JP2704987B2 - 偏波ダイバーシティ光受信方式 - Google Patents

偏波ダイバーシティ光受信方式

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JP2704987B2
JP2704987B2 JP63032778A JP3277888A JP2704987B2 JP 2704987 B2 JP2704987 B2 JP 2704987B2 JP 63032778 A JP63032778 A JP 63032778A JP 3277888 A JP3277888 A JP 3277888A JP 2704987 B2 JP2704987 B2 JP 2704987B2
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【発明の詳細な説明】 (1)発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は、信号光を直交する偏波成分に分離して検波
して得られる各々の電気信号をそれぞれ合成する偏波ダ
イバーシティ光受信方式に関するものである。
[従来の技術] ヘテロダイン/コヒーレント型光ファイバ通信におい
ては、受信器の受光素子上で信号光と局部発振光の偏波
面を一致させることが必要である。しかし信号光の偏波
状態が光ファイバ伝送路に加えられる種々の擾乱によっ
て変動を受けるため、受光感度が時間的に変動してしま
う。そのため、信号光の偏波状態の変動に対しても安定
な受光感度を実現するための一つの手段として偏波ダイ
バーシティ光受信方式を用いるものがある。
この方式では、偏波状態の変動を受けた信号光は、受
信端で直交2偏波に分離され、これら2偏波にそれぞれ
偏波面をあわせた局部発振光によって別々に検波され
る。2つの受信信号を電気的に合成することにより、偏
波状態変動の影響を押えることができる。
第4図は従来の偏波ダイバーシティ光受信方式のブロ
ック図である。ここでL0は光ファイバ伝送路F0を伝搬し
てきた信号光、1は局発用レーザ、2は信号光L0と局発
光L1とを合成するための光合成器、3は合波された信号
光L0と局発光L1とを直交偏波成分に分離するための偏光
分離素子、4a,4bはそれぞれ直交する信号光L0と局発光L
1とが合波された光のビート成分を電気信号S1,S2にそれ
ぞれ変換するための光受信器、5は光受信器4a,4bの出
力である受信電気信号S1,S2に対してダイバーシティ合
成及び復調を行うための合成・復調回路、F1〜F4は光フ
ァイバである。
[発明が解決しようとする問題点] ところでこの偏波ダイバーシティ光受信方式におい
て、最高の受光感度を得るためには、光受信器4a,4bに
局発光L1パワーが等しく配分されている必要がある。従
って従来はこの条件を満たすために局発用レーザ1の偏
光状態を適宜制御するかまたは偏光分離素子3の前に偏
光補償器を挿入して偏光状態を制御しなければならなか
った。
しかし偏波ダイバーシティ光受信方式において、光合
成器2として通常用いられるカップラから出射される光
の偏光状態は、円偏波もしくは偏光分離素子3の固有軸
に対して45度の直線偏波となるように調整されるが、温
度など外部環境の変化に応じて偏光特性も変化してしま
い、各々の光受信器4a及び4bに局発光L1パワーが等しく
行くように予め初期設定しておいても、外部変化によっ
て局発光L1パワーの配分がくずれて、常に最高の受光感
度を得られないという問題点があった。
本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、外部環境の変化に対しても安定な受
光感度を維持できる偏波ダイバーシティ光受信方式を提
供せんとするものである。
(2)発明の構成 [問題点を解決するための手段] 前記問題を解決するには、本発明の次に列挙する新規
な特徴的構成手段を採用することより達成手段を採用す
ることにより達成される。
すなわち、本発明の第1の特徴は、光ファイバを伝搬
して任意の偏波面となった信号光を、受信側に設けられ
た局部発振用レーザからの出力光である局発光で検波
し、検波信号を電気的に合成することにより、安定的な
受光感度を得るダイバーシティ光受信方式において、前
記信号光と前記局部発振用レーザからの局発光とを合成
するとともに、互いに直交する第1偏波成分と第2偏波
成分とに分離する第1偏光分離素子と、前記局部発振用
レーザからの局発光を当該第1偏光分離素子へ導くため
に固有軸を第1偏光分離素子の固有軸に対して45度傾け
て接続された偏波面保存光ファイバと、前記第1及び第
2偏波成分の信号光と局発光の偏光方向がそれぞれ一致
するように、それぞれ固有軸が前記第1偏光分離素子の
固有軸に対して45度傾けて配置され、入射光をそれぞれ
2分岐出射する第2及び第3偏光分離素子と、当該第2
偏光分離素子にて分岐出射された信号光をそれぞれ別個
に電気信号に変換して出力する第1及び第2光受信器
と、前記第3偏光分離素子から分岐出射された信号光を
それぞれ別個に電気信号に変換して出力する第3及び第
4光受信器と、前記第1光受信器と第2光受信器の出力
信号、及び当該第3光受信器と第4光受信器の出力信号
をそれぞれ合成する合成回路とを備えた偏波ダイバーシ
ティ光受信方式にある。
本発明の第2の特徴は、光ファイバを伝搬して任意の
偏波面となった信号光を、受信側に設けられた局部発振
用レーザからの出力光である局発光で検波し、検波信号
を電気的に合成することにより、安定的な受光感度を得
るダイバーシティ光受信方式において、前記信号光と前
記局部発振用レーザからの局発光とを合成するととも
に、互いに直交する第1偏波成分と第2偏波成分とに分
離する第1偏光分離素子と、前記局部発振用レーザから
の局発光を当該第1偏光分離素子へ導くために固有軸を
第1偏光分離素子の固有軸に対して45度傾けて接続され
た偏波面保存光ファイバと、前記第1及び第2偏波成分
の入射光を、それぞれ2分岐出射する第2及び第3偏光
分離素子と、当該第1及び第2偏波成分の信号光と当該
局発光の偏光方向がそれぞれ一致するように前記第1偏
光分離素子と当該第2偏光分離素子との間、及び前記第
1偏光分離素子と当該第3偏光分離素子との間に、それ
ぞれ配置された1/2波長板と、前記第2偏光分離素子に
て分岐出射された信号光をそれぞれ別個に電気信号に変
換して出力する第1及び第2光受信器と、前記第3偏光
分離素子から分岐出射された信号光をそれぞれ別個に電
気信号に変換して出力する第3及び第4光受信器と、前
記第1光受信器と第2光受信器の出力信号、及び当該第
3光受信器と第4光受信器の出力信号をそれぞれ合成す
る合成回路とを備えた偏波ダイバーシティ光受信方式に
ある。
[参考例] 本発明に至る改良前の参考例を第5図につき説明す
る。
なお、同図中従来例と同一構成については同一番号を
付し説明の重複を省く。
局発用レーザ1からの出力光L1は偏波面保存光ファイ
バFを介して偏光分離素子3に入射する。この場合偏波
面保存光ファイバFの固有軸を偏光分離素子3の固有軸
に対して45度傾けて接続することにより局発用レーザ1
の出力光L1は偏光分離素子3aにより1:1に分岐できしか
も偏波保存光ファイバFを用いているためその偏波状態
は安定である。一方、信号光L0は偏光分離素子3に入射
して直交偏波成分に分離される。図中Fa〜Fbは光ファイ
バである。
第6図は本参考例による偏光分離素子3の出射面にお
ける信号光L0と局発光L1の入射端面Dの反対側にある出
射端面Aから、例えば図のように信号光L0aは水平方向
の偏光方向で、局発光L1aは信号光L0aの偏光方向と直交
する垂直方向の偏光方向でそれぞれ出射する。一方、出
射端面Bからは出射端面Aの偏光方向とそれぞれ反対と
なった信号光L0b(垂直方向)及び局発光L1b(水平方
向)が出射される。
従ってそれぞれの光受信器4aおよび4bには信号光L0a
と局発光L1a、信号光L0bと局発光L1bとが各々同一の偏
光方向となるようにする必要があるため、偏光分離素子
3の出射端面A及びBに各々偏光子6aおよび6bは偏光分
離素子3の固有軸に対して45度主軸が傾けられている。
[作 用] 各光受信器4aおよび4bは偏光子6aおよび6bの固有軸方
向の信号光、局発光成分に対して検波を行なえば、偏波
ダイバーシティ光受信方式が実現できる。前記のように
本参考例では局発用レーザ1から出力された局発光L1を
外部環境変化に対する安定度の良い偏波面保存光ファイ
