JP3175798B2 - 光受信装置 - Google Patents
光受信装置Info
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- JP3175798B2 JP3175798B2 JP04692393A JP4692393A JP3175798B2 JP 3175798 B2 JP3175798 B2 JP 3175798B2 JP 04692393 A JP04692393 A JP 04692393A JP 4692393 A JP4692393 A JP 4692393A JP 3175798 B2 JP3175798 B2 JP 3175798B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信の分野におい
て、高速に変調された光信号を受信する光受信装置に関
する。
て、高速に変調された光信号を受信する光受信装置に関
する。
【０００２】なお、本発明の光受信装置で受信する光信
号は、有限の時間長Ｔの中に有限のビット数の情報を有
する光セルあるいは光パケットと呼ばれるものである。
号は、有限の時間長Ｔの中に有限のビット数の情報を有
する光セルあるいは光パケットと呼ばれるものである。
【０００３】
【従来の技術】従来の光受信装置では、光信号を受光素
子（ホトダイオード）によって直接電気信号に変換する
直接検波方式がとられていた。したがって、受信できる
信号の帯域は、受光素子の帯域に制限される。また、コ
ヒーレント光通信におけるホモダイン検波方式において
も、受信感度の改善はできるものの、受信できる信号の
帯域が受光素子あるいはその後段で電気信号を処理する
識別器その他の帯域に制限される。
子（ホトダイオード）によって直接電気信号に変換する
直接検波方式がとられていた。したがって、受信できる
信号の帯域は、受光素子の帯域に制限される。また、コ
ヒーレント光通信におけるホモダイン検波方式において
も、受信感度の改善はできるものの、受信できる信号の
帯域が受光素子あるいはその後段で電気信号を処理する
識別器その他の帯域に制限される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の光受
信装置の応答速度には限界があり、有限の時間長Ｔの中
に有限のビット数の情報を有し、高速に変調された光信
号を受信する装置を実現することは、コスト的にも技術
的にも極めて困難な状況にあった。
信装置の応答速度には限界があり、有限の時間長Ｔの中
に有限のビット数の情報を有し、高速に変調された光信
号を受信する装置を実現することは、コスト的にも技術
的にも極めて困難な状況にあった。
【０００５】本発明は、まったく新しい技術により、低
速の電気回路を用いても高速に変調された光信号を受信
することができる光受信装置を提供することを目的とす
る。
速の電気回路を用いても高速に変調された光信号を受信
することができる光受信装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、有限の時間長
の中に有限のビット数の情報を有する信号光を受信する
光受信装置において、信号光に同期した局発光を発生さ
せる局発光発生手段と、局発光を変調し、変調によって
生じた各周波数成分の光をそれぞれ空間的に分離して出
力する局発光処理手段と、信号光と、局発光処理手段か
ら出力される複数の周波数を有しそれぞれ空間的に分離
された局発光とを同時に受光し、その干渉パターンを発
生させる受光手段とを備える。
の中に有限のビット数の情報を有する信号光を受信する
光受信装置において、信号光に同期した局発光を発生さ
せる局発光発生手段と、局発光を変調し、変調によって
生じた各周波数成分の光をそれぞれ空間的に分離して出
力する局発光処理手段と、信号光と、局発光処理手段か
ら出力される複数の周波数を有しそれぞれ空間的に分離
された局発光とを同時に受光し、その干渉パターンを発
生させる受光手段とを備える。
【０００７】
【作用】本発明の光受信装置は、信号光に同期した局発
光を用いて、それぞれ異なる周波数で空間的に分離した
複数の局発光を生成し、信号光と同時に受光手段に入射
させることにより干渉パターンを発生させる。この干渉
パターンからは、所定の解析処理を行うことにより信号
光の波形を知ることができる。
光を用いて、それぞれ異なる周波数で空間的に分離した
複数の局発光を生成し、信号光と同時に受光手段に入射
させることにより干渉パターンを発生させる。この干渉
パターンからは、所定の解析処理を行うことにより信号
光の波形を知ることができる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の一実施例構成を示すブロッ
ク図である。図において、受信された信号光は、ハーフ
ミラー１１に入射して２方向に分岐され、その一方が受
光素子アレイ１２に入射され、その他方が局発光発生器
１３に入射される。局発光発生器１３から出射される局
発光は、ミラー１４で反射して位相変調器１５に入射さ
れ、基準周波数信号発生器１６から出力される基準周波
数信号により位相変調を受ける。位相変調器１５で位相
変調を受けた局発光は光周波数フィルタ１７に入射さ
れ、各周波数成分ごとに空間的に分離される。各周波数
の局発光はレンズ１８を介して集光され、それぞれ異な
る角度で受光素子アレイ１２に入射される。
ク図である。図において、受信された信号光は、ハーフ
ミラー１１に入射して２方向に分岐され、その一方が受
光素子アレイ１２に入射され、その他方が局発光発生器
１３に入射される。局発光発生器１３から出射される局
発光は、ミラー１４で反射して位相変調器１５に入射さ
れ、基準周波数信号発生器１６から出力される基準周波
数信号により位相変調を受ける。位相変調器１５で位相
