JPH0285830A - Coherent light receiving system - Google Patents

Coherent light receiving system

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Publication number
JPH0285830A
JPH0285830A JP63236362A JP23636288A JPH0285830A JP H0285830 A JPH0285830 A JP H0285830A JP 63236362 A JP63236362 A JP 63236362A JP 23636288 A JP23636288 A JP 23636288A JP H0285830 A JPH0285830 A JP H0285830A
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JP
Japan
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signal
light
intermediate frequency
optical
frequency signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP63236362A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Terumi Chikama
輝美 近間
Takao Naito
崇男 内藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH0285830A publication Critical patent/JPH0285830A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize a coherent light communication system which can be applied to a high speed system and consists of a simple constitution by multiplying a first intermediate frequency signal obtained by multiplexing a signal light and a local oscillation light by an optical coupler by a sine wave signal and a cosine wave signal from an oscillator, respectively and multiplexing its multiplication signals. CONSTITUTION:A first intermediate frequency signal is obtained by multiplexing a signal light 1 and a local oscillation light 2 to which a sufficiently small frequency difference is given against a base band zone by an optical coupler 3 and thereafter, bringing them to opto-electric conversion by a photodetector 4. This first intermediate frequency signal is multiplied by a sine wave signal and a cosine wave signal from an oscillator 5, respectively, and by multiplexing these multiplication signals by a 90 deg. hybrid coupler 6, a second intermediate frequency signal is obtained. This second intermediate frequency signal is demodulated asynchronously. In such a way, a coherent light receiving system which is suitable for improving a transmission rate, whose request to spectral line width of a light source is not strict, and also, whose constitution is simplified can be offered.

Description

【発明の詳細な説明】 目    次 概   要  ・ ・ ・ ・ ・ 2頁 産業上の利用分野 ・・・・・・・  3頁従来の技術
 ・ ・         4頁発明が解決しようとす
る課題 ・ ・10頁課題を解決するための手段  ・
・・11頁作   用  ・ ・ ・ ・  ・ ・ 
・ ・  ・ ・ 12真実  施  例  ・ ・ 
         ・ ・ ・ 14頁発明の効果  
      ・・・・21頁概要 コヒーレント光受信方式に関し、 伝送速度の向上を図るのに適し、光源のスペクトル線幅
に対する要求が厳しくなく、且つ、構成の簡略化が可能
なコヒーレント光受信方式の提供を目的とし、 ベースバンド帯域に対して十分小さい周波数差が与えら
れた信号光及び局発光を光カプラにて合波した後受光器
にて光−電気変換して第1中間周波信号を得、この第1
中間周波信号を発振器からの正弦波信号及び余弦波信号
とそれぞれ乗積し、これらの乗積信号を90゜ハイブリ
ッドカプラにて合波することにより第2中間周波信号を
得、この第2中間周波信号を非同期復調するようにして
構成する。
[Detailed explanation of the invention] Next overview ・ ・ ・ ・ ・ 2 Pages… ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ P. 3 ・ 頁 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・Means to solve problems ・
・・Page 11 Effect ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ・ 12 truth examples ・ ・
・ ・ ・ Effect of the invention on page 14
・・・・Page 21 Overview Regarding coherent optical reception systems, we aim to provide a coherent optical reception system that is suitable for improving transmission speed, does not place strict requirements on the spectral linewidth of the light source, and can be simplified in configuration. The purpose is to combine signal light and local light with a sufficiently small frequency difference with respect to the baseband band using an optical coupler, and then perform optical-to-electrical conversion using an optical receiver to obtain a first intermediate frequency signal. 1st
A second intermediate frequency signal is obtained by multiplying the intermediate frequency signal by a sine wave signal and a cosine wave signal from an oscillator, and combining these product signals with a 90° hybrid coupler. The configuration is such that the signal is demodulated asynchronously.

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受信方式に関
する。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a receiving system in a coherent optical communication system.

光通信又は光伝送の分野に右いては、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m/直接検波方式が一般的で
ある。これに対し近年、光周波数使用効率の向上及び伝
送距離の長大化等の要請から、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ヘテロ
ダイン検波、ホモダイン検波等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。
In the field of optical communication or optical transmission, an intensity modulation m/direct detection method is common in which intensity modulated light transmitted through an optical transmission line is directly received by a light receiving element and converted into an electrical signal. In recent years, however, due to demands for improved optical frequency usage efficiency and longer transmission distances, laser light sources with high spectral purity are used as carrier light for transmission and local light sources for reception. Research on coherent optical communication systems that mixes local light and local light to perform heterodyne detection, homodyne detection, etc. is intensifying.

この方式によれば、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
が容易になり、光伝送路を経済的に構築することが可能
になる。
According to this method, it is expected that the receiving sensitivity will be improved compared to the intensity modulation/direct detection method, so it will be easy to increase the repeating interval, reduce the number of repeaters, or increase the number of branches in the optical transmission line, and It becomes possible to construct transmission lines economically.

