光发送器和用于光调制器的偏压控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光发送器和用于光调制器的偏压控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，已经使用了数字相干技术通过双偏振正交相移键控(DP-QPSK)来实施每秒100吉比特(Gbps)长距离光传输。为了进一步提高传输容量，期望更窄的频谱带宽和更高级别的调制方案。
[0003]在超过1Gbps的高速光传输中，马赫-曾德尔(MZ)调制器通常用作光调制器。为了产生高质量的光信号，光调制器的操作点保持在相对于输入驱动信号的适当点。在相位调制方案中，控制施加于光调制器的偏置电压，使得电气数据信号的振动的中心与MZ调制器的驱动电压-光强度特征曲线的最低点相一致。为了将偏置电压控制到适当值，将低频信号叠加在偏置电压上，并且在偏置电压上执行反馈控制，从而最小化包含在输出光中的低频(fo)分量。
[0004]图1例示了驱动信号的眼图。图(A)是用于QPSK调制的驱动波形。图(B)是用于Nyqu i st-QPSK调制的窄带驱动波形。图(C)是用于16正交振幅调制(16-QAM)的多级别驱动波形。导致MZ调制器的光输出从最大光强度到最小光强度变化的电压通常被称为半波电压Vi通过使用具有振幅2xV3i的驱动信号，可以获得光信号的最大输出电平。因此，对于QPSK调制，具有振幅2XVJI的驱动信号通常如在图(A)中使用。
[0005]与此相反，在图(B)中的窄带传输或图(C)中的高级别调制方案中，峰峰驱动振幅变为大于驱动信号的平均振幅。在这种情况下，将驱动信号的平均振幅设置为小于2XVJI的值。然而，当减小驱动信号的振幅时，存在有特定驱动振幅，使得常规偏压控制方案不能执行偏压控制。
[0006]图2A和图2B是说明当在Nyquist-QPSK调制中使用具有降低振幅的驱动信号来执行偏压控制时产生的问题的图。图2A例示了当使用具有I XVji的平均振幅的驱动信号(在其上叠加低频信号)时观察到的电压-光强度特征。一般来说，由于温度变化或随时间变化，光输出特征相对于驱动信号漂移。在图2A的示例中，操作点从最佳偏压点(在该点处，驱动信号的振动的中心与光强度特征的最低点相一致)偏离或漂移。在该状态下，当由于叠加的低频信号fo而使偏置电压摆动到高压侧时，高压侧的操作点处的光的输出电平增大(从谷向峰)，但是在低压侧的操作点处的光的输出电平减低(向谷)。光输出电平的这些改变被彼此抵消。因此，即使偏压点从最佳点漂移，也不能检测到低频f ο分量。
[0007]图2B是例示了针对驱动信号的振幅的多个参数，同步检测到的低频fQ分量的大小作为偏置电压的函数的图表。从正弦波形〃a〃到〃f〃，随着调制器驱动信号的振幅从I X2VJI减小到0.8X2VJT，...，0.2X2Vjt，检测到的低频fQ分量的大小变得更小。灵敏度在50%振幅处(S卩，I XVji)变为零。当振幅变得小于50%时，反转极性的符号且检测灵敏度逐渐地增大。当检测到的低频分量相对于叠加的低频信号同相时，符号为正。当检测到的低频分量相对于叠加的低频是180度异相时，符号为负。
[0008]图3例示了针对16-QAM调制中的多个参数，同步检测到的低频fo分量的大小作为偏置电压的函数。类似于常规QPSK偏压控制，将低频信号fQ叠加在偏置电压上以执行反馈控制，从而在16-QAM调制期间，使得同步检测到的f ο分量更接近于零。例如，参见HirotoKawakami，〃Auto bias control technique for optical I6-QAM transmitter withasymmetric bias dithering",OPTICS EXPRESS，2011 年 12月，第 19卷，第26期，B308-B312页。如图3所示，根据驱动信号的振幅，尽管观察到偏压点的漂移的事实，但是没有检测到低频分量。在图3的示例中，以0.75 X 2VJT的驱动振幅，即使操作点已经从最佳偏压点偏离，也不能检测到低频分量。此外，根据驱动信号的振幅，指示偏压点的漂移的方向的同相和180度异相之间的关系被反转。
