JPH0236622A - Optical heterodyne receiver - Google Patents
Optical heterodyne receiverInfo
- Publication number
- JPH0236622A JPH0236622A JP63185560A JP18556088A JPH0236622A JP H0236622 A JPH0236622 A JP H0236622A JP 63185560 A JP63185560 A JP 63185560A JP 18556088 A JP18556088 A JP 18556088A JP H0236622 A JPH0236622 A JP H0236622A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- avalanche photodiodes
- avalanche
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 86
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 21
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 7
- 238000000098 azimuthal photoelectron diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光受信装置、特に光へテロゲイン検波、光ホ
モダイン検波を用いる光通信システム等に用いられる光
受信装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical receiving device, particularly an optical receiving device used in an optical communication system using optical heterogain detection or optical homodyne detection.
−ｍに、光へテログイ、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１０〜１００倍以上に高める
ことができるという大きな特徴があ゛るため、長距離光
通信幹線システムや各種高域度光センサに伸動な光検波
方式となっている。このような光ヘテロダイン検波方式
および光ホモダイン検波方式の受信感度は、局部発振光
の入射パワーの増大に伴って向上するが、通常、レーザ
光には、強度雑音があるために、光ヘテロダイン検波方
式および光ホモダイン検波方式の究極的な受信感度限界
であるショット雑音限界から一定の劣化が生じてしまう
。そこで、この問題を解決するために、バランスドレシ
ーバが提案されている（エイチ・ピー・ニーエン“ノイ
ズ・イン・ホモダイン・アンド・ヘテロダイン・デイテ
クション”オプティクスレターズ、、 Ｎｏ、 ３ 、
ｖｏｌ、 ８ 、１９８３）。-The optical heterogeneous detection method has the great feature of increasing reception sensitivity by more than 10 to 100 times compared to the conventional optical direct detection method. This optical detection method is suitable for various high-frequency optical sensors. The receiving sensitivity of such optical heterodyne detection method and optical homodyne detection method improves as the incident power of the locally oscillated light increases, but since laser light usually has intensity noise, optical heterodyne detection method Also, a certain degree of deterioration occurs due to the shot noise limit, which is the ultimate receiving sensitivity limit of the optical homodyne detection method. Therefore, in order to solve this problem, a balanced receiver has been proposed (H.P.N. "Noise in Homodyne and Heterodyne Detection" Optics Letters, No. 3,
vol. 8, 1983).
このバランスドレシーバを利用するときは、原理的には
、強度雑音による受信感度劣化を抑圧することが可能で
ある。When using this balanced receiver, it is theoretically possible to suppress deterioration in reception sensitivity due to intensity noise.
すなわち、かかるバランスドレシーバは、通常、入出力
ボート数が２×２の光カブラ（方向性結合器）と、２個
の光検出器と、これらの光検出器からの出力信号を差動
合成する回路とから構成されている。光カプラの２個の
出力ポートからは、信号光と局部発振光との合波光が出
射され、２個の光検出器に別々に入射される。In other words, such a balanced receiver usually includes an optical coupler (directional coupler) with 2 x 2 input/output ports, two photodetectors, and differential synthesis of the output signals from these photodetectors. It consists of a circuit to Multiplexed light of the signal light and the local oscillation light is outputted from the two output ports of the optical coupler, and separately enters the two photodetectors.
光検出器の出力には、信号光と局部発振光とのビート成
分と、局部発振光の強度雑音成分およびショット雑音成
分とが現れる。そして、２個の光検出器から出力される
これらの成分のうち、ビート成分は互いに逆相、強度雑
音成分は互いに同相となっているので、上述のように、
各光検出器の出力信号を差動合成回路に与えれば、差動
合成回路によって強度雑音成分のみを相殺することがで
きる。A beat component of the signal light and the locally oscillated light, and an intensity noise component and a shot noise component of the locally oscillated light appear in the output of the photodetector. Of these components output from the two photodetectors, the beat components are out of phase with each other, and the intensity noise components are in phase with each other, so as described above,
If the output signal of each photodetector is fed to a differential combining circuit, only the intensity noise component can be canceled by the differential combining circuit.
以上のように、バランスドレシーバは、局部発振光の強
度雑音による受信感度劣化を抑圧することができるため
、高感度の光受信が可能となるという利点を有している
。As described above, the balanced receiver has the advantage of being able to suppress reception sensitivity deterioration due to intensity noise of locally oscillated light, thereby enabling highly sensitive optical reception.
ところが、このような利点を有するバランスドレシーバ
を利用して実際に高感度化を達成しようとする場合、そ
の実現には、なお次のような問題が残されている。However, when attempting to actually achieve high sensitivity by using a balanced receiver having such advantages, the following problems still remain.
