JP2729032B2 - Optical receiving device and optical spectrum analyzer device - Google Patents
Optical receiving device and optical spectrum analyzer deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、フォトリフラクティブ
２光波混合器を用いた光受信装置及び光スペクトルアナ
ライザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer and an optical spectrum analyzer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光屈折率効果と呼ばれるフォトリフラク
ティブ効果を有する電気光学結晶板を用いたフォトリフ
ラクティブ２光波混合現象は、並列光信号処理システム
への適用を考慮して種々研究開発されている。2. Description of the Related Art A variety of photorefractive two-wave mixing phenomena using an electro-optic crystal plate having a photorefractive effect called a photorefractive index effect have been studied and developed in consideration of application to a parallel optical signal processing system.
【０００３】図８に、第１の従来例のフォトリフラクテ
ィブ２光波混合器を用いた光受信装置のブロック図を示
す。図８に示すように、フォトリフラクティブ２光波混
合器においては、等しい波長であるが光強度の異なる２
つの光波ＩｓとＩｐを、例えば矩形柱形状のフォトリフ
ラクティブ結晶板１の光入射面に入射させる。ここで、
２つの光波のうち、光強度の大きい光波を励起光Ｉｐと
し、光強度が小さい光波を信号光Ｉｓとする。なお、信
号光Ｉｓは、以下の如く発生される。音声やデータなど
の信号、もしくはその信号の時分割又は周波数多重信号
などの情報信号であるベースバンド信号（以下、ＢＢ信
号という。）は変調器１１に入力された後、レーザダイ
オードを備えた信号光源１２に入力され、所定の波長を
有する光信号が、入力されるベースバンド信号に従って
強度変調されて信号光Ｉｓとなる。一方、励起光Ｉｐ
は、信号光Ｉｓと同一の波長を有する無変調の励起光Ｉ
ｐを発生して、信号光Ｉｓと平行とならないように異な
る角度でフォトリフラクティブ結晶板１に入射される。
ここで、フォトリフラクティブ結晶板１の両端面にはそ
れぞれ電極２，３が形成され、電極２にはフォトリフラ
クティブ結晶板１に対して所定の直流強電界を印加する
ための直流電圧源４が接続される一方、電極３は接地さ
れる。FIG. 8 is a block diagram showing an optical receiving apparatus using a first conventional photorefractive two-wave mixer. As shown in FIG. 8, in a photorefractive two-wave mixer, two light beams having the same wavelength but different light intensities are used.
The two light waves Is and Ip are made incident on a light incident surface of a photorefractive crystal plate 1 having, for example, a rectangular column shape. here,
Of the two light waves, a light wave with a high light intensity is set as the pump light Ip, and a light wave with a low light intensity is set as the signal light Is. The signal light Is is generated as follows. A signal such as voice or data, or a baseband signal (hereinafter, referred to as a BB signal), which is an information signal such as a time-division or frequency-multiplexed signal of the signal, is input to a modulator 11 and then a signal including a laser diode. An optical signal input to the light source 12 and having a predetermined wavelength is intensity-modulated according to the input baseband signal to become a signal light Is. On the other hand, the excitation light Ip
Is the unmodulated pump light I having the same wavelength as the signal light Is.
p is generated and is incident on the photorefractive crystal plate 1 at a different angle so as not to be parallel to the signal light Is.
Here, electrodes 2 and 3 are respectively formed on both end surfaces of the photorefractive crystal plate 1, and a DC voltage source 4 for applying a predetermined strong DC electric field to the photorefractive crystal plate 1 is connected to the electrode 2. While the electrode 3 is grounded.
【０００４】２つの光波が入射したフォトリフラクティ
ブ結晶板１の結晶内には、屈折率回折格子が形成され、
信号光Ｉｓ及び励起光Ｉｐは共に回折成分と透過成分に
分岐され、当該フォトリフラクティブ結晶板１の光入射
面に平行して対向する光出射面から出射される。このと
き、励起光Ｉｐの回折成分と信号光Ｉｓの透過成分、及
び信号光Ｉｓの回折成分と励起光Ｉｐの透過成分がコヒ
ーレントに合波され、それぞれ信号光透過側出射光であ
る第１の透過光Ｉ１（ｔ）及び励起光透過側出射光であ
る第２の透過光Ｉ２（ｔ）としてフォトリフラクティブ
結晶板１から出射される。そして。第１の透過光Ｉ１
（ｔ）は、例えばフォトダイオードを備えた光検出器１
４に入射して光信号が光検出又は光検波されて電気信号
に変換された後、復調器１５で元のＢＢ信号に復調され
る。[0004] In the crystal of the photorefractive crystal plate 1 on which two light waves are incident, a refractive index diffraction grating is formed,
Both the signal light Is and the pump light Ip are split into a diffracted component and a transmitted component, and are emitted from a light exit surface of the photorefractive crystal plate 1 which faces in parallel with the light incident surface. At this time, the diffraction component of the pump light Ip and the transmission component of the signal light Is, and the diffraction component of the signal light Is and the transmission component of the excitation light Ip are coherently combined, and the first light, which is the emission light on the signal light transmission side, respectively. The light is emitted from the photorefractive crystal plate 1 as the transmitted light I1 (t) and the second transmitted light I2 (t), which is emission light on the excitation light transmission side. And. First transmitted light I1
(T) shows a photodetector 1 provided with a photodiode, for example.
4, the optical signal is optically detected or optically detected and converted into an electric signal, and then demodulated by the demodulator 15 into the original BB signal.
【０００５】これまでは、第１の透過光Ｉ１（ｔ）にお
いて、光強度及び位相等に情報信号を含む微弱な信号光
が励起光の回折成分によって増幅される２光波混合増幅
過程のみが議論されてきた。これについては、例えば、
以下の文献を参照することができる。 （ａ）F.M.Davidson et al.,“Homodyne detection usi
ng photorefractive materials",Optical Engineering
Vol.29,No.4,pp.369-377,1990年（以下、第１の文献と
いう。）。 （ｂ）F.M.Davidson et al.,“Optical phase locked l
oop with photorefractive beam combiner",Electronic
s Letters,Vol.5,No.10,pp.1238-1240,1993年（以下、
第２の文献という。）。Until now, only the two-wave mixing amplification process in which a weak signal light including an information signal in light intensity, phase, and the like is amplified by the diffraction component of the excitation light in the first transmitted light I1 (t) has been discussed. It has been. For this, for example,
The following documents can be referred to. (A) FMDavidson et al., “Homodyne detection usi
ng photorefractive materials ", Optical Engineering
Vol. 29, No. 4, pp. 369-377, 1990 (hereinafter referred to as the first reference). (B) FMDavidson et al., “Optical phase locked l
oop with photorefractive beam combiner ", Electronic
s Letters, Vol.5, No.10, pp.1238-1240, 1993 (hereinafter,
It is called the second document. ).
【０００６】また、図９に、第２の従来例における光ス
ペクトルアナライザのブロック図を示す。図９に示すよ
うに、スペクトルを検出すべき光信号は、光ファイバケ
ーブル５０と放射凹レンズ５１とを介して凹面鏡５２に
反射された後、中心Ｏｐを中心として左回りで回転する
回折格子５３に入射する。ここで、入射光は当該回折格
子５３によって波長別に振り分けられて、次の凹面鏡５
３に入射される。当該凹面鏡５３で反射された光はスリ
ット５５上で焦点を結び、所定の波長を有する光信号の
みが光検出器５６に向かう。ここで検出された光信号は
電気信号に変換された後、増幅器５７と出力端子５８を
介してＣＲＴディスプレイ（図示せず。）に出力され
る。この光スペクトルアナライザの分解能はスリット５
５の大きさに依存して変更することができ、スリット５
５の大きさと入力されるイメージをほぼ同じ大きさに設
定すると、最も狭い分解能が得られる。FIG. 9 shows a block diagram of an optical spectrum analyzer in a second conventional example. As shown in FIG. 9, an optical signal whose spectrum is to be detected is reflected by a concave mirror 52 via an optical fiber cable 50 and a radiation concave lens 51, and then is transmitted to a diffraction grating 53 rotating counterclockwise about a center Op. Incident. Here, the incident light is sorted by wavelength by the diffraction grating 53, and the next concave mirror 5 is formed.
3 is incident. The light reflected by the concave mirror 53 is focused on the slit 55, and only an optical signal having a predetermined wavelength goes to the photodetector 56. The optical signal detected here is converted into an electric signal and then output to a CRT display (not shown) via an amplifier 57 and an output terminal 58. The resolution of this optical spectrum analyzer is slit 5
5 can be changed depending on the size of the slit 5
If the size of the input image and the size of the input image are set to be substantially the same, the narrowest resolution can be obtained.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来例にお
けるフォトリフラクティブ２光波混合器を用いた光合分
波器において、励起光透過側出射光である第２の透過光
Ｉ２（ｔ）は自由空間又は終端器に放射するだけで、従
来利用されていなかった。In the optical multiplexer / demultiplexer using the photorefractive two-wave mixer in the first conventional example, the second transmitted light I2 (t), which is the exit light on the transmission side of the excitation light, is free. It only radiates into space or terminators and has not been used in the past.
【０００８】また、フォトリフラクティブ２光波混合器
を用いた光合分波器において、空間を伝送してきた信号
光Ｉｓの到来方向が例えば図８に示すように、点線で示
すＩｓａに平行変動する場合、信号光透過側出射光であ
る第１の透過光Ｉ１ａ（ｔ）は、信号光Ｉｓの合波器で
あるフォトリフラクティブ結晶板１への入射位置変動に
より出射位置も変動してしまい、口径の小さい光検出器
１４への光結合が極めて困難となるという問題点があっ
た。In an optical multiplexer / demultiplexer using a photorefractive two-wave mixer, when the arrival direction of signal light Is transmitted in space fluctuates in parallel to Isa shown by a dotted line, for example, as shown in FIG. The first transmitted light I1a (t), which is the signal light transmission side emission light, also has a small exit diameter due to a change in the incident position of the signal light Is to the photorefractive crystal plate 1, which is a multiplexer, and has a small diameter. There is a problem that optical coupling to the photodetector 14 becomes extremely difficult.
【０００９】さらに、フォトリフラクティブ２光波混合
を用いた光合分波器において、光強度の高い励起光Ｉｐ
がフォトリフラクティブ結晶中で散乱する際に生じる過
剰強度雑音が比較的大きくなり、第１の透過光Ｉ１
（ｔ）における信号対雑音電力比Ｓ／Ｎが悪化する場合
があるという問題点があった。Further, in an optical multiplexer / demultiplexer using photorefractive two-wave mixing, the excitation light Ip
Is excessively large when the light is scattered in the photorefractive crystal, and the first transmitted light I1
There is a problem that the signal-to-noise power ratio S / N in (t) may deteriorate.
【００１０】また、第２の従来例の光スペクトルアナラ
イザにおいては、その構成が複雑であって、回折格子５
３を機械的に回転させる機構が必要であるので、製造コ
ストが高くなるという問題点があった。In the second conventional optical spectrum analyzer, the structure is complicated and the diffraction grating 5
Since a mechanism for mechanically rotating the rotating member 3 is required, there is a problem that the manufacturing cost is increased.
