JPH01177520A - 偏波ダイバーシチ光受信装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は光へテロダイン検波、光ホモダイン検波を用
いる光通信システムや光計測システム等に用いられる偏
波ダイバーシチ光受信装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に光へテロダイン検波方式には、従来の光直接検波
方式に比べ受信感度を１０〜１００倍以上に高めること
ができるという大きな特長があるため、長距離光通信幹
線システムや各種高感度光センサに有効な光検波方式と
なっている。

この光検波方式において高い受信感度を実現するなめに
は、信号光と局部発振光の効率の良い合波が必要であり
、そのために信号光と局部発振光両光の伝搬方向、偏波
状態、ビーム径等を一致させなければならない。ここで
信号光と局部発振光両光の伝搬方向、ビーム径の一致を
低損失で行なうには、光フアイバカップラの利用が有効
であり、光合波器としての光フアイバカップラの利用が
一般的になっている。偏波状態に関しては、光通信の場
合には、長い距離の光ファイバを伝搬してきた信号光の
偏波状態が光ファイバに加わる様々な擾乱の影響を受は
時間的に変動するし、また光計測システムの場合も、被
測定物の状態により信号光の偏波状態が変動するので、
信号光と局部発振光の偏波状態を常に一致させるための
装置が必要となる。

この装置としては従来から次の３つが考えられている。

その１つは偏波保存性の良いファイバである。これによ
り信号光の偏波状態が変化しないようにすることができ
る。もう１つは受信時に信号光の偏波状態をモニタし、
それにより信号光あるいは局部発振光の偏波状態を制御
する装置であり、偏波状態の制御により信号光と局部発
振光の偏波整合を図ろうとするものである。残りのひと
つが本発明に関係する偏波ダイバーシチ光受信装置であ
る。これは、信号光と局部発振光を光合波部により合成
し、合波光を偏波分離素子に入射して互いに直交する偏
波面を有する直線偏光の第１、第２の光ビームに２分し
、それぞれ別の受光素子に入射して電気信号に変換し、
その電気信号を処理部により処理、合成しようとするも
のである。この場合、偏波分離素子で分離された第１、
第２の光ビームの各信号光成分と局部発振光成分は、直
線偏光で偏波方向も一致しているので、第１、第２の光
ビームにおいて、偏波状態の不一致による信号の損失を
生じることはない。

このような偏波ダイハーシチ光受信装置として例えば笠
らによる“ＦＳＸ＠波ダイバーシチ光受信方式伝送実験
”′、昭和６２年、電子情報通信学会情報・システム部
門全国大会予稿集分冊２．２−６９ページが知られてい
る。

これは信号光と局部発振光を方向性光結合器で合波後、
偏光ビームスプリッタで偏波分離するもので、偏波分離
後の２つの局部発振光の強度が互いに等しくなるよう局
部発振光源直後の偏波補償器で局部発振光の偏波状態を
制御している。

また、光ヘテロダイン受信方式において、局部発振光の
強度雑音による受信感度劣化を抑圧するものとしてバラ
ンスドレシーバが知られている。

このバランスドレシーバに関しては、エッチ・ピー・ニ
ーエン゛ノイズ　イン　ホモタイン　アンド　ヘテロダ
イン　デイテクション′”オプテイクスレターズ、、　
Ｎｏ、３．ｖｏｌ、８．１９８３等の文献に詳細な解説
がなされている。

従来、偏波ダイバーシチ光受信装置にバランスドレシー
バを用いたものとしては、方向性光結合器によって信号
光と局部発振光を合波し、その２つの合波光を２ケ所の
偏波分離部でそれぞれ偏波分離し、この偏波分離された
４つめ合波光を２台のバランスドレシーバ型光受信器に
よって受光する構成のものが提案されている。

（桑原らによる、アイ・オー・オー・シー−イー・シー
・オー・シー’　８６（１００Ｃ−ＥＣＯＣ’１ｌ１６
）テクニカルダイジェスト　第１巻（１９８６）　４０
７ページ〉（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来技術の偏波ダイバーシチ光受信装置
は、信号光および局部発振光の偏波分離のための偏波分
離素子が不可欠であった。

この偏波分離素子として、偏光ビームスプリッタや偏光
プリズムを用いた場合、偏波分離部において光ファイバ
から光をとっだ゛し、レンズによつてコリメート光とし
た後備液分離素子に入射する必要があるため、このよう
な偏波分離部は構造が複雑で、光学的な調整が困難であ
る。さらにこのような偏波分離部においては光フアイバ
端面やレンズ、偏波分離素子の表面での光の反射が生じ
やすくこの反射した光が戻り光として送信光源や局部発
振光源に悪影響を与える可能性が高いという問題もあっ
た。□ 一方、偏波分離素子としてファイバ型偏光ビームスプリ
ッタを用いた場合、光学的調整の困難さや反射戻り光等
の問題は回避で□きるが、ファイバ型偏光ビームスプリ
ッタは、製造パラメータのトレランスが厳しく、製作が
非常に困難である。