すなわち、バランスドレシーバは、これにより高感度化
を可能ならしめるものではあるが、バランスドレシーバ
による高感度化実現のためには、広い帯域に亘って、局
部発振光の強度雑音を相殺する必要があり、そのために
は、特に高感度のバランスドレシーバでは、光合波器と
して用いている光カブラの分岐比、および差動合成回路
に入力する２個の光検出器の出力信号の強度等をそれぞ
れ正確に１：ｌに設定することが要請される。しかしな
がら、実際のバランスドレシーバでは、光カプラの分岐
比および光検出器等のバラツキが生じるのは避けられず
、このため、差動合成回路に入力する光検出器からの出
力信号の強度比を正確にｔｒｉに設定することは困難で
ある。そのため、従来のバランスドレシーバでは、局部
発振光の強度雑音が完全に相殺されないため受信感度劣
化が生じていた。In other words, a balanced receiver can achieve high sensitivity, but in order to achieve high sensitivity with a balanced receiver, it is necessary to cancel the intensity noise of the locally oscillated light over a wide band. To achieve this, especially in a highly sensitive balanced receiver, the branching ratio of the optical coupler used as an optical multiplexer and the strength of the output signals of the two photodetectors input to the differential combining circuit must be adjusted. It is required to set each to an exact ratio of 1:l. However, in an actual balanced receiver, variations in the branching ratio of the optical coupler and the photodetector are unavoidable, and for this reason, the intensity ratio of the output signal from the photodetector input to the differential combining circuit is It is difficult to accurately set tri. Therefore, in conventional balanced receivers, the intensity noise of locally oscillated light is not completely canceled out, resulting in deterioration in reception sensitivity.
本発明の目的は、バランスドレシーバにおいて、２個の
光検出手段からの出力信号の強度比を正確に１＝１に設
定し、局部発振光の強度雑音をほとんど抑圧し、高感度
化を容易に実現しうる光ヘテロダイン受信装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to accurately set the intensity ratio of the output signals from two photodetecting means to 1=1 in a balanced receiver, to suppress most of the intensity noise of locally oscillated light, and to easily increase sensitivity. The object of the present invention is to provide an optical heterodyne receiving device that can be realized.
本発明の光ヘテロダイン受信装置は、
信号光と局部発振光とを合波し、光ヘテロダイン検波を
行う光ヘテロダイン受信装置であって、信号光と局部発
振光を合波し、第１．第２の合波光を出力する光合波器
と、
第１．第２の合波光を受光する２個のアバランシェ・フ
ォト・ダイオードと、
これら２個のアバランシェ・フォト・ダイオードの出力
信号を差動合成する手段とを有し、前記２個のアバラン
シェ・フォト・ダイオードのバイアス電圧をして前記２
個のアバランシェ・フォト・ダイオードに流れる電流比
をほぼ１：１とせしめることを特徴としている。The optical heterodyne receiving device of the present invention is an optical heterodyne receiving device that multiplexes a signal light and a locally oscillated light and performs optical heterodyne detection. an optical multiplexer that outputs a second multiplexed light; It has two avalanche photo diodes that receive the second combined light, and means for differentially combining the output signals of these two avalanche photo diodes, and the two avalanche photo diodes With the bias voltage of
The feature is that the ratio of current flowing through each avalanche photodiode is approximately 1:1.
本発明は、バランスドレシーバにおいて、光検出器に２
個のアバランシェ・フォト・ダイオードを用い、それぞ
れのアバランシェ・フォト・ダイオードの増倍率を調整
し、光合波器の分岐比が１：１からずれた状態、または
、光検出器等の特性にバラツキがある場合でも、それぞ
れのアバランシェ・フォト・ダイオードからの出力信号
の強度比を正確に１：ｌに設定し、局部発振光の強度雑
音をほとんど抑圧し、高感度化を図るものである。なお
、２個のアバランシェ・フォト・ダイオードの増倍率の
調整は、例えばそれぞれのアバランシェ・フォト・ダイ
オードに流れる電流を検出し、それぞれの電流の比がほ
ぼｔｒｉとなるようにアバランシェ・フォト・ダイオー
ドのバイアス電圧を制御することにより実現するとよい
。The present invention provides two photodetectors in a balanced receiver.
By adjusting the multiplication factor of each avalanche photodiode, it is possible to detect a state in which the branching ratio of the optical multiplexer deviates from 1:1 or if there are variations in the characteristics of the photodetector, etc. Even in such a case, the intensity ratio of the output signal from each avalanche photodiode is set accurately to 1:l, thereby suppressing most of the intensity noise of the locally oscillated light and achieving high sensitivity. The multiplication factor of two avalanche photodiodes can be adjusted by, for example, detecting the current flowing through each avalanche photodiode, and adjusting the avalanche photodiode so that the ratio of the respective currents is approximately tri. This may be achieved by controlling the bias voltage.
