JP6432628B2 - Coherent detector - Google Patents
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Description
この発明は、コヒーレント光通信の受信側で用いられる、コヒーレント検波器に関する。 The present invention relates to a coherent detector used on the receiving side of coherent optical communication.
昨今の光通信の大容量化に伴い、従来の強度変調と比べて、多値化による帯域利用効率の向上が容易な、位相変調などを用いたコヒーレント通信が注目されている。位相変調を用いた通信では、位相に情報を重畳して送信する。 With the recent increase in capacity of optical communication, attention has been focused on coherent communication using phase modulation and the like, which makes it easier to improve bandwidth utilization efficiency by multi-leveling compared to conventional intensity modulation. In communication using phase modulation, information is superimposed on the phase and transmitted.
コヒーレント通信での受信方法には、ホモダイン検波による受信方法や、ヘテロダイン検波による受信方法がある。ホモダイン検波では、位相変調された光位相変調信号の搬送波と、周波数及び位相が一致した局発光を受信端で生成し、光位相変調信号の搬送波と、局発光とを干渉させて復調を行う。ヘテロダイン検波では、位相変調された光位相変調信号の搬送波と、周波数がわずかに異なる局発光とを干渉させて、ダウンコンバートして復調を行う。ホモダイン検波及びヘテロダイン検波は、いずれも、光位相変調信号と局発光の位相同期を用いて実現可能である。 As a reception method in coherent communication, there are a reception method using homodyne detection and a reception method using heterodyne detection. In homodyne detection, local light having the same frequency and phase as the carrier wave of the phase-modulated optical phase modulation signal is generated at the receiving end, and demodulation is performed by causing interference between the carrier wave of the optical phase modulation signal and the local light. In heterodyne detection, a carrier wave of an optical phase modulation signal subjected to phase modulation and local light having a slightly different frequency are caused to interfere with each other, and down-converted to perform demodulation. Both homodyne detection and heterodyne detection can be realized by using the phase synchronization of the optical phase modulation signal and the local light.
図6を参照して、光位相変調信号と局発光の位相同期を行うコヒーレント検波器の典型的な構成を説明する。図6は、コヒーレント検波器の典型的な構成を説明するための模式図である。 With reference to FIG. 6, a typical configuration of a coherent detector that performs phase synchronization between an optical phase modulation signal and local light will be described. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a typical configuration of a coherent detector.
90°光ハイブリッド112は、光位相変調信号と局発光とを合波することにより、第1干渉信号を生成する。また、90°光ハイブリッド112は、光位相変調信号と局発光をπ/2(90°)だけ移相した信号を合波することにより、第2干渉信号を生成する(例えば、非特許文献1参照)。
The 90 °
第1のバランス検波器114−1は、第1干渉信号をバランス検波することにより、第1の変調電気信号を生成する。また、第2のバランス検波器114−2は、第2干渉信号をバランス検波することにより、第2の変調電気信号を生成する。 The first balance detector 114-1 generates a first modulated electric signal by performing balance detection on the first interference signal. The second balance detector 114-2 generates a second modulated electric signal by performing balance detection on the second interference signal.
第1の増幅器116−1は、第1の変調電気信号を増幅する。第1の増幅器116−1の出力は2分岐され、一方は変調成分除去手段120に送られ、他方は復調信号として出力される。また、第2の増幅器116−2は、第2の変調信号を増幅する。第2の増幅器116−2の出力は2分岐され、一方は変調成分除去手段120に送られ、他方は復調信号として出力される。 The first amplifier 116-1 amplifies the first modulated electric signal. The output of the first amplifier 116-1 is branched into two, one being sent to the modulation component removing means 120 and the other being outputted as a demodulated signal. The second amplifier 116-2 amplifies the second modulated signal. The output of the second amplifier 116-2 is branched into two, one being sent to the modulation component removing means 120 and the other being outputted as a demodulated signal.
