JPH02137425A - コヒーレント光通信方式 - 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】 〔概要〕 多重化光信号を伝送するコヒーレン］・光通信方式に関
し、 簡単な構成で伝送容量を２倍とすることを目的とし、 送信部と受信部とを光ファイバにより接続し、多重化さ
れた光信号を伝送するコヒーレント光通信方式に於いて
、前記送信部は、各対の光周波数の差を中間周波数の２
倍に選定した光信号を変調して出力する複数対の光送信
部と、該光送信部からの光信号を合波して前記光ファイ
バに送出する光合波部とを備え、前記受信部は、前記各
対の光周波数の中間の光周波数に選定した局部発振光を
出力する局部発振光源と、前記光ファイバを介して受信
した光信号と前記局部発振光とを混合する９０度ハイブ
リッド光カプラと、該光カプラから分離出力された一対
の光信号をそれぞれ中間周波数の電気信号に変換する受
光部と、該受光部からの中間周波信号を加える９０度ハ
イブリッドカプラとからなる光イメージ除去受信部を備
え、該光イメージ除去受信部からの一対の出力信号をそ
れぞれ復調するように構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、多重化光信号を伝送するコヒーレント光通信
方式に関するものである。

コヒーレント光通信方式に於いては、受信した光信号と
局部発振光とを混合して検波するヘテロゲイン検波方式
が知られており、又大容量伝送を行う為に、光周波数多
重化方式や時分割光信号多重化方式等が提案されており
、経済的な多重化光信号の伝送方式が要望されている。

〔従来の技術〕 従来例のコヒーレント光ｉ！！信方式に於ける大容量伝
送方式としての光周波数多重化方式は、例えば、第５図
に示すように、複数のチャネルＣＨＩ〜ＣＨｆ１対応の
光送信部５１−１〜５１−ｎからそれぞれ異なる光周波
数ｆ、〜ｆ７の光信号を変調して送出し、光ファイバ５
２−１〜５２−　ｎを介して合波器５３に入力し、光周
波数ｆ１〜ｆいの光信号を多重化して光フアイバ伝送路
５４に送出し、受信側では、分波器５５により受信光信
号をｎ個に分割してそれぞれ光ファイバ５６−１〜５６
−ｎを介して光受信部５７１〜５７−ｎに入力し、ヘテ
ロゲイン検波方式等によりチャネルＣＨＩ〜ＣＨｎ対応
に受信処理するものである。

又時分割光信号多重化方式は、例えば、第６図に示すよ
うに、複数のチャネルＣＨＩ〜ＣＨｎの電気信号を多重
化装置６１により時分割多重化して、その多重化信号を
光送信部６２に人力し、時分割多重化光信号として光フ
アイバ伝送路６３に送出する。受信側では、光受信部６
４によりヘテロダイン検波方式等により電気信号に変換
し、多重分離装置６５によりチャネルＣＨＩ〜ＣＨｎ対
応に分離するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

第５図に示す従来例の光周波数多重化方式に於いては、
チャネルＣＨ１”ＣＨｎ対応のｎ個の高価な光受信部５
７−１〜５７−ｎを必要とし、多重度を高くするに従っ
て非常に高価なシステムとなる欠点がある。

又第６図に示す従来例の時分割光信号多重化方式に於い
ては、多重化装置６１によりｎ個のチャネルＣＨＩ〜Ｃ
Ｈｎの電気信号を多重化した高速の信号を光送信部６２
に於いて光信号に変換するものであるから、各チャネル
ＣＨＩ〜ＣＨｎ対応に光信号に変換する光周波数多重化
方式に於ける光送信部５１−１〜５１−ｎに比較して、
非常に広帯域な変調特性を必要とし、高価な構成となる
欠点がある。同様に、光受信部６４に於いても、非常に
広帯域の受光及び検波特性を必要とし、高価となる欠点
がある。例えば、多重化装置６１により時分割多重化し
て、４　Ｇ　ｂ　／　ｓの速度としたＣＰＦＳＫ方式の
信号を伝送する場合、光受信部６４は、２〜９　Ｇ　Ｈ
ｚの広帯域特性を必要とすることになる。

本発明は、簡単な構成で伝送容量を２倍とすることを目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のコヒーレント光通信方式は、光イメージ受信部
を利用して受信処理するものであり、第１図を参照して
説明する。