[0009 ]图4A和图4B例示了用于解决存在妨碍偏压控制的驱动振幅的问题的已知技术。在图4A中，通过将抖动信号叠加在偏置电压上、以及在调制器驱动信号上来产生非对称的组合信号。例如，参见特开2013-88702号日本专利。使用组合信号，仅高压侧的光强度改变，并且如图4B所示，即使驱动信号的振幅是I XVJI，在出现偏压点的漂移时，可以检测到低频分量。因此，如图5所示，不管驱动信号的设计振幅如何，在出现偏压点从最佳点的漂移时，必定能检测到低频分量。
[0010]另一已知技术是在驱动信号上叠加第一导频信号，同时在用于光调制器的偏置电压上叠加第二导频信号，以产生高质量的光信号，即使驱动信号的振幅变化。基于从输出光检测到的第一导频信号分量和第二导频信号分量，控制施加到光调制器的偏置电压。例如，参见PCT专利公开WO 2013/114628。
【发明内容】
[0011]然而，使用图4A、图4B和图5所示的常规技术，用作偏压控制的标准的低频分量的目标值必须根据驱动振幅而改变。例如，利用2 X Vji的驱动振幅，控制偏置电压，使得包含在输出光中的低频分量变为零(参见图5中的深色圆形标记的正弦曲线)。利用I X Vjt ( 2*Vjt X50%)的驱动振幅，控制偏置电压，使得包含在输出光中的低频分量变为最大值(参见图5中的深色三角形标记的正弦曲线)。利用75%的驱动振幅，控制偏置电压，使得包含在输出光中的低频分量变为最大大小的大约70%(参见图5中的深色正方形标记的正弦曲线)。
[0012]使用该常规方法，来始终监视驱动振幅，以根据驱动振幅改变包含在输出光中的低频分量的目标值，并且控制操作变得复杂且困难。考虑到电路元件的特征随年限而变化或温度变化，控制偏置电压使得检测到的低频分量的大小变为特定值是不现实的。在16-QAM中，存在根据驱动振幅，不管偏压点的漂移，检测不到fo分量的状态(参见图3)。还存在根据驱动振幅切换偏置电压的控制方向的另一问题。
[0013]出于这些原因，期望的是，提供一种不管调制器驱动信号的所采用的振幅，以稳定方式将光调制器的偏置电压控制到最佳偏压点的技术。
[0014]根据本发明的一个方面，光发送器具有:
[0015]光调制器，所述光调制器具有马赫-曾德尔干涉仪；
[0016]调制器驱动器，所述调制器驱动器用于通过驱动信号来驱动所述光调制器；
[0017]低频生成器，所述低频生成器用于生成低频信号，所述低频信号改变驱动振幅相对于所述光调制器的半波电压的比率；
[0018]光检测器，所述光检测器用于检测所述光调制器的输出光的一部分；
[0019]检测器，所述检测器用于使用所述低频信号来检测包含在来自所述光检测器的被检测到的信号中的低频分量;以及
[0020]偏压控制器，所述偏压控制器用于控制用于所述光调制器的偏压，使得检测到的低频分量变为最大值并且与叠加的所述低频信号同相。
[0021]通过该结构，可以以稳定方式将光调制器的偏置电压控制到最佳点，而不管光调制器的驱动振幅。
[0022]本发明的目的与优点将通过随附权利要求书中具体地指出的元件及组合来实现并获得。应当理解的是，上述一般描述和以下详细描述均是示例性和说明性的，并不对所要求保护的本发明构成限制。
【附图说明】
[0023]图1例示了根据调制方案的信号波形；
[0024]图2A例示了偏压控制不起作用的情况；
[0025]图2B例示了根据驱动振幅，偏压控制不起作用的情况；
[0026]图3例示了根据16-QAM中的驱动振幅，偏压控制不起作用的情况。
[0027]图4A和图4B例示了用于消除妨碍偏压控制的驱动振幅的已知技术；
[0028]图5例示了根据图4A和图4B的技术，与最佳偏压点的偏差和同步检测到