変調成分除去手段120は、第1及び第2の変調電気信号から変調成分を除去し、位相誤差成分を抽出することにより位相誤差信号を生成する。ループフィルタ150は、位相誤差信号を平滑化して、光電圧制御発振器(光VCO)160に送る。
The modulation
光VCO160は、位相誤差成分に応じた局発光を生成し、90°光ハイブリッド120に送る。
The
図7及び図8を参照して、光VCO160の典型的な構成を説明する。図7は、光VCO160の典型的な構成を説明するための模式図である。図8は、光スペクトルを示す模式図である。
A typical configuration of the
光VCO160は、電圧制御発振器(VCO)162、増幅器174、マッハツェンダ型強度変調器(以下、単に、強度変調器とも称する。)176、及び、光バンドパスフィルタ178を備えて構成される。VCO162は、位相誤差成分Δfに応じて、自己の発振周波数を変更する。VCO162が生成した発振信号は、増幅器174で強度変調器176の駆動に必要な振幅に増幅されて、強度変調器176に送られる。
The
強度変調器176は、連続光光源144が生成した周波数(連続光周波数とも称する。)f0の連続光(図8(A))を変調する(図8(B))。強度変調器176の出力には、連続光周波数f0の両側に、VCO162の出力と同じ周波数Δfだけシフトした周波成分f0±Δfが現れる。
光バンドパスフィルタ178は、強度変調器176の出力の2つの周波数成分の一方(ここでは、f0+Δf)を、局発光として透過させる。
The
コヒーレント検波器は、光位相変調信号と局発光とが同期するように動作する(図8(C))。 The coherent detector operates so that the optical phase modulation signal and the local light are synchronized (FIG. 8C).
コヒーレント検波器における大きな課題として、フィードバック制御に要するループ伝播遅延時間の増加に伴い、位相同期された信号の位相雑音が悪化することが挙げられる。 A major problem with coherent detectors is that the phase noise of phase-synchronized signals deteriorates as the loop propagation delay time required for feedback control increases.
この位相雑音は、局発光を生成するのに用いる連続光光源、及び、送信側の光位相変調信号搬送波の光源が有限の線幅を持つことに起因する。有限の線幅に応じて生ずる位相変化が、互いに無相関であるため、フィードバック制御に要するループ伝播遅延時間が長い場合には、この伝播遅延時間の間に位相変動揺らぎが大きくなる(例えば、非特許文献2又は3参照)。 This phase noise is caused by the fact that the continuous light source used to generate local light and the light source of the optical phase modulation signal carrier on the transmission side have a finite line width. Since the phase changes that occur according to the finite line width are uncorrelated with each other, if the loop propagation delay time required for feedback control is long, phase fluctuation fluctuations increase during this propagation delay time (for example, non-delayed). (See Patent Document 2 or 3).
結果として、同期状態における局発光及び光位相変調信号の位相差の揺らぎが大きくなり、復調性能が悪化する。 As a result, fluctuations in the phase difference between the local light and the optical phase modulation signal in the synchronized state become large, and the demodulation performance deteriorates.
位相雑音の悪化を抑制するには、コヒーレント検波器でのフィードバック制御に要するループ伝播時間を短くするか、又は、局発光及び光位相変調信号の線幅を小さくする必要があり、回路規模や光源に対する大きな制約となっている。 In order to suppress the deterioration of the phase noise, it is necessary to shorten the loop propagation time required for feedback control in the coherent detector, or to reduce the line width of the local light and the optical phase modulation signal. It has become a big constraint on.
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、光源由来の位相雑音を相殺するコヒーレント検波器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a coherent detector that cancels phase noise derived from a light source.
上述した目的を達成するために、この発明のコヒーレント検波器は、連続光光源と、光位相比較部と、光VCOと、可変光遅延器とを備えて構成される。連続光光源は、周波数f0の連続光を生成する。光位相比較部は、搬送波周波数f0+Δfの光位相変調信号と、搬送波周波数f0+Δfから一定の周波数だけずれた周波数f0+2Δfを持つ第1の局発光との位相誤差を示す第1位相誤差信号、及び、光位相変調信号と、搬送波周波数f0+Δfと同一の周波数を持つ第2の局発光との位相誤差を示す第2位相誤差信号を生成する。光VCOは、第1位相誤差信号を高周波信号とミキシングして取得された信号と連続光から、第1の局発光及び第2の局発光を生成する。可変光遅延器は、第1位相誤差信号の強度に応じた遅延を第2の局発光に与える。 In order to achieve the above-described object, the coherent detector of the present invention includes a continuous light source, an optical phase comparator, an optical VCO, and a variable optical delay device. Continuous light source generates continuous light having a frequency f 0. Optical phase comparing unit, and the optical phase modulation signal of the carrier frequency f 0 + Delta] f, first phase representing the phase error between the first local light having a frequency f 0 + 2.DELTA.f shifted by a predetermined frequency from the carrier frequency f 0 + Delta] f A second phase error signal indicating a phase error between the error signal and the optical phase modulation signal and the second local light having the same frequency as the carrier frequency f 0 + Δf is generated. The optical VCO generates first local light and second local light from a signal obtained by mixing the first phase error signal with a high frequency signal and continuous light. The variable optical delay device gives a delay corresponding to the intensity of the first phase error signal to the second local light.