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明の第１の実施例の構成図である。本実
施例では、バランスドレシーバによる周波数シフトキー
イング（Ｆ Ｓ Ｋ）光信号の受信を行っている。第１
図に示すように、本実施例装置は、光合波器６と、光合
波器６からの第１．第２の合波光７，８を受光する２個
のアバランシェ・フォト・ダイオード１，２と、差動合
成回路１２と、差動合成回路１２の出力を増幅する増幅
器４と、復調出力１１を取り出すための復調器、本実施
例の場合はＦＳＫ用の復調器５を有すると共に、バイア
ス制御系１６を備えている。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a frequency shift keying (FSK) optical signal is received by a balanced receiver. 1st
As shown in the figure, the device of this embodiment includes an optical multiplexer 6 and a first . Two avalanche photodiodes 1 and 2 that receive the second combined lights 7 and 8, a differential combining circuit 12, an amplifier 4 that amplifies the output of the differential combining circuit 12, and a demodulated output 11 is taken out. In addition to having a demodulator 5 for FSK, in the case of this embodiment, a bias control system 16.
光合波器６は、光ヘテロダイン検波を行うため、信号光
１３と図示しない局部発振光源からの局部発振光１４を
合波し、第１．第２の合波光７，８を出力するものであ
り、それぞれ合波光７．８は、光検出器として用いたア
バランシェ・フォト・ダイオード１． ２に受光される
ようになっている。The optical multiplexer 6 multiplexes the signal light 13 and the local oscillation light 14 from a local oscillation light source (not shown) to perform optical heterodyne detection. The second combined light beams 7 and 8 are output, and the combined light beams 7 and 8 are respectively connected to the avalanche photodiodes 1 and 1 used as photodetectors. The light is received by 2.
差動合成回路１２は、この２個のアバランシェ・フォト
・ダイオード１．２の出力信号を差動合成する手段であ
り、この場合は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３を
用いて構成されており、そのゲートの入力回路側には、
アバランシェ・フォト・ダイオード１，２の接続点とア
ースとの間に抵抗ＲＬが接続されている。The differential synthesis circuit 12 is a means for differentially synthesizing the output signals of these two avalanche photodiodes 1.2, and in this case is configured using a field effect transistor (FET) 3. On the input circuit side of the gate,
A resistor RL is connected between the connection point of avalanche photodiodes 1 and 2 and ground.
バイアス制御系１６は、２個のアバランシェ・フォト・
ダイオード１．２のバイアス電圧を変化させ、２個のア
バランシェ・フォト・ダイオード１゜２に流れる電流比
をほぼ１：１に制御するため設けられている。The bias control system 16 has two avalanche photo
It is provided to change the bias voltage of the diode 1.2 and control the current ratio flowing through the two avalanche photodiodes 1.2 to approximately 1:1.
バイアス電圧の可変については、光を合波し各合波光を
出力する場合の光合波器の分岐比、差動出力を得る場合
の差動合成回路の出力信号レベルに応じて変化させるこ
とができる。第１図のバイアス制御系１６では、これを
アバランシェ・フォト・ダイオード１，２にそれぞれ直
列に接続した負荷抵抗Ｒｒｌ＋ ＲＰ２と、各負荷抵
抗Ｒ，，，Ｒ，□に接続された増幅器９，１０と、バイ
アス制御回路１５とによって構成しており、バイアス制
御回路１５によってアバランシェ・フォト・ダイオード
１．２のバイアス電圧Ｖ、、Ｖ２を制御するようになっ
ている。The bias voltage can be varied depending on the branching ratio of the optical multiplexer when combining light and outputting each combined light, and the output signal level of the differential combining circuit when obtaining differential output. . The bias control system 16 in FIG. 1 includes a load resistor Rrl+RP2 connected in series to the avalanche photodiodes 1 and 2, and amplifiers 9 and 10 connected to each load resistor R, , R, □. and a bias control circuit 15, and the bias control circuit 15 controls the bias voltages V, V2 of the avalanche photodiodes 1.2.
上述のように、実施例に係る光ヘテロダイン受信装置は
、信号光１３と局部発振光１４とを合波し、光ヘテロダ
イン検波を行う光受信装置において、信号光１３と局部
発振光１４を合波し、第１．第２の合波光７，８を出力
する光合波器６と、第１．第２の合波光７．８を受光す
る２個のアバランシェ・フォト・ダイオード１．２と、
２個のアバランシェ・フォト・ダイオード１．２の出力
信号を差動合成する差動合成回路１２を有し、２個のア
バランシェ・フォト・ダイオード１，２のバイアス電圧
を（光合波器の分岐比および差動合成回路の出力信号レ
ベルに応じて）変化させ、２個のアバランシェ・フォト
・ダイオード１．２に流れる電流比をほぼｌ：ｌに制御
する。As described above, the optical heterodyne receiving device according to the embodiment combines the signal light 13 and the local oscillation light 14 and performs optical heterodyne detection. First. an optical multiplexer 6 that outputs second multiplexed lights 7 and 8; two avalanche photodiodes 1.2 that receive the second combined light 7.8;
It has a differential combining circuit 12 that differentially combines the output signals of the two avalanche photodiodes 1 and 2, and the bias voltage of the two avalanche photodiodes 1 and 2 (the branching ratio of the optical multiplexer) is and the output signal level of the differential combining circuit) to control the current ratio flowing through the two avalanche photodiodes 1.2 to approximately 1:1.
