CN103026289B - 补偿方法、光调制系统以及光解调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种补偿方法、光调制系统以及光解调系统。光调制系统（1）具有通过使用了低频信号（#12）的反馈控制来对MZ型光调制器（12）的动作点漂移进行补偿的补偿功能。判断部（18）判断反馈控制的稳定性。此外，低频信号生成部（14）在判断为反馈控制不稳定时，将低频信号（#12）的频率从第一频率切换为第二频率。

Description

补偿方法、光调制系统以及光解调系统

技术领域

本发明涉及通过使用了低频信号的反馈控制来对光学设备的动作点漂移或者相位漂移进行补偿的补偿方法。还涉及使用了这样的补偿方法的光调制系统以及光解调系统。

背景技术

作为对激光进行调制的光调制器之一，LiNbO₃调制器（以下记载为“LN调制器”）被广泛使用。LN调制器是马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）型光调制器（以下记载为“MZ型光调制器”）的一种，例如，按照以下的方式得到输出光。即，LN调制器通过以下步骤得到输出光：（1）使输入的激光分支并入射到施加了彼此方向相反的电压的2个波导、（2）在第一波导中使激光的相位前进φ并且在第二波导中使激光的相位落后φ、（3）对通过第一波导而相位前进了φ的激光（以下为“先进光”）和通过第二波导而相位落后了φ的激光（以下为“落后光”）进行干涉、合成。

LN调制器中的相位前进/落后量φ由从外部施加的驱动电压V决定。对于驱动电压V而言，若施加先进光和落后光成为反相的规定电压V0，则先进光和落后光以彼此相互减弱的方式干涉，输出光的强度（输出光电力）变为最小。另一方面，对于驱动电压V而言，若施加先进光和落后光成为同相的规定电压V1，则先进光和落后光以彼此相互增强的方式干涉，输出光的强度变为最大。因此，如果在输入信号（数据信号）的值为0时施加驱动电压V＝V0，而在输入信号的值为1时施加驱动电压V＝V1，则能够生成利用输入信号进行了强度调制的光信号。

作为在LN调制器中产生的问题公知有动作点漂移的问题。这里，动作点漂移是指输出光的强度成为最小/最大的施加电压V由于随时间的变化或者干扰而从规定电压V0/V1偏离的现象。作为产生动作点漂移的干扰以温度变化等为代表。

作为对动作点漂移进行补偿的补偿方法，专利文献1所记载的方法很有名。图7表示专利文献1所记载的光调制系统100的结构。如图7所示，光调制系统100构成为包括：光源111、驱动电路112、LN调制器（外部调制器）113、低频振荡器114、低频重叠机构115、低频信号检测机构116以及控制机构117。

在光调制系统100中，LN调制器113作为按照输入信号#1对从光源111发出的激光进行强度调制的外部调制器发挥功能。但是，驱动电路112对LN调制器113施加不是与输入信号#1的值对应而是与按照低频信号#2进行了振幅调制的输入信号#3的值对应的驱动电压V。低频振荡器114是用于生成该低频信号#2的结构，低频重叠机构115是用于按照该低频信号#2来对输入信号#1进行振幅调制的结构。这里，低频信号#2只要是与输入信号#1的频率相比，具有足够小的频率f0（正弦波、矩形波、三角波等）即可。

这样，在将与按照低频信号#2进行了振幅调制的输入信号#3的值对应的驱动电压V施加到LN调制器113的情况下，从LN调制器113输出的光信号L如下所述。即，在不产生动作点漂移的情况下，从LN调制器113输出的光信号L包含具有低频信号#2的频率f0的2倍的频率的低频成分。另一方面，在产生动作点漂移的情况下，从LN调制器113输出的光信号L包含具有与低频信号#2的频率f0相同的频率的低频成分。在该情况下，包含于光信号L的低频成分（具有与低频信号#2的频率f0相同的频率的低频成分）与低频信号#2的相位差根据动作点漂移的方向而被定为0或者π中的某一个。

低频信号检测机构116根据从LN调制器113输出的光信号L（更准确地说，是将光信号L进行了光电转换/电流电压转换而得到的电压信号），对具有与低频信号#2的频率f0相同的频率的低频成分进行检测。此外，将检测出的低频成分的相位与低频信号#2的相位比较来确定动作点漂移的方向。控制机构117根据由低频信号检测机构116确定出的动作点漂移的方向，向驱动电路112供给用于变更驱动电路112的动作点的控制信号#4。驱动电路112根据从控制机构117供给的控制信号#4，在输入信号#1的值为0时将对LN调制器113施加的施加电压V从规定电压V0变更为V0±dV，此外，在输入信号#1的值为1时将对LN调制器113施加的施加电压V从规定电压V1变更为V1±dV。

光调制系统100通过进行这样的反馈控制来补偿动作点漂移，其结果是，能够实现稳定的反馈控制并且能够得到稳定的光信号。

此外，广泛使用延迟干涉仪作为对被相位调制了的光信号进行解调的光解调器。延迟干涉仪通过以下步骤得到输出光：（1）使输入的信号光分支并入射到长度不同的2个波导、（2）使通过第一波导（长的波导）的信号光与通过第二波导（短的波导）的信号光干涉、合成。

延迟干涉仪的输出光的状态由通过第一波导的信号光与通过第二波导的信号光的相位差决定。如果将2个波导的长度设定为，通过第一波导的信号光相对于通过第二波导的信号光延迟1个记号（symbol），则能得到与前记号对应的信号光（通过第一波导的信号光）和与当前记号对应的信号光（通过第二波导的信号光）的相位差（以下记载为“记号间相位差”）所对应的状态的输出光。

这里，在通过第一波导的信号光与通过第二波导的信号光的干涉、合成中使用具有2个输出端的光耦合器。使用跨阻放大器（Transimpedance Amp）对将从上述2个输出端的每一个输出的光信号光电转换所得到的电流信号进行差动放大从而得到解调信号。若记号间相位差为0，则解调信号的值最大，若记号间相位差为π，则解调信号的值最小。

