JPH01114832A - ベースバンド合成法による偏波ダイバーシティ光受信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は偏波ダイバーシティ光受信方式に係わり、特に
中間周波数の安定化を行うベースバンド合成法による偏
波ダイバーシティ光受信方式に関するものである。

（従来技術とその問題点） ヘテロゲイン／コヒーレント型光ファイバ通信において
は、受信器の受光素子上で信号光と局部発振光の偏波面
を一致させることが必要である。

しかし、信号光の偏波状態が光フアイバ伝送路に加えら
れる種々の擾乱によって変動を受けるため、受光感度が
時間的に変動してしまう、そのため、信号光の偏波状態
の変動に対しても安定な受光感度を実現するための手段
の１つとして偏波ダイバーシティ光受信方式を用いるも
のがある。

この方式では、偏波状態の変動を受けた信号光は、受信
端で直交２偏波に分離され、これら２偏波にそれぞれ偏
波面をあわせた局部発振光によって別々に検波される。

２つの受信信号を電気的に合成することにより、偏波状
態変動の影響を抑えることができる。

偏波ダイバーシティ光受信方式には、上述の電気的な合
成法で分類すると２つの方法がある。第１の方式は中間
周波数状態で２つの受信信号を電気的に合成する方式（
以下、「中間周波合成法」と呼ぶ）であり、第１図は従
来の中間周波合成法による偏波ダイバーシティ光受信方
式のブロック図である。ここで、ｌは光フアイバ伝送路
を伝搬してきた信号光、２は局発用レーザ、３は信号光
と局発光とを合成するための光合成器、４は合波された
信号光と局発光とを直交偏波成分に分離するための偏光
分離素子、５ａ、　５ｂはそれぞれ直交する信号光と局
発光とが合波された光のビート成分を電気信号に変換す
るための光受信器、６ａ、　６ｂはそれぞれの受信信号
に必要に応じて重み付けを施して最適な合成を達成する
ための重み付は回路、７は重み付けされた２つの受信信
号間の位相を合わせて加算する自動位相調整加算回路、
８は変調された受信信号を復調する復調器である。

第２の方式は、得られた２つの受信信号を別々に復調し
たのち合成する方式（以下、「ベースバンド合成法」と
呼ぶ）であり、第２図は従来のベースバンド合成法によ
る偏波ダイバーシティ光受信方式のブロック図である。

第１図と同一の機能を有するものに対しては、同一番号
を付し説明の重複を省く。ベースバンド合成法による偏
波ダイバーシティ光受信方式の特徴は、直交する偏波に
分離されて電気信号に変換された受信信号をそれぞれ復
調器８ａ、　８ｂで復調して重み付けされた復調信号を
加算回路９で加算する点にある。

従って、中間周波合成法と異なる点は光受信器５ａ及び
５ｂで電気信号に変換された後、復調器８ａ及び８ｂで
復調してからそれぞれに重み付けをして加算するように
構成された点にある。

中間周波合成法においては、偏波状態変動によって生じ
る直交偏波成分間の位相差が時々刻々変化するため、２
つの受信信号間の位相を絶えず調整する自動位相調整加
算回路７が必要で、構成が複雑になるという欠点を有す
る。これに対してベースバンド合成法は各受信信号を復
調してから合成するため、前述の位相調整が不要となる
長所があり、これまでにいくつかの例が提案されている
。一方、信号光や局発光を発振する半導体レーザは外部
の温度変化や経年変化等の影響により発振波長が変化し
やすいという欠点がある。信号光もしくは局発光の発振
波長（周波数）が変化した場合、安定な検波が困難とな
る。従って、コヒーレント型光受信方式における中間周
波数安定化方法として、中間周波数を弁別して得られた
電気信号を局発用レーザに帰還して行うことがすでに提
案されている（大越、“光ヘテロゲインもしくは光ホモ
ダイン型周波数多重光ファイバ通信の可能性と問題点の
検討”電子通信学会光量子エレクトロニクス研究会資料
、　０Ｑ８７８−１３９　、１９７９）。