しかしながら、コヒーレント光通信方式において、伝送
速度の向上が困難であることが次第に明らかになってき
た。現在のところ、コヒーレント光通信方式における最
高のビットレートは、CPFSK方式で4 Gb/sが
報告されており(K、 Iwashi−ta and 
N、 Takachio、 OFCM18. PD15
) 、一方、強度変調/直接検波方式では、10Gb/
sが実験室レベルではあるが実現されている(S、Fu
jita et al。
However, it has become increasingly clear that it is difficult to increase the transmission speed in coherent optical communication systems. Currently, the highest bit rate in a coherent optical communication system is reported to be 4 Gb/s in the CPFSK system (K, Iwashi-ta and
N., Takachio, OFCM18. PD15
), On the other hand, with the intensity modulation/direct detection method, 10Gb/
s has been realized, albeit at the laboratory level (S, Fu
Jita et al.

、 OFC″88. PD16)。このため、伝送速度
の向上を図るのに適したコヒーレント光受信方式が要望
されている。
, OFC''88. PD16).Therefore, there is a need for a coherent optical reception system suitable for improving transmission speed.

従来の技術 従来から提案されているコヒーレント光受信方式として
、ヘテロゲイン検波方式、ホモダイン検波方式及び位相
ダイバーシチ方式を、第6図により説明する。
2. Description of the Related Art A heterogain detection method, a homodyne detection method, and a phase diversity method will be explained as coherent optical reception methods that have been proposed in the past with reference to FIG.

同図(a)はヘテロゲイン検波方式のブロック図である
。送信側において、12は半導体レーザ(LD)等の光
源、14はその変調器、16は入力信号に基づき変調器
14を駆動する駆動回路であり、変調された光は、光伝
送路としての光ファイバ18に導かれる。受信側におい
て、24は局発光源、22は局発光源24からの局発光
の偏波面が受信した光の偏波面と一致するように制御す
る偏波制御器、20は光ファイバ18により伝送されて
きた光と局発光とを合波する光カプラ、26は光カブラ
20からの光を受光して光−電気変換する受光器、28
は増幅器、52はパンドパスフ、イルタ、40は復調回
路、42はローパスフィルタ、44は識別回路、46は
中間周波数が一定となるように局発光源24の発振周波
数を制御する周波数安定化回路である。受信した光の信
号成分は、ホトダイオード等の受光器26の自乗特性に
よってその光の周波数と局発光の周波数との差の周波数
(例えば数GHz)の中間周波信号として取り出すこと
ができるので、これを復調回路40により非同期復調す
るものである。ヘテロゲイン検波方式によれば、その他
のコヒーレント光受信方式によるのと同様、受光器26
の出力として、受信した光の振幅と局発光の振幅との積
に比例した振幅を有する信号を得ることができるので、
適当な強度の局発光を用いることによって、高い受信感
度を達成することができる。
FIG. 5A is a block diagram of a hetero gain detection method. On the transmission side, 12 is a light source such as a semiconductor laser (LD), 14 is a modulator thereof, and 16 is a drive circuit that drives the modulator 14 based on an input signal, and the modulated light is transmitted as an optical transmission path. is guided into fiber 18. On the receiving side, 24 is a local light source, 22 is a polarization controller that controls the polarization plane of the local light from the local light source 24 to match the polarization plane of the received light, and 20 is a light beam transmitted through the optical fiber 18. An optical coupler 26 combines the incoming light and the local light; 26 is a light receiver that receives the light from the optical coupler 20 and converts it from light to electricity; 28;
52 is an amplifier, 52 is a bandpass filter, 40 is a demodulation circuit, 42 is a low-pass filter, 44 is an identification circuit, and 46 is a frequency stabilization circuit that controls the oscillation frequency of the local light source 24 so that the intermediate frequency is constant. . The signal component of the received light can be extracted as an intermediate frequency signal with a frequency that is the difference between the frequency of the light and the frequency of the local light (for example, several GHz) due to the square characteristic of the light receiver 26 such as a photodiode. A demodulation circuit 40 performs asynchronous demodulation. According to the hetero gain detection method, as in other coherent optical reception methods, the optical receiver 26
As an output, a signal with an amplitude proportional to the product of the amplitude of the received light and the amplitude of the local light can be obtained, so
High receiving sensitivity can be achieved by using local light of appropriate intensity.

しかし、ヘテロゲイン検波方式であると、第7図(a)
に示すように、電カスベクトルが斜線で示される中間周
波(IF)信号の平均周波数がビットレート(Bヨ)の
1.5倍以上になり、従って、帯域として0.5B、〜
2.5B、を有する受光器が必要となる。例えば、ビッ
トレートが4Gb/sの場合、2GHz 〜10GHz
の帯域が必要となり、この帯域において周波数応答が平
坦でしかも雑音特性の良好な受信器の提供が困難である
という事情を考慮すると、ヘテロゲイン方式は伝送速度
の向上を図るのに適しているとはいえない。但し、ヘテ
ロダイン検波方式では、包絡線検波等により簡単に非同
期復調を行うことができるので、光源のスペクトル線幅
に対する要求が厳しくないという利点がある。
However, if the hetero gain detection method is used, Fig. 7(a)
As shown in , the average frequency of the intermediate frequency (IF) signal whose electric waste vector is indicated by diagonal lines is more than 1.5 times the bit rate (Byo), and therefore the band is 0.5B, ~
2.5B is required. For example, if the bit rate is 4Gb/s, 2GHz to 10GHz
, and considering the fact that it is difficult to provide a receiver with a flat frequency response and good noise characteristics in this band, the heterogain method is not suitable for improving transmission speed. I can't say that. However, the heterodyne detection method has the advantage that it does not place strict requirements on the spectral linewidth of the light source because it can easily perform asynchronous demodulation using envelope detection or the like.