変調を受けた局発光は光周波数フィルタ１７に入射さ
れ、各周波数成分ごとに空間的に分離される。各周波数
の局発光はレンズ１８を介して集光され、それぞれ異な
る角度で受光素子アレイ１２に入射される。
【０００９】本実施例で用いる信号光は、時間長Ｔの中
に有限のビット数の情報を有する光セルであり、Ｎビッ
トのＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）符号によって変調さ
れているものとする。このような信号光を表す時間波形
ＥS(t)は、離散的な周波数をもつ正弦波の重ね合わせに
よって
に有限のビット数の情報を有する光セルであり、Ｎビッ
トのＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）符号によって変調さ
れているものとする。このような信号光を表す時間波形
ＥS(t)は、離散的な周波数をもつ正弦波の重ね合わせに
よって
【００１０】
【数１】
【００１１】と表すことができる。ここで、ｆ0 は信号
光の搬送波周波数、ａm ，φm は各スペクトルの振幅お
よび位相、ｋm は各スペクトルの波数ベクトルである。
c.c.は、前項の複素共役量を表す。Δｆは１／Ｔに等し
い。
光の搬送波周波数、ａm ，φm は各スペクトルの振幅お
よび位相、ｋm は各スペクトルの波数ベクトルである。
c.c.は、前項の複素共役量を表す。Δｆは１／Ｔに等し
い。
【００１２】この (1)式で表される信号光が入射される
局発光発生器１３は、コヒーレント光通信のホモダイン
検波に用いるものをそのまま使用できる。ここで、局発
光発生器１３の構成例を図２に示す。
局発光発生器１３は、コヒーレント光通信のホモダイン
検波に用いるものをそのまま使用できる。ここで、局発
光発生器１３の構成例を図２に示す。
【００１３】図２において、局部発振器２１は、注入電
流により発振周波数や位相を調整する機能を有し、例え
ば多電極半導体レーザが用いられる。局発光発生器１３
に入射される信号光と、局部発振器２１の出力光の一部
は、ハーフミラー２２で合波されて光検出器２３に入射
され、生じたビート信号が局部発振器２１にフィードバ
ックされる。局部発振器２１では、ビート信号の周波数
が０となり、その強度が最大となるように注入電流を制
御することにより、信号光の搬送波と同期した局発光を
発生する。この局発光は、ハーフミラー２２を介して外
部に出射され、位相変調器１５に導かれる。この局発光
ＥLO(t) は、
流により発振周波数や位相を調整する機能を有し、例え
ば多電極半導体レーザが用いられる。局発光発生器１３
に入射される信号光と、局部発振器２１の出力光の一部
は、ハーフミラー２２で合波されて光検出器２３に入射
され、生じたビート信号が局部発振器２１にフィードバ
ックされる。局部発振器２１では、ビート信号の周波数
が０となり、その強度が最大となるように注入電流を制
御することにより、信号光の搬送波と同期した局発光を
発生する。この局発光は、ハーフミラー２２を介して外
部に出射され、位相変調器１５に導かれる。この局発光
ＥLO(t) は、
【００１４】
【数２】
【００１５】と表される。ここで、Ｊn(p)は、ｎ次の第
１種ベッセル関数、ｐは変調度である。この局発光は、
位相変調器１５で基準周波数信号発生器１６から出力さ
れる基準周波数信号（周波数Δｆの正弦波）により位相
変調され、光周波数フィルタ１７に入射される。光周波
数フィルタ１７は、 (2)式で表される多数の周波数を含
む局発光を、各周波数成分ごとに空間的に分離する働き
をする。すなわち、光周波数フィルタ１７のｎ番目のポ
ートからは、
１種ベッセル関数、ｐは変調度である。この局発光は、
位相変調器１５で基準周波数信号発生器１６から出力さ
れる基準周波数信号（周波数Δｆの正弦波）により位相
変調され、光周波数フィルタ１７に入射される。光周波
数フィルタ１７は、 (2)式で表される多数の周波数を含
む局発光を、各周波数成分ごとに空間的に分離する働き
をする。すなわち、光周波数フィルタ１７のｎ番目のポ
ートからは、
【００１６】
【数３】
【００１７】が出力される。各ポートから出力される局
発光ＥLO (n)(t)は、レンズの１８の集光作用により、そ
れぞれ異なる角度で受光素子アレイ１２に入射される。
ここで、説明の便宜上、受光素子アレイ１２に対する各
局発光の入射角度を図３に示すように定義する。すなわ
ち、信号光ＥS(t)の入射角度をθS とし、局発光ＥLO
(n)(t)の入射角度をθn とする。
発光ＥLO (n)(t)は、レンズの１８の集光作用により、そ
れぞれ異なる角度で受光素子アレイ１２に入射される。
ここで、説明の便宜上、受光素子アレイ１２に対する各
局発光の入射角度を図３に示すように定義する。すなわ
ち、信号光ＥS(t)の入射角度をθS とし、局発光ＥLO
(n)(t)の入射角度をθn とする。
【００１８】このような信号光および局発光が受光素子
アレイ１２上に同時に入射すると、それらは干渉し、受
光素子アレイ１２の存在する平面上に干渉縞を生ずる。
この干渉縞Ｋ(x) は、
アレイ１２上に同時に入射すると、それらは干渉し、受
光素子アレイ１２の存在する平面上に干渉縞を生ずる。
この干渉縞Ｋ(x) は、
【００１９】
【数４】
【００２０】と表すことができる。ただし、ｋn は干渉
縞の周期を表し、
縞の周期を表し、
【００２１】
【数５】
【００２２】によって与えられる。ここで、λは光の波
長である。(5)式は、受光素子アレイ１２の存在する平
面上において、周期の異なる２Ｎ個の正弦波の合成によ
って得られる干渉パターンが観測されることを示してい
る。この干渉パターンは一般には複雑であるが、観測し
た結果をフーリエ変換することにより、各周期ｋn をも
つ正弦波がどのような振幅と位相を含むかを計算するこ
とができる。すなわち、 (5)式におけるａnｂnおよび
