信号来控制光调 制器25的偏置电压。

光发射器1A发射几Gbit/s至几十Gbit/s的光信号，但不具体地限定为这种速率。 在这种情况下，驱动信号I和Q是非常快的信号。如果这样，就难以设计布线图案将 从DACs22i和22q输出的驱动信号I和Q引导至乘法器29，并且使用了昂贵的宽频 带乘法器29。

为了解决此问题，光发射器1A可以包括低通滤波器（LPF）31i和31q。各LPF 的截止频率可以根据乘法器29的性能等来进行设定，并且例如在几MHz到约1GHz 的范围内。

低通滤波器31i对从DAC22i输出的驱动信号I进行滤波。低通滤波器31q对从 DAC22q输出的驱动信号Q进行滤波。在这种情况下，开关28选择经低通滤波器31i 滤波的驱动信号I或者经低通滤波器31q滤波的驱动信号Q。

同样地，光发射器1A可以包括对从光电探测器27输出的电信号进行滤波的低 通滤波器31a。低通滤波器31a是例如与低通滤波器31i和31q基本相同的LPF。

在包括上述配置的光发射器1A中，驱动信号生成部21a根据数据信号来生成驱 动信号I和Q。光调制器25使用驱动信号I和Q来生成经调制的光信号。控制部26 控制光调制器25的I臂和Q臂的偏置电压。

当控制I臂的偏置电压时，控制部26使开关28选择驱动信号I。由此，乘法器 29将驱动信号I与表示光信号的电信号相乘。接着，控制部26基于乘法器29在这种 情况下的输出来控制I臂的偏置电压。相反地，当控制Q臂的偏置电压时，控制部 26使开关28选择驱动信号Q。由此，乘法器29将驱动信号Q与表示光信号的电信 号相乘。接着，控制部26基于乘法器29在这种情况下的输出来控制Q臂的偏置电 压。控制I臂的偏置电压和控制Q臂的偏置电压是基本相同的。

图7例示了根据第一实施方式的光发射器的另一配置。在图6所例示的配置的描 述中，低通滤波器31i对从DAC22i输出的驱动信号I进行滤波。低通滤波器31q对 从DAC22q输出的驱动信号Q进行滤波。然而，在关于图7的实施方式中，低通滤 波器31i对从数字信号处理部21输出的驱动信号I进行滤波。经滤波的信号被发送至 开关28。低通滤波器31q对从数字信号处理部21输出的驱动信号Q进行滤波。经滤 波的信号被发送至开关28。其它配置与针对图6给出的描述中的配置相同，因而将 其描述省略。

图8例示了与对于偏置电压的偏移的监视器信号的改变相关的仿真结果。仿真是 在以下条件下进行的。调制方法是QPSK。为了在光发射器1A中对光传输路径的色 散进行补偿（也就是说，执行预均衡），提供了与10,000ps/nm相对应的波形失真。 换言之，在驱动信号生成部21a中对驱动信号提供波形失真，使得10,000ps/nm的色 散被补偿。接着，在图8中，例示了将偏置电压控制为最佳点的状态、偏置电压从最 佳点偏移+0.2Vπ的状态以及偏置电压从最佳点偏移-0.2Vπ的状态。

如上所述向驱动信号提供了用于补偿色散的波形失真。因此，驱动信号处于眼图 没有开口的状态。此外，在该示例中，驱动信号的幅度是0.4×2Vπ。图8所例示的 驱动信号指示了驱动信号I或驱动信号Q之一。

由以上驱动信号生成光信号。因此，在光信号的波形中，眼图同样没有开口。

监视器信号表示乘法器29的输出信号。换言之，通过将表示光信号的电信号乘 以开关28所选择的驱动信号（例如，驱动信号I）来得到监视器信号。这里，当偏置 电压被控制为最佳点时，监视器信号的中心是“零”。图8中所例示的监视器信号表示 电压波形。