バFに入射させて偏光分離素子3で常に1:1に配分する
ため、常に最高の受光感度で検波を行うことができる。
なお、本参考例では偏光分離素子3の出射端面Aおよ
びBで信号光L0a,L0bと局発光L1a,L1bとの偏光状態が一
致していないために偏光子6a,6bを挿入しなければなら
ず、従来の光合成器2と同様に光電力が3dB低下する。
[実施例1] 本発明の第1実施例を第1図につき説明する。
本実施例は、前記参考例の構成で生じる3dBの損失を
なくすことができるように参考例を改善したものであ
り、偏光子6a,6bの代わりに偏光分離素子3b,3cを配置し
た構成となっている。偏光分離素子3aを通過した信号光
および局発光の偏光方向は、第6図における関係と同様
である。偏光子6aおよび6bの代わりに配置された偏光分
離素子3b,3cは、信号光と局発光の偏光方向がそれぞれ
一致し、信号光と局発光の強度がそれぞれ等しく分離さ
れるように、その固有軸が偏光分離素子3aの固有軸と45
度傾けた形に配置されている。
第2図は本発明による偏光分離素子3b,3cの出射面に
おける信号光と局発光の偏光状態図である。偏光分離素
子3bの出射面における信号光L0aの偏光方向と局発光L1a
の偏光方向は一致し、偏光分離素子3aの固有軸の1つの
方向を0度方向とした場合+45度方向となる。以下同様
に信号光L0bおよび局発光L1bの偏光方向は−45度、信号
光L0cおよび局発光L1cの偏光方向は−45度、信号光L0d
および局発光L1dの偏光方向は+45度となる。従って第
1図の光受信器4a,4b,4c,4dにおいては信号光L0aと局発
光L1a,L0bとL1b,L0cとL1c,L0dとL1dの偏光面がそれぞれ
完全に一致した検波が達成されることになる。ここで7
a,7bはそれぞれ光受信器4a,4b,4cおよび4dの出力を合成
するための合成回路、Sa〜Sfは電気信号である。
[作 用1] この合成回路7a,7bを用いることにより全光パワーを
有効に利用できるための常に最高の受光感度を得ること
ができ、かつ前記参考例で生じた3dBの損失を防ぐこと
が可能である。
なお、光受信器4b,4dと合成回路7a,7bとを省き光受信
器4a,4cの出力を合成復調回路5に入力しても検波は可
能であるが、その場合前記参考例と同様に3dBの損失が
生じる。
[実施例2] 本発明の第2の実施例を第3図につき説明する。
前記第1実施例では偏光分離素子3b,3cの固有軸を偏
光分離素子3aの固有軸に対して45度回転させて配置する
必要があった。しかし本実施例では固有軸を45度回転さ
せる機能を1/2波長板8a,8bに持たせることにより偏光分
離素子3a,3b,3cを同一平面上に配置することが可能とな
る。その他の構成および作用については前記第1実施例
と同様である。
なお、前記第1乃至第2実施例では各偏光分離素子3
a,3bおよび3c間に間隔を設けているが、この間隔をなく
しても良い。1/2波長板8a,8bについても同様である。
また、本発明では光ファイバFa〜Fdは通常の単一モー
ド光ファイバあるいは偏波面保存光ファイバでも良い。
(3)発明の効果 かくして本発明は光合成手段として第1偏光分離素子
を用い、局発用レーザと第1偏光分離素子との間に偏波
面保存光ファイバを配置し、かつ第1偏光分離素子と第
1乃至第4光受信器との間に第2及び第3偏光分離素子
3b,3cを配置することにより、外部環境変化に関係なく
常に最高の受光感度を得ることができ、しかも3dBの損
失をなくすことが可能となる。また、1/2波長板8a,8bと
組合わせて用いれば、第1乃至第3偏光分離素子を同一
平面上に配置することが可能となり、装置の小型化が図
れる。
従って本発明はコヒーレント光通信用光受信器として
広く適用することが可能であり、高感度、高安定度、高
信頼度および高精度を達成しその効果は極めて大であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による第1実施例であり偏波ダイバーシ
ティ光受信方式のブロック図、第2図は本発明の第1実
施例による偏光分離素子の出射端面における偏光信号光
と偏光局発光との偏光状態図、第3図は本発明による第
2実施例であり偏波ダイバーシティ光受信方式のブロッ
