JP2006246031A - コヒーレント光通信装置およびコヒーレント光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】信号光の偏波変動に依存しないコヒーレント光通信において、受信器側の部品点数を削減する。
【解決手段】送信器側に、発振光周波数が異なる２つの光源１，２と、２つの発振光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器３，４と、２つの発振光を結合する光結合器５と、結合された２つの発振光に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調が与えられた２つの信号光を生成する光変調器６を備え、受信器側に、局部発振光源７と、送信器から伝送された上記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器８と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器９と、中間周波増幅器１０と、バンドパスフィルタ１１と、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器１２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、コヒーレント光通信における偏波状態に依存しない光通信装置もしくは光通信システムに関するものである。

コヒーレント光通信においては、信号光と局部発振光を混合することで光検波を行うが、信号光と局部発振光の偏波状態が一致していない場合、検波効率が劣化し、最悪の場合、信号が出力されなくなる。このため、信号光と局部発振光の偏波状態を一致させる必要があるが、既設の光ファイバ伝送路中を長手方向にわたって偏波状態を安定に保持することは現実的に難しく、受信側における信号光の偏波状態を一定の状態に維持しておくことができない。この原因としては、光ファイバ伝送路の温度変化、振動などがある。このような信号光の偏波状態の変化に依存せず、コヒーレント光検波を実現する方法として、偏波ダイバーシティ受信方式がある。

従来の偏波ダイバーシティ受信方式を用いたコヒーレント光受信器（例えば、非特許文献１参照）を図１０に示す。この従来の偏波ダイバーシティ受信方式を用いたコヒーレント受信器（以下、偏波ダイバーシティ受信器という）においては、まず、送信器側から伝送された信号光を、光偏波分離素子６１により直交する第１偏波状態と第２偏波状態に配分する。次に、局部発振光源６２と９０°偏波回転器６３により第１偏波状態および第２偏波状態の局部発振光を生成し、光結合器６４，６５によりそれぞれの偏波状態の信号光と混合し、混合された信号光を光検波器６６，６７により受信することで、それぞれの偏波状態における中間周波信号を出力する。この２つの中間周波信号を、それぞれ復調回路６８，６９により復調し、加算器７０によって２つの出力を加算することで信号成分を出力する。これにより、信号光の偏波状態に関わらず、受信器において一定以上の信号出力を得ることが可能となる。
Ｔａｋａｎｏｒｉ Ｏｋｏｓｈｉ，Ｓｈｉｒｏ Ｒｙｕ ａｎｄ Ｋａｚｕｏ Ｋｉｋｕｃｈｉ，"Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ／ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ"，ＩＯＯＣ’８３，Ｆｏｕｒｔｈ Ｉｎｔ．Ｃｏｍｆ．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔ．Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊｕｎｅ ２７−３０，１９８３，Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．３０Ｃ３−２，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．３８６−３８７

しかしながら、図１０に示す従来の偏波ダイバーシティ受信器は、受信器側において、光偏波分離素子、光結合器、光検波器、復調回路、加算器を追加で必要とする。このことから、偏波ダイバーシティ受信方式の受信器を実現しようとすると、受信器の部品点数が増大し、構成が複雑になるという問題を生ずる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、信号光の偏波変動に依存しないコヒーレント光通信において、送信器側に機能を集約することで簡易な構造の受信器による信号検波を可能として、受信器の部品点数を削減することのできるコヒーレント光通信装置およびコヒーレント光通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、送信器側に、発振光周波数が異なる２つの光源と、光源からの２つの発振光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器から出力された２つの発振光を結合する光結合器と、結合された２つの発振光に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う光変調器を備え、受信器側に、局部発振光を出力する局部発振光源と、送信器から送信された上記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とする。

また、本発明は、光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、送信器側に、発振光周波数が異なる２つの光源と、光源からの２つの発振光に個別に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う光変調器と、光変調器からの２つの信号光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器から出力され、同じタイミングで合波されるように調整された２つの信号光を結合する光結合器とを備え、受信器側に、局部発振光を出力する局部発振光源と、送信器から送信された上記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とする。

