JPH0563648A - Light injection synchronization device, optical receiver and optical communication equipment - Google Patents
Light injection synchronization device, optical receiver and optical communication equipmentInfo
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- JPH0563648A JPH0563648A JP3221439A JP22143991A JPH0563648A JP H0563648 A JPH0563648 A JP H0563648A JP 3221439 A JP3221439 A JP 3221439A JP 22143991 A JP22143991 A JP 22143991A JP H0563648 A JPH0563648 A JP H0563648A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光通信の受
信感度及びビット誤り率の大幅な改善を目的とした光注
入同期装置、光受信装置および光通信装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical injection locking device, an optical receiving device and an optical communication device for the purpose of greatly improving the receiving sensitivity and bit error rate of coherent optical communication.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コヒーレント光通信系の信号対雑音比は
信号光の量子雑音、光受信装置の局発光雑音、暗電流、
回路熱雑音によってその限界が決まる。現在、このよう
な系の信号対雑音比は信号光の量子雑音に基づく限界ま
で実現されるようになっている。図２に従来のコヒーレ
ント光通信系の構成例を示す。同図において、１は光送
信装置であり、コヒーレント状態の信号光を出力する。
２は信号光を伝送する通信用伝送路であり、３は光ホモ
ダイン検波装置であり、詳細は文献「光通信理論とその
応用」第６章、森北出版、１９８８に解説されている
（以下文献１と略記)。2. Description of the Related Art The signal-to-noise ratio of a coherent optical communication system includes quantum noise of signal light, local light emission noise of an optical receiver, dark current,
Circuit thermal noise sets the limit. At present, the signal-to-noise ratio of such a system is realized up to the limit based on the quantum noise of signal light. FIG. 2 shows a configuration example of a conventional coherent optical communication system. In the figure, 1 is an optical transmitter, which outputs signal light in a coherent state.
Reference numeral 2 is a communication transmission line for transmitting signal light, 3 is an optical homodyne detector, and the details are described in the document "Optical Communication Theory and Its Applications", Chapter 6, Morikita Publishing, 1988 (hereinafter referred to as "References"). (Abbreviated as 1).
【０００３】近年、さらに信号対雑音比を改善するため
に光の量子状態を制御し、信号光の量子雑音を小さくす
る物理現象の応用が提案されている。この応用にはスク
ィズド状態生成技術と呼ばれている技術が使用される
（文献、フィズカル・レビュー、エー，ボリューム１
３、ナンバー６（１９７６年）第２２２６頁から第２２
４３頁（Physical Review Ａ１３ Ｎo.６ June １９
７６，pp.２２２６−２２４３））。ここでスクイズド
状態とは、光の直交するふたつの振幅成分が異なる量子
雑音を有する状態である。これに対して、従来からコヒ
ーレント光通信に用いられている光は、コヒーレント状
態と呼ばれ、ふつたの振幅成分は同じ量子雑音を有す
る。In recent years, in order to further improve the signal-to-noise ratio, application of a physical phenomenon for controlling the quantum state of light and reducing the quantum noise of signal light has been proposed. A technique called the squeezed state generation technique is used for this application (reference, Physical Review, A, Volume 1).
3, No. 6 (1976), pages 2226 to 22
Page 43 (Physical Review A13 No. 6 June 19
76, pp. 2226-2243)). Here, the squeezed state is a state in which two orthogonal amplitude components of light have different quantum noises. On the other hand, the light conventionally used for coherent optical communication is called a coherent state, and the two amplitude components have the same quantum noise.