次に、上記構成の装置の動作について説明する。Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be explained.
第１図において、信号光１３と局部発振光１４は光カブ
ラを用いた光合波器６により、第１．第２の合波光７，
８となり、第１．第２のアバランシェ・フォト・ダイオ
ード１．２に入力される。アバランシェ・フォト・ダイ
オード１，２と電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３を用
いた差動合成回路１２では、２個のアバランシェ・フォ
ト・ダイオード１．２のカソードとアノードが結線され
た構成となっているため、ＦＥＴ３の出力は合波光（合
成光）７，８の差動出力となっている。この差動出力を
増幅器４で増幅した後、ＦＳＫ用の復調器５を用い、復
調出力１１を得る。In FIG. 1, a signal light 13 and a local oscillation light 14 are passed through a first optical multiplexer 6 using an optical coupler. second combined light 7,
8, and the 1st. It is input to the second avalanche photodiode 1.2. A differential synthesis circuit 12 using avalanche photodiodes 1 and 2 and a field effect transistor (FET) 3 has a configuration in which the cathodes and anodes of the two avalanche photodiodes 1 and 2 are connected. Therefore, the output of the FET 3 is a differential output of the multiplexed light (combined light) 7 and 8. After this differential output is amplified by an amplifier 4, a demodulated output 11 is obtained using a demodulator 5 for FSK.
このようにして復調出力１１を得るときに、光合波器６
の分岐比がｔｒｉからずれた場合でも、２個のアバラン
シェ・フォト・ダイオード１，２に流れる電流の比がほ
ぼ１：ｌとなるようにアバランシェ・フォト・ダイオー
ド１．２のバイアス電圧を制御すれば、これによって、
アバランシェ・フォト・ダイオード１．２からの出力信
号の強度を正確に１：１に設定することができる。When obtaining the demodulated output 11 in this way, the optical multiplexer 6
Even if the branching ratio of the avalanche photodiodes 1 and 2 deviates from tri, the bias voltage of the avalanche photodiodes 1 and 2 should be controlled so that the ratio of the currents flowing through the two avalanche photodiodes 1 and 2 is approximately 1:l. By this,
The strength of the output signal from the avalanche photodiode 1.2 can be set exactly 1:1.
このため、アバランシェ・フォト・ダイオード１．２の
増倍率の調整が行われ、このアバランシェ・フォト・ダ
イオード１．２の増倍率の調整は、図示の例では、バイ
アス制御系１６により行うやすなわち、バイアス制御系
１６では、アバランシェ・フォト・ダイオード１．２の
光電流を負荷抵抗Ｒｒ１．Ｒ，，！の端子電圧に変換し
てモニタする。Therefore, the multiplication factor of the avalanche photodiode 1.2 is adjusted, and in the illustrated example, the multiplication factor of the avalanche photodiode 1.2 is adjusted by the bias control system 16. In the bias control system 16, the photocurrent of the avalanche photodiode 1.2 is controlled by the load resistor Rr1. R,,! Convert to terminal voltage and monitor.
このモニタ用の負荷抵抗Ｒｒｌ、Ｒｒ！の端子電圧は増
幅器９，１０を用いて増幅された後、バイアス制御回路
１５に入力される。バイアス制御回路１５では、アバラ
ンシェ・フォト・ダイオード１，２のバイアス電圧Ｖ、
、Ｖ２を制御し、負荷抵抗Ｒｒ ｌ ＊ ＲＩ’ ２
の端子電圧が同じになるようにする。This monitor load resistance Rrl, Rr! The terminal voltage of is input to the bias control circuit 15 after being amplified using amplifiers 9 and 10 . In the bias control circuit 15, the bias voltage V of the avalanche photodiodes 1 and 2,
, V2 and load resistance Rr l * RI' 2
so that the terminal voltages of both are the same.
従って、この制御により、光合波器６の分岐比が１：１
からずれた場合でも、２個のアバランシェ・フォト・ダ
イオード１，２に流れる光電流を等しくすることができ
る。Therefore, by this control, the branching ratio of the optical multiplexer 6 is 1:1.
Even in the case of a deviation from the avalanche photodiodes 1 and 2, the photocurrents flowing through the two avalanche photodiodes 1 and 2 can be made equal.
以上の構成において、６００Ｍｂ／ｓでＦＳＫ変調され
た波長１．５５μｍの光信号の受信を行った実験結果を
下記に示す。The results of an experiment in which an optical signal with a wavelength of 1.55 μm that was FSK-modulated at 600 Mb/s was received using the above configuration will be shown below.
