專利名稱：光信號發(fā)射器和控制偏振復用光信號的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光信號發(fā)射器和控制偏振復用光信號的方法。本發(fā)明例如可以應 用于偏振復用傳輸系統(tǒng)中使用的光信號發(fā)射器。
背景技術：
對具有超過40Gbit/s (例如100Gbit/S)的速度的超高速傳輸系統(tǒng)的已經(jīng)需求迅 速增長。因此，正在進行研發(fā)來實際實現(xiàn)采用已經(jīng)應用于無線系統(tǒng)的多級調制方案(例如， 采用四級相位調制的QPSK調制)的光傳輸系統(tǒng)。但是，隨著傳輸信號速度變高，解決與電 信號電路的可行性(feasibility)有關的問題、以及與光傳輸信號的衰減(由于光濾波器 導致的傳輸信號光譜衰減、以及由于色散和光噪聲的積累而導致的信號衰減)有關的問題 變得更加困難。作為解決這些問題的一種技術，光偏振復用吸引了很多關注。偏振復用的光信號 例如由圖IA中例示的光信號發(fā)射器產(chǎn)生。該光信號發(fā)射器具有光源(LD)、一對調制器、以 及偏振光束合并器(PBC)。從光源輸出的連續(xù)波光被分束并引導到這一對調制器。一對調 制器分別用對應的數(shù)據(jù)信號來調制連續(xù)波光，并且產(chǎn)生一對經(jīng)調制的光信號。偏振光束合 并器通過合并這一對調制后光信號，產(chǎn)生圖IB中例示的偏振復用的光信號對。換句話說， 在偏振復用中，使用具有相同波長并且彼此正交的兩個偏振波(X偏振和Y偏振)發(fā)射兩個 數(shù)據(jù)流。因此，在偏振復用中，數(shù)據(jù)速度變?yōu)橐话?，實現(xiàn)了電信號產(chǎn)生電路的特性的提高， 并且降低電路的成本、大小和功耗。另外，因為由于諸如光傳輸路徑上的色散的質量退化 因素造成的影響減小，所以光傳輸系統(tǒng)整體的特性提高。日本特開昭62-24731號公報、 日本特開2002-344426號公報、日本特開2008-172799號公報描述了一種使用偏振復用 的傳輸系統(tǒng)。另外，作為現(xiàn)有技術，已經(jīng)提出了日本特開2009-63835號公報和日本特開 2008-172714號公報中描述的結構。然而，在產(chǎn)生偏振復用光信號的光信號發(fā)射器中，針對每個偏振設置調制器，如圖 IA所例示。為此，由于諸如調制器之間的特性(例如LN調制器的損耗)和光分束器和/或 光合并器的特性的制造變化的因素，在偏振復用的輸出信號的偏振之間可能產(chǎn)生光功率的差。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種光信號發(fā)射器，該光信號發(fā)射器以良好的發(fā)射特 性來發(fā)射偏振復用光信號。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種光信號發(fā)射器包括第一外部調制器，其被構成為產(chǎn) 生第一調制后光信號，該第一外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供 相位差的第一移相器；第二外部調制器，其被構成為產(chǎn)生第二調制后光信號，該第二外部調 制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第二移相器；合并器，其被構成為通過合并所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號，產(chǎn)生偏振復用的光信號； 相位控制器，其被構成為當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器分別由第一控制數(shù) 據(jù)信號和第二控制數(shù)據(jù)信號驅動時，將所述第一移相器形成的相位差控制為Α-Δ Φ并將 所述第二移相器形成的相位差控制為A+Δ φ ；以及功率控制器，其被構成為當所述第一外 部調制器和所述第二外部調制器分別由所述第一控制數(shù)據(jù)信號和所述第二控制數(shù)據(jù)信號 驅動時，基于所述偏振復用光信號的AC分量來控制所述第一外部調制器和所述第二外部 調制器中的至少一個。所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式與所述第二控制數(shù)據(jù)信號相同。 所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式可以是所述第二控制數(shù)據(jù)信號的反相模式。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種光信號發(fā)射器包括第一光源；第一外部調制器，其 被構成為通過調制由所述第一光源產(chǎn)生的光信號而產(chǎn)生第一調制后光信號，該第一外部調 制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第一移相器；第二光源；第 二外部調制器，其被構成為通過調制由所述第二光源產(chǎn)生的光信號而產(chǎn)生第二調制后光信 號，該第二外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第二移相 器；合并器，其被構成為通過合并所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號，產(chǎn)生偏 振復用的光信號；相位控制器，其被構成為當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器 分別由第一控制數(shù)據(jù)信號和第二控制數(shù)據(jù)信號驅動時，將所述第一移相器形成的相位差控 制為A-Δ φ并將所述第二移相器形成的相位差控制為A+Δ φ ；以及功率控制器，其被構成 為當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器分別由所述第一控制數(shù)據(jù)信號和所述第 二控制數(shù)據(jù)信號驅動時，基于所述偏振復用光信號的AC分量來控制所述第一光源和所述 第二光源中的至少一個。所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式與所述第二控制數(shù)據(jù)信號相 同。所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式可以是所述第二控制數(shù)據(jù)信號的反相模式。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將一種控制偏振復用光信號的方法用于光信號發(fā)射器 中，所述光信號發(fā)射器包括第一外部調制器，其具有一對光路徑、和用于為所述一對光路 徑提供相位差的第一移相器，用于產(chǎn)生第一調制后光信號；第二外部調制器，其具有一對光 路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第二移相器，用于產(chǎn)生第二調制后光信號；以 及合并器，其通過合并所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號，來產(chǎn)生所述偏振 復用光信號。所述方法包括以下步驟將所述第一移相器形成的相位差控制為A-Δ φ ；將 所述第二移相器形成的相位差控制為Α+Δ φ ；產(chǎn)生第一控制數(shù)據(jù)信號和第二控制數(shù)據(jù)信 號，分別作為所述第一外部調制器和所述第二外部調制器的驅動信號；并且，基于當所述第 一外部調制器和所述第二外部調制器分別由所述第一控制數(shù)據(jù)信號和所述第二控制數(shù)據(jù) 信號驅動時所產(chǎn)生的偏振復用光信號的AC分量，來控制所述第一外部調制器和所述第二 外部調制器中的至少一個。所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式與所述第二控制數(shù)據(jù)信號相 同。所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式可以是所述第二控制數(shù)據(jù)信號的反相模式。


圖IA和圖IB是例示偏振復用的圖。圖2是例示根據(jù)實施方式的光信號發(fā)射器的結構的圖。圖3是例示光信號發(fā)射器的第一實施方式的圖。圖4是例示LN調制器的操作的圖。
