JPH02269326A - 偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信方式およびその装置 - 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） この発明は光通信、特に光ヘテロダイン検波通信におけ
る偏波ダイバーシチ光受信方式に関するものである。

（従来の技術） 光ヘテロダイン検波通信方式を実現するためには光フア
イバ伝送中に生じる信号光の偏波状態変動を補償するこ
とが必要である。この偏波補償法の一つとして偏波ダイ
バーシチ光受信方式が知られている。これは信号光を直
交する偏波面に分けて受信し、得られた２つのＩＦ倍信
号処理部において復調及び合成し、信号光の偏波状態に
関わらず一定の復調信号を得るものである。この偏波ダ
イバーシチ光受信方式では、ダイバーシチ受信によって
得られた２つの信号の合成をベースバンド信号段で行う
ベースバンド合成方式が一般に用いられている。このベ
ースバンド合成型の偏波ダイバーシチ光受信方式では、
偏波ダイバーシチ受信の２つの分岐においてそれぞれベ
ースバンド信号の振幅をＩＦ倍信号振幅の二乗に比例さ
せた後に合成する、即ち二乗側合成を行うことによって
、偏波ダイバーシチ受信を行ったことによる感度劣化を
最小にできることが理論的に明らかにされている。（例
えば、グランス（Ｂ、　Ｇｌａｎｃｅ）による、“Ｐｏ
１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　１ｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｃｏ
ｈｅｒｅｎｔ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ”Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ、第５巻、　１９８７年、２７４ページ） （発明が解決しようとする課題） 一般に光通信装置では入射信号光強度の変動を補償する
ための自動利得可変機能が不可欠であるが、上記のベー
スバンド合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン受信
方式でこの様な自動利得可変機能を有したものはこれま
でなかった。

通常の光ヘテロダイン検波受信方式では、自動利得可変
機能として、復調器に人力するＩＦ倍信号振幅を復調回
路にとって最適の値に保つという作用が必要である。と
ころが偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン受信方式では、
単に自動利得制御によって復調回路に入力するＩＦ倍信
号振幅を復調回路にとって最適の値に保った場合、前記
の二乗側合成から逸脱してしまうので大きな感度劣化が
生じてしまうという課題があった。偏波ダイバーシチ光
受信方式においては、入射信号光の強度及び偏波状態の
変動にかかわらず復調回路に入力するＩＦ倍信号振幅を
復調回路にとって最適の値に保ちつつ二乗側合成を行な
い、出力されるベースバンド信号の振幅が一定になるよ
うな、新しい自動利得制御が必要である。

従って本発明の目的は、ベースバンド合成型の偏波ダイ
バーシチ光受信方式において、復調回路に入力するＩＦ
倍信号振幅を復調回路にとって最適の値に保ちつつ二乗
側合成を実現し出力されるベースバンド信号の振幅を一
定にする自動利得制御方法を提供す５ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信方式
は上記の従来技術の課題を解決するため、入射信号光を
直交偏波成分に分けて光ヘテロダイン受信し、得られた
第１及び第２のＩＦ倍信号それぞれ第１及び第２の復調
器によって第１及び第２のベースバンド信号に復調した
後に合成するベースバンド合成型の偏波ダイバーシチ光
ヘテロダイン受信方式において、前記第１及び第２の復
調器レニ入力する第１及び第２のＩＦ倍信号振幅を常に
一定の値になるよう利得制御を行った後に復調し、さら
に前記第１及び第２のベースバンド信号の振幅をそれぞ
れ前記第１及び第２のＩＦ信号振幅の二乗に比例しかつ
合成後のベースバンド信号の振幅が一定になるように利
得制御を行った後に合成するものである。

また、本発明の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受
信装置は、入射信号光を直交偏波成分に分離する偏波分
離部と、偏波分離された前記入射信号光と局部発振光と
のビートを検出し第１及び第２のＩＦ倍信号出力する第
１及び第２の光受信器と、該第１及び第２のＩＦ倍信号
それぞれ第１及び第２のベースバンド信号に復調する第
１及び第２の復調部と、該第１及び第２のベースバンド
信号を合成するベースバンド信号合成器を有するベース
バンド合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン受信装
置において、前記第１及び第２のＩＦ倍信号振幅を検出
する制御部と、該制御部からの信号により前記第１及び
第２の復調器に人力する第１及び第２のＩＦ倍信号振幅
を常に一定の値に保つ第１及び第２の可変利得調整器と
、前記制御部からの信号により前記第１及び第２のベー
スバンド信号の振幅をそれぞれ前記第１及び第２のＩＦ
信号振幅の二乗に比例しかつ合成後のベースバンド信号
の振幅が一定になるように利得制御を行う第３及び第４
の可変利得調整器とを有することを特徴とする。