なお、測定にあたり、光合波器６として用いた光カプラ
の波長１．５５μｍにおける分岐比は２：ｌであり、ま
た、アバランシェ・フォト・ダイオード１．２には高速
で広帯域のＩｎＧａＡｓ ＡＰＤを用いた。In addition, in the measurement, the branching ratio of the optical coupler used as the optical multiplexer 6 at a wavelength of 1.55 μm was 2:l, and a high-speed and broadband InGaAs APD was used as the avalanche photodiode 1.2. .
本実施例の光受信装置による実験では、アバランシェ・
フォト・ダイオード１．２のバイアス制御系１６の効果
を確認するため、まず、）ｎＱａＡｓ−ＡＰＤの増倍率
Ｍを、２個のＩｎＧａＡｓＡＰＤともＭ＝２となるよう
にバイアスを調整し、光受信感度を測定した。その結果
、符号誤り率１０−ｑにおいて、 ４８ｄＢｍの受信感
度を得た。In the experiment using the optical receiver of this example, avalanche
In order to confirm the effect of the bias control system 16 of the photodiode 1.2, first, the bias was adjusted so that the multiplication factor M of the nQaAs-APD was M = 2 for both of the two InGaAs APDs, and the optical receiving sensitivity was was measured. As a result, a receiving sensitivity of 48 dBm was obtained at a code error rate of 10-q.
次に、光受信装置のバイアス制御系１６等を動作させ、
２個のＩ ｎＧａＡｓ−ＡＰＤの増倍率ＭをそれぞれＭ
＝２．Ｍ＝４として光受信感度を測定した。その結果、
局部発振光の強度雑音がほとんど抑圧されるため受信感
度は約２ｄＢ改善され、５０ｄＢｍの高い光受信感度を
得ることができた。Next, operate the bias control system 16 etc. of the optical receiver,
The multiplication factors M of the two InGaAs-APDs are respectively M
=2. Optical reception sensitivity was measured with M=4. the result,
Since the intensity noise of the locally oscillated light was almost suppressed, the receiving sensitivity was improved by about 2 dB, and a high optical receiving sensitivity of 50 dBm could be obtained.
なお、本実施例の光受信装置では、光検出器にアバラン
シェ・フォト・ダイオードを用いているため、局部発振
光のパワーが不足している場合でも、アバランシェ・フ
ォト・ダイオードの増倍により局部発振光のパワー不足
を補うことができる。その結果、高感度の光受信が可能
となる利点も有する。Note that the optical receiver of this embodiment uses an avalanche photodiode for the photodetector, so even if the power of the local oscillation light is insufficient, the avalanche photodiode multiplies the local oscillation. It can compensate for the lack of light power. As a result, it also has the advantage of enabling highly sensitive optical reception.
第２図は本発明の第２の実施例の構成図である。FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.
第２の実施例では、第１の実施例で示したバランスドレ
シーバを２系列用いた偏波ダイバーシチ光受信装置を示
している。偏波ダイバーシチ光受信装置とは、長距離の
光ファイバを伝送してきた信号光の偏波状態がどのよう
に変化しても、光ヘテロダイン検波が可能となる光受信
装置である。かかる装置は、第２図にも示すように、信
号光１３を偏光分離器１７により互いに直交する直線偏
光に分離した後、それぞれの信号光１３と偏光面が一致
する局部発振光１４と合波し、バランスドレシーバを用
いて光ヘテロダイン検波するものである。この場合、２
系列のバランスドレシーバのうち、少なくともどちらか
は、光ヘテコダイン検波による光受信が行われているた
め、信号光１３の偏光状態がどのように変化しても安定
な光受信が可能となる。The second embodiment shows a polarization diversity optical receiver using two lines of balanced receivers shown in the first embodiment. A polarization diversity optical receiver is an optical receiver that can perform optical heterodyne detection no matter how the polarization state of signal light transmitted over a long distance optical fiber changes. As shown in FIG. 2, this device separates signal light 13 into mutually orthogonal linearly polarized light using a polarization splitter 17, and then combines the signal light 13 with local oscillation light 14 whose polarization plane matches that of each signal light 13. Then, optical heterodyne detection is performed using a balanced receiver. In this case, 2
Since at least one of the balanced receivers in the series performs optical reception by optical heterodyne detection, stable optical reception is possible no matter how the polarization state of the signal light 13 changes.
また、局部発振光１４は光分岐器１８により２分された
後、第１．第２の偏光回転器１９．２０により、前述の
偏光分離された信号光１３と偏光面が一致した状態で光
合波器６で合波されることとなる。Moreover, after the local oscillation light 14 is divided into two parts by the optical splitter 18, the first one. The second polarization rotator 19, 20 causes the optical multiplexer 6 to combine the signal light beam 13 with its plane of polarization matching that of the signal light beam 13 after the polarization separation described above.