【０００４】この量子状態制御の応用法として光受信装
置において信号光の量子状態を制御する方法が提案され
ている。この方法では、受信された量子状態に依存し
て、施される量子状態制御がスイッチされるため、２値
ディジタル通信における信号間距離を光受信装置におい
て大きくすることができる。従って、量子状態制御を行
わないで検波したときと比べて信号のビット誤り率を改
善することができる（文献、「スクィズド光」第９章，
森北出版，１９９０）。As a method of applying this quantum state control, a method of controlling the quantum state of signal light in an optical receiver has been proposed. In this method, the quantum state control performed is switched depending on the received quantum state, so that the inter-signal distance in the binary digital communication can be increased in the optical receiving device. Therefore, the bit error rate of the signal can be improved as compared with the case where the detection is performed without performing the quantum state control (reference, “Squeezed light”, Chapter 9,
Morikita Publishing, 1990).
【０００５】現在、上記量子状態制御の応用を実現する
システムとして、注入同期レーザと光周波数フィルタと
縮退パラメトリック増幅器とを用いたシステムが提案さ
れている。このシステムでは、縮退パラメトリック増幅
器のスクィズドパラメータμを大きくすることによって
ビット誤り率を大幅に改善することができる（文献、プ
ロシーディングス オブ カンタム アスペクツ オブ オ
プテカル コミユニケーションズ, シュプリンガー, レ
クチャー ノート イン フイジックス ３７８,第２４９
頁から第２５８頁（１９９１）（Proceedings ofQuantu
m Aspects of Optical Communications, Springer, Lec
ture Notes in Physics ３７８，pp２４９−２５８，１
９９１））。At present, a system using an injection-locked laser, an optical frequency filter and a degenerate parametric amplifier has been proposed as a system for realizing the application of the quantum state control. In this system, the bit error rate can be significantly improved by increasing the squeezed parameter μ of the degenerate parametric amplifier (Ref. 249
Pp. 258 (1991) (Proceedings of Quantu
m Aspects of Optical Communications, Springer, Lec
ture Notes in Physics 378, pp249-258, 1
991)).
【０００６】上記量子状態制御の応用システムでは、光
受信装置において注入同期レーザ、縮退パラメトリック
増幅器という２つの非線形ディバイスを用意しなければ
ならない。特に、このシステムでは縮退パラメトリック
増幅器の動作にはたいへんな精度が要求され、実現化に
は極めて高度な技術が必要とされる。In the above quantum state control application system, it is necessary to prepare two nonlinear devices, an injection locked laser and a degenerate parametric amplifier, in the optical receiver. In particular, this system requires very high accuracy for the operation of the degenerate parametric amplifier, and requires extremely high technology for its implementation.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】コヒーレント光通信の
特性改善を目的とした従来の量子状態制御システムは、
注入同期レーザ、縮退パラメトリック増幅器という２つ
もの非線形ディバイスを用意しなければならず、実現に
は高度な技術が要求される。A conventional quantum state control system for improving the characteristics of coherent optical communication is
Two non-linear devices, injection-locked lasers and degenerate parametric amplifiers, must be prepared, which requires advanced technology.
【０００８】本発明の目的は、上記量子状態制御システ
ムの複雑さによるシステムの実現の困難を解決し、従来
のコヒーレント光通信系よりはるかに高い信号対雑音特
性を得る簡単な光受信装置を実現することにある。An object of the present invention is to solve the difficulty of realizing the system due to the complexity of the quantum state control system and to realize a simple optical receiving device which obtains a much higher signal-to-noise characteristic than the conventional coherent optical communication system. To do.
【０００９】本発明の他の目的は、上記装置にて用いる
光注入同期装置を実現することにある。Another object of the present invention is to realize an optical injection locking device used in the above device.
【００１０】本発明の他の目的は、上記装置を用いた光
通信装置を実現することにある。Another object of the present invention is to realize an optical communication device using the above device.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的の光受信装置
は、信号光を注入する注入同期レーザと、該注入同期レ
ーザからの出力光を濾波する帯域通過型周波数フィルタ
と該周波数フィルタからの出力光を直接検波する光検波
装置を設けることにより達成される。SUMMARY OF THE INVENTION An optical receiver for the above purpose is an injection locked laser for injecting signal light, a band pass type frequency filter for filtering output light from the injection locked laser, and an output from the frequency filter. This is achieved by providing an optical detection device that directly detects light.