このコヒーレント検波器は、光位相変調信号と第2の局発光の干渉信号を復調信号として出力する。 The coherent detector outputs an optical phase modulation signal and a second local light interference signal as a demodulated signal.
なお、可変光遅延器が、第1位相誤差信号及び第2の位相誤差信号の強度に応じた遅延を第2の局発光に与える構成にしても良い。 Note that the variable optical delay device may be configured to give a delay corresponding to the intensity of the first phase error signal and the second phase error signal to the second local light.
この発明のコヒーレント検波器によれば、位相同期が確立したヘテロダイン検波による第1位相誤差信号の強度に応じた遅延を第2の局発光に与える。これにより、第2の局発光と光位相変調信号の間に存在する位相雑音を相殺することができる。 According to the coherent detector of the present invention, a delay corresponding to the intensity of the first phase error signal by the heterodyne detection with phase synchronization established is given to the second local light. Thereby, it is possible to cancel the phase noise existing between the second local light and the optical phase modulation signal.
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described, but it is merely a preferred example. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.
図1〜5を参照して、この発明の、光位相変調信号と局発光の位相同期を行うコヒーレント検波器の実施形態を説明する。図1は、この発明のコヒーレント検波器の実施形態を説明するための模式図である。図2は、コヒーレント検波器が備える光位相比較部の模式図である。図3は、コヒーレント検波器が備える変調成分除去手段の模式図であり、QPSK信号の場合の変調成分除去手段を示している。図4は、コヒーレント検波器が備える光VCOの模式図である。図5は、光スペクトルを示す模式図である。 With reference to FIGS. 1 to 5, an embodiment of a coherent detector according to the present invention that performs phase synchronization between an optical phase modulation signal and local light will be described. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a coherent detector according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of an optical phase comparison unit provided in the coherent detector. FIG. 3 is a schematic diagram of the modulation component removal means provided in the coherent detector, and shows the modulation component removal means in the case of a QPSK signal. FIG. 4 is a schematic diagram of an optical VCO included in the coherent detector. FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical spectrum.
コヒーレント検波器は、光位相比較部10、乗算器40、高周波発振器42、連続光光源44、第1ループフィルタ50、光VCO60、分波器80、可変光遅延器82、合波器84、第2ループフィルタ90、遅延器92、増幅器94及び加算器96を備えて構成される。
The coherent detector includes an optical
光位相比較部10には、光位相変調信号と、局発光が入力される。局発光には、第1の局発光Xと、第2の局発光Yが含まれる。第1の局発光Xは、光位相変調信号の搬送波周波数f0+Δfから一定の周波数だけずれた周波数f0+2Δfを持つ。また、第2の局発光Yは、光位相変調信号の搬送波周波数f0+Δfと同一の周波数f0+Δfを持つ。
An optical phase modulation signal and local light are input to the optical
図2に示すように、光位相比較部10は、例えば、90°光ハイブリッド12、第1及び第2のバランス検波器14−1及び14−2、第1及び第2の増幅器16−1及び16−2、第1及び第2のバンドパスフィルタ18−1及び18−2、第1及び第2のローパスフィルタ22−1及び22−2、並びに、第1及び第2の変調成分除去手段20及び24を備えて構成される。
As shown in FIG. 2, the optical
90°光ハイブリッド12は、光位相変調信号と局発光とを合波することにより、第1干渉信号を生成する。また、90°光ハイブリッド12は、光位相変調信号と局発光をπ/2(90°)だけ移相した信号を合波することにより、第2干渉信号を生成する。
The 90 °
第1のバランス検波器14−1は、第1干渉信号をバランス検波することにより、第1の変調電気信号を生成する。また、第2のバランス検波器14−2は、第2干渉信号をバランス検波することにより、第2の変調電気信号を生成する。 The first balance detector 14-1 generates the first modulated electric signal by performing balance detection on the first interference signal. The second balance detector 14-2 generates a second modulated electric signal by performing balance detection on the second interference signal.