如果偏置电压从最佳点偏移，则监视器信号的中心也从“零”偏移。在该示例中， 当偏置电压高于最佳点时，监视器信号的中心移向“零”的正电压侧。相反地，当偏置 电压低于最佳点时，监视器信号的中心移向“零”的负电压侧。如图8所示，当光发射 器1A包括低通滤波器31a、31i和31q时，这种趋势也是相同的。

在图8所例示的示例中，当偏置电压高于最佳点时，监视器信号的中心移向正电 压侧，当偏置电压低于最佳点时，监视器信号的中心移向负电压侧。根据光发射器的 配置，当偏置电压高于最佳点时，监视器信号的中心移向负电压侧，当偏置电压低于 最佳点时，监视器信号的中心移向正电压侧。然而，在这些情况中的任一情况下，当 偏置电压从最佳点偏移时，监视器信号的中心也根据偏移的方向而偏移。

因而，光发射器1A利用检测部30来检测监视器信号的中心电平。在这种情况 下，检测部30是对输入信号的电压求平均的平均装置。换言之，通过对监视器信号 的电压求平均而检测到监视器信号的中心电平。接着，控制部26对偏置电压进行控 制，使得检测部30得到的监视器信号的中心电平接近零。换言之，进行了利用监视 器信号的反馈控制。当监视器信号的中心电平通过该反馈控制而接近零时，光调制器 25的偏置电压接近最佳点，并且可以提高光信号的质量。

图9例示了在根据第一实施方式的光发射器1A中用于控制光调制器25的偏置 电压的方法的流程图。由控制部26来执行流程图的处理。此外，当光发射器1A发 射光信号时执行流程图的处理。然而，控制部26可以在光发射器1A没有发射光信 号时执行流程图的处理。在这种情况下，驱动信号生成部21a可以生成虚设（dummy） 驱动信号。检测部30输出监视器信号（即，乘法器29的输出信号）的平均电压。

在标号S1处，控制部26将I臂和Q臂各自的偏置电压设置为初始值。初始值没 有被特别地限制，但是例如是零伏特。在这种情况下，零伏特被提供作为对光调制器 25的I臂和Q臂的偏置电压。

在S2处，控制部26将I臂选择为将要对偏置电压进行控制的目标。此时，控制 部26使开关28选择驱动信号I。由此，开关28选择驱动信号I。接着，乘法器29 将驱动信号I与表示光信号的电信号相乘以生成监视器信号。

在S3处，控制部26检测监视器信号的平均电压（或中心电平）的符号。此时， 监视器信号是将驱动信号I与表示光信号的电信号相乘的结果，并且从检测部30得 到监视器信号的平均电压。

在S4处，控制部26基于监视器信号的平均电压来控制I臂的偏置电压。例如， 如果监视器信号的平均电压大于零，则控制部26将I臂的偏置电压V_di减小ΔV。ΔV 充分地小于光调制器25的Vπ。相反地，如果监视器信号的平均电压小于零，则控制 部26将I臂的偏置电压V_di增大ΔV。换言之，控制部26对I臂的偏置电压V_di进行 控制，使得监视器信号的平均电压接近零。图9中例示的S_m表示监视器信号的平均 电压。

S5至S7处的处理与S2至S4处的处理基本相同。在S5至S7，对Q臂的偏置电 压进行控制。换言之，在S5，控制部26选择Q臂。由此，开关28选择驱动信号Q， 并且乘法器29将驱动信号Q和表示光信号的电信号相乘以生成监视器信号。在S6， 控制部26检测监视器信号的平均电压的符号。接着，在S7，控制部26基于监视器 信号的平均电压来控制Q臂的偏置电压。例如，如果监视器信号的平均电压大于零， 则控制部26将Q臂的偏置电压V_dp减小ΔV。相反地，如果监视器信号的平均电压小 于零，则控制部26将Q臂的偏置电压V_dp增大ΔV。换言之，控制部26对Q臂的偏 置电压V_dp进行控制，使得监视器信号的平均电压接近零。接着，在S8，控制部26 控制移相器25b的相位。使移相器25b的相位最佳化的方法不被特别地限制，并且可 以由已知的技术来实现。因而，省略了对使移相器25b的相位最佳化的方法的具体描 述。