【００１１】本発明の第１の目的は以上の問題点を解決
し、信号光のビームの軸が移動しても信号光を復調する
ことができ、しかも第１の従来例に比較して高感度であ
ってより大きいＳ／Ｎで信号光を受信することができる
光受信装置を提供することにある。A first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to demodulate signal light even when the axis of the signal light beam moves, and furthermore, to achieve a higher efficiency than the first conventional example. It is an object of the present invention to provide an optical receiving device which is sensitive and can receive signal light with a higher S / N.
【００１２】本発明の第２の目的は、第２の従来例に比
較して構成が簡単であって製造コストが安価な光スペク
トルアナライザ装置を提供することにある。A second object of the present invention is to provide an optical spectrum analyzer device which has a simpler structure than the second conventional example and has a low manufacturing cost.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の光受信装置は、半導体結晶からなるフォトリフラク
ティブ結晶板に、入力される情報信号に従って振幅変調
又は位相変調された信号光と、励起光源で発生されかつ
上記信号光の搬送波波長と同一の波長を有しかつ上記信
号光の光強度よりも大きい光強度を有する励起光とを上
記フォトリフラクティブ結晶板の入射面に対して異なる
角度で入射することにより、上記信号光と上記励起光と
を混合させ、上記結晶板から、上記信号光と実質的に平
行な信号光透過側出射光である第１の透過光と、上記励
起光と実質的に平行な励起光透過側出射光である第２の
透過光とを出射させるフォトリフラクティブ２光波混合
器を用いた光受信装置において、上記第２の透過光を光
検出して電気信号に変換する光検出手段と、上記光検出
手段から出力される電気信号を上記情報信号に復調する
復調手段とを備えたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical receiving apparatus, comprising: a photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal; and a signal light whose amplitude or phase is modulated in accordance with an input information signal; An excitation light generated by an excitation light source and having the same wavelength as the carrier wavelength of the signal light, and having an optical intensity greater than the optical intensity of the signal light, at different angles with respect to the incident surface of the photorefractive crystal plate. And the signal light and the excitation light are mixed, and the first transmission light, which is the signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, is emitted from the crystal plate to the excitation light. An optical receiver using a photorefractive two-wave mixer that emits a second transmitted light, which is an excitation light transmission side emission light substantially parallel to the second transmission light, detects the second transmitted light, and outputs an electric signal. A light detecting means for converting the electric signal output from said light detecting means, characterized in that a demodulating means for demodulating the said information signal.
【００１４】また、請求項２記載の光受信装置は、請求
項１記載の光受信装置において、上記信号光は、複数の
搬送波波長で波長多重化された波長多重信号であって、
上記第１の透過光を他の光伝送装置に伝送するための光
伝送路と、上記波長多重信号における複数の搬送波波長
のうち分岐をする１つの搬送波波長を入力する入力手段
と、上記光検出手段から出力される電気信号が最大とな
り、かつ上記入力手段によって入力された搬送波波長と
同一の波長を有する励起光を発生するように上記励起光
源を制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, in the optical receiving apparatus according to the first aspect, the signal light is a wavelength multiplexed signal multiplexed with a plurality of carrier wavelengths.
An optical transmission line for transmitting the first transmitted light to another optical transmission device, input means for inputting one of the plurality of carrier wavelengths of the wavelength multiplexed signal that branches, and the photodetector Control means for controlling the pump light source so that an electric signal output from the means is maximized and generates pump light having the same wavelength as the carrier wavelength input by the input means. And
【００１５】本発明に係る請求項３記載の光受信装置
は、半導体結晶からなるフォトリフラクティブ結晶板
に、入力される情報信号に従って振幅変調又は位相変調
された信号光と、励起光源で発生されかつ上記信号光の
搬送波波長と同一の波長を有しかつ上記信号光の光強度
よりも大きい光強度を有する励起光とを上記フォトリフ
ラクティブ結晶板の入射面に対して異なる角度で入射す
ることにより、上記信号光と上記励起光とを混合させ、
上記結晶板から、上記信号光と実質的に平行な信号光透
過側出射光である第１の透過光と、上記励起光と実質的
に平行な励起光透過側出射光である第２の透過光とを出
射させるフォトリフラクティブ２光波混合器を用いた光
受信装置において、上記第１の透過光を光検出して第１
の電気信号に変換する第１の光検出手段と、上記第２の
透過光を光検出して第２の電気信号に変換する第２の光
検出手段と、上記第１の光検出手段から出力される第１
の電気信号と、上記第２の光検出手段から出力される第
２の電気信号との差の信号を発生して出力する演算手段
と、上記演算手段から出力される差の信号を上記情報信
号に復調する復調手段とを備えたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical receiving apparatus, comprising: a photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal; a signal light whose amplitude or phase is modulated according to an input information signal; The excitation light having the same wavelength as the carrier wavelength of the signal light and having a light intensity larger than the light intensity of the signal light is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle, Mixing the signal light and the excitation light,
A first transmission light, which is a signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and a second transmission light, an excitation light transmission side emission light substantially parallel to the excitation light, is transmitted from the crystal plate. In a light receiving device using a photorefractive two-wave mixer that emits light, the first transmitted light is detected and the first transmitted light is detected.
A first light detecting means for converting the second transmitted light into a second electric signal by detecting the second transmitted light, and an output from the first light detecting means. First
Calculating means for generating and outputting a signal representing the difference between the electric signal of the second light detecting means and the second electric signal outputted from the second light detecting means; And a demodulating means for demodulating.
【００１６】また、請求項４記載の光受信装置は、請求
項３記載の光受信装置において、上記演算手段から出力
される差の信号が最大となるように上記励起光源を制御
する帰還制御手段をさらに備えたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the optical receiving apparatus according to the third aspect, feedback control means for controlling the pumping light source so that a difference signal output from the arithmetic means is maximized. Is further provided.
【００１７】本発明に係る請求項５記載の光スペクトル
アナライザ装置は、半導体結晶からなるフォトリフラク
ティブ結晶板に、任意のスペクトルを有する信号光と、
励起光源で発生されかつ上記信号光の搬送波波長と同一
の波長を有しかつ上記信号光の光強度よりも大きい光強
度を有する励起光とを上記フォトリフラクティブ結晶板
の入射面に対して異なる角度で入射することにより、上
記信号光と上記励起光とを混合させ、上記結晶板から、
上記信号光と実質的に平行な信号光透過側出射光である
第１の透過光と、上記励起光と実質的に平行な励起光透
過側出射光である第２の透過光とを出射させるフォトリ
フラクティブ２光波混合器を用いた光受信装置におい
て、上記励起光の波長を第１の波長から第２の波長に連
続的にかつ繰り返して変化するように上記励起光源を制
御するための掃引信号を発生して上記励起光源に出力す
る信号発生手段と、上記第２の透過光を光検出して電気
信号に変換する光検出手段と、上記光検出手段から出力
される電気信号を信号入力として入力し、上記信号発生
手段から出力される上記掃引信号を外部同期信号入力と
して入力することにより、上記信号光のスペクトルを画
面上に表示するオシロスコープとを備えたことを特徴と
する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical spectrum analyzer device comprising: a photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal; a signal light having an arbitrary spectrum;
An excitation light generated by an excitation light source and having the same wavelength as the carrier wavelength of the signal light, and having an optical intensity greater than the optical intensity of the signal light, at different angles with respect to the incident surface of the photorefractive crystal plate. By mixing the signal light and the excitation light, from the crystal plate,
A first transmitted light that is a signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light and a second transmission light that is an excitation light transmission side emission light substantially parallel to the excitation light are emitted. In an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer, a sweep signal for controlling the excitation light source so that the wavelength of the excitation light changes continuously and repeatedly from a first wavelength to a second wavelength. A signal generating means for generating and outputting the light to the excitation light source; a light detecting means for detecting the second transmitted light to convert the light into an electric signal; and an electric signal output from the light detecting means as a signal input. And an oscilloscope for displaying the spectrum of the signal light on a screen by inputting and inputting the sweep signal output from the signal generating means as an external synchronization signal input.
【００１８】[0018]
【作用】請求項１記載の光受信装置においては、半導体
結晶からなるフォトリフラクティブ結晶板に、入力され
る情報信号に従って振幅変調又は位相変調された信号光
と、励起光源で発生されかつ上記信号光の搬送波波長と
同一の波長を有しかつ上記信号光の光強度よりも大きい
光強度を有する励起光とを上記フォトリフラクティブ結
晶板の入射面に対して異なる角度で入射することによ
り、上記信号光と上記励起光とを混合させ、上記結晶板
から、上記信号光と実質的に平行な信号光透過側出射光
である第１の透過光と、上記励起光と実質的に平行な励
起光透過側出射光である第２の透過光とを出射させる。
上記光検出手段は、上記第２の透過光を光検出して電気
信号に変換し、上記復調手段は、上記光検出手段から出
力される電気信号を上記情報信号に復調する。これによ
り、信号光のビームの軸が移動しても信号光を復調する
ことができ、しかも第１の従来例に比較して高感度であ
ってより大きいＳ／Ｎで信号光を受信することができ
る。According to the first aspect of the present invention, there is provided a photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal, a signal light whose amplitude or phase is modulated in accordance with an input information signal, and a signal light generated by an excitation light source. The excitation light having the same wavelength as that of the carrier wave and having a light intensity higher than the light intensity of the signal light is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle, whereby the signal light And the excitation light are mixed, and the first transmission light, which is the signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and the excitation light transmission substantially parallel to the excitation light are transmitted from the crystal plate. The second transmitted light that is the side emission light is emitted.
The light detection means detects the second transmitted light and converts the light into an electric signal, and the demodulation means demodulates the electric signal output from the light detection means into the information signal. This makes it possible to demodulate the signal light even if the axis of the signal light beam moves, and to receive the signal light with higher sensitivity and a larger S / N than the first conventional example. Can be.
【００１９】また、請求項２記載の光受信装置において
は、上記信号光は、複数の搬送波波長で波長多重化され
た波長多重信号であって、上記光伝送路は、上記第１の
透過光を他の光伝送装置に伝送する。一方、上記入力手
段は、上記波長多重信号における複数の搬送波波長のう
ち分岐をする１つの搬送波波長を入力する。そして、上
記制御手段は、上記光検出手段から出力される電気信号
が最大となり、かつ上記入力手段によって入力された搬
送波波長と同一の波長を有する励起光を発生するように
上記励起光源を制御する。これにより、上記励起光源の
波長を信号光の搬送波波長に一致させることができると
ともに、上記入力手段を用いて入力した搬送波波長の信
号を上記第２の透過光として分岐して出力することがで
きる。しかも、分岐して得られた信号を、第１の従来例
に比較して高感度であってより大きいＳ／Ｎで信号光を
受信することができる。Further, in the optical receiving apparatus according to the second aspect, the signal light is a wavelength multiplexed signal multiplexed with a plurality of carrier wavelengths, and the optical transmission line is the first transmitted light. Is transmitted to another optical transmission device. On the other hand, the input means inputs one branching carrier wavelength among a plurality of carrier wavelengths in the wavelength multiplexed signal. The control means controls the excitation light source such that the electric signal output from the light detection means is maximized and generates excitation light having the same wavelength as the carrier wavelength input by the input means. . Thus, the wavelength of the pump light source can be made to match the carrier wavelength of the signal light, and the signal of the carrier wavelength input using the input means can be branched and output as the second transmitted light. . In addition, the signal obtained by branching can receive signal light with higher sensitivity and higher S / N than that of the first conventional example.
