JP2003512757A

JP2003512757A - 光ｆｍ受信機

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Publication number: JP2003512757A
Application number: JP2001531213A
Authority: JP
Inventors: ヘイズ，ロバート
Original assignee: HRL Laboratories LLC
Current assignee: HRL Laboratories LLC
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2003-04-02
Also published as: WO2001029975A2; EP1224757A2; WO2001029975A3; AU1629101A; US6266173B1

Abstract

(57)【要約】周波数変調光波をその瞬時周波数偏移に比例した電気信号に変換する方法および装置である。周波数変調光波を所望のＦＭ処理利得以上の量だけ増幅し、増幅周波数変調光波を提供する。この増幅光波をフィルタリングして、周波数変調光波に付加された増幅器のノイズを制限し、フィルタリング光波を提供する。このフィルタリング光波の振幅を制限して望ましくない振幅変動を除去し、制限光波を提供する。この制限光波を第１のスプリット光波および第２のスプリット光波に分割する。第２のスプリット光波を第１のスプリット光波より遅延させ、遅延した第２のスプリット光波を提供する。遅延した第２のスプリット光波と第１のスプリット光波と合成し、（１）第１のスプリット光波の場と遅延した第２のスプリット光波の場の和、および（２）第１のスプリット光波の場と遅延した第２のスプリット光波の場の差を提供する。この分割、遅延および合成により、平行偏波を有する場を有する和および差を提供する。和は第１の光検出器で検出し、差は第２の光検出器で検出する。第１の光検出器および第２の光検出器は共通の端子を挟んで直列に接続され、この共通の端子から、後続の増幅器に、第１の光検出器の電流と第２の光検出器の電流の差に比例する差動電流を提供し、この差動電流は、周波数変調光波の瞬時周波数偏移に比例している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の分野）本発明は通信分野に関し、特に衛星通信システムのための光学デバイスに関す
る。

【０００２】（背景）軌道衛星は、現代の通信システムの重要な一側面である。通信衛星は、当初は
地表面の１箇所から上空に送出された信号が別の箇所に降下する「シングルバウ
ンス」通信に利用されていたが、現在は、宇宙空間に複雑なネットワークを形成
するために利用されており、このネットワーク中の各衛星が、全てではないがそ
の他多くの衛星と通信することができるようになっている。衛星間光学リンクは
、指向性およびエネルギー効率が高く、情報帯域幅が広いので、衛星同士が対話
し、より大量の情報を伝送することを可能にする。新しい概念である光周波数変
調（ＦＭ）リンクは、デジタル信号だけでなくアナログ信号も伝送し、かつこの
伝送を従来よりはるかに高い信号品質で行う方法を提供する。しかし、主として
ＦＭ光源やリミッタ、弁別器、受信機など適当な光学構成部品がないという理由
で、有効な光ＦＭリンクは未だに実現していない。

【０００３】これらのシステムの多くの主な機能は、アナログ情報データをある箇所から別
の箇所に移送することである。このデータを、最初にデジタルコード化されたビ
ットシーケンスに変換して受信時に再変換することを必要とせずに、元のフォー
マットで移送するようになされた手法があれば非常に有利であろう。従来の変調
方式には、これを可能にするのに十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）がなく、そのた
めにデータの大部分を移送前にデジタルコード化していた。しかし、ＦＭ技術は
２０ｄＢ以上ＳＮＲを増大させることができる「処理利得」をもたらし、したが
ってこうした適用分野の多くでデータの直接アナログ伝送を可能にする。これに
より、システムハードウェアの大幅な簡略化、システムフレキシビリティの向上
、およびコスト削減がもたらされる。

【０００４】ＦＭおよび位相変調（ＰＭ）を用いた光リンクは、Ｊ．ＯｆＬｉｇｈｗａｖ
ｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１２（１９９４年）の１２６３ページに掲
載された「ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅｏｆＣｏｈｅｒｅｎｔＡｎａｌｏ
ｇＦｉｂｅｒ−ＯｐｔｉｃＬｉｎｋｓ」と題する、Ｒ．Ｆ．Ｋａｌｍａｎ、
Ｊ．Ｃ．Ｆａｎ、およびＬ．Ｇ．Ｋａｚｏｖｓｋｙによる記事の中で論じられて
いる。彼らの手法では、中間周波数（ＩＦ）に等しい差だけ信号周波数からオフ
セットした局部発振器をリミッタ、フィルタ、および包絡線検波器とともに利用
する従来の技術を使用している。

