JP3874697B2 - Beat noise detection device, communication device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はパッシブ光ネットワーク(PON)を使用したサブキャリア多重アクセス(SCMA)システムにおいて、複数の子局からの光信号の干渉によるビート雑音が信号へ及ぼす影響を抑制するために用いるビート雑音検出装置及びビート雑音の影響を抑圧した通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
PONを利用したSCMAシステムでは、複数の子局が各々異なる波長の光(送信光)に異なるサブキャリアの信号を乗せて送信する。これらの送信光はPONで合流した後、親局が複数の子局からの光信号を分離することなく一括して受信し、光電変換した後に信号を分離する。そのため、複数の子局それぞれの送信光同士の干渉によって生じる雑音(ビート雑音)の周波数帯が、信号の周波数帯と重なると信号の良好な受信が困難になる。
【0003】
そこで、複数の子局からの送信光の波長をビート雑音が信号に影響を及ぼさないように離し、これを保持する方法が開発され、例えば、光干渉キャンセラ(瀬戸他、「セルフヒーリング路車間通信用ROFシステム(2)−光干渉キャンセラによる光多重−」2001年電子情報通信学会通信ソサエティ大会、B−10−59)が提案されている。
【0004】
この方法では、複数の子局の送信光の波長は予めビート雑音が信号に影響を及ぼさないように離しておき、温度変化などで波長間隔が変動する場合があるが、受信側、すなわち親局側では送信光が発生させるビート雑音の有無を検出し、ビート雑音が検出された場合はこれを解析し、送信光の波長が近づき過ぎている旨を子局に通知して、送信光の波長を離すように指示するというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この方法では、親局において送信光を光電変換して得られた電気信号の中に含まれるビート雑音を検出して送信光の波長の制御を行う。
【0006】
ビート雑音は2つの送信光が干渉して発生するが、一方で2つの送信光の干渉は偏波が直交に近づくにつれて小さくなり、完全に直交していると干渉しなくなる。そのため、2つ送信光の偏波が直交に近づくにつれてビート雑音自体が小さくなって検出が困難になり、完全に直交するとビート雑音自体が発生しなくなる。
【0007】
しかし、複数の子局から送信される送信光の偏波は温度等の条件によって時々刻々とランダムに変化するため、ある時刻において2つの送信光の偏波が直交であったとしても別の時刻には直交であるとは限らない。
【0008】
従って、2つの送信光の波長が接近していても偏波が直交している間はビート雑音が発生しないために波長の接近を検知することができず、波長が非常に接近してから突然偏波が直交しなくなってビート雑音が信号に対して影響を及ぼしてしまう可能性がある。
【0009】
そこで本発明では、より確実にビート雑音を検出することのできる装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のビート雑音検出装置は、少なくとも第1及び第2の系統に分岐された光信号のうち、第1の光信号を第1の電気信号に変換する第1の光電変換器と、前記第2の光信号の経路に配置された偏波依存性損失素子と、前記偏波依存性損失素子から出力された第2の光信号を第2の電気信号に変換する第2の光電変換器と、前記第1及び第2の電気信号に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出器とを有する。
【0011】
本発明のビート雑音検出装置は、少なくとも第1、第2及び第3の系統に分岐された光信号のうち、第1の光信号の経路に配置された第1の偏波依存性損失素子と、前記第2の光信号の経路に配置され、偏光軸の実効的な方向が前記第1の偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向と90度の整数(0を含む)倍を除く角度差を持つ第2の偏波依存性損失素子と、前記第1、第2の偏波依存性損失素子から出力された第1、第2の光信号をそれぞれ第1、第2の電気信号に変換する第1、第2の光電変換器と、前記第3の光信号を第3の電気信号に変換する第3の光電変換器と、前記第1、第2及び第3の電気信号に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出器とを有する。
【0012】
また、本発明のビート雑音検出装置は、前記第1および第2の偏波依存性損失素子はそれぞれ第1、第2の偏光子であり、前記第1の偏光子の偏光軸の実効的な方向が前記第2の偏光子の偏光軸の実効的な方向と30度以上60度以下の角度差であるか、あるいは、ポアンカレ球上で前記各々の偏光軸に実効的に対応する点の、前記ポアンカレ球の中心に対してなす角度が60度以上120度以下であることを特徴としても良い。
【0013】
また、本発明のビート雑音検出装置は、前記第3の光信号が前記第3の光電変換器に入力する前に通過する第3の偏波依存性損失素子を有し、前記第3の偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向は第1、第2の偏波依存性損失素子のいずれの偏光軸の実効的な方向とも異なっていることを特徴としても良い。
【0014】
また、本発明のビート雑音検出装置は、前記第3の光電変換器の代わりに、外部において前記第3の光信号を光電変換して得られた第4の電気信号の入力を受ける端子を有し、前記ビート検出器は、第3の電気信号の代わりに第4の電気信号を用いることを特徴としても良い。
【0015】
本発明のビート雑音検出装置は、光信号が入力する偏光軸の実効的な方向が可変である軸可変偏波依存性損失素子と、前記軸可変偏波依存性損失素子から出力された光信号を電気信号に変換する光電変換器と、前記軸可変偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向を変化させる制御部と、前記電気信号に含まれるビート雑音を検出するビート検出部とを有する。
【0016】
また、本発明のビート雑音検出装置は、前記偏波依存性損失素子は偏光軸の実効的な方向が可変である軸可変偏波依存性損失素子であり、さらに、前記軸可変偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向を変化させる制御部を備えることを特徴としても良い。
【0017】
本発明のビート雑音検出装置は、入力された光信号の偏波を変換する可変偏波変換素子と、前記可変偏波変換素子から出力された光信号の経路に配置された偏波依存性損失素子と、前記偏波依存性損失素子から出力された光信号を電気信号に変換する光電変換器と、前記光電変換器の出力信号に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出器とを有する。
【0018】
また、本発明のビート雑音検出装置は、さらに、前記第2の光信号の偏波を変換する可変偏波変換素子を有し、前記偏波依存性損失素子には、前記可変偏波変換素子から出力された第2の光信号を入力することを特徴としても良い。
【0019】
また、本発明のビート雑音検出装置は、前記第1の光電変換器の代わりに、外部において前記第1の光信号を光電変換して得られた第3の電気信号の入力を受ける端子を有し、前記ビート検出器は、第1の電気信号の代わりに第3の電気信号を用いることを特徴としても良い。
【0020】
本発明の通信装置は、複数の子局と光ファイバで接続されたサブキャリア多重アクセスシステムの親局にあたる通信装置であって、子局から送信された光信号を少なくとも第1及び第2の系統の光信号に分岐させる分岐手段と、前記第1の光信号の経路に配置された偏波依存性損失素子と、前記偏波依存性損失素子から出力された第1の光信号を第1の電気信号に変換する光電変換器と、前記第2の光信号を第2の電気信号に変換して信号成分を抽出する光受信手段と、前記第1の電気信号と前記第2の電気信号に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出部とを備える。
【0021】
また、本発明の通信装置は、前記偏波依存性損失素子は偏光軸の実効的な方向が可変である軸可変偏波依存性損失素子であり、さらに、前記軸可変偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向を変化させる制御部を備えることを特徴としても良い。
【0022】
また、本発明の通信装置は、前記第1の光信号の偏波を変換する可変偏波変換素子を有し、前記偏波依存性損失素子には、前記可変偏波変換素子から出力された第1の光信号を入力することを特徴としても良い。
【0023】
本発明の通信装置は、複数の子局と光ファイバーで接続されたサブキャリア多重アクセスシステムの親局にあたる通信装置であって、子局から送信された光信号を少なくとも第1、第2及び第3の系統の光信号に分岐させる分岐手段と、前記第1の光信号の経路に配置された第1の偏波依存性損失素子と、前記第2の光信号の経路に配置され、偏光軸の実効的な方向が第1の偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向と90度の整数倍を除く角度差を持つ第2の偏波依存性損失素子と、前記偏波依存性損失素子から出力された第1、第2の光信号をそれぞれ第1、第2の電気信号に変換する光電変換器と、前記第3の光信号を第3の電気信号に変換して信号成分を抽出する光受信手段と、前記第1、第2、第3の電気信号に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出部とを備える。
【0024】
一般に、波長の近づいた2つの送信光の偏波が互いに直交していても、これを適切な軸をもつ偏波依存性損失素子を通過させることにより干渉する状態にすることができる。尚、3つ以上の送信光の波長が近づいて干渉を起こす場合でも、「2つの送信光の組」が複数あるとみなせるので、干渉は2つの送信光によって起こると考えて差し支えない。
【0025】
図3は偏波依存性損失素子として偏光子を用いた例である。以下、説明を簡単にするため、偏波依存性損失素子として偏光子を用いるものとして説明する。2つの送信光のうちの一方の偏波が第1の送信光の偏波101で表されるような直線偏波で、他方の送信光の偏波が第2の送信光の偏波102で表されるような直線偏波であって、これらは互いに直交している。これら2つの送信光を含む光信号を偏光軸100を持つ偏光子を通すと、2つの送信光の偏波の射影にあたる成分がそれぞれ偏光子を通過する。通過した成分は偏光軸100と同じ方向の偏波となり、これらは干渉を起こすのでビート雑音を検出できる。
【0026】
波長の近づいた2つの送信光の偏波のうちの一方が偏光軸と直交している場合には、その送信光の偏波の射影成分は0になるため、偏光子を通しても2つの送信光は干渉を起こさない。しかし、現実の光通信システムでは、送信光はそれぞれが光ファイバーを伝播する際にランダムな偏波変換を受けるため、受信側に到達時の各送信光の偏波はランダムなものであり、波長の近づいた2つの送信光の偏波が直交していることはまれである。また、偶然直交していたとしても、その2つの送信光のいずれか一方の偏波が偏光軸と完全に一致することもまれである。従って、完全な信頼性を求めないならば、本願第1の発明の構成のように2つの系統と少なくとも1つの偏光子で、従来例に挙げた偏光子を含まない1系統のみの構成よりは、十分に高い効果を上げることができる。
【0027】
上述のように、1つの固定された軸を持つ偏光子では、任意の偏波状態にある2つの送信光を必ず干渉を起こさせるようにすることは不可能である。干渉が基本的に2つの送信光から起こることを考慮すると、確実にビート雑音を検出するには、最低でも3つの系統と2つの偏光子を備えれば良いことがわかる。
【0028】
なぜならば、2つの系統のみでは、一方が第1の系統の第1の偏光子の偏光軸と直交し、他方が第2の系統の第2の偏光子の偏光軸と直交する2つの送信光を含む光信号の場合、第1、第2いずれの偏光子を通過した光信号も干渉を起こさないからである。そのために第3の系統が必要であるが、この系統は第1の偏光子の偏光軸と第2の偏光子の偏光軸とが直交していない限り偏光子を備える必要は無い。なぜならば、2つの偏光子が直交していない場合、2つの偏光子それぞれに直交する2つの送信光の偏波もまた直交しないため、偏光子が無くても干渉するからである。もちろん、偏光子を設けても構わない。
【0029】
以上の説明から、第1の偏光子の偏光軸の方向と第2の偏光子の偏光軸の方向が同じであっては、完全な信頼性は得られないことは明白である。
【0030】
尚、偏光軸及び偏波が「同じ」、「直交」、「90度の整数倍」とは、空間の絶対的な方向についてではなく、入射する光信号の偏波を固定してみた場合、すなわち実効的に「同じ」「直交」「90度の整数倍」である。例えば、第1の偏光子の偏光軸がx軸方向で、第2の偏光子の偏光軸がy軸方向の場合、空間的には「直交」であるが、第2の偏光子の前に例えばx軸に対して45度の角度に軸を持つ1/2波長板を備えた場合は、第1の偏光子と第2の偏光子は入射する光信号の偏波を固定して見た場合に(実効的に)「同一」の軸を持っているといえる。このように2つの偏光子の偏光軸の空間的な方向は、光信号が分岐されてから偏光子に到達するまでに受ける偏波変換を考慮に入れて決定する必要がある。
【0031】