【００１２】上記他の目的の光注入同期装置は、信号光
を注入する注入同期レーザと該注入同期レーザからの出
力光を濾波する周波数フィルタを設けることにより達成
される。The optical injection locking device for other purposes described above is achieved by providing an injection locking laser for injecting signal light and a frequency filter for filtering output light from the injection locking laser.
【００１３】上記他の目的の光通信装置は、光送信装置
と通信用伝送路と上記光受信装置とを設けることにより
達成される。The optical communication device for other purposes described above is achieved by providing an optical transmitter, a communication transmission line, and the optical receiver.
【００１４】[0014]
【作用】本発明は注入同期現象の新しい応用法の発見に
基づいている。光送信装置用光源からの出力光は周波数
ωSのコヒーレント状態をもち、信号はＯＯＫ（オンオ
フキーイング）とする。ただし、情報１に対してはオン
とし、コヒーレント成分Ａのコヒーレント状態とする。
情報０に対してはオフとし、コヒーレント成分０のコヒ
ーレント状態、すなわち真空状態とする。このコヒーレ
ント状態の光がエネルギー損失のある通信用伝送路を伝
搬する時、その出力の量子状態はまたコヒーレント状態
となる。ここでただちに検波すれば信号対雑音比は４＜
ｎR＞となる。ただし、＜ｎR＞は通信用伝送路出力にお
ける１光パルス当りの光子数である。この信号対雑音比
は、通常ショット雑音限界と呼ばれる。The invention is based on the discovery of a new application of the injection locking phenomenon. The output light from the light source for the optical transmitter has a coherent state of frequency ω S , and the signal is OOK (on / off keying). However, the information 1 is turned on and the coherent component A is in the coherent state.
The information 0 is turned off, and the coherent state of the coherent component 0, that is, the vacuum state is set. When the light in the coherent state propagates through the communication transmission line with energy loss, the quantum state of the output also becomes the coherent state. If we detect it immediately, the signal-to-noise ratio will be 4 <
n R >. However, <n R > is the number of photons per one optical pulse in the communication transmission line output. This signal to noise ratio is commonly called the shot noise limit.
【００１５】本発明では、通信用伝送路から出力するコ
ヒーレント状態光を注入同期レーザ（ストーブレーザ）
の入力端へ注入する。ここで用いる注入同期レーザは、
信号光の周波数ωSとΔだけ異なる周波数ωL＝ωS＋Δ
で発振しており、信号無注入時の振幅はＥLである。も
し、周波数ωS＝ωL−Δ、振幅Ｅinの信号光が注入され
れば であれば、注入同期レーザの周波数もωSに同期され
る。ただし、τPは注入同期レーザ内の光子寿命であ
り、Ｅinは注入信号光の振幅である。（文献１、第４
章）一方、信号無注入時には、前述のとおり周波数
ωL、振幅ＥLのコヒーレント状態が出力される。この出
力光は、周波数フィルタへ入力される。ここで用いる周
波数フィルタは、注入同期レーザの自走発振周波数ωL
を中心周波数とした帯域幅２ＢFの帯域通過型周波数フ
ィルタであり、そのシステム関数は図３のように表わさ
れる。もし、周波数ωS＝ωL−Δ＜ωL−ＢFの信号光が
入力されれば、周波数フィルタは何も出力しない。すな
わち、真空状態が出力される。一方、周波数ωLの信号
光が入力されれば、周波数フィルタは入力光をそのまま
出力する。従って、本発明の光注入同期装置では、図４
に示す入力光に対して、図５に示す信号光を出力する。In the present invention, the injection-locked laser (stove laser) is provided with the coherent state light output from the communication transmission line.
Inject to the input end of. The injection-locked laser used here is
Frequency ω L = ω S + Δ that differs from the frequency ω S of the signal light by Δ
, And the amplitude when no signal is injected is E L. If a signal light of frequency ω S = ω L −Δ and amplitude E in is injected, Then, the frequency of the injection-locked laser is also synchronized with ω S. However, τ P is the photon lifetime in the injection locked laser, and E in is the amplitude of the injection signal light. (Reference 1, 4th)
On the other hand, when no signal is injected, a coherent state of frequency ω L and amplitude E L is output as described above. This output light is input to the frequency filter. The frequency filter used here is the free-running oscillation frequency ω L of the injection-locked laser.
Is a band pass type frequency filter having a bandwidth of 2B F with a center frequency of, and its system function is represented as shown in FIG. If the signal light of frequency ω S = ω L −Δ <ω L −B F is input, the frequency filter outputs nothing. That is, the vacuum state is output. On the other hand, if the signal light of the frequency ω L is input, the frequency filter outputs the input light as it is. Therefore, in the optical injection locking device of the present invention, as shown in FIG.
The signal light shown in FIG. 5 is output for the input light shown in FIG.
【００１６】上記の特性を利用してコヒーレント光通信
のビット誤り特性を大幅に改善する我々の装置の動作原
理を以下に示す。The principle of operation of our apparatus that significantly improves the bit error characteristic of coherent optical communication by utilizing the above characteristics will be described below.
【００１７】送信光は ＥT cosωSｔ＝ＸC cosωSｔ （１） 変調信号は振幅ＥT＝ＡとＥT＝０のＯＯＫである。ここ
で、ωSは送信光の角周波数である。通信用伝送路出力
の信号光は √ＫＥT cosωSｔ＝ＥR cosωSｔ （２） となり、信号と雑音との関係は図４のようになる。ただ
し、√Ｋは伝送路の透過度であり、√ＫＥT＝ＥRが成り
立つ。この伝送路出力の信号光が、周波数ωL＝ωS＋
Δ、振幅ＥLで発振している注入同期レーザに注入され
る。ただし、Δは次の条件を満足するように決められ
る。 ただし、Δω0は注入同期レーザの自走発振時の線幅で
ある。送信信号の振幅がＥT＝Ａの時、注入同期レーザ
には平均振幅√ＫＡのコヒーレント状態光、すなわち√
ＫＡを中心としたガウス分布に従って確率的に振幅の値
をとる光が注入される。従って、その振幅│Ｅin│＞２
τP│ＥL│Δに対しては、注入同期レーザの周波数はω
Sに同期され、│Ｅin│＜２τP│ＥL│Δに対しては、
注入同期レーザの出力光の周波数はωLとなる。すなわ
ち，│Ｅin│＞２τP│ＥL│Δとなる確率をＰｒ〔│Ｅ
in│〕＜２τP│ＥL│Δ、│Ｅin│＜２τP│ＥL│Δと
なる確率をＰｒ〔│Ｅin│＞２τP│ＥL│Δ〕とすれ
ば、送信信号の振幅がＥT＝Ａのときの注入同期レーザ
の出力の周波数は、確率Ｐｒ〔│Ｅin│＞２τP│ＥL│
Δ〕でωSとなり、Ｐｒ〔│Ｅin│＜２τP│ＥL│Δ〕
でωLとなる。The transmitted light is E T cosω S t = X C cosω S t (1) The modulation signal is OOK with amplitudes E T = A and E T = 0. Here, ω S is the angular frequency of the transmitted light. The signal light output from the transmission line for communication is √KE T cosω S t = E R cosω S t (2), and the relationship between the signal and noise is as shown in FIG. However, √K is the transparency of the transmission line, and √KE T = E R holds. The signal light output from this transmission line has a frequency ω L = ω S +
It is injected into an injection-locked laser oscillating with Δ and amplitude E L. However, Δ is determined so as to satisfy the following condition. However, Δω 0 is the line width during free-running oscillation of the injection-locked laser. When the amplitude of the transmitted signal is E T = A, the injection-locked laser has a coherent state light with an average amplitude √KA, that is, √
Light having stochastic amplitude values is injected according to a Gaussian distribution centered on KA. Therefore, its amplitude │E in │> 2
For τ P │E L │Δ, frequency of injection-locked laser is ω
It is synchronized in S, for the │E in │ <2τ P │E L │Δ,
The output light frequency of the injection-locked laser is ω L. In other words, │E in │> 2τ P │E L │Δ the probability of Pr [│E
in │] <2τ P │E L │Δ, │E in │ < if the probability of 2τ P │E L │Δ and Pr [│E in │> 2τ P │E L │Δ ], the transmission signal frequency of the output of the injection-locked laser when the amplitude E T = a, the probability Pr [│E in │> 2τ P │E L │
Next in Δ] ω S, Pr [│E in │ <2τ P │E L │Δ ]
And becomes ω L.
【００１８】一方、ＥT＝０の時は注入同期レーザには
何も入力されない。従って注入同期レーザの出力は周波
数ωL、振幅ＥLのコヒーレント状態光となる。この注入
同期レーザ出力は、図３のシステム関数をもつωLを中
心周波数とした帯域幅２ＢF＜２Δの帯域通過型周波数
フィルタに入力される。On the other hand, when E T = 0, nothing is input to the injection locked laser. Therefore, the output of the injection locked laser becomes a coherent state light having a frequency ω L and an amplitude E L. This injection-locked laser output is input to a bandpass type frequency filter having a system frequency of FIG. 3 with a center frequency of ω L and a bandwidth of 2B F <2Δ.
【００１９】送信信号の振幅がＥT＝Ａの時、周波数フ
ィルタには、周波数ωS＝ωL−Δの光が入力され、出力
は確率Ｐｒ〔│Ｅin│＞２τP│ＥL│Δ〕で真空状態と
なり、確率Ｐｒ〔│Ｅin│＜２τP│ＥL│Δ〕で周波数
ωL、振幅ＥTのコヒーレント状態光となる。従って、周
波数フィルタの出力の平均光子数及び光子数分散＜ｎ
(out)＞と＜Δｎ2 (out)＞は確率Ｐｒ〔│Ｅin│＞２τP
│ＥL│Δ〕で ＜Δｎ(out)＞＝０ （３） ＜Δｎ2 (out)＞＝０ となり、Ｐｒ〔│Ｅin│＜２τP│ＥL│Δ〕で ＜Δｎ(out)＞＝│ＥL│2 （３）’ ＜Δｎ2 (out)＞＝│ＥL│2 となる。[0019] When the amplitude E T = A of the transmission signal, the frequency filter is supplied with light of frequency ω S = ω L -Δ, the output probability Pr [│E in │> 2τ P │E L │ becomes a vacuum state by Δ], the probability Pr [│E in │ <2τ P │E L │Δ ] at frequency omega L, the coherent state light amplitude E T. Therefore, the average number of photons and the photon number dispersion of the output of the frequency filter <n
(out) > and <Δn 2 (out) > are probabilities Pr [│E in │> 2τ P
In │E L │Δ] <Δn (out)> = 0 (3) <Δn 2 (out)> = 0 , and the at Pr [│E in │ <2τ P │E L │Δ ] <[Delta] n (out) > = | E L | 2 (3) ′ <Δn 2 (out) > = | E L | 2 .
【００２０】一方、ＥT＝０の時は周波数フィルタには
周波数ωL、振幅ＥLのコヒーレント状態光が入力され、
出力は入力そのものとる。従って ＜ｎ(out)＞＝│ＥL│2 （４） ＜Δｎ2 (out)＞＝│ＥL│2 ただし、ＥLは注入同期レーザの信号無注入時の発振幅
である。このような周波数フィルタから出力される信号
光は、光子数の検出器である光検波器により直接検波さ
れる。On the other hand, when E T = 0, coherent state light of frequency ω L and amplitude E L is input to the frequency filter,
The output takes the input itself. Thus <n (out)> = │E L │ 2 (4) <Δn 2 (out)> = │E L │ 2 However, E L is the oscillation width during no signal injection of the injection-locked laser. The signal light output from such a frequency filter is directly detected by an optical detector which is a photon number detector.
