JP2897819B2

JP2897819B2 - 光受信機

Info

Publication number: JP2897819B2
Application number: JP7214957A
Authority: JP
Inventors: 有秀野田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2015-08-23
Also published as: JPH0964823A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる光受信機に関し、特に、偏波ダイバーシチ型
ヘテロダイン検波方式の光受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ヘテロダイン検波方式を用いる通信方
式は、一般に、光直接検波方式を採用する通信方式に比
べ、受信感度を１０〜１００倍に高めることができ、周
波数利用効率も高いという大きな特徴が有る。このた
め、光ヘテロダイン検波方式を用いる通信方式は、長距
離大容量通信に有効な方式として期待されている。

【０００３】光ヘテロダイン検波方式を採用する受信機
では、入力される信号光と局部発振光との合波して検波
を行う。このとき、光ヘテロダイン検波の性質上、信号
光と局部発振光との光の偏波が完全に一致していなけれ
ば、効率的な光ヘテロダイン検波を行うことはできな
い。そこで、信号光と局部発振光との光の偏波の不一致
を解消するために、２台の受信機を用いて偏波ダイバー
シチを構成したり、信号光及び局部発振光の内少なくと
も一方の光の偏波を光偏波制御器で制御したりしてい
る。なお、光偏波制御器を用いる方が偏波ダイバーシチ
方式に比べ構成が単純であるが、現在では、偏波変動に
対する追従性等の性能に優れる偏波ダイバーシチ方式が
主流となっている。

【０００４】従来の偏波ダイバーシチ型ヘテロダイン検
波方式の光受信機は、図２に示すように、偏波分離カプ
ラ２０１、光検波回路２０２、２０３、局部発振光源２
０４、可変利得増幅器２０５、２０６、復調回路２０
７、２０８、合波器２０９、検波器２１０、２１１、及
び利得制御回路２１２を有している。

【０００５】偏波分離カプラ２０１は、入射した信号光
２１３の偏波比（横波：縦波）に応じて、信号光２１３
を光検波回路２０２及び２０３に導く。例えば、偏波比
が０（縦波のみ）の場合は、信号光２１３を光検波回路
２０２へ導き、偏波比が１（横波のみ）の場合は、光検
波回路２０３へ導く。また、偏波比が０．５の場合は、
信号光２１３を光検波回路２０２及び２０３に半分づつ
導く。

【０００６】光検波回路２０２、２０３には、局部発信
光源２０４からの局部発振光２１４、２１４がそれぞれ
与えられており、光検波回路２０２、２０３は、それぞ
れ、偏波分離カプラ２０１からの信号光と局部発振光２
１４とを合波し、ヘテロダイン検波を行う。ヘテロダイ
ン検波により得られた中間周波信号は、可変利得増幅器
２０５、２０６でそれぞれ増幅された後、復調回路２０
７、２０８で復調される。復調回路２０７、２０８で復
調されたベースバンド信号は、合波器２０９で合波さ
れ、復調信号２１５として出力される。

【０００７】可変利得増幅器２０５、２０６の利得は、
これらの可変利得増幅器２０５、２０６の後段で分岐さ
れた中間周波信号の一部に基づいて制御される。即ち、
分岐された中間周波信号の一部は、検波器２１０、２１
１に入力され、検波器２１０、２１１によって、包絡線
検波される。検波器２１０、２１１の出力は、利得制御
回路２１２に入力され、利得制御回路２１２は、これら
検波器２１０、２１１の出力に基づいて（加算して）、
復調信号２１５のレベルが常に一定となるように、可変
利得増幅器２０５及び２０６の利得を制御する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光受信機では、
２つの可変利得増幅器の利得を１つの利得制御回路の出
力によって制御している。即ち、利得制御回路は、信号
光２１３の偏波比に無関係に２つの可変利得増幅器に対
して同一の制御電圧を供給している。このため、２つの
可変利得増幅器の利得は、信号光の偏波比によらず常に
等しくなる。

【０００９】このように、従来の光受信機では、２つの
可変利得増幅器の利得が等しいために、雑音を増幅して
しまい、符号誤り特性が劣化するという問題点がある。
詳述すると、信号光２１３の偏波比が０の場合、理想的
には、光検波回路２０３の出力はゼロであり、可変利得
増幅器２０６からの出力もゼロでなければならない。と
ころが、可変利得増幅器２０６には、光検波回路２０３
からの局部発振光２１４によるショット雑音や、電気回
路からの熱雑音等が入力される。可変利得増幅器２０６
はこれらの雑音を本来増幅すべき信号と同等の増幅率で
増幅して出力してしまう。これらの雑音は、合波器２０
９の働きで復調信号に含まれることなり、復号を行う際
の符号誤り特性が劣化する。

