JPH0236621A - 偏波スクランブル光受信方式 - 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】 ヰ既　　　要 コヒーレント光通信方式における偏波スクランブル光受
信方式に関し、 光伝送路での偏波揺らぎ起因する受信光と局発光との干
渉効率の低下を防ぐことを目的とし、光周波数分割多重
して送信されてきた１８号光の偏波状態又は発振周波数
を掃引してチューニングを行う局発レーザからの局発光
の偏波状態を変化させる偏波制御器と、信号光と局発光
を混合する光カプラとを具備して構成される光受信装置
において、チューニングに際しては、上記偏波制御器を
介して上記送信されてきた信号光又は局発光について偏
波面のスクランブルを行い、チューニングを完了した後
には、上記光カプラにおける混合光の偏波状態を検出し
て、受信中の信号光の偏波面と局発光の偏波面とが一致
するように、上記偏波制御器を介して上記送信されてき
た信号光又は上記局発光の偏波制御を行うようにして構
成する。

産業上の利用分野 本発明はコヒーレント光通信方式における偏波スクラン
ブル光受信方式に関する。

光通信の分野においては、光伝送路により伝送された強
度変調光を直接的に受光素子により受光して電気信号に
変換する強度変調／直接検波方式が一般的である。それ
に対し近年、光周波数使用効率の向上、変調速度の高速
化、及び伝送距離の長大化の要請から、スペクトル純度
の高いレーザ光源を送信用の搬送光及び受信用の局発光
の光源として用い、受信側で受信光と局発光とを混合し
てホモダイン検波又はヘテロダイン検波を行うようにし
たコヒーレント光通信方式の研究が活発化している。こ
の方式は、強度変調／直接検波方式と比較して受信感度
の向上を期待できるので、光伝送路における中継間隔の
拡大若しくは中継器数の削減又は分岐数の増大が可能と
なる。又、例えばこの方式を加入者系に用いた場合に、
光周波数分割多重方式（光ＦＤＭ方式）を適用すれば、
フレキシブルで且つ拡張性の高いシステムの構築が可能
になる。

従来の技術 第５図はコヒーレント光通信方式を適用してなる光ＦＤ
Ｍ伝送システムのブロック図である。送信部６１からの
光信号（周波数ｆｔ、ｆｚ、ｆ３、・・・、ｆ、、）は
、スターカプラ６２において周波数分割多重され、その
多重信号光は、光伝送路６３により受信部に伝送される
。受信部に伝送された多重信号光は、光カプラ６４にお
いて局発レーザ６５からの局発光と混合され、その混合
光は受信器６６により例えばヘテロダイン検波される。

受信器６６の初段に位置するフォトダイオード等の受光
素子６７では、その二乗検波特性により、受信光の周波
数と局発光の周波数との差の周波数を有する電気信号が
生成され、その信号のうち所望の中間周波信号がＩＦ回
路６８により取り出され、その中間周波信号に基づいて
復調回路６９により所望の伝送情報が再生される。７０
はチャンネルセレクタであり、局発光の周波数（局発周
波数）を変化させて受信すべき送信局を選択（チューニ
ング）すると共に、チューニング完了時にはＩＦ倍信号
周波数が一定となるように局発周波数を制御する（ＡＦ
Ｃ）。

このようなシステムにおいて、送信部６１から送出され
た光信号は、レーザ光を直接或いは間接に変調したもの
で、一般には直線偏光となっている。ところが、光伝送
路６３がシングルモード光ファイバである場合には、そ
の不可避的な非軸対称性により伝播モードであるＨ　Ｅ
、、モードの縮退が解け、ＨＥ１８．、ＨＥｚｙの２つ
のモードが伝播可能となるので、光ファイバに捩じり、
曲げ、外圧及び温度変化等の擾乱が加えられて両モード
間に結合が生じると、両モード間の位相速度の差により
位相差が生じ＜’ａｉ、屈折）、これにより受信側（光
フアイバ出射端）における偏波状態が複雑に変化するこ
とになる。具体的には、出射光が楕円偏光となったり、
或いは偏波方向が回転したりするものである。このよう
な偏波方向の揺らぎが大きいと、受信光と局発光との干
渉効率が低下して、最悪状態では受信不可能となる。

この問題は、光伝送路６３として偏波面保存光ファイバ
を用いると共に、送信部及び受信部における偏波面を一
致させておくことにより解決することが可能であるが、
現時点においては、量産化に適した長尺の偏波面保存光
ファイバの提供が困難である。

このようにシングルモード光ファイバを用いたときの偏
波揺らぎによる干渉効率の低下に対処するものとして、
偏波ダイバーシチ方式、偏波能動制御方式及び偏波スク
ランブル方式が提案されている。