第1の増幅器16−1は、第1の変調電気信号を増幅する。第1の増幅器16−1の出力は2分岐され、一方が第1のバンドパスフィルタ18−1に送られ、他方が第1のローパスフィルタ22−1に送られる。 The first amplifier 16-1 amplifies the first modulated electric signal. The output of the first amplifier 16-1 is branched into two, one being sent to the first band pass filter 18-1 and the other being sent to the first low pass filter 22-1.
第2の増幅器16−2は、第2の変調電気信号を増幅する。第2の増幅器16−2の出力は2分岐され、一方が第2のバンドパスフィルタ18−2に送られ、他方が第2のローパスフィルタ22−2に送られる。 The second amplifier 16-2 amplifies the second modulated electric signal. The output of the second amplifier 16-2 is branched into two, one being sent to the second bandpass filter 18-2 and the other being sent to the second lowpass filter 22-2.
第1及び第2のバンドパスフィルタ18−1及び18−2は、光位相変調信号と、第1の局発光Xとから得られる、周波数Δfの近傍に現れるビート成分を透過し、透過する成分を第1の変調成分除去手段20に送る。
The first and second band pass filters 18-1 and 18-2 transmit and transmit a beat component that appears in the vicinity of the frequency Δf, which is obtained from the optical phase modulation signal and the first local light X. Is sent to the first modulation
第1の変調成分除去手段20は、第1及び第2の変調電気信号から変調成分を除去し、第1位相誤差信号を生成する。例えば、光位相変調信号がQPSKの場合、第1位相誤差信号は、第1の局発光Xと光位相変調信号の位相差の4倍の位相誤差成分を含む。
The first modulation
図3に示すように、第1の変調成分除去手段20は、例えば、加算処理部26、減算処理部28、第1〜3の乗算処理部30、32及び34を備えて構成される。第1の変調成分除去手段20に入力された第1の変調電気信号(図中、矢印S130−1で示す。)は3分岐されて(図中、矢印S131、S132及びS133で示す)、それぞれ加算処理部26、減算処理部28及び第1の乗算処理部30に送られる。同様に、第1の変調成分除去手段20に入力された第2の変調電気信号(図中、矢印S130−2で示す。)はそれぞれ3分岐されて(図中、矢印S134、S135及びS136で示す)、それぞれ加算処理部26、減算処理部28及び第1の乗算処理部30に送られる。
As shown in FIG. 3, the first modulation
加算処理部26は、第1の変調電気信号S131と第2の変調電気信号S134を加算して、加算信号S162を生成する。第1の変調電気信号S131は、I軸信号(sin(θ+d))であり、第2の変調電気信号S134は、Q軸信号(−cos(θ+d))である。従って、加算信号S162はsin(θ+d)−cos(θ+d)となる。
The
減算処理部28は、第1の変調電気信号S132と第2の変調電気信号S135との減算を行って、減算信号S164を生成する。このとき、減算信号S164は、sin(θ+d)+cos(θ+d)となる。
The
第1の乗算処理部30は、第1の変調電気信号S133と第2の変調電気信号S136を乗算して、乗算信号S166を生成する。このとき、乗算信号S166は、−cos(θ+d)・sin(θ+d)=−1/2sin(2θ+2d)となる。
The
第2の乗算処理部32は、加算処理部26で生成された加算信号S162と、減算処理部28で生成された減算信号S164とを乗算する。このとき、第2の乗算処理部32での乗算信号S168は、{sin(θ+d)−cos(θ+d)}・{sin(θ+d)+cos(θ+d)}=sin2(θ+d)−cos2(θ+d)=−cos(2θ+2d)となる。
The second
第3の乗算処理部34は、第1の乗算処理部30で生成された乗算信号S166と、第2の乗算処理部32で生成された乗算信号S168とを乗算して、位相誤差信号S100を生成する。このとき、位相誤差信号S100は、{−1/2sin(2θ+2d)}・{−cos(2θ+2d)}=−1/4sin(4θ+4d)となる。
The third
QPSK信号の場合、データ列dは、d=kπ/2(k=0、1、2、3)となる。従って、位相誤差信号S100はsin4θとなり、位相誤差の4倍が抽出される。 In the case of a QPSK signal, the data string d is d = kπ / 2 (k = 0, 1, 2, 3). Therefore, the phase error signal S100 becomes sin 4θ, and four times the phase error is extracted.