控制部26周期性地重复S2至S8的处理。因此，光调制器25的I臂的偏置电压 和光调制器25的Q臂的偏置电压被连续地优化或充分地优化。

当执行S2至S4时，将Q臂的偏置电压保持稳定。同样地，当执行S5至S7时， 将I臂的偏置电压保持稳定。

如果在S4处监视器信号的平均电压是零或接近零，则控制部26可以将I臂的偏 置电压V_di保持稳定。同样地，如果在S7处监视器信号的平均电压是零或接近零， 则控制部26可以将Q臂的偏置电压V_dp保持稳定。

S8处的控制移相器25b的处理是无关紧要的可以被省略。此外，控制部26可以 在控制I臂的偏置电压之前控制Q臂的偏置电压。

图9所例示的流程图例示了与图8所例示的仿真结果相对应的控制。然而，在这 样的配置中，即，如果偏置电压高于最佳点，则监视器信号的中心电平向负电压侧偏 移，如果偏置电压低于最佳点，则监视器信号的中心电平向正电压侧偏移，在S4和 S7处执行与以上描述不同的控制。换言之，在这种情况下，如果监视器信号的平均 电压高于零，则控制部26将偏置电压增大ΔV。相反地，如果监视器信号的平均电压 低于零，则控制部26将偏置电压减小ΔV。

在图8和图9所例示的示例中，控制部26基于监视器信号的中心电平（即，监 视器信号的平均电压）来控制偏置电压。与此相反，在以下示例中，控制部26基于 监视器信号的功率来控制偏置电压。

图10A至图10C各自例示了与监视器信号的针对偏置电压的偏移的功率相关的 仿真结果。仿真是在以下条件下进行的。调制方法是QPSK。各低通滤波器（31a、 31i和31q）的截止频率是1GHz。在图10A、图10B和图10C中由预均衡进行补偿 的色散分别是零、3000ps/nm和10,000ps/nm。

图10A至图10C中例示的各图的横轴指示偏置电压相对于最佳点的偏移量。此 外，纵轴指示监视器信号（即，乘法器29的输出信号）的功率（平均功率）。

在图10A至图10C中，各特征A表示当驱动信号的幅度是0.8×Vπ时监视器信 号的功率。此外，各特征B表示当驱动信号的幅度是1.6×Vπ时监视器信号的功率。

如图10A至10C所示，当光调制器25的偏置电压被控制为最佳点时，监视器信 号的功率是最小的。此外，当偏置电压相对于最佳点的偏移量增大时，监视器信号的 功率增大。

这种趋势在图10A至图10C所例示的三种情况中是共同的。换言之，即使当通 过预均衡而补偿了的色散改变时，当将偏置电压控制为最佳点时监视器信号的功率也 是最小的。此外，在图10A至图10C中，对于特征A和特征B，当将偏置电压控制 为最佳点时监视器信号是最小的。换言之，即使驱动信号的幅度改变（不管驱动信号 的幅度高于Vπ还是低于Vπ），当将偏置电压控制为最佳点时监视器信号也是最小的。

因此，光发射器1A可以基于监视器信号的功率来适当地控制光调制器25的偏 置电压。在这种情况下，为了检测监视器信号的功率，由例如集成电路或RF功率检 测器来实现检测部30。接着，控制部26对偏置电压进行控制使得由检测部30获得 的监视器信号的功率减小。换言之，执行利用监视器信号的反馈控制。当通过该反馈 控制使监视器信号的功率最小或基本最小时，光调制器25的偏置电压接近最佳点， 并且可以提高光信号的质量。

在现有技术中，当驱动信号的幅度改变时，可能无法适当地控制光调制器的偏置 电压。例如，在图3和图4所例示的示例中，驱动信号的幅度高于Vπ时所使用的控 制方法不适用于驱动信号的幅度低于Vπ时的工作状态。相比之下，在第一实施方式 中，不管驱动信号的幅度是高于Vπ还是低于Vπ，都可以适当地控制光调制器的偏 置电压。因此，在由数字信号处理生成期望的光信号的光发射器中，可以利用单一的 偏置控制算法来适当地控制光调制器的偏置电压。