【０００５】従来技術を示す図１を参照すると、入力信号１０は、局部発振器（ｌｏ）レー
ザからの光１２と方向性結合器１４で合成される。剛性信号は、光検出器１６で
混合され、ＩＦ増幅器１８で増幅され、フィルタ１９で（光学的に）フィルタリ
ングされ、リミッタ２０で制限され、遅延信号と非遅延信号とに分割され、この
２つの信号（遅延信号および非遅延信号）は、最後のＲＦミキサ２３で混合（乗
算）される。ＦＭ処理利得を得るためには、図１に示すシステムは、ベースバン
ド変調周波数よりはるかに大きなＩＦを有さなければならない。ＩＦ周波数とベ
ースバンド帯域幅の比の二乗は、ＦＭ手法で得られるＳＮＲの改善である。した
がって、２０ｄＢのノイズ抑制が望まれ、かつベースバンド帯域幅が２０ＧＨｚ
である場合には、２００ＧＨｚのＩＦ周波数、およびこの２倍すなわち４００Ｇ
ＨｚのＩＦ成分全てに対する帯域幅が必要となる。帯域幅４００ＧＨｚにわたっ
て動作する増幅器、リミッタ、および包絡線検波器は現在存在せず、このような
システムは現在のところ実現不可能である。

【０００６】したがって、光ＦＭ衛星間リンクをさらに実現する助けとなる有効なＦＭ受信
機が必要とされている。本発明は、従来のＦＭ受信機が無線周波（ＲＦ）領域で
実行していたのと同じ機能を光学領域で実行する全光型ＦＭ受信機を提供するこ
とにより、このような必要に対して独自の解決策を提供する。

【０００７】（発明の概要）本発明の好ましい実施形態は、周波数変調された入射光波を位相または周波数
の偏移の程度に比例した電気信号に変換するシステムを形成するように組み立て
られた光増幅器、光フィルタ、光リミッタ、光遅延線弁別器、およびデュアルバ
ランス光検出器を含む。したがって、このシステムは、従来のＦＭ受信機がＲＦ
領域で実行するのと同じ機能を、ＩＦ段を使用せずに光学領域で実行する。この
ようにＩＦ段がないことが、実施可能なシステムと実現不可能な数学的好奇心の
システムの差である。

【０００８】本発明では、ＦＭ光通信リンクがＩＦ段を必要とせずに広帯域ＦＭの全ての利
点を有することができるようにする。ＩＦ段がなくなることにより、ＦＭ光通信
リンクは、高い程度のノイズ抑制を同時に達成しながら、現在の光検出器および
マイクロ波増幅器で達成できる最高の周波数（例えば４０ＧＨｚ）で動作するこ
とが可能となる。さらに本発明により、高い線形性をもたらすような方法で弁別
器が動作することが可能となる。その結果として、システムは優れたノイズ特性
および少ない歪みを有することになる。したがって、これは、高いスプールフリ
ーダイナミックレンジ（ＳＦＤＲ）を必要とする光衛星間通信システムにとって
理想的な技術である。

【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、周波数変調光波信号をその周波数偏移に
比例した電気信号に変換する方法および装置が提供される。周波数変調光波信号
を、５０：５０４ポート方向性結合器（ＧｏｕｌｄＦｉｂｅｒＯｐｔｉｃｓ
、Ｉｎｃ．製の単一モード結合器など）によって、第１のスプリット光波と第２
のスプリット光波に分割する。遅延長さτによって、第２のスプリット光波の位
相を第１のスプリット光波に対して９０°（またはその奇数倍）だけ偏位させる
。次いで、第１のスプリット光波および第２の遅延したスプリット光波を第２の
５０：５０方向性結合器で再度合成する。場を合成すると、方向性結合器の一方
の出力ポートでは遅延した場と遅延していない場の和が与えられ、方向性結合器
の他方の出力ポートでは遅延した場と遅延していない場の差が与えられる。次い
で、この４ポート結合器の２つの出力ポートをそれぞれ、第１および第２の光検
出器に向ける。第１の光検出器および第２の光検出器は、共通の端子を挟んで直
列に接続される。この共通の端子は搬送周波数の瞬時周波数偏移に比例した光検
出器電流を提供する。周波数変調光波は、増幅光波信号を提供する光増幅器で受
けられる。増幅光波信号の振幅変動およびノイズを低減させ、調整した光波信号
を提供することができ、この信号は第１のスプリット光波信号と第２のスプリッ
ト光波信号に分割されることになる。マイクロ波増幅器は、入力が上記の共通の
端子に結合され、瞬時周波数偏移に比例する光検出器の電流を増幅する。第１の
スプリット光波信号および遅延した第２のスプリット光波信号がその中を伝播す
る、熱制御した媒体を設けることができる。