第1及び第2のローパスフィルタ22−1及び22−2は、光位相変調信号と、第2の局発光Yとから得られる、直流近傍に現れるビート成分を透過する。第1及び第2のローパスフィルタ22−1及び2を透過する成分はそれぞれ2分岐され、一方は第2の変調成分除去手段24に送られ、他方は、復調信号としてコヒーレント検波器から出力される。
The first and second low-pass filters 22-1 and 22-2 transmit a beat component that appears in the vicinity of direct current, which is obtained from the optical phase modulation signal and the second local light Y. The components that pass through the first and second low-pass filters 22-1 and 2 are branched into two, one is sent to the second modulation
第2の変調成分除去手段24は、第1及び第2の変調電気信号から変調成分を除去し、第2位相誤差信号を生成する。例えば、光位相変調信号がQPSKの場合、第2位相誤差信号は、第2の局発光Yと光位相変調信号の位相差の4倍の位相誤差成分を含む。
The second modulation
第2の変調成分除去手段24は、第1の変調成分除去手段20と同様に構成することができるので説明を省略する。
Since the second modulation
第1の変調成分除去手段20が生成した第1位相誤差信号は、乗算器40に送られる。
The first phase error signal generated by the first modulation
乗算器40は、第1の位相誤差信号と高周波発振器42の出力である高周波信号をミキシングする。この高周波発振器42は、連続光光源44の発振周波数f0と、光位相変調信号の搬送波周波数との差Δfの4倍の発振周波数4Δfを有する。このため、第1の位相誤差信号と高周波信号をミキシングすると、第1の位相誤差信号の周波数が4Δfシフトした信号が取得できる。この乗算器40の出力は、2分岐され、第1ループフィルタ50と遅延器92に送られる。
The
第1ループフィルタ50は、乗算器40の出力を平滑化して、光VCO60に送る。
The
図4に示すように、光VCO60は、電圧制御発振器(VCO)62、増幅器74、マッハツェンダ型強度変調器76、及び、光バンドパスフィルタ78を備えて構成される従来構成に加えて、デバイダ64、乗算器68、遅延器66、コンバイナ72、1/4分周器70を備えて構成される。
As shown in FIG. 4, the
VCO62は、第1ループフィルタ50から受け取る信号に含まれる第1位相誤差信号に起因する位相誤差成分Δfに応じて、自己の発振周波数を変更する。VCO62が生成した発振信号は、デバイダ64に送られる。デバイダ64は、発振信号を2分岐する。2分岐された一方は、遅延器66を経てコンバイナ72に送られる。また、2分岐された他方は乗算器68を経てコンバイナ72に送られる。
The
1/4分周器70には、高周波発振器42が生成した周波数4Δfの高周波信号が入力される。1/4分周器70は、高周波信号を1/4分周することにより、高周波信号の周波数の1/4の周波数Δfをもつ信号を生成する。
A high frequency signal having a frequency 4Δf generated by the
乗算器68は、1/4分周器70から送られる周波数Δfの信号と、VCO62からデバイダ64を経て送られるΔfの信号をミキシングして、周波数が2Δfである信号を生成する。
The
コンバイナ72は、乗算器68を経て送られる2Δfの信号と、遅延器66で位相のタイミングが調整されたΔfの信号を加算する。これにより、コンバイナ72の出力は、Δfと2Δfの2つの周波数成分を有する信号となる。コンバイナ72の出力は、増幅器74で所定の強度に増幅されたのち、強度変調器76に入力される。このとき、乗算器68で生成される周波数が2Δfの信号は、VCO62の位相θを持っている。また、乗算器68でのミキシングの結果出てくる直流(DC)近傍の成分は、増幅器74での増幅の際に除去される。
The
強度変調器76は、連続光光源44が生成した周波数f0の連続光を、増幅器74の出力で強度変調する。その結果、強度変調器76の出力には、連続光周波数f0の両側に、VCOの出力と同じ周波数Δfだけシフトした周波成分f0±Δfと、周波数2Δfだけシフトした周波成分f0±2Δfが現れる。
The
光バンドパスフィルタ78は、強度変調器76の出力の周波数成分のうち、連続光周波数f0の片側の成分(f0+Δf、f0+2Δf)を、局発光として透過させて、分波器80に送る。
The
光VCO60から出力された局発光X、Yは、それぞれ分波器80で第1の方路及び第2の方路にそれぞれ出力される。ここでは、第1の局発光Xの周波数がf0+2Δfであり、第2の局発光Yの周波数がf0+Δfである。第1の方路に出力される第1の局発光Xは、合波器84に送られる。また、第2の方路に出力される第2の局発光Yは、可変光遅延器82を経て合波器84に送られる。可変光遅延器82は、例えば、光ファイバストレッチャーのように外部信号により導通する光の位相を外部信号に従い変化させる機能を有する。