图11是例示了在根据第一实施方式的光发射器1A中用于控制光调制器25的偏 置电压的另一方法的流程图。当控制部26利用该流程图时，检测部30输出监视器信 号（乘法器29的输出信号）的功率。

标号S11至S18的处理与图9中的S1至S8的处理相似。在S13和S16，控制部 26检测监视器信号的功率。此外，在S14，控制部26控制I臂的偏置电压，使得在 S13处检测到的监视器信号的功率减小。同样地，在S17，控制部26控制Q臂的偏 置电压，使得在S16检测到的监视器信号的功率减小。

控制部26周期性地重复S12至S18的处理。因此，光调制器25的I臂的偏置电 压和光调制器25的Q臂的偏置电压被连续地优化或充分地优化。

尽管已经在上文中描述了第一实施方式，但是光发射器1A不限于在图6中例示 的配置。例如，如图12所示，驱动信号生成部21a以及DAC22i和22q可以安装在 单个装置（这里，是数字信号处理部21）中。另选地，驱动信号生成部21a、DAC22i 和22q以及低通滤波器31i和31q可以安装在单个装置中。

此外，如图13所示，驱动信号生成部21a、DAC22i和22q以及开关28可以安 装在单个装置（这里，是数字信号处理部21）中。另选地，驱动信号生成部21a、 DAC22i和22q、低通滤波器31i和31q以及开关28可以安装在单个装置中。

此外，可以为I臂和Q臂都设置乘法器29和检测部30。

根据第二实施方式的光发射器的配置与第一实施方式基本相同。换言之，第二实 施方式可以应用于在图6、图12和图13中所例示的配置。然而，在第二实施方式中， 利用导频信号来控制光调制器25的偏置电压。导频信号是相对于光信号的符号速率 在速度上充分低的低频信号，并且被叠加在偏置电压上。

图14是例示了根据第二实施方式的光发射器的控制部26的配置的图。如图14 所示，根据第二实施方式的控制部26包括偏置电压计算器41、导频信号生成器42、 开关43、叠加器44i和44q以及同步检测器45。

偏置电压计算器41计算光调制器25的I臂偏置电压和Q臂偏置电压。导频信号 生成器42生成导频信号。导频信号是例如正弦波信号。在这种情况下，与光信号的 符号速率相比，正弦波的频率足够低。开关43将导频信号引导至叠加器44i和44q。 叠加器44i和44q分别将导频信号叠加在I臂偏置电压和Q臂偏置电压上。

当控制I臂偏置电压时，开关43将导频信号引导至叠加器44i。接着，叠加器44i 将导频信号叠加到I臂偏置电压上。此时，导频信号没有被叠加在Q臂偏置电压上。 相反地，当控制Q臂偏置电压时，开关43将导频信号引导至叠加器44q。接着，叠 加器44q将导频信号叠加到Q臂偏置电压上。此时，导频信号没有被叠加在I臂偏置 电压上。

当导频信号被叠加在偏置电压上时，从光调制器25输出的光信号包括导频信号 的频率分量。因而，由乘法器29生成的监视器信号包括导频信号的频率分量。这里， 检测部30检测监视器信号的功率。在这种情况下，控制部26的输入信号（即，表示 监视器信号的功率的信号）也包括导频信号的频率分量。

同步检测器45通过将导频信号乘以输入信号来从表示监视器信号的功率的信号 中检测导频信号分量。接着，偏置电压计算器41基于同步检测器45检测到的导频信 号分量来控制偏置电压。例如，偏置电压计算器41控制偏置电压，使得检测到的导 频信号分量减少。此时，偏置电压计算器41通过将导频信号生成器42生成的导频信 号的相位与检测到的导频信号分量的相位进行比较可以确定是增大还是减小偏置电 压。

在第二实施方式中，可以利用具有不同频率（导频信号生成器和同步检测器）的 两个导频信号来控制偏置电压。在这种情况下，将各导频信号叠加在I臂偏置电压或 Q臂偏置电压上。根据该配置，可以同时地或并行地控制I臂偏置电压和Q臂偏置电 压。