（作用） 本発明は、制御部において偏波ダイバーシチ光受信によ
って得られる２つのＩＦ倍信号振幅の検出と演算を行な
い、利得調整によって復調部に入力する２つのＩＦ信号
振幅および合成前の２つのベースバンド信号の振幅を制
御する。

従来のベースバンド合成型偏波ダイバーシチ光受信方式
では、信号光の偏波状態や強度によって復調部に人力す
る２つのＩＦ信号振幅は大きく変化する。これに対して
本発明は、制御部において２つのＩＦ倍信号振幅を検出
し、制御部より出力されるＩＦ強度信号によって利得制
御を行い、復調部に人力する２つのＩＦ倍信号振幅を一
定の値に保つ。これによって復調部に人力する２つのＩ
Ｆ信号振幅はそれぞれ信号光の偏波状態や強度に関わり
なく復調回路にとって最適の値に保たれる。さらに制御
部より出力される正規化されたＩＦ二乗強度信号によっ
て利得調整を行い、合成前の２つのベースバンド信号の
振幅を、両者の合成後の振幅が一定になり、かつ両者の
振幅比が２つのＩＦ倍信号振幅比の二乗と等しくなるよ
うに調整する。これによって二乗側合成が行われ、偏波
ダイバーシチ受信を行ったことによる感度劣化が最小に
抑えられる。

以上の様な利得調整を行うことによって、受信信号光の
強度や偏波状態の変動に関わらず一定振幅のベースバン
ド信号が得られる。しかも入射信号光の強度および偏波
状態が変動しても２つの復調部入力レベルは常に最適値
に保たれるため、復調波形の歪や過剰な雑音が生じない
。従って理想的な二乗側合成が行われるため、偏波ダイ
バーシチ受信を行ったことによる感度劣化が最小に抑え
られる。

（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図で、周
波数偏移変調（ＦＳＫ変調）された入射信号光１と局部
発振光２は方向性結合器３によって合波された後、偏光
ビームスプリッタ４に入射する。偏光ビームスプリッタ
４によって偏光分離された合波光はそれぞれ第１及び第
２の光受信器５，６に入射する。但し局部発振光２は第
１及び第２の光受信器５．６に等しい強度で入射するよ
うに偏波調整器７によって偏波状態が調整される。第１
及び第２の光受信器５，６からは入射信号光１と局部発
振光２の周波数差に相当するビート信号、即ち第１及び
第２のＩＦ信号８，９が出力され、これらは第１及び第
２のＩＦアンプＬ０．１１によって増幅される。制御部
１２はこの第１及び第２のＩＦ信号８，９の振幅を検出
し、第１及び第２の可変利得調整器１３．１４の利得を
調整することによって、第１及び第２のＩＦ信号８．９
が第１及び第２の復調部１５、１６へ一定振幅で人力す
るように制御する。第１及び第２の復調部１５．１６で
はＦＳＸヘテロダイン単一フィルタ検波方式によって第
１及び第２のＩＦ信号８，９がそれぞれ第１及び第２の
ベースバンド信号１７．１８に復調される。なお、この
ＦＳＸヘテロダイン単一フィルタ検波方式に関しては、
江村らによるｆＮｏｖｅｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ＦＳＫ　
ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ　ｓｉｎｇｌｅ　ｆｉｌｔｅｒｄ
ｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｄ
ｉｒｅｃｔｒｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ＤＦＢ−１ａｓ
ｅｒ　ｄｉｏｄｅ　Ｊ　、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　
１ｅｔｔｅｒｓ第２０巻、１９８４年、１０２２頁等に
詳細な説明がなされている。

第１及び第２のベースバンド信号１７．１８は第３及び
第４の可変利得調整器１９．２０によって振幅が調整さ
れた後に合成器２１によって合成され、合成後のベース
バンド信号２２が出力される。この時第１及び第２のベ
ースバンド信号１７．１８の振幅は、それぞれ第１及び
第２のＩＦ信号８，９の振幅の二乗に比例し、かつ合成
後のベースバンド信号２２の振幅が一定になるように調
整される。以上のようにして受信信号光ｌの強度や偏波
状態の変動に関わらず一定振幅の合成後ベースバンド信
号２２が出力される。