2つの送信光の波長が近づいているとき、これら3つの系統の光信号それぞれを光電変換して得られた電気信号のいずれかには必ずビート雑音成分が含まれている。ビート雑音検出器内では、これらの電気信号の各々から、あるいはこれらを適宜選択・合成したものからビート雑音の有無を検出する。このような構成をとることによって、波長の近づいたいかなる偏波の2つの送信光を含む光信号からも、確実にビート雑音を検出することができる。
【0032】
上述のように確実にビート雑音を検出するためには2つの偏光子と3つの系統が必要である。使用する偏光子の偏光軸の実効的な方向は波長の近づいた2つの光の偏波が任意に変動しても極力大きいビート雑音が検出可能であることが望ましい。特に望ましいのは、偏波の変動に伴って3つの系統で検出されるビート雑音の強度が変動するが、トータルのビート雑音強度の変動範囲の最小値が極力大きいことが望ましい。
【0033】
偏光子を2つ用いる場合、トータルのビート雑音強度の最小値が最大になるのは、第1の偏光子の実効的な方向が第2の偏光子の実効的な方向と45度の角度差を持つ場合である。これは以下のように説明できる。
【0034】
第3の系統には偏光子を挿入しないが、この状態は波長の近づいた2つの送信光のうちの一方を完全に透過する仮想的な偏光子が挿入されているとみなすことができる。他方の光がその仮想的な偏光子を透過できる量でビート雑音の量が決定する。一方の送信光は仮想的な偏光子を常に全透過するため、結果として発生するビート雑音の平均量は、本物の偏光子が挿入されている他の2つの系統より大きい。
【0035】
従って、偏波が変動した場合にトータルのビート雑音量が最小となるのは第3の光電変換器で得られるビート雑音が0になっている場合、すなわち、2つの送信光の偏波が直交している場合である。このとき、2つの光の一方の偏波が第1の偏光子の軸と完全に直交している場合は、第1の偏光子を透過した光も干渉を起こさない。すなわち、第3の系統及び第1の系統で得られる電気信号から全くビート雑音が検出されない偏波状態が存在する。
【0036】
このようなときに第2の系統で検出されるビート雑音ができるだけ大きくなるようにするには、その偏光子の偏光軸が2つの送信光の偏波の丁度中間にあれば良い。2つの送信光の偏波のうちの一方は第1の偏光子の偏光軸と直交した偏波であり、他方の送信光の偏波はこれと直交した、すなわち、第1の偏光子の偏光軸と同じ方向の偏波である。従って、その中間は第1の偏光子の偏光軸の実効的な方向から45度の方向である。従って、第1の偏光子の偏光軸の実効的な方向が、第2の偏光子の偏光軸の実効的な方向と45度の角度差を持つことが最も良い。
【0037】
また、ビート雑音が最小値45度の時のおおよそ半分の強度(−3db)になる角度は第1の偏光子の偏光軸の実効的な方向から30度及び60度であるので、本願では第1の偏光子の偏光軸の実効的な方向が、第2の偏光子の偏光軸の実効的な方向と30度以上60度以下の角度差であれば良いとした。
【0038】
このような角度差にすることで、検出されるビート雑音の最小値を偏波が変動しても極力大きくすることが可能となる。
【0039】
上述のように、第3の系統には偏光子が入っていなくても良い。本願のビート雑音検出装置をPONを用いたSCMAシステムの親局に設置する場合、親局には光信号を受信して電気信号に変換するためのデータ用の光受信器が必ず備えられている。データ用の光受信器は光信号がいかなる偏波であっても受信できなければならないため、通常は光受信器の前に偏光子を挿入しない。
【0040】
このようなシステムでビート雑音を検出するのは、2つの送信光の波長が近づいたのを検出して離すように制御することで、ビート雑音がデータ信号周波数に重なることを防止するためであるから、ビート雑音がデータ信号周波数より高い周波数帯にあるうちに検出しておくことが望ましい。
【0041】
一般に、SCMAに用いるデータ用光受信器は、データ信号周波数で十分な特性を持っている。データ信号周波数を外れたとたんに急激に利得などの特性が劣化することは通常はなく、より高い周波数では徐々に特性が劣化していく。子局の波長の変動は遅いため、ビート雑音は秒オーダの十分に長い時間の間に検出できればよい。従って、データのように高いS/N比を必要としない。そこで本願では、親局のデータ用光受信器を第3の光電変換器の代わりに用いることができるように外部からの入力端子を設けてある。
【0042】
このようにすることで、第3の光電変換器のために必要なスペースや部品が節約できるほか、光の分岐数を減らすことが可能となる。
【0043】
第1、第2の系統に加えて第3の系統にも偏光子を挿入する場合は、その軸は第1、第2いずれの偏光子の偏光軸の実効的な方向とも異なっていることが望ましい。さらに、第1、第2、第3の偏光子の偏光軸の実効的な方向をそれぞれ可能な限り離しておくと、他の系統でビート雑音が微弱になる偏波状態でも残りの系統のビート雑音が大きくなるので安定して検出できるようになる。
【0044】
ここまでは、複数系統に分岐させた光信号それぞれに対して実効的に異なる偏光軸を持つ偏光子を通してから電気信号に変換してビート雑音を検出していたが、その代わりに偏光軸の実効的な方向を変化させることのできる偏光子を用い、偏光軸の実効的な方向を時間的に変化させても同等な効果を得ることができる。
【0045】
具体的には、軸可変偏光子に光信号を入力し、その出力を光電変換器で電気信号に変換し、ビート検出器にてビート雑音を検出する。軸可変偏光子の偏光軸の実効的な方向を時間的に変化させると、波長が近づいている2つの送信光の偏波に対応してビート雑音の大きさが変化する。ある瞬間に、偏光軸の実効的な方向と2つの送信光の偏波との組み合わせによってビート雑音が全く発生しなくても、偏光軸の実効的な方向が時間的に変化することでビート雑音は発生するようになる。
【0046】
偏光軸の実効的な方向を変化させるパターンとしては、偏光軸の実効的な方向を一方向に連続的に回転させるパターンや、偏光軸の実効的な方向が180度の振幅で往復するように変調するパターンや、上述の3系統に分岐させて検出する場合に相当するできるだけ離れた3つの異なる方向に切り替えるパターンが考えられる。
【0047】
ここでは偏光子の偏光軸の実効的な方向を時間的に変化させているため、光電変換後ビート雑音を検出する際には、時間的な平均化処理あるいはサンプリング処理を行う必要がある。
【0048】
軸可変偏光子の構成としては、偏光軸の方向が固定された偏光子(通常の偏光子)をモータ等で回転させる構成のもののほかに、偏光子に入力される光信号の偏波を可変偏波変換器で変化させて、偏光子の偏光軸の実効的な方向を回転させる構成のものでも良い。可変偏波変換器として、電気的に偏波を変換できるものを用いた構成の軸可変偏光子は機械的構成を含まないので、ビート検出装置全体の耐久性を維持できる。
【0049】
このようにすることで、光信号の偏波がどのような状態であっても波長が接近した2つの送信光によるビート雑音を確実に検出することができる。また、偏光子を挿入する系統が1つで良く、光電変換器の数も減らせるので構成をコンパクトにできるという利点がある。
【0050】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係るビート雑音検出装置及びこれを組み込んだ通信装置を利用した通信システムの概要である。
【0051】
本通信システムはPONを使用したSCMAシステムで、複数の子局9と親局8とを光ファイバ2−2で接続したものである。各子局9から送信される波長の異なる複数の送信光は分岐結合器11を介して混合された光信号として親局8に送信される。光信号は分配器3−2で光受信器10と、ビート雑音検出装置1に分配される。光受信器10に分配された光信号は光電変換されて電気信号になり各子局からの信号が抽出される。また、電気信号の一部は光受信器10内で分岐されて出力され、高域通過フィルタ14を介してビート雑音検出装置に送られる。一方、ビート雑音検出装置1に分配された光信号は、光信号に含まれるビート雑音の検出を行う。
【0052】
本実施形態のビート雑音検出装置(以下、本装置)は、本通信システムにおける親局8に組み込んで子局9から送信される信号からビート雑音を検出して、親局8が子局9の送信光の波長制御を行うための情報を提供するものである。
【0053】
本装置は、複数の子局9からの送信光が混合された光信号を入力する光ファイバ2−1と、その出力光に偏波依存性損失素子損失を与える第1の偏波依存性損失素子4−1と、第1の偏波依存性損失素子4−1からの出力光を光電変換して電気信号を出力する第1の光電変換器5−1と、光電変換して得られる電気信号および、親局8の持つ高域通過フィルタ14からの出力信号からビート雑音を検出するビート検出器6と、ビート雑音の検出結果を出力する結果出力端子15とを有する。
【0054】
偏波依存性損失素子は、第1、第2の2つの直交する偏光軸を持ち、2つの偏光軸それぞれに対応する偏波に対して損失が異なる光学素子で、入力した光の第1の偏光軸に対応する偏波と第2の偏光軸に対応する偏波との成分比を変化させる偏波変換を発生させる。偏光子は偏波依存性損失素子の一種で、一方の偏光軸に対応する偏波に対する損失が無限大のものである。本実施形態では説明を簡単にするため、第1の偏波依存性損失素子4−1は偏光子であるものとするが、一般の偏波依存性損失素子を用いても良い。
【0055】
ビート雑音検出装置1に光ファイバ2−1より子局からの光信号が入力される。光信号は第1の偏波依存性損失素子4−1を介して第1の光電変換器5−1に入力されて電気信号に変換される。
【0056】
高域通過フィルタ14出力信号と合わせて、これら2つの電気信号はビート検出器6に入力され、2つ電気信号を電力合成して得られる電気信号を用いてビート雑音の有無及び内容の検出を行い、結果出力端子15を介して結果を出力する。
【0057】
尚、ビート検出器6においては、電力合成以外の手法として2つの電気信号のうち、ビート雑音成分が大きい方を選択して利用するという手法を用いても良い。この場合、一方を利用している間にビート雑音成分の変動により、他方のビート雑音成分の方が大きくなった場合に切り替えるようにすると良い。
【0058】
光信号を光電変換して得られる電気信号は、典型的(2つの送信光の波長が近づいており、かつ、2つの送信光の偏波が直交していない場合)には図2に示すような周波数スペクトルを有しており、低周波側にデータ信号が、高周波側にビート雑音が現れるので、高域通過フィルタの類を用いることでビート雑音に相当する高周波成分を検出することが可能である。
【0059】
以下、光ファイバ2−1より2つの子局からの第1、第2の送信光が入力された場合の動作について、偏波の方向で場合分けして説明する。尚、説明を簡単にするため、光信号に含まれる2つの送信光はともに直線偏波であるとする。
【0060】
第1の送信光の偏波の方向と第2の送信光の偏波の方向が直交していない場合は、第1の送信光と第2の送信光とは干渉を起こしている。従って、2つの偏波のなす角度が90度から十分離れていれば、前述の光受信器10に入力された光信号を光電変換して得られる電気信号には検出可能な程度の強度のビート雑音が含まれるので、ビート雑音が検出可能である。
【0061】
一方、第1の送信光の偏波の方向と第2の送信光の偏波の方向が直交若しくは2つの偏波のなす角度が90度に近い場合は、第1の送信光と第2の送信光とは干渉を起こしていないか若しくは干渉の程度が微弱である。従って、前述の光受信器10に入力された光信号を光電変換して得られる電気信号にはビート雑音が含まれていないか、あるいは含まれるビート雑音が微弱であるため、検出が困難である。
【0062】
第1系統に分岐された第1、第2の送信光は第1の偏波依存性損失素子4−1によって偏波変換を受ける。本実施形態では第1の偏波依存性損失素子4−1は偏光子であるので、図3に示すように、第1の送信光101、第2の送信光102は、ともに偏光軸100方向の成分のみの偏波を持つ光に変換される。その結果、第1の偏波依存性損失素子4−1から出力された光信号では、第1の送信光と第2の送信光は同一偏波になって強い干渉を起こし、これを光電変換器5−1で光電変換して得られる電気信号に含まれるビート雑音も強くなるため、検出が容易となる。
【0063】
以上は直線偏波の場合についてであるが、一般の偏波についても同様に直交している場合は光受信器に入力された光信号からビート雑音を検出することができる。
【0064】
尚、本実施形態では第1の偏波依存性損失素子4−1に偏光子を用いたが、一般の偏波依存性損失素子の場合でも同様である。このことを図4を用いて説明する。
【0065】
図4はポアンカレ球と呼ばれ、偏波の状態を表す球である。ポアンカレ球の球面上には様々な偏波がマッピングされていて、光の偏波の状態はポアンカレ球の球面上の1点として表すことができる。例えば、ポアンカレ球の赤道401の円周上のあらゆる点は直線偏波であり、北極402、南極403の点は円偏波である。また、点Aと点Bのように、ポアンカレ球において原点Oに対して点対称な位置にある2点で表される2つの偏波は直交する。
【0066】
偏光子の偏光軸もポアンカレ球上の1点として表される。偏光子を通った光は偏光軸を表す点で表される偏波になる。例えば、点Aで表される偏波を持つ光が点P2で表される偏光軸を持つ偏光子を通ると、出力された光の偏波は点P2になる。すなわち、ポアンカレ球面上で点Aから点P2に変換される。点Bについても同様に変換後の偏波は点P2で表される。
【0067】