根据第二实施方式，可以提高对监视器信号的检测灵敏度。结果，可以以改善的 精度来控制光调制器25的偏置电压。

图15例示了根据第三实施方式的光发射器的配置。根据第三实施方式的光发射 器1B发射偏分复用光信号。

如图15所示，光发射器1B包括数字信号处理部21、DAC22Xi、22Xq、22Yi 和22Yq、放大器23Xi、23Xq、23Yi和23Yq、光源（LD）24、光调制部50、控制部 26、光电探测器（PD）27X和27Y、开关28X和28Y、乘法器29X和29Y以及检测 部30X和30Y。

数字信号处理部21包括驱动信号生成部21a，并且生成驱动信号XI、XQ、YI 和YQ。驱动信号XI被DAC22Xi转换为模拟信号，被放大器23Xi放大，接着被提 供至光调制部50；驱动信号XQ被DAC22Xq转换为模拟信号，被放大器23Xq放大， 接着被提供至光调制部50。同样地，驱动信号YI被DAC22Yi转换为模拟信号，被 放大器23Yi放大，接着被提供至光调制部50；驱动信号YQ被DAC22Yq转换为模 拟信号，被放大器23Yq放大，接着被提供至光调制部50。

光调制部50包括光调制器25X和25Y以及偏振光束组合器（PBC：polarized beam  combiner）51。光调制器25X和25Y都与第一实施方式的光调制器25基本相同。然 而，光调制器25X利用驱动信号XI和XQ生成光信号X。此外，光调制器25Y利用 驱动信号YI和YQ生成光信号Y。接着，偏振光束组合器51利用偏分复用来复用光 信号X和光信号Y并生成偏分复用光信号。

光电探测器27X、开关28X、乘法器29X、检测部30X与第一实施方式的光电 探测器27、开关28、乘法器29和检测部30基本相同。然而，光电探测器27X、开 关28X、乘法器29X和检测部30X不仅输出将驱动信号XI和表示光信号X的电信 号相乘的结果（监视器信号XI）而且输出将驱动信号XQ和表示光信号X的电信号 相乘的结果（监视器信号XQ）。

光电探测器27Y、开关28Y、乘法器29Y和检测部30Y也与第一实施方式的光 电探测器27、开关28、乘法器29和检测部30基本相同。然而，光电探测器27Y、 开关28Y、乘法器29Y和检测部30Y不仅输出将驱动信号YI和表示光信号Y的电 信号相乘的结果（监视器信号YI）而且输出将驱动信号YQ和表示光信号Y的电信 号相乘的结果（监视器信号YQ）。

控制部26基于监视器信号XI来控制光调制器25X的I臂的偏置电压，并且基于 监视器信号XQ来控制光调制器25X的Q臂的偏置电压。同样地，控制部26基于监 视器信号YI来控制光调制器25Y的I臂的偏置电压，并且基于监视器信号YQ来控 制光调制器25Y的Q臂的偏置电压。

光发射器1B可以包括用于分别对驱动信号XI、XQ、YI和YQ进行滤波的低通 滤波器（LPF）。此外，光发射器1B可以包括用于分别对光电探测器27X和27Y的 输出信号进行滤波的低通滤波器（LPF）。

图16和图17各自例示了对监视器信号相对于偏置电压的偏移而发生的改变的仿 真结果。下面是仿真的条件。

调制方法：DP-QPSK

偏振旋转：30度

驱动信号的幅度：0.8×Vπ

色散（图16）：0ps/nm

色散（图17）：10,000ps/nm

在图16和图17中，驱动信号指示驱动信号XI、XQ、YI或YQ之一（例如，驱 动信号XI）。此外，光学波形指示光信号X或光信号Y（例如，光信号X）的波形。 监视器信号指示乘法器29X或29Y（例如，乘法器29X）的输出信号。