（φn−ｎπ／2) の値を知ることができる。さらに (5)
式におけるｂn は既知であるので、ａn とφnを知るこ
とができる。したがって、 (1)式により、元の信号光
（光セル）の波形を知ることができる。
長である。(5)式は、受光素子アレイ１２の存在する平
面上において、周期の異なる２Ｎ個の正弦波の合成によ
って得られる干渉パターンが観測されることを示してい
る。この干渉パターンは一般には複雑であるが、観測し
た結果をフーリエ変換することにより、各周期ｋn をも
つ正弦波がどのような振幅と位相を含むかを計算するこ
とができる。すなわち、 (5)式におけるａnｂnおよび
（φn−ｎπ／2) の値を知ることができる。さらに (5)
式におけるｂn は既知であるので、ａn とφnを知るこ
とができる。したがって、 (1)式により、元の信号光
（光セル）の波形を知ることができる。
【００２３】本発明の光受信装置の大きな特徴の一つ
は、信号光の観測に要するデバイスが必ずしも高速で動
作する必要がないことである。局発光に対して周波数Δ
ｆによる変調を行う位相変調器１５においても、その応
答速度はセルのビットレートの１／Ｎでよい。
は、信号光の観測に要するデバイスが必ずしも高速で動
作する必要がないことである。局発光に対して周波数Δ
ｆによる変調を行う位相変調器１５においても、その応
答速度はセルのビットレートの１／Ｎでよい。
【００２４】なお、本実施例では、信号光がＮＲＺ符号
によって変調されたものとして説明したが、ＲＺ符号そ
の他の符号を用いても同様に本発明の光受信装置で対応
することができる。
によって変調されたものとして説明したが、ＲＺ符号そ
の他の符号を用いても同様に本発明の光受信装置で対応
することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光受信装
置は、限られた帯域のデバイスを用いて、高速に変調さ
れた光信号を受信することができる。すなわち、あるビ
ットレートで変調された光セルについて、その変調速度
以下の帯域をもつ低速の電気回路を用いて受信すること
ができる。
置は、限られた帯域のデバイスを用いて、高速に変調さ
れた光信号を受信することができる。すなわち、あるビ
ットレートで変調された光セルについて、その変調速度
以下の帯域をもつ低速の電気回路を用いて受信すること
ができる。
【００２６】なお、本発明の光受信装置は、有限の時間
長Ｔの中に有限のビット数の情報を有する光セルあるい
は光パケットを受信することが可能になる。したがっ
て、光セルを信号の最小単位として扱うＡＴＭ（Asynch
ronous Transfer Mode）方式における光受信装置として
有用なものとなる。
長Ｔの中に有限のビット数の情報を有する光セルあるい
は光パケットを受信することが可能になる。したがっ
て、光セルを信号の最小単位として扱うＡＴＭ（Asynch
ronous Transfer Mode）方式における光受信装置として
有用なものとなる。
【図１】本発明の一実施例構成を示すブロック図。
【図２】局発光発生器１３の構成例を示すブロック図。
【図３】受光素子アレイ１２に対する信号光および局発
光の入射角度を説明する図。
光の入射角度を説明する図。
１１ ハーフミラー １２ 受光素子アレイ １３ 局発光発生器 １４ ミラー １５ 位相変調器 １６ 基準周波数信号発生器 １７ 光周波数フィルタ １８ レンズ ２１ 局部発振器 ２２ ハーフミラー ２３ 光検出器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−223415（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−61942（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−75513（ＪＰ，Ａ) Ｆｕｍｉｈｉｋｏ Ｉｔｏ，ｅｔ ａ ｌ．，”Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｈｏｌｏ ｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ａ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｂｉｔ ｓｅ ｑｕｅｎｃｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｇｕｌａｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｃ ｏｒｄｉｎｇ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”，1992，ＯＰ ＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ. 17，Ｎｏ．16，ｐ．1152−1154. Ｆｕｍｉｈｉｋｏ Ｉｔｏ，ｅｔ ａ ｌ．，”Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｆ ｅｒｏｍｅｔｉｃ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉ ｃａｌ Ｃｅｌｌｓ ｓｉｎｇ ａ Ｍ ｕｌｔｉ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｌｏｃ ａｌ Ｌｉｇｈｔ”，Ｓｅｐｔｅｍｂｅ ｒ，1993，ＥＣＯＣ’93，Ｐｒｏｃｅｅ ｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ．２，ＴｕＰ５. １，ｐ．145−148. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08