DBPSK（二相相对相移键控）解调器具有一个延迟干涉仪而构成。在DBPSK解调器中，利用该延迟干涉仪将进行了DBPSK调制的光信号转换为进行了强度调制的光信号。而且，对该光信号进行光电转换来得到解调信号。此外，DQPSK（四相相对相移键控）解调器具有延迟量不同的2个延迟干涉仪而构成。在DQPSK解调器中，利用上述延迟干涉仪将进行了DQPSK调制的光信号转换为进行了强度调制的光信号。而且，对上述光信号进行光电转换，从而得到I通道的解调信号和Q通道的解调信号。此外，DQPSK解调器的详细内容例如参照专利文献2等。

在延迟干涉仪中也会产生与LN调制器中的动作点漂移类似的问题。即，若信号光的波长或者延迟干涉仪的温度变动，则会产生记号间相位差从规定值偏离的相位漂移的现象。

为了对这样的相位漂移进行补偿，也能够利用低频信号。即，能够通过以下步骤对这样的相位漂移进行补偿：（1）使用低频信号使在相对于入射到第二波导的信号光而将入射到第一波导的信号光延迟时的延迟量稍微振动、以及（2）根据该低频信号与包含于解调信号的低频成分的相位差来使该延迟量增减。此外，例如利用加热器使第一波导或者第二波导的构成介质的温度升降来实现上述延迟量的增减。

专利文献1:日本公开专利公报“特开平3-251815号公报”（1991年11月11日公开）

专利文献2:日本公开专利公报“特表2004-516743号公报”（2004年6月3日公布）

然而，在上述现有的光调制系统中，在混入了具有接近动作点漂移补偿用的低频信号的频率的噪声（以下记载为“低频噪声”）的情况下，存在以高倍率放大该低频噪声而会使LN调制器的反馈控制不稳定的问题。

作为成为使LN调制器的反馈控制不稳定的重要因素的低频噪声，以电源噪声为代表。例如，在使用开关稳压器作为电源装置的情况下，会从该开关稳压器产生周期性的尖峰噪声。而且，在动作点漂移补偿用的低频信号的频率与该尖峰噪声的频率接近的情况下，该尖峰噪声以高倍率放大，从而可能使LN调制器的反馈控制不稳定。

此外，尖峰噪声的频率取决于温度等而变动。因此，在使动作点漂移补偿用的低频信号的频率恒定的情况下，即使最初进行了稳定的反馈控制，也可能由于温度等的变动而使反馈控制不稳定。此外，尖峰噪声的频率根据同时使用的电源装置的结构的不同而不同。因此，在使动作点漂移补偿用的低频信号的频率恒定的情况下，即使最初进行了稳定的反馈控制，也可能由于同时使用的电源装置的变更而使反馈控制不稳定。

此外，在上述现有的光解调系统中也会产生相同的问题。若信号光的波长或者延迟干涉仪的温度变动，则延迟干涉仪受到其影响。此外，在为了使光放大器的偏波依存性平均化而使用了扰偏器的情况下，向延迟干涉仪输入的光信号的强度以及波形按照扰偏器的频率变动。若相位漂移补偿用的低频信号的频率与扰偏器的频率接近，则该变动以高倍率被放大，从而可能使延迟干涉仪的反馈控制不稳定。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种通过使用了低频信号的反馈控制来对光学设备的动作点漂移或者相位漂移进行补偿的补偿方法，在该补偿方法中，实现能够更稳定地进行反馈控制。

本发明的补偿方法是通过使用了低频信号的反馈控制来对光学设备的动作点漂移或者相位漂移进行补偿的补偿方法。而且，为了解决上述课题，本发明所涉及的补偿方法包括：判断上述反馈控制的稳定性的判断步骤；和当由上述判断步骤判断为上述反馈控制不稳定时，将上述低频信号的频率从第一频率切换为与该第一频率不同的第二频率的切换步骤。

根据上述的结构，在由于具有与上述低频信号的频率接近的频率的低频噪声等而使上述反馈控制不稳定的情况下，将上述低频信号的频率从第一频率切换为第二频率从而能够再次使上述反馈控制稳定。即，根据上述的结构，实现能够更稳定地进行反馈控制的补偿方法。此外，判断上述反馈控制的稳定性的步骤可以由装置（例如，后述的光调制系统或者光解调系统）进行，也可以由操作者进行。

为了解决上述课题，本发明所涉及的光调制系统具有通过使用了低频信号的反馈控制来对光调制器的动作点漂移进行补偿的补偿功能，在该光调制系统中，具备生成上述低频信号的低频信号生成部，该低频信号生成部能够切换所生成的上述低频信号的频率。

根据上述的结构，在由于具有与上述低频信号的频率接近的频率的低频噪声等而使上述反馈控制不稳定的情况下，切换上述低频信号的频率从而能够使上述反馈控制再次稳定。即，根据上述的结构，实现能够更稳定地进行反馈控制的光调制系统。

为了上述课题解决，本发明所涉及的光解调系统具有通过使用了低频信号的反馈控制来对光解调器的相位漂移进行补偿的补偿功能，在该光解调系统中，具备生成上述低频信号的低频信号生成部，该低频信号生成部能够切换所生成的上述低频信号的频率。

根据上述的结构，在因具有与上述低频信号的频率接近的频率的低频噪声等而使上述反馈控制不稳定的情况下，切换上述低频信号的频率从而能够使上述反馈控制再次稳定。即，根据上述的结构，实现能够更稳定地进行反馈控制的光解调系统。

根据本发明，在因具有与上述低频信号的频率接近的频率的低频噪声等而使上述反馈控制不稳定的情况下，将上述低频信号的频率从第一频率向第二频率切换，从而能够使上述反馈控制再次稳定。由此，能够实现比以往稳定的反馈控制。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的光调制系统的结构的框图。

图2是表示图1所示的光调制系统所具备的低频成分检测部的结构的电路图。

图3是表示图1所示的光调制系统所具备的动作点控制部的结构的电路图。

图4是表示由图1所示的光调制系统所具备的动作点控制部生成的偏置电压的值的典型性的时间变化的图表。实线表示稳定地进行反馈控制的情况，虚线表示混入低频噪声而使反馈控制不稳定的情况。

