JPH01190138A - 偏波ダイバーシティ光受信装置 - 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】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、信号光を直交する２つのｆｌｌ偏波に分離し
、分離された２つの直交偏波にそれぞれ偏波面をあわせ
た局発光によって検波する偏波ダイバージデイ光受信装
置に関するものである。

［従来の技術］ ヘテロダイン／コヒーレント型光ファイバ通信にＪ３い
ては、受信器の受光素子上で信号光と局部発信光（８発
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
外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一つの手段とし
て偏波ダイバーシティ光受信方式がある。

この方式では、偏波状態の変動を受けた信号光は、受信
喘ぐ直行り゛る２つの直線偏波に分離され、これら２つ
の龜線偏波にそれぞれ偏波面をあわせた局部発信光によ
って別々に検波される。別々に検波された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
を押えることができる。

従来の偏波ダイバーシティ光受信装首の一例を第３図に
示す。偏波状態の変動を受けた信号光１は、受信端で光
合成器３により局発光２と合成される。合成される光１
及び局発光２は偏光分離素子４により直交する２つの偏
波に分離された光受信器５　ａ、　５ｂによって別々に
検波される。このとき光受信器５ａ及び５ｂに達する信
号光１及び局発光２の偏波面は一致している。

別々に検波された２つの信号は、復調器６ａ、６ｂによ
り電気信号に復調された後、信号レベルに応じて重み付
けをする重み付は回路７　ａ、　７　ｂを通り、加算回
路８によって、２つの受信信号を電気的に合成する。こ
のような偏波ダイバーシティ光受信方式を用いると偏波
状態変動の影響を押えることができる。

従来の偏波ダイバーシティ光受信方式においては、信号
光１及び局発光２との光合成手段（光合成器３）及び光
合成手段の出力を直交する２つの偏波に分離する偏光分
離手段（偏光分離素子４）として第４図に承りように、
それぞれ光フアイバカップラー３０及び偏光ビームスプ
リッタ−４０が用いられていた。

Ｌ発ＩＩが解決しようとする問題点〕 しかし、従来の方法では、光合成手段として最も良い光
フアイバカップラー３０を用いた場合でも、光フアイバ
カップラー３０の１つのボートに出力される信号光１及
び局発光２のパワーはもとのパワーの半分になってしま
い、信号光１及び局発光２のパワーを有効に使用するこ
とができない。また、光フアイバカップラー３０の持つ
偏光特性等により偏光ビームスプリッタ−４０に入射°
丈る局発光の偏光状態が変動してしまうため、局発光２
のパワーが光受信お５ａ及び５ｂに等しく分配されるよ
うに局発光２の偏光状態を常に制御しなければならない
問題点があった。

本発明は、この従来技術の問題を解決するためになされ
たしので、信号光及び局発光の全パワーを有効に利用で
きるとともに、局発光の偏波状態をｉ制御する必要がな
く安定な偏波ダイバーシティ光受信装置を提供せんとす
るものである。

（２）発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の特徴は、光ファイバを伝搬してきた信号光を直
交する２つの直線偏波に分離し、該分離された２つの直
交偏波にそれぞれ偏波面をあわＵた局発光によって検波
する偏波ダイバーシティ光受信装置において、該信号光
をｆｐ’ｌ記直交する２つの直線偏波に分離する第１の
偏光ビームスプリッタ−と、前記直交する２つの直線偏
波のそれぞれに対して偏光軸を４５度傾けられた第２の
偏光ビームスプリッタ−と、該第２の偏光ビームスプリ
ッタ−の２つの出射端に前記第２の偏光ビームスプリッ
タ−の偏光軸に対して偏光軸を４５度傾けられた片側を
反射鏡にした１／４波長板と、該第１の偏光ビームスプ
リッタ−の他の入射端に前記第１の偏光ビームスプリッ
タ−の偏光軸に対して偏光軸を４５度傾けて＃Ｊ記同局
発光伝搬するための偏波面保存光ファイバとを有するこ
とにある。

［実　施　例］ 以下に図面を用いて本発１シｊを詳細に説明する。

なお、従来例と同一・構成については同一符号を付し説
明の重複を省く。

第１図は本発明のよる偏波ダイバーシティ光受信裂けの
構成図である。第１図から明らかなように、本発明と従
来（第３図）との相違点は光合成手段と偏光分離手段と
にあるので、以下ではこの２つの手段について詳説づる
。