さて、このような偏波ダイバーシチ光受信装置では、第
２図に示すように、それぞれのバランスドレシーバ出力
信号２５．２６を加算器２１により合成した後、復調器
５で復調し復調出力１１を得ることにより信号光の偏波
面変動に対しても安定した光受信が行える。しかし、よ
り安定した光受信を実現するには、バランスドレシーバ
出力信号２５．２６の出力レベルの大きさにほぼ比例さ
せて、各バランスドレシーバ出力信号２５．２６に重み
づけを行い、加算器２１で合成する方式が望ましい。第
２図の実施例は、このような重みづけ加算を行うバラン
スドレシーバを用いた偏波ダイバーシチ光受信装置であ
り、第２図に示すように、バランスドレシーバ出力信号
２５．２６が供給される可変利得制御器２２と、この可
変利得制御器２２により制御される各系列におけるバイ
アス制御系１６ａ、１６ｂおよび可変増幅器２３．２４
とが設けられている。Now, in such a polarization diversity optical receiver, as shown in FIG. By obtaining this, stable optical reception can be achieved even with variations in the polarization plane of signal light. However, in order to achieve more stable optical reception, each balanced receiver output signal 25.26 is weighted approximately in proportion to the output level of the balanced receiver output signal 25.26, and the adder It is desirable to use a method in which the signals are combined in step 21. The embodiment shown in FIG. 2 is a polarization diversity optical receiver using a balanced receiver that performs such weighted addition, and as shown in FIG. 2, balanced receiver output signals 25 and 26 are supplied. a variable gain controller 22, bias control systems 16a, 16b and variable amplifiers 23, 24 in each series controlled by the variable gain controller 22;
and is provided.
各系列における光検出器は、第１の実施例と同様、アバ
ランシェ・フォト・ダイオードｌａ、２ａ、ｌｂ、２ｂ
が用いられ、それぞれ各接続点が可変増幅器２３．２４
に接続されている。The photodetectors in each series are avalanche photodiodes la, 2a, lb, 2b as in the first embodiment.
are used, and each connection point is connected to a variable amplifier 23.24.
It is connected to the.
本実施例では、可変利得制御器２２により、バランスド
レシーバ出力信号２５．２６のレベル検出を行い、その
レベル信号の大きさに比例して、可変増幅器２３．２４
の利得および４個のアバランシェ・フォト・ダイオード
ｌａ、２ａ、ｌｂ、２ｂの増倍率制御を行う。In this embodiment, the variable gain controller 22 detects the level of the balanced receiver output signal 25.26, and the variable amplifier 23.24 detects the level of the balanced receiver output signal 25.26 in proportion to the level signal.
and the multiplication factor of four avalanche photodiodes la, 2a, lb, and 2b.
一方、それぞれ４個のアバランシェ・フォト・ダイオー
ドｌａ、２ａ、ｌｂ、２ｂは２個のバイアス制御系１６
ａ、１６ｂにより増倍率比が決定される。従って、本実
施例の偏波ダイバーシチ光受信装置では、４つの合波光
７ａ、８ａ、７ｂ、８ｂのレベル配分で増倍率比が最適
に設定されるとともに、信号光の偏波状態に伴って、そ
れぞれのアバランシェ・フォト・ダイオードｌａ、２ａ
、１ｂ、２ｂの増倍率が変化する構成となっている。On the other hand, each of the four avalanche photodiodes la, 2a, lb, and 2b has two bias control systems 16.
The multiplication factor ratio is determined by a and 16b. Therefore, in the polarization diversity optical receiver of this embodiment, the multiplication factor ratio is optimally set by the level distribution of the four combined lights 7a, 8a, 7b, and 8b, and according to the polarization state of the signal light, Respective avalanche photodiodes la, 2a
, 1b, and 2b are configured to vary in multiplication factor.
そのため、光合波器６、偏光分離器１７、および局部発
振光１４用の光分岐器１８等の分岐比が１：１からずれ
ていても、局部発振光１４の強度雑音は十分に抑えられ
るとともに、信号光１３の偏光面が変化しても感度劣化
の少ない偏波ダイバーシチ光受信装置が実現できる。Therefore, even if the branching ratio of the optical multiplexer 6, polarization splitter 17, optical splitter 18, etc. for the local oscillation light 14 deviates from 1:1, the intensity noise of the local oscillation light 14 can be sufficiently suppressed. , it is possible to realize a polarization diversity optical receiver with little sensitivity deterioration even if the polarization plane of the signal light 13 changes.
実際に、本実施例の偏波ダイバーシチ光受信装置を用い
て、６００Ｍｂ／ｓのＦＳＫ信号光による２００ｋｍ単
一モード光伝送実験を行ったところ、その結果は、アバ
ランシェ・フォト・ダイオードの増倍率比が最適に設定
されているため光受信感度は４９．８ｄＢｍと良好であ
り、伝送時に信号光の偏光が変化している状態でも、受
信感度の劣化は０．２ｄＢ以下と良好な特性となること
を確認した。In fact, using the polarization diversity optical receiver of this example, we conducted a 200 km single mode optical transmission experiment using 600 Mb/s FSK signal light, and the results showed that the multiplication factor ratio of the avalanche photodiode is set optimally, the optical receiving sensitivity is good at 49.8 dBm, and even when the polarization of the signal light changes during transmission, the deterioration of the receiving sensitivity is 0.2 dB or less, which is a good characteristic. It was confirmed.