图5是表示由图1所示的光调制系统所具备的低频成分检测部生成的相位差信号的值的典型性的时间变化的图表。实线表示稳定地进行反馈控制的情况，虚线表示混入低频噪声而使反馈控制不稳定的情况。

图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的光解调系统的结构的框图。

图7是表示现有的光调制系统的结构的框图。

具体实施方式

（第一实施方式）

参照图1~图3对本发明的第一实施方式（以下记载为“本实施方式”）所涉及的光调制系统的结构进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的光调制系统1的结构的框图。图2是表示光调制系统1所具备的低频成分检测部16的结构例的电路图。图3是表示光调制系统1所具备的动作点控制部17的结构例的电路图。

光调制系统1是根据从外部输入的输入信号#11（数据信号）生成进行了强度调制的光信号L12并将所生成的光信号L12向外部输出的系统。光调制系统1是例如内置于发送器并被用于光通信的系统。

如图1所示，光调制系统1具备：光源11、马赫-曾德尔型光调制器（以下记载为“MZ型光调制器”）12、光分支部13、低频信号生成部14、低频重叠部15、低频成分检测部16、动作点控制部17以及判断部18。

光源11是用于发出连续光L11的机构。这里，连续光是指例如具有恒定（时间性地恒定）的强度的光。光源11发出的连续光L11被朝MZ型光调制器12引导。例如，能够通过半导体激光实现光源11。此外，在使用制品时光调制系统1含有光源11即可，在制品出厂时光调制系统1不要含有光源11。即，能够使从图1所示的光调制系统1省略掉光源11的结构也作为制品流通。

MZ型光调制器12是用于利用驱动信号#13对连续光L11进行强度调制从而生成光信号L12的机构。这里，利用驱动信号#13对连续光L11进行强度调制是指例如若驱动电压V（驱动信号#13的值）为第一规定值V0则使输出光的强度最小化（遮挡连续光L11），而若驱动电压V为第二规定值V1则使输出光的强度最大化（使连续光L11透过）。但是，MZ型光调制器12中的相位变化量φ由从低频重叠部15供给的驱动电压V和从动作点控制部17供给的偏置电压Vb的和V＋Vb决定。由MZ型光调制器12生成的光信号L12被向光分支部13引导。例如能够利用LiNbO₃调制器（以下记载为“LN调制器”）实现MZ型光调制器12。

光分支部13是用于将光信号L12分开的机构。光信号L12的一部分（以下记载为“光信号L12a”）向外部输出，光信号L12的一部分（以下记载为“光信号L12b”）被向低频成分检测部16引导。例如能够利用光耦合器实现光分支部13。

低频信号生成部14是用于生成低频信号#12的机构。由低频信号生成部14生成的低频信号#12被供给到低频重叠部15以及低频成分检测部16。该低频信号生成部14具有能够切换所生成的低频信号#12的频率f0的特征。

图1表示低频信号生成部14的结构。在图1中例示了具备第一低频振荡器14a、第二低频振荡器14b以及开关14c的低频信号生成部14。

在图1的结构中，第一低频振荡器14a生成具有预定的频率f0a的低频信号#12a。该低频信号#12a具有频率f0a即可，其波形是任意（正弦波、矩形波、三角波等）的。第二低频振荡器14b生成具有预定的频率f0b的低频信号#12b。该低频信号#12b具有频率f0b即可，其波形是任意（正弦波、矩形波、三角波等）的。

f0a以及f0b是：（1）频率比输入信号#11的频率足够小、并且（2）相互不同的频率。此外，比f0a：f0b根据后述的理由优选为不是简单的整数比。这里，“简单的整数比”是指能够用小的整数表现的比值，例如是用10以下的整数表现的比值（1：2、2：3、1：10等任意简单的整数比的例子）。作为一个例子是f0a＝905Hz、f0b＝1000Hz。

此外，在图1的结构中，低频信号#12a以及低频信号#12b向开关14c输入。开关14c选择低频信号#12a或者低频信号#12b的某一个，被选择的低频信号作为低频信号#12而向低频重叠部15以及低频成分检测部16供给。换言之，选择频率f0a或者频率f0b的某一个，具有被选择的频率的低频信号#12向低频重叠部15以及低频成分检测部16供给。

此外，在以下的说明中，将低频信号#12的频率记载为f0。即，在选择了低频信号#12a作为低频信号#12的情况下，f0＝f0a，在选择了低频信号#12b作为低频信号#12的情况下，f0＝f0b。

低频重叠部15是用于通过将低频信号#12与输入信号#11重叠来生成驱动信号#13的机构。这里，将低频信号#12与输入信号#11重叠是指例如利用低频信号#12对输入信号#11进行振幅调制。由低频重叠部15生成的驱动信号#13向MZ型光调制器12供给。

低频成分检测部16是用于对包含于光信号L12b（更准确地说，是对光信号L12b进行光电转换/电流电压转换而得到的电压信号）且具有频率f0（与低频信号#12相同的频率）的低频成分#14进行检测的机构。而且，是用于将低频成分#14的相位与低频信号#12的相位比较，并生成具有与这两个相位的相位差对应的值D的相位差信号#15的机构。由低频成分检测部16生成的相位差信号#15向动作点控制部17供给。

图2表示低频成分检测部16的结构例。在图2中，例示了具备光电二极管16a、电阻16b、带通放大器16c、混频器16d以及LPF（低通滤波器）16e的低频成分检测部16。

在图2的结构中，从光分支部13供给的光信号L12b被光电二极管16a转换（光电转换）为电流信号#16，而且通过电阻16b转换（电流电压转换）为电压信号#17。该电压信号#17向带通放大器16c输入。带通放大器16c是将放大频带限制在f0（与低频信号#12相同的频率）附近的放大器并对包含于电压信号#17且具有频率f0的低频成分#14选择性地进行放大。这里，将带通放大器16c的放大频带设定为包含频率f0a以及f0b双方。