第6図(b)はホモダイン検波方式におけるPLLルー
プ方式を示す図であり、この方式では、受信した光の搬
送波と局発光とが完全に同期するように局発光源240
位相を制御して、直、接ベースバンド信号を得るように
している。即ち、光カブラ20において位相がπずれた
分配光をそれぞれ別の受光器26により光−電気変換し
て増幅器54で増幅し、その差信号を差動増幅器56に
より得てDC成分を除去し、得られた信号にビート成分
が生じないように、ループフィルタ58を介して局発光
源240位相制御をするようにしている。
FIG. 6(b) is a diagram showing a PLL loop method in the homodyne detection method. In this method, the local light source 240
The phase is controlled to directly obtain the baseband signal. That is, the distributed lights whose phases are shifted by π in the optical coupler 20 are optical-to-electrically converted by separate optical receivers 26 and amplified by the amplifier 54, and the difference signal is obtained by the differential amplifier 56 to remove the DC component. The phase of the local light source 240 is controlled via the loop filter 58 so that no beat component occurs in the obtained signal.

第6図(C)はホモダイン検波方式におけるコスタスル
ープ方式を示す図である。この方式では、90°光カブ
ラ60において分配された、互いに位相がπ/2ずれた
合波光をそれぞれ光−電気変換し、ミキサ62において
乗積することによって変調成分を打ち消して局発光源2
4の位相ドリフトを検出し、位相制御するようにしてい
る。
FIG. 6(C) is a diagram showing the Costas loop method in the homodyne detection method. In this method, multiplexed lights whose phases are shifted by π/2 from each other, which are distributed by a 90° optical coupler 60, are converted into electricity and then multiplied by a mixer 62, thereby canceling out the modulation components and transmitting them to the local light source.
The phase drift of 4 is detected and the phase is controlled.

これらのホモダイン検波方式では、受光器26において
直接ベースバンド信号を得るようにしているので、受光
器の所要帯域については、第7図(b)に示すように、
強度変調/直接検波方式と同様のものであれば足りる。
In these homodyne detection methods, the baseband signal is obtained directly at the photoreceiver 26, so the required band of the photoreceiver is as shown in FIG. 7(b).
It is sufficient if it is similar to the intensity modulation/direct detection method.

このため、ホモダイン検波方式は高速システムに適して
いるということができるが、位相同期ループが必要であ
り、そのループの帯域等の制限から、光源として極めて
狭線幅(例えばビットレートの0.01%)なスペクト
ルを存するものが要求される。又、PLLループ方式に
あっては、DCドリフトや局発光源の強度雑音の影響を
無視することができず、PLLループで局発光源の位相
を変化させる方法の実現が困難である等の種々の問題が
潜在しており、コスタスループ方式にあっては、一般の
光カブラと比較して構成が複雑な90′″光カブラを必
要とし、受光器等が2組要るという問題がある。
For this reason, the homodyne detection method can be said to be suitable for high-speed systems, but it requires a phase-locked loop, and due to limitations such as the band of that loop, it can be used as a light source with an extremely narrow linewidth (for example, 0.01 of the bit rate). %) is required. In addition, in the PLL loop method, the effects of DC drift and intensity noise of the local light source cannot be ignored, and it is difficult to realize a method of changing the phase of the local light source using the PLL loop. The Costas loop method requires a 90'' optical coupler, which has a more complex configuration than a general optical coupler, and requires two sets of light receivers.

第6図(d)は位相ダイバーシチ方式における1 / 
Q(Inphase Quadrature)検波方式
を示す図である。この方式では、局発光の周波数を、受
信した光の搬送波の周波数と僅かに(例えば10!Jf
lz)異ならせておき、受信した光と局発光を90°光
カブラ60により分配してそれぞれ光−電気変換し、復
調回路40により非同期復調した後に加算器64で加算
して、常に復調信号を得るようにしている。
Figure 6(d) shows the 1/
FIG. 2 is a diagram showing a Q (Inphase Quadrature) detection method. In this method, the frequency of the local light is set to be slightly different from the frequency of the carrier wave of the received light (for example, 10!Jf
lz) The received light and the local light are distributed by a 90° optical coupler 60, each subjected to optical-to-electrical conversion, asynchronously demodulated by the demodulation circuit 40, and then added by the adder 64, so that the demodulated signal is always I'm trying to get it.

第6図(e)は位相ダイバーシチ方式における3ボ一ト
方式を示す図である。この方式では、120°光カブラ
66を用い、一つの分配光とその分配光に対して位相が
2π/3.4π/3ずれた分配光について、それぞれ非
同期復調までを行い、加算器64にて加算するようにし
ている。この方式によっても、I/Q検波方式と同様常
に復調信号を得ることができる。
FIG. 6(e) is a diagram showing a three-vote system in the phase diversity system. In this method, a 120° optical coupler 66 is used to perform asynchronous demodulation of one distributed light and a distributed light whose phase is shifted by 2π/3.4π/3 with respect to that distributed light, and then the adder 64 performs asynchronous demodulation. I'm trying to add it up. With this method as well, a demodulated signal can always be obtained, similar to the I/Q detection method.