如图16和图17所示，同样地在第三实施方式中，当将偏置电压控制为最佳点时， 监视器信号的中心电平是“零”。此外，当偏置电压从最佳点偏移时，监视器信号的中 心电平也从“零”偏移。此时，监视器信号的中心电平偏移的方向取决于偏置电压偏移 的方向。这些趋势在执行预均衡时和没有执行预均衡时是相同的。

因此，与第一实施方式相似，根据第三实施方式的光发射器1B对偏置电压进行 控制，使得监视器信号的中心电平接近零。换言之，执行了利用监视器信号的反馈控 制。接着，当通过该反馈控制使各监视器信号的中心电平接近零时，光调制器25X 和25Y的各偏置电压接近最佳点，并且可以提高偏分复用光信号的质量。

图18A至图18C各自例示了对监视器信号的功率相对于偏置电压的偏移的仿真 结果。下面是仿真的条件。

调制方法：DP-QPSK

偏振旋转：30度

低通滤波器（LPF）的截止频率：1GHz

驱动信号的幅度：0.8×Vπ,1.6×Vπ

色散（图18A）：0ps/nm

色散（图18B）：3000ps/nm

色散（图18C）：10,000ps/nm

如图18A至图18C所示，在任何一种情况下，当将光调制器的偏置电压控制为 最佳点时，监视器信号的功率都是最小的。此外，当偏置电压相对于最佳点的偏移量 增大时，监视器信号的功率增大。

因此，与第一实施方式相似，根据第三实施方式的光发射器1B对偏置电压进行 控制，使得监视器信号的功率减小。换言之，执行了利用监视器信号的反馈控制。接 着，当通过该反馈控制将各监视器信号的功率最小化或基本最小化时，光调制器25X 和25Y的各偏置电压接近最佳点，并且可以提高光信号的质量。

图19是例示了根据第三实施方式的控制方法的流程图。该流程图由光发射器1B 的控制部26来执行。

在标号S21，控制部26设定各偏置电压的初始值。初始值例如是0伏特。在这 种情况下，控制部26将光调制器25X的I臂和Q臂的偏置电压设为零，并且将光调 制器25Y的I臂和Q臂的偏置电压也设为零。

在S22，控制部26对光调制器25X的偏置电压进行控制。在S23，控制部26对 光调制器25Y的偏置电压进行控制。S22和S23的执行顺序不被具体地限制，并且可 以在S22之前执行S23。

S22和S23例如都是由图9中例示的S2至S8来实现的。在这种情况下，在S22， 光调制器25X执行S2至S8的处理。此外，在S23，针对光调制器25Y执行S2至 S8的处理。

另选地，S22和S23各自由在图11中例示的S12至S18来实现。在这种情况下， 在S22，针对光调制器25X执行S12至S18的处理。此外，在S23，针对光调制器 25Y执行S12至S18的处理。

光发射器1B的控制部26周期性地重复S22和S23的处理。因而，光调制器25X 和25Y的偏置电压被连续地优化或充分地优化。结果，从光发射器1B发射的偏分复 用光信号的质量可以保持在良好的状态。

尽管以上已经描述了第三实施方式，但是光发射器1B不限于图15所例示的配 置。例如，如图20所示，可以将驱动信号生成部21a以及DAC22Xi、22Xq、22Yi 和22Yq安装在单个装置（这里，是数字信号处理部21）中。另选地，可以将驱动信 号生成部21a以及DAC22Xi、22Xq、22Yi和22Yq以及对应的低通滤波器（LPF） 安装在单个装置中。

图21是例示了根据第三实施方式的光发射器的另一配置的图。

在图20中，提供了开关28X和开关28Y，其中，开关28X对经由LPF从DAC22Xi 和22Xq输出的各驱动信号进行选择，开关28Y从输出自DAC22Yi和22Yq的驱动 信号的输入进行接收的各LPF选择输出。

如图21所示，各LPF接收从DAC22Xi、22Xq、22Yi和22Yq输出的各驱动信 号的输入。提供了对从各LPF输出的信号进行选择的开关28XY；开关28XY根据来 自控制部26的控制来选择输入信号。由开关28XY选择的信号被输入至乘法器29Y 的第一端口。