送信部１と受信部２とを光ファイバ３により接続して、
多重化された光信号を伝送するコヒーレント光通信方式
に於いて、送信部１は、各対の光周波数の差を中間周波
数の２倍に選定した光信号を変調して出力する複数対の
光送信部４−１〜４−ｎと、この光送信部４−１〜４−
ｎからの光信号を合波して光ファイバ３に送出する光合
波部５とを備えて、光周波数ｆ、−ｆ、の光信号を多重
化して送出する。

又受信部２は、各対の光周波数の中間の光周波数に設定
した局部発振光を出力する局部発振光源６と、光ファイ
バ３を介して受信して、光分波部１２により分波した光
信号と局部発振光とを混合する９０度ハイブリッド光カ
プラ７と、この先カプラ７から分離出力された一対の光
信号をそれぞれ中間周波数の電気信号に変換する受光部
８と、この受光部８から中間周波信号を加える９０度ハ
イブリッドカプラ９とからなる光イメージ除去受信部１
０を備えており、この光イメージ除去受信部１０からの
実信号とイメージ信号とに相当する一対の出力信号をそ
れぞれ復調部１１により復調する。

〔作用〕

送信部ｌの各光送信部４−１〜４−ｎは、それぞれ異な
る光周波数ｆ１〜ｆ７の光信号を変調して出力するもの
であり、例えば、ヘテロゲイン検波した時の中間周波数
をｆＩＦＩ　＋　　ｆｌＦ２とし、−対の光送信部４−
１．４−２の光信号の光周波数をｆ、、ｆ２とすると、
ｆｔ　　　ｆｚ＝２ｆ＋Ｆ＋　の関係に選定する。又他
の一対の光送信部４−３４−４の光信号の光周波数をｆ
３．ｆ、とするとｆｚ　　　ｆ４＝２ｆ＋ｙｘに選定す
る。即ち、各対の光周波数の差が、各対対応の中間周波
数の２倍となるように選定する。又光合波部５は、各光
送信部４−１〜４−ｎからの光信号を合波して光ファイ
バ３に送出する。

又受信部２に於いては、局部発振光源６からの局部発振
光の光周波数をｆＬとし、中間周波数をｆｌＦとすると
、ｆｔ　　　ｆＬ＝ｆＬ　　ｆｚ　＝ｆ＋ｒとなるよう
に選定する。従って、局部発振光ｉ６と、９０度ハイブ
リッド光カプラ７と、受光部８と、９０度ハイブリッド
カプラ９とからなる光イメージ除去受信部１０に於いて
は、９０度ハイブリッドカプラ９から、光周波数ｆ１に
対応した中間周波信号と、光周波数ｆｔに対応した中間
周波信号とが出力され、それぞれの出力信号に対しイメ
ージ成分となる反対側の光周波数ｒ、、ｒ、に対応した
信号は抑圧されることになる。そして、復調部１１に於
いて復調することにより、１個の光イメージ除去受信部
１０により２周波多重信号の受信処理を行うことができ
る。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の一実施例のブロック図であり１３は送
信部、１４は受信部、１５−１．１５−２は一対の送信
光源、１６−１．１６−２はデータＤｉ、Ｄ２によって
光信号を変調する光変調器、１７は偏波制御器、１８は
合波器、１９は安定化回路、２０は光ファイバ、２１は
偏波作用器、２２は光カプラ、２３−１．２３−２は偏
波分離器、２４−Ｌ　　２４−２は受光器、２５は９０
度ハイブリッドカプラ、２６は自動周波数制御回路（Ａ
ＦＣ）　、２７は局部発振光源、２８は比較回路、２９
は偏波作用制御回路、３０−１．３０−２は復調回路で
ある。

この実施例は、２周波数多重の場合を示し、従って、送
信部１３は、一対の送信光源１５−１゜１５−２と金波
器１８等により構成されている。

又各送信光源１５−１．１５−２は、例えば、単一モー
ド半導体レーザによって構成することができるもので、
それぞれの出力光の光周波数ｆＩ。

ｒ２は、ヘテロダイン検波した時の中間周波数をｆｌＦ
とした時に、ｆ、−ｆｚ　＝２　ｆｌＦの関係となるよ
うに選定する。即ち、第３図に示すように、受信部１４
に於ける局部発振光の光周波数をｆＬとすると、ｆ、−
ｆＬ−ｆＬ　　ｆｔ　＝ｆ＋ｙの関係となるように設定
する。