【００２０】さらに、請求項３記載の光受信装置におい
ては、半導体結晶からなるフォトリフラクティブ結晶板
に、入力される情報信号に従って振幅変調又は位相変調
された信号光と、励起光源で発生されかつ上記信号光の
搬送波波長と同一の波長を有しかつ上記信号光の光強度
よりも大きい光強度を有する励起光とを上記フォトリフ
ラクティブ結晶板の入射面に対して異なる角度で入射す
ることにより、上記信号光と上記励起光とを混合させ、
上記結晶板から、上記信号光と実質的に平行な信号光透
過側出射光である第１の透過光と、上記励起光と実質的
に平行な励起光透過側出射光である第２の透過光とを出
射させる。上記第１の光検出手段は、上記第１の透過光
を光検出して第１の電気信号に変換する一方、上記第２
の光検出手段は、上記第２の透過光を光検出して第２の
電気信号に変換する。そして、上記演算手段は、上記第
１の光検出手段から出力される第１の電気信号と、上記
第２の光検出手段から出力される第２の電気信号との差
の信号を発生して出力する。さらに、上記復調手段は、
上記演算手段から出力される差の信号を上記情報信号に
復調する。これにより、大きい光強度を有する励起光が
上記結晶板中において生じる過剰強度雑音を、上記演算
手段により相殺することができるので、第１の従来例に
比較して高感度であってより大きいＳ／Ｎで信号光を受
信することができる。Further, in the optical receiving apparatus according to the third aspect, the signal light, which is amplitude-modulated or phase-modulated according to the input information signal, is generated on the photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal, and is generated by the pumping light source. By having the same wavelength as the carrier wavelength of the signal light and exciting light having a light intensity larger than the light intensity of the signal light incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle, Mixing the signal light and the excitation light,
A first transmission light, which is a signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and a second transmission light, an excitation light transmission side emission light substantially parallel to the excitation light, is transmitted from the crystal plate. And emit light. The first light detection means detects the first transmitted light and converts it to a first electric signal, while the second light detection means converts the second transmitted light to a first electric signal.
The light detecting means detects the second transmitted light and converts it into a second electric signal. The calculating means generates a difference signal between the first electric signal output from the first light detecting means and the second electric signal output from the second light detecting means. Output. Further, the demodulation means includes:
The difference signal output from the arithmetic means is demodulated into the information signal. As a result, the excess intensity noise generated in the crystal plate by the excitation light having a large light intensity can be canceled by the arithmetic means, so that the sensitivity is higher and the S is larger than that of the first conventional example. / N can receive the signal light.
【００２１】また、請求項４記載の光受信装置において
は、上記帰還制御手段は、上記演算手段から出力される
差の信号が最大となるように上記励起光源を制御する。
これにより、これにより、上記励起光源の波長を信号光
の搬送波波長に正確に一致させることができる。Further, in the optical receiving apparatus according to the fourth aspect, the feedback control means controls the excitation light source so that the difference signal output from the arithmetic means becomes maximum.
Thereby, the wavelength of the pump light source can be made to exactly match the carrier wavelength of the signal light.
【００２２】本発明に係る請求項５記載の光スペクトル
アナライザ装置においては、半導体結晶からなるフォト
リフラクティブ結晶板に、任意のスペクトルを有する信
号光と、励起光源で発生されかつ上記信号光の搬送波波
長と同一の波長を有しかつ上記信号光の光強度よりも大
きい光強度を有する励起光とを上記フォトリフラクティ
ブ結晶板の入射面に対して異なる角度で入射することに
より、上記信号光と上記励起光とを混合させ、上記結晶
板から、上記信号光と実質的に平行な信号光透過側出射
光である第１の透過光と、上記励起光と実質的に平行な
励起光透過側出射光である第２の透過光とを出射させ
る。上記信号発生手段は、上記励起光の波長を第１の波
長から第２の波長に連続的にかつ繰り返して変化するよ
うに上記励起光源を制御するための掃引信号を発生して
上記励起光源に出力する。そして、上記光検出手段は、
上記第２の透過光を光検出して電気信号に変換する。さ
らに、上記オシロスコープは、上記光検出手段から出力
される電気信号を信号入力として入力し、上記信号発生
手段から出力される上記掃引信号を外部同期信号入力と
して入力することにより、上記信号光のスペクトルを画
面上に表示する。これにより、回折格子５３を回転させ
る機構が不要なので、第２の従来例に比較して構成が簡
単であって製造コストが安価な光スペクトルアナライザ
装置を提供することができる。また、高感度であってよ
り大きなＳ／Ｎで信号光を表示することができる。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical spectrum analyzer, comprising: a photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal; a signal light having an arbitrary spectrum; a carrier wavelength of the signal light generated by an excitation light source; The excitation light having the same wavelength as the excitation light having a light intensity larger than the light intensity of the signal light is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle, so that the signal light and the excitation light A first transmitted light, which is a signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and an excitation light transmission side emission light substantially parallel to the excitation light, from the crystal plate; And the second transmitted light. The signal generating means generates a sweep signal for controlling the excitation light source so as to continuously and repeatedly change the wavelength of the excitation light from a first wavelength to a second wavelength, and outputs the sweep signal to the excitation light source. Output. And the light detecting means is:
The second transmitted light is detected by light and converted into an electric signal. Further, the oscilloscope inputs the electric signal output from the light detection means as a signal input, and inputs the sweep signal output from the signal generation means as an external synchronization signal input, thereby obtaining a spectrum of the signal light. Is displayed on the screen. This eliminates the need for a mechanism for rotating the diffraction grating 53, so that it is possible to provide an optical spectrum analyzer device having a simpler configuration and a lower manufacturing cost than the second conventional example. Further, the signal light can be displayed with a higher sensitivity and a higher S / N.
【００２３】[0023]
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る実施例に
ついて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２４】＜動作原理＞まず、フォトリフラクティブ
２光波混合器の動作原理について第１の実施例の光受信
装置を示す図１を参照して説明する。図１において、フ
ォトリフラクティブ結晶板１の光入射面を［１１０］方
向（Ｚ軸）とし、信号光Ｉｓ及び励起光ＩｐのＺ軸との
交差角を共に角度θとし、信号光Ｉｓ及び励起光Ｉｐは
共にＹ軸方向に偏光した直線偏光とする。フォトリフラ
クティブ結晶板１へ入射される、例えば位相変調された
信号光Ｉｓの光強度を│Ｉｓ│とし、励起光Ｉｐの光強
度を│Ｉｐ│とすると、２つの光波の混合後の第１の透
過光Ｉ１（ｔ）の光強度│Ｉ１（ｔ）│と第２の透過光
Ｉ２（ｔ）の光強度│Ｉ２（ｔ）│とはそれぞれ以下の
数１及び数２で表される。<Operation Principle> First, the operation principle of the photorefractive two-wave mixer will be described with reference to FIG. 1 showing the optical receiver of the first embodiment. In FIG. 1, the light incident surface of the photorefractive crystal plate 1 is set to the [110] direction (Z axis), the intersection angle of the signal light Is and the pump light Ip with the Z axis is set to an angle θ, and the signal light Is and the pump light Both Ip are linearly polarized light polarized in the Y-axis direction. Assuming that the light intensity of the phase-modulated signal light Is incident on the photorefractive crystal plate 1, for example, is | Is | and the light intensity of the excitation light Ip is | Ip |, the first after mixing of two light waves is obtained. The light intensity | I1 (t) | of the transmitted light I1 (t) and the light intensity | I2 (t) | of the second transmitted light I2 (t) are expressed by the following Expressions 1 and 2, respectively.
【００２５】[0025]
【数１】 │Ｉ１(ｔ)│ ＝│Ｉｐ│sin2δ+│Ｉｓ│cos2δ＋√(│Ｉｐ││Ｉｓ│)sin２δcos{φ１(t) −φｄ}│I1 (t) │ = │Ip│sin 2 δ + │Is│cos 2 δ + √ (│Ip││Is│) sin2δcos {φ1 (t) −φd}
【数２】 │Ｉ２(ｔ)│ ＝│Ｉｐ│cos2δ+│Ｉｓ│sin2δ−√(│Ｉｐ││Ｉｓ│)sin２δcos{φ１(t) −φｄ}│I2 (t) │ = │Ip│cos 2 δ + │Is│sin 2 δ-√ (│Ip││Is│) sin2δcos {φ1 (t) −φd}
【００２６】ここで、φ１（ｔ）は信号光Ｉｓの位相変
調信号成分であり、φｄは信号光Ｉｓと励起光Ｉｐとの
間の初期位相誤差であり、結晶板１中の光伝搬損失は実
質的に０に近いので無視した。また、δは、次の数３で
表される。Here, φ1 (t) is a phase modulation signal component of the signal light Is, φd is an initial phase error between the signal light Is and the pump light Ip, and a light propagation loss in the crystal plate 1 is Since it was substantially close to 0, it was ignored. Δ is expressed by the following equation (3).
【００２７】[0027]
【数３】δ＝tan-1［exp(Γｄ／２)／√(ｍ)］−tan
-1{１／√(ｍ)}Δ = tan −1 [exp (Γd / 2) / √ (m)] − tan
-1 {1 / √ (m)}
【００２８】ここで、Γは、フォトリフラクティブ結晶
の電気光学物性について依存する２光波の混合時の利得
係数であって、長さの逆数の次元を有し、励起光Ｉｐの
光強度│Ｉｐ│＝０のとき、Γ＝０である。また、ｍは
入力される２つの光波の光強度比ｍ＝│Ｉｐ│／│Ｉｓ
│であり、ｄはフォトリフラクティブ結晶の光路方向
（図１の場合［１１０］方向）の長さである。２つの光
波の混合利得ＧTWMは、励起光Ｉｐの有る場合と無い場
合の第１の透過光Ｉ１（ｔ）における光強度比で定義さ
れ、次の数４で表される。Here, Γ is a gain coefficient at the time of mixing of two light waves which depends on the electro-optical properties of the photorefractive crystal, has a reciprocal dimension of the length, and has a light intensity | Ip | of the excitation light Ip. When = 0, Γ = 0. Further, m is a light intensity ratio of two input light waves, m = │Ip│ / │Is
And d is the length of the photorefractive crystal in the optical path direction ([110] direction in FIG. 1). The mixed gain G TWM of the two light waves is defined by the light intensity ratio of the first transmitted light I1 (t) with and without the pump light Ip, and is expressed by the following equation (4).