一般の偏波依存性損失素子は2つの直交する偏光軸を持ち、これらは例えば点P1と点P2のようにポアンカレ球上で原点Oに対して点対称な2点で表される。一般の偏波依存性損失素子では、ポアンカレ球面上で損失の小さい方の偏光軸を表す点に近づくように変換される。例えば点P1が損失の大きい偏光軸で点P2が損失の小さい偏光軸である場合、点Aで表される偏光を持つ光は、点P2に近づくように変換されて点Cで表される偏波を持つ。点Bについても同様に、点P2に近づくように変換されて点Dで表される偏波を持つようになる。
【0068】
その結果、変換前は点Aと点Bは原点Oに対して点対称であり2つの偏波は直交していたが、点Cと点Dは原点Oに対して点対称でないので2つの偏波は直交しなくなる。すなわち、第1、第2の送信光の偏波の方向が直交している場合、偏波依存性損失素子4−1が一般の偏波依存性損失素子であっても、光ファイバ2−1に分岐されて偏波依存性損失素子4−1を通ることで偏波は直交でなくなり、ビート雑音は容易に検出できるようになる。
【0069】
以上本実施形態によれば、2つの送信光の偏波が直交していてもビート雑音を検出することが可能であり、従来より確実にビート雑音を検出できる。
【0070】
(第2の実施形態)
以下、図面を参照して本発明第2の実施形態について説明する。図5は本発明第2の実施形態のビート雑音検出装置である。構成の概略は第1の実施形態のビート雑音検出装置と類似するので、異なる部分を中心に説明する。
【0071】
本装置は、複数の波長の光が混合した光信号を入力する光ファイバ2−1と、光信号を3系統に分配する分配器3−1と、分配器3−1からの第1の出力光に偏波依存性損失を与える第1の偏波依存性損失素子4−1と、第1の偏波依存性損失素子4−1からの出力光を光電変換して電気信号を出力する第1の光電変換器5−1と、分配器3−1からの第2の出力光に偏波依存性損失を与える第2の偏波依存性損失素子4−2と、第2の偏波依存性損失素子4−2からの出力光を光電変換して電気信号を出力する第1の光電変換器5−2と、分配器3−1からの第3の出力光を光電変換して電気信号を出力する第3の光電変換器5−2と、光電変換して得られる3つの電気信号からビート雑音を検出するビート検出器6と、ビート雑音の検出結果を出力する結果出力端子15とを有する。
【0072】
本実施形態では第1乃至第3系統に分岐させた光信号のうち第1、第2系統の光信号は偏波依存性損失素子を介してから光電変換するので、2つの偏波依存性損失素子の偏光軸間に角度をつける(0度及び90度以外の角度)ことで、第1の実施形態では検出が難しい、2つの送信光の偏波の方向が直交していてかつ一方の送信光の偏波の方向が偏光軸と直交している場合でも、ビート雑音を検出することができる。すなわち、いかなる偏波状態であってもビート雑音が検出可能である。
【0073】
ただし、第1及び第2の偏波依存性損失素子の偏光軸の方向の相対関係によって、検出できるビート雑音の(それぞれの光強度が一定であると仮定した場合の)最小値が異なる。極端な例を挙げれば、第1及び第2の偏波依存性損失素子の軸の差がポアンカレ球上で1度しか無ければその最小値は非常に小さいため、ビート雑音の確実な検出は困難である。従って、2つの偏波依存性損失素子の軸の差はできるだけビート雑音の最小値が大きくなるように設定することが望ましい。
【0074】
第1及び第2の偏波依存性損失素子として偏光子を用いる場合は、2つの偏光軸の角度が45度となるように設定するのが望ましい。ここでいう45度とは、2つの偏光子に入力される光信号の偏波が同一である場合の空間的な角度である。この「45度」をポアンカレ球上で表すと90度となる。
【0075】
尚、第1及び第2系統に分岐された光信号に、偏波依存性損失素子に到達するまでに異なる偏波変換が起こる場合は、ビート雑音の最小値が最大になるのは偏光子の偏光軸の差が空間的に45度とは限らない。このような場合は偏波変換の効果を含めて「実効的に45度」となるように空間的な角度を設定することになる。
【0076】
図6は、2つの偏光子の偏光軸の角度差の2倍(これは、ポアンカレ球上の位相差に相当する)と、第1の光電変換器と第2の光電変換器で検出されるビート雑音の合計パワーの最小値の関係を示したグラフである。縦軸は、ビート雑音を発生させる2つの光のうち一方の偏波を任意に変動させ、他方はそれに常に直交している場合のビート雑音合計パワーの最小値の変動の相対値を示し、横軸は2つの偏光子の偏光軸の角度差の2倍である。
【0077】
図6を見ると90度(偏光子の偏光軸角度差で45度)で最大となっている。従って、ポアンカレ球上で90度が最も良いことが分かる。また、ポアンカレ球上で90度の時の強度の半分、すなわち−3dbになるのは60度(偏光子の偏光軸角度差で30度)と120度(偏光子の偏光軸角度差で60度)であるので、厳密に45度でなくても、ポアンカレ球上で60度から120度の位相差を持つ(偏光子の偏光軸角度差が30度から60度)ように2つの偏光子をセットしておけば良いと考える。
【0078】
尚、本実施形態では第1及び第2系統に分岐された光信号にのみ偏光子を通しているが、第3系統に分岐された光信号も偏光子を通すようにしても良い。この場合は3つの偏光子の偏光軸角度が互いに60度(ポアンカレ球上の角度で120度)間隔となるようにしておくとビート雑音の最小値が最大になる。
【0079】
以上、本実施形態では、光信号を3つ以上の系統に分岐し、そのうち2つ以上の系統に偏光軸の実効的な方向が異なる偏光子を通しているので、第1の実施形態では検出が難しい、2つの子局からの送信光の偏波の方向が直交していてかつ送信光の偏波の方向が偏光軸と直交している場合でも、ビート雑音を検出することができる。すなわち、いかなる偏波状態であってもビート雑音が検出可能である。
【0080】
(第3の実施形態)
以下、図面を参照して本発明第3の実施形態について説明する。図7は本発明第2の実施形態のビート雑音検出装置及びこれを組み込んだ親局である。構成の概略は第1及び第2の実施形態のビート雑音検出装置と類似するので、異なる部分を中心に説明する。
【0081】
本実施形態のビート雑音検出装置は第2の実施形態における第3の光電変換器の代用として、光受信器10を使用した構造となっている。
【0082】
図2に示したようにビート雑音は信号に比べて高周波成分であるので、光受信器10で光電変換して得られる電気信号に対して高域通過フィルタ14を通すことでビート雑音成分を抽出することができる。抽出されたビート雑音成分はビート検出器6に入力され、ビート検出器6において第1の光電変換器5−1、第2の光電変換器5−2からの電気信号と電力合成されてビート雑音の検出が行われる。
【0083】
以上本実施形態によれば、第2の実施形態ではビート検出装置内で3個の光電変換器を使用していたが、これを2個に減らすことができるので装置をコンパクトにでき、かつ、装置の製作費用も節減できる。
【0084】
(第4の実施形態)
以下、図面を参照して本発明第4の実施形態について説明する。図8は本発明第4の実施形態のビート雑音検出装置及びこれを組み込んだ親局である。構成の概略は第1乃至第3の実施形態のビート雑音検出装置と類似するので、異なる部分を中心に説明する。
【0085】
本実施形態のビート雑音検出装置は、第1の実施形態で偏波依存性損失素子の代わりに偏光軸の実効的な方向が可変な軸可変偏波依存性損失素子17を用いた点が異なる。軸可変偏波依存性損失素子17は、制御部19からの信号により偏光軸の方向を変化させる。
【0086】
軸可変偏波依存性損失素子17は、例えば図9(a)のような通常の(固定軸の)偏波依存性損失素子17−1をモータ17−2で機械的に回転させるようなものが考えられる。
【0087】
制御部19は軸可変偏波依存性損失素子17に制御信号を送って、偏光軸の実効的な方向を一定時間毎に45度ずつ変化させる。尚、制御部19が送信する制御信号は、このパターンに限らず、例えば偏光軸を連続的に回転させたり、一定時間毎に60度ずつ変化させたり、あるいは、一定の区間(例えば0度〜180度)を往復させたりしても良い。要するに、ポアンカレ球上で原点を中心に点対称でない2点を含むように偏光軸の実効的な方向を変化させれば良い。
【0088】
本実施形態では、軸可変偏波依存性損失素子17の偏光軸の実効的な方向の時間変化に伴い、ビート雑音量も時間変化する。そのため、ビート検出部6ではビート雑音を安定して検出するためにビート雑音を時間平均して求めるものとする。
【0089】
尚、ビート検出部6から一定時間毎に制御部19にビート雑音の強度を通知し、制御部19はビート雑音が所定の強度以下の場合は軸可変偏波依存性損失素子17の偏光軸を一定速度で回転させ、所定の強度を上回った場合は軸可変偏波依存性損失素子17の偏光軸を回転させてビート雑音が最も大きく検出される角度を探索し、追従するような制御を行うと一層良い。
【0090】
尚、高域通過フィルタ14を経由した親局8の光受信器10からビート検出器6への電気信号入力は必須ではないが、確実にビート雑音を検出するには、光受信器10の電気信号を利用しない場合は軸可変偏波依存性損失素子17の偏光軸の実効的な方向は少なくとも3方向必要であるが、光受信器10の電気信号を利用することで2方向で済むという利点がある。
【0091】
また、本実施形態では軸可変偏波依存性損失素子17を用いたが、図10のように制御部19によって軸の向きを制御可能な可変偏波変換器17−3を通した入力光を第1の偏波依存性損失素子4−1に入力させる構成でも良い。
【0092】
図9(b)のように通常の偏波依存性損失素子17−1と可変偏波変換器17−3とを組み合わせることによって実効的に偏光軸を回転させることができる。可変偏波変換器17−3と偏波依存性損失素子17−1を組み合わせる場合は、光信号を可変偏波変換器17−3で偏波変換してから偏波依存性損失素子17−1に入力する。可変偏波変換器17−3を通すことで、偏波依存性損失素子17−1を空間的に回転させたのと同様な効果が得られる。
【0093】
可変偏波変換器17−3としては、例えば異方性結晶をモータで回転させるものがあるが、これ以外の、ファラデー素子にかける磁場の大きさ及び方向を制御して偏波の回転量を変化させることのできるものや、あるいはボッケルス効果を有する結晶に様々な方向から電場をかけて実効的な軸の方向や軸間の位相差を制御するようなものを用いれば、機械的な可動機構を含まないので装置の信頼性(耐久性)の低下を回避できる。本実施形態では、軸可変偏波依存性損失素子17として、ファラデー素子を用いた可変偏波変換器と偏光子を組み合わせたものを用いる。
【0094】
以上、本実施形態によればビート雑音検出専用の光電変換器が一つだけで済むため、装置がさらにコンパクトになり、かつ、装置の製作費用も節減できる。
【0095】
【発明の効果】
以上本発明によれば、光信号を偏波依存性損失素子を用いてポアンカレ球上で原点を中心に点対称でない2点を含む偏波状態に変換してからビート雑音を検出するため、光信号に含まれる2つの送信光の波長が近づいたときに、確実にビート雑音を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態に係るビート雑音検出装置の概略構成図。
【図2】 ビート雑音成分と信号成分とのスペクトル例。
【図3】 直交する直線偏波が偏光子によって同一偏波に変換される図。
【図4】 ポアンカレ球による偏波状態の説明図。
【図5】 第2の実施形態に係るビート雑音検出装置の概略構成図。
【図6】 偏光子の角度差とビート雑音の最小値との関係。
【図7】 第3の実施形態に係るビート雑音検出装置の概略構成図。
【図8】 第4の実施形態に係るビート雑音検出装置の概略構成図。
【図9】 第4の実施形態における軸可変偏波依存性損失素子の概略構成図。
【図10】 第4の実施形態に係るビート雑音検出装置の変形例を表す概略構成図。
【符号の説明】
1 ビート検出装置
2−1、2−2 光ファイバ
3−1、3−2、16 分配器
4−1、4−2、17−1 偏波依存性損失素子
5−1、5−2、5−3 光電変換器
6 ビート検出器
8 親局
9 子局
10 光受信器
11 分岐結合器
12 信号出力端子
14 高域通過フィルタ
15 結果出力端子
17 軸可変偏波依存性損失素子
17−2 モータ
17−3 可変偏波変換器
19 制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a beat noise detection device used to suppress the influence of beat noise caused by interference of optical signals from a plurality of slave stations on a signal in a subcarrier multiple access (SCMA) system using a passive optical network (PON). The present invention also relates to a communication device that suppresses the influence of beat noise.
[0002]
[Prior art]