【００２１】光直接検波された信号出力に対する信号判
定法を簡単のため、検出される光子数が０のときのみ１
と判定し、それ以外では０と判定することにする。この
ときの誤り率Ｐｅは Ｐｅ（０│１） ＝Ｐｒ〔│Ｅin│＜２τP│ＥL│Δ〕 （５） Ｐｅ（０│１）＝ｅｘｐ〔−│ＥL│2〕 （６） 式（５）におけるΔは、少なくとも注入同期レーザの自
走発振時の線幅Δω0よりも大きい必要がある。従っ
て、上記特性の限界はΔ＝Δω0のときである。Δω0は
シャロー・タウンズの式から理想的には であるから（文献、「量子エレクトロニクス（上）」第
４章，裳華房，１９７２）、誤り率Ｐｅ（０│１）の限
界は となる。To simplify the signal determination method for the signal output detected by optical direct detection, 1 is set only when the number of detected photons is 0.
And 0 otherwise. The error rate Pe in this case is Pe (0│1) = Pr [│E in │ <2τ P │E L │Δ ] (5) Pe (0│1) = exp [-│E L │ 2] (6 ) In Expression (5), Δ needs to be at least larger than the line width Δω 0 of the injection-locked laser during free-running oscillation. Therefore, the limit of the above characteristics is when Δ = Δω 0 . Δω 0 is ideally calculated from the Shallow Towns formula Therefore, the limit of the error rate Pe (0 | 1) is as follows (literature, “Quantum Electronics (above)”, Chapter 4, Shokabo, 1972). Becomes
【００２２】通信路用伝送路出力における１光パルス当
りの光子数＜ｎR＞＝９，τP＝１０-12秒のときの誤り
率は、式（５）’によりThe error rate when the number of photons per optical pulse <n R > = 9 and τ P = 10 −12 seconds at the output of the transmission line for communication path is expressed by the equation (5) ′.
【００２３】[0023]
【数１】 [Equation 1]
【００２４】一方、式（６）により Ｐｅ（１│０）＝ｅｘｐ〔−│ＥL│2〕 以上より、ＥLを十分大きくすることによって従来の光
ＰＳＫシステムより極めて高信頼度のシステムが得られ
る。図６に本発明の誤り率Ｐｅの理論値を示す。同図に
おいて、＜ｎR＞＝９とし、信号“０”と“１”の生起
確率は等確率１／２を用いた。図６は、本システムが従
来よりも誤り率を改善できることを示している。On the other hand, from equation (6) by Pe (1│0) = exp [-│E L │ 2] or more, an extremely high reliability of the system than the conventional optical PSK system by sufficiently large E L can get. FIG. 6 shows the theoretical value of the error rate Pe of the present invention. In the figure, <n R > = 9 and the probability of occurrence of the signals “0” and “1” is equal to 1/2. FIG. 6 shows that this system can improve the error rate more than the conventional one.
【００２５】上記誤り率特性は、信号判定法として検出
される光子数が０のときのみ１と判定し、それ以外では
０と判定することによって得られている。すなわち、判
定のしきい値は光子数が０と１の間となっている。しか
し、式（５）’，（６）より誤りは０を１と誤る方より
も１を０と誤る方が支配的であり、判定のしきい値を光
子数が│ＥL│2にかなり近いところとしても特性は劣化
しない。また、このようにすれば本システムにおいて量
子雑音以外の外部雑音、例えば熱雑音など、が加わった
場合にもＥLが十分大きければその影響を受けない。The above-mentioned error rate characteristic is obtained by determining as 1 only when the number of photons detected as the signal determination method is 0, and determining as 0 otherwise. That is, the threshold value for determination is between 0 and 1 for the number of photons. However, the formula (5) ', (6) from the error is dominated Write mistaken as 1 0 than those who wrong 0 1 and, photon number threshold of the determination is considerably │E L │ 2 The characteristics do not deteriorate even if they are close to each other. Further, in this way, even if external noise other than quantum noise, such as thermal noise, is added to this system, if E L is sufficiently large, it is not affected.