圖5是例示第一實施方式中的功率差和監(jiān)視信號之間的關系的模擬結果(Δ φ = 90 度)。圖6是例示第一實施方式中的功率差和監(jiān)視信號之間的關系的模擬結果(Δ φ = 45 度)。圖7是例示第一實施方式中的功率差和監(jiān)視信號之間的關系的模擬結果(隨機數(shù) 據(jù)輸入)。圖8是例示光信號發(fā)射器的第二實施方式的圖。圖9是例示第二實施方式中的功率差和監(jiān)視信號之間的關系的模擬結果(Δ φ = 90 度)。圖10是例示第二實施方式中的功率差和監(jiān)視信號之間的關系的模擬結果(Δ φ =45 度)。圖11是例示光信號發(fā)射器的第三實施方式的圖。圖12是例示光信號發(fā)射器的第四實施方式的圖。圖13是例示在一對驅動數(shù)據(jù)彼此反相的情況下的LN調制器的輸入和輸出的圖。圖14到圖16是例示移相器的控制方法的圖。圖17是例示進行在線控制的光信號發(fā)射器的結構的圖。圖18是例示圖17中例示的控制器的操作的流程圖。圖19是例示根據(jù)另一實施方式的光信號發(fā)射器的結構的圖。以及圖20是例示圖19中例示的控制器的操作的流程圖。
具體實施例方式圖2例示根據(jù)實施方式的光信號發(fā)射器的結構。根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器 發(fā)射通過合并第一調制后光信號和第二調制后光信號而獲得的偏振復用光信號。偏振復用 光信號使用彼此正交的χ偏振和Y偏振將數(shù)據(jù)攜帶到接收站。在此，如果χ偏振的功率和 Y偏振的功率彼此不同，則偏振復用光信號的特性退化。因此，在根據(jù)本實施方式的光信號 發(fā)射器中，進行控制以降低(期望的是，最小化)χ偏振和Y偏振之間的功率差。光源(LD)I例如是激光二極管，產(chǎn)生具有特定頻率的光信號。光信號例如是連續(xù) 波(CW)。光信號例如由光分束器分束，并且被引導到調制器10和20。在此示例中，調制器10和20是輸出光的功率根據(jù)驅動電壓周期地改變的調制器 (例如馬赫曾德(Mach-Zehnder) LN調制器)。調制器10具有一對光路徑和向這一對光路 徑提供相位差的移相器11。調制器10通過根據(jù)數(shù)據(jù)X調制輸入光信號而產(chǎn)生調制后光信 號X。以相同方式，調制器20具有一對光路徑和向這一對光路徑提供相位差的移相器21。 調制器20通過根據(jù)數(shù)據(jù)Y調制輸入光信號而產(chǎn)生調制后光信號Y。驅動器12產(chǎn)生代表數(shù)據(jù)X的驅動電壓信號并且將該信號提供到調制器10。驅動 器12產(chǎn)生代表數(shù)據(jù)Y的驅動電壓信號并且將該信號提供到調制器20。同時，為了控制LN 調制器的操作點(即偏置)，調制器10和20分別具有圖中未例示的偏置電路。偏置電路例 如是ABC(自動偏置控制)電路。例如，ABC電路施加低頻電壓信號到相應的LN調制器，并 且基于來自調制器10和20的輸出光中包含的低頻分量而調節(jié)相應的LN調制器的操作點 (即DC偏置電壓)。
應注意，這里將LN調制器描述為光調制器的示例，但這不是限制。光調制器不限 于LN調制器，并且可以是使用電光材料的調制器，例如，包括諸如InP的半導體材料的調制
ο光衰減器13和23分別調節(jié)調制后光信號X和Y的功率。光衰減器13和23不是 必不可少的組成元件。另外，光衰減器13和23可以設置在調制器10和20的輸入側，或可 以設置在調制器10和20之內，或可以設置在調制器10和20的輸出側。在上述的結構中，可以將產(chǎn)生調制后光信號X的外部調制器構成為包括調制器 10、驅動器12、附圖中未例示的偏置電路、以及光衰減器13。類似地，可以將產(chǎn)生調制后光 信號Y的外部調制器構成為包括調制器20、驅動器22、附圖中未例示的偏置電路、以及光衰 減器23。偏振光束合并器(PBC) 31通過對調制后光信號X和調制后光信號Y進行偏振復用 來產(chǎn)生偏振復用光信號。在此，在偏振復用中，如圖IB所例示，使用彼此正交的X偏振和Y 偏振。使用X偏振傳播調制后光信號X，并且使用Y偏振傳播調制后光信號Y。在以上描述的結構中，當光發(fā)射器發(fā)射數(shù)據(jù)時，對移相器11和21進行控制以產(chǎn)生 根據(jù)調制方案而確定的相位。例如，在QPSK(包括DQPSK)中，將移相器11和21 二者的相 位Φ均控制為η/2。同時，數(shù)據(jù)產(chǎn)生器40產(chǎn)生傳輸數(shù)據(jù)X和Y。當將傳輸數(shù)據(jù)X和Y分 別作為數(shù)據(jù)X和Y提供到調制10和20時，產(chǎn)生調制后光信號X和Y，并輸出承載調制后光 信號X和Y的偏振復用光信號。根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器具有用于將控制X偏振和Y偏振之間的功率差 控制為零或接近零的以下控制系統(tǒng)。光電檢測器(PD)51將由光分束器分束的偏振復用光 信號轉換為電信號。AC分量提取裝置52從由光電檢測器51獲得的電信號中提取AC分量 (或去除DC分量)。低通濾波器53從電信號中去除數(shù)據(jù)X和Y的碼元頻率分量。AC分量 功率檢測器54檢測已由低通濾波器53進行了濾波的電信號的AC分量功率，并且輸出檢測 結果作為監(jiān)視信號。控制器55根據(jù)代表偏振復用光信號的AC分量功率的監(jiān)視信號來控制 外部調制器(調制器、驅動器、偏置電路、光衰減器)中的至少一個。應注意，在圖2例示的 示例中，低通濾波器53設置在光電檢測器51和AC分量功率檢測器54之間，然而，可以設 置相對于調制速度具有充分低波段的電路來代替低通濾波器53。當調節(jié)X偏振和Y偏振的功率平衡時，控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器41產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)X和Y。 控制數(shù)據(jù)X的數(shù)據(jù)模式與控制數(shù)據(jù)Y的數(shù)據(jù)模式相同。將所產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)X和Y分別作 為數(shù)據(jù)X和Y通過驅動器12和22提供到調制器10和20。換句話說，當調節(jié)功率平衡時， 調制器10和20由相同的控制數(shù)據(jù)驅動。另外，當調節(jié)X偏振和Y偏振之間的功率平衡時，相位控制器56將移相器11和21 的相位分別控制為“Α+Δ φ ”和“Α-Δ φ ”。換句話說，將相位差“Α-Δ φ ”提供到調制器10 的一對光路徑，將相位差“Α+ Δ φ，，提供到調制器20的一對光路徑。在此，"K"是數(shù)據(jù)傳輸 時的最優(yōu)相位，例如對于QPSK或DQPSK是π /2。同時，“ Δ φ ”是不同于零的任意相位。將 移相器11和21的相位設置為使其相對于最優(yōu)相位向彼此相反的方向移動相同量。相位控 制器56可以設置在控制器55中或控制器55之外。在上述的設置中，控制器55產(chǎn)生控制信號Cl至C3中的一個或更多個以降低(優(yōu) 選為最小化)偏振復用光信號的AC分量功率?！敖档虯C分量功率”可以是將AC分量功率控制在指定閾值之下的操作?？刂菩盘朇l控制驅動器12和22產(chǎn)生的驅動電壓的振幅。調 制器10和20的輸出功率取決于驅動電壓。在大驅動振幅下輸出功率高，并且在小驅動振 幅下輸出功率低。控制信號C2控制調制器10和20的偏置。調制器10和20的輸出功率 取決于控制偏置點的DC偏置電壓。通常，當將偏置控制在最優(yōu)點時，輸出功率為最小。控 制信號C3控制光衰減器13和23的衰減量。在以上描述的設置中，當偏振復用光信號的AC分量功率得到最小化時，盡管其細 節(jié)在稍后進行描述，但是偏振復用光信號中包含的X偏振和Y偏振之間的功率差得到最小 化。因此，通過適當?shù)禺a(chǎn)生控制信號Cl至C3中的一個或更多個，使得X偏振和Y偏振之間 的功率差最小化，改善了偏振復用光信號的特性。如上所述，根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器具有使用偏振復用光信號的AC分量 功率來控制外部調制器的反饋系統(tǒng)，該反饋系統(tǒng)調節(jié)X偏振和Y偏振之間的功率平衡。換 句話說，并不是分立地監(jiān)視調制后光信號的X和Y的功率，而是通過監(jiān)視從光發(fā)射器輸出的 偏振復用光信號來調節(jié)偏振之間的功率差。這使得能夠基于實際輸出的偏振復用光信號來 優(yōu)化X和Y偏振之間的功率平衡，而不依賴于分立地監(jiān)視調制后光信號X和Y的功率的光 電檢測器的特性或者偏振光束合并器的特性的變化。然而，在根據(jù)本實施方式的控制方法中，提供控制數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)X和Y，并且移相 器11和21的相位分別在最優(yōu)相位之外。