これらの位相ダイバーシチ方式によれば、第7図(C)
に示すように、受光器の帯域をホモダイン方式とほぼ同
じにすることができ、高速システムへの適用が可能にな
るばかりでなく、ホモダイン方式と異なり非同期復調(
検波)であるため、狭線幅なスペクトルの光源が不要で
ある。しかし、復調回路まで含めて複数チャネルの受信
系を構成する必要があり、受信器の構成が複雑になるこ
とに加えて、局発光を複数に分離するため、増幅器にお
ける熱雑音の影響、局発光の強度雑音の影響を受は易い
という問題がある。又、90°光カブラ、120°光カ
ブラは一般に光学的に構成が複雑である。
According to these phase diversity methods, Fig. 7(C)
As shown in Figure 2, the receiver band can be made almost the same as that of the homodyne method, which not only makes it possible to apply it to high-speed systems, but also allows for asynchronous demodulation (unlike the homodyne method).
(detection), there is no need for a light source with a narrow linewidth spectrum. However, it is necessary to configure a multi-channel receiving system including a demodulation circuit, which complicates the configuration of the receiver.In addition, since the local light is separated into multiple parts, the influence of thermal noise in the amplifier and the local light The problem is that it is easily affected by intensity noise. Further, the 90° optical coupler and the 120° optical coupler generally have optically complicated structures.

発明が解決しようとする課題 従来の技術における主要な問題点を列挙すると以下の通
りである。
Problems to be Solved by the Invention The main problems in the conventional technology are listed below.

(1) へテロダイン検波方式にあっては、光源のスペ
クトル線幅に対する要求は厳しくないものの、広帯域な
受光器を必要とするから高速システムに適用するのが困
難である。
(1) Although the heterodyne detection method does not have strict requirements for the spectral linewidth of the light source, it requires a broadband receiver, making it difficult to apply to high-speed systems.

(2) ホモダイン検波方式にあっては、必要とされる
受光器の帯域は強度変調/直接検波方式と同等であるの
で、高速システムに適用することができるものの、狭線
幅なスペクトルを有する光源が必要である。
(2) The homodyne detection method requires the same receiver bandwidth as the intensity modulation/direct detection method, so it can be applied to high-speed systems; however, it requires a light source with a narrow linewidth spectrum. is necessary.

(3) 位相ダイバーシチ方式にあっては、高速システ
ムに適用することができ、光源のスペクトル線幅に対す
る要求が厳しくないものの、構成が複雑になる。
(3) Although the phase diversity method can be applied to high-speed systems and does not place strict requirements on the spectral linewidth of the light source, it does require a complex configuration.

本発明はこのような事情に鑑みて創作さ、れたもので、
高速システムに適用することができ、光源のスペクトル
線幅に対する要求が厳しくなく、且つ、構成の簡略化が
可能なコヒーレント光通信方式を提供することを目的と
している。
The present invention was created in view of these circumstances.
It is an object of the present invention to provide a coherent optical communication system that can be applied to high-speed systems, does not place strict requirements on the spectral line width of a light source, and can be simplified in configuration.

課題を解決するための手段 第1図は本発明の原理図である。Means to solve problems FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention.

このコヒーレント光受信方式は、ベースバンド帯域に対
して十分小さい周波数差が与えられた信号光1及び局発
光2を光カブラ3にて合波した後受光器4にて光−電気
変換して第1中間周波信号を得、この第1中間周波信号
を発振器5からの正弦波信号及び余弦波信号とそれぞれ
乗積し、これらの乗積信号を90°ハイブリツドカブラ
6にて合波することにより第2中間周波信号を得、この
第2中間周波信号を非同期復調するようにしたものであ
る。
In this coherent optical reception system, signal light 1 and local light 2, which have a sufficiently small frequency difference with respect to the baseband band, are multiplexed in an optical coupler 3, and then optical-to-electrically converted in a light receiver 4. 1 intermediate frequency signal is obtained, this first intermediate frequency signal is multiplied by a sine wave signal and a cosine wave signal from the oscillator 5, respectively, and these product signals are multiplexed by a 90° hybrid coupler 6. 2 intermediate frequency signals are obtained, and this second intermediate frequency signal is asynchronously demodulated.

作   用 本発明の構成において、位相ダイバーシチ方式と同様に
、ベースバンド帯域に対して十分小さい周波数差を信号
光及び局発光に与えているのは、これらの合波光を受光
器にて光−電気変換して上記周波数差に応じた周波数を
有する第1中間周波信号を得たときに、その帯域をベー
スバンド帯域とほぼ同等なものとして、受光器の必要帯
域を最小限のものとするためである。
Function In the configuration of the present invention, the reason why a sufficiently small frequency difference with respect to the baseband band is given to the signal light and the local light, as in the case of the phase diversity method, is that these combined lights are converted into optical-electrical signals by the optical receiver. When the first intermediate frequency signal having a frequency corresponding to the frequency difference is obtained by conversion, the band is made almost equal to the baseband band, and the necessary band of the optical receiver is minimized. be.

第1中間周波信号を発振器からの正弦波信号又は余弦波
信号と乗積しているのは、第1中間周波信号をアップコ
ンバートして常に信号成分を得ることができるようにし
ておき、従来の位相グイバーシチ方式における90°光
カブラ、120°光カブラ等を不要にするためである。
The reason why the first intermediate frequency signal is multiplied by the sine wave signal or cosine wave signal from the oscillator is to up-convert the first intermediate frequency signal so that the signal component can always be obtained. This is to eliminate the need for a 90° optical coupler, a 120° optical coupler, etc. in the phase variegation system.