In an SCMA system using PON, a plurality of slave stations transmit different subcarrier signals on different wavelengths of light (transmission light). After these transmission lights are combined at the PON, the master station receives the optical signals from the plurality of slave stations in a lump without separating them, and separates the signals after photoelectric conversion. For this reason, if the frequency band of noise (beat noise) caused by interference between transmission lights of a plurality of slave stations overlaps with the frequency band of the signal, it is difficult to receive the signal satisfactorily.
[0003]
Therefore, a method has been developed in which the wavelengths of transmitted light from a plurality of slave stations are separated so that beat noise does not affect the signal, and this is maintained. For example, an optical interference canceller (Seto et al., “Self-healing road-to-vehicle communication” ROF system (2) -Optical multiplexing by optical interference canceller- "2001 IEICE Communication Society Conference, B-10-59) has been proposed.
[0004]
In this method, the wavelengths of the transmission lights of a plurality of slave stations are separated in advance so that beat noise does not affect the signal, and the wavelength interval may fluctuate due to a temperature change or the like. The side detects the presence or absence of beat noise generated by the transmitted light.If beat noise is detected, it analyzes this and notifies the slave station that the wavelength of the transmitted light is too close. Is to instruct to release.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this method, the wavelength of the transmission light is controlled by detecting beat noise contained in an electrical signal obtained by photoelectrically converting the transmission light in the master station.
[0006]
Beat noise is generated by interference between two transmission lights, while interference between the two transmission lights decreases as the polarization approaches orthogonality, and does not interfere if the transmission waves are completely orthogonal. For this reason, the beat noise itself becomes small and the detection becomes difficult as the polarizations of the two transmission lights approach orthogonal, and the beat noise itself does not occur when the two transmission lights are completely orthogonal.
[0007]
However, since the polarization of the transmission light transmitted from a plurality of slave stations changes randomly every moment depending on conditions such as temperature, even if the polarizations of the two transmission lights are orthogonal at a certain time, another time Is not necessarily orthogonal.
[0008]
Therefore, even if the wavelengths of the two transmitted lights are close, beat noise is not generated while the polarizations are orthogonal, so that the approach of the wavelength cannot be detected, and suddenly after the wavelengths are very close. There is a possibility that the polarization noise becomes not orthogonal and beat noise affects the signal.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus that can detect beat noise more reliably.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a beat noise detection apparatus according to the present invention converts a first optical signal into a first electric signal among optical signals branched into at least a first system and a second system. A photoelectric converter, a polarization-dependent loss element disposed in the path of the second optical signal, and a second optical signal output from the polarization-dependent loss element are converted into a second electrical signal. A second photoelectric converter; and a beat detector that detects beat noise components included in the first and second electric signals.
[0011]
The beat noise detection device according to the present invention includes a first polarization-dependent loss element arranged in a path of a first optical signal among optical signals branched into at least a first, a second, and a third system. The effective direction of the polarization axis is disposed in the path of the second optical signal, and the effective direction of the polarization axis of the first polarization-dependent loss element is an integer (including 0) times 90 degrees. And the first and second optical signals output from the first and second polarization-dependent loss elements having an angle difference excluding the first and second polarization-dependent loss elements, respectively. First and second photoelectric converters that convert electrical signals, a third photoelectric converter that converts the third optical signal into a third electrical signal, and the first, second, and third electrical converters A beat detector for detecting a beat noise component included in the signal.
[0012]
In the beat noise detection apparatus of the present invention, the first and second polarization-dependent loss elements are first and second polarizers, respectively, and the polarization axis of the first polarizer is effective. The direction is an angle difference of 30 degrees or more and 60 degrees or less from the effective direction of the polarization axis of the second polarizer, or the point that effectively corresponds to each of the polarization axes on the Poincare sphere, The angle formed with respect to the center of the Poincare sphere may be 60 degrees or more and 120 degrees or less.
[0013]
The beat noise detection apparatus of the present invention further includes a third polarization-dependent loss element through which the third optical signal passes before being input to the third photoelectric converter. The effective direction of the polarization axis of the wave-dependent loss element may be different from the effective direction of the polarization axis of the first and second polarization-dependent loss elements.
[0014]
In addition, the beat noise detection device of the present invention has a terminal for receiving the input of the fourth electric signal obtained by photoelectrically converting the third optical signal externally, instead of the third photoelectric converter. The beat detector may use a fourth electric signal instead of the third electric signal.