本発明は、偏波が直交し発振周波数が異なる２つの信号光と局部発振光の波長配置として、局部発振光の波長が、第１の信号光の波長と第２の信号光の波長の間に配置され、かつ、光検波時における、第１の信号光と局部発振光による第１の干渉成分と、第２の信号光と局部発振光による第２の干渉成分が異なる周波数となるよう配置し、または、偏波が直交し発振周波数が異なる２つの信号光と局部発振光の波長配置として、局部発振光の波長が、第１の信号光と第２の信号光の両方の波長に対して長波長もしくは短波長となるように配置され、かつ、光検波時における、第１の信号光と局部発振光による第１の干渉成分と、第２の信号光と局部発振光による第２の干渉成分が異なる周波数となるよう配置することが好ましい。

また、本発明は、光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、送信器側に、１つの発振光を出力する光源と、発振光に正弦波状の変調信号を印加することにより光変調を行う第１の光変調器と、第１の光変調器からの発振光を２つの発振光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの発振光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの発振光を結合する光結合器と、結合された２つの発振光に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う第２の光変調器を備え、受信器側に、局部発振光を出力する局部発振光源と、送信器から送信された上記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とする。

また、本発明は、光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、送信器側に、１つの発振光を出力する光源と、発振光に強度変調信号を印加することにより信号変調を行う第２の光変調器と、第２の光変調器からの信号光に正弦波状の変調信号を印加することにより光変調を行う第１の光変調器と、第１の光変調器からの信号光を２つの信号光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの信号光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの信号光を結合する光結合器とを備え、受信器側に、局部発振光を出力する局部発振光源と、送信器から送信された上記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とする。

さらに、本発明は、光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、送信器側に、１つの発振光を出力する光源と、発振光に正弦波状の変調信号を印加し、ＤＳＢ−ＳＣ方式を用いて１つの発振光から２つの発振光を生成するマッハツェンダ型の第１の光変調器と、第１の光変調器からの発振光を２つの発振光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの発振光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの発振光を結合する光結合器と、結合された２つの発振光に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う第２の光変調器を備え、受信器側に、局部発振光を出力する局部発振光源と、送信器から送信された上記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とする。

また、本発明は、光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、送信器側に、１つの発振光を出力する光源と、発振光に強度変調信号を印加することにより信号変調を行う第２の光変調器と、第２の光変調器からの信号光に正弦波状の変調信号を印加し、ＤＳＢ−ＳＣ方式を用いて１つの信号光から２つの信号光を生成するマッハツェンダ型の第１の光変調器と、第１の光変調器からの信号光を２つの信号光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの信号光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの信号光を結合する光結合器とを備え、受信器側に、局部発振光を出力する局部発振光源と、前記送信器から送信された前記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とする。

また、上述したコヒーレント光通信装置を複数備えたコヒーレント光通信システムを構成する際には、単一の送信器と複数の受信器を有する場合、もしくは複数の送信器と複数の受信器を有する場合が考えられる。このとき、特に、（送信器数）＜（受信器数）となる場合において、偏波制御機能を送信器側に集約したことによるコスト削減効果が現れる。

本発明は、受信器において光信号と局部発振光の偏波状態の制御を行うことなく、光へテロダイン受信時において信号出力を得ることが可能である。そのため、従来の偏波ダイバーシティ受信器に比べ受信器における部品点数を削減することが可能となり、特に送信器側で機器管理を行うシステムにおいて有効な手段となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のコヒーレント光通信装置の第１の実施の形態を示す構成図であり、図２は、図１の各点Ａ〜Ｅの光もしくは電気スペクトルを示す図である。第１の実施の形態に係る光通信装置は、光源１，２、偏波制御器３，４、光結合器５、光変調器６を備える送信器と、局部発振光源７、光結合器８、光検波器９、中間周波増幅器１０、バンドパスフィルタ１１、包絡線検波器１２を備える受信器により構成される。