第1中間周波信号を正弦波信号及び余弦波信号とそれぞ
れ乗積し、これらの乗積信号を90゛ハイブリツドカプ
ラにて合波するようにしているのは、アップコンバート
する際に生じる有害なイメージ信号を除去することによ
り、非同期復調が可能な第2中間周波信号を得るためで
ある。即ち、信号光と局発光の周波数差はベースバンド
帯域に対して小さいから、受光器において生じた電気信
号は、第2図に示すよ・うに、DCで折り返された信号
が重なった電カスベクトルを有しており、これに起因す
るアップコンバートした際のイメージ信号を上記一連の
手段により除去するものである。
The reason why the first intermediate frequency signal is multiplied by a sine wave signal and a cosine wave signal, and these product signals are combined using a 90° hybrid coupler is to avoid harmful images that may occur during up-conversion. This is to obtain a second intermediate frequency signal that can be asynchronously demodulated by removing the signal. In other words, since the frequency difference between the signal light and the local light is small compared to the baseband band, the electrical signal generated in the optical receiver is an electrical scum vector in which the signals folded back at DC overlap, as shown in Figure 2. The image signal resulting from this up-conversion is removed by the above-mentioned series of means.

このように本発明によれば、従来の位相ダイバーシチ方
式と同様広帯域な受光器を必要としないので高速システ
ムに適用することができ、又、非同期復調を行うから光
源のスペクトル線幅に対する要求が厳しくなく、さらに
、90°光カブラ、120°光カプラ等の使用が不要で
あり複数チャネルの受信系の構成が不要であるから構成
が簡略化される。
As described above, the present invention can be applied to high-speed systems because it does not require a broadband receiver like the conventional phase diversity method, and because it performs asynchronous demodulation, it can be applied to high-speed systems that have strict requirements for the spectral line width of the light source. Furthermore, the configuration is simplified because it does not require the use of a 90° optical coupler, a 120° optical coupler, etc., and the configuration of a receiving system for multiple channels is not required.

実  施  例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。Example Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第3図は本発明を適用して構成されるコヒーレント光通
信システムのブロック図である。尚、従来例と実質的に
同一の部分には同一の符号を付し、その説明を一部省略
する。送信光源12としてはDFB−LD (分布帰還
型半導体レーザ)を、変調器14としては位相変調器を
用いることができる。この場合変調方式はPSK方式と
なる。変調器14は強度変調器でも良く、この場合AS
K方式となる。変調器14を用いずに、送信光源12を
直接変調してCPFSK方式としても良い。上記例示さ
れた変調方式、その他の方式により変調された光信号は
、例えば単一モード光ファイバからなる光伝送路18を
介して受信側に伝送され、この信号光は、偏波制御器2
2により偏波面を整合された局発光源24からの局発光
と光カプラ20において合波される。合波された光信号
は、ホトダイオード等を用いて構成される受光器26に
より検波される、即ち、光−電気変換される。このとき
、受光器26は自乗検波特性を有しており、又、局発光
と信号光はベースバンド帯域に対して十分小さい例えば
l OMHzの周波数差を有しているので、受光器26
において上記周波数差に応じた第1中間周波信号が得ら
れる。
FIG. 3 is a block diagram of a coherent optical communication system constructed by applying the present invention. Note that parts that are substantially the same as those in the conventional example are given the same reference numerals, and some explanations thereof will be omitted. As the transmission light source 12, a DFB-LD (distributed feedback semiconductor laser) can be used, and as the modulator 14, a phase modulator can be used. In this case, the modulation method is the PSK method. The modulator 14 may be an intensity modulator, in which case the AS
It will be K method. The CPFSK method may be used by directly modulating the transmitting light source 12 without using the modulator 14. Optical signals modulated by the above-mentioned modulation method or other methods are transmitted to the receiving side via an optical transmission line 18 made of, for example, a single mode optical fiber, and this signal light is transmitted to the polarization controller 2.
The optical coupler 20 combines the local light from the local light source 24 whose plane of polarization has been matched by the optical coupler 20 . The multiplexed optical signal is detected by a photoreceiver 26 configured using a photodiode or the like, that is, subjected to optical-to-electrical conversion. At this time, the optical receiver 26 has a square law detection characteristic, and the local light and the signal light have a sufficiently small frequency difference with respect to the baseband band, for example, 1 OMHz, so the optical receiver 26
A first intermediate frequency signal corresponding to the frequency difference is obtained.

第4図は受光器26の具体的構成例を説明するための図
である。同一特性の受光素子26a、26bを直列接続
し、位相が180°ずれた光カプラ20からの光をそれ
ぞれ受光素子26a、26bに同一光路長で入力するよ
うにして構成されている。この構成によれば、受光素子
26a、26bに入力される信号成分は逆相となり、局
発光の強度雑音成分は同相となるから、信号成分は相加
され、強度雑音成分は相殺され、局発光の強度雑音を大
幅に低減することができる。又、各受光素子26a、2
6bにおいて生じたDC成分を取り除くことができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a specific configuration example of the light receiver 26. As shown in FIG. Light-receiving elements 26a and 26b having the same characteristics are connected in series, and light from the optical coupler 20 whose phase is shifted by 180° is input to each of the light-receiving elements 26a and 26b with the same optical path length. According to this configuration, the signal components input to the light receiving elements 26a and 26b have opposite phases, and the intensity noise components of the local light are in phase, so the signal components are added, the intensity noise components are canceled, and the local light The intensity noise can be significantly reduced. Moreover, each light receiving element 26a, 2
The DC component generated at 6b can be removed.