The local lights X and Y output from the
合波器84は、二つの方路からの局発光X、Yを合波して、光位相比較部10に送る。
The
光位相比較部10、乗算器40、第1ループフィルタ50及び光VCO60を含んで構成される第1ループにより、光位相変調信号の第1の局発光Xを用いたヘテロダイン検波が可能となる。
The first loop configured to include the optical
しかし、この状態において、位相誤差成分には、連続光光源44の線幅、及び送信側の光位相変調信号の光源の線幅の和と、第1ループにおけるループ伝播遅延時間の積に比例した位相雑音とが付加されている。
However, in this state, the phase error component is proportional to the product of the line width of the continuous
一方、第1ループで位相同期が確立されている場合、第2の局発光Yと光位相変調信号も位相同期がなされ、ホモダイン検波が実現されている。この状態では、光位相比較部10におけるローパスフィルタ22−1及び2で直流近傍の成分のみが抽出され、位相雑音を含んだ状態で復調がなされている。
On the other hand, when phase synchronization is established in the first loop, the second local light Y and the optical phase modulation signal are also phase-synchronized, and homodyne detection is realized. In this state, only the components near DC are extracted by the low-pass filters 22-1 and 2 in the
さらに、第1の局発光Xが導通する第1の方路と第2の局発光Yが導通する第2の方路は異なるため、この部分で第1の局発光Xと第2の局発光Yの間には温度変化等により光路長が変動することにより生ずる位相揺らぎが生じる。よって、この位相揺らぎも含まれていることとなる。 Further, since the first route through which the first local light X is conducted and the second route through which the second local light Y is conducted are different, the first local light X and the second local light are emitted in this portion. During Y, phase fluctuations caused by fluctuations in the optical path length due to temperature changes or the like occur. Therefore, this phase fluctuation is included.
ここで、第1の局発光Xと光位相変調信号との間に存在する位相雑音は、すでに述べた第2の局発光Yと光位相変調信号との間の位相雑音と同じである。そこで、この位相雑音と前述した位相揺らぎを相殺するために、第2ループを用いる。第2ループは、光位相比較部10、第2ループフィルタ90及び可変光遅延器82を含んで構成される。
Here, the phase noise existing between the first local light X and the optical phase modulation signal is the same as the phase noise between the second local light Y and the optical phase modulation signal. Therefore, the second loop is used to cancel out the phase noise and the phase fluctuation described above. The second loop includes an optical
第2の位相誤差信号は、第1の局発光Xと第2の局発光Yにより生ずる位相誤差と、第1の局発光Xと光位相変調信号の間の位相雑音の和となる。 The second phase error signal is the sum of the phase error caused by the first local light X and the second local light Y and the phase noise between the first local light X and the optical phase modulation signal.