図２のＡおよびＢに示すように、送信器内部においては、光源１と光源２より、光周波数がｆ_IＦ１＋ｆ_IＦ２だけ離れた送信光を発振し、偏波制御器３，４を用いて互いの偏波状態を相対的に直交させる。次に、それぞれの発振光を光結合器５によって合波し、光変調器６を用いて強度変調信号を印加する。これにより、偏波が直交し、光周波数がｆ_IＦ１＋ｆ_IＦ２だけ離れ、かつ同一の信号変調が与えられた２つの信号光を送信器から送出する（図２のＣ）。

送信器から送出された信号光は、受信器において局部発振光源７から発振される局部発振光と光結合器８により合波され、光検波器９により光電変換される。このとき、局部発振光は、光源１の発振光に対しｆ_IＦ１、光源２の発振光に対しｆ_IＦ２だけ光周波数が離れた波長とする（図２のＤ）。光電変換された信号光は、ｆ_IＦ１，ｆ_IＦ２を搬送波とした２つの中間周波信号として出力され（図２のＥ）、中間周波増幅器１０、２つの中間周波信号成分を透過するバンドパスフィルタ１１を介して包絡線検波器１２によって検波することで信号出力を得ることが可能である。

ここで、図３に示すように、２つの信号光の光周波数差がｆ_IＦ２−ｆ_IＦ１となるように配置し（図３のＣ）、局部発振光を、光源１の発振光に対しｆ_IＦ１、光源２の発振光に対しｆ_IＦ２だけ光周波数が離れた波長とすることでも（図３のＤ）、同様に２つの中間周波信号を得ることが可能である（図３のＥ）。このとき、光検波器９によって光電変換した際に、光源１からの発振光と光源２からの発振光の干渉成分は、２つの信号光の偏波状態が直交状態となっているために出力されない。

図２の場合においてｆ_IＦ１＝ｆ_IＦ２となる場合は、それぞれの光信号の偏波状態と光検波後の中間周波数の位相状態によっては、最悪状態では中間周波信号が出力されなくなる場合がある。また、図３の場合においてｆ_IＦ１＝ｆ_IＦ２となる場合は、２つの信号光の波長が同一となるため、波長の異なる２つの信号光を送信できない。そのため、それぞれの周波数は少なくともｆ_IＦ１≠ｆ_IＦ２となるように設定する必要がある。また、出力信号を最も効率的に検波するためには、信号のマークの中に中間周波信号が最大となる点が少なくとも１つ以上存在すればよいことから、中間周波信号の包絡線となる｜ｆ_IＦ１−ｆ_IＦ２｜を変調信号の速度の半分より大きく取ることで実現可能である。

なお、上述した第１の実施の形態では、送信器の最後の位置で光変調器６による強度変調を行っているが、光変調器６による強度変調は、送信器の任意の位置で行うことが可能である。例えば、光源１および光源２の後にそれぞれ光変調器６を配置して、光源１および光源２から出力された発振光に対し、個別に信号変調を行い、偏波制御器３，４を用いて互いの偏波状態を相対的に直交させ、さらに、それぞれの発振光を同じタイミングで合波されるように調整して光結合器５によって合波するようにすることも可能である。

第１の実施の形態に係る光通信装置では、送信器側において、光源１と光源２からの発振光を相対的に直交状態にする偏波制御器３，４は、どちらか一方もしくは両方において偏波回転子を用いる。もしくは、光源１，２と光結合器５を偏波保持光ファイバを介して接続し、どちらか一方もしくは両方の偏波保持光ファイバを回転し、偏波状態が直交するように光結合器５と接続する等の手段により実現することが可能である。また、光結合器５は、光周波数結合器もしくは光偏波結合器とすることにより、光強度結合器に比べ結合損失を低減することができる。受信器側においても同様に、光結合器８を光周波数結合器とすることにより、結合損失を低減することができる。

図４は、本発明のコヒーレント光通信装置の第２の実施の形態を示す構成図であり、図５は、図４の各点Ｆ〜Ｈのスペクトルを示す図である。第２の実施の形態に係る光通信装置は、光源２１、光変調器２２、発振器２３、光周波数分岐器２４、偏波制御器２５，２６、光結合器２７、光変調器２８を備える送信器と、図１と同一構成の受信器により構成される。

