JPH02201324A - 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。

（従来の技術） −ｍに光ヘテロダイン、ホモ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から１００倍以
上に高めることができるという大きな特徴がある。そこ
で、光へテロダイン、ホモダイン検波方式は長距離光通
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。

近年、光通信システムの高速化にともなって高速システ
ムに有利なホモダイン検波システムの検討も盛んになっ
てきた。とくに３×３光カツプラを用いる位相ダイバー
シチ光ホモダインシステムは、３×３光カツプラが１２
０°ハイブリツドとして動作するので、光ＰＬＬ等が必
要ではなく簡単な構成でシステムを実現できるので注目
されている（１９８８．９．１１−１５、イギリス、ブ
ライトンで開催されたＥＣ０Ｃ′８８で注封らによって
発表された論文”４トク５　Ｇ　ｂ　／　ｓ　　）ニー
ズ　ダイバーシチ　ホモダイン　デイテクション　エク
スベリメント’　　（ＰＤ−５７頁＞（（Ｋ。

Ｅｍｕｒａ　　ｅｔ　　ａｌ、、４ｔｏ５Ｇｂ／５ｐｈ
ａｓｅ　　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　　ｈｏｍｏｄｙｎｅ　
　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ））。

光へテロダイン、ホモダイン検波システムとも、高い光
受信感度を実現するためには、信号光と局部発振光の効
率よい合波が必要であり、信号光と局部発振光の偏波状
態を一致させなければならない、しかし光通信の場合に
は、長い距離の光ファイバを伝搬してきた信号光の偏波
状態は、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。

従って、これらのシステムでは、信号光と局部発信光の
偏波状態を常に一致させるための方策が必要となる。

このための一つの方法が、本発明に関係する偏波ダイバ
ーシチ光受信である。偏波ダイバーシチ受信では、先ず
信号光と局部発振光を合波し、この合波光を偏光分離素
子で直交する二つの偏波成分に分ける。ここで分離され
た光では、入力偏波の状態によらず、常に信号光と局部
発振光の偏波状態は一致している。そこで直交するふた
つの光をそれぞれ受信し、各電気信号を合成することに
より復調信号を得る。この偏波ダイバーシチ受信方式に
ついては、大越らによる電子通信学会通信方式研究会資
料Ｃ３８３−２２，１９８３”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グイバーシナ光受信
器”に詳しく説明されている。

（発明が解決しようとする課題） 偏波ダイバーシチシステムで、信号光から電気信号への
変換効率を一定に保とうとする場合には、偏光分離素子
で分離された後の局部発振光強度が二つの偏波とも一定
であることが必要である。また、高速のシステムや雑音
特性の悪い光受信器を用いる場合に、受信器の雑音の影
響を抑え、高感度を実現するためには、局部発振光の強
度が強いことも望まれる。しかし通常の偏波ダイバーシ
チシステムでは、一つの局部発振光を用いており、この
出力は光カップラ、偏光分離素子で分岐されるので、一
つの光検出器当りの局部発振光強度は必ずしも大きくな
い、とくに３Ｘ３光カツプラを用いる光ヘテロダイン、
ホモダインシステムでは、カップラで局部発振光が３分
岐されるので、高感度が実現しにくいという問題がある
。

本発明の目的は、高速で低雑音の実現が難しいシステム
や３Ｘ３光カツプラを用いるシステムでも各光検出器で
受信器雑音をカバーするだけの十分な強度の局部発振光
が得られ、高感度の実現が可能な偏波ダイバーシチ光受
信装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明による偏波ダイバーシチ光受信装置は、局部発振
光を出射する手段と、信号光と局部発振光とを合波する
光合波部と、この光合波部によって得られる合波光を偏
波面が互いに直交する光ビームに分離する偏光分離素子
と、この偏光分離素子で分離された各光ビームをそれぞ
れ受光して前記各ビームに対応する電気信号を生成する
受光部と、該受光部からの各電気信号を合成して信号出
力を得る信号処理部とを含む偏波ダイバーシチ光受信装
置であって、局部発振光出射手段は第１及び第２の光源
からなり、これら第１及び第２の光源は偏波面が互いに
直交する第１及び第２の光をそれぞれ出射し、光合成部
は第１及び第２の光を局部発振光として受けることを特
徴とする。