第６図は偏波ダイバーシチ方式を示す図である。

光伝送路６３を介して伝送された多重信号光を偏波分離
器７１により偏波面が互いに直交するＰ波、Ｓ波成分に
分離し、一方局発レーザ６５からの局発光についても偏
波分離器７２によりＰ波、Ｓ１ａ成分に分離し、それぞ
れのＰ波成分については光カプラ７３で合成した後受信
器７５で復調し、それぞれのＳ波成分については光カプ
ラ７４で合成した後受信器７６で復調し、雨後調信号を
合成器７７にて合成するようにしたものである。この構
成によれば、光伝送路における偏波揺らぎが大きい場合
でも、受信器７５．７６のいずれか一方から出力信号が
得られるので、受信不能となることはない。

第７図は偏波能動制御方式を示す図である。この例では
、光カプラ６４から出力された混合光の偏波状態を偏波
状、響検出回路８２により検出し、その検出信号に基づ
いて、光伝送路６３の光カプラ６４近傍に設けられた偏
波制御器８１を駆動して、常に最大の干渉効率が得られ
るようにしている。尚、偏波制御器８１は、局発レーザ
６５と光カプラ６４間に設けられていても良い。

第８図は偏波スクランブル方式を示す図である。

受信部は第５図の従来例と同様であり、送信部６１とス
ターカプラ６２間に偏波スクランブラ８３を介挿したも
のである。偏波スクランブラ８３は、送信部６１の送信
ビットレートよりも高速に送信光の偏波面を回転させる
等により偏波状態の偏りを抑制するものであり、この偏
波スランプラ８３を用いることで、単位送信ビットに対
して必ず受信部において受信電力が生じるため、受信不
能となることがない。

発明が解決しようとする課題 上述した各方式のうち、偏波ダイバーシチ方式であると
、受信器が２つ必要であり、構成が複雑化する。又、受
信器が２つあると、例えば受信光の大部分の電力を一方
の受信器で処理している状態にあっては、他方の受信器
はほとんど雑音を生じるためだけに機能するので、Ｓ　
／　Ｎ比が低下するというｌ’！、’Ｊ題が生じる。

偏波能動制御方式は、送信光が単一である場合には極め
て安定した受信が可能であるが、上述したような光ＦＤ
Ｍ伝送方式である場合には、チューニングの際、つまり
、いずれかのチャネルの送信光を受信している状態から
他のチャネルの送信光を受信している状態に切り換える
際、必ずしも上記両チャネルの送信光の偏波面が一致し
ているとは限らず、周波数軸上で送信光を見失うおそれ
がある。

偏波スクランブル方式であると、偏波面を回転させる等
の偏波スクランブルを送信ビットレートよりも高、速に
行う必要があるため、送信ビットレートを太き（とるこ
とができず、高速システムを構築することが困難である
。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、上
記各問題点を生じることなしに、光伝送路での偏波揺ら
ぎに起因する受信光と局発光との干渉効率の低下を防止
することを目的としている。

課題を解決するための手段 本発明の偏波スクランブル光受信方式は、第１図に示す
ように、光周波数分割多重して送信されてきた信号光１
の偏波状態又は発振周波数を掃引してチューニングを行
う局発レーザ２からの局発光３の偏波状態を変化させる
偏波制御器４と、信号光と局発光を混合する光カプラ５
とを具備して構成される光受信装置に適用することがで
きる。

そしてその特徴とするところは、チューニングに際して
は、上記偏波制御器４を介して上記送信されてきた信号
光１又は局発光３について偏波面のスクランブルを行い
、チューニングを完了した後には、上記光カプラ５にお
ける混合光の偏波状態を検出して、受信中の信号光の偏
波面と局発光の偏波面とが一致するように、上記偏波制
御器４を介して上記送信されてきた信号光１又は上記局
発光３の偏波制御を行うようにしたことである。

作　　　用 本発明によれば、偏波能動制御方式、を発展改良し、チ
ューニングに際して偏波制御器を介して送信されてきた
信号光等について偏波面のスクランブルを行っているの
で、チューニングに際して送信光を見失うことがなく、
安定したチューニング及び受信が可能になる。チューニ
ングに際しては、中間周波信号（ＩＦ倍信号の有無を検
知するだけで良いから、偏波面のスクランブルを送信ビ
ットレート以上の速・度で行う必要がなく、高速システ
ムにも十分適用可能である。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明を適用して構成される光ＦＤＭ伝送シス
テムのブロック図である。１１は送信部、１２は送信部
１１からの信号光を多重化するスターカプラ、１３は例
えばシングルモード光ファイバからなる光伝送路、１４
は光伝送路１３により伝送された信号光の偏波状態を変
化させるための偏波制御器、１５はその制御回路、１６
は偏波制御器１４により偏波制御された光と局発レーザ
１７からの局発光とを混合する光カプラ、１８はその混
合光から送信情報を再生するための例えばヘテロゲイン
受信器、１９はチューニング及びトラッキングを行うた
めのチャンネルセレクタ１．２０はチューニング時に偏
波制御回路１５及び偏波制御器１４を介して伝送された
信号光の偏波面回転等の偏波スクランブルを行うための
スクランブラ、２１はチューニングを完了した後の受信
時、つまりトラッキング時に光カプラ１６における混合
光の偏波状態を検出する偏波モニタ、２２は偏波制御回
路２２のスクランブラ２０又は偏波モニタ２１への接続
を切り換えるためのスイッチである。