本発明では、受信系が1チヤネルであるため、上述のよ
うな二重平衡型受光器を容易に構成することができる。
In the present invention, since the receiving system has one channel, it is possible to easily configure a double-balanced optical receiver as described above.

再び第3図において、受光器26からの第1中間周波信
号は、増幅器28により低雑音増幅された後、2つの枝
に分岐される。分岐された一方の信号は、ミキサ32に
おいて発振器30からの余弦波信号(cos 2πf、
t)により乗積変調される。
Referring again to FIG. 3, the first intermediate frequency signal from the optical receiver 26 is amplified with low noise by the amplifier 28 and then branched into two branches. One of the branched signals is converted into a cosine wave signal (cos 2πf,
t).

又、分岐された他方の信号は、ミキサ36において、移
相器34により移相された発振器30からの正弦波信号
(sin2πf、t)により同じく乗積変調される。発
振器30の発振周波数f、は、例えばDPSK方式の場
合は、 f a + f offset = n B72(n=
2. 3. 4.・・・) となるように設定することができる。ここで、f or
fsetは第1中間周波数、Bmはベースバンド信号の
帯域、即ちビットレートである。正弦波信号及び余弦波
信号により乗積変調された第1中間周波信号は、それぞ
れ90゜ハイブリッドカプラ38の人力部38a、38
bに入力される。
The other branched signal is also multiplicatively modulated in the mixer 36 by the sine wave signal (sin2πf, t) from the oscillator 30 whose phase is shifted by the phase shifter 34. For example, in the case of the DPSK system, the oscillation frequency f of the oscillator 30 is f a + f offset = n B72 (n =
2. 3. 4. ) can be set so that Here, for
fset is the first intermediate frequency, and Bm is the band of the baseband signal, that is, the bit rate. The first intermediate frequency signals multiplicatively modulated by the sine wave signal and the cosine wave signal are transmitted to the manual parts 38a and 38 of the 90° hybrid coupler 38, respectively.
b.

90゜ハイブリッドカプラ38は、マイクロ波信号用の
部品としてパッシブ導波路から形成することができ、そ
の具体的な動作を第5図により説明する。同図(a)に
示すように、一方の入力部38aに信号を人力すると、
対応する出力部38Cからは位相遅れなしに信号が出力
され、他方の出力部38dからは位相が90°連れて信
号が出力され、他方の入力部38bからは信号は、出力
されない。又、同図(b)に示すように、入力部38b
から信号を人力すると、出力部38dからは位相遅れな
しに信号が出力され、出力t138cからは位相が90
°連れて信号が出力され、入力部38aからは信号は出
力されない。
The 90° hybrid coupler 38 can be formed from a passive waveguide as a component for microwave signals, and its specific operation will be explained with reference to FIG. As shown in FIG. 3(a), when a signal is input manually to one input section 38a,
A signal is outputted from the corresponding output section 38C without a phase delay, a signal is outputted from the other output section 38d with a phase difference of 90°, and no signal is outputted from the other input section 38b. Further, as shown in FIG. 3(b), the input section 38b
When a signal is input manually from the output section 38d, the signal is output without phase delay, and from the output t138c, the phase is 90.
A signal is output from the input section 38a, and no signal is output from the input section 38a.

再び第3図において、90゜ハイブリッドカプラ38に
よりイメージ信号を除去して得た第2中間周波信号のう
ちの一方、例えば出力部38cから出力された信号は、
復調回路40において非同期復調され、ローパスフィル
タ42及び識別回路44によりもとの情報が再生される
。出力部38dから出力された他方の第2中間周波信号
は、アップコンバートする前の第1中間周波信号の周波
数を情報として含んでいるため、これを周波数安定化回
路46を介して局発光源24にフィードバックしてAF
C(自動周波数制御)を行うことによって、第1中間周
波数を一定に保つことができる。尚、第2中間周波信号
の両方を復調に用い、第1中間周波信号をフィードバッ
クしてAFCを行うようにしても良い。
Referring again to FIG. 3, one of the second intermediate frequency signals obtained by removing the image signal by the 90° hybrid coupler 38, for example, the signal output from the output section 38c, is
The demodulation circuit 40 asynchronously demodulates the signal, and the low-pass filter 42 and identification circuit 44 reproduce the original information. Since the other second intermediate frequency signal outputted from the output section 38d includes the frequency of the first intermediate frequency signal before upconversion as information, it is sent to the local light source 24 via the frequency stabilization circuit 46. AF with feedback
By performing C (automatic frequency control), the first intermediate frequency can be kept constant. Note that both of the second intermediate frequency signals may be used for demodulation, and the first intermediate frequency signal may be fed back to perform AFC.