因此，該控制方法是在光信號發(fā)射器離線時(在 系統(tǒng)啟動、波長切換等時)進行的。接著，在數(shù)據(jù)傳輸期間，光信號發(fā)射器在通過上述的反 饋控制而獲得的狀態(tài)(驅動電壓、偏置或衰減量)下操作。此時，將移相器11和21的相位 分別控制到最優(yōu)相位。圖3是例示光信號發(fā)射器的第一實施方式的圖。在本示例中，數(shù)據(jù)按NRZ-DQPSK 方案發(fā)射。調制方案不限于QPSK/DQPSK，可以是其他QPSK調制方案或其他多級調制方案。 例如，如美國專利申請No. 2006/0127102中所公開的，光發(fā)射器可以是具有如下的光調制 器的光發(fā)射器該光調制器通過對數(shù)據(jù)信號進行濾波處理而將光相位作為向量改變。在圖3中，調制器10是馬赫曾德DQPSK光調制器，并且在本示例中，具有LN調制 器(內部調制器)10a和10b、以及移相器11。LN調制器IOa和IOb在本示例中是馬赫曾德 干涉儀。LN調制器IOa設置在一對光路徑(I臂和0臂)中的一個光路徑中，并且LN調制 器IOb設置在這一對光路徑中的另一個光路徑中。移相器11在I臂和Q臂之間提供相位 差η/2。移相器11例如可以用光路徑長度(或折射率)根據(jù)電壓或溫度而改變的材料來 實現(xiàn)。然而，當調節(jié)偏振之間的功率平衡時，將移相器11的相位由調節(jié)到n/2-Δφ。驅動器12使用驅動信號數(shù)據(jù)I和數(shù)據(jù)Q來驅動LN調制器IOa和10b。在此，驅動 信號數(shù)據(jù)I和數(shù)據(jù)Q例如是通過用DQPSK編碼器對數(shù)據(jù)X進行編碼而產(chǎn)生的。另外，驅動 器具有放大器，并且能夠控制驅動信號數(shù)據(jù)I和數(shù)據(jù)Q的振幅。圖3中例示的驅動器12被 構成為輸出差分信號，然而，驅動器12可以提供單個輸出。圖4是例示LN調制器的操作的圖。LN調制器的輸出光的功率相對于驅動電壓周 期地改變。在此，驅動振幅是“2VJI ”，其中“νπ ”是半波長電壓，這是使得LN調制器的輸 出光的功率從局部最小值改變到局部最大值的電壓。因此，在圖3中，當驅動信號數(shù)據(jù)I的 振幅減小時，LN調制器IOa的輸出光信號的振幅變小，并且LN調制器IOa的輸出光的平均 功率降低。類似地，當驅動信號數(shù)據(jù)Q的振幅減小時，LN調制器IOb的輸出光的平均功率降低。通過在驅動器12中設置的放大器的增益調節(jié)來控制驅動信號數(shù)據(jù)I和數(shù)據(jù)Q的振 幅。如果使用具有固定增益的放大器，則可以通過調節(jié)放大器的輸入信號振幅來獲得類似 效果。將LN調制器IOa和IOb的輸出光的功率控制為彼此相同。同時，當通過調節(jié)施加到LN調制器IOa和IOb的DC偏置電壓來移動調制器的操 作點時，LN調制器IOa和IOb的輸出光的平均功率改變。換句話說，例如，在圖4中，當調 節(jié)了驅動信號的DC電壓時，相應的輸出光信號改變，并且輸出光的平均功率改變。因此，可 以通過調節(jié)施加到LN調制器IOa和IOb的DC偏置電壓來控制輸出光的功率。調制器20的結構和操作基本上與調制器10的相同。調制器20具有LN調制器 20a和20b以及移相器21。移相器21以與移相器11相同的方式在I臂和Q臂之間提供相 位差η/2。然而，當調節(jié)偏置之間的功率平衡時，將移相器21的相位調節(jié)到π/2+Δφ。如上所述地構成的光信號發(fā)射器使用偏振復用光信號來發(fā)射一對數(shù)據(jù)X和Y。根 據(jù)數(shù)據(jù)X驅動調制器10，并且產(chǎn)生調制后光信號X。以相同方式，根據(jù)數(shù)據(jù)Y驅動調制器 20，并且產(chǎn)生調制后光信號Y。將調制后光信號X和Y引導到偏振光束合并器31。接著，偏 振光束合并器31通過對調制后光信號X和Y進行偏振復用而產(chǎn)生偏振復用光信號。通過 光纖傳輸路徑發(fā)射偏振復用光信號。圖3例示的光信號發(fā)射器具有參照圖2描述的控制系統(tǒng)(光電檢測器51、AC分量 提取裝置52、低通濾波器53、AC分量功率檢測器54、控制器55)。光電檢測器51例如是光 電二極管，其將由光分束器分束的偏振復用光信號轉換為電信號。低通濾波器53從電信號去除數(shù)據(jù)X和Y的碼元頻率分量。例如，當數(shù)據(jù)X和Y的 碼元頻率是20G碼元/s時，低通濾波器53至少去除20GHz分量。AC分量提取裝置52從電 信號去除DC分量，并且提取AC分量。AC分量提取裝置52例如由去除DC分量的電容器實 現(xiàn)。請注意，對低通濾波器53和AC分量提取裝置52的順序沒有具體限制。AC分量提取裝 置52可以設置在低通濾波器53的輸入側，或者，AC分量提取裝置52可以設置在低通濾波 器53的輸出側。AC分量功率檢測器54檢測如上所述獲得的電信號的功率，并且輸出檢測結果作 為監(jiān)視信號。因此，監(jiān)視信號代表對應于偏振復用光信號的電信號的AC分量功率。AC分量 功率檢測器54可以由模擬電路實現(xiàn)，或者由進行數(shù)字操作的處理器實現(xiàn)。當AC分量功率 檢測器54由處理器實現(xiàn)時，可以由附圖中未例示的A/D轉換器將電信號轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)并 且輸入到AC分量功率檢測器54?？刂破?5產(chǎn)生控制信號Cl至C3中的一個或更多個以最小化監(jiān)視信號?？刂菩?號Cl提供到驅動器12和/或22。S卩，驅動調制器10的驅動信號的振幅和驅動調制器20 的驅動信號的振幅由控制信號Cl控制?？刂菩盘朇2提供到控制調制器10和/或20的偏 置的偏置電路。即，驅動器10的偏置點和/或調制器20的偏置點由控制信號C2控制?？?制信號C3提供到光衰減器13和/或23。S卩，光衰減器13的衰減量和/或光衰減器23的 衰減量由控制信號C3控制。在根據(jù)第一實施方式的光信號發(fā)射器中，使用如上所述的控制信號C1-C3中的一 個或更多個進行反饋控制。換句話說，在第一實施方式中，通過控制驅動電壓的振幅、調制 器的偏置、以及光衰減器的衰減量中的一個或更多個，來控制X偏振和Y偏振之間的功率差。
在如上所述地構成的光信號發(fā)射器中，當調節(jié)X偏振和Y偏振的功率平衡時，如參 照圖2所述地設置以下狀態(tài)。(1)提供具有彼此相同的數(shù)據(jù)模式的控制數(shù)據(jù)X和Y作為數(shù)據(jù)X和Y。優(yōu)選的是， 將數(shù)據(jù)X和Y彼此同步并且在相同時刻輸入到調制器10和20。然而，數(shù)據(jù)X和Y的輸入時 刻可以包含比一個碼元時間短的誤差。(2)將移相器11和21的相位分別設置為“Α-Δ φ ”和“Α+Δ φ ”。在本示例中，由 于調制方案是DQPSK，所以A = π/2。圖5是例示偏振之間的功率差和監(jiān)視信號的模擬結果。在該模擬中，比較了 X偏 振和Y偏振之間的功率差是零、3dB和6dB的情況。另外，Δ φ =90度。換句話說，在調制 器10中，LN調制器IOa和IOb之間的相位差Φ是零，并且，在調制器20中，LN調制器20a 和20b之間的相位差Φ是180度。同時，圖5中的“X偏振”、“Y偏振”和“偏振復用光信 號”代表光功率。另外，圖5中的“監(jiān)視信號”代表AC分量功率檢測器54的輸入信號。如上所述，提供到調制器10和20的控制數(shù)據(jù)X和Y具有彼此相同的數(shù)據(jù)模式。 因此，當調制器10中的相位差Φ是零并且調制器20中的相位差Φ是180度時，從調制器 10輸出的調制后光信號X (在下文稱為X偏振數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)模式與從調制器20輸出的調制 后光信號Y (在下文稱為Y偏振數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)模式彼此反相。當X偏振數(shù)據(jù)是“1(發(fā)光狀 態(tài))”時，Y偏振數(shù)據(jù)是“0 (不發(fā)光狀態(tài))”。當X偏振數(shù)據(jù)是“0 (不發(fā)光狀態(tài))”時，Y偏振 數(shù)據(jù)是“1(發(fā)光狀態(tài))”。因此，當X偏振和Y偏振之間的功率差很小時，從偏振光束合并器31輸出的偏振 復用光信號中的各個碼元的光級別變得大致相同。即，偏振復用光信號的功率變化(即AC 分量功率)變得很小。相反，當X偏振和Y偏振之間的功率差變得很大時，在偏振復用光信 號中的碼元之間產(chǎn)生光功率差。即，偏振復用光信號的功率變化也變得很大。由此，當X偏 振和Y偏振之間的功率差很小時，代表偏振復用光信號的AC分量功率的監(jiān)視信號也變得很 小，并且，當它們之間的功率差變得很大時，監(jiān)視信號也變得很大。同時，從AC分量功率檢 測器54輸出的監(jiān)視信號是圖5中的“監(jiān)視信號”的平均值或積分值。如上所述，在根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器中，當X偏振和Y偏振之間的功率差 很小時，監(jiān)視信號也很小。因此，當控制器55通過反饋控制來使得監(jiān)視信號最小化時，X偏 振和Y偏振之間的功率差也最小化。為了最小化監(jiān)視信號，如上所述，對驅動器12和/或 22的驅動電壓、調制器10和/或20的偏置、以及光衰減器13和/或23的衰減量中的至少 一個進行控制。圖6是在Δ φ = 45度的情況下的模擬結果。調制器10中的相位差Φ是45度， 并且調制器20中的相位差Φ是135度。在調制器10和20中的相位差按此方式設置的情 況下，當X偏振和Y偏振之間的功率差很小時監(jiān)視信號也很小。因此，對Δ φ沒有具體限 制，只要是它不同于零的值即可。然而，在QPSK/DQPSK中，當Δ φ =90度時，監(jiān)視信號的