受信部１４は、光カプラ２２と偏波分離器２３−１．２
３−２とによる９０度ハイブリッド光カプラと、局部発
振光源２７と、受光器２４−１゜２４−２と、９０度ハ
イブリッドカプラ２５等により構成されたイメージ除去
受信部を備え、局部発振光源２７の出力光の光周波数ｆ
Ｌは、自動周波数制御回路２６により制御され、又偏波
作用器２１により受信光の偏波面が制御されて、光カプ
ラ２２に加えられる。

送信部１３に於いて、送信光源１５−１，１５２の出力
光をデータＤＩ、Ｄ２によって位相変調する場合、図示
のように、光変調器１６−１゜１６−２を設けるもので
あり、例えば、ＬｉＮｂ０、等からなる導波路型位相変
調器とすることができる。又ＦＳＫ方式により変調する
場合は、例えば、送信光源１５−１．１５−２を構成す
る半導体レーザに、直接データＤ１．Ｄ２に対応した変
調信号を加えてＦＳＸ変調光を出力するように構成する
こともできる。

合波器１８に於いては、変調光信号の偏波を一致させて
合波するもので、偏波制御器１７により光変調器１６−
１．１６−２からの変調光信号の偏波を一致させる場合
を示している。なお、光変調器１６−１．１６−２から
の変調光信号を、定偏波ファイバにより偏波面を一定に
保持して合波器１８に加える構成とすることも可能であ
る。

又送信光源１５−１．１５−２の光周波数ｆ。

「２は、前述のように、一定の間隔とする必要があり、
合波器１８の出力光の一部を安定化回路１９に加え、こ
の安定化回路１つにより送信光源１５−１．１５−２を
制御する。例えば、ファブリ・ベロ干渉計の透過ピーク
検出等により、送信光源１５−１．１５−２の光周波数
ｆ、、ｆ、の関係を一定化する構成とすることができる
。

受信部１４に於いては、光ファイバ２０を介して受信し
た光信号の偏波面を偏波作用器２１により制御して、局
部発振光源２７からの局部発振光と共に光カプラ２２に
入力して混合する。この場合、局部発振光の偏波状態を
４５度又は１３５度の直線偏波とすると、受信光信号を
円偏波となるようにし、又局部発振光の偏波状態を円偏
波とすると、受信光信号を４５度又は１３５度の直線偏
波となるようにし、光カプラ２２により混合されて偏波
分離器２３−１．２３−２により分離される直交偏波成
分のパワーが等分されるように、偏波作用器２１により
制御する。

例えば、局部発振光源２７からの局部発振光のＸ、Ｙ偏
波成分ｘＬ、ｙＬは、局部発振光のパワーをＰ５、光用
周波数をω１とすると、ＸＬ　＝　１／　２　Ｘ　ＰＬ
Ｘ　ｃｏｓ　（ωｔ　ｔ）　　　−（１）ＹＬ　＝１／
２ＸＰＬ　Ｘ　ＣＯ３（ω、　ｔ＋θＬ）・・−（２） と表すことができる。なお、（２）弐のθ、がＯ又はπ
／２の時に、４５度直線偏波又は円偏波を示すことにな
る。

又受信光信号の偏波成分Ｘｓ、Ｙｓは、受信光パワーを
Ｐ３、光用周波数をω３とすると、Ｘｓ　＝１／２ＸＰ
ｓ　Ｘ　ｃｏｓ　（ωｓ　　ｔ）　　　−（３１Ｙｓ　
＝　１／　２　ｘｐ、　Ｘ　ＣＯ５（（１，ｓ　　ｔ＋
θ、）−・・（４） と表すことができる。但し、θ、−θ、＝π／２の関係
とするものである。

前述のように、受信光と局部発振光とが光カプラ２２に
より混合され、二つの混合光は、それぞれ偏波分離器２
３−１．２３−２に加えられて、混合光の偏波成分毎に
分離出力され、受光器２４−１．２４−２に加えられる
。受光器２４−１゜２４−２はバランス型受光器を用い
た場合を示すもので、それぞれ直列接続されたホトダイ
オード等の受光素子からなり、直列接続点から受光出力
信号が出力されるものであり、偏波分離器２３−１．２
３−２により分離された例えばＸ偏波成分が受光器２４
−１に、Ｙ＠波成分が受光器２４−２にそれぞれ入力さ
れる。従って、受光器２４−１．２４−２の出力信号１
ｘ、１ｙは、［Ｘ＝　１ｏ−ｃｏｓ　（（ωｓ　　（ｒ
ａｔ　）　　ｔ）　　−（５）Ｉｙ　＝　Ｉｏ　　°ｃ
ｏｓ　（（ωＳ−ω１）１＋（θ３−θＬ）〕 ”Ｉｏ　　・ｓｉｎ　（（（ｒ）ｓ　　”Ｌ　）　　ｔ
）　　−・１６１と表される。なお、Ｉ　Ｏ−１／　２
　Ｘ　Ｐ　Ｌ　Ｘ　Ｐ　３である。

