JP2718677B2 - 光ヘテロダイン受信機 - Google Patents

光ヘテロダイン受信機

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JP2718677B2
JP2718677B2 JP62159524A JP15952487A JP2718677B2 JP 2718677 B2 JP2718677 B2 JP 2718677B2 JP 62159524 A JP62159524 A JP 62159524A JP 15952487 A JP15952487 A JP 15952487A JP 2718677 B2 JP2718677 B2 JP 2718677B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は光ヘテロダイン受信機に関する。 ［従来技術］ ASK及びDPSK変調信号用の光ヘテロダイン受信機が文
献（“Electronics Letters"、1985年９月12日発行、Vo
l.21、No.19の第867頁から868頁）に記載されている。
２×２ファイバーカップラーの２つの入力ポートにはそ
れぞれに直線偏光及び円偏光が与えられ、このカップラ
ーの出力ポートの１つは、２つの直角位相の光信号を出
力する偏光選択分光器に接続され、これら２つの光信号
はそれぞれ光から電気に変換され復調された後１つにま
とめられ、有効な信号を形成している。受信機の感度を
改善するために、その文献の第１図に示されるような受
信機とは独立した自動偏光コントローラが提唱されてい
る。しかし偏光制御のための具体的な実施例あるいは方
法は記載されていない。 ［発明が解決すべき問題点］ 従って本発明の目的は光ヘテロダイン受信機内で偏光
制御を簡単に行う手段を提供することである。 ［問題点解決のための手段］ この目的は、本発明による光ヘテロダイン受信機によ
って達成される。本発明の光ヘテロダイン受信機は、直
線偏光の信号光および円偏光の局部発振光がそれぞれ供
給される第１と第２の２つの入力ポートと、第１と第２
の２つの出力ポートとを有するフォトカップラーと、こ
のフォトカップラーの出力ポートの少なくとも１つに接
続された偏光選択分光器と、この偏光選択分光器の出力
にそれぞれ接続されて偏光角度が90度異なる２つの光ビ
ームをそれぞれ受けて位相が90度異なる２つの無線信号
を出力する２個の光／電気トランスジューサと、受信機
出力信号を出力する評価回路と、入力信号の直線偏光の
偏光角度を45度あるいは135度に一定に保つように直線
偏光の入力信号光の偏光角度及び楕円率を制御する第１
と第２の２個の制御装置と、フォトカップラーの第１の
入力ポートに前置して直線偏光の入力信号光の入力路に
配置された第１および第２の偏光制御要素とを具備し、
第１の偏光制御要素は第１の制御装置より供給される前
記２つの無線信号間の振幅差によって偏光角度を制御さ
れ、第２の偏光制御要素は第２の制御装置より供給され
る前記２つの無線信号の位相角度によって楕円率を制御
されることを特徴とする。 本発明に従ったヘテロダイン受信機は、少なくともAS
K、PSK及びDPSK変調信号におけるその中間周波数が信号
帯域に比較して非常に低いため、非常に高いビット数で
変調された信号を受信するのに適している。 ［実施例］ 第１図に示されているように、光ヘテロダイン受信機
には非偏光、非複屈折のカップラーＫが具備され、この
カップラーＫの入力ポートの１つには光送信機からカッ
プラーＫの前に接続された２つの連続した偏光コントロ
ール要素PW、PEを通る光Ｅsが与えられ、もう一方の入
力ポートには局部発振器LOからの円偏光ＥLOが与えられ
る。 ＥS＝|ES｜（exp（ivt））及び ＥLO＝|ELO｜（exp（iwt）） 使用されている変調方法に従って、ＥSは振幅（ASK）、
周波数（FSK）、あるいは位相（PSK、DPSK）が変調され
る。 カップラーＫの出力ポートの１つには受信機出力とし
て有効な光信号ＥK＝|EK｜（exp（ift））（ｆ＝ｖ−ｗ
を表す。）が出力され、もう一方の出力ポートには信号
−ＥKが出力される。これら信号はいずれもその上に同
相成分として局部発振器LOのショット雑音が重畳されて
いる。カップラーＫの２つの出力ポートはユニットＱに
接続されている。 ユニットＱは２つの偏光選択分光器P1及びP2を備え、
それぞれ信号ＥK及び信号−ＥKが与えられる。各分光器
にはそれぞれ２つの光／電気トランスジューサW1ないし
W4が後続しており、分光器から出力される偏光角度が90
度異なる２つの光ビームをそれぞれ受けて位相が90度異
なる２つの無線信号を出力する。これらトランスジュー
サの各出力はフロントエンド増幅器V1乃至V4に接続して
いる。フロントエンド増幅器V1の出力は増幅器VXの非反
転入力に接続し、フロントエンド増幅器V3の出力はその
反転入力に接続している。フロントエンド増幅器V2の出
力は増幅器VYの非反転入力に接続し、フロントエンド増
幅器V4の出力はその反転入力に接続している。増幅器VX
は信号ＱXを、又増幅器VYは信号ＱYを出力する。 ユニットＱの２つの出力はそれぞれ信号ＱX＝|Q|sinf
t及び信号ＱY＝|Q|cosftを出力する。これら２つの信号
上にはもはやショット雑音はない。信号ＱX及びＱYは復
調器Ｄに送られ、この復調器Ｄは、変調された有効な信
号Ｎ、コントローラRW及び偏光コントロール要素PWによ
って光ＥSの偏光角度を調節するためのコントロール信
号SW、及びコントローラREと偏光コントロール要素PEに
よって光ＥSの楕円度を調節するためのコントロール信
号SEを出力する。 ASK変調信号を復調するための復調器Ｄにはミキサー
Ｍが備えられ、信号ＱXとＱYを掛算してコントロール信
号SEを形成している。復調器Ｄには又信号ＱXを与えら
れた全波整流器G1と信号ＱYを与えられた全波整流器G2
が備えられている。これら全波整流器の出力は減算器Ｄ
によって相互に差し引かれてコントロール信号SWを形成
し、又加算器Ａによって加算されて有効な信号Ｎを形成
している。 他の実施例では、整流器G1及びG2は信号ＱX及びＱYを
２乗する乗算器によって置換されている。 DPSK変調信号を復調するために、信号ＱXがこれら乗
算器の１つに与えられ又信号ＱYが他の乗算器に与えら
れている。これらの信号はいずれも遅延した形態ではな
く、１ビットクロック間隔に等しい遅延を与える遅延要
素を通っている。 第２図にはPSK変調信号に適したユニットＱ′及び復
調器Ｄ′を備えている点で第１図に示された受信機とは
異なる光ヘテロダイン受信機が示されている。 ユニットＱ′には第１図に示されたユニットＱと同様
に２つの偏光選択分光器P1及びP2があり、それぞれ信号
ＥK及び−ＥKが与えられ、それぞれ２個の光／電気トラ
ンスジューサW1ないしW4が後続している。トランスジュ
ーサW1及びW3は電気的に直列であり、この直列配置はト
ランスジューサW2及びW4の直列配列と並列に接続されて
いる。トランスジューサW1とW3及びトランスジューサW2
とW4の接続部には各々反転増幅器VX′及びVY′が接続し
ており、各々の反転増幅器にフィードバック抵抗Ｒが備
えられそれぞれ信号ＱX及びＱYを出力している。 復調器Ｄ′では第１図に示された復調器Ｄと同様にコ
ントロール信号SE及びSWが生成されている。ミキサＭの
出力信号の波形はsin2ftに比例している。この信号は2f
に同調した帯域通過スペクトルフィルタＦを通って周波
数分割器TX及びTYに送られる。これら周波数分割器TX及
びTYは２つのフリップフロップから成り、異なるエッジ
でトリガーし方形波電圧を出力する。各フリップフロッ
プにはフィルタFX及びFYが後続し、それぞれの方形波電
圧に含まれる基本波のみを通す。フィルタFXはミキサMX
にsinft電圧を供給し、ミキサMXは又信号ＱXをも与えら
れている。フィルタFYはミキサMYにcosft電圧を供給
し、ミキサMYは又信号ＱYをも与えられている。ミキサM
X及びMYの出力は有効な信号Ｎを出力する加算器Ａに送
られる。 第３図にはFSK変調信号に適したユニットＱ″及び復
調器Ｄ″を具備する点で第１図に示されたものとは異な
る光ヘテロダイン受信機が示されている。 ユニットＱ″には第１図に示されたユニットＱに備え
られている第２の偏光選択分光器P2、トランスジューサ
W3,W4、及び増幅器V3,V4,VX,VYが具備されていない。 復調器Ｄ″では、第１図に示された復調器Ｄの整流器
G1とG2の前の２つの帯域通過フィルタBX,BYが配置され
ている。これらのフィルタは用いられる周波数に同調さ
れ、FSK変調信号をASK変調信号に変える。 第３図には信号ＱX,QYの中心周波数を帯域通過フィル
タBX,BYの中心周波数と一致させるのに必要な局部発振
器LOのための自動周波数のコントローラが示されていな
い。 ユニットQ,Q′,Q″は用いられている変調方法とは独
立しているため、各の実施例に適合する。さらに別の実
施例では、ユニットＱ″の偏光選択分光器P1はそれぞれ
カップラーＫの出力の１つに接続し方向が90度異なる２
つの偏光器で代替されている。このような偏光器は偏光
選択分光器に比べ光ファイバを備えた装置及び集積光学
技術との調和が容易である。
【図面の簡単な説明】 第１図はASK変調信号用の光受信機を表し、第２図はPSK
変調信号用の光受信機を表し、第３図はFSK変調信号用
の光受信機を表す。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．円偏光の局部発振光を発生する局部発振器と、直線
    偏光の信号光および前記局部発振器からの円偏光の局部
    発振光がそれぞれ供給される第１と第２の２つの入力ポ
    ートと、第１と第２の２つの出力ポートとを有するフォ
    トカップラーと、このフォトカップラーの出力ポートの
    少なくとも１つに接続された偏光選択分光器と、この偏
    光選択分光器の出力にそれぞれ接続されて偏光角度が90
    度異なる２つの光ビームをそれぞれ受けて位相が90度異
    なる２つの無線信号を出力する２個の光／電気トランス
    ジューサと、それら２個の光／電気トランスジューサの
    それぞれから出力された位相が90度異なる２つの無線信
    号に基づいて受信機出力信号を生成する評価回路と、入
    力信号の直線偏光の偏光角度を45度あるいは135度に一
    定に保つように直線偏光の入力信号光の偏光角度及び楕
    円率を制御する第１と第２の２個の制御装置と、フォト
    カップラーの第１の入力ポートに前置して直線偏光の入
    力信号光の入力路に配置された第１および第２の偏光制
    御要素とを具備し、 第１の偏光制御要素は第１の制御装置より供給される前
    記２つの無線信号間の振幅差によって偏光角度を制御さ
    れ、第２の偏光制御要素は第２の制御装置より供給され
    る前記２つの無線信号の位相角度によって楕円率を制御
    されることを特徴とする光ヘテロダイン受信機。 ２．信号光がASK変調されているとき、受信機出力信号
    が全波整流および位相が90度異なる２つの無線信号の加
    算によって得られる特許請求の範囲第１項記載の光ヘテ
    ロダイン受信機。 ３．信号光がASK変調されているとき、受信機出力信号
    が２乗及び加算によって得られ、又信号光がDPSK変調さ
    れているとき、受信機出力信号が無線信号の各々を同じ
    無線信号ではあるが遅延した無線信号と乗算し、その結
    果できた位相が90度異なる２つの無線信号を加算するこ
    とによって得られる特許請求の範囲第１項記載の光ヘテ
    ロダイン受信機。 ４．信号光がFSK変調されているとき、無線信号が整流
    あるいは乗算される前に帯域通過フィールドによってAS
    K変調信号に変換される特許請求の範囲第２項あるいは
    第３項記載の光ヘテロダイン受信機。 ５．信号光がPSK変調されているとき、無線信号が中間
    周波数をｆとして第１のミキサの出力信号から抽出され
    他の２つのミキサに送信されるsin ft及びcos ftの信号
    と共に３個のミキサに供給され、前記他の２つのミキサ
    の出力が±sin2ft及び±cos2ftの形の信号を供給し、又
    これら２つの信号を互に加算することによって受信機出
    力信号が得られる特許請求の範囲第１項記載の光ヘテロ
    ダイン受信機。 ６．カップラーの第２の出力ポートが第１の出力ポート
    と同様に２つの光／電気トランスジューサが後続する別
    の偏光選択分光器に接続され、又無線信号が４個の光／
    電気トランスジューサの出力信号の電圧あるいは電流を
    減算することによって導出される特許請求の範囲第１項
    ないし第５項の内いずれか１項記載の光ヘテロダイン受
    信機。
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