【００１０】（詳細な説明）図２を参照すると、本発明の実施形態が示してある。エルビウムドープファイ
バ増幅器（ＥＤＦＡ）（例えばカナダのＮａｔｉｏｎａｌＯｐｔｉｃｓＩｎ
ｓｔｉｔｕｔｅ製のＦＡＦシリーズデバイスの任意のもの）などの光学増幅器２
４は、常に光学増幅器の通過帯域内におさまる瞬時周波数を有する周波数変調信
号である、参照符ａで示す信号２６を受信し、所望のＦＭ処理利得以上の分だけ
信号２６のレベルを増大させる。したがって、偏移周波数および信号帯域幅が２
０ｄＢの処理利得を達成するように選択されていれば、光学増幅器の利得は２０
ｄＢ以上になるはずである。ＭｉｃｒｏｎＯｐｔｉｃｓＦＦＰ−ＴＦシリー
ズデバイスなどの通過帯域光フィルタ２８は、光学増幅器２４の出力に結合され
、光学増幅器から来るノイズを制限する。光リミッタ３０は、光フィルタ２８の
出力に結合され、振幅変動を解消する、または大幅に低減させる。振幅変動を位
相変動に変換すると、ＦＭ処理利得が低下または完全に失われるので、リミッタ
は振幅変動を位相変動に変換してはならない。全光型遅延線分別器３２、ならび
に電流Ｉ₁およびＩ₂をそれぞれ生成するデュアルバランス光検出器３４ａ、３４
ｂ（ＮＴＴエレクトロニクス株式会社製モデルＮＥＬＫＥＰＤ２５５２ＫＹ６
など）は、搬送波によって与えられる周波数変動を、搬送波上で変調を再現する
電気信号に変換する。

【００１１】遅延線弁別器３２（ＰｈｏｔｏｎｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＲｅｓｅａ
ｒｃｈ、Ｉｎｃ．製のＦＤＭシリーズデバイスの任意のものなど）は、通常は光
ファイバであるがこれに限定されない長さの異なる２つの光導波路４０、４２で
接続された２つの３ｄＢスプリッタ３６、３８からなる干渉計である。この長さ
の差により、遅延時間τが与えられる。４ポート方向性結合器の伝達方程式によ
れば、信号３３は、元の信号「ａ」からその遅延信号を引いたものの半分となり
、信号３５は、元の信号「ａ」にその遅延信号を足したものの半分となる。信号
「ａ」とこの信号を遅延させたものの和および差により、光の干渉切替がなされ
ることになる。例えば、遅延信号３５が非遅延信号３３から１８０°位相がずれ
ている場合には、全ての光が光検出器３４ａに入射し、光検出器３４ｂには光が
入射しない。逆に、元の信号と遅延信号が同相である場合には、全ての光が光検
出器３４ｂに入射し、光検出器３４ａには光が入射しない。

【００１２】光検出器３４ａおよび３４ｂは直列に接続され、共通の端子４４からマイクロ
波増幅器４６（Ａｖａｎｔｅｋ−ＨＰ、シリーズＡＦＴ、所望の信号帯域幅を有
する低ノイズ５０オーム増幅器の任意のものなど）の入力を与える。接続されて
いるので、この構成は無限共通モード除去を有する。すなわち、両光検出器が等
しい照度を有する場合には、マイクロ波増幅器４６には電流が流れず、光検出器
３４ａからの電流は単に光検出器３４ｂを通ってそのバイアス電源（図示せず）
に流れる。しかし、光検出器の照度が等しくない場合には、それらの電流の差が
マイクロ波増幅器４６に、またはそこから流れることになる。各光検出器の電流
が光振幅ａ（ｔ）の二乗に比例することを利用して、この電流差を、下記の数式
１で表すことができる。ここで、山括弧は、数周期の光周期にわたる時間平均を
表す。