Claims (1)
- 【請求項１】 有限の時間長の中に有限のビット数の情
報を有する信号光を受信する光受信装置において、 前記信号光に同期した局発光を発生させる局発光発生手
段と、 前記局発光を変調し、変調によって生じた各周波数成分
の光をそれぞれ空間的に分離して出力する局発光処理手
段と、 前記信号光と、前記局発光処理手段から出力される複数
の周波数を有しそれぞれ空間的に分離された局発光とを
同時に受光し、その干渉パターンを発生させる受光手段
とを備えたことを特徴とする光受信装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04692393A JP3175798B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 光受信装置 |
| US08/205,897 US5390042A (en) | 1993-03-08 | 1994-03-03 | High sensitivity optical receiver suitable for single optical signal with high speed modulation |
| DE69433483T DE69433483T2 (de) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Optischer Empfänger mit hoher Empfindlichkeit zum Empfang eines einzelnen hohen frequenzmodulierten optischen Signals |
| EP94103507A EP0615357B1 (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | High sensitivity optical receiver suitable for single optical signal with high speed modulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04692393A JP3175798B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 光受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261001A JPH06261001A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3175798B2 true JP3175798B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=12760856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04692393A Expired - Fee Related JP3175798B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 光受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175798B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7343059B2 (en) * | 2003-10-11 | 2008-03-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Photonic interconnect system |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP04692393A patent/JP3175798B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｆｕｍｉｈｉｋｏ Ｉｔｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｉｃ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｅｌｌｓ ｓｉｎｇ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｌｏｃａｌ Ｌｉｇｈｔ"，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９３，ＥＣＯＣ’９３，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ．２，ＴｕＰ５．１，ｐ．１４５−１４８． |
| Ｆｕｍｉｈｉｋｏ Ｉｔｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ａ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｂｉｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｎｇｕｌａｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ"，１９９２，ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．１６，ｐ．１１５２−１１５４． |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06261001A (ja) | 1994-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |