JPH05289138A - 光位相同期回路および光位相同期受信機 - Google Patents
光位相同期回路および光位相同期受信機Info
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- JPH05289138A JPH05289138A JP4091091A JP9109192A JPH05289138A JP H05289138 A JPH05289138 A JP H05289138A JP 4091091 A JP4091091 A JP 4091091A JP 9109192 A JP9109192 A JP 9109192A JP H05289138 A JPH05289138 A JP H05289138A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光位相同期回路および光位相同期受信機にお
いて、残存位相雑音を抑圧する。 【構成】 光周波数可変発振器の位相雑音を低減させる
周波数制御の帰還ループとは別に、基準光との位相差を
検出出力に基づいてこの光周波数可変発振器の出力光を
光位相変調器でその位相変調を行い、残存位相雑音を打
ち消す。
いて、残存位相雑音を抑圧する。 【構成】 光周波数可変発振器の位相雑音を低減させる
周波数制御の帰還ループとは別に、基準光との位相差を
検出出力に基づいてこの光周波数可変発振器の出力光を
光位相変調器でその位相変調を行い、残存位相雑音を打
ち消す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光周波数可変発振器の
出力光を位相雑音の少ない基準光に位相同期させる光位
相同期回路や、位相もしくは強度変調された信号光から
データを復調する光ヘテロダインまたは光ホモダイン型
位相同期受信機に関する。本発明は特に、位相雑音の大
きな光周波数可変発振器、例えば半導体レーザ等を用い
る光位相同期回路もしくは光位相同期受信機に関する。
出力光を位相雑音の少ない基準光に位相同期させる光位
相同期回路や、位相もしくは強度変調された信号光から
データを復調する光ヘテロダインまたは光ホモダイン型
位相同期受信機に関する。本発明は特に、位相雑音の大
きな光周波数可変発振器、例えば半導体レーザ等を用い
る光位相同期回路もしくは光位相同期受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】光の位相や周波数を積極的に利用するこ
とにより、高機能の情報通信システムやセンサを構成で
きることが知られている。このため、半導体レーザ等の
光周波数可変発振器の出力位相を基準光の位相に同期さ
せる光位相同期回路や、光位相同期を実現して信号光か
らデータを復調する光位相同期受信機の研究が行われて
いる。
とにより、高機能の情報通信システムやセンサを構成で
きることが知られている。このため、半導体レーザ等の
光周波数可変発振器の出力位相を基準光の位相に同期さ
せる光位相同期回路や、光位相同期を実現して信号光か
らデータを復調する光位相同期受信機の研究が行われて
いる。
【０００３】ヘテロダイン型の光位相同期回路は、高安
定低位相雑音の基準光から、同等な品質を有する異なる
周波数の光を生成するために用いられる。図５は、従来
のヘテロダイン型光位相同期回路の基本構成を示すブロ
ック図である。参考文献 C.H.Shin, M.Ohtsu, IEEE Ph
otonics Technology Letters, vol.2, No.4, pp.297-30
0, April 1990 この図５において、ヘテロダイン型光位相同期回路は、
半導体レーザ１１、光カプラ１２、ヘテロダイン型光位
相差検出回路２０、ループフィルタ３１を備えている。
ヘテロダイン型光位相差検出回路２０は、光カプラ２
１、受光器２２、マイクロ波基準発振器２３、位相比較
器２４から構成されている。
定低位相雑音の基準光から、同等な品質を有する異なる
周波数の光を生成するために用いられる。図５は、従来
のヘテロダイン型光位相同期回路の基本構成を示すブロ
ック図である。参考文献 C.H.Shin, M.Ohtsu, IEEE Ph
otonics Technology Letters, vol.2, No.4, pp.297-30
0, April 1990 この図５において、ヘテロダイン型光位相同期回路は、
半導体レーザ１１、光カプラ１２、ヘテロダイン型光位
相差検出回路２０、ループフィルタ３１を備えている。
ヘテロダイン型光位相差検出回路２０は、光カプラ２
１、受光器２２、マイクロ波基準発振器２３、位相比較
器２４から構成されている。
【０００４】半導体レーザ１１は、電流注入によりその
発振光周波数が制御される。光カプラ１２により分岐さ
れた半導体レーザ１１の出力光の一部と外部からの基準
光とは、光カプラ２１で合波され、受光器２２に入射す
る。ここで、受光器２２に入射する半導体レーザ１１の
出力光と基準光の光パワーをそれぞれＰS ，ＰL とする
と、光電変換により、 ２Ｒ（ＰS ＰL ）1/2 cos （ωIFｔ＋φn ） のビート信号（電流）が生成される。ここでωIFは、基
準光と半導体レーザ１１の出力光の光各周波数の差、Ｒ
は受光器２２の受光感度、φn は位相雑音で、簡単にす
るため定常位相値は「０」とした。
発振光周波数が制御される。光カプラ１２により分岐さ
れた半導体レーザ１１の出力光の一部と外部からの基準
光とは、光カプラ２１で合波され、受光器２２に入射す
る。ここで、受光器２２に入射する半導体レーザ１１の
出力光と基準光の光パワーをそれぞれＰS ，ＰL とする
と、光電変換により、 ２Ｒ（ＰS ＰL ）1/2 cos （ωIFｔ＋φn ） のビート信号（電流）が生成される。ここでωIFは、基
準光と半導体レーザ１１の出力光の光各周波数の差、Ｒ
は受光器２２の受光感度、φn は位相雑音で、簡単にす
るため定常位相値は「０」とした。
【０００５】位相比較器２４は、このビート信号とマイ
クロ波基準発振器２３の出力信号との位相差を出力す
る。この位相差をループフィルタ３１を介して半導体レ
ーザ１１の注入電流に重畳する。すなわち、電気領域で
広く用いられているＰＬＬ（位相同期ループ）と同様な
負帰還ループ３０を構成する。マイクロ波基準発振器２
３の出力角周波数をω0 とすれば、ビート信号の位相
（ωIFｔ＋φn ）がω0 ｔと一致するように半導体レー
ザ１１の出力周波数が制御され、基準光に対して角周波
数ω0 だけオフセットされた値にロックされる。こうし
て、半導体レーザ１１から基準光とほぼ同様な位相雑音
を持った出力光を取り出すことができる。一般に半導体
レーザの自走状態での位相雑音は極めて大きいので、基
準光の位相雑音が小さければ、この光位相同期回路によ
って半導体レーザの位相雑音を抑圧して周波数純度の高
い出力光を取り出すことができるようになる。
クロ波基準発振器２３の出力信号との位相差を出力す
る。この位相差をループフィルタ３１を介して半導体レ
ーザ１１の注入電流に重畳する。すなわち、電気領域で
広く用いられているＰＬＬ（位相同期ループ）と同様な
負帰還ループ３０を構成する。マイクロ波基準発振器２
３の出力角周波数をω0 とすれば、ビート信号の位相
（ωIFｔ＋φn ）がω0 ｔと一致するように半導体レー
ザ１１の出力周波数が制御され、基準光に対して角周波
数ω0 だけオフセットされた値にロックされる。こうし
て、半導体レーザ１１から基準光とほぼ同様な位相雑音
を持った出力光を取り出すことができる。一般に半導体
レーザの自走状態での位相雑音は極めて大きいので、基
準光の位相雑音が小さければ、この光位相同期回路によ
って半導体レーザの位相雑音を抑圧して周波数純度の高
い出力光を取り出すことができるようになる。
【０００６】一方、光位相同期受信機は、信号光の位相
もしくは振幅に重畳されたデータを復調するために用い
られる。図６は、従来の光ホモダイン位相同期受信機の
基本構成を示すブロック図である。例えば 乗松他、１
９９０年電子情報通信学会秋季全国大会 講演番号ＳＢ
−９−５参照。
もしくは振幅に重畳されたデータを復調するために用い
られる。図６は、従来の光ホモダイン位相同期受信機の
基本構成を示すブロック図である。例えば 乗松他、１
９９０年電子情報通信学会秋季全国大会 講演番号ＳＢ
−９−５参照。
【０００７】この光位相同期受信機は、半導体レーザ１
１、光ホモダイン同期検波回路４０、ループフィルタ３
１を備える。光ホモダイン同期検波回路４０は、半導体
レーザ１１の出力光と信号光との光位相差を検出して出
力する作用と、位相同期実現時には位相もしくは振幅に
重畳されたデータを復調して出力する作用とを併せも
つ。
１、光ホモダイン同期検波回路４０、ループフィルタ３
１を備える。光ホモダイン同期検波回路４０は、半導体
レーザ１１の出力光と信号光との光位相差を検出して出
力する作用と、位相同期実現時には位相もしくは振幅に
重畳されたデータを復調して出力する作用とを併せも
つ。
【０００８】検出された光位相差は、ループフィルタ３
１を介して半導体レーザ１１に帰還され、位相差をなく
す方向に半導体レーザ１１の発振周波数を制御する。す
なわち帰還ループ３０を構成する。こうして半導体レー
ザ１１の出力光の位相が信号光に一致し、信号光の位相
もしくは振幅に重畳されたデータを復調することができ
る。
１を介して半導体レーザ１１に帰還され、位相差をなく
す方向に半導体レーザ１１の発振周波数を制御する。す
なわち帰還ループ３０を構成する。こうして半導体レー
ザ１１の出力光の位相が信号光に一致し、信号光の位相
もしくは振幅に重畳されたデータを復調することができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５および図
６に示した従来装置では、帰還ループでの遅延時間の影
響により、光周波数可変発振器の位相雑音が大きい場合
には所望の特性を実現できない問題がある。このため、
現状では、半導体レーザ単体を光周波数可変発振器とし
て利用することが著しく困難である。以下、上記問題を
図６に示した光ホモダイン型位相同期受信機を例に説明
する。例えば、乗松他、１９９１年電子情報通信学会秋
季大会 講演番号Ｂ−６２９参照。
６に示した従来装置では、帰還ループでの遅延時間の影
響により、光周波数可変発振器の位相雑音が大きい場合
には所望の特性を実現できない問題がある。このため、
現状では、半導体レーザ単体を光周波数可変発振器とし
て利用することが著しく困難である。以下、上記問題を
図６に示した光ホモダイン型位相同期受信機を例に説明
する。例えば、乗松他、１９９１年電子情報通信学会秋
季大会 講演番号Ｂ−６２９参照。
【００１０】遅延時間がなく、かつ雑音を発生しない理
想的な帰還ループ３０を仮定すれば、位相差が検出され
るやいなや直ちに位相差を無くすべく半導体レーザ１１
が負帰還制御されるため、抑圧しきれずに残存する位相
雑音は帰還ゲインを大きくすればいくらでも小さくする
ことができる。ところが、実際に帰還ループを構成した
場合には、時間的な遅延が不可避である。そして、この
遅延の間に位相差が反転してしまうような速い変化をす
る位相雑音成分に対しては、正帰還のループとなり雑音
を増加させる方向に作用する。
想的な帰還ループ３０を仮定すれば、位相差が検出され
るやいなや直ちに位相差を無くすべく半導体レーザ１１
が負帰還制御されるため、抑圧しきれずに残存する位相
雑音は帰還ゲインを大きくすればいくらでも小さくする
ことができる。ところが、実際に帰還ループを構成した
場合には、時間的な遅延が不可避である。そして、この
遅延の間に位相差が反転してしまうような速い変化をす
る位相雑音成分に対しては、正帰還のループとなり雑音
を増加させる方向に作用する。
【００１１】このため、ある限度以上に帰還ゲインを増
加していくと、かえって残存位相雑音を増大してしま
う。すなわち、遅延時間がある場合には達成できる残存
位相雑音の大きさに依存する。この下限は、帰還制御を
しない状態での位相雑音の大きさに依存する。一方、同
期検波回路で正しくデータを復調するには、残存位相差
の分散値を所定の値以下に設定する必要がある。
加していくと、かえって残存位相雑音を増大してしま
う。すなわち、遅延時間がある場合には達成できる残存
位相雑音の大きさに依存する。この下限は、帰還制御を
しない状態での位相雑音の大きさに依存する。一方、同
期検波回路で正しくデータを復調するには、残存位相差
の分散値を所定の値以下に設定する必要がある。
【００１２】従って、帰還ループでの時間的遅延の存在
により、位相同期受信機に利用できる半導体レーザの位
相雑音の大きさに絶対的な上限が生じる。例えば２値の
ディジタルデータで位相変調された信号の所定の正しさ
（符号誤り率１０-10 におけるパワーペナルティ１ｄ
Ｂ）をもって復調するためには、位相雑音の大きさΔν
（Ｈｚ；ビート線幅）は少なくとも Δν＜２．０×１０-3／τ でなければならない。例えば約２ｍの光路もしくは電気
長に相当するτ＝１０ｎｓの遅延が存在すれば、Δνは
少なくとも２００ｋＨｚ以下でなければならない。この
ため、現状では、Δνが数百ｋＨｚ以上である通常の半
導体レーザ単体では、所望の特性をもつ受信機は構成で
きない。
により、位相同期受信機に利用できる半導体レーザの位
相雑音の大きさに絶対的な上限が生じる。例えば２値の
ディジタルデータで位相変調された信号の所定の正しさ
（符号誤り率１０-10 におけるパワーペナルティ１ｄ
Ｂ）をもって復調するためには、位相雑音の大きさΔν
（Ｈｚ；ビート線幅）は少なくとも Δν＜２．０×１０-3／τ でなければならない。例えば約２ｍの光路もしくは電気
長に相当するτ＝１０ｎｓの遅延が存在すれば、Δνは
少なくとも２００ｋＨｚ以下でなければならない。この
ため、現状では、Δνが数百ｋＨｚ以上である通常の半
導体レーザ単体では、所望の特性をもつ受信機は構成で
きない。
【００１３】なお、前述した装置では、外部共振器を付
加して半導体レーザの位相雑音を低減させることでこの
課題を回避してきた。しかしながら、この場合には、半
導体レーザ単体の持っていた長期の安定性や機械的振動
に対する耐性が著しく損なわれてしまう。
加して半導体レーザの位相雑音を低減させることでこの
課題を回避してきた。しかしながら、この場合には、半
導体レーザ単体の持っていた長期の安定性や機械的振動
に対する耐性が著しく損なわれてしまう。
【００１４】また、図５に示した従来のヘテロダイン型
光位相同期回路においても、同様にして帰還ループでの
時間的遅延の存在により、達成可能な出力光周波数純度
が著しく制限される。
光位相同期回路においても、同様にして帰還ループでの
時間的遅延の存在により、達成可能な出力光周波数純度
が著しく制限される。
【００１５】本発明の目的は、この従来装置の問題を解
決するもので、従来抑圧できなかった残存位相雑音を低
減した光位相同期回路を提供することにある。また、残
存位相雑音を抑圧して従来使用できなかった位相雑音の
大きな単体の半導体レーザを利用した光位相同期受信機
を実現することにある。
決するもので、従来抑圧できなかった残存位相雑音を低
減した光位相同期回路を提供することにある。また、残
存位相雑音を抑圧して従来使用できなかった位相雑音の
大きな単体の半導体レーザを利用した光位相同期受信機
を実現することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の光位相同期回路
は、光周波数可変発振器と、前記光周波数可変発振器の
出力光の一部と基準光とが入力される光位相差検出手段
と、前記光位相差検出手段の出力を用いて前記光周波数
可変発振器を制御する帰還手段と、前記光位相差検出手
段の出力に基づき前記光周波数可変発振器の出力光の位
相を制御する光位相変調器とを備えたことを特徴とす
る。
は、光周波数可変発振器と、前記光周波数可変発振器の
出力光の一部と基準光とが入力される光位相差検出手段
と、前記光位相差検出手段の出力を用いて前記光周波数
可変発振器を制御する帰還手段と、前記光位相差検出手
段の出力に基づき前記光周波数可変発振器の出力光の位
相を制御する光位相変調器とを備えたことを特徴とす
る。
【００１７】本発明の光位相同期受信機は、光周波数可
変発振器と、信号光を分岐する光分岐手段と、前記光分
岐手段の分岐された一の出力光と前記光周波数可変発振
器の出力光の一部とが入力され両者の位相差を検出する
光位相差検出手段と、前記光位相差検出手段の出力によ
り前記周波数可変発振器を制御する第一の帰還手段と、
前記光周波数可変発振器の出力光が入力されその出力光
の位相を制御する光位相変調器と、前記光位相変調器の
出力光と前記光分岐手段で分岐された他方の出力光とを
比較する光同期検波手段と、この光同期検波手段の出力
する位相差に前記光位相差検出手段の出力を重畳し、前
記光位相変調器を制御する第二の帰還手段とを備えたこ
とを特徴とする。
変発振器と、信号光を分岐する光分岐手段と、前記光分
岐手段の分岐された一の出力光と前記光周波数可変発振
器の出力光の一部とが入力され両者の位相差を検出する
光位相差検出手段と、前記光位相差検出手段の出力によ
り前記周波数可変発振器を制御する第一の帰還手段と、
前記光周波数可変発振器の出力光が入力されその出力光
の位相を制御する光位相変調器と、前記光位相変調器の
出力光と前記光分岐手段で分岐された他方の出力光とを
比較する光同期検波手段と、この光同期検波手段の出力
する位相差に前記光位相差検出手段の出力を重畳し、前
記光位相変調器を制御する第二の帰還手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【００１８】
【作用】本発明の光位相同期回路では、あらたにつけ加
えられた光位相変調器が、帰還ループによって抑圧しき
れない残存位相雑音を打ち消す方向に光周波数可変発振
器の出力光の位相を変化させる。ここで、光周波数可変
発振器から光位相変調器までの光経路長による遅延時間
と、光周波数可変発振器から光位相差検出手段を経て光
位相変調器に至る光・電気経路長による遅延時間とを等
しく設定することで、帰還ループで抑圧できなかった早
い変化の残存位相雑音が光位相変調器によって打ち消さ
れる。
えられた光位相変調器が、帰還ループによって抑圧しき
れない残存位相雑音を打ち消す方向に光周波数可変発振
器の出力光の位相を変化させる。ここで、光周波数可変
発振器から光位相変調器までの光経路長による遅延時間
と、光周波数可変発振器から光位相差検出手段を経て光
位相変調器に至る光・電気経路長による遅延時間とを等
しく設定することで、帰還ループで抑圧できなかった早
い変化の残存位相雑音が光位相変調器によって打ち消さ
れる。
【００１９】また、光位相同期受信機では、上述の光位
相同期回路の作用と同等の作用により、残存位相雑音を
小さくしたのち、光同期検波を行うので、比較的位相雑
音の大きな光周波数可変発振器を用いても受信機を構成
できる。
相同期回路の作用と同等の作用により、残存位相雑音を
小さくしたのち、光同期検波を行うので、比較的位相雑
音の大きな光周波数可変発振器を用いても受信機を構成
できる。
【００２０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【００２１】図１は、本発明の光位相同期回路の原理を
示すブロック構成図である。この図１において、本発明
の光位相同期回路は、光周波数可変発振器１と、光周波
数可変発振器１の出力光の一部と基準光とが入力される
光位相差検出手段２と、光位相差検出手段２の出力を用
いて光周波数可変発振器１を制御する帰還手段としての
帰還ループ３と、光位相差検出手段２の出力に基づき光
周波数可変発振器１の出力光の位相を制御する光位相変
調器４とを備えている。
示すブロック構成図である。この図１において、本発明
の光位相同期回路は、光周波数可変発振器１と、光周波
数可変発振器１の出力光の一部と基準光とが入力される
光位相差検出手段２と、光位相差検出手段２の出力を用
いて光周波数可変発振器１を制御する帰還手段としての
帰還ループ３と、光位相差検出手段２の出力に基づき光
周波数可変発振器１の出力光の位相を制御する光位相変
調器４とを備えている。
【００２２】図２は、本発明の光位相同期受信機の原理
を示すブロック構成図である。この図２において、本発
明の光位相同期受信機は、光周波数可変発振器１と、信
号光を分岐する光分岐手段５と、光分岐手段５の分岐さ
れた一の出力光と光周波数可変発振器１の出力光の一部
とが入力され両者の位相差を検出する光位相差検出手段
２と、光位相差検出手段２の出力により光周波数可変発
振器１を制御する第一の帰還手段としての帰還ループ３
と、光周波数可変発振器１の出力光が入力されその出力
光の位相を制御する光位相変調器４と、光位相変調器４
の出力光と前記光分岐手段５で分岐された他方の出力光
とを比較する光同期検波手段６と、この光同期検波手段
６の出力する位相差に光位相差検出手段２の出力を重畳
し、光位相変調器４を制御する第二の帰還手段としての
帰還ループ７とを備えている。
を示すブロック構成図である。この図２において、本発
明の光位相同期受信機は、光周波数可変発振器１と、信
号光を分岐する光分岐手段５と、光分岐手段５の分岐さ
れた一の出力光と光周波数可変発振器１の出力光の一部
とが入力され両者の位相差を検出する光位相差検出手段
２と、光位相差検出手段２の出力により光周波数可変発
振器１を制御する第一の帰還手段としての帰還ループ３
と、光周波数可変発振器１の出力光が入力されその出力
光の位相を制御する光位相変調器４と、光位相変調器４
の出力光と前記光分岐手段５で分岐された他方の出力光
とを比較する光同期検波手段６と、この光同期検波手段
６の出力する位相差に光位相差検出手段２の出力を重畳
し、光位相変調器４を制御する第二の帰還手段としての
帰還ループ７とを備えている。
【００２３】次に図３に、ヘテロダイン型光位相同期回
路の具体的な構成ブロック図を示す。この図３におい
て、半導体レーザ１１の出力光は、光カプラ５１によっ
て２分岐される。分岐された一の分岐光と基準光とがヘ
テロダイン型光位相差検出回路２０に入射される。また
分岐された他方の分岐光は光位相変調器５４に入射され
る。ヘテロダイン光位相差検出回路２０の出力する光位
相差の検出出力は、ループフィルタ３１を介して帰還ル
ープ３０を構成して半導体レーザ１１の発振周波数を制
御する。この動作は、図５を用いて説明した従来の光位
相同期回路とまったく同等であるので、同一番号を付し
てその説明を省略する。一方、ヘテロダイン型光位相差
検出回路２０の出力する位相差検出出力は、ディレイラ
イン５２、増幅器５３を介して光位相変調器５４にも導
かれ、光カプラ５１により分岐された他方の光の位相を
変化させて出力光を生じる。
路の具体的な構成ブロック図を示す。この図３におい
て、半導体レーザ１１の出力光は、光カプラ５１によっ
て２分岐される。分岐された一の分岐光と基準光とがヘ
テロダイン型光位相差検出回路２０に入射される。また
分岐された他方の分岐光は光位相変調器５４に入射され
る。ヘテロダイン光位相差検出回路２０の出力する光位
相差の検出出力は、ループフィルタ３１を介して帰還ル
ープ３０を構成して半導体レーザ１１の発振周波数を制
御する。この動作は、図５を用いて説明した従来の光位
相同期回路とまったく同等であるので、同一番号を付し
てその説明を省略する。一方、ヘテロダイン型光位相差
検出回路２０の出力する位相差検出出力は、ディレイラ
イン５２、増幅器５３を介して光位相変調器５４にも導
かれ、光カプラ５１により分岐された他方の光の位相を
変化させて出力光を生じる。
【００２４】ここで増幅器５３は、例えばヘテロダイン
型光位相差検出回路２０の出力する位相差が＋９０度で
あった場合に、光位相変調器５４において、入力光の位
相を９０度遅らせるような光位相変調器駆動用信号を生
成する。ただし、ここではヘテロダイン型光位相差検出
回路２０が基準光位相を基準にして、半導体レーザ１１
の出力光位相のほうが進んでいる場合に「＋」、遅れて
いる場合に「−」の符号を持った位相差を出力するもの
とする。また、ディレイライン５２は、半導体レーザ１
１を出射した光が光カプラ５１を経て光位相変調器５４
に至る光経路を通過する際に要する時間と、位相に関す
る情報が半導体レーザ１１から光カプラ５１、ヘテロダ
イン型光位相差検出回路２０、ディレイライン５２、増
幅器５３を経て光位相変調器５４に至る光・電気混在経
路を通過する際に要する時間とを等しく設定させるため
に用いている。こうして、光位相変調器５４では、ヘテ
ロダイン型光位相差検出回路２０で検出された位相雑音
を打ち消す位相変化が、時間遅延なく付加される。ヘテ
ロダイン型光位相差検出回路２０では、大きさ位相雑音
を打ち消すことはできないが、早い変化をする雑音成分
を有効に打ち消すことができる。ヘテロダイン型光位相
差検出回路２０の出力には、帰還ループ３０により大き
な位相雑音を取り除いた後、さらに帰還ループだけでは
遅延の影響によって抑圧できなかった位相雑音成分が出
力されているので、以上の構成により、残存雑音成分が
打ち消された出力光が取り出される。
型光位相差検出回路２０の出力する位相差が＋９０度で
あった場合に、光位相変調器５４において、入力光の位
相を９０度遅らせるような光位相変調器駆動用信号を生
成する。ただし、ここではヘテロダイン型光位相差検出
回路２０が基準光位相を基準にして、半導体レーザ１１
の出力光位相のほうが進んでいる場合に「＋」、遅れて
いる場合に「−」の符号を持った位相差を出力するもの
とする。また、ディレイライン５２は、半導体レーザ１
１を出射した光が光カプラ５１を経て光位相変調器５４
に至る光経路を通過する際に要する時間と、位相に関す
る情報が半導体レーザ１１から光カプラ５１、ヘテロダ
イン型光位相差検出回路２０、ディレイライン５２、増
幅器５３を経て光位相変調器５４に至る光・電気混在経
路を通過する際に要する時間とを等しく設定させるため
に用いている。こうして、光位相変調器５４では、ヘテ
ロダイン型光位相差検出回路２０で検出された位相雑音
を打ち消す位相変化が、時間遅延なく付加される。ヘテ
ロダイン型光位相差検出回路２０では、大きさ位相雑音
を打ち消すことはできないが、早い変化をする雑音成分
を有効に打ち消すことができる。ヘテロダイン型光位相
差検出回路２０の出力には、帰還ループ３０により大き
な位相雑音を取り除いた後、さらに帰還ループだけでは
遅延の影響によって抑圧できなかった位相雑音成分が出
力されているので、以上の構成により、残存雑音成分が
打ち消された出力光が取り出される。
【００２５】なお、図３に説明した回路では、ディレイ
ライン５２により光位相変調器５４へ至る２つの経路長
差を調整しているが、このかわり光カプラ５１から光位
相変調器５４へ直接至る光経路の長さで調整してもよ
い。
ライン５２により光位相変調器５４へ至る２つの経路長
差を調整しているが、このかわり光カプラ５１から光位
相変調器５４へ直接至る光経路の長さで調整してもよ
い。
【００２６】また、図３に説明した回路では、半導体レ
ーザ１１の出力光を光カプラ５１を用いて２分岐してい
るが、例えばＤＦＢ型半導体レーザのように両端面から
光を取り出せる光周波数可変発振器を用いた場合には、
前端面から得られる出力光と後端面から得られる出力光
の両方を利用してもよく、この場合光カプラ５１は不要
となる。
ーザ１１の出力光を光カプラ５１を用いて２分岐してい
るが、例えばＤＦＢ型半導体レーザのように両端面から
光を取り出せる光周波数可変発振器を用いた場合には、
前端面から得られる出力光と後端面から得られる出力光
の両方を利用してもよく、この場合光カプラ５１は不要
となる。
【００２７】図４は、本発明実施例のホモダイン型光位
相同期受信機の実施例構成を示すブロック図である。こ
の図４において、符号６１は光カプラ、６０は第二の光
ホモダイン同期検波回路、７０は第二の帰還ループ、７
１はループフィルタ、７２は加算器である。
相同期受信機の実施例構成を示すブロック図である。こ
の図４において、符号６１は光カプラ、６０は第二の光
ホモダイン同期検波回路、７０は第二の帰還ループ、７
１はループフィルタ、７２は加算器である。
【００２８】信号光と半導体レーザ１１の出力光は光カ
プラ６１と５１によりそれぞれ２分岐され、それぞれの
一の分岐光が第一の光ホモダイン同期検波回路４０に入
射する。以下、ループフィルタ３１を介する帰還ループ
３０を構成して半導体レーザ１１の発振周波数を制御す
る動作は、図６を用いて説明した従来の光ホモダイン位
相同期受信機で同一番号を付した部分の動作とまったく
同等であるので、その説明は省略する。
プラ６１と５１によりそれぞれ２分岐され、それぞれの
一の分岐光が第一の光ホモダイン同期検波回路４０に入
射する。以下、ループフィルタ３１を介する帰還ループ
３０を構成して半導体レーザ１１の発振周波数を制御す
る動作は、図６を用いて説明した従来の光ホモダイン位
相同期受信機で同一番号を付した部分の動作とまったく
同等であるので、その説明は省略する。
【００２９】一方、第一の光ホモダイン同期検波回路４
０の出力する位相差は、ディレイライン５２、増幅器５
３、加算器７２を介して光位相変調器５４にも導かれ、
光カプラ５１により分岐された他方の光の位相を変化さ
せる。ディレイライン５２、増幅器５３の動作は図３を
用いて説明した光位相同期回路で同一番号を付した部分
の動作とまったく同等であるので、その説明を省略す
る。光カプラ６１で分岐された信号光の一部と前記光位
相変調器５４の出力光とを入射する光ホモダイン同期検
波回路６０は、２光間での光位相差を検出して出力する
作用と、位相同期実現時には位相もしくは振幅に重畳さ
れたデータを復調して出力する作用とを併せ持つ。検出
された光位相差は、ループフィルタ７１、加算器７２を
介して光位相変調器５４に負帰還される。すなわち、第
二の帰還ループ７０が構成される。
０の出力する位相差は、ディレイライン５２、増幅器５
３、加算器７２を介して光位相変調器５４にも導かれ、
光カプラ５１により分岐された他方の光の位相を変化さ
せる。ディレイライン５２、増幅器５３の動作は図３を
用いて説明した光位相同期回路で同一番号を付した部分
の動作とまったく同等であるので、その説明を省略す
る。光カプラ６１で分岐された信号光の一部と前記光位
相変調器５４の出力光とを入射する光ホモダイン同期検
波回路６０は、２光間での光位相差を検出して出力する
作用と、位相同期実現時には位相もしくは振幅に重畳さ
れたデータを復調して出力する作用とを併せ持つ。検出
された光位相差は、ループフィルタ７１、加算器７２を
介して光位相変調器５４に負帰還される。すなわち、第
二の帰還ループ７０が構成される。
【００３０】光位相変調器５４の出力光は、図３を用い
て説明した光位相同期回路と同様の効果により、信号光
の光位相を基準とした場合の相対的な位相変化が早い変
動分も含めて低く抑えられている。ただし、第二の光ホ
モダイン同期検波回路６０に入力される２つの光の位相
差は、そこに至るまでの２光の光経路長差にも依存す
る。第二の帰還ループ７０は、この光経路長差に依存す
る光位相差を抑圧する働きをする。すなわち、例えば光
経路長差が０．５波長分変化した場合には、光位相変調
器５４に位相をπだけ変化させて光経路長差がなくなる
ように作用する。ここで、光経路長差の変動要因として
は、主として環境温度の変動が想定され、その変動スピ
ードは著しく遅い。このため、第二の帰還ループ７０に
多少の遅延時間があっても十分負帰還による抑圧が可能
である。したがって、第一の光ホモダイン同期検波回路
４０では所望の正しさでデータを復調できない場合で
も、光位相変調器５４で残存位相差の変動を抑圧したこ
とにより、第二の光ホモダイン同期検波回路６０では所
望の正しさでデータを復調することができる。
て説明した光位相同期回路と同様の効果により、信号光
の光位相を基準とした場合の相対的な位相変化が早い変
動分も含めて低く抑えられている。ただし、第二の光ホ
モダイン同期検波回路６０に入力される２つの光の位相
差は、そこに至るまでの２光の光経路長差にも依存す
る。第二の帰還ループ７０は、この光経路長差に依存す
る光位相差を抑圧する働きをする。すなわち、例えば光
経路長差が０．５波長分変化した場合には、光位相変調
器５４に位相をπだけ変化させて光経路長差がなくなる
ように作用する。ここで、光経路長差の変動要因として
は、主として環境温度の変動が想定され、その変動スピ
ードは著しく遅い。このため、第二の帰還ループ７０に
多少の遅延時間があっても十分負帰還による抑圧が可能
である。したがって、第一の光ホモダイン同期検波回路
４０では所望の正しさでデータを復調できない場合で
も、光位相変調器５４で残存位相差の変動を抑圧したこ
とにより、第二の光ホモダイン同期検波回路６０では所
望の正しさでデータを復調することができる。