此外，在图2的结构中，向混频器16d的一方的输入端子输入被带通放大器16c选择性地放大了的低频成分#14，向混频器16d的另一方的输入端子输入由低频信号生成部14生成的低频信号#12。混频器16d将低频成分#14的值乘以低频信号#12的值。混频器16d的输出信号#18包含和的频率成分以及差的频率成分。这里，和的频率成分是该频率为低频成分#14的频率与低频信号#12的频率的和（低频信号#12的频率f0的2倍）的频率成分，差的频率成分是该频率为低频成分#14的频率与低频信号#12的频率之差的频率成分。LPF16e从混频器16d的输出信号#18除去该和的频率成分并取出差的频率成分。由此，能够生成具有与低频成分#14与低频信号#12的相位差对应的值D的相位差信号#15。

动作点控制部17是用于生成与相位差信号#15对应的偏置电压Vb并且将生成的偏置电压Vb施加于MZ型光调制器12的机构。动作点控制部17生成的偏置电压Vb能对在MZ型光调制器12中产生的动作点漂移进行补偿即可，但在本实施方式中，将对相位差信号#15积分而得到的积分值作为偏置电压Vb。

图3表示动作点控制部17的结构例。在图3中，例示了具备运算放大器（运算放大器）17a、电容器17b以及恒定电压源17c的动作点控制部17。

在图3的结构中，将相位差信号#15输入到运算放大器17a的反转输入，将由恒定电压源17c生成的恒定电压Vcc输入到运算放大器17a的非反转输入。运算放大器17a的输出与反转输入经由电容器17b而连接。即，运算放大器17a、电容器17b以及恒定电压源17c构成对相位差信号#15的值D（反转输入与非反转输入之间的电位差）进行积分的积分电路。对相位差信号#15的值D积分而得到的积分值作为偏置电压Vb而向MZ型光调制器12供给。

被输入到动作点控制部17的相位差信号#15的值D被AD转换器（未图示）转换为数字值而向判断部18供给。此外，从动作点控制部17输出的偏置电压Vb的值被AD转换器（未图示）转换为数字值而向判断部18供给。判断部18是用于根据相位差信号#15的值D以及偏置电压Vb的值来判断反馈控制的稳定性的机构。例如能够利用微型计算机实现该判断部18。判断部18判断反馈控制的稳定性的判断方法将在后述。

每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，判断部18以变更所生成的低频信号#12的频率f0的方式控制低频信号生成部14。更具体而言，每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，判断部18切换低频信号生成部14的开关14c。其结果是，（1）在低频信号#12的频率f0为f0a时判断结果从“稳定”转移为“不稳定”的情况下，低频信号#12的频率f0从f0a向f0b切换，（2）在低频信号#12的频率f0为f0b时判断结果从“稳定”转移为“不稳定”的情况下，低频信号#12的频率f0从f0b向f0a切换。

由此，在（1）低频信号#12的频率f0为f0a时，具有该频率f0a的低频噪声混入而使反馈控制不稳定的情况以及（2）低频信号#12的频率f0为f0b时，具有该频率f0b的低频噪声混入而使反馈控制不稳定的情况这两种情况下，能够使反馈控制稳定。即，即使低频噪声混入也能够恢复稳定的反馈控制。

此外，具有相互不同的频率的低频噪声组可能同时混入光调制系统1。而且，这样的低频噪声组所含有的低频噪声的频率彼此之比大多是整数比。由电源装置产生的谐波组是这样的低频噪声组的典型例。因此，在以f0a：f0b为简单的整数比的方式设定频率f0a、f0b的情况下，将低频信号#12的频率f0从f0a切换为f0b，或从f0b切换为f0a，也不能实现反馈控制的稳定化。另一方面，若按照使f0a：f0b不是简单的整数比的方式设定频率f0a、f0b，则能够以更高的概率实现反馈控制的稳定化。

接下来，参照图4~图5，对判断部18对反馈控制的稳定性进行判断的判断方法予以说明。

图4是表示为了判断反馈控制的稳定性而被参照的偏置电压Vb的值的典型性的时间变化的图表。实线表示进行稳定的反馈控制的情况，虚线表示因低频噪声的混入而使反馈控制不稳定的情况。图表的左端（t＝0）与光调制系统1开始动作的时刻或者低频信号生成部14的开关14c被切换的时刻对应。

若没有混入低频噪声，则通过反馈控制自主地调整偏置电压Vb，在规定的时间（T0秒）内，偏置电压Vb收敛于恒定的值（参照图4的实线）。在偏置电压Vb收敛为恒定的值的状态下，驱动电压V（驱动信号#13的值）为规定值V0时MZ型光调制器12的输出光的强度最小，并且驱动电压V为规定值V1时MZ型光调制器12的输出光的强度最大。另一方面，在产生低频噪声的混入的情况下，偏置电压Vb不收敛于恒定的值，而是在经过了规定的时间后继续变动（参照图4的虚线）。

判断部18在时刻t＞T0时根据取样的偏置电压Vb的值来评价变动量ΔVb，并根据该变动量ΔVb判断反馈控制的稳定性。更具体而言，在该变动量ΔVb超过了预定的阈值Th的情况下，判断为反馈控制不稳定，在除此之外的情况下，判断为反馈控制稳定。

此外，该变动量ΔVb能够通过各种评价方法进行评价。例如，考虑确定在期间（t-Δt,t）内取样的偏置电压Vb的最大值Vb_max和最小值Vb_min，并将其差Vb_max-Vb_min作为时刻t的变动量ΔVb。在该情况下，将Δt设定为例如比LPF16e的时间常量长。但是，设定为比动作点漂移的时间常量（通常为数分钟以上）足够短。

此外，变动量Vb的评价方法不限定于此。例如，可以将时刻t的偏置电压Vb（t）与时刻t-Δt的偏置电压Vb（t-Δt）之差的绝对值｜Vb（t）-Vb（t-Δt）｜作为时刻t变动量ΔVb。在该情况下，可以将Δt设定为与LPF16e的时间常量相同的程度。

图5是表示为了判断反馈控制的稳定性而参照的相位差信号#15的值D的典型性的时间变化的图表。实线表示进行稳定的反馈控制的情况，虚线表示因低频噪声的混入而使反馈控制不稳定的情况。图表的左端（t＝0）与光调制系统1开始动作的时刻或者切换低频信号生成部14的开关14c的时刻对应。