第２図は上記制御部１２の詳細な構成図である。上記第
１、第２、第３、第４の可変利得調整器１３．１４．１
９゜２０の利得制御は具体的には次のように行われる。

すなわち第２図において、第１及び第２のＩＦ信号強度
検出器２３．２４によって第１及び第２のＩＦ信号８，
９の振幅が検出され、第１及び第２のＩＦ強度信号２５
．２６が出力される。第１および第２の可変利得調整器
１３．１４としてＰＩＮダイオードを用いたものを使用
しており、その利得は利得制御電圧に反比例するように
なっている。従って第１及び第２の可変利得調整器１３
．１４の利得をそれぞれこの第１及び第２のＩＦ強度信
号２５゜２６によって制御することにより負帰還がかけ
られ復調部入力レベルは一定に保たれる。

さらに第１及び第２のＩＦ強度信号２５．２６は二乗器
２７、２８によって二乗され第１及び第２のＩＦ二乗強
度信号２９．３０が出力される。この第１及び第２のＩ
Ｆ二乗強度信号２９．３０をそのまま用いて第３、第４
の可変利得調整器１９．２０を制御すると、入力信号光
１の強度が変わった場合、それに応じて合成後のベース
バンド信号２２の振幅も変わってしまう。従って上記の
第１及び第２のＩＦ二乗強度信号２９．３０は入射信号
光１の強度で正規化される必要がある。このため第１及
び第２のＩＦ二乗強度信号２９．３０は合成器３０で足
し合わされ、入射信号光１０強度をあられす信号光強度
信号３２が出力される。そして第１及び第２のＩＦ二乗
強度信号２９．３０はそれぞれ第１及び第２の割り算器
３３゜３４において信号光強度信号３２によって割られ
、第１及び第２の正規化されたＩＦ二乗強度信号３５．
３６が出力される。第３及び第４の可変利得調整器１９
．２０としてＰＩＮダイオードを用いたものを使用して
おり、その利得は利得制御電圧に比例するようになって
いる。従って第１及び第２の正規化されたＩＦ二乗強度
信号３５．３６をこの第３および第４の利得可変調整器
１９゜２０の利得制御電圧として印加することにより、
合成前の第１及び第２ベースバンド信号１７．１８の振
幅は、それぞれ第１及び第２のＩＦ信号８，９の振幅の
二乗に比例し、かつ合成後のベースバンド信号２２の振
幅が一定になるように調整される。

第３図は本発明の第２の実施例の構成図である。

また第４図は、第３図に示された本発明の第２の実施例
における制御部１２の構成図である。第１及び第２のＩ
Ｆ信号８，９の振幅の調整を第１の実施例ではいわゆる
フィードフォワード制御によって行っているのに対し、
第２の実施例では第３図に示されるようにフィードバッ
ク制御によって行っている。即ち本実施例では、第４図
に示すように、第１及び第２のＩＦ信号強度検出器２３
．２４は第１及び第２の可変利得調整器１３．１４通過
後の第１及び第２のＩＦ信号８，９の振幅を検出する。

第１及び第２の引算器３８．３９は、第１及び第２のＩ
Ｆ信号強度検出器２３．２４の出力と、強度基準発生器
３７からの出力との差を、第１及び第２のＩＦ強度信号
２５．２６として出力する。前記強度基準発生器３７の
出力は、第１及び第２の復調部１７への最適入力強度を
現す。従って第１及び第２のＩＦ強度信号２５゜２６は
、第１及び第２のＩＦ信号８，９の振幅と、第１及び第
２の復調部１５．１６への最適入力振幅との差を現す。

後は第１の実施例と同様、この第１及び第２のＩＦ強度
信号２５．２６を制御信号として第１及び第２の可変利
得調整器１３．１４の利得を調整し、これによって第１
及び第２のＩＦ信号８，９の第１及び第２の復調部１５
．１６への入力振幅を一定値に保つ。さらにこの第１及
び第２のＩＦ強度信号２５．２６は二乗され、入射信号
光１の強度で正規化されて第１及び第２の正規化された
ＩＦ二乗強度信号３５．３６となり、第３及び第４の可
変利得調整器１９．２０の利得をそれぞれ制御する。こ
れによって合成前の第１及び第２のベースバンド信号１
７．１８の振幅は、それぞれ第１及び第２のＩＦ信号８
，９の振幅の二乗に比例し、かつ合成後のベースバンド
信号２２の振幅が一定になるように調整される。