【００３１】なお、図４に示した実施例において、加算
器７２の代わりに、バイアスＴでもよい。この場合、ル
ープフィルタ７１からの信号をＤＣ端子に、増幅器５３
からの信号を高周波端子に加えればよい。
器７２の代わりに、バイアスＴでもよい。この場合、ル
ープフィルタ７１からの信号をＤＣ端子に、増幅器５３
からの信号を高周波端子に加えればよい。
【００３２】また、図４に示した実施例構成では、第一
および第二の光ホモダイン同期検波回路の出力する位相
差に関する信号を加算器７２で足し合わせて、光位相変
調器５４に加えているが、光位相変調器を２台直列に用
いてそれぞれを別個に駆動するように構成してもよい。
さらに、第二の光ホモダイン同期検波回路６０への入力
光に作用する光位相変調器５４は、半導体レーザ１１の
出力光側ではなく信号光側に挿入してもよい。ただし、
この場合は位相制御の方向が反対になる。
および第二の光ホモダイン同期検波回路の出力する位相
差に関する信号を加算器７２で足し合わせて、光位相変
調器５４に加えているが、光位相変調器を２台直列に用
いてそれぞれを別個に駆動するように構成してもよい。
さらに、第二の光ホモダイン同期検波回路６０への入力
光に作用する光位相変調器５４は、半導体レーザ１１の
出力光側ではなく信号光側に挿入してもよい。ただし、
この場合は位相制御の方向が反対になる。
【００３３】なお、図４に示した実施例構成において、
光カプラ６１が信号光を等分割すると仮定すると、第二
の光ホモダイン同期検波回路６０への入射信号光パワー
は従来受信機より３ｄＢ低い。このため、理論的に到達
可能な受信感度は従来受信機よりも３ｄＢ悪化する。し
たがって、光ファイバ増幅器等を用いて信号光を増幅し
てから光カプラ６１に入力してもよい。光ファイバ増幅
器の理論的に到達可能な最小雑音指数は３ｄＢなので、
増幅器を挿入することによる理論的に到達可能な受信感
度の低下はない。一方、増幅器を挿入して十分強い信号
光を光ホモダイン同期検波回路に入射することにより、
理論的に到達可能な受信感度の達成を妨げる回路雑音の
影響を抑圧することが可能となる利点が生ずる。
光カプラ６１が信号光を等分割すると仮定すると、第二
の光ホモダイン同期検波回路６０への入射信号光パワー
は従来受信機より３ｄＢ低い。このため、理論的に到達
可能な受信感度は従来受信機よりも３ｄＢ悪化する。し
たがって、光ファイバ増幅器等を用いて信号光を増幅し
てから光カプラ６１に入力してもよい。光ファイバ増幅
器の理論的に到達可能な最小雑音指数は３ｄＢなので、
増幅器を挿入することによる理論的に到達可能な受信感
度の低下はない。一方、増幅器を挿入して十分強い信号
光を光ホモダイン同期検波回路に入射することにより、
理論的に到達可能な受信感度の達成を妨げる回路雑音の
影響を抑圧することが可能となる利点が生ずる。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光位相同期
回路によれば、光周波数可変発振器への帰還ループによ
る位相雑音の抑圧に加えて、帰還ループでの遅延時間の
存在により従来は抑圧できなかった残存位相雑音につい
ても、新たに付け加えた光位相変調器によってその大き
さを減ずることが可能となる。さらに、光位相同期受信
機によれば、上述した光位相変調器による残存位相雑音
の抑圧により、従来は使用できなかった位相雑音の大き
な光周波数可変発振器、例えば単体の半導体レーザを利
用して光位相同期受信機を実現できる。
回路によれば、光周波数可変発振器への帰還ループによ
る位相雑音の抑圧に加えて、帰還ループでの遅延時間の
存在により従来は抑圧できなかった残存位相雑音につい
ても、新たに付け加えた光位相変調器によってその大き
さを減ずることが可能となる。さらに、光位相同期受信
機によれば、上述した光位相変調器による残存位相雑音
の抑圧により、従来は使用できなかった位相雑音の大き
な光周波数可変発振器、例えば単体の半導体レーザを利
用して光位相同期受信機を実現できる。
【図１】本発明の光位相同期回路の原理構成を示すブロ
ック図。
ック図。
【図２】本発明の光位相同期受信機の原理構成を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図３】本発明の光位相同期回路の実施例構成を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図４】本発明の光位相同期受信機の実施例構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図５】従来のヘテロダイン型位相同期回路の基本構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図６】従来の光ホモダイン位相同期受信機の基本構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
１ 光周波数可変発振器 ２ 光位相差検出手段 ３、７ 帰還ループ ４ 光位相変調器 ５ 光分岐手段 ６ 光同期検波手段 １１ 半導体レーザ １２、２１、５１、６１ 光カプラ ２０ ヘテロダイン型光位相差検出回路 ２２ 受光器 ２３ マイクロ波基準発振器 ２４ 位相比較器 ３１ ループフィルタ ３０、７０ 帰還ループ ３１、７１ ループフィルタ ４０、６０ 光ホモダイン同期検波回路 ５２ ディレイライン ５３ 増幅器 ５４ 光位相変調器
Claims (2)
- 【請求項１】 光周波数可変発振器と、 前記光周波数可変発振器の出力光の一部と基準光とが入