（作用） 光へテロダイン或はホモダイン検波を行う場合、光合波
器としては通常２×２光フアイバカツプラまたは３Ｘ３
光フアイバカツプラを用いる。２×２光フアイバカツプ
ラを用いる場合には本願発明では第２図（ａ）、（ｂ）
の様な構成が考えられる。第２図（ａ）では、先ず漏波
の直交した二つの局部発振光を偏光分離素子を用いて多
重している。このとき多重する光が互いに直交していれ
ば、多重による損失はほとんど無い、この多重された局
部発振光を信号光と２×２光フアイバカツプラで合波し
た後、合波光を偏光分離素子で偏波が互いに直交する成
分に分は各々を受信処理することにより偏波ダイバーシ
チ受信が実現される。第２図（ｂ）では先ず信号光を曙
光分離素子で分離した後、各々の偏光成分に偏光方向の
マツチした局部発振光を合波してヘテロダイン或はホモ
ダイン検波を行う、ここで得られた受信出力を合成すれ
ば、偏光状態に依存しない復調出力が得られる。

第３図は、３×３光フアイバカツプラを用いる場合の例
である。３Ｘ３光フアイバカツプラの１入力端子は信号
入力に、残りの二つを互いに偏波方向が直交する局部発
振光源入力に用いている。

カップラの３つの出力端子にそれぞれ曙光分離素子を用
い、直交信波毎に復調を行った後に電気的に合成すれば
、偏波ダイバーシチ受信が実現される。

以上何れの場合も受信部における局部発振光パワーが一
つの局部発振光源を用いた場合の２倍になる。これによ
り受信回路の大きい場合でも十分な局部発振光によりこ
の雑音をおおい隠すことができ、高感度受ｆ８が実現さ
れる。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して詳しく説明
する。

第１図は本発明の実施例のブロック図である。

第１の局部発振光源１から出射した直線偏光を持つ局部
発振光は、光合波部としての３Ｘ３光フアイバカツプラ
４の一つの入射端に結合される。また第２の局部発振光
源２の出力は、偏光状態が第１の局部発振光と直交する
ように調整されたのち３Ｘ３光フアイバカツプラ４の他
の入力端に結合される。また信号光３は３×３光フアイ
バカツプラ４の残りの端子から入力される。３×３光フ
アイバカツプラ４の３つの出力はそれぞれ第１、第２、
第３の曙光分離素子５．６．７で直交する２つの直線漏
光成分に分離される。第１、第２、第３の偏光分離素子
５．６．７の出力は第１、第２、第３、第４、第５、第
６の光受信器８，９．１０゜１１．１２．１３で受信さ
れる。この内筒１、第３、第５の光受信器８，１０．１
２は同一の偏光成分を受信している。また、第２、第４
、第６の光受信器９，１１．１３はそれと直交する偏光
成分を受信している。信号処理部は次のようにして構成
される。′！ｉず、第１、第３、第５の光受信器８．１
０．１２の出力は第１の復調回路１４に入力され、信号
光の内−つの偏光成分についての復調が行われる。また
第２、第４、第６の光受信器９．１１．１３の出力は第
２の復調回路１５に入力され、第１の復調回路１４で復
調したものと直交する信号成分についての復調が行われ
る。第１、第２の復調回路１４．１５の出力を合成器１
６で合成することにより、信号光に偏波変動があっても
一定の復調出力を得ることができる０本実施例では、第
１の復調回路１４で第１の局部発振光源１の偏光と一致
した偏光成分についての復調を行っており、第１の復調
回路１４からその復調時の中間周波数変動についての情
報を得ることができる。その情報から、第１の制御回＃
１１７により第１の局部発振光源１の発信周波数の制御
を行う。

第２の局部発振光源２の発信周波数については、第２の
復調回路１５からの情報をもとに第２の制御回路１８で
ｌｌｉ！Ｊａｌする。

この実施例においては、信号光３は２　Ｇ　ｂ　／　ｓ
で振幅偏移変調（ＡＳＫ変調）された光であり、これを
半導体レーザからなる第１、第２の局部発振光源１，２
からの光により位相ダイバーシチホモダイン検波した。