光源２１から出力された発振光に対し（図５のＦ）、発振器２３の正弦波出力ｆ_ｍ１を入力された光変調器２２を用いて変調をかける。これにより、発振光に対して周波数ｆ_ｍ１の差分をもつサイドバンドを生じる（図５のＧ）。光源２１から送出された発振光と、変調器２２により生成されたサイドバンドを合わせて新たな発振光とすることにより、１つの光源から３つの発振光を生成することが可能である。これら３つの発振光のうち、光周波数分岐器２４を用いて任意の２つの発振光を選択・分岐し、偏波制御器２５，２６によって偏波状態を相対的に直交状態にした後、光結合器２７により合波する（図５のＨの３つのスペクトルのうち任意の１つ）。

その後、光変調器２８を用いて強度変調信号を印加することで、同一の信号変調が与えられた２つの信号光を生成することができる。このとき、発振器２３の出力変調周波数ｆ_ｍ１と、光周波数分岐器２４により選択する発振光を制御することで、２つの信号光の光周波数差を｜ｆ_IＦ１±ｆ_IＦ２｜とし、送信する。受信器においては、図１と同様に検波、復調を行うことにより、信号を出力することが可能である。

なお、上述した第２の実施の形態では、送信器の最後の位置で光変調器２８による強度変調を行っているが、光変調器２８による強度変調は、送信器の任意の位置で行うことが可能である。例えば、光源２１−光変調器２８−光変調器２２−光周波数分岐器２４−偏波制御器２５，２６−光結合器２７のように配置し、光源２１から出力された発振光に対し、強度変調信号を入力された光変調器２８を用いて変調を行い、さらに発振器２３の正弦波出力ｆ_ｍ１を入力された光変調器２２を用いて変調を行い、光周波数分岐器２４を用いて発振光を選択・分岐し、偏波制御器２５，２６によって偏波状態を相対的に直交状態にした後、光結合器２７により合波するようにすることも可能である。

この第２の実施の形態では、１つの光源を用いて２つの信号光を生成することができるので、送信器における光源数を削減できる上、２つの信号光の光周波数差を発振器２３の出力周波数で制御できるため、光源を２つ用いる場合に比べ信号光の光周波数制御が容易になる。

図６は、本発明のコヒーレント光通信装置の第３の実施の形態を示す構成図であり、図７は、図６の各点Ｉ，Ｊのスペクトルを示す図である。第３の実施の形態に係る光通信装置は、光源３１、マッハツェンダ型光変調器３２、発振器３３、光周波数分岐器３４、偏波制御器３５，３６、光結合器３７、光変調器３８を備える送信器と、図１と同一構成の受信器により構成される。

図７に示すように、光変調器３２は、マッハツェンダ型光変調器を用い、発振器３３によりｆ_ｍ２の正弦波信号を印加し変調する。このとき、バイアス電圧を適当に選ぶと入力発振光の光周波数成分は抑圧され、発振光の光周波数に対し変調周波数ｆ_ｍ２だけの差分をもつサイドバンドを生じる（ＤＳＢ−ＳＣ方式）（図７のＪ）。このサイドバンドを新たな発振光として利用することで、１つの光源により２つの発振光を出力することができる。第２の実施の形態と同様に同一光源より２つの発振光を生成するため、光源数の削減が可能となり、また、２つの信号光の光周波数間隔は、電気信号による発振器の周波数精度で制御されているため、信号光の光周波数制御も容易になる。さらに、１つの発振光からＤＳＢ−ＳＣ方式により２つの発振光を生成するため、第２の実施の形態のように３つの発振光から２つを選択する必要がないことから、光源３１の出力光パワーを有効に活用することが可能である。