靈敏度最佳。圖7是當數(shù)據(jù)X和Y彼此不同(即隨機模式)時的模擬結果，其中Δ φ =90。在 此情況下，即使X偏振和Y偏振之間的功率差是零，偏振復用光信號的功率變化也很大。即， 監(jiān)視信號的AC分量功率幾乎不取決于X偏振和Y偏振之間的功率差。因此，當數(shù)據(jù)X和Y 彼此不同時，很難使用偏振復用光信號的AC分量功率來控制X偏振和Y偏振之間的功率差。在此，描述了將移相器11和21的相位分別控制為“Α-Δ φ ”和“Α+Δ φ ”并且將 相同控制數(shù)據(jù)提供到調制器10和20的情況。在隨后的描述中，假設調制方案是DQPSK，并 且A= π/2。還假設當調節(jié)功率平衡時，Δ φ = 90。換句話說，當調節(jié)功率平衡時，調制 器10的移相器11的相位Φ是零，并且調制器20的移相器21的相位Φ是180度。此外， 假設光信號發(fā)射器中的光設備具有理想特性。在DQPSK中，每一個碼元傳輸2比特的數(shù)據(jù)。于是，假設在數(shù)據(jù)傳輸時(即Φ = JI /2)，按以下狀態(tài)發(fā)射各個碼元。碼元(1，1):載波的相位=π /4，光功率=42碼元(0，1)載波的相位=3 π /4,光功率=V^碼元(0，0)載波的相位=5 π /4,光功率=W碼元(1，0)載波的相位=7 π /4，光功率=W在此情況下，當調節(jié)功率平衡時，通過調制器10(Φ = 0)獲得的調制后光信號X 的狀態(tài)變?yōu)槿缦?。碼元(1，1)載波的相位=0，光功率=2碼元(0，1)光功率=0碼元(0，0)載波的相位=π，光功率=2碼元(1，0):光功率=0此時，通過調制器20(Φ = 180)獲得的調制后光信號Y的狀態(tài)變?yōu)槿缦?。碼元(1，1):光功率=0碼元(0，1)載波的相位=0，光功率=2碼元(0，0)光功率=0碼元(1，0)載波的相位=π，光功率=2 在此，為了便于說明，假設偏振復用光信號的功率是調制后光信號X和Y的光功率 之和。另外，當調節(jié)功率平衡時，將相同的控制數(shù)據(jù)提供到調制器10和20。接著，偏振復用 光信號的功率變?yōu)槿缦?。碼元(1，1)光功率=2(=2+0)
碼元(0，1)光功率=2(=0+2)
碼元(0，0)光功率=2(=2+0)
碼元(1，0)光功率=2(=0+2)由此，在根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器中，當將移相器11和21的相位分別控制 為“Α-Δ φ”和“Α+Δ φ”并且將相同的控制數(shù)據(jù)提供到調制器10和20時，偏振復用光信 號的功率的變化很小(理想地為零)。即，偏振復用光信號的AC分量功率變得很小。此時，例如假設由調制器20 ( Φ = 180)獲得的調制后光信號Y的功率減小3dB。 在此情況下，調制后光信號Y的狀態(tài)變?yōu)槿缦?。碼元(1，1):光功率=0碼元(0，1)載波的相位=0，光功率=1碼元(0，0)光功率=0
碼元(1，0)載波的相位=π，光功率=1于是，偏振復用光信號的功率變?yōu)槿缦隆４a元(1，1)光功率=2(=2+0)
碼元(0，1)光功率=1(=0+1)
碼元(0，0)光功率=2(=2+0)
碼元(1，0)光功率=1(=0+1)由此，光調制X和Y之間的功率差(即X偏振和Y偏振之間的功率差)出現(xiàn)，偏振 復用光信號的功率的變化變大。因此，根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器控制調制器10和20 中的至少一個，以最小化代表偏振復用光信號的AC分量功率的監(jiān)視信號。因此，使得偏振 之間的功率差最小化。同時，在根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器中，由于使用偏振復用之后的光信號進 行反饋控制，所以控制了光源1和偏振光束合并器31之間產(chǎn)生的偏振之間的光功率差。因 此，由于各個調制器10和20中設置的光電檢測器的特性或者偏振光束合并器31的特性而 可能出現(xiàn)的幾個dB的偏振之間的功率差(控制誤差)得到了補償。另外，從光電檢測器51 到AC分量功率檢測器54的電路元件可以與控制調制器10和20的偏置的電路的一部分和 /或控制移相器11和21的電路的一部分共享。在此結構中，實現(xiàn)了光信號發(fā)射器的尺寸減 小或簡化。圖8是例示光信號發(fā)射器的第二實施方式的圖。根據(jù)第二實施方式的光信號發(fā)射 器具有位于DQPSK光調制器的輸入側或輸出側的RZ光調制器。在圖8例示的示例中，RZ 光調制器61和71分別設置在調制器(DQPSK光調制器)10和20的輸出側。因此，在第二 實施方式中，數(shù)據(jù)按RZ-DQPSK調制方案發(fā)射。請注意，調制器10和20用作相位調制器，RZ 光調制器61和71用作強度調制器。RZ光調制器61和71例如是馬赫曾德LN調制器，并且分別根據(jù)驅動器電路62和 72產(chǎn)生的驅動信號進行RZ調制。在此，驅動器電路62和72產(chǎn)生與碼元時鐘同步的驅動信 號。盡管沒有具體限制，但是驅動信號例如是與時鐘相同頻率的正弦波。驅動信號的振幅 例如是V π。以與調制器10和20相同的方式，RZ光調制器61和71具有附圖中未例示的偏置 電路(ABC電路)，以控制LN調制器的操作點?？梢酝ㄟ^調節(jié)施加到RZ光調制器61和71 的DC偏置電壓來控制輸出光的功率?？梢允÷怨馑p器13和23。另外，光衰減器13和23可以設置在調制器10和20 的輸入側，或者可以分別設置在調制器10和20與RZ光調制器61和71之間。在上述結構的光發(fā)射器中，控制偏振之間的功率差的控制系統(tǒng)的結構和操作基本 上與第一實施方式中的情況相同。即，控制器55產(chǎn)生用于使得對應于偏振復用光信號的監(jiān) 視信號最小化的控制信號。然而，第二實施方式中的控制器55產(chǎn)生控制信號C4?？刂菩盘?C4控制RZ光調制器61和71的偏置。換句話說，控制信號C4調節(jié)RZ光調制器61的輸出 光功率和/或RZ光調制器71的輸出光功率。因此，通過使用控制信號C4的反饋控制，對 X偏振和Y偏振之間的功率差進行優(yōu)化。請注意，在第二實施方式的結構中，還可以使用控 制信號Cl至C3來控制功率差。圖9和圖10是例示第二實施方式中功率差和監(jiān)視信號之間的關系的模擬結果。圖
149和圖10代表分別在Δ φ = 90度和Δ φ = 45度的情況下的模擬結果。在第二實施方式中(RZ-DQPSK)，類似于第一實施方式(NRZ-DQPSK)，當X偏振和Y 偏振之間的功率差變小時，監(jiān)視信號也變小。因此，當進行反饋控制以最小化監(jiān)視信號時， 可以降低X偏振和Y偏振之間的功率差。請注意，在第二實施方式中對Δ φ (興0)的值也 沒有限制。另外，根據(jù)RZ-DQPSK，當X偏振和Y偏振之間的功率差變?yōu)榱銜r，監(jiān)視信號為接 近零的值。因此，在RZ-DQPSK中，對監(jiān)視信號的調節(jié)靈敏度變得更高。圖11是例示光信號發(fā)射器的第三實施方式的圖。根據(jù)第三實施方式的光信號發(fā) 射器具有使用同步檢測來檢測AC分量功率的最小點的結構。圖11例示其中使用控制信號 C3來控制光衰減器13和23的衰減量的結構。低頻信號產(chǎn)生器81產(chǎn)生低頻信號。低頻信號的頻率相對于碼元頻率來說充分低。 低頻信號的頻率例如是數(shù)百Hz至數(shù)MHz。疊加器(加法器)82將低頻信號疊加(加)到 控制器55產(chǎn)生的控制信號C3上。然后將疊加了低頻信號的控制信號C3提供到光衰減器 13和23。因此，調制后光信號X和Y的功率按低頻信號的頻率發(fā)生振蕩，并且偏振復用光 信號的功率也按低頻信號的頻率發(fā)生振蕩。