若混入低频噪声，则如上所述，通过反馈控制自主地调整偏置电压Vb，在规定的时间（T0秒）内，偏置电压Vb收敛于恒定的值。在偏置电压Vb收敛于恒定的值的状态下，相位差信号#15的值D保持为0。另一方面，在混入了低频噪声的情况下，不能实现偏置电压Vb收敛于恒定的值的状态，相位差信号#15具有非0的值D。

判断部18根据在时刻t＞T0时取样的相位差信号#15的值D（t）的移动平均值来判断反馈控制的稳定性。例如，在期间（t-Δt,t）内取样的n个相位差信号#15的值D（t＇）的平均值ΣD（t＇）/n超过预定的阈值Th的情况下，判断为反馈控制不稳定，在除此之外的情况下，判断为反馈控制稳定。

判断部18根据基于偏置电压Vb的值的判断结果和基于相位差信号#15的值D的判断结果，导出最终的判断结果。例如，在基于偏置电压Vb的值的判断结果和基于相位差信号#15的值D的判断结果的双方为“稳定”的情况下，判断为反馈控制稳定，在除此之外的情况下，判断为反馈控制不稳定。或者，在基于偏置电压Vb的值的判断结果和基于相位差信号#15的值D的判断结果的双方均是“不稳定”的情况下，判断为反馈控制不稳定，在除此之外的情况下，判断为反馈控制稳定。

此外，在本实施方式中，表示了使用基于偏置电压Vb的值的判断结果和基于相位差信号#15的值D的判断结果来判断反馈控制的稳定性的结构，但不限定于此。即，可以仅根据偏置电压Vb的值来判断反馈控制的稳定性，也可以仅根据相位差信号#15的值D来判断反馈控制的稳定性。

此外，基于偏置电压Vb的值的判断具有的优点是能够得到更直接地反映MZ型光调制器12的状况的判断结果。此外，基于相位差信号#15的值D的判断具有的优点是难以受到MZ型光调制器12中的动作点漂移的影响。如本实施方式所示，在使用基于偏置电压Vb的值的判断结果和基于相位差信号#15的值D的判断结果来判断反馈控制的稳定性的情况下，可以得到双方的优点。

此外，在本实施方式中，表示了具备生成具有相互不同的频率f0a、f0b的低频信号#12a、#12b的2个低频振荡器14a、14b的低频信号生成部14，但不限定于此。即，低频信号生成部14也可以具备生成具有相互不同的频率f0［1］、f0［2］、…、f0［n］的低频信号的n个低频振荡器（n为3以上的任意的自然数）。在该情况下，判断部18每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，则将低频信号#12的频率f0从f0［i］向f0［i＋1］（从f0［n］向f0［1］）切换（i＝1、2、…、n-1）。越增加低频振荡器的个数n，则显然使用任意的低频振荡器也难以产生无法使反馈控制稳定的情况。此外，可以通过VCO（Voltage ControlledOscillator：电压控制振荡器）实现低频信号生成部14。在该情况下，每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，判断部18变更对VCO施加的控制电压。在该情况下，可以在存储器存储保存了与相互不同的频率f0[1]、f0[2]、…、f0[n]的每一个对应的控制电压V1、V2、…、Vn的值的表。

此外，在本实施方式中，每当判断部18中的判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，开关式地切换低频信号#12的频率f0，但不限定于此。即，例如，每当判断部18中的判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，可以在预定的相互不同的n个频率f0［1］、f0［2］、…、f0［n］中，在选择了能够最稳定地进行反馈控制的频率f0_best（例如，偏置电压Vb的变动量ΔVb成为最小的频率）的基础上，将低频信号#12的频率f0设定为所选择的频率f0_best。

而且，在本实施方式中，对为了实现低频信号#12的频率f0的自动的切换而具备判断部18的光调制系统1进行了说明，但不限定于此。即，在手动切换低频信号#12的频率f0的情况下，可以从光调制系统1省略判断部18。在该情况下，例如可以通过双列直插式开关等构成开关14c。

（第二实施方式）

参照图6对本发明的第二实施方式（以下记载为“本实施方式”）所涉及的光解调系统的结构进行说明。图6是表示本实施方式所涉及的光解调系统2的结构的框图。

光解调系统2是通过将进行了DBPSK调制的光信号L21解调来生成解调信号#22并将所生成的解调信号#22（数据信号）向外部输出的系统。光解调系统2例如内置于接收机并被用于光通信。

如图6所示，光解调系统2具备：延迟干涉仪21、1对光电二极管22、跨阻放大器（以下记载为“TIA”）23、低频信号生成部24、加法部25、低频成分检测部26、延迟量控制部27以及判断部28。

延迟干涉仪21是用于将与当前记号对应的信号光和与先前记号对应的信号光干涉、合成从而将进行了DBPSK调制的光信号L21转换为进行了强度调制的光信号L22的机构。在构成延迟干涉仪21的2个波导中，在光路长度短的波导中设置有用于对其构成介质加热的加热器21a。即，使对加热器21a施加的电压变化，从而能够控制通过光路长度短的波导的信号光相对于通过光路长度长的波导的信号光的延迟量。

由延迟干涉仪21得到的光信号L22被光电二极管22转换为电流信号#21，而且被TIA23差动放大。由TIA23得到的解调信号#22向外部输出并且向低频成分检测部26供给。

低频信号生成部24是用于生成低频信号#23的机构。由低频信号生成部24生成的低频信号#23向加法部25以及低频成分检测部26供给。该低频信号生成部24与第一实施方式中的低频信号生成部14相同，也具有能够切换所生成的低频信号#23的频率f0的特征。

图6表示低频信号生成部24的结构例。在图6中，例示了具备第一低频振荡器24a、第二低频振荡器24b以及开关24c的低频信号生成部24。

在图6的结构中，第一低频振荡器24a生成具有预定的频率f0a的低频信号#23a。第二低频振荡器24b生成具有预定的频率f0b的低频信号#23b。这里，f0a以及f0b是：（1）频率比解调信号#22的频率足够小、并且（2）相互不同的频率。此外，比f0a：f0b根据上述理由而优选为不是简单的整数比。一个例子是f0a＝9.05Hz、f0b＝10Hz。