第１図において、１０ａ４よ光合成手段に用いる第１の
偏光ビームスプリッタ−１１０ｂ及び１０ｃ４よ偏光分
離手段に用いる第２の偏光ビームスプリッタ−１１１ａ
及び１１ｂは第１の偏光ビームスプリッタ−１０ａと第
２の偏光ビームスプリッタ−１０ｂ及び１０ｃとの間に
それぞれ配置され第１の偏光ビームスプリッタ−１Ｑａ
からの出力光の偏光軸を４５度回転するための１／２波
長板、１２ａ　〜１２ｄは第２の偏光ビームスプリッタ
−１０ｂ及び１０ｃと後述する反射鏡との間にそれぞれ
配置され第２の偏光ビームスプリッタ−１０ｂ及び１０
ｃからの出力光の偏光軸を４５度回転するための１／４
波長板、１３ａ〜１３ｄは反射鏡であり、これらは互い
に接触するか、または若干の間隙を設けて配置されてい
る。その際に、第１の偏光ビームスプリッタ−１０８の
出力端から光受信器５ａ及び５ｂまでの光路長をほぼ同
一にする必要がある。

［作　　　用］ 次に本発明の動作について説明する。

信号光１及び局発光２は、光合成手段である偏光ビーム
スブリッタ−コＯａにより合成される。なＪ３、局発光
２は、偏波面保存光ファイバ１４によって直線偏波の状
態で偏光ビームスプリッタ−１０ａに導かれる。この時
、偏波面保存光ファイバ１４の偏光軸と偏光ビームスプ
リッタ−１０ａの偏光軸とをｙ軸からＸ＠に４５度だけ
傾けておくと、局発光２は第１図中右側の系（１／２波
長板１１ａ）と第１図中上側の系（１／２波長板１１ｂ
）とに１対１の割合で分波される。偏光ビームスプリッ
タ−１０ａの右側出力と上側出力から光受信器５　ａ、
　５　ｂまでは、双方ともに同じ開成であるのでここで
ｔよ右側の系（１／２波長板１１ａ）についてのみ説明
°することにする。

第２図は本発明による光合成手段と偏光分離手段との拡
大斜視図であり、右側の系における信号光１及び局発光
２の偏波状態を説明りるための図である。

偏光ビームスプリッタ−１０ａからの信号光１と局発光
２との偏波状態は互いにａ交する直Ｉ！偏波１５ａ　（
信号光１でそのパワーがβＰｓ）、１６ａ（局発光２で
そのパワーがｒ）１．／２）どなっている。ここで、β
は、信号光１の偏波状態によって変化する分岐比、Ｐｓ
は信号光１の入射パワー、ＰＬは局発光２の入射パワー
を表わづ。従って偏光ビームスプリッタ−１０ａの上側
から出る信号光のパワーは１−βとなる。

Ｈいにａ交する直線偏波１５ａ（信号光）。

１６ａ（局発光）は、１／２波長板１１ａによりＸ軸か
らｌ軸方向に４５度回転され１５ｂ（信号光）及び１６
ｂ　（局発光）となる。ここで１／２波長板１１ａ、ｌ
ｌｂは、偏光ヒームスプリッター１０ａ及び１０ｂ、偏
光ビームスプリッタ−１０ａ及び１０Ｃの偏光軸を光学
的にそれぞれ４５度の角度になるように用いたものであ
り、それぞれの偏光ビーム゛スプリッター］Ｏｂ及び１
０Ｃを機械的に４５度傾けても同じことになる。従つ°
【偏光ビームスプリッタ−１０ｂ及び１０ｃを機械的に
４５度傾けた場合には、１／２波長板１１ａ、１１ｂが
不要となる。この互いに０交する直線偏波１５ｂ　（信
号光）及び１６ｂ　（局発光）は、偏光ビームスプリッ
タ−１０ｂの偏光軸に対して４５度の角度をなすように
構成されている。このため、偏光ビームスプリッタ−１
０ｂの出力側では、入射光１５ｂ。

１６ｂの半分のパワーで互いに平行な直線偏波の光１５
Ｃ（βＰＳ／２）、１６ｃ　　（ＰＬ　／４）及び１５
ｆ　（βＰｓ／２）、１６ｆ　　（ＰＩ　／４）となる
。たがいに平行な直線偏波の光１５ｃ、１６Ｃは、その
偏波面に対して偏光軸を４５度傾けた１／４波長板１２
ｂを通り反射１１１３ｂによって反射され、再び１／４
波長板１２ｂを通る。その結果、反射光は、心線偏波の
状態で９０度回転した直線偏波１５ｄ（βＰｓ／２）。