因此，從AC分量功率檢測單元54輸出的監(jiān)視 信號也按低頻信號的頻率振蕩。從低頻信號產(chǎn)生器81將低頻信號提供到控制器55。控制器55使用低頻信號來進 行對監(jiān)視信號的同步檢測。即，控制器55通過同步檢測來檢測監(jiān)視信號。控制器55的用 于最小化檢測到的監(jiān)視信號的反饋控制與第一實施方式的情況相同。請注意，同步檢測可 以應用于其中使用控制信號Cl和C2的結構、以及圖8中例示的RZ-DQPSK。圖12是例示光信號發(fā)射器的第四實施方式的圖。在第四實施方式的光信號發(fā)射 器中，分別為調制器10和20設置光源2和3。調制器10使用光源2的輸出產(chǎn)生調制后光 信號X，并且調制器20使用光源3的輸出產(chǎn)生調制后光信號Y。在上述結構的光信號發(fā)射器中，控制器55產(chǎn)生控制信號C5?？刂菩盘朇5提供到 光源2和/或3。光源2和3根據(jù)控制信號C5控制輸出光功率。此時，控制器55產(chǎn)生控 制信號C5同時進行反饋控制以最小化監(jiān)視信號。因此，偏振復用光信號的X偏振的光功率 和Y偏振的光功率可以變得彼此大致相同。在此，第四實施方式的光信號發(fā)射器可以產(chǎn)生 控制信號Cl至C3。由此，在第四實施方式中，通過控制驅動電壓的振幅、調制器的偏置、光 衰減器的衰減量、以及光源的輸出光功率中的一個或更多個來控制偏振之間的功率差。另外，在第一到第四實施方式中，當調節(jié)X偏振和Y偏振之間的功率平衡時，將具 有彼此相同的數(shù)據(jù)模式的控制數(shù)據(jù)X和Y輸入到調制器10和20。然而，控制數(shù)據(jù)X和Y不 需要彼此相同。例如，控制數(shù)據(jù)X的數(shù)據(jù)模式可以是控制數(shù)據(jù)Y的反相數(shù)據(jù)。在此情況下， 可以通過對控制數(shù)據(jù)X的各個碼元進行反相來產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)Y。圖13例示在驅動數(shù)據(jù)彼此反相的情況下的LN調制器的輸入和輸出。在此，假設 LN調制器的驅動電壓的振幅為2V π。S卩，用作DQPSK調制器的調制器10和20的驅動電壓 的振幅是2V π。圖13例示DQPSK調制器的一個臂(I臂或Q臂)的輸入和輸出。在以2V π驅動的LN調制器中，在驅動信號彼此反相的情況下，從調制器輸出的調 制后光信號的數(shù)據(jù)模式變?yōu)楸舜讼嗤?。換句話說，在調制器10和20中，當控制數(shù)據(jù)X和Y 是彼此相同的模式時，以及當控制數(shù)據(jù)X和Y彼此反相時，可以獲得相同的調制后光信號。同時，在根據(jù)第一到第四實施方式的光信號發(fā)射器中，當調節(jié)X偏振和Y偏振之間的功率平衡時，將移相器11和21的相位分別設置到“Α-Δ φ ”和“Α+Δ φ ”。在下文中，參 照圖14至圖16描述移相器11和21的控制方法。在圖14至圖16中，為了使得附圖容易 觀看，省略了用于控制功率平衡的控制系統(tǒng)。例如，而不是限制，移相器11和21向設置在各個調制器中的一對光路徑中的一個 光路徑或兩者施加電壓，并通過控制光路徑的光路徑長度來調節(jié)光路徑之間的相位差。在 圖14至圖16例示的示例中，根據(jù)從控制器提供的移相控制信號的電壓來調節(jié)相位差。同時，在作為DQPSK光調制器的調制器10和20中，當一對光路徑之間的相位差是 零、π/2、π或3π/2時，輸出光功率的AC分量變?yōu)榫植孔钚≈怠Q句話說，在調制器10 和20中，通過將要施加到移相器11和21的電壓控制為使得輸出光功率的AC分量局部最 小，一對光路徑之間的相位差收斂于零、η/2、π或3π/2。在此，假設基于提供相位調制 器10和20的光路徑的光波導的設計，而預先獲得將一對光路徑之間的相位差設置為大約 Ji/2的移相控制電壓(Vs)0在此情況下，當移相控制電壓是Vs時，輸出光功率的AC分量是局部最小值。當檢 測到輸出光功率的AC分量的局部最小點、同時移相控制電壓從Vs逐漸增加時，一對光路徑 之間的相位差是零或η。當檢測到輸出光功率的AC分量的局部最小點、同時移相控制電壓 由從Vs逐漸降低時，一對光路徑之間的相位差是零或π中的另一個。在根據(jù)本實施方式的光信號發(fā)射器中，例如，通過抖動方法來檢測上述的局部最 小點。在圖14例示的結構中，控制器91產(chǎn)生移相控制信號。移相控制信號例如是DC電壓。 低頻信號產(chǎn)生器92產(chǎn)生低頻信號。低頻信號的頻率(fO)相對于數(shù)據(jù)X和Y的碼元率來說 充分低。疊加器(加法器)93將低頻信號疊加(加)到移相控制信號上。因此，將疊加了 低頻信號的移相控制信號提供到移相器11和21。由此，移相器11和21提供的相位按照低 頻信號的頻率而變化。結果，調制器10和20的輸出光功率的AC分量也按照低頻信號的頻 率而變化。光電檢測器(PD) 94X和94Y分別轉換從調制器10和20的輸出光。光電檢測器94X 和94Y可以設置在調制器10和20之內，或可以設置在調制器10和20之外。切換器(選 擇器95)根據(jù)來自控制器91的指令而選擇光電檢測器94X或94Y獲得的電信號。低通濾 波器96去除由切換器95選擇的電信號中的高頻分量(例如碼元頻率)。AC分量提取裝置 97去除電信號的DC分量。AC分量功率檢測器98檢測濾波后的電信號的AC分量功率。此 時，AC分量功率檢測器98的輸出信號包括fO分量?？刂破?1使用AC分量功率檢測器98的輸出信號中包含的f0分量來產(chǎn)生移相控 制信號，使得AC分量功率變?yōu)榫植孔钚≈?。此時，當控制調制器10的移相器11時，切換器 95選擇光電檢測器94X的電信號。接著，控制器91將所產(chǎn)生的移相控制信號提供到移相器 11。當控制調制器20的移相器21時，切換器95選擇光電檢測器94Y的電信號。接著，控 制器91將所產(chǎn)生的移相控制信號提供到移相器21。在圖14例示的結構中，低通濾波器96、AC分量提取裝置97、以及AC分量功率檢 測器98對于X偏振和Y偏振是共享的，用于控制移相器11和21。相反，在圖15例示的結 構中，低通濾波器96X、AC分量提取裝置97X和AC分量功率檢測器98X被設置為控制移相 器11，并且低通濾波器96Y、AC分量提取裝置97Y和AC分量功率檢測器98Y被設置為控制 移相器21。同時，在圖14和圖15例示的結構中，控制處理程序基本上彼此相同。
圖14和圖15例示的控制器91可以實現(xiàn)為第一到第四實施方式中的控制器55的 功能的一部分。另外，為其他目的而設置的光電檢測器(例如調制器10和20的偏置控制) 可以用作圖14和圖15中例示的光電檢測器94X和94Y。在圖16例示的結構中，使用偏振復用光信號進行對移相器11和21的反饋控制。 在此結構中，控制器55產(chǎn)生移相控制信號。即，控制器55可以既具有控制移相器11和21 的功能，又具有控制偏振之間的功率平衡的功能。接著，描述在光信號發(fā)射器發(fā)射數(shù)據(jù)的時間段內重復地或連續(xù)地控制X偏振和Y 偏振之間的功率平衡的方法。在以上描述的實施方式中，在光信號發(fā)射器不發(fā)射數(shù)據(jù)的時間段內調節(jié)X偏振和 Y偏振之間的功率平衡。在調節(jié)了 X偏振和Y偏振之間的功率平衡之后，光信號發(fā)射器開始 發(fā)射數(shù)據(jù)。然而，X偏振和Y偏振之間的功率平衡會由于溫度、老化等而改變。因此，在下 述結構中，使用在以上描述的實施方式中的方法中獲得的控制結果，在數(shù)據(jù)發(fā)射期間規(guī)則 地或連續(xù)地控制X偏振和Y偏振之間的功率平衡。在下面的描述中，在光信號發(fā)射器不向 接收站發(fā)射數(shù)據(jù)的時間段內進行的控制可以稱為“離線控制”，并且在光信號發(fā)射器向接收 站發(fā)射數(shù)據(jù)的時間段內進行的控制稱為“在線控制”。圖17是例示進行在線控制的光信號發(fā)射器的結構的圖。在本示例中，圖17例示 的光信號發(fā)射器的結構基于圖3例示的第一實施方式。即，光信號發(fā)射器具有光電檢測器 51、AC分量提取裝置52、低通濾波器53、AC分量功率檢測器54、以及控制器101?？刂破?101具有第一實施方式中的控制器55提供的控制功能。進行在線控制的光信號發(fā)射器可以 基于第二到第四實施方式的結構。光信號發(fā)射器能夠基于從調制器10和20輸出的調制后光信號X和Y的光功率來 控制X偏振和Y偏振之間的功率平衡。即，例如為光電二極管的光電檢測器111將調制器 10產(chǎn)生的調制后光信號X轉換為電信號。在此，假設調制器10輸出一對互補的光信號。在 此情況下，可以將這對光信號之一引導到偏振光束合并器31，并且可以將另一光信號引導 到光電檢測器111。