以下、イメージ波の除去の原理を説明する。いま、受光
器の受光面における信号光の電界E、及び局発光の電界
E、は、次式により与えられる。
The principle of image wave removal will be explained below. Now, the electric field E of the signal light and the electric field E of the local light on the light receiving surface of the light receiver are given by the following equation.

Es= (L’Ps) exp [j  (2rr f
s t+ψs (t)+θ、(1))]・・・(1)E
L= ((PL) exp [j  (2rr ftt
+θL(1))]・・・(2) ここでPs、  P、は信号光、局発光の強度、f 5
rfLは信号光、局発光の周波数、θ5(t)。
Es= (L'Ps) exp [j (2rr f
s t+ψs (t)+θ, (1))]...(1)E
L= ((PL) exp [j (2rr ftt
+θL(1))]...(2) Here, Ps, P is the intensity of the signal light, local light, f5
rfL is the frequency of signal light and local light, θ5(t).

θ、(t)は信号光、局発光における位相雑音、ψ、(
t)は信号位相である。PSKにおいては、(1)s 
(t) ハ(0,π) 0)値をとり、CPFSKにお
いては、ψs (t)は任意の2値・をとり、また、A
SKにおいては、ψ5(t)−〇であり、Jpsが変化
する。
θ, (t) is the phase noise in the signal light and local light, ψ, (
t) is the signal phase. In PSK, (1) s
(t) takes the value A (0, π) 0), and in CPFSK, ψs (t) takes any two values, and A
In SK, ψ5(t)-〇, and Jps changes.

このとき、受光器26に生じる電気信号は、1=  E
S+EL  2 =PS+PL+ 2  (FPsPL) CO9(2π
(rs−fL)t+ψs (t)+θs (t)θL 
(t) )            ・・・(3)で表
される。ここで、第1中間周波数f。ffatt =f
s  fL  は、ベースバンド帯域B、に対して十分
小さく設定されている。〔3〕式で表される信号をまず
直接cos 2πf、tで変調(乗積)するとく但し、
f、≧1.5B、)、 I+ = 2 ((PS PL) cos (2rr 
fotrs*tt +ψS+Δθ)cos(2πf、t
) = (J PSPL) cos (2rr f、 t+
ψS+Δθ+2πf orrsst t ) + (r
 Ps Pt) cos (’2πf、t−ψS−Δθ
−2πf offset j )・・・(4) となる。ここでψS=ψ5(t)、Δθ= θ。
At this time, the electrical signal generated in the light receiver 26 is 1=E
S+EL 2 =PS+PL+ 2 (FPsPL) CO9(2π
(rs-fL)t+ψs (t)+θs (t)θL
(t) )...Represented by (3). Here, the first intermediate frequency f. ffatt=f
s fL is set sufficiently small with respect to baseband band B. [3] First, the signal expressed by the formula is directly modulated (multiplied) by cos 2πf, t. However,
f, ≧1.5B,), I+ = 2 ((PS PL) cos (2rr
fotrs*tt +ψS+Δθ) cos(2πf, t
) = (J PSPL) cos (2rr f, t+
ψS+Δθ+2πf orrsst t ) + (r
Ps Pt) cos ('2πf, t-ψS-Δθ
−2πf offset j ) (4). Here ψS=ψ5(t), Δθ= θ.

(1)−θL(t)lである。また、以下の説明の便宜
上、 cos(2πf、t+ψS+Δθ +2πf 、tt、、t t )  = A ・(5)
cos  (2rr f、 を−ψS−Δθ−2π f
 、tr−at t )  = B・・・(6)とおく
。このように、アップコンバートすることにより、位相
が反転したイメージが現れるから、このまま復調するこ
とはできない。
(1)-θL(t)l. Also, for the convenience of the following explanation, cos(2πf, t+ψS+Δθ +2πf, tt,, t t ) = A ・(5)
cos (2rr f, −ψS−Δθ−2π f
, tr-at t ) = B (6). In this way, by up-converting, an image whose phase is reversed appears, so it cannot be demodulated as is.

一方(3〕式で表される信号をsin 2πf、tで変
調すると、 Iz= (rPsPL)sin (2πf、t+ψS+
Δθ+2πf arrsat t)   <(P s 
Pi、) Sln (2πf、を−ψS−Δθ−2πf
 offset j )・・・(7) となる。ここで、 sin (2rr f、 t+ψS+Δθ+2πf 、
rt−c t ) = C・”(8)sin(2πf、
t−ψS−Δθ 一2πf、tt、、tt ) = D・・・(9)とお
く。(4)〜(9)式より、CはAに対して位相が90
°進んでおり、Dは已に対して位相が90゜連れている
。90°位相を遅らせる変換を(本)で表すとすると、 A=C” D=B”。
On the other hand, when the signal expressed by equation (3) is modulated by sin 2πf, t, Iz= (rPsPL) sin (2πf, t+ψS+
Δθ+2πf arrsat t) <(P s
Pi,) Sln (2πf, −ψS−Δθ−2πf
offset j )...(7) Here, sin (2rr f, t+ψS+Δθ+2πf,
rt-ct) = C・”(8) sin(2πf,
Let t-ψS-Δθ-2πf,tt,,tt)=D...(9). From equations (4) to (9), C has a phase of 90 with respect to A.
It is leading by 90 degrees, and D has a phase difference of 90 degrees with respect to W. If we represent the conversion that delays the phase by 90 degrees, A=C"D=B".