このようにして光源３１からの出力をマッハツェンダ型光変調器３２、発振器３３を用いて２つの発振光として出力するが、このとき、発振器の変調周波数ｆ_ｍ２を２ｆ_ｍ２＝｜ｆ_IＦ１±ｆ_IＦ２｜とするようにとることで、２つの発振光の光周波数差を｜ｆ_IＦ１±ｆ_IＦ２｜とする。その後、光周波数分岐器３４を用いて２つの発振光を光周波数分岐する。分岐されたそれぞれの発振光は、偏波制御器３５，３６によって、相対的に偏波を直交状態とし、再び光結合器３７によって合波する。合波された２つの発振光に対して光変調器３８を用いて強度変調信号を印加することにより、図１における送信器と同様に互いに偏波が直交し、光周波数が｜ｆ_IＦ１±ｆ_IＦ２｜だけ離れ、同一の信号変調が与えられた２つの信号光を生成することができる。受信器においては、図１と同様に検波、復調を行うことにより、信号を出力することが可能である。

なお、上述した第３の実施の形態では、送信器の最後の位置で光変調器３８による強度変調を行っているが、光変調器３８による強度変調は、送信器の任意の位置で行うことが可能である。例えば、光源３１−光変調器３８−マッハツェンダ型光変調器３２−光周波数分岐器３４−偏波制御器３５，３６−光結合器３７のように配置し、光源３１から出力された発振光に対し、強度変調信号を入力された光変調器３８を用いて変調を行い、さらに発振器３３の正弦波出力ｆ_ｍ２を入力されたマッハツェンダ光変調器３２を用いて変調を行い、光周波数分岐器３４を用いて発振光を分岐し、偏波制御器３５，３６によって偏波状態を相対的に直交状態にした後、光結合器３７により合波するようにすることも可能である。

上述した本発明のコヒーレント光通信装置は、送信器側から、偏波状態が直交し、波長が異なり、同一の信号変調が与えられた２つの信号光を送信することで、伝送路中において偏波状態がランダムに変化した場合にも、２つの偏波の直交状態は保存される。このため、受信器側において光へテロダイン受信を行う場合に、局部発振光に対し同一偏波状態の信号光成分が必ず存在する。これにより信号光の偏波状態が、伝送路中においてどのような変化を受けた場合でも光へテロダイン受信を行うことが可能となり、受信器において信号を再生し出力することが可能となる。また、２つの中間周波信号を包絡線検波器によってまとめて検波することが可能であるため、受信器の構造は従来の偏波ダイバーシティ受信器と比べ部品点数を大幅に削減することが可能である。

次に、コヒーレント光通信装置を複数備えるコヒーレント光通信システムについて説明する。図８は、本発明のコヒーレント光通信システムの第１の実施の形態を示す構成図である。第１の実施の形態に係る光通信システムは、図１、図４もしくは図６に示されたものと同様の形態を持つ１つの送信器４１と複数の受信器４２−１〜４２−ｎを、光ファイバ伝送路４３と光分岐器４４を介して接続する、ポイント−マルチポイント形状の光通信システムである。

送信器４１側から送出された図１、図４もしくは図６に示されたものと同様の２つの信号光は、光ファイバ伝送路中の光分岐器４４によって分岐され、各受信器４２−１〜４２−ｎに伝送される。各受信器４２−１〜４２−ｎにおいては、図１、図４もしくは図６と同様に復調され、信号出力を得る。

この実施の形態の場合、単一の送信器から送出された同一の信号光を多数の受信器によって受信するために、各受信器に偏波ダイバーシティ受信器を配置する場合と比べ、単一の送信器に機能を集約することができる。そのため、部品点数を大幅に削減することが可能であり、機器製造コストや機器管理コストを大幅に低減することが可能となる。

図９は、本発明のコヒーレント光通信システムの第２の実施の形態を示す構成図である。第２の実施の形態に係る光通信システムは、図１、図４もしくは図６に示されたものと同様の形態を持つ複数の送信器５１−１〜５１−ｎと複数の受信器５２−１〜５２−ｍを、光結合器５４と光ファイバ伝送路５３と光分岐器５５を介して接続する、マルチポイント−マルチポイント形状の光通信システムである。