【００２６】以上より、光直接検波という極めて簡単な
検波方式を用いながら、従来の光直接検波システムにみ
られるように外部雑音の影響を大きく受けることのない
極めて高信頼度のシステムが得られる。As described above, it is possible to obtain an extremely highly reliable system that is not affected by external noise as is seen in the conventional optical direct detection system while using an extremely simple detection system called optical direct detection.
【００２７】以上をまとめると、本発明の効果は以下の
通りである。 信号光の強度およびビットレートを従
来のコヒーレント光通信系と同じにすると、従来よりも
受信信号の符号誤り率を低くすることができる。 ビ
ットレートおよび受信信号の符号誤り率を従来と同じに
すると、受信感度が改善されるので、通信用伝送路に許
容される損失を多くできる。即ち、伝送距離を長くでき
る。 受信信号の符号誤り率および信号光の強度を従
来と同じにすると、ビットレートを従来よりも高くでき
る。 ビットレートおよび受信信号の符号誤り率を従
来と同じにすると、信号光を複数に分岐でき、複数の光
受信装置あるいは光検出装置が同時に信号光を受信する
ことができる。 光直接検波方式を用いながら、熱雑
音などの外部雑音の影響を受けにくくすることができ
る。In summary, the effects of the present invention are as follows. If the intensity and bit rate of the signal light are the same as those in the conventional coherent optical communication system, the code error rate of the received signal can be made lower than in the conventional case. If the bit rate and the bit error rate of the received signal are made the same as in the conventional case, the receiving sensitivity is improved, so that the loss allowed in the communication transmission line can be increased. That is, the transmission distance can be increased. If the bit error rate of the received signal and the intensity of the signal light are the same as before, the bit rate can be made higher than before. When the bit rate and the code error rate of the received signal are the same as those of the conventional one, the signal light can be split into a plurality of lights, and a plurality of optical receivers or photodetectors can simultaneously receive the signal light. It is possible to reduce the influence of external noise such as thermal noise while using the optical direct detection method.
【００２８】[0028]
【実施例】以下、本発明の光受信装置、光注入同期装置
および光通信装置の１実施例を図１により説明する。１
は光送信装置である。４は光源であり、例えば分布帰還
型（ＤＦＢ）半導体レーザ、分布ブラック反射型（ＤＢ
Ｒ）半導体レーザ、外部共振器付半導体レーザおよびガ
スレーザ等の単一周波数で発振するレーザにより実現す
ることできる。５は光変調器であり、送信信号６により
駆動される。ＯＯＫ変調された信号光を得る場合、５は
振幅変調器であり、例えば、市販のリチウム・ナイオベ
イト（ＬｉＮｂＯ3）を用いた変調器により実現でき
る。このとき５は、４から出力するコヒーレント状態の
光にコヒーレント成分Ａと０によるＯＯＫ変調を施す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an optical receiving device, an optical injection locking device and an optical communication device of the present invention will be described below with reference to FIG. 1
Is an optical transmitter. Reference numeral 4 is a light source, for example, a distributed feedback (DFB) semiconductor laser, a distributed black reflection type (DB)
R) It can be realized by a laser that oscillates at a single frequency such as a semiconductor laser, a semiconductor laser with an external resonator, and a gas laser. An optical modulator 5 is driven by a transmission signal 6. When obtaining the OOK-modulated signal light, 5 is an amplitude modulator, which can be realized by, for example, a commercially available modulator using lithium niobate (LiNbO 3 ). At this time, in 5 the OOK modulation by the coherent components A and 0 is applied to the light in the coherent state output from 4.