【００２９】[0029]
【数４】 ＧTWM ＝［│Ｉｐ│sin2δ+│Ｉｓ│cos2δ＋√(│Ｉｐ││Ｉｓ│)sin２δcos{φ１(t )−φｄ}］／│Ｉｓ│ ≒ｅｘｐ（Γｄ）G TWM = [│Ip│sin 2 δ + │Is│cos 2 δ + √ (│Ip││Is│) sin2δcos {φ1 (t) -φd}] / │Is│ ≒ exp (Γd)
【００３０】当該数４の最終式を導出過程は次の通りで
ある。一般に、ｍ＝│Ｉｐ│／│Ｉｓ│≫１が成立し、
混合利得ＧTWMは通常、数４の第２式の直流成分、即ち
第１項と第２項のみで規定される。従って、The process of deriving the final equation of Equation 4 is as follows. In general, m = │Ip│ / │Is│≫1 holds,
The mixed gain G TWM is normally defined only by the DC component of the second equation of Expression 4, that is, the first and second terms. Therefore,
【数６】 ＧTWM≒ｍ（ｓｉｎ2δ）＋（ｃｏｓ2δ） となり、ｍ≫１であることから、G TWM ≒ m (sin 2 δ) + (cos 2 δ), and since m≫1,
【数７】 ＧTWM≒ｍδ2 となる。数３によれば、ｍ≫１のとき、G TWM ≒ mδ 2 According to Equation 3, when m≫1,
【数８】 δ≒数３の第１項 となり、これを数７に代入すると、数４の最終式を得
る。上記数１と数２の各第３項はそれぞれ変調信号φ１
（ｔ）を含む情報信号成分であり、同じ大きさで逆相と
なっている。この情報信号成分は、信号光が屈折率回折
格子の応答速度よりも速い変調速度（ビットレート）で
変調されている限り、屈折率回折格子の形成に影響を与
えることなくフォトリフラクティブ結晶中におけるコヒ
ーレント合波作用によって生成される。これは、信号光
Ｉｓが強度変調されている場合も同様である。情報信号
成分の大きさは、上記数４から明らかなようにδ＝π／
４のとき最大となる。情報信号成分を最大限に活用する
ためには数３より１≪ｍとすると、次の数５を得る。Δ ≒ The first term of Equation 3 is substituted into Equation 7 to obtain the final equation of Equation 4. The third terms of the above equations 1 and 2 are respectively the modulation signal φ1
This is an information signal component including (t), having the same magnitude and opposite phases. As long as the signal light is modulated at a modulation rate (bit rate) higher than the response speed of the refractive index diffraction grating, the information signal component is coherent in the photorefractive crystal without affecting the formation of the refractive index diffraction grating. Generated by multiplexing. This is the same when the signal light Is is intensity-modulated. The magnitude of the information signal component is δ = π /
It becomes the maximum when it is 4. In order to make the most of the information signal component, assuming 1≪m from Equation 3, the following Equation 5 is obtained.
【００３１】[0031]
【数５】ｍ＝ｅｘｐ（Γｄ）M = exp (５d)
【００３２】従って、以下に示す実施例においては、信
号光Ｉｓと励起光Ｉｐとの光強度比ｍを、数５で表され
るフォトリフラクティブ結晶板１の利得係数及び大きさ
に応じて設定する必要がある。例えばＩｎＰ：Ｆｅ結晶
を用いたフォトリフラクティブ２光波混合においては、
ＧTWM＝ｅｘｐ（Γｄ）≒１４０が従来技術の文献にお
いて報告されており、このＩｎＰ：Ｆｅ結晶を用いれ
ば、信号光Ｉｓの強度が励起光Ｉｐの約２０ｄＢ小さい
場合に、混合利得ＧTWMが最大となる。なお、本発明に
係るすべての実施例においては、信号光Ｉｓの搬送波波
長と励起光Ｉｐの波長とは同一となるように設定され、
かつ励起光Ｉｐの光強度は信号光Ｉｓのそれよりも十分
に大きく、信号光Ｉｓは、ＢＢ信号に従って、周波数変
調以外の、例えばＡＳＫ、ＰＳＫなどの振幅変調又は位
相変調で変調される。Therefore, in the embodiment described below, the light intensity ratio m between the signal light Is and the pump light Ip is set according to the gain coefficient and the size of the photorefractive crystal plate 1 expressed by the equation (5). There is a need. For example, in photorefractive two-wave mixing using an InP: Fe crystal,
G TWM = exp ( Γd ) ≒ 140 is reported in the literature of the prior art. When this InP: Fe crystal is used, when the intensity of the signal light Is is about 20 dB smaller than that of the pump light Ip, the mixing gain G TWM is reduced. Will be the largest. In all the embodiments according to the present invention, the carrier wavelength of the signal light Is and the wavelength of the pump light Ip are set to be the same,
The light intensity of the pump light Ip is sufficiently higher than that of the signal light Is, and the signal light Is is modulated according to the BB signal by amplitude modulation or phase modulation other than frequency modulation, such as ASK or PSK.
【００３３】＜第１の実施例＞図１は、本発明に係る第
１の実施例であるフォトリフラクティブ２光波混合器を
用いた光受信装置のブロック図である。図１において、
図８と同一のものについては同一の符号を付している。
この第１の実施例においては、図８の第１の従来例に比
較して、光検出器１６と増幅器１７と復調器１８とを備
え、光検出器１６が第２の透過光Ｉ２（ｔ）を検出する
ように配置したことを特徴としている。<First Embodiment> FIG. 1 is a block diagram of an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer according to a first embodiment of the present invention. In FIG.
The same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.
In the first embodiment, as compared with the first conventional example shown in FIG. 8, a photodetector 16, an amplifier 17, and a demodulator 18 are provided, and the photodetector 16 has a second transmitted light I2 (t ) Is detected.
【００３４】フォトリフラクティブ結晶板１は、ＩｎＰ
結晶に対してＦｅをドープ濃度約１×１０12ｃｍ-3でド
ープして形成される。とって代わって、ＧａＡｓ結晶に
対してＣｒを所定のドープ濃度でドープして形成されて
もよい。すなわち、本実施例におけるフォトリフラクテ
ィブ結晶板１の結晶としては、これらの半導体結晶を用
いる必要がある。それは半導体結晶は、強誘電体結晶等
の他のフォトリフラクティブ結晶に比較して、適用可能
な波長帯が１ｍｍ乃至１．６ｍｍ帯の光ファイバケーブ
ルが伝送可能な近赤外の波長帯にあって、応答速度が例
えば数１０ミリ秒乃至数ミリ秒のように比較的速く、さ
らに、サブナノ秒までの応答速度高速化が半導体結晶中
の光伝導率の改善により可能であり、光通信システムへ
の実用的な適用ができる。The photorefractive crystal plate 1 is made of InP.
The crystal is formed by doping Fe with a doping concentration of about 1 × 10 12 cm −3 . Instead, the GaAs crystal may be formed by doping Cr with a predetermined doping concentration. That is, it is necessary to use these semiconductor crystals as the crystals of the photorefractive crystal plate 1 in this embodiment. The reason is that the semiconductor crystal is in a near-infrared wavelength band in which an optical fiber cable having an applicable wavelength band of 1 mm to 1.6 mm can be transmitted as compared with other photorefractive crystals such as a ferroelectric crystal. The response speed is relatively fast, for example, several tens of milliseconds to several milliseconds, and the response speed can be increased to sub-nanoseconds by improving the photoconductivity in the semiconductor crystal. Practical application is possible.
【００３５】このフォトリフラクティブ結晶板１を用い
たフォトリフラクティブ２光波混合器においては、信号
光Ｉｓのビームの結晶板１への入射位置が結晶板１の大
きさの範囲内で、図１で矢印に示すように、入射角θを
保持したまま平行移動して励起光Ｉｐの結晶板１への入
射位置が一定である場合であり、このとき、第１の透過
光Ｉ１（ｔ）の出射位置は、Ｉ１ａ（ｔ）の点線で示す
ように変動するが、第２の透過光Ｉ２（ｔ）の出射位置
は一定に保持される。なお、励起光Ｉｐは、結晶板１の
入射面に対して、信号光Ｉｓとは異なる角度であって信
号光Ｉｓと逆方向の入射角θで結晶板１に入射される。In the photorefractive two-wave mixer using the photorefractive crystal plate 1, the position where the beam of the signal light Is is incident on the crystal plate 1 is within the size of the crystal plate 1, and the arrow in FIG. As shown in FIG. 5, the position of the excitation light Ip incident on the crystal plate 1 is constant by parallel translation while maintaining the incident angle θ, and at this time, the emission position of the first transmitted light I1 (t). Varies as shown by the dotted line of I1a (t), but the emission position of the second transmitted light I2 (t) is kept constant. The excitation light Ip is incident on the crystal plate 1 at an incident angle θ different from the signal light Is and opposite to the signal light Is with respect to the incident surface of the crystal plate 1.
【００３６】この第１の実施例においては、第１の透過
光Ｉ１（ｔ）は信号光Ｉｓと実質的に平行な方向でフォ
トリフラクティブ結晶板１から出射される一方、第２の
透過光Ｉ２（ｔ）は励起光Ｉｐと実質的に平行な方向で
フォトリフラクティブ結晶板１から出射され、当該第２
の透過光Ｉ２（ｔ）は、フォトダイオードを備える光検
出器１６によって検出されて電気信号に変換された後、
増幅器１７を介して復調器１８に入力される。復調器１
８は、変調器１１と逆の復調処理を実行してＢＢ信号を
取り出す。In the first embodiment, the first transmitted light I1 (t) is emitted from the photorefractive crystal plate 1 in a direction substantially parallel to the signal light Is, while the second transmitted light I2 (t) is emitted. (T) is emitted from the photorefractive crystal plate 1 in a direction substantially parallel to the excitation light Ip,
Is detected by the photodetector 16 having a photodiode and converted into an electric signal,
The signal is input to the demodulator 18 via the amplifier 17. Demodulator 1
8 performs demodulation processing reverse to that of the modulator 11 to extract a BB signal.
【００３７】図１に示した、フォトリフラクティブ２光
波混合器の自律光導波性を到来光ビーム位置変動を伴う
空間光伝送システムや光計測システム等におけるコヒー
レント光受信系に適用すれば、数１の第３項の変調信号
成分を含む励起光透過側出射光である第２の透過光Ｉ２
（ｔ）を、受光径の小さな光検出器１６やコア径の小さ
なシングルモード光ファイバケーブル等に、電気的自動
光軸制御系を設けずに、光結合することが可能である。If the autonomous optical waveguide of the photorefractive two-wave mixer shown in FIG. 1 is applied to a coherent light receiving system in a spatial light transmission system or an optical measurement system with an incoming light beam position fluctuation, Second transmitted light I2 which is the excitation light transmitting side emission light including the modulated signal component of the third term
(T) can be optically coupled to the photodetector 16 having a small light-receiving diameter, a single-mode optical fiber cable having a small core diameter, or the like without providing an electrical automatic optical axis control system.
【００３８】図１において、結晶板１中において、ハッ
チングを施した部分１０１，１０２は信号光Ｉｓのビー
ムと励起光Ｉｐのビームとの重なった部分を示し、これ
らの部分１０１，１０２にフォトリフラクティブ回折格
子が形成される。当該回折格子は信号光Ｉｓのビームの
位置変動に応じて形成されるために、第２の透過光Ｉ１
（ｔ）に基づいて光検出器１６と復調器１８とによって
光検出及び復調した後の出力ＢＢ信号は、フォトリフラ
クティブ結晶の応答速度で決定される時間で安定に回復
する。In FIG. 1, hatched portions 101 and 102 in the crystal plate 1 indicate overlapping portions of the signal light Is beam and the excitation light Ip beam, and these portions 101 and 102 have photorefractive portions. A diffraction grating is formed. Since the diffraction grating is formed in accordance with the position fluctuation of the beam of the signal light Is, the second transmitted light I1
The output BB signal after light detection and demodulation by the photodetector 16 and the demodulator 18 based on (t) recovers stably in a time determined by the response speed of the photorefractive crystal.