【００１３】

【数１】

【００１４】この特定の配列が実際に周波数弁別器として機能することを示すために、位相
または周波数変調した光信号、すなわち下記の数式２のような光信号について考
慮する。

【００１５】

【数２】

【００１６】弁別器を作動させるためには、遅延時間τを与える遅延線の長さを、搬送波周
波数ω₀に対して９０°の位相偏位（またはその奇数倍）に対応するように調節
しなければならない。したがって、マイクロ波増幅器４６における差動電流は、
下記の数式３で与えられる。

【００１７】

【数３】

【００１８】三角関数の関係式を用いてこれを展開し、引数の和と差にすると、下記の数式
４が得られる。

【００１９】

【数４】

【００２０】数周期の光周期にわたって平均するので、第２の項はなくなる。第１の項の引
数が十分に小さく、ｓｉｎｘをｘで近似することができる場合には、下記の数
式５が得られる。この式は、光検出器の電流の差が、搬送波の瞬時周波数偏移に
比例することを示している。

【００２１】

【数５】

【００２２】遅延線弁別器３２の２本の分岐の長さの差は、一方のファイバに巻きつけた小
型加熱ワイヤを用いて長さの熱的同調を行う、またはＳｗａｎｓｏｎ他によって
実証されている圧電ラインストレッチャ（後述）を使用することによって維持す
ることができる。９０°またはその奇数倍の位相差を常に確実に維持するために
、このような制御が必要である。使用される光の波長が短いので、光路長の差は
１ミクロンの数分の一未満に維持しなければならない。

【００２３】この弁別器は、ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈ．Ｌｅｔｔ、Ｖｏｌ
．６（１９９４年）の２６３ページの「Ｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏ
ｐｔｉｃａｌｌｙｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｄｄｉｒｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉ
ｏｎＤＰＳＫｒｅｃｅｉｖｅｒｗｉｔｈａｃｔｉｖｅｄｅｌａｙ−ｌ
ｉｎｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ」と題するＥ．Ａ．Ｓｗａｎｓｏｎ、Ｊ．
Ｃ．Ｌｉｖａｓ、およびＲ．Ｓ．Ｂｏｎｄｕｒａｎｔによる記事に記されている
ように、全光型ＤＰＳＫ通信システム上で実証されており、Ｊｏｕｒｎａｌｏ
ｆＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１０（１９９２年）
の７８７ページの「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｏｍａｉｎＡｎａｌｙｓｉｓｏ
ｆａｎＯｐｔｉｃａｌＦＭＤｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ」と題するＷ．
Ｓ．Ｓｏｒｉｎ他による記事で分析されている。

【００２４】上述のように、遅延線弁別器３２とデュアル光検出器３４ａおよび３４ｂとの
組合せにより、ｓｉｎ（φ（ｔ）−φ（ｔ＋τ））に比例する出力信号が与えら
れる（φ（ｔ）は搬送波の位相変調である）。この正弦応答は、正弦波とその遅
延波を二乗デバイスで混合したことの直接の結果であり、平衡位相検波器の所期
の出力である。単なる位相差ではなく位相差の正弦であることにより、位相差が
十分に大きい場合には信号に歪みが生じる。この歪みは、遅延線の長さを短縮す
ることによって低減させることができる。これは、従来の手法にはないオプショ
ンである。図１に示す従来技術のシステムでは、遅延線の長さは、（直角位相を
確保するために）ＩＦ周波数で９０°の位相偏位に対応する遅延に固定される。
本発明による全光型手法では、遅延線の長さは、光周波数で９０°位相偏位する
長さ、あるいは（やはり光周波数で）１８０°の位相偏位に対応する任意の整数
個の長さであればよい。あらゆる実用目的に対して、遅延線は所望のどのような
長さも有することができる。