上記構成において、偏波スクランブルを行う場合と偏波
能動制御を行う場合とで偏波制御器１４を共用している
のは、構成を簡略化するためである。

尚、偏波制御器１４は、局発レーザ１７と光カプラ１６
間の光伝送路中（図中Ａで示される位置〉に設けられて
いてもよい。

偏波制御器１４としては、光ファイバに圧力又は曲げを
加えるようにした機械的なものも使用可能であるが、本
実施例では第３図に示すような応答性に優れた電気的な
ものを使用している。同図において３１はＬｉＮｔ）０
３等の電気光学素子からなる導波路であり、この導波路
３１の対向面には対向電極３２．３２及び３３．３３が
装荷されている。そして、対向電極３２．３２間には電
源３４により、対向電極３３．３３間には電源３５によ
りそれぞれＥｘ　、　Ｅｙ　の電圧が印加されている。

この構成によれば、Ｅｘ　、　　Ｅｙ　を適当に設定す
ることで、偏波能動制御に際して透過光の偏波状態を自
由に変化させることができる。又、偏波スクランブルに
際して、例えば、 ＥＸ　＝Ｅｏ　　ｃｏｓ　（２πｆ、　　ｔ）Ｅｙ　＝
Ｅｏ　　ｓ　１ｎ　（２πｆ、　　ｔ）と設定しておく
ことで、ｆ８　に応じた速度で透過光の偏波面を回転さ
せることができる。

第４図は偏波モニタ２１の１構成例を示す図である。ハ
ーフミラ−４１により分配された一方の光を直接、及び
他方の光を１／４波長板４２を介してそれぞれ偏光ビー
ムスプリッタ４３．４４に入射させ、偏光ビームスプリ
ッタ４３．４４の直交偏光成分をそれぞれヘテロゲイン
復調回路４５゜４６．４７．４８により復調し、それら
の復調信号を差動増幅器４９．５０を介して出力するよ
うにしたものである。

次に、本実施例システムの動作を説明する。先ず、チャ
ンネルセレクタ１９においてチャンネル選択の指令がな
されると、スクランブラ２０が動作状態となり、伝送さ
れてきた光信号に関して偏波スクランブルがなされる。

そして、局発レーザ１７の発振周波数は、選択された周
波数の信号がＩＦ帯域に入るように変化する。このとき
、偏波スクランブルがなされていることにより、入力光
信号の偏波状態に依存せずにＩＦ帯域には平均の出力が
生じるので、選択された周波数の信号がＩＦ帯域に入っ
たことは、パワーメータ等の手段により容易に検出する
ことができる。この検出がなされると、局発レーザ１７
の波長スィーブが停止し、ＩＦ倍信号周波数が一定とな
るようにトラッキングが開始される。又、偏波制御回路
１５の接続がスクランブラ２０から偏波モニタ２１に切
り換わり、偏波能動制御が開始され、ＩＦ倍信号最大と
なるように偏波状態が制御される。このように、チャン
ネル切り換え時に送信光の偏波状態に依存せずに安定に
チューニング及びトラッキングを行うことができる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の構成によれば、光伝送路
における偏波揺らぎに起因する受信光と局発光との干渉
効率の低下を防止することができるという効果を奏する
。この場合に、偏波ダイバーシチ方式と比較して、受信
器の数が少なくて良いので、構成が簡略化されると共に
Ｓ／Ｎ比の低下がない。又、通常の偏波スクランブル方
式と比較して、高ビツトレート化が容易である。更に、
偏波能動制御に供される偏波制御器をそのまま使用する
ことができるので、構成が簡単である。尚、本発明はコ
ヒーレント光通信方式におけるヘテロゲイン受信方式及
びホモダイン受信方式のいずれにも適用可能である。

ステムのブロック図、 第３図は偏波制御器の１構成例を示す図、第４図は偏波
モニタの１構成例を示す図、第５図乃至第８図は従来技
術を説明するための図である。

２．１４・・・偏波制御器、 ３．１７・・・局発レーザ、 ４、Ｉ６・・・光カプラ、 ２１・・・偏波モニタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光周波数分割多重して送信されてきた信号光（１）の偏
   波状態又は発振周波数を掃引してチューニングを行う局
   発レーザ（２）からの局発光（３）の偏波状態を変化さ
   せる偏波制御器（４）と、 信号光と局発光を混合する光カプラ（５）とを具備して
   構成される光受信装置において、 チューニングに際しては、上記偏波制御器（４）を介し
   て上記送信されてきた信号光（１）又は局発光（３）に
   ついて偏波面のスクランブルを行い、 チューニングを完了した後には、上記光カプラ（５）に
   おける混合光の偏波状態を検出して、受信中の信号光の
   偏波面と局発光の偏波面とが一致するように、上記偏波
   制御器（４）を介して上記送信されてきた信号光（１）
   又は上記局発光（３）の偏波制御を行うようにしたこと
   を特徴とする偏波スクランブル光受信方式。