各受光器２４−１．２４−２の出力信号ＩＸ。

Ｉ７は、ヘテロダイン検波出力の中間周波信号であり、
９０度ハイブリッドカプラ２５に入力して混合すること
により、出力信号Ｈｘ、Ｈｙは、Ｈｘ　＝Ｉｘ　＋　（
Ｉｖ　’１ −（−１＋ｓｇｎ（ωｓ−ωＬ）　）　Ｘ　ｌｘ　−（
７）Ｈｖ　＝　（ＩＸ）−ｚ。

＝　（１＋ｓｇｎ（ω、−ωｔ　）　）　Ｘ　Ｉｖ　　
−１８）となる。但し、Ｎｙ）、（ＩＸ）は９０度位相
遅延を意味する。又 を意味する。

従って、１７）、　（８１式に示す光イメージ除去受信
部としての９０度ハイブリッドカプラ２５の出力信号Ｈ
ｘ、Ｈｖは、ω、〉ω、又はω３くω、の条件に対応し
て、何れか一方が実信号、他方がイメージ信号となる。

この場合、送信部１３の送信光源１５−１．１５−２の
光周波数ｆ、、ｆ２と局部発振光の光周波数ｆＬとは、
ｆ、＞ｆＬ、ｆ！＜ｒＬで、且つ、ｆ、−ｆＬ＝ｒＬ−
ｆ、の関係であるから、例えば、復調回路３０−１には
、光周波数ｆ２に対応する中間周波信号をイメージ信号
として抑圧し、光周波数ｆ、に対応する中間周波信号の
みを実信号として入力し、復調回路３０−２には、光周
波数ｆ、に対応する中間周波信号をイメージ信号として
抑圧し、光周波数ｆ２に対応する中間周波信号のみを実
信号として入力することになる。

従って、復調回路３０−１．３０−２は、それぞれ光周
波数ｆ、、ｆ２に対応する中間周波信号を復調して出力
することになり、１個の光イメージ除去受信部を備えた
受信部１４により、２周波多重信号の受信処理を行うこ
とができる。

又光ファイバ２０により伝送された光信号の偏波変動は
、偏波作用器２１により補正することができるものであ
り、受光器２４−１．２４−２の出力信号を比較回路２
８で比較し、その比較出力信号を偏波作用制御回路２９
に加え、受光器２４−１．２４−２の出力パワーが同一
となるように偏波作用器２１を制御し、又９０度ハイブ
リッドカプラ２５の何れか一方の出力信号を偏波作用制
御回路２９に加えて、９０度ハイブリッドカプラ２５の
出力信号が最大となるように、偏波作用器２１を制御す
る。即ち、光カプラ２２に入力される受信光と局部発振
光との位相差がπ／２となるように、偏波作用器２１を
制御するものである。

又受光器２４−１．２４−２の何れか一方の出力信号を
自動周波数制御回路２６に加えて、中間周波数が所定値
となるように、局部発振光源２７の光周波数ｆＬを制御
する。

第４図は本発明の他の実施例の要部ブロック図であり、
受信部の光イメージ除去受信部を示す。

なお、送信部は第２図に示す実施例に於ける送信部１３
と同様な構成とすることができる。

第４図に於いて、３１は偏波分離器、３２−１３２−２
は９０度ハイブリッド光カプラ、３３−１〜３３−４は
受光器、３４−１〜３４−４は増幅器、３５−１．３５
−２は９０度ハイブリッドカプラ、３６−１〜３６−４
は復調回路、３７１．３７−２は加算器、３８は自動周
波数制御回路（ＡＦＣ＞、３９は局部発振光源、４０は
円偏波器（λ／４）　、４１は分波器、４２．４３は出
力端子である。