ク図、第4図は従来の偏波ダイバーシティ光受信方式の
ブロック図、第5図は参考例による偏波ダイバーシティ
光受信方式のブロック図、第6図は参考例による偏光分
離素子の出射端面における偏光信号光と偏光局発光との
偏光状態図である。 1……局発用レーザ、2……光合成器 3,3a〜3c……偏光分離素子 4a,4b,4c,4d……光受信器 5……合成・復調回路、6a,6b……偏光子 7a,7b……合成回路、8a,8b……1/2波長板 F……偏波面保存光ファイバ F0〜F4,Fa〜Fd……光ファイバ L0,L0a〜L0d……信号光 L1,L1a〜L1d……局発光 S1,S2,Sa〜Sf……電気信号 S3……データ出力信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−47524(JP,A) 特開 昭58−225302(JP,A) 特開 昭60−209103(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバを伝搬して任意の偏波面となっ
    た信号光を、受信側に設けられた局部発振用レーザから
    の出力光である局発光で検波し、検波信号を電気的に合
    成することにより、安定的な受光感度を得るダイバーシ
    ティ光受信方式において、 前記信号光と前記局部発振用レーザからの局発光とを合
    成するとともに、互いに直交する第1偏波成分と第2偏
    波成分とに分離する第1偏光分離素子と、 前記局部発振用レーザからの局発光を当該第1偏光分離
    素子へ導くために固有軸を第1偏光分離素子の固有軸に
    対して45度傾けて接続された偏波面保存光ファイバと、 前記第1及び第2偏波成分の信号光と局発光の偏光方向
    がそれぞれ一致するように、それぞれ固有軸が第1偏光
    分離素子の固有軸に対して45度傾けて配置され、入射光
    をそれぞれ2分岐出射する第2及び第3偏光分離素子
    と、 当該第2偏光分離素子にて分岐出射された信号光をそれ
    ぞれ別個に電気信号に変換して出力する第1及び第2光
    受信器と、 前記第3偏光分離素子から分岐出射された信号光をそれ
    ぞれ別個に電気信号に変換して出力する第3及び第4光
    受信器と、 前記第1光受信器と第2光受信器の出力信号、及び当該
    第3光受信器と第4光受信器の出力信号をそれぞれ合成
    する合成回路とを備えた、 ことを特徴とする偏波ダイバーシティ光受信方式。
  2. 【請求項2】光ファイバを伝搬して任意の偏波面となっ
    た信号光を、受信側に設けられた局部発振用レーザから
    の出力光である局発光で検波し、検波信号を電気的に合
    成することにより、安定的な受光感度を得るダイバーシ
    ティ光受信方式において、 前記信号光と前記局部発振用レーザからの局発光とを合
    成するとともに、互いに直交する第1偏波成分と第2偏
    波成分とに分離する第1偏光分離素子と、 前記局部発振用レーザからの局発光を当該第1偏光分離
    素子へ導くために固有軸を第1偏光分離素子の固有軸に
    対して45度傾けて接続された偏波面保存光ファイバと、 前記第1及び第2偏波成分の入射光を、それぞれ2分岐
    出射する第2及び第3偏光分離素子と、 当該第1及び第2偏波成分の信号光と当該局発光の偏光
    方向が一致するように前記第1偏光分離素子と当該第2
    偏光分離素子との間、及び前記第1偏光分離素子と当該
    第3偏光分離素子との間に、それぞれ配置された1/2波
    長板と、 前記第2偏光分離素子にて分岐出射された信号光をそれ
    ぞれ別個に電気信号に変換して出力する第1及び第2光
    受信器と、 前記第3偏光分離素子から分岐出射された信号光をそれ
    ぞれ別個に電気信号に変換して出力する第3及び第4光
    受信器と、 前記第1光受信器と第2光受信器の出力信号、及び当該
    第3光受信器と第4光受信器の出力信号をそれぞれ合成
    する合成回路とを備えた、 ことを特徴とする偏波ダイバーシティ光受信方式。
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