【００１０】本発明は、符号誤り率特性を向上させた偏
波ダイバーシチ型光ヘテロダイン方式の光受信機を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、信号光
の偏波比に応じて該信号光を２つに分離し、２つの受信
経路でそれぞれヘテロダイン検波、増幅、及び復調を行
った後、合波を行って復調信号を得る偏波ダイバーシチ
型ヘテロダイン検波方式の光受信機において、前記増幅
を行うために前記２つの受信経路にそれぞれ設けられた
第１及び第２の可変利得増幅器と、該第１の可変利得増
幅器の利得を、前記第２の可変利得増幅器に入力される
信号の強度レベルと、当該第１の可変利得増幅器から出
力される信号の強度レベルとに基づいて制御するととも
に、前記第２の可変利得増幅器の利得を、前記第１の可
変利得増幅器に入力される信号の強度レベルと、当該第
２の可変利得増幅器から出力される信号の強度レベルと
に基づいて制御することにより、前記復調信号の振幅が
一定になるように制御する利得制御手段とを備えたこと
を特徴とする光受信機が得られる。

【００１２】また、本発明によれば、信号光の偏波比に
応じて該信号光を２つに分離する偏波分離カプラと、局
部発信光を発生する局部発信光源と、前記２つに分離さ
れた信号光のうちの一方と前記局部発信光とが入力され
ヘテロダイン検波を行って第１の中間周波信号を発生す
る第１の光検波回路と、前記２つに分離された信号光の
うちの他方と前記局部発信光とが入力されヘテロダイン
検波を行って第２の中間周波信号を発生する第２の光検
波回路と、前記第１の中間周波信号を増幅して第１の増
幅された中間周波信号を出力する第１の可変利得増幅器
と、前記第２の中間周波信号を増幅して第２の増幅され
た中間周波信号を出力する第２の可変利得増幅器と、前
記第１の増幅された中間周波信号を復調して第１のベー
スバンド信号を出力する第１の復調回路と、前記第２の
増幅された中間周波信号を復調して第２のベースバンド
信号を出力する第２の復調回路と、前記第１のベースバ
ンド信号と前記第２のベースバンド信号とを合波して復
調信号を出力する合波器と、前記第１の増幅された中間
周波信号と前記第２の増幅された中間周波信号とをそれ
ぞれ検波する第１及び第２の検波器と、該第１及び第２
の検波器の出力に基づいて利得制御信号を生成して前記
第１の可変利得増幅器と前記第２の可変利得増幅器とに
供給する利得制御回路とを備えた偏波ダイバーシチ型ヘ
テロダイン検波方式の光受信機において、前記第１の中
間周波信号を検波する第３の検波器と、前記第２の中間
周波信号を検波する第４の検波器と、前記第３の検波器
の出力信号を前記利得制御信号に加算して新たな第１の
利得制御信号を生成し、前記第２の可変利得増幅器に供
給する第１の加算器と、前記第４の検波器の出力信号を
前記利得制御信号に加算して新たな第２の利得制御信号
を生成し、前記第１の可変利得増幅器に供給する第２の
加算器とを設けたことを特徴とする光受信機が得られ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１に本発明の一実施形態
の受信機を示す。図１に示すように、この偏波ダイバー
シチ型ヘテロダイン検波方式の光受信機は、偏波分離カ
プラ１０１、光検波回路１０２、１０３、局部発振光源
１０４、可変利得増幅器１０５、１０６、復調回路１０
７、１０８、合波器１０９、検波器１１０、１１１、１
１２、１１３、利得制御回路１１４、及び加算器１１
５、１１６を有している。