そこで、まず、位相雑音を相殺するために、すでに位相同期が確立した第1ループから位相雑音に比例した信号成分を分離し、遅延器92で適切にタイミングを調整し、増幅器94で信号強度を適切に調整した後に、加算器96で第2ループに加算する。これにより、第2の局発光Yと光位相変調信号の間に存在する位相雑音は相殺可能である。
Therefore, first, in order to cancel the phase noise, a signal component proportional to the phase noise is separated from the first loop in which phase synchronization has already been established, the timing is appropriately adjusted by the
すなわち、光位相変調信号と第1の局発光Xの間に存在する位相雑音を相殺するように、可変光遅延器82の遅延量を変更すれば、光位相変調信号と第2の局発光Yの間の位相雑音も相殺される。
That is, if the delay amount of the variable
さらに、第1の局発光Xと第2の局発光Yとの間の光路差の揺らぎに起因する位相揺らぎは、第2ループにおけるフィードバック制御により、可変光遅延器82を制御することにより相殺可能である。以上により、通常の光位相同期同路に比べ格段に小さい位相雑音で光位相変調信号の復調が可能となる。
Further, the phase fluctuation caused by the fluctuation of the optical path difference between the first local light X and the second local light Y can be canceled by controlling the variable
なお、第1の局発光Xが導通する第1の方路と第2の局発光Yが導通する第2の方路との光路長差の変動が無視できる場合は、第2ループフィルタ90及び加算器96を備えずに、増幅器94の出力を可変光遅延器82に入力しても良い。
If the variation in the optical path length difference between the first path where the first local light X is conducted and the second path where the second local light Y is conducted is negligible, the
ここでは、光位相変調信号がQPSK信号の場合を説明したが、これに限定されず、BPSK信号などにも適用できる。光位相変調信号がBPSK信号の場合は、高周波発振器42が、連続光光源44の発振周波数f0と、光位相変調信号の搬送波周波数との差Δfの2倍の発振周波数2Δfを有する構成にし、1/4分周器70に換えて、1/2分周器を用いればよい。
Although the case where the optical phase modulation signal is a QPSK signal has been described here, the present invention is not limited to this and can be applied to a BPSK signal or the like. When the optical phase modulation signal is a BPSK signal, the
10 光位相比較部
12、112 90°光ハイブリッド
14、114 バランス検波器
16、74、94、116、174 増幅器
18 バンドパスフィルタ
20、24、120 変調成分除去手段
22 ローパスフィルタ
26 加算処理部
28 減算処理部
30、32、34 乗算処理部
40、68 乗算器
42 高周波発振器
44、144 連続光光源
50 第1ループフィルタ
60、160 光VCO
62、162 VCO
64 デバイダ
66、92 遅延器
70 1/4分周器
72 コンバイナ
76、176 強度変調器
78、178 光バンドパスフィルタ
80 分波器
82 可変光遅延器
84 合波器
90 第2ループフィルタ
94 増幅器
96 加算器
150 ループフィルタ
DESCRIPTION OF
62, 162 VCO
64
Claims (2)
搬送波周波数f0+Δfの光位相変調信号と、前記搬送波周波数f0+Δfから一定の周波数だけずれた周波数f0+2Δfを持つ第1の局発光との位相誤差を示す第1位相誤差信号、及び、前記光位相変調信号と、前記搬送波周波数f0+Δfと同一の周波数を持つ第2の局発光との位相誤差を示す第2位相誤差信号を生成する光位相比較部と、
前記第1位相誤差信号を高周波信号とミキシングして取得された信号と前記連続光から、前記第1の局発光及び前記第2の局発光を生成する光電圧制御発振器と、
前記第1位相誤差信号の強度に応じた遅延を前記第2の局発光に与える可変光遅延器と
を備え、
前記光位相変調信号と前記第2の局発光の干渉信号を復調信号として出力する
ことを特徴とするコヒーレント検波器。 A continuous light source that generates continuous light of frequency f 0 ;
An optical phase modulation signal of the carrier frequency f 0 + Delta] f, the first phase error signal indicating a phase error between the first local light having the frequency f 0 + 2.DELTA.f shifted by a predetermined frequency from the carrier frequency f 0 + Delta] f and, An optical phase comparison unit that generates a second phase error signal indicating a phase error between the optical phase modulation signal and a second local light having the same frequency as the carrier frequency f 0 + Δf;
An optical voltage controlled oscillator that generates the first local light and the second local light from the signal obtained by mixing the first phase error signal with a high frequency signal and the continuous light;
A variable optical delay device that provides the second local light with a delay according to the intensity of the first phase error signal;
A coherent detector that outputs the optical phase modulation signal and the second local light interference signal as a demodulated signal.
ことを特徴とする請求項1に記載のコヒーレント検波器。 2. The coherent detector according to claim 1, wherein the variable optical delay device gives a delay corresponding to the intensity of the first phase error signal and the second phase error signal to the second local light. 3.
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