以上、本発明の２つの実施例を説明したが本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内
で種々の変形、変更が可能なことはいうまでもない。例
えば制御部１２は第２図に示される構成以外にも様々な
構成が考えられる。要は第１及び第２の復調器１５．１
６の入力レベルが一定に保たれ、第１及び第２のベース
バンド信号１７．１８の振幅がそれぞれ第１及び第２の
ＩＦ信号８，９の振幅の二乗に比例し、かつ合成後のベ
ースバンド信号２２の振幅が一定になるような利得調整
を行うことができればよい。また本発明の２つの実施例
では信号の変復調方式としてＦＳＫ単一フィルタ検波方
式を用いたが無論他の検波方式を用いることも可能であ
る。

（発明の効果） 以上詳細に述べたように本発明によって、ベースバンド
合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信方式
において、自動的に入射信号、光の強度変化を補償する
ことができた。しかも同時に、入射信号光の強度および
偏波状態に関わらず復調回路に入力される各ＩＦ倍信号
振幅は常に最適値に保たれ、かつ二乗側合成が成り立つ
ため、偏波ダイバーシチ受信を行ったことによる感度劣
化を最小に抑えることができた。

【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り、第２図
は制御部の構成図であり、第３図は本発明の第２の実施
例の（１４成図である。第４図は第２の実施例の制御部
の構成図である。図中で、 ｌ・・・入射信号光、２・・・局部発振光、３、・・方
向性結合器、４・・・偏光ビームスプリンタ５．６・・
・光受信器、７・・・偏波調整器、８，９・・・ＩＦ倍
信号１０．１１・・・ＩＦアンプ、１２・・・制御部、
１３、１４．１９．２０・・・可変利得調整器、１５．
１６・・・復調部、１７、１８・・・ベースバンド信号
、２１・・・合成器、２２・・・合成後のベースバンド
信号、２３、２４・・・ＩＦ強度検出器、２５．２６Ｉ
Ｆ強度信号、２７、２８・・・二乗器、２９．３０・・
・ＩＦ二乗強度信号、３１・・・合成器、３２・・・信
号光強度信号、３３、３４・・・割り算器、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入射信号光を直交偏波成分に分けて光ヘテロダイン
   受信し、得られた第１及び第２の中間周波（ＩＦ）信号
   をそれぞれ第１及び第２の復調器によって第１及び第２
   のベースバンド信号に復調した後に合成するベースバン
   ド合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン受信方式に
   おいて、前記第１及び第２の復調器に入力する第１及び
   第２のＩＦ信号の振幅を常に一定の値になるよう利得制
   御を行った後に復調し、さらに前記第１及び第２のベー
   スバンド信号の振幅をそれぞれ前記第１及び第２のＩＦ
   信号振幅の二乗に比例しかつ合成後のベースバンド信号
   の振幅が一定になるように利得制御を行った後に合成す
   ることを特徴とする、偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン
   検波受信方式。 ２）入射信号光を直交偏波成分に分離する偏波分離部と
   、偏波分離された前記入射信号光と局部発振光とのビー
   トを検出し第１及び第２のＩＦ信号を出力する第１及び
   第２の光受信器と、該第１及び第２のＩＦ信号をそれぞ
   れ第１及び第２のベースバンド信号に復調する第１及び
   第２の復調部と、該第１及び第２のベースバンド信号を
   合成するベースバンド信号合成器を有するベースバンド
   合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン受信装置にお
   いて、前記第１及び第２のＩＦ信号の振幅を検出する制
   御部と、該制御部からの信号により前記第１及び第２の
   復調器に入力する第１及び第２のＩＦ信号の振幅を常に
   一定の値に保つ第１及び第２の可変利得調整器と、前記
   制御部からの信号により前記第１及び第２のベースバン
   ド信号の振幅をそれぞれ前記第１及び第２のＩＦ信号振
   幅の二乗に比例しかつ合成後のベースバンド信号の振幅
   が一定になるように利得制御を行う第３及び第４の可変
   利得調整器とを有することを特徴とする偏波ダイバーシ
   チ光ヘテロダイン検波受信装置。