此外，在图6的结构中，低频信号#23a以及低频信号#23b向开关24c输入。开关24c选择低频信号#23a或者低频信号#23b的某一个，并将被选择的低频信号作为低频信号#23而向加法部25以及低频成分检测部26供给。换言之，选择频率f0a或者频率f0b的某一个，将具有被选择的频率的低频信号#23向加法部25以及低频成分检测部26供给。

此外，在以下的说明中，将低频信号#23的频率记载为f0。即，在选择了低频信号#23a作为低频信号#23的情况下，f0＝f0a，在选择了低频信号#23b作为低频信号#23的情况下，f0＝f0b。

加法部25是用于生成驱动加热器21a的驱动信号#24的机构。具体而言，将由后述的延迟量控制部27决定的偏置电压Vb与由低频信号生成部24生成的低频信号#23的电压值相加，从而生成驱动加热器21a的驱动信号#24。

低频成分检测部26是用于对具有解调信号#22所含有的频率f0（与低频信号#23相同的频率）的低频成分#25进行检测的机构。此外，是用于将低频成分#25的相位与低频信号#23的相位比较，并生成具有与这两个相位的相位差对应的值的相位差信号#27的机构。由低频成分检测部26生成的相位差信号#27向延迟量控制部27供给。

图6表示低频成分检测部26的结构例。在图6中，例示了具备峰值检测部26a、混频器26b以及LPF（低通滤波器）26c的低频成分检测部26。在图6的结构中，利用峰值检测部26a检测解调信号#22所含有的低频成分#25（相当于解调信号#22的信号波形的包络线）。而且，利用混频器26b，将低频信号#23与低频成分#25相乘。而且，利用LPF26c，从混频器26b的输出信号#26除去和的频率成分并取出差的频率成分。由LPF26c取出的差的频率成分作为相位差信号#27而向延迟量控制部27供给。

延迟量控制部27是用于生成与相位差信号#27对应的偏置电压Vb的机构。延迟量控制部27生成的偏置电压Vb只要是能够对在延迟干涉仪21中产生的相位漂移进行补偿即可，但在本实施方式中，将对相位差信号#27积分而得到的积分值作为偏置电压Vb。此外，延迟量控制部27与第一实施方式中的动作点控制部17相同，也能够通过使用了运算放大器的积分电路来实现。

向延迟量控制部27输入的相位差信号#27的值被AD转换器（未图示）转换为数字值而向判断部28供给。此外，从延迟量控制部27输出的偏置电压Vb的值被AD转换器（未图示）转换为数字值而向判断部28供给。判断部28是用于根据相位差信号#27的值以及偏置电压Vb的值来判断反馈控制的稳定性的机构。例如能够通过微型计算机实现该判断部28。判断部28判断反馈控制的稳定性的判断方法与在第一实施方式中判断部18判断反馈控制的稳定性的方法相同。

每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，判断部28以变更所生成的低频信号#23的频率f0的方式控制低频信号生成部24。更具体而言，每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，判断部28切换低频信号生成部24的开关24c。其结果是，（1）在低频信号#23的频率f0为f0a时判断结果从“稳定”转移为“不稳定”的情况下，低频信号#23的频率f0从f0a向f0b切换，（2）在低频信号#23的频率f0为f0b时判断结果从“稳定”转移为“不稳定”的情况下，低频信号#23的频率f0从f0b向f0a切换。

由此，在（1）低频信号#23的频率f0为f0a时，具有该频率f0a的低频噪声混入而使反馈控制不稳定的情况、以及（2）低频信号#23的频率f0为f0b时，具有该该频率f0b的低频噪声混入而使反馈控制不稳定的情况的两种情况下，能够使反馈控制稳定。即，即使混入低频噪声，也能够恢复稳定的反馈控制。

此外，在本实施方式中，表示了具备生成具有相互不同的频率f0a、f0b的低频信号#23a、#23b的2个低频振荡器24a、24b的低频信号生成部24，但不限定于此。即，低频信号生成部24可以是具备生成具有相互不同的频率f0［1］、f0［2］、…、f0［n］的低频信号的n个低频振荡器（n为3以上的任意的自然数）。在该情况下，判断部28每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，则将低频信号#23的频率f0从f0［i］向f0［i＋1］（从f0［n］向f0［1］）切换（i＝1、2、…、n-1）。越增加低频振荡器的个数n，则显然使用任意的低频振荡器也难以产生无法使反馈控制稳定的情况。此外，可以通过VCO（电压控制振荡器）实现低频信号生成部24。在该情况下，每当判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，判断部28变更对VCO施加的控制电压。在该情况下，可以在存储器存储保存了与相互不同的频率f0[1]、f0[2]、…、f0[n]的每一个对应的控制电压V1、V2、…、Vn的值的表。

此外，在本实施方式中，每当判断部28中的判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，开关式地切换低频信号#23的频率f0，但不限定于此。即，例如，每当判断部28中的判断结果从“稳定”转移为“不稳定”，可以在预定的相互不同的n个频率f0［1］、f0［2］、…、f0［n］中，在选择了能够最稳定地进行反馈控制的频率f0_best（例如，偏置电压Vb的变动量ΔVb成为最小的频率）的基础上，将低频信号#23的频率f0设定为所选择的频率f0_best。

而且，在本实施方式中，对为了实现低频信号#23的频率f0的自动的切换而具备判断部28的光调制系统2进行了说明，但不限定于此。即，在手动切换低频信号#23的频率f0的情况下，可以从光调制系统2省略判断部28。在该情况下，例如可以通过双列直插式开关等构成开关24c。

最后，在本实施方式中，表示了对本发明的DBPSK解调器的应用例，但本发明的应用范围不限定于此。即，本发明能够应用于例如具有2个延迟干涉仪而构成的DQPSK解调器。

（总结）

如上所述，上述各实施方式所涉及的补偿方法是通过使用了低频信号的反馈控制来对光学设备的动作点漂移或者相位漂移进行补偿的补偿方法，包括：判断上述反馈控制的稳定性的判断步骤；和在上述判断步骤中判断为上述反馈控制不稳定时，将上述低频信号的频率从第一频率向与该第一频率不同的第二频率切换的切换步骤。

根据上述的结构，在由于具有与上述低频信号的频率接近的频率的低频噪声等而使上述反馈控制不稳定的情况下，将上述低频信号的频率从第一频率向第二频率切换从而能够再次使上述反馈控制稳定。即，根据上述的结构，实现能够更稳定地进行反馈控制的补偿方法。此外，判断上述反馈控制的稳定性的步骤可以由装置（例如，后述的光调制系统或者光解调系统）进行，也可以由操作者进行。

此外，上述光学设备例如是分支干涉型的光学设备。这里，分支干涉型的光学设备至少具有2个波导，是指具有如下功能的光学设备：（1）将输入光分支为向第一波导入射的光和向第二波导入射的光的功能、（2）使在上述第一波导中传播的光与在上述第二波导中传播的光之间产生相位差的功能、（3）使从上述第一波导射出的光与从上述第二波导射出的光相互干涉从而得到输出光的功能。作为分支干涉型的光学设备，例如能够举出作为分支干涉型的光调制器的马赫-曾德尔型光调制器、作为分支干涉型的光解调器的延迟干涉仪等。

此外，在上述光学设备是上述分支干涉型的光学设备的情况下，上述低频信号是例如与控制上述相位差的控制信号重叠的低频信号。在上述光学设备是马赫-曾德尔型光调制器的情况下，利用向该马赫-曾德尔型光调制器输入的输入信号（数据信号）的电位以及对该马赫-曾德尔型光调制器施加的偏置电压来控制上述相位差。因此，上述低频信号是与上述输入信号或者上述偏置电压重叠的低频信号即可，其频率比上述输入信号的频率低即可。此外，在上述光学设备是延迟干涉仪的情况下，利用对该延迟干涉仪施加的偏置电压来控制上述相位差。因此，上述低频信号是与上述偏置电压重叠的低频信号即可，其频率比从该延迟干涉仪输出的输出信号（解调的数据信号）的频率低即可。

在上述各实施方式所涉及的补偿方法中，上述判断步骤优选包括下述步骤的任意一方或者双方：通过将由上述光学设备生成的信号所含有的低频成分的相位与上述低频信号的相位之间的相位差的移动平均值同预定的阈值比较来判断上述反馈控制的稳定性的第一判断步骤、以及通过将作为对上述光学设备施加的且根据上述相位差确定的偏压的变动量同预定的阈值比较来判断上述反馈控制的稳定性的第二判断步骤。

在上述反馈控制不稳定的情况下，上述相位差的移动平均值不收敛于0。因此，通过上述第一判断步骤，能够准确地判断上述反馈控制的稳定性。此外，在上述反馈控制不稳定的情况下，上述偏压不收敛于恒定值。换言之，上述偏压的变动量不收敛于0。因此，通过上述第二判断步骤，也能够准确地判断上述反馈控制的稳定性。此外，应该对上述光学设备施加的偏压的值例如通过对上述相位差进行积分而得到。

根据上述的结构，上述判断步骤至少包括上述第一判断步骤以及上述第二判断步骤的任意一方，所以能够准确地判断上述反馈控制的稳定性。在包括上述第一判断步骤以及上述第二判断步骤双方的情况下，能够进一步准确地判断上述反馈控制的稳定性。

此外，在上述各实施方式所涉及的补偿方法中，优选上述第一频率与上述第二频率之比不是简单的整数比。

在具有上述光学设备的系统中有时会同时混入具有相互不同的频率的低频噪声组。而且，这样的低频噪声组所含有的低频噪声的频率彼此之比大多是简单的整数比。由电源装置产生的谐波组是这样的低频噪声组的典型例。因此，在上述第一频率与上述第二频率之比为简单的整数比的情况下，存在即使将上述低频信号的频率从上述第一频率切换为上述第二频率也无法使反馈控制稳定的情况。另一方面，在上述第一频率与上述第二频率不是简单的整数比的情况下，不会产生这样的问题，能够以更高的概率使反馈控制稳定。此外，简单的整数比是指能够以小的整数表现的整数比，例如能够以10以下的整数表现的整数比。

此外，如上述第一实施方式所示，上述光学设备例如是马赫-曾德尔型光调制器。在该情况下，通过上述反馈控制，能够对上述马赫-曾德尔型光调制器的动作点漂移进行补偿。此外，如上述第二实施方式所示，上述光学设备例如是延迟干涉仪。在该情况下，通过上述反馈控制，能够对上述延迟干涉仪的相位漂移进行补偿。

上述第一实施方式所涉及的光调制系统具有通过使用了低频信号的反馈控制来对光调制器的动作点漂移进行补偿的补偿功能，在该光调制系统中，具备生成上述低频信号的低频信号生成部，且该低频信号生成部能够切换所生成的上述低频信号的频率。

根据上述的结构，在由于具有与上述低频信号的频率接近的频率的低频噪声等而使上述反馈控制不稳定的情况下，切换上述低频信号的频率从而能够使上述反馈控制再次稳定。即，根据上述的结构，实现能够更稳定地进行反馈控制的光调制系统。

此外，出自电源装置的低频噪声（例如，出自开关稳压器的尖峰噪声）的频率根据温度的不同而不同，根据同时使用的电源装置的结构的不同而不同。因此，若温度变动或同时使用的电源装置变更，则可能在此之前稳定的反馈控制变得不稳定。即使在这样的情况下，根据上述的结构，通过切换低频信号的频率，就能够使反馈控制再次稳定。

上述光调制系统除了具备生成低频信号的上述低频信号生成部之外，例如还可以具备如下结构：（1）通过在输入信号重叠上述低频信号来生成驱动信号的低频重叠部、（2）按照上述驱动信号对连续光进行强度调制从而生成光信号的马赫-曾德尔型光调制器、（3）检测上述光信号所含有的低频成分并生成具有同所检测出的低频成分与上述低频信号的相位差对应的值的相位差信号的低频成分检测部、（4）生成与上述相位差信号对应的偏置电压并将所生成的偏置电压施加于上述马赫-曾德尔型光调制器的动作点控制部。此外，可以代替在上述输入信号重叠上述低频信号的结构，而采用在上述偏置电压重叠上述低频信号的结构。