A”= (C”)”ニーC。A”= (C”)”Knee C.

D”= (B”) ”=−Bとなるから、9o゜ハイブ
リッドカプラ38の出力J1.J2は、j+= N++
 I2”)/2 =  (JpspL)   (A+B+C”+D”) 
 /2= (JP、PL) A       −(10
)Jz=(Iど+12) = <Ipspt> D       ・・・(11)
となり、イメージを分離することができ、それぞれ復調
検波することができる。
D"= (B") "=-B, so the outputs J1 and J2 of the 9o° hybrid coupler 38 are j+= N++
I2”)/2 = (JpspL) (A+B+C”+D”)
/2= (JP, PL) A - (10
)Jz=(I+12)=<Ipspt>D...(11)
Therefore, the images can be separated and each can be demodulated and detected.

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、位相同期ループ
が不要であり、ホモダイン検波方式と比較して、スペク
トル線幅が広い光源を用いることができるようになると
いう効果を奏する。又、位相ダイバーシチ方式等と比較
して、受信系が1チヤネルでよく、光信号の段階、にお
いで90”光カプラ等を用いる必要がないので、構成が
簡単になるという効果もある。更に、受光器の帯域が狭
くて良いので、ヘテロダイン検波方式と比較して、高ビ
ツトレート化が容易になると共に、FDM方式(周波数
分割多重方式)を併用した場合に周波数間隔を狭くする
ことが可能になるという利点がある。加えて、電気信号
処理部における発振器の周波数f、を比較的自由に選択
できるので、設計が容易になる。
Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, a phase-locked loop is not required and a light source with a wider spectral linewidth can be used compared to the homodyne detection method. . In addition, compared to the phase diversity method, etc., the receiving system only requires one channel, and there is no need to use a 90" optical coupler for the optical signal stage or signal, so the configuration is simpler.Furthermore, Since the receiver has a narrow band, it is easier to increase the bit rate compared to the heterodyne detection method, and it is also possible to narrow the frequency interval when used in conjunction with the FDM method (frequency division multiplexing method). In addition, since the frequency f of the oscillator in the electrical signal processing section can be selected relatively freely, the design becomes easy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の原理説明補助図、 第3図は本発明の実施例を示すコヒーレント光通信シス
テムのブロック図、 第4図は第3図に示される受光器の具体的構成例を説明
するための図、 第5図は第3図に示される90゜ハイブリッドカプラの
動作を説明するための図、 第6図及び第7図は従来技術を説明するための図である
。 3.20・・・光カブラ、 5.30・・・発振器、 6.38・・・90° ハイブリ 12・・・送信光源、   2 6・・・受光器、 ラドカブラ、 4・・・局発光源。
Fig. 1 is a diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is an auxiliary diagram for explaining the principle of the present invention, Fig. 3 is a block diagram of a coherent optical communication system showing an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is shown in Fig. 3. 5 is a diagram for explaining the operation of the 90° hybrid coupler shown in FIG. 3. FIGS. 6 and 7 are for explaining the prior art. This is a diagram for 3.20... Optical coupler, 5.30... Oscillator, 6.38... 90° hybrid 12... Transmission light source, 2 6... Light receiver, Rado coupler, 4... Local light source .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ベースバンド帯域に対して十分小さい周波数差が与えら
れた信号光(1)及び局発光(2)を光カプラ(3)に
て合波した後受光器(4)にて光−電気変換して第1中
間周波信号を得、 この第1中間周波信号を発振器(5)からの正弦波信号
及び余弦波信号とそれぞれ乗積し、 これらの乗積信号を90゜ハイブリッドカプラ(6)に
て合波することにより第2中間周波信号を得、この第2
中間周波信号を非同期復調するようにしたことを特徴と
するコヒーレント光受信方式。
[Claims] Signal light (1) and local light (2) given a sufficiently small frequency difference with respect to the baseband band are combined by an optical coupler (3) and then sent to a light receiver (4). A first intermediate frequency signal is obtained by optical-to-electrical conversion, and this first intermediate frequency signal is multiplied by a sine wave signal and a cosine wave signal from the oscillator (5), respectively, and these product signals are connected to a 90° hybrid coupler. A second intermediate frequency signal is obtained by combining in (6), and this second
A coherent optical reception system characterized by asynchronous demodulation of intermediate frequency signals.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448833A (en) * 1990-06-18 1992-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd System and apparatus for transmitting optical fm coherent light
JP2006270909A (en) * 2005-02-28 2006-10-05 Fujitsu Ltd Optical signal reception device
JP2012151752A (en) * 2011-01-20 2012-08-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Coherent light receiving device, and optical communication system
US9261106B2 (en) 2009-12-15 2016-02-16 Perkins Engines Company Limited System for reducing compressor oil consumption

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448833A (en) * 1990-06-18 1992-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd System and apparatus for transmitting optical fm coherent light
JP2006270909A (en) * 2005-02-28 2006-10-05 Fujitsu Ltd Optical signal reception device
JP4589836B2 (en) * 2005-02-28 2010-12-01 富士通株式会社 Optical signal receiver
US9261106B2 (en) 2009-12-15 2016-02-16 Perkins Engines Company Limited System for reducing compressor oil consumption
JP2012151752A (en) * 2011-01-20 2012-08-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Coherent light receiving device, and optical communication system

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