以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は、以上の他
にも、いろいろな態様で実現できる。例えば、実施例で
は、光合波器に光カプラを用いたが、光合波器にはハー
フミラ−等を用いてもよい。Although the present invention has been described in detail above, the present invention can be realized in various other forms in addition to the above. For example, in the embodiment, an optical coupler is used for the optical multiplexer, but a half mirror or the like may be used for the optical multiplexer.
また、実施例のバランスドレシーバでは、２個のアバラ
ンシェ・フォト・ダイオードのバイアス制御系を用いた
が、アバランシェ・フォト・ダイオードの増倍率は、光
カプラ等の光分岐比を調べた後、バイアス電圧を固定し
てもよい。さらに、実施例のバランスドレシーバでは、
２個のアバランシェ・フォト・ダイオードのアノードと
カソードを結線し、差動出力を得る構成としたが、回路
の構成法はこれに限らず、それぞれのアバランシェ・フ
ォト・ダイオードの増幅器を接続し、第１第２の合波光
を別々の受信系で光電変換および増幅した後に、２つの
増幅器出力を差動合成してもよい。In addition, in the balanced receiver of the example, a bias control system of two avalanche photodiodes was used, but the multiplication factor of the avalanche photodiodes was determined by adjusting the bias The voltage may be fixed. Furthermore, in the balanced receiver of the embodiment,
Although the anode and cathode of two avalanche photodiodes were connected to obtain a differential output, the circuit configuration method is not limited to this. 1. After photoelectrically converting and amplifying the second combined light in separate receiving systems, the outputs of the two amplifiers may be differentially combined.
以上説明したように、本発明の光ヘテロダイン受信装置
によれば、光合波器等の分岐比が１＝１からずれた場合
においても、アバランシェ・フォト・ダイオードの増倍
率を調整することができることにより、局部発振光雑音
を抑圧し、高恣度の光ヘテロダイン受信装置を実現する
ことができる。As explained above, according to the optical heterodyne receiving device of the present invention, even when the branching ratio of the optical multiplexer etc. deviates from 1=1, the multiplication factor of the avalanche photodiode can be adjusted. , it is possible to suppress local oscillation optical noise and realize a highly arbitrary optical heterodyne receiver.
また、本発明の光ヘテロダイン受信装置に従えば、アバ
ランシェ・フォト・ダイオードの増倍率を変化させるこ
とができるので、これにより、受信系の利得制御が容易
に実現できる。従って、本発明を、偏波ダイバーシチ光
受信装置に応用する場合には、信号光の偏波変動に対し
て、受信系の利得調整が容易に可能となるため、いかな
る偏波の変動に対しても受信感度劣化の少ない受信系が
構成できるという利点が得られる。Further, according to the optical heterodyne receiving device of the present invention, the multiplication factor of the avalanche photodiode can be changed, so that gain control of the receiving system can be easily realized. Therefore, when the present invention is applied to a polarization diversity optical receiver, it is possible to easily adjust the gain of the receiving system in response to polarization variations of signal light, so This also has the advantage that a receiving system with less deterioration in receiving sensitivity can be constructed.
第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図である。
ｌａ、ｌｂ。
２ａ、２ｂ・・・アバランシェ・フォト・ダイオード
３・・・・・・・電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
４．９．１０・・・増幅器
５・・・・・・・復調器
６・・・・・・・光合波器
７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ・・−合波光
１１・ ・ ・ ・ ・
１２・ ・ ・ ・ ・
１３・ ・ ・ ・ ・
１４・ ・ ・ ・ ・
１５・ ・ ・ ・ ・
１６ａ、１６ｂ ・
１７・ ・ ・ ・ ・
１８・ ・ ・ ・ ・
１９．２０・ ・ ・
２１・ ・ ・ ・ ・
２２・ ・ ・ ・ ・
２３．２４・ ・ ・
２５、 ２６・ ・ ・FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. la, lb. 2a, 2b...Avalanche photodiode 3...Field effect transistor (FET) 4.9.10...Amplifier 5...Demodulator 6... ... Optical multiplexers 7a, 7b, 8a, 8b... - Combined light 11... 12... 13... 14... 15... 16a, 16b・ 17. . . . . . 18. . .