このとき第１、第２の局部発振光源１，２の出力強度は
同じ値に設定した０位相ダイバーシチホモダイン受信の
ため、第１、第２の局部発振光源１．２の周波数は、信
号光３の周波数と等しくなるように、第１、第２の制御
回路１７．１８で制御しな、＠波ダイバーシチ受信のた
めの偏光分離素子５，６．７としては、プリズムに多層
膜を蒸着したものを用いた。光受信器８．９，１０，１
１，１２．１３は高速フォトダイオード、前置増幅器、
主増幅器で構成し、復調回路１４．１５では、光受信器
からの信号を自乗検波したのちに抵抗加算器で加算し、
復調出力を得た０合成器１６としては第１、第２の復調
回路１４．１５からの電気信号を各々め強度比に対応し
た比で合成する、レシオスケアラ合成器を用いた。

本構成においては、局部発振光源を一つだけ用いた場合
に比べ、はぼ２倍の局部発振光強度を得ることができた
。今回用いた光受信器の透過入力雑音電流は１５ｐＡ／
ＦＴであり、これまではこの雑音により光受信感度が制
限されていたが、本発明によって局部発振光強度を増加
することにより、２ｄＢの感度改善が実現された。

本発明においては、上の実施例の外にも様々な変形例が
考えられる。光合波器としては、３×３光フアイバカツ
プラ４のかわりに２×２光フアイバカツプラを用いるこ
とも可能である。その場合のシステム構成としては第２
図に示した構成を始めとして様々なものが考えられる。

同様にｎｘｍ（ｎ＞１、ｍ＞１＞の光フアイバカップラ
の場合にも本発明を適用することができる。また光を合
波する手段としては、光フアイバカップラのみならず、
ハーフミラ−１導波路型の光合波器等の使用も可能であ
る９局部発振光源１．２としては半導体レーザの他に各
種レーザの使用が可能である。

偏光分離素子５，６．７としては光学結晶を用いたロシ
ョンプリズム等であっても良い６本発明はあらゆる変調
信号に対しても用いることができ、その変調方式に合わ
せて復調回路１４．１５では包絡線検波回路、同期検波
回路、周波数弁別回路等を用いることになる０合成器１
６は、復調回路１４．１５からの信号を一定比率で合成
するようにしても良いし、強度の大きい方のみを選択す
るようにしても良い０局部発振光源１．２の周波数の制
御に関しては、局部発振光源１．２を相対的に周波数コ
ントロールしておなし周波数で発振するようにし、第１
の局部発振光源１の周波数のみを第１の制御回路でコン
トロールするようにしてもよい、この局部発振光源の周
波数のコントロールの仕方により、ホモダイン検波、ヘ
テロダイン検波双方を行うことができる。

（発明の効果） 本発明では、偏光状態が互いに直交する二つの局部発振
光源を用いることにより、偏波ダイバーシチ受信装置で
得られる局部発振光強度を２＠に高めている。このため
特に、受信回路の雑音が支配的なシステムでは最大３ｄ
Ｂまでの受信感度の改善が見込まれる。

以上のように本発明の偏波ダイバーシチ光受信装置を用
いれば、受信回路の雑音が問題となる高速光へテロダイ
ン、ホモダイン検波システムにおいても、偏波変動によ
る影響がなくしかも高感度な光受信装置を得ることがで
きる。

バカツプラを用いる場合の本発明の構成を示した図であ
る。

１．２・・・局部発振光源、３・・・信号光、４・・・
３×３光フアイバカツプラ、５．６．７・・・偏光分離
素子、８，９，１０，１１．１２．１３・・・光受信器
、１４．１５・・・復調回路、１６・・・合波器、１７
１８・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　局部発振光を出射する手段と、信号光と前記局部発振
   光とを合波する光合波部と、前記光合波部によって得ら
   れる合波光を偏波面が互いに直交する光ビームに分離す
   る偏光分離素子と、前記偏光分離素子で分離された各光
   ビームをそれぞれ受光して前記各光ビームに対応する電
   気信号を生成する受光部と、前記受光部からの各電気信
   号を合成して信号出力を得る信号処理部とを含む偏波ダ
   イバーシチ光受信装置であって、前記局部発振光出射手
   段は第１及び第２の光源からなり、これら第１及び第２
   の光源は偏波面が互いに直交する第１及び第２の光をそ
   れぞれ出射し、前記光合波部は前記第１及び第２の光を
   前記局部発振光として受けることを特徴とする偏波ダイ
   バーシチ光受信装置。