力される光位相差検出手段と、 前記光位相差検出手段の出力を用いて前記光周波数可変
発振器を制御する帰還手段と、 前記光位相差検出手段の出力に基づき前記光周波数可変
発振器の出力光の位相を制御する光位相変調器とを備え
たことを特徴とする光位相同期回路。 - 【請求項２】 光周波数可変発振器と、 信号光を分岐する光分岐手段と、 前記光分岐手段の分岐された一の出力光と前記光周波数
可変発振器の出力光の一部とが入力され両者の位相差を
検出する光位相差検出手段と、 前記光位相差検出手段の出力により前記周波数可変発振
器を制御する第一の帰還手段と、 前記光周波数可変発振器の出力光が入力されその出力光
の位相を制御する光位相変調器と、 前記光位相変調器の出力光と前記光分岐手段で分岐され
た他方の出力光とを比較する光同期検波手段と、 この光同期検波手段の出力する位相差に前記光位相差検
出手段の出力を重畳し、前記光位相変調器を制御する第
二の帰還手段とを備えたことを特徴とする光位相同期受
信機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091091A JPH05289138A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光位相同期回路および光位相同期受信機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091091A JPH05289138A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光位相同期回路および光位相同期受信機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05289138A true JPH05289138A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14016855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4091091A Pending JPH05289138A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光位相同期回路および光位相同期受信機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05289138A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5487780A (en) * | 1993-02-19 | 1996-01-30 | Minnesota Mining & Manufacturing Company | Apparatus for applying coating materials to overlapped individual sheets |
| JP2004006943A (ja) * | 1995-12-13 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
| JP2008244369A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Tohoku Univ | 超高精度光位相同期システム |
| JP2009182560A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Softbank Telecom Corp | 全光再生中継装置 |
| JP2019161246A (ja) * | 2018-03-07 | 2019-09-19 | 国立大学法人東北大学 | デジタルコヒーレント伝送システム |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP4091091A patent/JPH05289138A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5487780A (en) * | 1993-02-19 | 1996-01-30 | Minnesota Mining & Manufacturing Company | Apparatus for applying coating materials to overlapped individual sheets |
| JP2004006943A (ja) * | 1995-12-13 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
| JP2008244369A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Tohoku Univ | 超高精度光位相同期システム |
| JP2009182560A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Softbank Telecom Corp | 全光再生中継装置 |
| JP2019161246A (ja) * | 2018-03-07 | 2019-09-19 | 国立大学法人東北大学 | デジタルコヒーレント伝送システム |
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