Claims (1)
検波を行う光ヘテロダイン受信装置であって、 信号光と局部発振光を合波し、第１、第２の合波光を出
力する光合波器と、 第１、第２の合波光を受光する２個のアバランシェ・フ
ォト・ダイオードと、 これら２個のアバランシェ・フォト・ダイオードの出力
信号を差動合成する手段とを有し、前記２個のアバラン
シェ・フォト・ダイオードのバイアス電圧をして前記２
個のアバランシェ・フォト・ダイオードに流れる電流比
をほぼ１：１とせしめることを特徴とする光ヘテロダイ
ン受信装置。(1) An optical heterodyne receiver that combines signal light and local oscillation light and performs optical heterodyne detection, which combines the signal light and local oscillation light and outputs first and second combined light. It has an optical multiplexer, two avalanche photodiodes that receive the first and second combined lights, and means for differentially combining the output signals of these two avalanche photodiodes, The bias voltage of the two avalanche photodiodes is
An optical heterodyne receiving device characterized in that the ratio of current flowing through each avalanche photodiode is approximately 1:1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185560A JPH0236622A (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | Optical heterodyne receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185560A JPH0236622A (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | Optical heterodyne receiver |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0236622A true JPH0236622A (en) | 1990-02-06 |
Family
ID=16172946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63185560A Pending JPH0236622A (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | Optical heterodyne receiver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0236622A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1130813A2 (en) * | 2000-01-20 | 2001-09-05 | Agilent Technologies Inc. a Delaware Corporation | Method and system for optical heterodyne detection using optical attenuation |
| WO2010041334A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | Received light monitoring device and balanced optical receiver provided with the same |
| WO2013111555A1 (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | 日本電気株式会社 | Optical receiver, control method for optical receiver, and optical receiving method |
| JP2020034775A (en) * | 2018-08-30 | 2020-03-05 | 日本電信電話株式会社 | Optical interference circuit |
| WO2021095084A1 (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-20 | 日本電信電話株式会社 | Planar optical waveguide device |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP63185560A patent/JPH0236622A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1130813A2 (en) * | 2000-01-20 | 2001-09-05 | Agilent Technologies Inc. a Delaware Corporation | Method and system for optical heterodyne detection using optical attenuation |
| EP1130813A3 (en) * | 2000-01-20 | 2004-01-02 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Method and system for optical heterodyne detection using optical attenuation |
| WO2010041334A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | Received light monitoring device and balanced optical receiver provided with the same |
| WO2013111555A1 (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | 日本電気株式会社 | Optical receiver, control method for optical receiver, and optical receiving method |
| JPWO2013111555A1 (en) * | 2012-01-23 | 2015-05-11 | 日本電気株式会社 | Optical receiver, optical receiver control method, and optical reception method |
| US9559783B2 (en) | 2012-01-23 | 2017-01-31 | Nec Corporation | Optical receiver and method for controlling optical receiver, optical receiver, method for controlling optical receiver, and method for receiving light |
| JP2020034775A (en) * | 2018-08-30 | 2020-03-05 | 日本電信電話株式会社 | Optical interference circuit |
| WO2021095084A1 (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-20 | 日本電信電話株式会社 | Planar optical waveguide device |
| JPWO2021095084A1 (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-20 | ||
| US11815715B2 (en) | 2019-11-11 | 2023-11-14 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Planar optical waveguide device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0194786B1 (en) | Balanced coherent optical receiver | |
| US5463461A (en) | Coherent optical receiver having optically amplified local oscillator signal | |
| US8463143B2 (en) | Amplifier with offset compensator and optical receiver implemented with the same | |
| US4596052A (en) | Coherent optical receiver | |
| US6483621B1 (en) | Method and apparatus for tone tracking in wireless optical communication systems | |
| US5367397A (en) | Wavelength-stabilizing method and its associated circuitry for an optical communication system | |
| JP2658180B2 (en) | Polarization diversity optical receiver | |
| Visscher et al. | Broadband true time delay microwave photonic beamformer for phased array antennas | |
| JPH01114832A (en) | Polarized wave diversity light receiving system by base band synthesizing method | |
| JP2003512638A (en) | Direct optical FM discriminator | |
| JPH0236622A (en) | Optical heterodyne receiver | |
| EP0390069B1 (en) | Polarization diversity heterodyne receiver of a baseband combining type in which i.f. signals are adjusted by negative feedback from a device output signal | |
| US6775484B1 (en) | Receiver for receiving optical signals | |
| JPH0685507B2 (en) | Optical heterodyne / homodyne receiver circuit | |
| JPH01108534A (en) | Optical type heterodyne or homodyne detector for optical signal beam | |
| US6259086B1 (en) | Method and device for receiving a phase-modulated light signal and for the detection of alignment errors | |
| EP0474294B1 (en) | Polarization-independent receiver | |
| JP2019208111A (en) | Optical receiver and reception method | |
| JP2000295181A (en) | Optical transmitter and optical communication system | |
| JP2897819B2 (en) | Optical receiver | |
| JPH0716174B2 (en) | Optical heterodyne / homodyne detector | |
| JPS6374331A (en) | Diversity optical reception system | |
| JP2002098592A (en) | Optical detector | |
| JPH06164502A (en) | Optical receiver | |
| JPH04158639A (en) | Optical reception circuit |