送信部から光ファイバを介して受信した光信号は、偏波
分離器３１により直交する偏波成分に分離されて、それ
ぞれ９０度ハイブリッド光カプラ３２−１．３２−２に
加えられ、局部発振光と混合される。この場合、局部発
振光はλ／４波長板等からなる円偏波器４０により円偏
波に変換される。９０度ハイブリッド光カプラ３２−１
，３２２は、例えば、光カプラと偏波分離器とにより構
成され、光カプラにより偏波成分と局部発振光とを混合
した二つの出力光を、偏波分離器により直交する偏波成
分に分離するもので、それぞれ４個の出力光が得られる
。又受光器３３−１〜３３−４は、それぞれ２個のホト
ダイオードを直列接続し、接続点に増幅器３４−１〜３
４−４を接続した構成を有するもので、９０度ハイブリ
ッド光カプラ３２−１．３２−２からの出力光がそれぞ
れホトダイオードに入射される。この場合に、例えば、
受光器３３−１の直列接続のホトダイオードに入射され
る混合光の中間周波成分は１８０度の位相差を有し、局
部発振光の強度雑音成分は同相となるから、増幅器３４
−１により中間周波成分は相加し、強度雑音成分は相殺
した信号を出力することができる。

９０度ハイブリッドカプラ３５−１．３５−２には、増
幅器３４−１〜３４−４の出力信号が入力されて、それ
ぞれ受信光の偏波成分対応にイメージ除去を行った中間
周波数成分となり、復調回路３６−１〜３６−４により
それぞれ送信部の変謝方式に対応した復調方式により復
調され、ベースバンド信号として加算器３７−１．３７
−２に加えられる。従って、出力端子４２から例えば光
周波数ｒ１対応の実信号が出力されるが、光周波数ｆ２
対応のイメージ信号は除去される。又出力端子４３から
光周波数ｆ２対応の実信号が出力されるが、光周波数ｆ
１対応のイメージ信号は除去されるから、２周波多重信
号を１個の光イメージ除去受信部からなる受信部で受信
処理することができる。

又自動周波数制御回路３８は、９０度ハイブリッドカプ
ラ３５−１．３５−２の出力パワーが等しくなるように
、局部発振光源３９の出力光の光周波数ｆＬを制御して
、２周波多重信号の受信処理を安定化するものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、送信部１の各対の光送
信部４−１〜４−ｎに於いて、各対の光周波数の差を、
ヘテロゲイン検波した時の中間周波数の２倍となるよう
に選定し、受信部２は、光イメージ除去受信部１０によ
り、２周波多重信号の一方の信号を実信号とすると、他
方をイメージ信号として処理し、それぞれ中間周波数が
等しくなることから、２周波多重信号を分離して復調部
１１により復調することができる。即ち、一対の光送信
部からの２周波多重信号を、１個の光イメージ除去受信
部１０によって受信処理することができるから、余分な
受信構成を設けることなく、伝送容量を２倍としたコヒ
ーレント光通信を行わせることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の一実施
例のブロック図、第３図は光周波数配置説明図、第４図
は本発明の他の実施例の要部ブロック図、第５図は従来
例の光周波数多重化方式の説明図、第６図は従来例の時
分割光信号多重化方式の説明図である。 １は送信部、２は受信部、３は光フアイバ伝送路、４−
１〜４−ｎは光送信部、５は光合波部、６は局部発振光
源、７は９０度ハイブリッド光カプラ、８は受光部、９
は９０度ハイブリッドカプラ、１０は光イメージ除去受
信部、１１は復調部１２は光分波部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 送信部（１）と受信部（２）とを、光ファイバ（３）に
   より接続し、多重化された光信号を伝送するコヒーレン
   ト光通信方式に於いて、 前記送信部（１）は、各対の光周波数の差を中間周波数
   の２倍に選定した光信号を変調して出力する複数対の光
   送信部（４−１〜４−ｎ）と、該光送信部（４−１〜４
   −ｎ）からの光信号を合波して前記光ファイバ（３）に
   送出する光合波部（５）とを備え、 前記受信部（２）は、前記各対の光周波数の中間の光周
   波数に選定した局部発振光を出力する局部発振光源（６
   ）と、前記光ファイバ（３）を介して受信した光信号と
   前記局部発振光とを混合する９０度ハイブリッド光カプ
   ラ（７）と、該光カプラ（７）から分離出力された一対
   の光信号をそれぞれ中間周波数の電気信号に変換する受
   光部（８）と、該受光部（８）からの中間周波信号を加
   える９０度ハイブリッドカプラ（９）とからなる光イメ
   ージ除去受信部（１０）を備え、 該光イメージ除去受信部（１０）からの一対の出力信号
   をそれぞれ復調することを特徴とするコヒーレント光通
   信方式。