同時，光電檢測器111可以設置在調制器10之內。另外，可以將從調 制器10的輸出側的耦合器泄露的光引導到光電檢測器111。接著，將光電檢測器111的輸 出信號的DC分量提供到控制器101。將光電檢測器111的輸出信號的AC分量提供到調制 器控制器112。調制器控制器112例如控制調制器10的偏置。在此情況下，調制器控制器 112用作ABC(自動偏置控制)電路。光電檢測器121將調制器20產(chǎn)生的調制后光信號Y轉換為電信號。接著，將光電 檢測器121的輸出信號的DC分量提供到控制器101。將光電檢測器121的輸出信號的AC 分量提供到調制器控制器122。如上所述，將光電檢測器111和121的輸出信號提供到控制器101。在此，光電檢 測器111和121的輸出信號分別對應于調制器10和20的平均輸出光功率。因此，光電檢 測器111和121的輸出信號之間的差可以是指示X偏振和Y偏振之間的功率差的參數(shù)。艮口， 通過進行控制以使得光電檢測器111和121的輸出信號之間的差為零，X偏振和Y偏振之 間的功率差變得很小。然而，根據(jù)此方法，在光功率的調節(jié)點(例如調制器10和20、光衰減器13和23) 的輸出側產(chǎn)生的因素不能得到補償。例如，當光電檢測器111和121的特性彼此不同時，即使將光電檢測器111和121的輸出信號之間的差控制為零時，偏振復用光信號中包含的X 偏振和Y偏振之間的功率差也不為零。另外，偏振光束合并器31的合并特性的變化也可能 造成類似的問題。為了解決這個問題，圖17例示的光信號發(fā)射器具有第一控制系統(tǒng)(使用偏振復用 光信號的控制系統(tǒng))和第二控制系統(tǒng)(使用調制后光信號X和Y的控制系統(tǒng))。接著，控制 器101進行圖18的流程圖中的處理。步驟Sl至S5是在光信號發(fā)射器不發(fā)射數(shù)據(jù)的時間段內進行的離線控制。在步驟 Si，使用第一控制系統(tǒng)來控制X偏振和Y偏振之間的功率平衡。在步驟Si，如參照圖2和圖 3描述，通過以下處理來控制功率平衡。(1)將移相器11和21的相位分別設置到“Α-Δ φ ”和“Α+Δ φ ”。在DQPSK中，A =π/2，并且Δ φ例如是90度。(2)將具有彼此相同的數(shù)據(jù)模式的控制數(shù)據(jù)X和Y提供到調制器10和20。(3)產(chǎn)生控制信號Cl至C3中的一個或更多個，以最小化AC分量功率檢測器54獲 得的監(jiān)視信號。在步驟S2，將Sl中的控制結果(init_adj_l)存儲在指定的存儲器區(qū)域。要存儲 的控制結果是功率調節(jié)元素的設置值。在本示例中，功率調節(jié)元素是調制器10和20的偏 置、從驅動器12和22輸出的驅動信號的振幅、以及光衰減器13和23的衰減量。另外，當 針對調制器10和20分別設置光源2和3時，光源2和3的輸出光功率也是功率調節(jié)元素 之一。于是，例如，當通過控制光衰減器13和23的衰減量來調節(jié)X偏振和/或Y偏振的功 率時，存儲代表用于控制光衰減器的衰減量的控制電壓的信息。在步驟S3，使用第二控制系統(tǒng)來控制X偏振和Y偏振之間的功率平衡。在步驟S3， 如上所述，產(chǎn)生控制信號Cl至C3中的一個或更多個，使得從光電檢測器111和121獲得的 電信號(即調制后光信號X和Y的功率)之間的差變?yōu)榱?。此時，移相器的相位可以分別 是“Α-Δ φ”和“Α+Δ φ”，或者可以分別是最優(yōu)相位(即A)。數(shù)據(jù)X和Y可以彼此相同或 可以彼此不同。然而，為了測量第一控制系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)之間的誤差，優(yōu)選地在步驟Sl 和S3中在相同條件下進行功率平衡的調節(jié)。同時，假設在步驟S3中，對與步驟Sl中相同 的功率調節(jié)元素進行調節(jié)。即，當在步驟S 1中控制了光衰減器13和/或23時，在步驟S3 中也控制光衰減器13和/或23。在步驟S4，將S3中的控制結果(init_adj_2)存儲在指定的存儲器區(qū)域。要存儲的 控制結果是與步驟S2中相同的功率調節(jié)元素的設置值。接著，在步驟S5，計算代表在步驟 S2中存儲的init_adj_l和在步驟S4中存儲的init_adj_2之間的誤差的校正值(offset) 并且將其存儲在指定的存儲器區(qū)域。由此，在步驟Sl至S5，測量了第一控制系統(tǒng)和第二控 制系統(tǒng)之間的誤差。步驟S6至S7是在光信號發(fā)射器發(fā)射數(shù)據(jù)期間進行的在線控制。在步驟S6，將在 步驟S5中存儲的校正值(offset)設置在第二控制系統(tǒng)中。在示例中，將校正值(offset) 寫入到當控制器55計算控制信號Cl至C3時控制器參照的存儲器區(qū)域。在步驟S7，第二控制系統(tǒng)使用校正值(offset)來調節(jié)功率平衡。此時，將移相器 11和21分別控制到最優(yōu)相位。另外，數(shù)據(jù)X和Y是發(fā)射到接收站的數(shù)據(jù)流。例如，假設在離線控制中獲得“10”作為init_adj_l并且獲得“9. 3”作為init_adj_2。在此情況下，獲得“0.7”作為校正值(offset)。接著，當光信號發(fā)射器發(fā)射數(shù)據(jù)到 接收站時，光信號發(fā)射器使用該校正值(offset)來補償?shù)谝豢刂葡到y(tǒng)和第二控制系統(tǒng)之 間的誤差。例如，當在將數(shù)據(jù)發(fā)射到接收站的同時在第二控制系統(tǒng)中獲得的init_adj_2是 “9. 4”時，控制器55輸出“10. 1 ( = 9. 4+0. 7) ”來對光功率調節(jié)元素進行調節(jié)。在上述過程中，由于第一控制系統(tǒng)不受偏振光束合并器31的特性或光電檢測器 111和121的特性的影響，所以在第一控制系統(tǒng)中獲得的控制信號的精確性很高。在根據(jù)本 實施方式的控制方法中，用第一控制系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)之間的誤差來補償在數(shù)據(jù)傳輸期 間獲得的第二控制系統(tǒng)中的測量值。因此，根據(jù)本實施方式的控制方法，可以將X偏振和Y 偏振之間的功率差恒定地控制為很小，以獲得好的傳輸質量。〈其他實施方式〉圖19是例示光信號發(fā)射器的另一結構的圖。在本示例中，圖19中例示的光信號 發(fā)射器的第二控制系統(tǒng)類似于圖17例示的結構。然而，圖19例示的第一控制系統(tǒng)不同于 圖17例示的第一控制系統(tǒng)。圖19例示的光信號發(fā)射器具有光電檢測器131、DC分量檢測器132、以及控制器 133。按與光電檢測器51相同的方式，光電檢測器131將由光分束器分束的偏振復用光信 號轉換為電信號。DC分量檢測器132提取由光電檢測器131獲得的電信號的DC分量。例 如通過對來自光電檢測器131的輸入信號進行積分或平均來檢測DC分量。接著，DC分量 檢測器132輸出檢測結果，作為代表偏振復用光信號的平均功率的監(jiān)視信號?？刂破?33控制功率調節(jié)元素(調制器10和20的偏置、驅動器12和22產(chǎn)生的 驅動信號的振幅、光衰減器13和23的衰減量、(光源2和3的輸出光功率))。同時，控制 器133還提供第二控制系統(tǒng)的操作。圖20是例示圖19中例示的控制器133的操作的流程圖。步驟Sll至S20在離線 控制中進行。在本實施方式中，在離線控制和在線控制中將移相器11和21的相位保持在 最優(yōu)相位。即，例如，在DQPSK中，移相器11和21均保持在π/2。另外，數(shù)據(jù)X和Y不需要 彼此相同，輸入發(fā)射數(shù)據(jù)或任意數(shù)據(jù)模式。在步驟S11，通過控制功率調節(jié)元素，將調制后光信號Χ(Χ偏振)控制為啟動并且 將調制后光信號Υ(Υ偏振)控制為禁用?！皢印北硎景l(fā)射光的狀態(tài)，并且“禁用”表示不發(fā) 射光的狀態(tài)。當功率調節(jié)元素是光衰減器13和33時，例如，將光衰減器13的衰減量控制 為最小值，并且將光衰減器23的衰減量控制為最大值。此時，調制后光信號X幾乎不被光 衰減器13衰減，并且被引導到偏振光束合并器31。在另一方面，調制后光信號Y被光衰減 器23完全衰減，由此不發(fā)射到偏振光束合并器31。因此，從偏振光束合并器31輸出的偏振 復用光信號基本上僅僅包括X偏振。在步驟S 12，將由DC分量檢測器132檢測到的DC分 量DC_X存儲在指定的存儲區(qū)域。在此，由于偏振復用光信號基本上僅僅包括X偏振，所以 DC分量檢測器132的檢測值(即DC_X)代表X偏振的功率。在步驟S13，將調制后光信號X (X偏振)控制為禁用，并將調制后光信號Y (Y偏振) 控制為啟動。在上述示例中，將光衰減器13的衰減量控制為最大值，并且將光衰減器23的 衰減量控制為最小值。在步驟S14，存儲DC分量檢測器132檢測到的DC分量DC_Y。同時， 在步驟S13至S14，從偏振光束合并器31輸出的偏振復用光信號基本上僅僅包括Y偏振。 因此，檢測到的值DC_Y代表Y偏振的功率。