【００２５】遅延線の長さを短縮するといくつかの影響がある。第１に、出力信号強度が低
下する。第２に、出力ノイズが低減する。これはＳＮＲが一定に保たれるという
形で起こる。第３に、ｓｉｎ（φ（ｔ）−φ（ｔ＋τ））の項の引数が小さくな
り、正弦曲線のより線形の領域で動作することになる。したがって、遅延長さを
短縮するとＳＮＲは一定に保たれるが、出力信号の歪みは軽減される。このこと
の重要性は、システムのスプールフリーダイナミックレンジ（ＳＦＤＲ）が増大
することにあり、これはダイナミックレンジの高い適用分野では非常に望ましい
特徴である。

【００２６】しかし、遅延線の長さを限りなく短縮することはできない。ある点で、リミッ
タの不完全さによる光検出器の光子の散弾雑音または未抑制の振幅雑音が残留位
相雑音より大きくなる。この点を超えても遅延線を短縮すると、ＳＮＲが低下す
ることになり、望ましくない。

【００２７】本発明による全光型ＦＭ受信機は、周知の「ＦＭ利得」、すなわちＦＭ偏移と
ベースバンド周波数の比の二乗に等しいＳＮＲの増大をもたらし、かつその際に
ＩＦを必要としない。ＩＦ段がなくなることにより、光検出器およびマイクロ波
増幅器が機能することができる最高の周波数（現在では約４０ＧＨｚ）でこの手
法を実施することが可能となり、また所望のどのようなＦＭ利得でもこれを行う
ことが可能となる（しきい値の基準によってのみ制限される）。比較すると、Ｆ
Ｍ利得が２０ｄＢである図１に示す従来の手法は、２ＧＨｚを超えると実施する
ことができない。全光型手法のさらなる利点は、信号歪みの低下に合わせて遅延
線の長さを最適化することもできることである。

【００２８】Ｆｉｔｚｍａｒｔｉｎは、米国特許第５２４５４６１号において、局部発振器
レーザを組み込んだ方式を使用して、ＩＦを用いずに光ＦＭを達成できることを
教示している。しかし、Ｆｉｔｚｍａｒｔｉｎの方式を分析すると、出力で生成
される信号が下記の数式６に比例する。

【００２９】

【数６】

【００３０】この結果は、出力が下記の数式７に比例する本発明による結果とは全く異なる
。

【００３１】

【数７】

【００３２】位相角φが小さいときには、ｓｉｎφ（ｔ）はφ（ｔ）とほぼ等しく、これら
２つの結果はほぼ等しくなる。しかし、大きなＦＭ処理利得を得るために大きな
周波数偏差（したがって大きな位相偏差）が必要となる広帯域ＦＭでは、φ（ｔ
）およびφ（ｔ−τ）が小さくなく、実際にはラジアン単位でかなり大きくなる
。したがって、Ｆｉｔｚｍａｒｔｉｎによって提案されたアナログ光ＦＭ受信機
は、瞬時位相偏移が１ラジアン程度より大きいときには、いかなる意味でも光波
の瞬時周波数に比例する出力を提供しない。簡単に言うと、この受信機は、１よ
り大きいＦＭ処理利得を必要とするシステムでは機能しない。

【００３３】これに対して、（本発明による）数式７の位相角は、位相角とその遅延角の差
が小さい限り大きくすることができる。この条件は、遅延τを十分に短くするこ
とによって常に保証することができる。上述のように、本発明の弁別器によれば
、遅延を短縮してもシステムの性能は低下せず、実際には弁別器の線形性の改善
によってシステムの性能は向上する。

【００３４】本明細書に記載の実施形態の代替形態または変形形態を作製することができる
ことは、当業者なら理解できるであろう。例えば、このシステムの実施形態は、
単一の光検出器を弁別器３２の一方の出力ポートに備えて構成することもできる
が、２つの光検出器を備えることでＤＣオフセットを解消し、出力信号の振幅を
２倍にする。光フィルタおよび光リミッタの順序を逆にして、リミッタの後にフ
ィルタを配置することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の光ＦＭ受信機を示す概略ブロック図である。