[0015]
The beat noise detection apparatus of the present invention includes an axially variable polarization dependent loss element in which an effective direction of a polarization axis to which an optical signal is input is variable, and an optical signal output from the axially variable polarization dependent loss element A photoelectric converter that converts the signal into an electric signal, a control unit that changes the effective direction of the polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element, and a beat detection unit that detects beat noise included in the electric signal; Have
[0016]
Further, in the beat noise detection device of the present invention, the polarization dependent loss element is an axis variable polarization dependent loss element in which an effective direction of a polarization axis is variable, and further the axis variable polarization dependency A control unit that changes the effective direction of the polarization axis of the lossy element may be provided.
[0017]
The beat noise detection apparatus of the present invention includes a variable polarization conversion element that converts the polarization of an input optical signal, and a polarization dependent loss arranged in a path of the optical signal output from the variable polarization conversion element. An element, a photoelectric converter that converts an optical signal output from the polarization dependent loss element into an electrical signal, and a beat detector that detects a beat noise component included in the output signal of the photoelectric converter.
[0018]
The beat noise detection device of the present invention further includes a variable polarization conversion element that converts the polarization of the second optical signal, and the polarization dependent loss element includes the variable polarization conversion element. It is good also as inputting the 2nd optical signal output from.
[0019]
In addition, the beat noise detection device of the present invention has a terminal for receiving an input of a third electric signal obtained by photoelectrically converting the first optical signal externally, instead of the first photoelectric converter. The beat detector may use a third electrical signal instead of the first electrical signal.
[0020]
A communication apparatus according to the present invention is a communication apparatus corresponding to a master station of a subcarrier multiple access system connected to a plurality of slave stations through optical fibers, and at least first and second optical signals transmitted from the slave stations are transmitted. Branching means for branching into the first optical signal, a polarization-dependent loss element disposed in the path of the first optical signal, and the first optical signal output from the polarization-dependent loss element as a first A photoelectric converter for converting into an electric signal; an optical receiving means for converting the second optical signal into a second electric signal to extract a signal component; and the first electric signal and the second electric signal. A beat detection unit for detecting the included beat noise component.
[0021]
Further, in the communication device of the present invention, the polarization dependent loss element is an axis variable polarization dependent loss element in which an effective direction of a polarization axis is variable, and the axis variable polarization dependent loss element It is good also as providing the control part which changes the effective direction of these polarization axes.
[0022]
The communication apparatus of the present invention further includes a variable polarization conversion element that converts the polarization of the first optical signal, and the polarization dependent loss element is output from the variable polarization conversion element. The first optical signal may be input.
[0023]
A communication apparatus according to the present invention is a communication apparatus corresponding to a master station of a subcarrier multiple access system connected to a plurality of slave stations by optical fibers, and at least first, second and third optical signals transmitted from the slave stations. Branching means for branching into an optical signal of the first system, a first polarization-dependent loss element disposed in the path of the first optical signal, a path of the second optical signal, and a polarization axis A second polarization-dependent loss element whose effective direction has an angular difference excluding an integer multiple of 90 degrees from the effective direction of the polarization axis of the first polarization-dependent loss element; A photoelectric converter that converts the first and second optical signals output from the loss element into first and second electrical signals, respectively, and a signal component that converts the third optical signal into a third electrical signal. And an optical receiving means for extracting a beat included in the first, second and third electric signals. And a beat detector which detects a sound component.
[0024]
In general, even if the polarizations of two transmission lights whose wavelengths are close to each other are orthogonal to each other, they can be brought into an interference state by passing through a polarization-dependent loss element having an appropriate axis. Even when three or more transmission light wavelengths approach each other and cause interference, it can be considered that there are a plurality of “two sets of transmission light”, and therefore interference may be caused by two transmission lights.
[0025]
FIG. 3 shows an example in which a polarizer is used as the polarization dependent loss element. Hereinafter, in order to simplify the explanation, it is assumed that a polarizer is used as the polarization dependent loss element. One of the two transmission lights is a linear polarization as represented by the polarization 101 of the first transmission light, and the other transmission light is the polarization 102 of the second transmission light. These are linearly polarized waves as shown, which are orthogonal to each other. When an optical signal including these two transmission lights passes through a polarizer having a polarization axis 100, components corresponding to the projection of the polarization of the two transmission lights pass through the polarizer. Passed components are polarized in the same direction as the polarization axis 100, and these cause interference, so that beat noise can be detected.
[0026]
When one of the polarizations of two transmission lights whose wavelengths are close to each other is orthogonal to the polarization axis, the projection component of the polarization of the transmission light becomes 0, so that the two transmission lights also pass through the polarizer. Does not cause interference. However, in an actual optical communication system, each transmitted light undergoes random polarization conversion when propagating through an optical fiber, so the polarization of each transmitted light when reaching the receiving side is random, It is rare that the polarizations of two approaching transmission lights are orthogonal. In addition, even if it happens to be orthogonal, the polarization of either one of the two transmitted lights rarely coincides completely with the polarization axis. Therefore, if full reliability is not required, the configuration of the first invention of the present application is composed of two systems and at least one polarizer. Can be high enough.
[0027]
As described above, with a polarizer having one fixed axis, it is impossible to cause interference between two transmission lights in an arbitrary polarization state. Considering that interference basically occurs from two transmitted lights, it can be seen that at least three systems and two polarizers are required to reliably detect beat noise.
[0028]
This is because, in only two systems, two transmitted lights, one orthogonal to the polarization axis of the first polarizer of the first system and the other orthogonal to the polarization axis of the second polarizer of the second system. This is because the optical signal that has passed through both the first and second polarizers does not cause interference. For this purpose, a third system is necessary, but this system does not need to include a polarizer unless the polarization axis of the first polarizer and the polarization axis of the second polarizer are orthogonal to each other. This is because, if the two polarizers are not orthogonal, the polarizations of the two transmitted lights orthogonal to the two polarizers are also not orthogonal, and thus interfere even without a polarizer. Of course, a polarizer may be provided.
[0029]
From the above description, it is clear that complete reliability cannot be obtained if the direction of the polarization axis of the first polarizer and the direction of the polarization axis of the second polarizer are the same.
[0030]
The polarization axis and polarization are “same”, “orthogonal”, and “integer multiple of 90 degrees” are not about the absolute direction of the space, but when the polarization of the incident optical signal is fixed, That is, it is effectively “same”, “orthogonal”, and “integer multiple of 90 degrees”. For example, when the polarization axis of the first polarizer is in the x-axis direction and the polarization axis of the second polarizer is in the y-axis direction, it is spatially “orthogonal” but before the second polarizer. For example, when a half-wave plate having an axis at an angle of 45 degrees with respect to the x axis is provided, the first polarizer and the second polarizer are viewed with the polarization of the incident optical signal fixed. In some cases (effectively) have “same” axes. As described above, the spatial directions of the polarization axes of the two polarizers need to be determined in consideration of the polarization conversion received from when the optical signal is branched until it reaches the polarizer.
[0031]
When the wavelengths of the two transmission lights are approaching, a beat noise component is always included in any of the electrical signals obtained by photoelectrically converting each of these three systems of optical signals. In the beat noise detector, the presence / absence of beat noise is detected from each of these electric signals, or from an appropriately selected and synthesized signal. By adopting such a configuration, it is possible to reliably detect beat noise from an optical signal including two transmission lights of any polarization whose wavelengths are close to each other.
[0032]
As described above, in order to reliably detect beat noise, two polarizers and three systems are required. It is desirable that the effective direction of the polarization axis of the polarizer used can detect beat noise that is as large as possible even if the polarization of two light beams that are close in wavelength changes arbitrarily. It is particularly desirable that the intensity of beat noise detected by the three systems varies with the variation in polarization, but it is desirable that the minimum value of the variation range of the total beat noise intensity be as large as possible.
[0033]
When two polarizers are used, the minimum value of the total beat noise intensity is maximized because the effective direction of the first polarizer is 45 degrees from the effective direction of the second polarizer. This is the case. This can be explained as follows.
[0034]
Although a polarizer is not inserted into the third system, this state can be regarded as a virtual polarizer that completely transmits one of the two transmitted lights having wavelengths close to each other. The amount of beat noise is determined by the amount that the other light can pass through the virtual polarizer. Since one transmitted light always transmits through the virtual polarizer, the average amount of the resulting beat noise is larger than the other two systems in which the real polarizer is inserted.
[0035]
Accordingly, when the polarization changes, the total beat noise amount is minimized when the beat noise obtained by the third photoelectric converter is 0, that is, the polarizations of the two transmission lights are orthogonal. This is the case. At this time, when one polarization of the two lights is completely orthogonal to the axis of the first polarizer, the light transmitted through the first polarizer does not cause interference. That is, there is a polarization state in which no beat noise is detected from the electrical signals obtained by the third system and the first system.
[0036]
In order to make the beat noise detected by the second system as large as possible in such a case, it is sufficient that the polarization axis of the polarizer is just in the middle of the polarizations of the two transmission lights. One of the polarizations of the two transmission lights is a polarization orthogonal to the polarization axis of the first polarizer, and the polarization of the other transmission light is orthogonal to this, that is, the polarization of the first polarizer. Polarization in the same direction as the axis. Therefore, the middle is 45 degrees from the effective direction of the polarization axis of the first polarizer. Therefore, it is best that the effective direction of the polarization axis of the first polarizer has an angular difference of 45 degrees from the effective direction of the polarization axis of the second polarizer.
[0037]
Also, the angle at which the beat noise is approximately half the intensity (−3 db) when the minimum value is 45 degrees is 30 degrees and 60 degrees from the effective direction of the polarization axis of the first polarizer. The effective direction of the polarization axis of the first polarizer may be an angle difference of 30 degrees or more and 60 degrees or less from the effective direction of the polarization axis of the second polarizer.
[0038]
By making such an angle difference, the minimum value of the detected beat noise can be increased as much as possible even if the polarization changes.
[0039]
As described above, the third system may not include a polarizer. When the beat noise detector of the present application is installed in a master station of an SCMA system using a PON, the master station is always provided with an optical receiver for data for receiving an optical signal and converting it into an electrical signal. . Since the optical receiver for data must be able to receive any polarization of the optical signal, a polarizer is not usually inserted in front of the optical receiver.
[0040]
The reason why beat noise is detected in such a system is to prevent the beat noise from overlapping the data signal frequency by detecting that the wavelengths of the two transmission lights are close and separating them. Therefore, it is desirable to detect the beat noise while it is in a frequency band higher than the data signal frequency.