【００１４】偏波分離カプラ１０１には、周波数変調さ
れた信号光１１７が入射する。そして、偏波分離カプラ
１０１は、入射した信号光１１７の偏波状態に応じて、
光検波回路１０２及び１０３に導く。光検波回路１０
２、１０３には、局部発信光源１０４からの局部発振光
１１８、１１８がそれぞれ与えられており、光検波回路
１０２、１０３は、それぞれ、偏波分離カプラ１０１か
らの信号光と局部発振光１１８とを合波し、ヘテロダイ
ン検波を行う。光検波回路１０、１０３においてヘテロ
ダイン検波により得られた中間周波信号は、可変利得増
幅器１０５、１０６で各々増幅された後、復調回路１０
７、１０８で復調される。復調回路１０７、１０８で復
調されたベースバンド信号は、合波器１０９で合波さ
れ、復調信号１１９として出力される。

【００１５】可変利得増幅器１０５、１０６の利得は、
これらの可変利得増幅器１０５、１０６の前段及び後段
でそれぞれ分岐された中間周波信号の一部に基づいて制
御される。即ち、可変利得増幅器１０５、１０６の前段
で分岐された中間周波信号の一部は、検波器１１２、１
１３にそれぞれ入力される。検波器１１２、１１３はそ
れぞれに入力された中間周波信号のレベル検出を行い、
レベルに応じた検出信号を出力する。検波器１１２から
の検出信号は、他系列の可変利得増幅器１０６に接続さ
れた加算器１１６に与えられ、検波器１１３からの検出
信号は、同じく他系列の可変利得増幅器１０５に接続さ
れた加算器１１５に与えられる。

【００１６】可変利得増幅器１０５、１０６の後段で分
岐された中間周波信号の一部は、従来同様、検波器１１
０、１１１に入力され、検波器１１０、１１１によっ
て、包絡線検波される。検波器１１０、１１１の出力
は、利得制御回路１１４に入力され、利得制御回路１１
４は、これら検波器１１０、１１１の出力に基づいて
（加算して）利得制御信号を出力する。

【００１７】利得制御回路１１４からの利得制御信号
は、２分岐され、加算器１１５、１１６に入力される。
加算器１１５は、利得制御回路１１４からの利得制御信
号に検波器１１３からの検出信号を加算して新たな利得
制御信号として、可変利得増幅器１０５へ供給する。同
様に、加算器１１６は、利得制御回路１１４からの利得
制御信号に検波器１１２からの検出信号を加算して新た
な利得制御信号として可変利得増幅器１０６へ供給す
る。

【００１８】このように、この光受信機では、利得制御
回路１１４からの利得制御信号に光検波回路１０２と１
０３とから出力される検出信号を加算するようにしたの
で、可変利得増幅器１０５、１０６に入力される利得制
御信号は、信号光１１７の偏波比に応じて変化する。即
ち、この光受信機では、２系統の受信経路のうち、信号
レベルの大きい方の経路に含まれる可変利得増幅器の利
得を大きくして、信号レベルの小さい方の経路に含まれ
る可変利得増幅器の利得を小さくするように、利得制御
を行う。

【００１９】例えば、光信号１１７の偏波比が０（縦
波）であったとすると、光信号は、光検波回路１０２に
のみ供給され、理想的には、光検波回路１０３からの出
力は無い。したがって、検波器１１２の検出レベルは大
きく、検波器１１３の検出レベルはほぼゼロとなる。こ
のとき、加算器１１５は、利得制御回路１１４からの利
得制御信号をそのまま出力すると考えてよい。これに対
し、加算器１１６には、検波器１１２から大きなレベル
の検出信号が入力される。したがって、加算器１１６か
ら可変利得増幅器１０６へ出力される利得制御信号は、
利得制御回路１１４からの利得制御信号で指示される利
得よりも利得を小さくするように働く。こうして、可変
利得増幅器１０６の利得が小さくなると、雑音に基づく
検波器１１１の検出出力が小さくなる。利得制御回路１
１４は、検波器１１０及び１１１の出力に基づいて、復
調信号１１９のレベルが一定となるように利得制御信号
を発生するので、雑音に基づく検波器１１１の検出出力
が小さくなった分だけ、利得を大きくするように利得制
御信号を発生する。

【００２０】逆に、信号光１１７の偏波比が１（横波）
の場合は、可変利得制御回路１０６の利得が大きくな
り、可変利得制御回路１０５の利得が小さくなるよう
に、それぞれ、加算器１１６及び１１５から利得制御信
号が出力される。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、２つの受信経路に設け
られた可変利得増幅器の利得を、これら可変利得増幅器
に入力される中間周波信号の強度レベルに応じて調整す
るようにしたことにより、偏波比に応じて分離された信
号光のうちの強度が弱い信号光が導かれた受信経路（あ
るいは、信号光が導かれなかった受信経路）に設けられ
た可変利得増幅器の利得を小さくして、復調信号に対す
る光検波回路から局部発振光によるショット雑音や電気
回路からの熱雑音等の雑音の混入を防止または抑制する
ことができる。これにより、復調信号から復号を行う際
の符号誤り率特性の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光受信機の一実施形態を表わすブロッ
ク図である。