【図２】図２は、本発明の実施形態を示す概略ブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ヘイズ，ロバートアメリカ合衆国，91302 カリフォルニア州，カラバサス，ムルホーランドハイウェイ 26052 Ｆターム(参考） 5K002 AA04 BA02 BA04 BA05 CA13 【要約の続き】で直列に接続され、この共通の端子から、後続の増幅器に、第１の光検出器の電流と第２の光検出器の電流の差に比例する差動電流を提供し、この差動電流は、周波数変調光波の瞬時周波数偏移に比例している。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数変調光波をその瞬時周波数偏移に比例した電気信号に
変換する方法であって、所望のＦＭ処理利得以上の量だけ周波数変調光波を増幅して、増幅周波数変調
光波を提供するステップと、増幅周波数変調光波をフィルタリングして周波数変調光波に付加された増幅器
のノイズを制限し、フィルタリング増幅周波数変調光波を提供するステップと、フィルタリング周波数変調光波の振幅を制限して望ましくない振幅変動を除去
し、制限フィルタリング増幅周波数変調光波を提供するステップと、制限フィルタリング増幅周波数変調光波を第１のスプリット光波および第２の
スプリット光波に分割するステップと、第２のスプリット光波を第１のスプリット光波より遅延させ、遅延した第２の
スプリット光波を提供するステップと、遅延した第２のスプリット光波と第１のスプリット光波とを合成して、第１のスプリット光波の場と遅延した第２のスプリット光波の場の和、およ
び第１のスプリット光波の場と遅延した第２のスプリット光波の場の差を提供
するステップと、該和を第１の光検出器で検出し、該差を第２の光検出器で検出するステップと
を含み、分割ステップ、遅延ステップ、および合成ステップにより、平行偏波を有する
場を有する和および差が提供され、第１の光検出器および第２の光検出器が共通の端子を挟んで直列に接続され、
該共通の端子から後続の増幅器に、第１の光検出器の電流と第２の光検出器の電
流の差に比例する差動電流を提供し、該差動電流が周波数変調光波の瞬時周波数
偏移に比例している方法。
【請求項２】制限フィルタリング周波数変調光波が、第１の５０：５０方
向性結合器によって第１のスプリット光波と第２のスプリット光波に分割される
、請求項１に記載の方法。
【請求項３】第２のスプリット光波の経路長を第１のスプリット光波より
長くすることによって、第２のスプリット光波を第１のスプリット光波より遅延
させる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】遅延した第２のスプリット光波と第１のスプリット光波が、
第２の５０：５０方向性結合器によって合成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】周波数変調光波をその瞬時周波数偏移に比例した電気信号に
変換する装置であって、周波数変調光波を受光し、所望のＦＭ処理利得以上の量だけ周波数変調光波を
増幅して、増幅周波数変調光波を提供する増幅器と、増幅器の出力に結合され、増幅周波数変調光波をフィルタリングして周波数変
調光波に付加された増幅器のノイズを制限し、フィルタリング増幅周波数変調光
波を提供するフィルタと、フィルタの出力に結合され、フィルタリング増幅周波数変調光波の振幅を制限
して望ましくない振幅変動を除去するリミッタと、リミッタに結合され、制限フィルタリング増幅周波数変調光波を第１のスプリ
ット光波および第２のスプリット光波に分割し、第２のスプリット光波を第１の
スプリット光波より遅延させて遅延した第２のスプリット光波を提供し、遅延し
た第２のスプリット光波と第１のスプリット光波とを合成して、第１のスプリット光波の場と遅延した第２のスプリット光波の場の和、およ
び第１のスプリット光波の場と遅延した第２のスプリット光波の場の差を提供
する弁別器であり、平行偏波を有する場を有する和および差を提供する弁別器と
、該和を検出する第１の光検出器、および該差を検出する第２の光検出器とを含
み、第１の光検出器および第２の光検出器が共通の端子を挟んで直列に接続され
、該共通の端子から後続の増幅器に、第１の光検出器の電流と第２の光検出器の
電流の差に比例する差動電流を提供し、該差動電流が周波数変調光波の瞬時周波
数偏移に比例している装置。
【請求項６】制限フィルタリング周波数変調光波が、第１の５０：５０方
向性結合器によって第１のスプリット光波と第２のスプリット光波に分割される
、請求項５に記載の装置。
【請求項７】第２のスプリット光波の経路長を第１のスプリット光波より
長くすることによって、第１のスプリット光波を第２のスプリット光波より遅延
させる、請求項５に記載の装置。
【請求項８】遅延した第２のスプリット光波と第１のスプリット光波が、
第２の５０：５０方向性結合器によって合成される、請求項５に記載の装置。