[發明專利]光調制器

有效

• 申請號: 201310038784.2
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103226251B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 細川洋一;日隈薰;川西哲也;菅野敦史
• 申請（專利權）人: 住友大阪水泥股份有限公司;獨立行政法人情報通信研究機構
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;H04B10/556
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 李亞,穆德駿

技術領域

本發明涉及一種光調制器，尤其涉及一種可通過2ⁿ值（n為自然數）的正交相位振幅調制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）方式（包括利用了偏振波合成等的復合方式）而運行的光調制器。

背景技術

在光通信技術中，為了提高傳送的信號密度，正進行著16QAM以上的多階調制方式的光調制器的開發。

如專利文獻1或2所示，在將正交相移鍵控（Quadrature Phase-Shift Keying，QPSK）構造配置成嵌套型的構成的調制器中，產生施加了適當的光強度比、且適當的相位調整的二進制相移鍵控（Binary Phase-Shift Keying，BPSK）信號，通過使其合波，可產生幅移鍵控（Amplitude-Shift Keying，ASK）信號、QAM信號。

例如，在圖10的構造中，來自含有馬赫-曾德爾（Mach-Zehnder）型光波導MZ1的光調制部和含有馬赫-曾德爾型光波導MZ2的光調制部的光輸出振幅比為2：1、相位差為0或π時，可產生四階的ASK信號。并且，在圖11的構造中，來自MZ1和MZ2的光輸出振幅比為1：1、相位差為±π/2時，可產生QPSK信號。

具體而言，通過對圖1所示的QPSK構造的一個波導設置光強度調整部，使各自的QPSK信號的輸出振幅比為2：1。并且，各自的QPSK構造中的來自各自的馬赫-曾德爾型光波導（MZ光波導）的輸出光的相位差為±π/2，來自各自的QPSK構造的輸出光的相位差為0或π。圖1中的X－Y座標中顯示的點，是表示通過來自各馬赫-曾德爾型光波導或光波導的合波部的輸出光所獲得的信號狀態的示意圖。

為產生16QAM信號，如圖1所示，MZ光波導至少需要四個，并且需要使它們的輸出合波，因此僅基本構造就會使元件本身變大。

并且，需要使來自各MZ光波導的光輸出振幅比一定，因此光強度調整機構是必須的。作為光強度調整機構，使用衰減器、用于強度調制的MZ光波導等追加元件，但它們均是使整體元件增大的一個因素。

作為光強度調整機構之一，可考慮使分支光波導部分的分支比為非對稱的方法，但存在易于受到制造偏差等的影響的缺點。并且，也可考慮在外部電路中調整輸入RF信號（調制信號）的振幅比，從而調整光強度的方法。這種情況下，用于RF信號控制的調整點增加。

另一方面，在現有例的BPSK信號的偏壓調整等中，如專利文獻3和圖5所示，偏壓點是調制曲線的底部，使輸入振幅為2Vπ（Vπ是調制曲線的半波長電壓），對于信號輸入，重疊頻率f的低頻抖動信號而進行輸入。在偏壓調整時，對于光輸出，將頻率2f成分變得最大的點設定為偏壓點。并且，檢波使用光輸出的分支光，通過帶通濾波器按照各頻率進行分離，用受光元件（PD）等光檢測元件對它們進行檢波。

因存在多個由一個MZ型光波導構成的光調制部，所以對于施加到各光調制部的抖動信號的選擇，存在以下兩種：

（1）以分時方式對各自的光調制部施加相同頻率的抖動信號。

（2）同時向各自的光調制部施加不同頻率的抖動信號。

在上述（1）中，使用的頻率較少即可，因此可使檢波頻帶較窄。但因逐個調整光調制部的偏壓，所以在此期間其他光調制部的偏壓點會偏移（drifted），對偏壓偏移的耐性變差。

在上述（2）中，可同時調整多個光調制部，因此對偏壓偏移的耐性變強。但需要檢波多個頻率。對于QAM控制，考慮到對偏移的應對較為重要，因此一般情況下優選時間浪費較少的上述（2）的方法。

但是，在上述（2）中，產生抖動信號頻率的選擇問題。即，在選擇施加到各光調制部的抖動信號的頻率不同的頻率時，必須使各頻率不互相為兩倍地進行選擇。例如，如果在某一個光調制部中使用的抖動信號頻率是f，那么在其他光調制部中，需要選擇2f或者f/2頻率以外的頻率。因存在該頻率限制，所以在要控制的光調制部的個數較多的QAM中，難以進行抖動信號的頻率選擇。

并且，作為上述抖動信號頻率選擇問題的解決方法之一，如圖6或圖7所示，可考慮安裝多個用于偏壓調整的光檢測元件（PD）的方法。圖6中，在將具有MZ型光波導的兩個光調制部并聯的各BPSK機構中配置受光元件（PD）。圖7的構成是，在具有一個MZ型光波導的各光調制部上安裝一個受光元件（PD）。尤其是在圖7所示的構造中，對于多個光調制部的偏壓控制，可使用相同頻率的抖動信號。但是，需要用于安裝受光元件（PD）的空間，并且各受光元件分散配置，因此用于處理光檢測元件的電流輸出的電布線變得復雜。