从光电探测器27X和光电探测器27Y输出的各输出信号经由对应的LPF被输入 至开关28PD。开关28PD选择一个输入输出信号，并且将所选择的信号输出至乘法 器29Y的第二端口。

乘法器29Y将输入至第一端口和第二端口的信号相乘，并且将得到的信号输出 至检测部30Y。其它配置与针对第一实施方式给出的描述相同，因而省略了其描述。

此外，如图22所示，可以将驱动信号生成部21a、DAC22Xi、22Xq、22Yi和 22Yq以及开关28X和28Y安装在单个装置（这里，数字信号处理部21）中。另选地， 可以将驱动信号生成部21a、DAC22Xi、22Xq、22Yi和22Yq、对应的低通滤波器（LPF） 以及开关28X和28Y安装在单个装置中。

此外，可以由单个检测部30来实现检测部30X和30Y。在这种情况下，将选择 乘法器29X和29Y的输出信号的开关提供在检测部30的输入侧上。接着，将由开关 选择的监视器信号输入至检测部30。

此外，当提供对驱动信号XI、XQ、YI和YQ进行选择的开关以及对光电探测器 27X和27Y的输出信号进行选择的开关时，可以用单个乘法器和单个检测部来控制 各偏置电压。

可以将第二实施方式和第三实施方式相结合。换言之，根据第三实施方式的光发 射器1B可以利用第二实施方式的导频信号来控制各偏置电压。

根据第四实施方式的光发射器具有抑制1/f噪声的功能。该功能可以应用至根据 第一实施方式的光发射器和根据第二实施方式的光发射器。下面将描述为根据第一实 施方式的光发射器添加了抑制1/f噪声的功能的配置。

图23例示了根据第四实施方式的光发射器的配置。除在图6、图12或图13中 例示的光发射器1A的各组件以外，图23中例示的光发射器1C还包括斩波器信号生 成部61、调制斩波器62i和62q以及解调斩波器63。

斩波器信号生成部61生成给定频率的斩波器信号。斩波器信号的频率最好低于 低通滤波器（LPF）31i和31q的截止频率。

调制斩波器62i用斩波器信号对经过低通滤波器31i滤波的驱动信号I进行调制。 也就是说，调制斩波器62i以斩波器信号的周期将驱动信号I接通或断开。此外，调 制斩波器62q用斩波器信号对经过低通滤波器31q滤波的驱动信号Q进行调制。也 就是说，调制斩波器62q以斩波器信号的周期将驱动信号Q接通或断开。

开关28根据来自控制部26的指令来选择经调制的驱动信号I或经调制的驱动信 号Q。因而，当对I臂的偏置进行控制时，乘法器29将经调制的驱动信号I与表示 光信号的电信号相乘，以生成监视器信号。此外，当对Q臂的偏置进行控制时，乘 法器29将经调制的驱动信号Q与表示光信号的电信号相乘，以生成监视器信号。接 着，解调斩波器63利用斩波器信号对从乘法器29输出的监视器信号进行解调。

检测部30检测经解调斩波器63解调的监视器信号的功率。接着，控制部26基 于检测部30的输出来控制光调制器25的偏置电压。

根据上述配置，在对光调制器25的偏置电压进行控制的反馈系统中，1/f噪声的 影响得到了抑制。因而，可以以提高的精度来控制光调制器25的偏置电压，并且可 以提高所生成的光信号的质量。

在第一实施方式至第四实施方式中，可以将对光调制器25（25X、25Y）的偏置 电压进行控制的控制部26实现为数字信号处理部21的一部分。根据该配置，可以减 小光发射器的尺寸。

根据上述实施方式，本发明的有利效果在于实现了一种即使当光调制器的驱动情 况变化时也能够生成高质量的光信号的光发射器。

本文所叙述的所有示例和条件性语言是旨在教导的目的，以帮助读者理解本发明 和本发明人所贡献的概念以进一步促进本领域，并且应被解读为不被限制于这些具体 叙述的示例和情况，并且在说明书中的这些示例的组织也不涉及示出本发明的优劣。 尽管已经具体地描述了本发明的实施方式，但应理解的是，在不脱离本发明的精神和 范围的情况下可以对本发明的实施方式进行各种改变、替代和变更。