１６ｄ　　（Ｐｌ、／４）となって戻って来る。この光
は、偏光ビームスプリッタ−１０ｂによつ−Ｃ反射され
反射光１５ｅ　（βＰｓ／２＞、１６ｅ（ＰＬ／４）と
なって光受信器５ｂに導かれる。

同様にして、平行な直線光１５ｆ、１６ｒは１／４波長
板１２ａを通り反射鏡１３ａによって反射されて反射光
１５ｇ　（βＰｓ／２）、１６ｇ　（ＰＬ／４）となり
偏光ビームスプリッタ−１０ｂを通って信号光１５ｈ及
び１６ｈＩｆｉ得られる。この場合反射鏡１３ｂによっ
て反射された反射光１５ｅ、１６ｅと反射鏡１３ａによ
って反射された反射光１５ｈ、１６ｈとがほぼ同位相と
なるように光路長を設定する必要がある。

これら２つの信号光は、１つの光受信器５ｂによって受
信されて電気信号に変換されるが、その電気信号の出力
レベルは１／２・Ａ・βＰｓ−Ｐ１．となる。また、第
２図では説明しなかつたが光受信器５ａでも、同様に電
気信号の出力レベルは１／２・Δ・βＰｓ−ＰＬとなる
ので、加算回路８の出力でＡ・βｐｓ−ｐＬのレベルを
得ることができる。従って、従来の方法によって受信さ
れた信号の加算回路８の出力レベルが１／２・Δ・βｐ
ｓ−ＰＬ（△は比例定数）であったのに対して、本発明
を用いた場合の受信信号のレベルはへ・βＰｓ−ＰＬと
なるので３ｄＢの改善ができる。また、本発明では光合
成手段として光フアイバカップラー３０を用いないため
、局発光２の偏波状態を１ｉに制御する必要がなくなる
。

（３）発明の効果 かくして本発明は光合成手段として偏光ビームスプリッ
タ−１０ａを用いると共に１／４波長板１２ａ−ｄや反
射鏡１３ａ〜ｄなどを組み合せて用いることにより、従
来の方式に比較して信号レベルを３ｄＢ改善出来き、か
つ局発光２の偏波状態を制御する必要がなくなる。従っ
て、コヒーレント光通信の受信装置に適用が可能であり
、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の偏波ダイバーシティ光受信装置の実施
例を承り構成図、第２図は本発明が採用する光合成手段
と偏光分離手段との拡大斜視図、第３図は従来の偏波ダ
イバーシティ光受信装置の構成図および第４図は同・採
用する光合成手段と偏光分離手段の説明図である。 １・・・信号光　　　　　　２・・・局発光７　ａ、　
７　ｂ・・・虫み付は回路 ８・・・加算回路 １０ａ〜１０ｃ、４０−・・偏光ビームスプリッタ−１
１ａ、１１ｂ−Ａ／２波長板 １２ａ〜１２ｄ・・・１／４波長板 １３ａ〜１３ｄ・・・反射鏡 ３０・・・光ファイバカップラー べ一恢颯勾 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバを伝搬してきた信号光を直交する２つの
   直線偏波に分離し、該分離された２つの直交偏波にそれ
   ぞれ偏波面をあわせた局発光によって検波する偏波ダイ
   バーシティ光受信装置において、前記信号光を前記直交
   する２つの直線偏波に分離する第１の偏光ビームスプリ
   ッターと、前記直交する２つの直線偏波のそれぞれに対
   して偏光軸を４５度傾けられた第２の偏光ビームスプリ
   ッターと、該第２の偏光ビームスプリッターの２つの出
   射端に前記第２の偏光ビームスプリッターの偏光軸に対
   して偏光軸を４５度傾けられた片側を反射鏡にした１／
   ４波長板と、前記第１の偏光ビームスプリッターの他の
   入射端に前記第１の偏光ビームスプリッターの偏光軸に
   対して偏光軸を４５度傾けて前記局発光を伝搬するため
   の偏波面保存光ファイバとを有することを特徴とする偏
   波ダイバーシティ光受信装置 ２、第１の偏光ビームスプリッターにより分離され直交
   出力する２つの直線偏波のそれぞれに対して第２の偏光
   ビームスプリッターの偏光軸を４５度傾ける手段として
   は、前記第１の偏光ビームスプリッターとの間に１／２
   波長板を介在するか、前記第２の偏光ビームスプリッタ
   ー自体を４５度傾けて配列してなる特許請求の範囲第１
   項記載の偏波ダイバーシティ光受信装置