第３図は従来の中間周波安定化を用いたコヒーレント型
光受信方式の概略図であり、１２は信号光１と局発用レ
ーザ２で発振された局発光との偏波面を一致させるため
の偏波制御器、１０は周波数の変動に応じて出力電圧を
発生させるための周波数弁別器、１１は周波数弁別器１
０の出力電圧に応じて局発用レーザ２の発振波長（周波
数）を制御するための制御用回路である。同図では、周
波数変動した信号光ｌの周波数に局発光の周波数を追随
させるために、電気信号に変換された受信信号を周波数
弁別器１０を介してフィードバック制御を行っている。

なお、周波数弁別器１０は、周波数変動に応じて出力さ
れる出力電圧を取り出している。取り出された出力電圧
の変化を利用して局発用レーザの周波数を制御用回路１
１で制御することにより、信号光ｌと追随した周波数の
局発光を得ている。

しかし、第３図の従来の受信方式における中間周波数安
定化方法を偏波ダイバーシティ光受信方式に適用しても
、第２図の光受信器５ａ、　５ｂのうち一方の光受信器
からの出力を用いて行うことになるため、偏波状態の変
動によって周波数弁別器１０の出力が変化してしまい、
良好な受光感度が得られなかった。特に、自動位相調整
加算回路７を持たないベースバンド合成法を用いた偏波
ダイバーシティ光受信方式に有用な中間周波安定化方式
が強く望まれていたが、今まで何ら開示されていなかっ
た。

（発明の目的及び特徴） 本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、偏波特性の変動に関係なく良好な受光
感度を有することが可能なベースバンド合成法による偏
波ダイバーシティ光受信方式を提供することを目的とす
る。

本発明の特徴は、ベースバンド合成法による偏波ダイバ
ーシティ光受信方式において、局発用レーザに用いる制
御信号が等価的に受信信号の二乗値の和となるように構
成したことにある。

（発明の構成） 以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、従来例と同一構成については同一番号を付し説明
の重複を省く。

（実施例１） 第４図は本発明によるベースバンド合成法による偏波ダ
イバーシティ光受信方式のブロック図であり、１０ａ、
１０ｂは光受信器５ａ、　５ｂの出力である中間周波信
号の周波数を弁別するための周波数弁別器、６ｃ、　６
ｄは周波数弁別された信号に必要に応じて重み付けをす
る重み付は回路、９ｂは重み付は回路６ｃ、　６ｄの出
力を加算する加算回路、１１は周波数安定化用信号を生
成する制御用回路、２０は周波数弁別器１０ａ、１０ｂ
と重み付は回路６ｃ、　６ｄとから構成される中間周波
安定化回路である。

一般に光ヘテロゲインまたはホモダイン検波によって得
られる検波信号強度は、Ｐ、を信号光強度、ＰＬを局発
光強度とすると、Ｗ〒７に比例する。従って、各光受信
器５ａ、　５ｂの出力は、信号光の偏光分離素子４によ
る分岐比をα：　（１−α）（０≦α≦１）とした場合
、それぞれＬ「己−り二　　、ｎ丁＝フゴーＶ７１−−
に比例する。

αの値は偏波状態変動に応じて０から１の間で時々刻々
変化する。一般に周波数弁別器１０ａ、１０ｂの出力は
入力電圧に依存するため、このうち一方の光受信器から
の出力電圧を用いることでは、偏波状態に無関係な中間
周波数安定化を行うことができない。

そこで本発明では光受信器５ａ、　５ｂの出力電圧の比
例係数、βｒＰ３Ｐｔ、、／’７’〒　１１２）　Ｐｓ
　Ｐｔ　ノ二乗和がＰｓ　ＰＬとなり編波状態の変動に
依存しないことに着目してなされたものである。すなわ
ち、周波数弁別器１０ａ、１０ｂの出力に適当な重み付
は回路６ｃ、　６ｄを接続して中間周波安定化回路２０
を構成し、その出力が光受信器５ａ、　５ｂの出力電圧
の二乗相当になるようにし、更にこれらを加算回路９ｂ
により加算して二乗値の和を得るようにしたものである
。従って、得られた二乗値の和である受信信号は周波数
に依存するものの偏波状態には依存しない信号となり制
御用回路１１に入力し、その出力である制御信号によっ
て局発用レーザ２の周波数を制御するように構成したも
のである。なお、中間周波安定化回路２０として二乗検
波器を用いる場合には、重み付は回路６ｃ、　６ｄを省
略しても等価的に光受信器５ａ、　５ｂの出力電圧の二
乗値にすることができる。