以下是对具体实施方式的附加记录。

附记1

一种光发射器，包括：信号生成器，其被配置为根据输入数据来生成驱动信号； 光调制器，其被配置为具有输出光的强度响应于所施加的电压而改变的电压-光强度 特性，并被配置为生成与驱动信号相对应的光信号；乘法器，其被配置为将驱动信号 与从光信号得到的电信号相乘；以及控制部，其被配置为基于乘法器输出来控制光调 制器的偏置电压。

附记2

根据附记1所述的光发射器，还包括：第一低通滤波器，其被配置为对驱动信号 进行滤波；以及第二低通滤波器，其被配置为对电信号进行滤波，其中，所述乘法器 将经第一低通滤波器滤波的驱动信号与经第二低通滤波器滤波的电信号相乘并输出 信号。

附记3

根据附记1所述的光发射器，还包括：平均装置，其被配置为对乘法器的输出信 号求平均，其中，控制部基于平均装置的输出来控制光调制器的偏置电压。

附记4

根据附记3所述的光发射器，其中，控制部控制光调制器的偏置电压，使得平均 装置的输出接近零。

附记5

根据附记1所述的光发射器，还包括：功率检测器，其被配置为检测乘法器的输 出信号的功率，其中，控制部基于功率检测器的输出来控制光调制器的偏置电压。

附记6

根据附记5所述的光发射器，其中，控制部控制光调制器的偏置电压，使得由功 率检测器检测到的功率减小。

附记7

根据附记1所述的光发射器，其中，光调制器包括I臂和Q臂，信号生成器生成 I臂的驱动信号和Q臂的驱动信号，并且控制部基于由乘法器将I臂的驱动信号和表 示光信号的电信号相乘所得到的信号来控制光调制器的I臂的偏置电压，并且基于由 乘法器将Q臂的驱动信号和表示光信号的电信号相乘所得到的信号来控制光调制器 的Q臂的偏置电压。

附记8

根据附记1所述的光发射器，还包括叠加器，该叠加器被配置为将导频信号叠加 到光调制器的偏置电压上，其中，控制部基于包括在乘法器的输出信号的导频信号中 的频率分量来控制光调制器的偏置电压。

附记9

根据附记1所述的光发射器，还包括：调制电路，其被配置为用给定频率对驱动 信号进行调制；以及解调电路，其被配置为用该给定频率对乘法器的输出信号进行解 调，其中，乘法器将由调制电路调制的驱动信号与表示光信号的电信号相乘，并且控 制部基于由解调电路解调的乘法器的输出信号来控制光调制器的偏置电压。

附记10

一种光调制器，包括：信号生成器，其被配置为根据输入数据来生成第一驱动信 号和第二驱动信号；第一光调制器，其被配置为具有输出光的强度针对所施加的电压 而改变的电压-光强度特性，并被配置为生成与第一驱动信号相对应的第一光信号； 第二光调制器，其被配置为具有输出光的强度针对所施加的电压而改变的电压-光强 度特性，并被配置为生成与第二驱动信号相对应的第二光信号；组合器，其被配置为 将第一光信号和第二光信号复用，以生成偏分复用光信号；第一乘法器，其被配置为 将第一驱动信号和表示第一光信号的第一电信号相乘；第二乘法器，其被配置为将第 二驱动信号和表示第二光信号的第二电信号相乘；以及控制部，其被配置为基于第一 乘法器的输出来控制第一光调制器的偏置电压，并且基于第二乘法器的输出来控制第 二光调制器的偏置电压。

附记11

一种用于控制光调制器的偏置的偏置控制方法，该光调制器具有输出光的强度针 对所施加的电压改变的电压-光强度特性，所述方法包括：将根据输入数据生成的驱 动信号与表示从光调制器输出的光信号的电信号相乘；并且基于由相乘得到的信号来 控制光调制器的偏置电压。