[0041]
In general, a data optical receiver used for SCMA has sufficient characteristics at a data signal frequency. When the frequency deviates from the data signal frequency, characteristics such as gain do not usually deteriorate suddenly, and characteristics gradually deteriorate at higher frequencies. Since the variation of the wavelength of the slave station is slow, it is sufficient that beat noise can be detected during a sufficiently long time on the order of seconds. Therefore, it does not require a high S / N ratio like data. Therefore, in the present application, an input terminal from the outside is provided so that the optical receiver for data of the master station can be used instead of the third photoelectric converter.
[0042]
By doing so, it is possible to save the space and parts necessary for the third photoelectric converter and to reduce the number of light branches.
[0043]
When a polarizer is inserted into the third system in addition to the first and second systems, its axis is different from the effective direction of the polarization axis of either the first or second polarizer. desirable. Furthermore, if the effective directions of the polarization axes of the first, second, and third polarizers are separated as much as possible, beats of the remaining systems can be obtained even in a polarization state in which beat noise becomes weak in other systems. Since noise increases, detection can be performed stably.
[0044]
Up to this point, beat noise was detected by converting it to an electrical signal after passing through a polarizer having an effectively different polarization axis for each of the optical signals branched into multiple systems. Even if the effective direction of the polarization axis is changed with time using a polarizer capable of changing the general direction, the same effect can be obtained.
[0045]
Specifically, an optical signal is input to the variable axis polarizer, the output is converted into an electric signal by a photoelectric converter, and beat noise is detected by a beat detector. When the effective direction of the polarization axis of the variable axis polarizer is changed with time, the magnitude of the beat noise changes corresponding to the polarization of the two transmitted lights whose wavelengths are close to each other. Even if beat noise does not occur at all at a certain moment due to the combination of the effective direction of the polarization axis and the polarization of the two transmitted lights, the beat noise is caused by the change in the effective direction of the polarization axis over time. Will occur.
[0046]
As a pattern for changing the effective direction of the polarization axis, a pattern in which the effective direction of the polarization axis is continuously rotated in one direction, or an effective direction of the polarization axis is reciprocated with an amplitude of 180 degrees. A pattern to be modulated and a pattern to be switched to three different directions as far apart as possible corresponding to the case where the detection is performed by branching into the above-described three systems are conceivable.
[0047]
Here, since the effective direction of the polarization axis of the polarizer is temporally changed, it is necessary to perform temporal averaging processing or sampling processing when detecting beat noise after photoelectric conversion.
[0048]
As the configuration of the variable axis polarizer, in addition to the configuration in which the polarizer (normal polarizer) whose polarization axis direction is fixed is rotated by a motor or the like, the polarization of the optical signal input to the polarizer is variable. A configuration in which the effective direction of the polarization axis of the polarizer is rotated by changing with a polarization converter may be used. An axial variable polarizer having a configuration using a variable polarization converter that can electrically convert polarization does not include a mechanical configuration, so that the durability of the entire beat detection device can be maintained.
[0049]
By doing in this way, it is possible to reliably detect beat noise caused by two transmission lights whose wavelengths are close to each other regardless of the polarization state of the optical signal. Further, only one system for inserting a polarizer is required, and the number of photoelectric converters can be reduced, so that there is an advantage that the configuration can be made compact.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an outline of a communication system using a beat noise detecting apparatus according to a first embodiment of the present invention and a communication apparatus incorporating the beat noise detecting apparatus.
[0051]
This communication system is an SCMA system using PON, in which a plurality of slave stations 9 and a master station 8 are connected by an optical fiber 2-2. A plurality of transmission lights having different wavelengths transmitted from each slave station 9 are transmitted to the master station 8 through the branching coupler 11 as mixed optical signals. The optical signal is distributed to the optical receiver 10 and the beat noise detector 1 by the distributor 3-2. The optical signal distributed to the optical receiver 10 is photoelectrically converted into an electric signal, and a signal from each slave station is extracted. Further, a part of the electric signal is branched and output in the optical receiver 10 and sent to the beat noise detection device via the high-pass filter 14. On the other hand, the optical signal distributed to the beat noise detection device 1 detects beat noise included in the optical signal.
[0052]
The beat noise detection apparatus (hereinafter, this apparatus) according to the present embodiment detects beat noise from a signal transmitted from the slave station 9 by being incorporated in the master station 8 in the communication system. Information for performing wavelength control of transmission light is provided.
[0053]
This apparatus includes an optical fiber 2-1 that inputs an optical signal in which transmission lights from a plurality of slave stations 9 are mixed, and a first polarization-dependent loss that gives a polarization-dependent loss element loss to the output light. The element 4-1, the first photoelectric converter 5-1 that photoelectrically converts the output light from the first polarization-dependent loss element 4-1 and outputs an electric signal, and the electricity obtained by photoelectric conversion. It has a beat detector 6 that detects beat noise from the signal and an output signal from the high-pass filter 14 that the master station 8 has, and a result output terminal 15 that outputs the detection result of the beat noise.
[0054]
The polarization-dependent loss element is an optical element that has first and second orthogonal polarization axes and has different losses with respect to the polarization corresponding to each of the two polarization axes. Polarization conversion that changes the component ratio between the polarization corresponding to the polarization axis and the polarization corresponding to the second polarization axis is generated. A polarizer is a kind of polarization-dependent loss element and has an infinite loss with respect to the polarization corresponding to one polarization axis. In the present embodiment, the first polarization-dependent loss element 4-1 is assumed to be a polarizer in order to simplify the description, but a general polarization-dependent loss element may be used.
[0055]
An optical signal from the slave station is input to the beat noise detection device 1 from the optical fiber 2-1. The optical signal is input to the first photoelectric converter 5-1 through the first polarization-dependent loss element 4-1, and is converted into an electric signal.
[0056]
Together with the high-pass filter 14 output signal, these two electrical signals are input to the beat detector 6 to detect the presence and content of beat noise using the electrical signal obtained by combining the two electrical signals. And output the result via the result output terminal 15.
[0057]
The beat detector 6 may use a method of selecting and using the one having the larger beat noise component of the two electrical signals as a method other than power combining. In this case, it is preferable to switch when the other beat noise component becomes larger due to the fluctuation of the beat noise component while one is used.
[0058]
An electrical signal obtained by photoelectrically converting an optical signal is typical (when the wavelengths of the two transmission lights are close and the polarizations of the two transmission lights are not orthogonal) as shown in FIG. Since the data signal appears on the low frequency side and beat noise appears on the high frequency side, it is possible to detect high frequency components corresponding to beat noise by using a high-pass filter. is there.
[0059]
Hereinafter, the operation when the first and second transmission lights from the two slave stations are input from the optical fiber 2-1 will be described for each polarization direction. For the sake of simplicity, it is assumed that the two transmission lights included in the optical signal are both linearly polarized waves.
[0060]
When the polarization direction of the first transmission light and the polarization direction of the second transmission light are not orthogonal, the first transmission light and the second transmission light cause interference. Therefore, if the angle between the two polarizations is sufficiently far from 90 degrees, the beat of a magnitude that can be detected is detected in the electrical signal obtained by photoelectrically converting the optical signal input to the optical receiver 10 described above. Since noise is included, beat noise can be detected.
[0061]
On the other hand, when the polarization direction of the first transmission light and the polarization direction of the second transmission light are orthogonal or the angle between the two polarizations is close to 90 degrees, the first transmission light and the second transmission light There is no interference with the transmitted light, or the degree of interference is weak. Therefore, the electric signal obtained by photoelectrically converting the optical signal input to the optical receiver 10 described above does not contain beat noise, or the included beat noise is weak, so that detection is difficult. .
[0062]
The first and second transmission lights branched into the first system are subjected to polarization conversion by the first polarization-dependent loss element 4-1. In the present embodiment, since the first polarization dependent loss element 4-1 is a polarizer, both the first transmission light 101 and the second transmission light 102 are in the direction of the polarization axis 100 as shown in FIG. Is converted into light having only the polarization component. As a result, in the optical signal output from the first polarization-dependent loss element 4-1, the first transmission light and the second transmission light have the same polarization and cause strong interference, which is photoelectrically converted. Since beat noise included in the electric signal obtained by photoelectric conversion in the device 5-1 becomes strong, detection becomes easy.
[0063]
The above is the case of linearly polarized waves, but beat noise can be detected from the optical signal input to the optical receiver when the general polarized waves are similarly orthogonal.
[0064]
In the present embodiment, a polarizer is used for the first polarization-dependent loss element 4-1, but the same applies to a general polarization-dependent loss element. This will be described with reference to FIG.
[0065]
FIG. 4 is a sphere called a Poincare sphere that represents the state of polarization. Various polarizations are mapped on the spherical surface of the Poincare sphere, and the polarization state of light can be expressed as one point on the spherical surface of the Poincare sphere. For example, every point on the circumference of the equator 401 of the Poincare sphere is linearly polarized, and points of the north pole 402 and the south pole 403 are circularly polarized waves. In addition, as indicated by points A and B, two polarizations represented by two points that are point-symmetric with respect to the origin O in the Poincare sphere are orthogonal to each other.
[0066]
The polarization axis of the polarizer is also expressed as one point on the Poincare sphere. The light that has passed through the polarizer becomes a polarized wave represented by a point representing the polarization axis. For example, when light having a polarization represented by a point A passes through a polarizer having a polarization axis represented by a point P2, the polarization of the output light becomes a point P2. That is, the point A is converted to the point P2 on the Poincare sphere. Similarly for point B, the converted polarization is represented by point P2.
[0067]
A general polarization-dependent loss element has two orthogonal polarization axes, which are represented by two points that are point-symmetric with respect to the origin O on the Poincare sphere, such as point P1 and point P2. In a general polarization-dependent loss element, conversion is performed so as to approach a point representing the polarization axis with the smaller loss on the Poincare sphere. For example, when the point P1 is a polarization axis with a large loss and the point P2 is a polarization axis with a small loss, the light having the polarization represented by the point A is converted so as to approach the point P2 and the polarization represented by the point C. Have a wave. Similarly, the point B is converted so as to approach the point P2 and has a polarization represented by the point D.
[0068]
As a result, the points A and B were point-symmetric with respect to the origin O and the two polarized waves were orthogonal to each other before the conversion, but the points C and D were not point-symmetric with respect to the origin O. The waves will not be orthogonal. That is, when the polarization directions of the first and second transmission lights are orthogonal, even if the polarization-dependent loss element 4-1 is a general polarization-dependent loss element, the optical fiber 2-1. The polarized waves become non-orthogonal by passing through the polarization dependent loss element 4-1, and beat noise can be easily detected.
[0069]
As described above, according to the present embodiment, beat noise can be detected even when the polarizations of two transmission lights are orthogonal, and beat noise can be detected more reliably than in the past.
[0070]
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a beat noise detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. Since the outline of the configuration is similar to that of the beat noise detection apparatus according to the first embodiment, different parts will be mainly described.