此外，上述光调制系统可以是手动进行上述低频信号的频率的切换的结构，也可以是自动进行的结构。对于后者的情况，可以采用如下的结构，即、还具备判断上述反馈控制的稳定性的判断部，在上述判断部判断出上述反馈控制不稳定时，上述低频信号生成部自动地将上述低频信号的频率从第一频率向第二频率切换。

上述第二实施方式所涉及的光解调系统具有通过使用了低频信号的反馈控制来对光解调器的相位漂移进行补偿的补偿功能，在该光解调系统中，具备生成上述低频信号的低频信号生成部，该低频信号生成部能够切换所生成的上述低频信号的频率。

根据上述的结构，在因具有与上述低频信号的频率接近的频率的低频噪声等而使上述反馈控制不稳定的情况下，切换上述低频信号的频率从而能够使上述反馈控制再次稳定。即，根据上述的结构，实现能够更稳定地进行反馈控制的光解调系统。

上述光解调系统除了具有生成低频信号的上述低频信号生成部之外，例如还可以具有如下结构：（1）加法部，其通过在偏置电压上重叠上述低频信号来生成驱动信号；（2）延迟干涉仪，其将进行了相位调制的光信号转换为进行了强度调制的光信号，且具有光路长度不同的2个波导以及被上述驱动信号驱动并对这两个波导的任意一个进行加热的加热器；（3）低频成分检测部，其对上述进行了强度调制的光信号所含有的低频成分进行检测，并生成具有同所检测出的低频成分与上述低频信号的相位差对应的值的相位差信号；（4）延迟量控制部，其生成与上述相位差信号的值对应的偏置电压作为重叠上述低频信号的上述偏置电压。

此外，上述光调制系统可以是手动进行上述低频信号的频率的切换的结构，也可以是自动进行上述低频信号的频率的切换的结构。对于后者的情况，可以采用如下的结构，即、还具备判断上述反馈控制的稳定性的判断部，在上述判断部判断出上述反馈控制不稳定时，上述低频信号生成部自动地将上述低频信号的频率从第一频率向第二频率切换。产业上利用的可行性

本发明能够很好地应用于具有MZ型光调制器的光调制系统、具有延迟干涉仪的光解调系统等。

附图符号说明

1…光调制系统；11…光源；12…MZ型光调制器（光学设备）；13…光分支部；14…低频信号生成部；15…低频重叠部；16…低频成分检测部；17…动作点控制部；18…判断部；2…光解调系统；21…延迟干涉仪（光学设备）；22…光电二极管；23…跨阻放大器；24…低频信号生成部；25…加法部；26…低频成分检测部；27…延迟量控制部；28…判断部

Claims (6)

1.一种补偿方法，其通过使用了低频信号的反馈控制来对光学设备的动作点漂移或者相位漂移进行补偿，该补偿方法包括判断所述反馈控制的稳定性的判断步骤，该补偿方法的特征在于，包括：

当由所述判断步骤判断为所述反馈控制不稳定时，将所述低频信号的频率从第一频率切换为与该第一频率不同的第二频率的切换步骤，

所述判断步骤包括第一判断步骤和第二判断步骤的任意一方或者双方，所述第一判断步骤，通过对由所述光学设备生成的信号所含有的低频成分的相位与所述低频信号的相位之间的相位差的移动平均值同预定的阈值进行比较来判断所述反馈控制的稳定性；所述第二判断步骤，通过对根据所述相位差确定的偏压的变动量与预定的阈值进行比较来判断所述反馈控制的稳定性，其中，该偏压是对所述光学设备施加的偏压。

2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，

所述第一频率与所述第二频率之比不是能够以10以下的整数表现的整数比。

3.根据权利要求1或2所述的补偿方法，其特征在于，

所述光学设备是马赫-曾德尔型光调制器，

通过所述反馈控制，对所述马赫-曾德尔型光调制器的动作点漂移进行补偿。

4.根据权利要求1或2所述的补偿方法，其特征在于，

所述光学设备是延迟干涉仪，

通过所述反馈控制，对所述延迟干涉仪的相位漂移进行补偿。

5.一种光调制系统，其具有通过使用了低频信号的反馈控制来对光调制器的动作点漂移进行补偿的补偿功能，该光调制系统具备判断所述反馈控制的稳定性的判断部，该光调制系统的特征在于，具备：

低频信号生成部，其生成所述低频信号，在由所述判断部判断为所述述反馈控制不稳定时，该低频信号生成部将所述低频信号的频率从第一频率切换为与该第一频率不同的第二频率，

所述判断部包括第一判断部和第二判断部的任意一方或者双方，该第一判断部通过对由所述光调制器生成的信号所含有的低频成分的相位与所述低频信号的相位之间的相位差的移动平均值同预定的阈值进行比较来判断所述反馈控制的稳定性；该第二判断部通过对根据所述相位差确定的偏压的变动量与预定的阈值进行比较来判断所述反馈控制的稳定性，其中，该偏压是对所述光调制器施加的偏压。

6.一种光解调系统，其具有通过使用了低频信号的反馈控制来对光解调器的相位漂移进行补偿的补偿功能，该光解调系统具备判断所述反馈控制的稳定性的判断部，该光解调系统的特征在于，具备：

低频信号生成部，其生成所述低频信号，在由所述判断部判断为所述反馈控制不稳定时，该低频信号生成部将所述低频信号的频率从第一频率切换为与该第一频率不同的第二频率，

所述判断部包括第一判断部和第二判断部的任意一方或者双方，该第一判断部通过对由所述光解调器生成的信号所含有的低频成分的相位与所述低频信号的相位之间的相位差的移动平均值同预定的阈值进行比较来判断所述反馈控制的稳定性；该第二判断部通过对根据所述相位差确定的偏压的变动量与预定的阈值进行比较来判断所述反馈控制的稳定性，其中，该偏压是对所述光解调器施加的偏压。