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在步驟S15，控制功率調節(jié)元素，使得DC分量DC_X和DC分量DC_Y之間的差很小。 例如，當“DC_X-DC_Y > 0”時，進行控制以增加光衰減器13的衰減量，并/或進行控制以減 少光衰減量23的衰減量。請注意，控制器133存儲功率調節(jié)元素的最新設置值，并且在步 驟S15中更新存儲的設置值。在步驟S16，將在步驟S15中獲得的差與指定閾值進行比較。閾值是充分小的值。 即，在步驟S 16，確定DC分量DC_X和DC分量間的差是否大致收斂到零。如果差大 于閾值，則處理返回步驟S11。換句話說，重復進行步驟Sll至S15，直至差變?yōu)樾∮陂撝怠?接著，當差變?yōu)樾∮陂撝禃r，將更新后的功率調節(jié)部的設置值init_adj_l由存儲在指定的 存儲區(qū)域中。接著，在步驟S18至S19中，使用第二控制系統(tǒng)來控制X偏振和Y偏振之間的功率 平衡。該處理與圖18例示的步驟S3至S4相同。即，存儲第二控制系統(tǒng)中獲得的設置值 init_adj_2。在步驟S20，計算代表在步驟S17中存儲的init_adj_l和在步驟S19中存儲的 init_adj_2之間的誤差的校正值(offset)，并將其存儲在指定的存儲區(qū)域。由此，在步驟 Sll至S20，測量第一控制系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)之間的誤差。步驟S21至S22是在線控制，其基本上與圖18例示的步驟S6至S7相同。S卩，在 第二控制系統(tǒng)中設置在步驟S20中存儲的校正值(offset)。接著，第二控制系統(tǒng)使用校正 值(offset)來調節(jié)功率平衡。如上所述，在圖19至圖20例示的結構和方法中，不需要為移相器設置特殊相位 (Α- Δ φ和A+ Δ φ)來調節(jié)X偏振和Y偏振之間的功率平衡。也就是說，在本結構中，即使 在離線控制處理中，也可以將移位器12和13控制為最優(yōu)相位。另外，在圖19至圖20例示 的結構和方法中，不需要使用具體的數(shù)據(jù)模式作為數(shù)據(jù)X和數(shù)據(jù)Y來調節(jié)X偏振和Y偏振 之間的功率平衡。以上描述的離線控制例如在控制系統(tǒng)的初始設置時、或者當在WDM系統(tǒng)中進行波 長切換時進行。以上描述的在線控制例如定期地重復。另選的是，以上描述的在線控制可 以在指定條件下(例如當光發(fā)射器的溫度改變時)進行。另外，在以上的說明中描述了用于發(fā)射QPSK(包括DQPSK)信號的光信號發(fā)射器， 但是本發(fā)明不限于此結構。根據(jù)本發(fā)明的光信號發(fā)射器可以被構成為發(fā)射另一調制方案的 調制后光信號。此外，接收根據(jù)實施方式的光信號發(fā)射器產(chǎn)生的偏振復用光信號的接收器的結構 或系統(tǒng)沒有具體限制。例如，接收器可以是數(shù)字相干接收器，或者可以是使用干涉儀的光接 收器。本文記載的全部示例和條件語言旨在教育目的，以幫助讀者理解本發(fā)明以及發(fā)明 人提供的概念，從而進一步推進現(xiàn)有技術，并且應當被理解為不限于這些具體指出的示例 和條件，并且說明書中的這些示例的組織也不是表示本發(fā)明的優(yōu)劣。盡管已經(jīng)詳細描述了 本發(fā)明的實施方式，但是應理解的是可以對本發(fā)明進行各種改變、替換和變型而不偏離本 發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
一種光信號發(fā)射器，該光信號發(fā)射器包括第一外部調制器，其被構成為產(chǎn)生第一調制后光信號，該第一外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第一移相器；第二外部調制器，其被構成為產(chǎn)生第二調制后光信號，該第二外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第二移相器；合并器，其被構成為通過合并所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號，來產(chǎn)生偏振復用光信號；相位控制器，其被構成為當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器分別由第一控制數(shù)據(jù)信號和第二控制數(shù)據(jù)信號驅動時，將所述第一移相器形成的相位差控制為A Δφ，并將所述第二移相器形成的相位差控制為A+Δφ；以及功率控制器，其被構成為當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器分別由所述第一控制數(shù)據(jù)信號和所述第二控制數(shù)據(jù)信號驅動時，基于所述偏振復用光信號的AC分量，來控制所述第一外部調制器和所述第二外部調制器中的至少一個；其中所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式與所述第二控制數(shù)據(jù)信號相同，或者是所述第二控制數(shù)據(jù)信號的反相模式。
2.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，其中所述功率控制器控制所述第一外部調制器和所述第二外部調制器中的至少一個，使得 所述偏振復用光信號的AC分量的平均值得以減小。
3.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，其中所述第一外部調制器包括第一驅動器電路，以產(chǎn)生用于產(chǎn)生所述第一調制后光信號的 驅動信號；所述第二外部調制器包括第二驅動器電路，以產(chǎn)生用于產(chǎn)生所述第二調制后光信號的 驅動信號；當將所述第一控制數(shù)據(jù)信號和所述第二控制數(shù)據(jù)信號分別提供到所述第一外部調制 器和所述第二外部調制器時，所述第一驅動器電路根據(jù)所述第一控制數(shù)據(jù)信號而產(chǎn)生第一 驅動信號，并且所述第二驅動器電路根據(jù)所述第二控制數(shù)據(jù)信號而產(chǎn)生第二驅動信號；并 且所述功率控制器控制所述第一驅動信號和所述第二驅動信號中的至少一個的振幅。
4.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，其中所述第一外部調制器包括第一內部調制器，以使用電光效應而產(chǎn)生所述第一調制后光信號；所述第二外部調制器包括第二內部調制器，以使用電光效應而產(chǎn)生所述第二調制后光 信號；并且所述功率控制器控制所述第一內部調制器和所述第二內部調制器中的至少一個的偏置。
5.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，其中 所述第一外部調制器包括第一光衰減器； 所述第二外部調制器包括第二光衰減器；并且所述功率控制器控制所述第一光衰減器和所述第二光衰減器中的至少一個。
6.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，其中所述第一外部調制器包括第一相位調制器、和串聯(lián)連接到所述第一相位調制器的第一 強度調制器；所述第二外部調制器包括第二相位調制器、和串聯(lián)連接到所述第二相位調制器的第二 強度調制器；所述第一強度調制器和所述第二強度調制器中的每一個都使用電光效應來調制光信 號；并且所述功率控制器控制所述第一強度調制器和所述第二強度調制器中的至少一個的偏置。
7.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，其中所述功率控制器向所述第一外部調制器和所述第二外部調制器提供低頻信號，并基于 所述偏振復用光信號中包含的低頻信號分量來控制所述第一外部調制器和所述第二外部 調制器中的至少一個。