以上のように、偏波ダイバーシチ光受信装置において偏
波分離素子を用いることは多くの問題点を生じる。従っ
て本発明の目的は偏波分離素子を用いることは゛な火偏
波ダイバーシチ光受信装置を実現することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明は上記に示した従来技術の問題点を解決するため
信号光を第１、第２の信号光に２分岐する信号光分岐器
と、局部発振光を前記第１、第２の信号光に対する偏波
状態が互いに直交する第１、第２の局部発振光に２分岐
する局部発振光分岐部と、前記第１の信号光と、前記第
１の局部発振光を合波する第１の方向性光結合器と、前
記第２の信号光と前記第２の局部発振光を合波する第２
の方向性光結合器と、前記第１、第２の方向性光結合器
の出力光を受光する第１、第２の光受信器と、前記第１
、第２の光受信器の出力の合成および復調を行なう合成
・復調回路とから構成される。

（作用） 本発明は、上記の構成をとることにより偏光ビームスプ
リッタ、漏光プリズム、あるいはファイル型偏光ビーム
スプリ・ツタ等の偏波分離素子を用いることなく、偏波
ダイバージ光受信装置を構成することができる。

すなわち、信号光が信号光分岐器によって、互いの強度
が等しい第１、第２の信号光に分岐され、第１、第２の
方向性光結合器に入射するまで、信号光の本装置入射時
の偏波状態が一定に保たれるものとする。このとき、第
１、第２の方向性光結合器に入射する第１、第２の局部
発振光の強度が等しく、偏波状態が互いに直交していれ
ば、入射信号がいかなる偏波状態にあっても第１の光受
信器あるいは第２の光受信器の少なくとも一方で、信号
光と局部発振光のビート、すなわちＩＰ信号を受信する
ことが可能である。

なお、上記のような偏波状態が互いに直交する、強度の
等しい第１、第２の局部発振光は、局部発振光を局部発
振光分岐器に入射し、その２つの出力光の偏波状態を偏
波調整器で互いに直交するよう調整することによって、
容易に得ることができる。また、局部発振光源と第２の
光分岐器、および第２の光分岐器と第１、第２の方向性
光結合器とを接続する光ファイバとして、偏波面保存光
ファイバを用い、第２の光分岐器として偏波面保存光フ
ァイバカップラを用いることによって局部発振光の偏波
状態の安定度をさらに高めることかてきる。なお、偏波
面保存光ファイバカップラに関しては、河内による”°
直線偏波保持性単一モード光ファイバカップラ″、電子
情報通信学会技術研究報告ＯＱ　Ｅ　８３−８１（１９
８３）等に詳細な解説がなされている。なお上記のよう
に偏波面保存光ファイバを用いた場合、偏波調整器を省
略することか可能である。すなわち、第２の光分波器と
第１、第２の方向性光結合器を接続する偏波面保存光フ
ァイバから出射される第１、第２の局部発振光はいずれ
も直線偏光であるため、この偏波面保存ファイバを光軸
のまわりに回転させ第１、第２の局部発振光の偏波面が
互いに直交するようにして第１、第２の方向性結合器に
接続することによって、偏波調整器なしに互いの偏波状
態が直交する第１、第２の局部発振光を得ることができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。第１図
は本発明の第１の実施例の構成図である。第１の実施例
では光ファイバ１Ｂ、１４，１５．１．６，１７．１８
として単一モーＩへファイバー９＝ を用い、信号光分岐器７、局部発振光分岐器８、第１の
方向性光結合器１１および第２の方向性光結合器１２と
して光フアイバ２本を近接させて融着、伸延した光ファ
イバ形カップラを用いた。

光ファイバ１３によって伝送されてきた信号光１は信号
光分波器７によって互いに強度の等しい第１の信号光３
と第２の信号光４に分岐される。−方、光ファイバ１４
によって送られてきた局部発伸光２は、局部発振光分岐
器８によって第１の局部発振光５と第２の局部発振光６
に等強度に分岐される。第１の信号光３と、第１の局部
発振光５は第１の方向性光結合器１１で合波され、その
出力光は第１の光受信器１９で電気信号に変換され第１
のＩＦ信号２１となる。同様に、第２の信号光４と第２
の局部発振光６は第２の方向性結合器１２で合波されそ
の出力光は第２の光受信器２０で電気信号に変換され、
第２のＩＦ信号２２となる。第１のＩＰ信号２１と第２
のＩＦ信号２２は復調合成回路２３に入力され、ベース
バンド信号２４がとりだされる。