[0071]
This apparatus includes an optical fiber 2-1 that inputs an optical signal in which light of a plurality of wavelengths is mixed, a distributor 3-1 that distributes the optical signal to three systems, and a first output from the distributor 3-1. A first polarization-dependent loss element 4-1 that gives polarization-dependent loss to light, and an output signal that photoelectrically converts output light from the first polarization-dependent loss element 4-1 and outputs an electrical signal. One photoelectric converter 5-1, a second polarization-dependent loss element 4-2 that gives a polarization-dependent loss to the second output light from the divider 3-1, and a second polarization dependency The first photoelectric converter 5-2 that photoelectrically converts the output light from the lossy element 4-2 and outputs an electrical signal, and the third output light from the distributor 3-1 photoelectrically converts the electrical signal. A third photoelectric converter 5-2 for outputting a beat, a beat detector 6 for detecting beat noise from three electric signals obtained by photoelectric conversion, and detection of beat noise And a result output terminal 15 for outputting the results.
[0072]
In the present embodiment, among the optical signals branched into the first to third systems, the first and second systems of optical signals undergo photoelectric conversion after passing through the polarization-dependent loss element, so that there are two polarization-dependent losses. By providing an angle between the polarization axes of the elements (an angle other than 0 degrees and 90 degrees), it is difficult to detect in the first embodiment, and the directions of polarization of the two transmitted lights are orthogonal to each other and transmitted. Even when the polarization direction of light is orthogonal to the polarization axis, beat noise can be detected. That is, beat noise can be detected in any polarization state.
[0073]
However, the minimum value of the beat noise that can be detected (assuming that each light intensity is constant) differs depending on the relative relationship between the directions of the polarization axes of the first and second polarization dependent loss elements. In an extreme example, if the difference between the axes of the first and second polarization-dependent loss elements is only once on the Poincare sphere, the minimum value is very small, and it is difficult to reliably detect beat noise. It is. Therefore, it is desirable to set the difference between the axes of the two polarization dependent loss elements so that the minimum value of the beat noise is as large as possible.
[0074]
When a polarizer is used as the first and second polarization dependent loss elements, it is desirable to set the angle of the two polarization axes to be 45 degrees. 45 degrees here is a spatial angle when the polarizations of the optical signals input to the two polarizers are the same. When this “45 degrees” is represented on the Poincare sphere, it becomes 90 degrees.
[0075]
When different polarization conversions occur before the optical signal branched into the first and second systems reaches the polarization dependent loss element, the minimum value of the beat noise is the maximum of the polarizer. The difference in polarization axis is not necessarily 45 degrees spatially. In such a case, the spatial angle is set to be “effectively 45 degrees” including the effect of polarization conversion.
[0076]
FIG. 6 shows detection by the first photoelectric converter and the second photoelectric converter twice the angle difference between the polarization axes of the two polarizers (this corresponds to the phase difference on the Poincare sphere). It is the graph which showed the relationship of the minimum value of the total power of beat noise. The vertical axis shows the relative value of the fluctuation of the minimum value of the beat noise total power when the polarization of one of the two lights that generate beat noise is arbitrarily changed and the other is always orthogonal to it. The axis is twice the angular difference between the polarization axes of the two polarizers.
[0077]
Looking at FIG. 6, the maximum is 90 degrees (45 degrees in terms of the polarization axis angle of the polarizer). Therefore, it can be seen that 90 degrees is the best on the Poincare sphere. On the Poincare sphere, half of the intensity at 90 degrees, that is, −3 db is 60 degrees (30 degrees in the polarization axis angle difference of the polarizer) and 120 degrees (60 degrees in the polarization axis angle difference of the polarizer). Therefore, even if the angle is not exactly 45 degrees, the two polarizers are arranged so that they have a phase difference of 60 to 120 degrees on the Poincare sphere (the polarization axis angle difference of the polarizer is 30 to 60 degrees). I think that it should be set.
[0078]
In the present embodiment, only the optical signal branched into the first and second systems passes through the polarizer, but the optical signal branched into the third system may also pass through the polarizer. In this case, the minimum value of the beat noise is maximized if the polarization axis angles of the three polarizers are spaced from each other by 60 degrees (120 degrees on the Poincare sphere).
[0079]
As described above, in this embodiment, an optical signal is branched into three or more systems, and a polarizer having a different effective direction of the polarization axis is passed through two or more systems among them. Therefore, detection is difficult in the first embodiment. Beat noise can be detected even when the polarization directions of transmission light from two slave stations are orthogonal and the polarization direction of transmission light is orthogonal to the polarization axis. That is, beat noise can be detected in any polarization state.
[0080]
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 shows a beat noise detecting apparatus according to the second embodiment of the present invention and a master station incorporating the beat noise detecting apparatus. Since the outline of the configuration is similar to that of the beat noise detection apparatus of the first and second embodiments, the description will focus on the different parts.
[0081]
The beat noise detection device of this embodiment has a structure using an optical receiver 10 as a substitute for the third photoelectric converter in the second embodiment.
[0082]
As shown in FIG. 2, beat noise is a high-frequency component compared to the signal, so that the beat noise component is extracted by passing the high-pass filter 14 for the electric signal obtained by photoelectric conversion by the optical receiver 10. can do. The extracted beat noise component is input to the beat detector 6, and the beat detector 6 combines power with the electrical signals from the first photoelectric converter 5-1 and the second photoelectric converter 5-2 to generate beat noise. Is detected.
[0083]
As described above, according to the present embodiment, three photoelectric converters are used in the beat detection device in the second embodiment. However, since this can be reduced to two, the device can be made compact, and Equipment manufacturing costs can also be reduced.
[0084]
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows a beat noise detecting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention and a master station incorporating the beat noise detecting apparatus. Since the outline of the configuration is similar to that of the beat noise detection apparatus according to the first to third embodiments, different portions will be mainly described.
[0085]
The beat noise detection apparatus according to the present embodiment is different from the first embodiment in that an axially variable polarization dependent loss element 17 in which the effective direction of the polarization axis is variable is used instead of the polarization dependent loss element. . The variable axis polarization-dependent loss element 17 changes the direction of the polarization axis according to a signal from the control unit 19.
[0086]
The axis variable polarization dependent loss element 17 is such that, for example, a normal (fixed axis) polarization dependent loss element 17-1 as shown in FIG. 9A is mechanically rotated by a motor 17-2. Can be considered.
[0087]
The control unit 19 sends a control signal to the variable axis polarization dependent loss element 17 to change the effective direction of the polarization axis by 45 degrees at regular time intervals. The control signal transmitted by the control unit 19 is not limited to this pattern. For example, the polarization axis is continuously rotated, the control signal is changed by 60 degrees at regular time intervals, or a constant section (for example, 0 degree to 0 degree). 180 degrees) may be reciprocated. In short, it is only necessary to change the effective direction of the polarization axis so as to include two points that are not point-symmetric about the origin on the Poincare sphere.
[0088]
In the present embodiment, the amount of beat noise also changes with time with time change in the effective direction of the polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element 17. For this reason, the beat detection unit 6 obtains beat noise by time averaging in order to stably detect beat noise.
[0089]
The beat detection unit 6 notifies the control unit 19 of the beat noise intensity at regular intervals, and the control unit 19 sets the polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element 17 when the beat noise is equal to or less than a predetermined intensity. When it rotates at a constant speed and exceeds a predetermined intensity, the polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element 17 is rotated to search for the angle at which the beat noise is detected most greatly and perform control to follow it. And even better.
[0090]
Although it is not essential to input an electric signal from the optical receiver 10 of the master station 8 to the beat detector 6 via the high-pass filter 14, in order to detect beat noise with certainty, the electric signal of the optical receiver 10 is used. When no signal is used, at least three effective directions of the polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element 17 are required. However, by using the electric signal of the optical receiver 10, two directions are sufficient. There is.
[0091]
Further, in this embodiment, the variable axis polarization dependent loss element 17 is used. However, as shown in FIG. 10, the input light that has passed through the variable polarization converter 17-3 whose axis direction can be controlled by the control unit 19 is used. The configuration may be such that the first polarization dependent loss element 4-1 is input.
[0092]
As shown in FIG. 9B, the polarization axis can be effectively rotated by combining the normal polarization dependent loss element 17-1 and the variable polarization converter 17-3. When the variable polarization converter 17-3 and the polarization dependent loss element 17-1 are combined, the optical signal is polarized by the variable polarization converter 17-3 and then the polarization dependent loss element 17-1. To enter. By passing the variable polarization converter 17-3, an effect similar to that obtained by spatially rotating the polarization dependent loss element 17-1 is obtained.
[0093]
As the variable polarization converter 17-3, for example, there is one that rotates an anisotropic crystal with a motor, but other than this, the magnitude and direction of the magnetic field applied to the Faraday element is controlled to control the rotation amount of the polarization. A mechanical movable mechanism can be used if it can be changed, or if it uses a Bockels effect crystal to control the effective axis direction and phase difference between axes by applying an electric field from various directions. Therefore, a decrease in the reliability (durability) of the apparatus can be avoided. In the present embodiment, a combination of a variable polarization converter using a Faraday element and a polarizer is used as the variable axis polarization dependent loss element 17.
[0094]
As described above, according to this embodiment, since only one photoelectric converter dedicated to beat noise detection is required, the apparatus can be further compacted and the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical signal is converted into a polarization state including two points that are not point-symmetric about the origin on the Poincare sphere using a polarization dependent loss element, and then beat noise is detected. It becomes possible to reliably detect beat noise when the wavelengths of the two transmission lights included in the signal approach each other.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a beat noise detection apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a spectrum example of a beat noise component and a signal component.
FIG. 3 is a diagram in which orthogonal linearly polarized waves are converted to the same polarization by a polarizer.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a polarization state by a Poincare sphere.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a beat noise detection device according to a second embodiment.
FIG. 6 shows the relationship between the angle difference of a polarizer and the minimum value of beat noise.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a beat noise detection device according to a third embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a beat noise detection device according to a fourth embodiment.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an axially variable polarization dependent loss element according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating a modification of the beat noise detection device according to the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Beat detector
2-1, 2-2 Optical fiber
3-1, 3-2, 16 distributor
4-1, 4-2, 17-1 Polarization dependent loss element
5-1, 5-2, 5-3 Photoelectric converter
6 Beat detector
8 Master station
9 slave stations
10 Optical receiver
11 Branch coupler
12 Signal output terminal
14 High-pass filter
15 Result output terminal
17-axis variable polarization dependent loss element
17-2 Motor
17-3 Variable polarization converter
19 Control unit

Claims (14)

少なくとも第1及び第2の系統に分岐された光信号のうち、第1の光信号を第1の電気信号に変換する第1の光電変換器と、
前記第2の光信号の経路に配置された偏波依存性損失素子と、
前記偏波依存性損失素子から出力された第2の光信号を第2の電気信号に変換する第2の光電変換器と、
前記第1及び第2の電気信号のうち少なくとも一方に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出器とを有するビート雑音検出装置。
A first photoelectric converter that converts a first optical signal into a first electrical signal out of at least the first and second optical signals;
A polarization dependent loss element disposed in a path of the second optical signal;
A second photoelectric converter that converts the second optical signal output from the polarization dependent loss element into a second electrical signal;
A beat noise detection apparatus comprising: a beat detector that detects a beat noise component included in at least one of the first and second electric signals.