【００３９】＜第２の実施例＞図２は、本発明に係る第
２の実施例であるフォトリフラクティブ２光波混合器を
用いた光受信装置のブロック図であり、図３は図２の光
受信装置の動作を示すグラフであって、図３（ａ）は信
号光Ｉｓのスペクトルを示すグラフであり、図３（ｂ）
は励起光Ｉｐのスペクトルを示すグラフであり、図３
（ｃ）は第１の透過光Ｉ１のスペクトルを示すグラフで
あり、図３（ｄ）第２の透過光Ｉ２のスペクトルを示す
グラフである。図２及び図３において、図１と同一のも
のについては同一の符号を付している。<Second Embodiment> FIG. 2 is a block diagram of an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer according to a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3A is a graph showing the operation of the receiving device, FIG. 3A is a graph showing the spectrum of the signal light Is, and FIG.
FIG. 3 is a graph showing the spectrum of the excitation light Ip, and FIG.
FIG. 3C is a graph showing the spectrum of the first transmitted light I1, and FIG. 3D is a graph showing the spectrum of the second transmitted light I2. 2 and 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００４０】図２の光受信装置は、波長選択型光空間分
岐装置として用いられる一例を示している。図２に示す
ように、変調器１１は、ＢＢ信号に従って波長多重信号
を発生し、信号光源１２は、図３（ａ）に示すように搬
送波波長λ１，λ２，…，λｋ，…，λＮにおいてそれ
ぞれＢＢ信号を有する波長多重された信号光Ｉｓを入射
角θでフォトリフラクティブ結晶板１に入射させる一
方、励起光源１３は、図３（ｂ）に示すように、励起波
長λｐ＝λｋを有する無変調の励起光Ｉｐを、信号光Ｉ
ｓとは入射面に対して対称な入射角θで入射させる。FIG. 2 shows an example in which the optical receiving apparatus is used as a wavelength selective type optical spatial branching apparatus. As shown in FIG. 2, the modulator 11 generates a wavelength-division multiplexed signal in accordance with the BB signal, and the signal light source 12 generates the carrier at the carrier wavelengths λ1, λ2,..., Λk,. While the wavelength-multiplexed signal light Is having the BB signal is made incident on the photorefractive crystal plate 1 at an incident angle θ, the excitation light source 13 has a pump light having an excitation wavelength λp = λk as shown in FIG. The modulation pump light Ip is converted to the signal light I
“s” is incident at an incident angle θ that is symmetric with respect to the incident surface.
【００４１】このとき、結晶板１から信号光Ｉｓとほぼ
平行な方向で出射する第１の透過光Ｉ１（ｔ）は、図３
（ｃ）に示すように、信号光Ｉｓと励起光Ｉｐを波長的
に重ね合わせたスペクトルを有する多重信号として出射
して、集光レンズ３１と光ファイバケーブル３２を介し
て他の又は相手方の光伝送装置３３に伝送される。一
方、結晶板１から信号光Ｉｐとほぼ平行な方向で出射す
る第２の透過光Ｉ２（ｔ）は、図３（ｄ）に示すよう
に、励起光Ｉｐの搬送波と、その搬送波の波長λｐに一
致する波長λｋを有するＢＢ信号とを波長的に重ね合わ
せたスペクトルを有する信号として光検出器１６に入射
する。光検出器１６は、入力された第２の透過光Ｉ２
（ｔ）を光検出して電気信号に変換し、増幅器１７を介
して復調器１８にホモダイン検波信号として出力され、
復調器１８は、第２の透過光Ｉ２（ｔ）に含まれる情報
信号であるＢＢ信号を復調する。At this time, the first transmitted light I1 (t) emitted from the crystal plate 1 in a direction substantially parallel to the signal light Is is shown in FIG.
As shown in (c), the signal light Is and the pumping light Ip are emitted as a multiplexed signal having a spectrum in which wavelengths are superimposed on each other, and the light of another or the other party is transmitted through the condenser lens 31 and the optical fiber cable 32. The data is transmitted to the transmission device 33. On the other hand, the second transmitted light I2 (t) emitted from the crystal plate 1 in a direction substantially parallel to the signal light Ip is, as shown in FIG. 3D, a carrier of the excitation light Ip and a wavelength λp of the carrier. Is incident on the photodetector 16 as a signal having a spectrum obtained by superposing a BB signal having a wavelength λk which coincides with the above with respect to wavelength. The photodetector 16 receives the second transmitted light I2
(T) is detected by light, converted into an electric signal, and output as a homodyne detection signal to a demodulator 18 via an amplifier 17;
The demodulator 18 demodulates a BB signal which is an information signal included in the second transmitted light I2 (t).
【００４２】なお、増幅器１７から出力される電気信号
は制御回路２０に入力される一方、キーボードなどの入
力装置２１を用いて励起光源１３の波長λｐとして入力
される例えばλｋである波長情報のデータは制御回路２
０に入力される。制御回路２０は、入力された波長情報
のデータλｋに対応し励起光源１３に印加するためのバ
イアス電圧である直流電圧を発生させ、当該直流電圧
を、増幅器１７からの電気信号を所定の低域通過フィル
タを通過させた信号が最大となるように変化させる。す
なわち、制御回路２０は、励起光源１３からの励起光Ｉ
ｐの波長λｐが設定したい波長λｋに一致するように、
励起光源１３内のレーザダイオードの直流バイアス電圧
を変化させる。これによって、励起光源１３は、信号光
Ｉｓよりも大きな光強度を有しかつ励起波長λｐとして
波長λｋを有する励起光Ｉｐをフォトリフラクティブ結
晶板１に入射させる。The electric signal output from the amplifier 17 is input to the control circuit 20, while the data of wavelength information, for example, λk, input as the wavelength λp of the excitation light source 13 using the input device 21 such as a keyboard. Is the control circuit 2
Input to 0. The control circuit 20 generates a DC voltage corresponding to the input wavelength information data λk, which is a bias voltage to be applied to the excitation light source 13, and converts the DC voltage into an electric signal from the amplifier 17 in a predetermined low-frequency range. The signal is changed so that the signal passed through the pass filter is maximized. That is, the control circuit 20 controls the pump light I
so that the wavelength λp of p matches the wavelength λk to be set,
The DC bias voltage of the laser diode in the pump light source 13 is changed. Thus, the pump light source 13 causes the photorefractive crystal plate 1 to enter the pump light Ip having a light intensity greater than the signal light Is and having the wavelength λk as the pump wavelength λp.
【００４３】この第２の実施例における構成により、波
長多重（ＷＤＭ）又は周波数多重（ＦＤＭ）伝送システ
ムにおいて、励起光源１３の波長λｐに一致する波長λ
ｋの搬送波を有する多重信号のみを第２の透過光Ｉ２
（ｔ）の方向に分岐する一方、その他の多重信号の等価
成分を第１の透過光Ｉ１（ｔ）の方向に出射させること
ができる。ここで、第２の透過光Ｉ２（ｔ）を光検出器
１６により受光することにより、上記数５で示されるｍ
が１よりも十分に大きく設定されるので、高感度なホモ
ダイン検波が可能である。また、光検出器１６と増幅器
１７の出力である、検波信号の一部を励起光源１３に制
御回路２０を介して帰還することにより、常に励起光源
１３の波長λｐを多重信号の搬送波波長λｋに一致させ
ることができる。According to the configuration of the second embodiment, in a wavelength division multiplexing (WDM) or frequency division multiplexing (FDM) transmission system, the wavelength λ matching the wavelength λp of the pump light source 13 is used.
k of the second transmitted light I2
While branching in the direction of (t), other equivalent components of the multiplexed signal can be emitted in the direction of the first transmitted light I1 (t). Here, when the second transmitted light I2 (t) is received by the photodetector 16, m
Is set sufficiently larger than 1, so that highly sensitive homodyne detection is possible. Also, by returning a part of the detection signal, which is the output of the photodetector 16 and the amplifier 17, to the pumping light source 13 via the control circuit 20, the wavelength λp of the pumping light source 13 is always changed to the carrier wavelength λk of the multiplex signal. Can be matched.
【００４４】このとき、他の多重信号の搬送波信号の一
部は、第２の透過光Ｉ２（ｔ）の方向以外の方向に回折
され、残りは第１の透過光Ｉ１（ｔ）の方向に出射され
る。従って、第１の透過光Ｉ１（ｔ）は光ファイバケー
ブル３２などの光伝送路に出力することにより、多重信
号の再利用が可能である。すなわち、信号光Ｉｓ内の波
長多重信号は、第１の透過光Ｉ１（ｔ）として光ファイ
バケーブル３２を介して他の又は相手方の光伝送装置３
３に出力されるとともに、その信号光Ｉｓの１つの搬送
波波長を有する信号を当該フォトリフラクティブ結晶板
１により取り出し、第２の透過光Ｉ２（ｔ）として光検
出器１６に出射させる。At this time, a part of the carrier signal of the other multiplexed signal is diffracted in a direction other than the direction of the second transmitted light I2 (t), and the rest is shifted in the direction of the first transmitted light I1 (t). Is emitted. Therefore, by outputting the first transmitted light I1 (t) to an optical transmission line such as the optical fiber cable 32, the multiplexed signal can be reused. That is, the wavelength-division multiplexed signal in the signal light Is is transmitted as the first transmitted light I1 (t) via the optical fiber cable 32 to another or other optical transmission device 3.
3, a signal having one carrier wavelength of the signal light Is is extracted by the photorefractive crystal plate 1 and emitted to the photodetector 16 as second transmitted light I2 (t).
【００４５】また、信号光Ｉｓに含まれる、波長λｋ以
外の他の搬送波波長の多重信号を選択する切り換えて選
択する場合は、制御回路２０がなす帰還回路を解除して
選択したい信号の搬送波波長付近に励起光源の波長λｐ
を設定し、再び帰還回路を動作させればよい。In the case where a multiplex signal having a carrier wavelength other than the wavelength λk included in the signal light Is is selected by switching, the feedback circuit formed by the control circuit 20 is released and the carrier wavelength of the signal to be selected is selected. Near the wavelength λp of the excitation light source
Is set, and the feedback circuit is operated again.
【００４６】＜第３の実施例＞図４は、本発明に係る第
３の実施例であるフォトリフラクティブ２光波混合器を
用いたスペクトルアナライザ装置のブロック図である。
図５は、図４のスペクトルアナライザ装置の動作を示す
グラフ及び正面図であり、図５（ａ）は信号光Ｉｓのス
ペクトルを示すグラフであり、図５（ｂ）は励起光Ｉｐ
のスペクトルを示すグラフであり、図５（ｃ）は掃引信
号電圧Ｖｓの時間的変化を示すグラフであり、図５
（ｄ）オシロスコープのスペクトル表示画面を示す正面
図である。図４及び図５において、図１乃至図３におけ
るものと同一であるものは同一の符号を付す。<Third Embodiment> FIG. 4 is a block diagram of a spectrum analyzer using a photorefractive two-wave mixer according to a third embodiment of the present invention.
5A and 5B are a graph and a front view showing the operation of the spectrum analyzer device of FIG. 4, FIG. 5A is a graph showing the spectrum of the signal light Is, and FIG.
FIG. 5C is a graph showing a temporal change of the sweep signal voltage Vs, and FIG.
(D) It is a front view which shows the spectrum display screen of an oscilloscope. 4 and 5, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
【００４７】いま、信号光源１２から出力される信号光
Ｉｓが、図５（ａ）に示すように、波長λ１から波長λ
２までの信号成分を有するものとする。掃引信号発生器
４０は、励起光源１３に含まれるレーザダイオードのバ
イアス電圧である掃引信号電圧Ｖｓを、図５（ｂ）に示
すように励起光源１３の励起光Ｉｐの波長λｐが波長λ
１から波長λ２まで連続的に変化するように掃引する。
すなわち、掃引信号発生器４０は、図５（ｃ）に示すよ
うに、波長λ１に対応する掃引信号電圧Ｖｓ（λ１）か
ら波長λ２に対応する掃引信号電圧Ｖｓ（λ２）まで所
定の掃引時間Δｔで掃引した後、当該掃引信号電圧を、
波長λ１に対応する掃引信号電圧Ｖｓ（λ１）に戻し、
上記掃引信号電圧Ｖｓの当該掃引処理を繰り返し、当該
掃引信号電圧Ｖｓを励起光源１３のレーザダイオードの
バイアス電圧として印加する。当該掃引信号電圧Ｖｓは
図５（ｃ）に示すように鋸波信号となる。当該掃引信号
電圧Ｖｓは、外部同期型オシロスコープ４１の外部同期
信号入力端子に入力される。Now, as shown in FIG. 5A, the signal light Is output from the signal light source 12 is shifted from the wavelength λ1 to the wavelength λ1.
Assume that it has up to two signal components. The sweep signal generator 40 converts the sweep signal voltage Vs, which is the bias voltage of the laser diode included in the pump light source 13, into the wavelength λp of the pump light Ip of the pump light source 13 as shown in FIG.
The sweep is performed so as to continuously change from 1 to the wavelength λ2.
That is, as shown in FIG. 5C, the sweep signal generator 40 performs a predetermined sweep time Δt from the sweep signal voltage Vs (λ1) corresponding to the wavelength λ1 to the sweep signal voltage Vs (λ2) corresponding to the wavelength λ2. After sweeping, the sweep signal voltage is
Return to the sweep signal voltage Vs (λ1) corresponding to the wavelength λ1,
The sweep processing of the sweep signal voltage Vs is repeated, and the sweep signal voltage Vs is applied as a bias voltage of the laser diode of the excitation light source 13. The sweep signal voltage Vs becomes a sawtooth signal as shown in FIG. The sweep signal voltage Vs is input to an external synchronization signal input terminal of the external synchronization oscilloscope 41.
【００４８】一方、第２の透過光Ｉ２（ｔ）は光検出器
１６によって光検出されて電気信号に変換された後、増
幅器１７を介して外部同期型オシロスコープ４１の信号
入力端子に入力される。このとき、当該オシロスコープ
４１の表示画面には、図５（ｄ）に示すように、図５
（ａ）の信号光Ｉｓのスペクトル特性と相似なスペクト
ルが表示される。On the other hand, the second transmitted light I2 (t) is optically detected by the photodetector 16 and converted into an electric signal, and then input to the signal input terminal of the external synchronous oscilloscope 41 via the amplifier 17. . At this time, the display screen of the oscilloscope 41 displays, as shown in FIG.
A spectrum similar to the spectrum characteristic of the signal light Is shown in FIG.
【００４９】以上説明したように、図４において、励起
光源１３の励起波長λｐを波長λ１から波長λ２に掃引
し、第２の透過光Ｉ２（ｔ）を光検出器１６により受光
することにより、信号光Ｉｓのスペクトルを波長掃引範
囲（λ１≦λ≦λ２）において観測することができる。
すなわち、第２の透過光Ｉ２（ｔ）には、励起光源１３
の励起波長λｐと同一の波長λｋの信号光Ｉｓのスペク
トル強度が検出される。当該検出信号を外部同期型オシ
ロスコープ４１の信号入力端子に入力する一方、掃引信
号発生器４０からの掃引信号電圧Ｖｓをオシロスコープ
４１の外部同期信号入力端子に入力する。これによっ
て、オシロスコープ４１の画面上に、入力された信号光
Ｉｓのスペクトルに相似するスペクトル波形が得られ
る。As described above, in FIG. 4, the excitation wavelength λp of the excitation light source 13 is swept from the wavelength λ1 to the wavelength λ2, and the second transmitted light I2 (t) is received by the photodetector 16, whereby: The spectrum of the signal light Is can be observed in the wavelength sweep range (λ1 ≦ λ ≦ λ2).
That is, the second transmitted light I2 (t) includes the excitation light source 13
Is detected, the spectrum intensity of the signal light Is having the same wavelength λk as the excitation wavelength λp is detected. The detection signal is input to the signal input terminal of the external synchronization type oscilloscope 41, while the sweep signal voltage Vs from the sweep signal generator 40 is input to the external synchronization signal input terminal of the oscilloscope 41. As a result, a spectrum waveform similar to the spectrum of the input signal light Is is obtained on the screen of the oscilloscope 41.
【００５０】従来の光スペクトルアナライザは図９に示
すように、回折格子５３を回転させて所望のスペクトル
成分のみをスリット５５を通過させて分光することがで
きるが、第３の実施例の構成により、機械的駆動部なし
でスペクトル分析が可能となり、当該装置の故障を少な
くすることができる。また、ホモダイン検波であるため
に、広帯域な光受光器は不要であり、また、第１及び第
２の実施例と同様に、従来例に比較して高い感度で検波
することができる。As shown in FIG. 9, the conventional optical spectrum analyzer can rotate the diffraction grating 53 and pass only the desired spectral components through the slit 55 to separate the components, but according to the configuration of the third embodiment, In addition, spectrum analysis can be performed without a mechanical driving unit, and failure of the device can be reduced. Further, since the detection is performed by homodyne, a wide-band optical receiver is not required. Further, similarly to the first and second embodiments, detection can be performed with higher sensitivity than the conventional example.
【００５１】＜第４の実施例＞図６は、本発明に係る第
４の実施例であるフォトリフラクティブ２光波混合器を
用いた光受信装置のブロック図である。図６において、
図１乃至図５と同一のものについては同一の符号を付し
ている。<Fourth Embodiment> FIG. 6 is a block diagram of an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG.
1 to 5 are denoted by the same reference numerals.
【００５２】この第４の実施例は、バランスドレシーバ
を用いたホモダイン検波システムである。以下、第１の
実施例との相違点について詳細に説明する。図６に示す
ように、第１の透過光Ｉ１（ｔ）は光検出器１６ｂによ
って光検出されて電気信号に変換された後、差動増幅器
４２の反転入力端子に入力される一方、第２の透過光Ｉ
２（ｔ）は光検出器１６ａによって光検出されて電気信
号に変換された後、差動増幅器４２の非反転入力端子に
入力される。差動増幅器４２は、その非反転入力端子に
入力される電気信号からその反転入力端子に入力される
電気信号を減算してその減算結果、すなわち差の演算結
果を示す電気信号を復調器１８に出力するとともに、帰
還制御回路４３に出力する。復調器１８は、入力された
電気信号を復調してＢＢ信号を取り出して出力する。一
方、帰還制御回路４３は、入力される電気信号が最大と
なるように、励起光源１３のレーザダイオードに印加す
る直流バイアス電圧を変化させて、励起光源１３の励起
波長λｐを信号光源１２の搬送波波長λｓに一致させる
ように制御する。The fourth embodiment is a homodyne detection system using a balanced receiver. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described in detail. As shown in FIG. 6, the first transmitted light I1 (t) is photodetected by the photodetector 16b, converted into an electric signal, and then input to the inverting input terminal of the differential amplifier 42 while the second Transmitted light I
2 (t) is optically detected by the photodetector 16a and converted into an electric signal, and then input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 42. The differential amplifier 42 subtracts the electric signal input to the inverting input terminal from the electric signal input to the non-inverting input terminal, and outputs the subtraction result, that is, the electric signal indicating the operation result of the difference to the demodulator 18. Output to the feedback control circuit 43. The demodulator 18 demodulates the input electric signal, extracts and outputs a BB signal. On the other hand, the feedback control circuit 43 changes the DC bias voltage applied to the laser diode of the excitation light source 13 so that the input electric signal is maximized, and changes the excitation wavelength λp of the excitation light source 13 to the carrier wave of the signal light source 12. Control is performed so as to match the wavelength λs.
【００５３】フォトリフラクティブ２光波混合器を用い
たホモダイン検波システムにおいては、励起光Ｉｐとし
て作用する光強度が高い局部発振光がフォトリフラクテ
ィブ結晶板１内の結晶中で散乱するときに生じる過剰強
度雑音が問題となる。この過剰強度雑音は、同相強度雑
音なので、２つの光検出器１６ａ，１６ｂと差動増幅器
４２からなるバランスドレシーバにより、第２の透過光
Ｉ２（ｔ）と第１の透過光Ｉ１（ｔ）とを差動検波する
ことにより、同相強度雑音を除去し、情報信号を従来例
に比較して高感度で検波することができる。これによ
り、フォトリフラクティブ結晶板１を用いたコヒーレン
ト光ビーム合成器特有の自律光位相追随作用を存分に発
揮させることができる。復調信号の一部を分岐し励起光
源１３に帰還制御回路４３を介して帰還させることによ
り、常に励起光源１３の励起波長λｐを信号光Ｉｓの搬
送波波長λｓに一致させることができる。この場合にお
いて、励起光源１３への波長制御は波長ドリフトを補正
するための補助的な回路である。In a homodyne detection system using a photorefractive two-wave mixer, excessive intensity noise generated when local oscillation light having a high light intensity acting as the excitation light Ip is scattered in a crystal in the photorefractive crystal plate 1. Is a problem. Since this excess intensity noise is in-phase intensity noise, the second transmitted light I2 (t) and the first transmitted light I1 (t) are output by the balanced receiver including the two photodetectors 16a and 16b and the differential amplifier 42. By performing differential detection on the information signal, in-phase intensity noise can be removed, and the information signal can be detected with higher sensitivity as compared with the conventional example. Thereby, the autonomous optical phase tracking function unique to the coherent light beam combiner using the photorefractive crystal plate 1 can be fully exhibited. By branching a part of the demodulated signal and feeding it back to the pumping light source 13 via the feedback control circuit 43, the pumping wavelength λp of the pumping light source 13 can always be matched with the carrier wavelength λs of the signal light Is. In this case, the wavelength control for the pump light source 13 is an auxiliary circuit for correcting the wavelength drift.
【００５４】なお、図６の第４の実施例のバランスドレ
シーバに代えて、図７に示す変形例のように、２個のｐ
ｉｎ型フォトダイオードＤ１，Ｄ２を互いに同一方向で
縦続し、２個のフォトダイオードＤ１，Ｄ２の接続点か
ら電気信号を取り出し、増幅器４４を介して復調器１８
に出力するとともに、帰還制御回路４３に出力する。こ
こで、フォトダイオードＤ１のカソードは接地される一
方、フォトダイオードＤ２のアノードには負の直流電圧
Ｖｂが印加されて、当該負の直流電圧Ｖｂが２つの逆バ
イアス電圧として印加される。なお、フォトダイオード
Ｄ１は第１の透過光Ｉ１（ｔ）を受光する一方、フォト
ダイオードＤ２は第２の透過光Ｉ２（ｔ）を受光する。
このように構成された２個のフォトダイオードＤ１，Ｄ
２と増幅器４４は、図６に図示した第４の実施例のバラ
ンスドレシーバとして動作する。この変形例の装置は、
第４の実施例に比較して構成が簡単になる。Note that, instead of the balanced receiver of the fourth embodiment in FIG. 6, two p
The in-type photodiodes D1 and D2 are cascaded in the same direction, and an electric signal is taken out from a connection point of the two photodiodes D1 and D2.
, And to the feedback control circuit 43. Here, while the cathode of the photodiode D1 is grounded, the negative DC voltage Vb is applied to the anode of the photodiode D2, and the negative DC voltage Vb is applied as two reverse bias voltages. The photodiode D1 receives the first transmitted light I1 (t), while the photodiode D2 receives the second transmitted light I2 (t).
The two photodiodes D1 and D thus configured
2 and the amplifier 44 operate as the balanced receiver of the fourth embodiment shown in FIG. The device of this modification is
The configuration is simplified as compared with the fourth embodiment.
【００５５】＜変形例＞以上の各実施例においては、信
号光源１２から直接にフォトリフラクティブ結晶板１に
入射しているが、本発明はこれに限らず、光ファイバケ
ーブルを介してフォトリフラクティブ結晶板１に入射す
るように構成してもよい。また、結晶板１に対して直流
電界を印加しているが、これに限らず、交流電界を印加
しても同様の作用効果が得られる。<Modification> In each of the above embodiments, the signal light source 12 is directly incident on the photorefractive crystal plate 1. However, the present invention is not limited to this. It may be configured to be incident on the plate 1. Although a DC electric field is applied to the crystal plate 1, the present invention is not limited to this, and the same operation and effect can be obtained by applying an AC electric field.
【００５６】図６の第４の実施例においては、差動増幅
器４２を用いているが、本発明はこれに限らず、これに
代えて、非反転入力端子と反転入力端子に入力される２
つの信号の差を演算する演算回路であってもよい。In the fourth embodiment shown in FIG. 6, the differential amplifier 42 is used. However, the present invention is not limited to this.
An arithmetic circuit that calculates the difference between the two signals may be used.
【００５７】本発明に係るフォトリフラクティブ結晶板
１を用いた光受信装置は、光通信及び光計測システムに
おける、光結合システム、波長選択素子、光位相同期シ
ステム等に広く適用することができる。The optical receiver using the photorefractive crystal plate 1 according to the present invention can be widely applied to an optical coupling system, a wavelength selection element, an optical phase synchronization system and the like in an optical communication and optical measurement system.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る請求項
１記載の光受信装置によれば、半導体結晶からなるフォ
トリフラクティブ結晶板に、入力される情報信号に従っ
て振幅変調又は位相変調された信号光と、励起光源で発
生されかつ上記信号光の搬送波波長と同一の波長を有し
かつ上記信号光の光強度よりも大きい光強度を有する励
起光とを上記フォトリフラクティブ結晶板の入射面に対
して異なる角度で入射することにより、上記信号光と上
記励起光とを混合させ、上記結晶板から、上記信号光と
実質的に平行な信号光透過側出射光である第１の透過光
と、上記励起光と実質的に平行な励起光透過側出射光で
ある第２の透過光とを出射させるフォトリフラクティブ
２光波混合器を用いた光受信装置において、上記第２の
透過光を光検出して電気信号に変換する光検出手段と、
上記光検出手段から出力される電気信号を上記情報信号
に復調する復調手段とを備える。従って、信号光のビー
ムの軸が移動しても信号光を復調することができ、しか
も第１の従来例に比較して高感度であってより大きいＳ
／Ｎで信号光を受信することができる。As described above in detail, according to the optical receiving apparatus of the first aspect of the present invention, the amplitude modulation or the phase modulation is performed on the photorefractive crystal plate made of the semiconductor crystal according to the input information signal. Signal light and excitation light generated by the pumping light source and having the same wavelength as the carrier wavelength of the signal light and having a light intensity larger than the light intensity of the signal light are incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate. The signal light and the excitation light are mixed by being incident at different angles with respect to each other, and the first transmitted light, which is the signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, is mixed from the crystal plate with the signal light. An optical receiver using a photorefractive two-wave mixer that emits the excitation light and a second transmission light that is substantially parallel to the excitation light transmitting side, and detects the second transmission light by light. I A light detecting means for converting into an electric signal,
Demodulating means for demodulating an electric signal output from the light detecting means into the information signal. Therefore, the signal light can be demodulated even if the axis of the signal light beam moves, and has a higher sensitivity and a larger S than the first conventional example.
/ N can receive the signal light.
【００５９】また、請求項２記載の光受信装置によれ
ば、請求項１記載の光受信装置において、上記信号光
は、複数の搬送波波長で波長多重化された波長多重信号
であって、上記第１の透過光を他の光伝送装置に伝送す
るための光伝送路と、上記波長多重信号における複数の
搬送波波長のうち分岐をする１つの搬送波波長を入力す
る入力手段と、上記光検出手段から出力される電気信号
が最大となり、かつ上記入力手段によって入力された搬
送波波長と同一の波長を有する励起光を発生するように
上記励起光源を制御する制御手段とをさらに備える。従
って、上記励起光源の波長を信号光の搬送波波長に一致
させることができるとともに、上記入力手段を用いて入
力した搬送波波長の信号を上記第２の透過光として分岐
して出力することができる。しかも、分岐して得られた
信号を、第１の従来例に比較して高感度であってより大
きいＳ／Ｎで信号光を受信することができる。According to a second aspect of the present invention, in the optical receiving apparatus according to the first aspect, the signal light is a wavelength multiplexed signal multiplexed by a plurality of carrier wavelengths. An optical transmission line for transmitting the first transmitted light to another optical transmission device, input means for inputting one of the plurality of carrier wavelengths of the wavelength-division multiplexed signal to be branched, and the light detection means And control means for controlling the pump light source such that the electric signal output from the controller becomes maximum and generates pump light having the same wavelength as the carrier wavelength input by the input means. Accordingly, the wavelength of the pump light source can be made to match the carrier wavelength of the signal light, and the signal of the carrier wavelength input using the input means can be branched and output as the second transmitted light. In addition, the signal obtained by branching can receive signal light with higher sensitivity and higher S / N than that of the first conventional example.
【００６０】本発明に係る請求項３記載の光受信装置に
よれば、半導体結晶からなるフォトリフラクティブ結晶
板に、入力される情報信号に従って振幅変調又は位相変
調された信号光と、励起光源で発生されかつ上記信号光
の搬送波波長と同一の波長を有しかつ上記信号光の光強
度よりも大きい光強度を有する励起光とを上記フォトリ
フラクティブ結晶板の入射面に対して異なる角度で入射
することにより、上記信号光と上記励起光とを混合さ
せ、上記結晶板から、上記信号光と実質的に平行な信号
光透過側出射光である第１の透過光と、上記励起光と実
質的に平行な励起光透過側出射光である第２の透過光と
を出射させるフォトリフラクティブ２光波混合器を用い
た光受信装置において、上記第１の透過光を光検出して
第１の電気信号に変換する第１の光検出手段と、上記第
２の透過光を光検出して第２の電気信号に変換する第２
の光検出手段と、上記第１の光検出手段から出力される
第１の電気信号と、上記第２の光検出手段から出力され
る第２の電気信号との差の信号を発生して出力する演算
手段と、上記演算手段から出力される差の信号を上記情
報信号に復調する復調手段とを備える。従って、大きい
光強度を有する励起光が上記結晶板中において生じる過
剰強度雑音を、上記演算手段により相殺することができ
るので、第１の従来例に比較して高感度であってより大
きいＳ／Ｎで信号光を受信することができる。According to the third aspect of the present invention, there is provided a photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal, a signal light amplitude-modulated or phase-modulated according to an input information signal, and a signal light generated by an excitation light source. And excitation light having the same wavelength as the carrier wavelength of the signal light and having a light intensity greater than the light intensity of the signal light is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle. Thus, the signal light and the excitation light are mixed, and from the crystal plate, first transmission light that is signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and substantially the excitation light. In an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer that emits a second transmitted light that is a parallel excitation light transmission side emission light, the first transmitted light is detected by light and converted into a first electric signal. Strange Second converting the first light detecting means, the second electrical signal to said second transmitted light with light detecting that
And generating and outputting a signal representing a difference between a first electric signal output from the first light detecting means and a second electric signal output from the second light detecting means. And a demodulator for demodulating the difference signal output from the calculator to the information signal. Therefore, the excess intensity noise generated in the crystal plate by the excitation light having a large light intensity can be canceled by the arithmetic means, so that the sensitivity and the S / S ratio are higher than those of the first conventional example. N can receive the signal light.
【００６１】また、請求項４記載の光受信装置によれ
ば、請求項３記載の光受信装置において、上記演算手段
から出力される差の信号が最大となるように上記励起光
源を制御する帰還制御手段をさらに備える。従って、上
記励起光源の波長を信号光の搬送波波長に正確に一致さ
せることができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the optical receiving apparatus according to the third aspect, the feedback controlling the excitation light source so that the difference signal output from the calculating means is maximized. Control means is further provided. Therefore, the wavelength of the pumping light source can be accurately matched with the carrier wavelength of the signal light.
【００６２】本発明に係る請求項５記載の光スペクトル
アナライザ装置によれば、半導体結晶からなるフォトリ
フラクティブ結晶板に、任意のスペクトルを有する信号
光と、励起光源で発生されかつ上記信号光の搬送波波長
と同一の波長を有しかつ上記信号光の光強度よりも大き
い光強度を有する励起光とを上記フォトリフラクティブ
結晶板の入射面に対して異なる角度で入射することによ
り、上記信号光と上記励起光とを混合させ、上記結晶板
から、上記信号光と実質的に平行な信号光透過側出射光
である第１の透過光と、上記励起光と実質的に平行な励
起光透過側出射光である第２の透過光とを出射させるフ
ォトリフラクティブ２光波混合器を用いた光受信装置に
おいて、上記励起光の波長を第１の波長から第２の波長
に連続的にかつ繰り返して変化するように上記励起光源
を制御するための掃引信号を発生して上記励起光源に出
力する信号発生手段と、上記第２の透過光を光検出して
電気信号に変換する光検出手段と、上記光検出手段から
出力される電気信号を信号入力として入力し、上記信号
発生手段から出力される上記掃引信号を外部同期信号入
力として入力することにより、上記信号光のスペクトル
を画面上に表示するオシロスコープとを備える。従っ
て、回折格子５３を回転させる機構が不要であるので、
第２の従来例に比較して構成が簡単であって製造コスト
が安価な光スペクトルアナライザ装置を提供することが
できる。また、高感度であってより大きなＳ／Ｎで信号
光を表示することができる。According to the optical spectrum analyzer of the fifth aspect of the present invention, a signal light having an arbitrary spectrum and a carrier wave of the signal light generated by an excitation light source are provided on a photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal. The excitation light having the same wavelength as the wavelength and having a light intensity larger than the light intensity of the signal light is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle. Mixing the excitation light with the first transmission light, which is the signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and the excitation light transmission side emission light substantially parallel to the excitation light from the crystal plate. In an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer that emits second transmitted light that is emitted light, the wavelength of the excitation light is continuously and repeatedly changed from a first wavelength to a second wavelength. Signal generation means for generating a sweep signal for controlling the excitation light source so as to change back and outputting the same to the excitation light source; and light detection means for optically detecting the second transmitted light and converting it into an electric signal And inputting the electrical signal output from the light detection means as a signal input, and inputting the sweep signal output from the signal generation means as an external synchronization signal input, thereby displaying the spectrum of the signal light on a screen. An oscilloscope for displaying. Therefore, since a mechanism for rotating the diffraction grating 53 is unnecessary,
It is possible to provide an optical spectrum analyzer device having a simple configuration and a low manufacturing cost as compared with the second conventional example. Further, the signal light can be displayed with a high sensitivity and a larger S / N.
【図１】 本発明に係る第１の実施例であるフォトリフ
ラクティブ２光波混合器を用いた光受信装置のブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram of an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明に係る第２の実施例であるフォトリフ
ラクティブ２光波混合器を用いた光受信装置のブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram of an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 図２の光受信装置の動作を示すグラフであっ
て、（ａ）は信号光Ｉｓのスペクトルを示すグラフであ
り、（ｂ）は励起光Ｉｐのスペクトルを示すグラフであ
り、（ｃ）は第１の透過光Ｉ１のスペクトルを示すグラ
フであり、（ｄ）第２の透過光Ｉ２のスペクトルを示す
グラフである。3A and 3B are graphs showing the operation of the optical receiving device of FIG. 2, wherein FIG. 3A is a graph showing the spectrum of the signal light Is, FIG. 3B is a graph showing the spectrum of the pump light Ip, c) is a graph showing the spectrum of the first transmitted light I1, and (d) is a graph showing the spectrum of the second transmitted light I2.
【図４】 本発明に係る第３の実施例であるフォトリフ
ラクティブ２光波混合器を用いたスペクトルアナライザ
装置のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a spectrum analyzer using a photorefractive two-wave mixer according to a third embodiment of the present invention.
【図５】 図４のスペクトルアナライザ装置の動作を示
すグラフ及び正面図であり、（ａ）は信号光Ｉｓのスペ
クトルを示すグラフであり、（ｂ）は励起光Ｉｐのスペ
クトルを示すグラフであり、（ｃ）は掃引信号電圧Ｖｓ
の時間的変化を示すグラフであり、（ｄ）オシロスコー
プのスペクトル表示画面を示す正面図である。5A and 5B are a graph and a front view, respectively, showing the operation of the spectrum analyzer device of FIG. 4, wherein FIG. 5A is a graph showing the spectrum of the signal light Is, and FIG. 5B is a graph showing the spectrum of the pumping light Ip. , (C) shows the sweep signal voltage Vs
6 is a front view showing a spectrum display screen of an oscilloscope.
【図６】 本発明に係る第４の実施例であるフォトリフ
ラクティブ２光波混合器を用いた光受信装置のブロック
図である。FIG. 6 is a block diagram of an optical receiver using a photorefractive two-wave mixer according to a fourth embodiment of the present invention.
【図７】 図６の第４の実施例の変形例を示すブロック
図である。FIG. 7 is a block diagram showing a modification of the fourth embodiment shown in FIG. 6;
【図８】 第１の従来例であるフォトリフラクティブ２
光波混合器を用いた光受信装置のブロック図である。FIG. 8 shows a photorefractive 2 as a first conventional example.
It is a block diagram of the optical receiver using the light wave mixer.
【図９】 第２の従来例である光スペクトルアナライザ
装置のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of an optical spectrum analyzer device according to a second conventional example.
１…フォトリフラクティブ結晶板、 ２，３…電極、 ４…直流電圧源、 １１…変調器、 １２…信号光源、 １３…励起光源、 １６，１６ａ，１６ｂ…光検出器、 １７…増幅器、 １８…復調器、 ２０…制御回路、 ２１…入力装置、 ３１…集光レンズ、 ３２…光ファイバケーブル、 ３３…光伝送装置、 ４０…掃引信号発生器、 ４１…外部同期型オシロスコープ ４２…差動増幅器、 ４３…帰還制御回路、 ４４…増幅器、 Ｄ１，Ｄ２…フォトダイオード。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photorefractive crystal plate, 2, 3 ... Electrode, 4 ... DC voltage source, 11 ... Modulator, 12 ... Signal light source, 13 ... Excitation light source, 16, 16a, 16b ... Photodetector, 17 ... Amplifier, 18 ... Demodulator, 20 control circuit, 21 input device, 31 condensing lens, 32 optical fiber cable, 33 optical transmission device, 40 sweep signal generator, 41 external oscilloscope 42 differential amplifier, 43: feedback control circuit, 44: amplifier, D1, D2: photodiode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/14 10/26 10/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H04B 10/14 10/26 10/28
Claims (5)
ブ結晶板に、入力される情報信号に従って振幅変調又は
位相変調された信号光と、励起光源で発生されかつ上記
信号光の搬送波波長と同一の波長を有しかつ上記信号光
の光強度よりも大きい光強度を有する励起光とを上記フ
ォトリフラクティブ結晶板の入射面に対して異なる角度
で入射することにより、上記信号光と上記励起光とを混
合させ、上記結晶板から、上記信号光と実質的に平行な
信号光透過側出射光である第１の透過光と、上記励起光
と実質的に平行な励起光透過側出射光である第２の透過
光とを出射させるフォトリフラクティブ２光波混合器を
用いた光受信装置において、 上記第２の透過光を光検出して電気信号に変換する光検
出手段と、 上記光検出手段から出力される電気信号を上記情報信号
に復調する復調手段とを備えたことを特徴とする光受信
装置。1. A photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal has a signal light amplitude-modulated or phase-modulated according to an input information signal and a wavelength generated by an excitation light source and the same as a carrier wavelength of the signal light. And the excitation light having a light intensity larger than the light intensity of the signal light is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle, thereby mixing the signal light and the excitation light, A first transmission light, which is a signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and a second transmission light, an excitation light transmission side emission light substantially parallel to the excitation light, is transmitted from the crystal plate. An optical receiving device using a photorefractive two-wave mixer for emitting light, wherein: a light detecting means for detecting the second transmitted light and converting the light into an electric signal; and an electric power output from the light detecting means. Signal optical receiving apparatus characterized by comprising a demodulation means for demodulating the said information signals.
多重化された波長多重信号であって、 上記第１の透過光を他の光伝送装置に伝送するための光
伝送路と、 上記波長多重信号における複数の搬送波波長のうち分岐
をする１つの搬送波波長を入力する入力手段と、 上記光検出手段から出力される電気信号が最大となり、
かつ上記入力手段によって入力された搬送波波長と同一
の波長を有する励起光を発生するように上記励起光源を
制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請
求項１記載の光受信装置。2. The signal light is a wavelength-division multiplexed signal multiplexed with a plurality of carrier wavelengths, the optical transmission path for transmitting the first transmitted light to another optical transmission device, Input means for inputting one of the plurality of carrier wavelengths in the wavelength-division multiplexed signal, and an electric signal output from the light detection means being maximum;
2. The optical receiver according to claim 1, further comprising control means for controlling said pumping light source so as to generate pumping light having the same wavelength as the carrier wavelength input by said input means.
ブ結晶板に、入力される情報信号に従って振幅変調又は
位相変調された信号光と、励起光源で発生されかつ上記
信号光の搬送波波長と同一の波長を有しかつ上記信号光
の光強度よりも大きい光強度を有する励起光とを上記フ
ォトリフラクティブ結晶板の入射面に対して異なる角度
で入射することにより、上記信号光と上記励起光とを混
合させ、上記結晶板から、上記信号光と実質的に平行な
信号光透過側出射光である第１の透過光と、上記励起光
と実質的に平行な励起光透過側出射光である第２の透過
光とを出射させるフォトリフラクティブ２光波混合器を
用いた光受信装置において、 上記第１の透過光を光検出して第１の電気信号に変換す
る第１の光検出手段と、 上記第２の透過光を光検出して第２の電気信号に変換す
る第２の光検出手段と、 上記第１の光検出手段から出力される第１の電気信号
と、上記第２の光検出手段から出力される第２の電気信
号との差の信号を発生して出力する演算手段と、 上記演算手段から出力される差の信号を上記情報信号に
復調する復調手段とを備えたことを特徴とする光受信装
置。3. A photorefractive crystal plate made of a semiconductor crystal has a signal light amplitude-modulated or phase-modulated according to an input information signal and a wavelength generated by an excitation light source and having the same wavelength as a carrier wavelength of the signal light. And the excitation light having a light intensity larger than the light intensity of the signal light is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle, thereby mixing the signal light and the excitation light, A first transmission light, which is a signal light transmission side emission light substantially parallel to the signal light, and a second transmission light, an excitation light transmission side emission light substantially parallel to the excitation light, is transmitted from the crystal plate. An optical receiver using a photorefractive two-wave mixer that emits light; a first light detection unit that detects light of the first transmitted light and converts the light into a first electric signal; Transmitted light A second light detecting means for detecting and converting the detected light into a second electric signal; a first electric signal output from the first light detecting means; and a second electric signal outputted from the second light detecting means. An optical receiving device comprising: an arithmetic unit for generating and outputting a signal of a difference from the electric signal; and a demodulating unit for demodulating the difference signal output from the arithmetic unit to the information signal.
最大となるように上記励起光源を制御する帰還制御手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の光受信
装置。4. The optical receiving apparatus according to claim 3, further comprising feedback control means for controlling said pumping light source such that a difference signal output from said arithmetic means is maximized.
ブ結晶板に、任意のスペクトルを有する信号光と、励起
光源で発生されかつ上記信号光の搬送波波長と同一の波
長を有しかつ上記信号光の光強度よりも大きい光強度を
有する励起光とを上記フォトリフラクティブ結晶板の入
射面に対して異なる角度で入射することにより、上記信
号光と上記励起光とを混合させ、上記結晶板から、上記
信号光と実質的に平行な信号光透過側出射光である第１
の透過光と、上記励起光と実質的に平行な励起光透過側
出射光である第２の透過光とを出射させるフォトリフラ
クティブ２光波混合器を用いた光受信装置において、 上記励起光の波長を第１の波長から第２の波長に連続的
にかつ繰り返して変化するように上記励起光源を制御す
るための掃引信号を発生して上記励起光源に出力する信
号発生手段と、 上記第２の透過光を光検出して電気信号に変換する光検
出手段と、 上記光検出手段から出力される電気信号を信号入力とし
て入力し、上記信号発生手段から出力される上記掃引信
号を外部同期信号入力として入力することにより、上記
信号光のスペクトルを画面上に表示するオシロスコープ
とを備えたことを特徴とする光スペクトルアナライザ装
置。5. A photorefractive crystal plate comprising a semiconductor crystal, a signal light having an arbitrary spectrum, a light intensity generated by an excitation light source and having the same wavelength as a carrier wavelength of the signal light, and an intensity of the signal light. The excitation light having a greater light intensity is incident on the incident surface of the photorefractive crystal plate at a different angle, whereby the signal light and the excitation light are mixed, and the signal light is emitted from the crystal plate. The first light which is the signal light transmission side emission light substantially parallel to
An optical receiver using a photorefractive two-wave mixer that emits the transmitted light of the second type and the second transmitted light that is the emission side of the excitation light substantially parallel to the excitation light, wherein the wavelength of the excitation light is Signal generation means for generating a sweep signal for controlling the excitation light source so as to continuously and repeatedly change from a first wavelength to a second wavelength and outputting the same to the excitation light source; A light detecting means for detecting the transmitted light and converting the light into an electric signal; an electric signal output from the light detecting means being input as a signal input; and the sweep signal output from the signal generating means being an external synchronization signal input. An oscilloscope for displaying the spectrum of the signal light on a screen by inputting the spectrum as an input signal.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7020170A JP2729032B2 (en) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | Optical receiving device and optical spectrum analyzer device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP7020170A JP2729032B2 (en) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | Optical receiving device and optical spectrum analyzer device |
Publications (2)
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| WO2022180779A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 三菱電機株式会社 | Light receiving module and optical transceiver |
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1995
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