各送信器５１−１〜５１−ｎからは、それぞれ図１、図４もしくは図６に示されたものと同様の２つの光信号を送出し、光結合器５４を用いて全信号光を結合して波長多重信号とした後、光ファイバ伝送路５３へ伝送する。このとき、各信号光の波長は異なるものとなるよう設定する。例えば、送信器５１−１から送信される信号光は、光周波数にしてｆ_１と（ｆ_１＋｜ｆ_IＦ１±ｆ_IＦ２｜）とし、５１−２からの信号光はｆ_２と（ｆ_２＋｜ｆ_IＦ１±ｆ_IＦ２｜）とし、以下同様に、５１−ｎからの信号光はｆ_ｎと（ｆ_ｎ＋｜ｆ_IＦ１±ｆ_IＦ２｜）となるように送信する。

このように設定することで、１本の光ファイバ伝送路を用いて複数の信号光を伝送可能となる。光ファイバ伝送路５３に送出された波長多重信号は、光分岐器５５によって分岐され、各受信器５２−１〜５２−ｍへ伝送される。各受信器５２−１〜５２−ｍにおいては、図１、図４もしくは図６と同様に復調され、信号出力を得る構成である。

この実施の形態のネットワーク構成は、特に、送信器数が受信器数より少ない通信システムにおいては、偏波ダイバーシティ受信器を用いた場合に比べ部品点数を削減することが可能となる。また、送信器を１箇所に集中配置し、受信器が分散配置される構成において、複雑化する通信機器部品を集中管理可能であるという点において有効である。

また、このとき各受信器内部の局部発振光源を波長可変光源とすることにより、波長多重信号から任意の信号を選択受信することが可能となる。この実施の形態のネットワーク構成をとることにより、１本の伝送路を用いて多数の信号光を伝送することが可能であり、また、送信器数、受信機数に依存しないネットワークを構築できるため、ネットワーク構築後の送信器もしくは受信器の追加が可能となる。

本発明のコヒーレント光通信装置の第１の実施の形態を示す図である。 信号光と局部発振光のスペクトルを示す図である。 信号光と局部発振光のスペクトルを示す図である。 本発明のコヒーレント光通信装置の第２の実施の形態を示す図である。 信号光と局部発振光のスペクトルを示す図である。 本発明のコヒーレント光通信装置の第３の実施の形態を示す図である。 信号光と局部発振光のスペクトルを示す図である。 本発明のコヒーレント光通信システムの第１の実施の形態を示す図である。 本発明のコヒーレント光通信システムの第２の実施の形態を示す図である。 従来の偏波ダイバーシティ受信器を説明する図である。

符号の説明

１，２，２１，３１ 光源
３，４，２５，２６，３５，３６ 偏波制御器
５，８，２７，３７，５４，６４，６５ 光結合器
６，２２，２８，３２，３８ 光変調器
７，６２ 局部発振光源
９，６６，６７ 光検波器
１０ 中間周波増幅器
１１ バンドパスフィルタ
１２ 包絡線検波部
２３，３３ 発振器
２４，３４ 光周波数分岐器
４１，５１ 送信器
４２，５２ 受信器
４３，５３ 光ファイバ伝送路
４４，５５ 光分岐器
６１ 光偏波分離素子
６３ ９０°偏波回転器
６８，６９ 復調回路
７０ 加算器

Claims (10)