8.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，該光信號發(fā)射器還包括第一監(jiān)視器，其被構成為獲取代表從所述第一外部調制器輸出的第一調制后光信號的 光功率的第一監(jiān)視值；以及第二監(jiān)視器，其被構成為獲取代表從所述第二外部調制器輸出的第二調制后光信號的 光功率的第二監(jiān)視值，其中當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器由第一發(fā)射數(shù)據(jù)信號和第二發(fā)射數(shù)據(jù) 信號驅動時，所述相位控制器將所述第一移相器和所述第二移相器形成的相位差控制為 A；并且，當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器由所述第一發(fā)射數(shù)據(jù)信號和所述 第二發(fā)射數(shù)據(jù)信號驅動時，所述功率控制器根據(jù)使用所述第一控制數(shù)據(jù)信號和所述第二控 制數(shù)據(jù)信號時基于所述偏振復用光信號的AC分量而獲得的控制結果，來校正用于控制所 述第一外部調制器和所述第二外部調制器中的至少一個的控制信號，使得所述第一監(jiān)視值 和所述第二監(jiān)視值大致彼此相同。
9.根據(jù)權利要求1所述的光信號發(fā)射器，其中A是根據(jù)所述第一外部調制器和所述第二外部調制器的調制方案而確定的最優(yōu)相位。
10.一種光信號發(fā)射器，該光信號發(fā)射器包括第一光源；第一外部調制器，其被構成為通過調制由所述第一光源產(chǎn)生的光信號而產(chǎn)生第一調制 后光信號，該第一外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第 一移相器；第二光源；第二外部調制器，其被構成為通過調制由所述第二光源產(chǎn)生的光信號而產(chǎn)生第二調制 后光信號，該第二外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第 二移相器；合并器，其被構成為通過合并所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號，來產(chǎn) 生偏振復用光信號；相位控制器，其被構成為當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器分別由第一控 制數(shù)據(jù)信號和第二控制數(shù)據(jù)信號驅動時，將所述第一移相器形成的相位差控制為Α-Δ Φ， 并將所述第二移相器形成的相位差控制為A+Δ φ ；以及功率控制器，其被構成為當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器分別由所述第 一控制數(shù)據(jù)信號和所述第二控制數(shù)據(jù)信號驅動時，基于所述偏振復用光信號的AC分量來 控制所述第一光源和所述第二光源中的至少一個；其中所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式與所述第二控制數(shù)據(jù)信號相同，或者是所述第二控 制數(shù)據(jù)信號的反相模式。
11.一種在光信號發(fā)射器中控制偏振復用光信號的方法，所述光信號發(fā)射器包括第 一外部調制器，其具有一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第一移相器，用 于產(chǎn)生第一調制后光信號；第二外部調制器，其具有一對光路徑、和用于為所述一對光路徑 提供相位差的第二移相器，用于產(chǎn)生第二調制后光信號；以及合并器，其通過合并所述第一 調制后光信號和所述第二調制后光信號而產(chǎn)生所述偏振復用光信號，所述方法包括以下步 驟將所述第一移相器形成的相位差控制為A-Δ φ ； 將所述第二移相器形成的相位差控制為A+Δ φ ；產(chǎn)生第一控制數(shù)據(jù)信號和第二控制數(shù)據(jù)信號，分別作為所述第一外部調制器和所述第 二外部調制器的驅動信號；以及基于當所述第一外部調制器和所述第二外部調制器分別由所述第一控制數(shù)據(jù)信號和 所述第二控制數(shù)據(jù)信號驅動時產(chǎn)生的所述偏振復用光信號的AC分量，來控制所述第一外 部調制器和所述第二外部調制器中的至少一個，其中所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式與所述第二控制數(shù)據(jù)信號相同，或者是所述第二控 制數(shù)據(jù)信號的反相模式。
12.一種在光信號發(fā)射器中控制偏振復用光信號的方法，所述光信號發(fā)射器包括第 一外部調制器，其具有一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第一移相器，用 于產(chǎn)生第一調制后光信號；第二外部調制器，其具有一對光路徑、和用于為所述一對光路徑 提供相位差的第二移相器，用于產(chǎn)生第二調制后光信號；以及合并器，其通過合并所述第一 調制后光信號和所述第二調制后光信號，來產(chǎn)生所述偏振復用光信號，所述方法包括以下 步驟在第一時段中，將所述第一移相器形成的相位差控制為A-Δ φ ； 將所述第二移相器形成的相位差控制為A+Δ φ ；產(chǎn)生第一控制數(shù)據(jù)信號和第二控制數(shù)據(jù)信號，分別作為所述第一外部調制器和所述第 二外部調制器的驅動信號；產(chǎn)生第一控制參數(shù)，所述第一控制參數(shù)用于控制所述第一外部調制器和所述第二外部 調制器中的至少一個，使得所述偏振復用光信號的AC分量最小化；并且產(chǎn)生第二控制參數(shù)，所述第二控制參數(shù)用于控制所述第一外部調制器和所述第二外部 調制器中的至少一個，使得所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號的光功率大致 彼此相同，其中所述第一控制數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)模式與所述第二控制數(shù)據(jù)信號相同，或者是所述第二控 制數(shù)據(jù)信號的反相模式，并且 在第二時段中，將所述第一移相器和所述第二移相器形成的相位差分別控制為A ； 產(chǎn)生第一發(fā)射數(shù)據(jù)和第二發(fā)射數(shù)據(jù)，作為所述第一外部調制器和所述第二外部調制器 的驅動信號；并且基于所述第一控制參數(shù)和所述第二控制參數(shù)之間的誤差來校正所述第二控制參數(shù)，并 且用校正后的第二控制參數(shù)來控制所述第一外部調制器和所述第二外部調制器中的至少一個。
13. 一種在光信號發(fā)射器中控制偏振復用光信號的方法，所述光信號發(fā)射器具有第 一外部調制器，其用于產(chǎn)生第一調制后光信號；第二外部調制器，其用于產(chǎn)生第二調制后光 信號；以及合并器，其用于通過合并所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號來產(chǎn) 生偏振復用光信號，所述方法包括以下步驟 在第一時段中，產(chǎn)生第一控制參數(shù)，所述第一控制參數(shù)用于控制所述第一外部調制器和所述第二外部 調制器中的至少一個，使得在所述第一外部調制器處于不發(fā)射狀態(tài)時獲得的偏振復用光信 號的光功率與在所述第二外部調制器處于不發(fā)射狀態(tài)時獲得的偏振復用光信號的光功率 之間的差大致為零；產(chǎn)生第二控制參數(shù)，所述第二控制參數(shù)用于控制所述第一外部調制器和所述第二外部 調制器中的至少一個，使得所述第一調制后光信號的光功率和所述第二調制后光信號的光 功率大致彼此相同；并且 在第二時段中，基于所述第一控制參數(shù)和所述第二控制參數(shù)之間的誤差來校正所述第二控制參數(shù)，并 且用校正后的第二控制參數(shù)來控制所述第一外部調制器和所述第二外部調制器中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明提供光信號發(fā)射器和控制偏振復用光信號的方法。光信號發(fā)射器包括第一外部調制器，其產(chǎn)生第一調制后光信號，該第一外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第一移相器；第二外部調制器，其產(chǎn)生第二調制后光信號，該第二外部調制器包括一對光路徑、和用于為所述一對光路徑提供相位差的第二移相器；合并器，其通過合并所述第一調制后光信號和所述第二調制后光信號，來產(chǎn)生偏振復用光信號；相位控制器，其將所述第一移相器形成的相位差控制為A-Δφ，并將所述第二移相器形成的相位差控制為A+Δφ；以及功率控制器，其基于所述偏振復用光信號的AC分量，控制所述第一外部調制器和所述第二外部調制器中的至少一個。
文檔編號H04B10/04GK101986576SQ20101023510
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2009年7月28日
發(fā)明者水口紀明, 秋山祐一 申請人:富士通株式會社