上述のように、本発明では信号光ｌの偏波状態に無関係
な中間周波数安定化を行うことができ、良好な受光感度
を得ることが可能となる。

（実施例２） 第５図は本発明の第２６実施例である。この実施例２は
信号光１に対して周波数シフトキーイングを行うＦＳＫ
変調に対してのみ有効である。ＦＳＸ変調された信号を
復調する復調器８ａ、　８ｂの動作は、周波数弁別器と
同等な動作となり、しかも、復調器８ａ、　８ｂの出力
は、加算回路９ａで加算される前に、実施例１で述べた
のと同様な理由により、等価的に二乗相当の重み付けを
重み付は回路６ａ。

６ｂで行うため、その出力の一部を分岐して加算回路９
ｂで加算することにより、偏波状態に依存しない局発用
レーザ２の制御信号を得ることができる。

すなわち、復調器８ａ、　８ｂ及び重み付は回路６ａ、
　６ｂで等価的に中間周波安定化回路を構成している。

なお、中間周波数を９８０ＭＨｚとした場合、本発明の
構成により偏波状態に関係なく±２ＭＨｚの安定度が得
られることが実験結果より明らかとなった。

上述のように、本発明は信号光の偏波特性に関係なく中
間周波数を安定化できるため受光感度を大幅に改善する
ことができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明は局発用レーザ２の制御信号を等
価的に受信信号の二乗値の和となるように構成すること
により偏波ダイバーシティ光受信方式における中間周波
数安定化を信号光の偏波状態に依存せずに行うことがで
きるので、システムの安定度の向上及び良好な受光感度
を得ることが可能となり、かつ周波数多重化も可能とな
りその効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の中間周波状態で合成を行う偏波ダイバー
シティ光受信方式の構成例を示すブロック図、第２図は
従来のベースバンドで合成を行う偏波ダイバーシティ光
受信方式の構成例を示すブロック図、第３図は従来のコ
ヒーレント型光受信方式の概略図、第４図は本発明によ
る第１の実施例としてベースバンド合成法による偏波ダ
イバーシティ光受信方式のブロック図、第５図は本発明
による第２の実施例としてＦＳＫ変調に適用した場合の
ベースバンド合成法による偏波ダイバーシティ光受信方
式のブロック図である。 ｌ・・・信号光、２・・・局発用レーザ、３・・・光合
成器、４・・・偏光分離素子、５ａ、　５ｂ・・・光受
信器、６ａ、　６ｂ。 ６ｃ、　６ｄ・・・重み付は回路、７・・・自動位相調
整加算回路、８．８ａ、　８ｂ・・・復調器、９．９ａ
、　９ｂ−加算回路、１０ａ、１０ｂ・・・周波数弁別
器、　１１・・・制御用回路、２０・・・中間周波安定
化回路。 特許出願人　　国際電信電話株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを伝搬して任意の偏波面となった信号
   光を受信側に設けられた局部発振用レーザからの出力光
   である局発光を用いて直交する偏波成分に分離して検波
   して得られる各々の電気信号をそれぞれ合成するベース
   バンド合成法による偏波ダイバーシティ光受信方式にお
   いて、前記各々の電気信号の周波数を弁別して該周波数
   の変動に応じて出力電圧を発生すると共に前記各々の電
   気信号の二乗値となるように重み付けを行う中間周波安
   定化手段と、 該中間周波安定化手段の出力を合成する加算手段を有し
   、 該加算手段により前記各々の電気信号の二乗値の和とな
   っている制御信号を用いて前記局部発振用レーザを制御
   することにより前記局部発振用レーザの周波数を安定化
   するように構成されたことを特徴とするベースバンド合
   成法による偏波ダイバーシティ光受信方式。