1. 光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、
   送信器側に、
   発振光周波数が異なる２つの光源と、光源からの２つの発振光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器から出力された２つの発振光を結合する光結合器と、結合された２つの発振光に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う光変調器を備え、
   受信器側に、
   局部発振光を出力する局部発振光源と、前記送信器から送信された前記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とするコヒーレント光通信装置。
2. 光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、
   送信器側に、
   発振光周波数が異なる２つの光源と、光源からの２つの発振光に個別に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う光変調器と、光変調器からの２つの信号光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器から出力され、同じタイミングで合波されるように調整された２つの信号光を結合する光結合器とを備え、
   受信器側に、
   局部発振光を出力する局部発振光源と、前記送信器から送信された前記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とするコヒーレント光通信装置。
3. 請求項１または２に記載のコヒーレント光通信装置において、
   偏波が直交し発振周波数が異なる２つの信号光と局部発振光の波長配置として、局部発振光の波長が、第１の信号光の波長と第２の信号光の波長の間に配置され、かつ、光検波時における、第１の信号光と局部発振光による第１の干渉成分と、第２の信号光と局部発振光による第２の干渉成分が異なる周波数となるよう配置することを特徴とするコヒーレント光通信装置。
4. 請求項１または２に記載のコヒーレント光通信装置において、
   偏波が直交し発振周波数が異なる２つの信号光と局部発振光の波長配置として、局部発振光の波長が、第１の信号光と第２の信号光の両方の波長に対して長波長もしくは短波長となるように配置され、かつ、光検波時における、第１の信号光と局部発振光による第１の干渉成分と、第２の信号光と局部発振光による第２の干渉成分が異なる周波数となるよう配置することを特徴とするコヒーレント光通信装置。
5. 光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、
   送信器側に、
   １つの発振光を出力する光源と、発振光に正弦波状の変調信号を印加することにより光変調を行う第１の光変調器と、第１の光変調器からの発振光を２つの発振光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの発振光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの発振光を結合する光結合器と、結合された２つの発振光に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う第２の光変調器を備え、
   受信器側に、
   局部発振光を出力する局部発振光源と、前記送信器から送信された前記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とするコヒーレント光通信装置。
6. 光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、
   送信器側に、
   １つの発振光を出力する光源と、発振光に強度変調信号を印加することにより信号変調を行う第２の光変調器と、第２の光変調器からの信号光に正弦波状の変調信号を印加することにより光変調を行う第１の光変調器と、第１の光変調器からの信号光を２つの信号光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの信号光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの信号光を結合する光結合器とを備え、
   受信器側に、
   局部発振光を出力する局部発振光源と、前記送信器から送信された前記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とするコヒーレント光通信装置。
7. 光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、
   送信器側に、
   １つの発振光を出力する光源と、発振光に正弦波状の変調信号を印加し、ＤＳＢ−ＳＣ方式を用いて１つの発振光から２つの発振光を生成するマッハツェンダ型の第１の光変調器と、第１の光変調器からの発振光を２つの発振光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの発振光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの発振光を結合する光結合器と、結合された２つの発振光に強度変調信号を印加することにより同一の信号変調を行う第２の光変調器を備え、
   受信器側に、
   局部発振光を出力する局部発振光源と、前記送信器から送信された前記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とするコヒーレント光通信装置。
8. 光信号送信器から送信される信号光を受信器において復調する際に、信号光と局部発振光を干渉させ、光へテロダイン検波を行うことによって、信号光を検波し復調するコヒーレント光通信装置において、
   送信器側に、
   １つの発振光を出力する光源と、発振光に強度変調信号を印加することにより信号変調を行う第２の光変調器と、第２の光変調器からの信号光に正弦波状の変調信号を印加し、ＤＳＢ−ＳＣ方式を用いて１つの信号光から２つの信号光を生成するマッハツェンダ型の第１の光変調器と、第１の光変調器からの信号光を２つの信号光に分岐する光周波数分岐器と、分岐された２つの信号光の偏波を相対的に直交状態にする偏波制御器と、偏波制御器からの２つの信号光を結合する光結合器とを備え、
   受信器側に、
   局部発振光を出力する局部発振光源と、前記送信器から送信された前記２つの信号光と局部発振光とを結合する光結合器と、２つの信号光と局部発振光を干渉させ、光電変換して２つの異なる中間周波信号成分を出力する光検波器と、中間周波信号帯域を増幅する中間周波増幅器と、出力された２つの中間周波信号を両方とも透過する帯域を持つバンドパスフィルタと、中間周波信号から信号成分を復調する包絡線検波器を備えることを特徴とするコヒーレント光通信装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のコヒーレント光通信装置を複数備えるコヒーレント光通信システムにおいて、
   単一の送信器と複数の受信器が光分岐結合器および光伝送路を介して接続される構成であることを特徴とするコヒーレント光通信システム。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載のコヒーレント光通信装置を複数備えるコヒーレント光通信システムにおいて、
    複数の送信器と複数の受信器が光分岐結合器および光伝送路を介して接続される構成であることを特徴とするコヒーレント光通信システム。

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