【図２】従来の偏波ダイバーシチ型光ヘテロダイン方式
の光受信機のブロック図である。

【符号の説明】

１０１偏波分離カプラ１０２，１０３光検波回路１０４局部発振光源１０５，１０６可変利得増幅器１０７，１０８復調回路１０９合波器１１０，１１１，１１２，１１３検波器１１４利得制御回路１１５，１１６加算器１１７信号光１１８局部発振光１１９復調信号２０１偏波分離カプラ２０２，２０３光検波回路２０４局部発振光源２０５，２０６可変利得増幅器２０７，２０８復調回路２０９合波器２１０，２１１検波器２１２利得制御回路２１３信号光２１４局部発振光２１５復調信号

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】信号光の偏波比に応じて該信号光を２つ
に分離し、２つの受信経路でそれぞれヘテロダイン検
波、増幅、及び復調を行った後、合波を行って復調信号
を得る偏波ダイバーシチ型ヘテロダイン検波方式の光受
信機において、前記増幅を行うために前記２つの受信経
路にそれぞれ設けられた第１及び第２の可変利得増幅器
と、該第１の可変利得増幅器の利得を、前記第２の可変
利得増幅器に入力される信号の強度レベルと、当該第１
の可変利得増幅器から出力される信号の強度レベルとに
基づいて制御するとともに、前記第２の可変利得増幅器
の利得を、前記第１の可変利得増幅器に入力される信号
の強度レベルと、当該第２の可変利得増幅器から出力さ
れる信号の強度レベルとに基づいて制御することによ
り、前記復調信号の振幅が一定になるように制御する利
得制御手段とを備えたことを特徴とする光受信機。
【請求項２】前記利得制御手段が、前記２つの受信経
路のうち前記強度レベルが大きい受信経路に設けられた
前記可変利得増幅器の利得を大きくし、前記強度レベル
が小さい受信経路に設けられた前記可変利得増幅器の利
得を小さくするようにしたことを特徴とする請求項１の
光受信機。
【請求項３】信号光の偏波比に応じて該信号光を２つ
に分離する偏波分離カプラと、局部発信光を発生する局
部発信光源と、前記２つに分離された信号光のうちの一
方と前記局部発信光とが入力されヘテロダイン検波を行
って第１の中間周波信号を発生する第１の光検波回路
と、前記２つに分離された信号光のうちの他方と前記局
部発信光とが入力されヘテロダイン検波を行って第２の
中間周波信号を発生する第２の光検波回路と、前記第１
の中間周波信号を増幅して第１の増幅された中間周波信
号を出力する第１の可変利得増幅器と、前記第２の中間
周波信号を増幅して第２の増幅された中間周波信号を出
力する第２の可変利得増幅器と、前記第１の増幅された
中間周波信号を復調して第１のベースバンド信号を出力
する第１の復調回路と、前記第２の増幅された中間周波
信号を復調して第２のベースバンド信号を出力する第２
の復調回路と、前記第１のベースバンド信号と前記第２
のベースバンド信号とを合波して復調信号を出力する合
波器と、前記第１の増幅された中間周波信号と前記第２
の増幅された中間周波信号とをそれぞれ検波する第１及
び第２の検波器と、該第１及び第２の検波器の出力に基
づいて利得制御信号を生成して前記第１の可変利得増幅
器と前記第２の可変利得増幅器とに供給する利得制御回
路とを備えた偏波ダイバーシチ型ヘテロダイン検波方式
の光受信機において、前記第１の中間周波信号を検波す
る第３の検波器と、前記第２の中間周波信号を検波する
第４の検波器と、前記第３の検波器の出力信号を前記利
得制御信号に加算して新たな第１の利得制御信号を生成
し、前記第２の可変利得増幅器に供給する第１の加算器
と、前記第４の検波器の出力信号を前記利得制御信号に
加算して新たな第２の利得制御信号を生成し、前記第１
の可変利得増幅器に供給する第２の加算器とを設けたこ
とを特徴とする光受信機。