少なくとも第1、第2及び第3の系統に分岐された光信号のうち、第1の光信号の経路に配置された第1の偏波依存性損失素子と、
前記第2の光信号の経路に配置され、偏光軸の実効的な方向が前記第1の偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向と90度の整数倍を除く角度差を持つ第2の偏波依存性損失素子と、
前記第1、第2の偏波依存性損失素子から出力された第1、第2の光信号をそれぞれ第1、第2の電気信号に変換する第1、第2の光電変換器と、
前記第3の光信号を第3の電気信号に変換する第3の光電変換器と、
前記第1、第2及び第3の電気信号のうちの少なくとも一つに含まれるビート雑音成分を検出するビート検出器とを有するビート雑音検出装置。
Of the optical signals branched into at least the first, second, and third systems, a first polarization-dependent loss element disposed in the path of the first optical signal;
Arranged in the path of the second optical signal, the effective direction of the polarization axis has an angular difference excluding an integral multiple of 90 degrees from the effective direction of the polarization axis of the first polarization dependent loss element. A second polarization dependent loss element;
First and second photoelectric converters for converting the first and second optical signals output from the first and second polarization dependent loss elements into first and second electrical signals, respectively;
A third photoelectric converter for converting the third optical signal into a third electrical signal;
A beat noise detection apparatus comprising: a beat detector that detects a beat noise component included in at least one of the first, second, and third electric signals.
前記第1および第2の偏波依存性損失素子はそれぞれ第1、第2の偏光子であり、前記第1の偏光子の偏光軸の実効的な方向が前記第2の偏光子の偏光軸の実効的な方向と30度以上60度以下の角度差であるか、
あるいは、
ポアンカレ球上で前記各々の偏光軸に実効的に対応する点の、前記ポアンカレ球の中心に対してなす角度が60度以上120度以下であることを特徴とする請求項2記載のビート雑音検出装置。
The first and second polarization-dependent loss elements are first and second polarizers, respectively, and the effective direction of the polarization axis of the first polarizer is the polarization axis of the second polarizer. Or an angle difference of 30 degrees to 60 degrees with the effective direction of
Or
The beat noise detection according to claim 2, wherein an angle formed by a point that effectively corresponds to each of the polarization axes on the Poincare sphere with respect to the center of the Poincare sphere is 60 degrees or more and 120 degrees or less. apparatus.
前記第3の光信号が前記第3の光電変換器に入力する前に通過する第3の偏波依存性損失素子を有し、前記第3の偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向は第1、第2の偏波依存性損失素子のいずれの偏光軸の実効的な方向とも異なっていることを特徴とする請求項2記載のビート雑音検出装置。A third polarization-dependent loss element that passes before the third optical signal is input to the third photoelectric converter, and an effective polarization axis of the third polarization-dependent loss element; 3. The beat noise detection device according to claim 2, wherein the first direction is different from the effective direction of any polarization axis of the first and second polarization dependent loss elements. 請求項2または請求項3において、
前記第3の光電変換器の代わりに、
外部において前記第3の光信号を光電変換して得られた第4の電気信号の入力を受ける端子を有し、
前記ビート検出器は、
第3の電気信号の代わりに第4の電気信号を用いることを特徴とするビート雑音検出装置。
In claim 2 or claim 3,
Instead of the third photoelectric converter,
A terminal for receiving an input of a fourth electric signal obtained by photoelectrically converting the third optical signal outside;
The beat detector
A beat noise detecting apparatus using a fourth electric signal instead of the third electric signal.
光信号が入力する偏光軸の実効的な方向が可変である軸可変偏波依存性損失素子と、
前記軸可変偏波依存性損失素子から出力された光信号を電気信号に変換する光電変換器と、
前記軸可変偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向を変化させる制御部と、前記電気信号に含まれるビート雑音を検出するビート検出部とを有するビート雑音検出装置。
An axially variable polarization-dependent loss element in which the effective direction of the polarization axis to which an optical signal is input is variable;
A photoelectric converter that converts the optical signal output from the variable axis polarization dependent loss element into an electrical signal;
A beat noise detection apparatus comprising: a control unit that changes an effective direction of a polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element; and a beat detection unit that detects beat noise included in the electrical signal.
前記偏波依存性損失素子は偏光軸の実効的な方向が可変である軸可変偏波依存性損失素子であり、
さらに、前記軸可変偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向を変化させる制御部を備えることを特徴とする請求項1記載のビート雑音検出装置。
The polarization dependent loss element is an axis variable polarization dependent loss element whose effective direction of the polarization axis is variable,
The beat noise detection apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that changes an effective direction of a polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element.
入力された光信号の偏波を変換する可変偏波変換素子と、
前記可変偏波変換素子から出力された光信号の経路に配置された偏波依存性損失素子と、
前記偏波依存性損失素子から出力された光信号を電気信号に変換する光電変換器と、
前記光電変換器の出力信号に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出器とを有するビート雑音検出装置。
A variable polarization conversion element that converts the polarization of the input optical signal;
A polarization-dependent loss element disposed in a path of an optical signal output from the variable polarization conversion element;
A photoelectric converter that converts an optical signal output from the polarization-dependent loss element into an electrical signal;
A beat noise detecting device having a beat detector for detecting a beat noise component included in an output signal of the photoelectric converter.
請求項1において、
さらに、前記第2の光信号の偏波を変換する可変偏波変換素子を有し、
前記偏波依存性損失素子には、前記可変偏波変換素子から出力された第2の光信号を入力することを特徴とするビート雑音検出装置。
In claim 1,
Furthermore, it has a variable polarization conversion element that converts the polarization of the second optical signal,
The beat noise detecting device, wherein the polarization dependent loss element receives the second optical signal output from the variable polarization conversion element.
請求項7または請求項9において、
前記第1の光電変換器の代わりに、
外部において前記第1の光信号を光電変換して得られた第3の電気信号の入力を受ける端子を有し、
前記ビート検出器は、
第1の電気信号の代わりに第3の電気信号を用いることを特徴とするビート雑音検出装置。
In claim 7 or claim 9,
Instead of the first photoelectric converter,
A terminal for receiving an input of a third electric signal obtained by photoelectrically converting the first optical signal outside;
The beat detector
A beat noise detecting apparatus using a third electric signal instead of the first electric signal.
複数の子局と光ファイバで接続されたサブキャリア多重アクセスシステムの親局にあたる通信装置であって、
子局から送信された光信号を少なくとも第1及び第2の系統の光信号に分岐させる分岐手段と、
前記第1の光信号の経路に配置された偏波依存性損失素子と、
前記偏波依存性損失素子から出力された第1の光信号を第1の電気信号に変換する光電変換器と、
前記第2の光信号を第2の電気信号に変換して信号成分を抽出する光受信手段と、
前記第1の電気信号と前記第2の電気信号のうちの少なくとも一方に含まれるビート雑音成分を検出するビート検出部とを備える通信装置。
A communication device corresponding to a master station of a subcarrier multiple access system connected to a plurality of slave stations by optical fibers,
Branching means for branching the optical signal transmitted from the slave station into at least first and second optical signals;
A polarization dependent loss element disposed in the path of the first optical signal;
A photoelectric converter that converts the first optical signal output from the polarization-dependent loss element into a first electrical signal;
Optical receiving means for converting the second optical signal into a second electrical signal and extracting a signal component;
A communication apparatus comprising: a beat detection unit that detects a beat noise component included in at least one of the first electric signal and the second electric signal.
前記偏波依存性損失素子は偏光軸の実効的な方向が可変である軸可変偏波依存性損失素子であり、
さらに、前記軸可変偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向を変化させる制御部を備えることを特徴とする請求項11記載の通信装置。
The polarization dependent loss element is an axis variable polarization dependent loss element whose effective direction of the polarization axis is variable,
The communication device according to claim 11, further comprising a control unit that changes an effective direction of a polarization axis of the variable axis polarization dependent loss element.
前記第1の光信号の偏波を変換する可変偏波変換素子を有し、
前記偏波依存性損失素子には、前記可変偏波変換素子から出力された第1の光信号を入力することを特徴とする請求項11記載の通信装置。
Having a variable polarization conversion element for converting the polarization of the first optical signal;
12. The communication apparatus according to claim 11, wherein the first optical signal output from the variable polarization conversion element is input to the polarization dependent loss element.
複数の子局と光ファイバーで接続されたサブキャリア多重アクセスシステムの親局にあたる通信装置であって、
子局から送信された光信号を少なくとも第1、第2及び第3の系統の光信号に分岐させる分岐手段と、
前記第1の光信号の経路に配置された第1の偏波依存性損失素子と、
前記第2の光信号の経路に配置され、偏光軸の実効的な方向が第1の偏波依存性損失素子の偏光軸の実効的な方向と90度の整数倍を除く角度差を持つ第2の偏波依存性損失素子と、
前記偏波依存性損失素子から出力された第1、第2の光信号をそれぞれ第1、第2の電気信号に変換する光電変換器と、
前記第3の光信号を第3の電気信号に変換して信号成分を抽出する光受信手段と、
前記第1、第2、第3の電気信号のうちの少なくとも一つに含まれるビート雑音成分を検出するビート検出部とを備える通信装置。
A communication device corresponding to a master station of a subcarrier multiple access system connected to a plurality of slave stations by optical fibers,
Branching means for branching the optical signal transmitted from the slave station into at least first, second and third optical signals;
A first polarization-dependent loss element disposed in the path of the first optical signal;
The effective direction of the polarization axis is disposed in the path of the second optical signal, and the effective direction of the polarization axis of the first polarization dependent loss element has an angular difference excluding an integral multiple of 90 degrees. Two polarization dependent loss elements,
A photoelectric converter that converts the first and second optical signals output from the polarization dependent loss element into first and second electric signals, respectively;
Optical receiving means for converting the third optical signal into a third electrical signal and extracting a signal component;
A communication apparatus comprising: a beat detection unit that detects a beat noise component included in at least one of the first, second, and third electric signals.
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