なお、調波タイハーシチ光ヘテロダイン受信装置におけ
る２つのＩＰ倍信号合成法および復調法については、大
越らの°゛ヘテロダイン／コヒーレント型光ファイバ通
信のための偏波ダイバーシチ光受信機″電子通信学会通
信システム研究会資料Ｃ３８３２２（１９７９）や、グ
ランス（Ｂ、Ｇｒａｎｃｅ）の″ボーラリゼーション　
インデペンデント　コヒーレント　オプティカル　レシ
ーバ″′　（“Ｐｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｅｐ
ｅｎｄｅｎｔ　Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｋ
ｅｃｅｉｖｅｒ’“）ジャーナルオブ　ライトウニイブ
　テクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｌｈｔｗ
ａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）第５巻　１９８７年２
７４ページ　等に詳細な解説がなされている。

この第１の実施例において、局部発振光の偏波状態の調
整は、第１の方向性光結合器１１、および第２の方向性
光結合器１２への入射時における第１の局部発振光５と
第２の局部発振光６の偏波状態が直交するように、第１
の偏波調整器９、および第２の偏波調整器１０によって
調整すればよい。そのために、本実施例では、例えば信
号光１として偏波状態が一定の光を本装置に入射し、第
１のＩＦ信号２１の強度が最大になるよう第１の偏波調
整器９を調整し、−・実弟２のＩＰ信号２２の強度が反
対に最小になるように第２の偏波調整器１０を調整する
ことによって信号光の入射時に換算して第１の局部発振
光５と第２の局部発振光６の偏波状態が互いに直交する
ように調整した。

第２図は、第２の実施例の構成図である。第２の実施例
は受光部にバランスドレシーバを用いたものである。す
なわち、第１の方向性光結合器１１で第１の信号光３と
第１の局部発振光５とが合波され、第１の合波光２５と
第２の合波光２６とが出力される。この２つの出力光は
２個のホトダイオードと差動合回路を有する第１の光受
信器１９で受光され、第１のＩＦ信号２１が出力される
。

同様に第２の方向性光結合器１２で第２の信号光４と第
２の局部発振光６とか合波され、第３の合波光２７と第
４の合波光２８が出力され、２個のホトダイオードと差
動合成回路を有する第２の光受信器２０で受光され、第
２のＩＦ信号２２が出力される。以上のように受光部に
バランスドレシーバを用いた以外、第２の実施例は第１
の実施例と同様である。

さらに第２の実施例の変形例として、光ファイバ１４．
１５，１６，１７．１８を偏波図保存光ファイバとし、
信号光分岐器７、局部発振光分岐器８、第１の方向性光
結合器１１および第２の方向性光結合器１２を偏波図保
存光ファイバカップラとし、第１の偏波調整器９および
第２の偏波調整器１０を省略したものが考えられる。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明は偏波分離素子を用いる
ことなく偏波ダイバーシチ光受信装置を実現した。従っ
て従来の偏光ビームスプリッタあるいは偏光プリズムを
用いたダイバーシチ光受信装置に比べて、光学系の調整
の容易であること、低コストであること、反射戻り光が
ほとんど生じないこと、等の点で優れている。また、フ
ァイバ型偏光ビームスプリッタのような製造が困難であ
る素子を用いる必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成図であ第１図およ
び第２図において １：信号光　２二局部発振光　３：第１の信号光４：第
２の信号光　５：第１の局部発振光６：第２の局部発振
光　７：信号光分岐器８：局部発振光分岐器　９：第１
の偏波調整器１０：第２の偏波調整器 １１：第１の方向性光結合器 １２：第２の方向性光結合器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 信号光を第１、第２の信号光に２分波する信号波分岐器
   と、局部発振光を前記第１、第２の信号光に対する偏波
   状態が互いに直交する第１、第２の局部発振光に２分岐
   する局部発振光分岐器と、前記第１の信号光と、前記第
   １の局部発振光を合波する第１の方向性光結合器と、前
   記第２の信号光と前記第２の局部発振光を合波する第２
   の方向性光結合器と、前記第１、第２の方向性光結合器
   の出力光を受光する第１、第２の光受信器と前記第１、
   第２の光受信器の出力の復調および合成を行なう復調・
   合成回路とから構成されることを特徴とする偏波ダイバ
   ーシチ光受信装置。