【００２９】２は信号光を伝送する通信用伝送路であっ
て、例えば光ファイバにより実現することができる。２
は空間であってもよい。Reference numeral 2 denotes a communication transmission line for transmitting signal light, which can be realized by an optical fiber, for example. Two
May be space.
【００３０】７は本発明の光注入同期装置である。Reference numeral 7 is an optical injection locking device of the present invention.
【００３１】８は通信用伝送路出力光により注入同期が
かけられる高励起で自励発振している注入同期レーザで
ある。注入同期レーザ８は、例えば通常の半導体レーザ
等の単一周波数で発振するレーザにより実現することが
できる。８からの出力は通信用伝送路から何も入力しな
いときは周波数ωL，振幅ＥLのコヒーレント状態光であ
り、入力があったときは、その入力光により注入同期が
かけられる。したがって、送信信号が“０”である場
合、８からの出力は周波数ωL，振幅ＥLのコヒーレント
状態である。一方、送信信号が“１”である場合、８か
らの出力は周波数ωSの光である。Reference numeral 8 denotes an injection-locked laser which is injection-locked by the output light from the transmission line for communication and which is self-oscillated with high pumping. The injection-locked laser 8 can be realized by a laser that oscillates at a single frequency such as an ordinary semiconductor laser. The output from 8 is a coherent state light of frequency ω L and amplitude E L when nothing is input from the communication transmission line, and when there is an input, injection locking is applied by the input light. Therefore, when the transmission signal is "0", the output from 8 is in a coherent state with frequency ω L and amplitude E L. On the other hand, when the transmission signal is “1”, the output from 8 is light of frequency ω S.
【００３２】９は周波数フィルタであり、図３のシステ
ム関数をもつ。周波数フィルタ９は例えば干渉フィルタ
により実現することができる。周波数フィルタ９から出
力された信号光は、光注入同期装置７の出力となる。A frequency filter 9 has the system function shown in FIG. The frequency filter 9 can be realized by, for example, an interference filter. The signal light output from the frequency filter 9 becomes the output of the light injection locking device 7.
【００３３】１０は光検波器であり、送信信号に略等し
い受信信号１１を復元して出力する。１０は少なくとも
フォトダイオード（ＰＤ）を用いて実現できる。１０は
増幅器，フィルタ等通常の光受信装置に含まれる回路を
含んでいてもよい。Reference numeral 10 is an optical detector, which restores and outputs a reception signal 11 which is substantially equal to the transmission signal. 10 can be realized using at least a photodiode (PD). Reference numeral 10 may include circuits such as an amplifier and a filter which are included in an ordinary optical receiving device.
【００３４】１２は本発明の光受信装置であり、少なく
とも７と９と１０から構成される。本発明の光通信装置
は、１，２および１２とから少なくとも構成される。本
実施例によれば、作用の項で記述した効果を有する光注
入同期装置，光受信装置および光通信装置を簡易な構成
で実現できるという効果を得る。Reference numeral 12 is an optical receiver of the present invention, which is composed of at least 7, 9, and 10. The optical communication device of the present invention is composed of at least 1, 2, and 12. According to this embodiment, there is an effect that the optical injection locking device, the optical receiving device, and the optical communication device having the effects described in the section of operation can be realized with a simple configuration.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明の光注入同期装置によれば、受信
光のビット誤り率特性を改善できるという効果を得る。According to the optical injection locking device of the present invention, it is possible to improve the bit error rate characteristic of received light.
【００３６】本発明の光受信装置および光通信装置によ
れば、内蔵される光注入同期装置が受信光のビット誤り
率特性を改善できるので、以下の効果を得る。信号光
の強度およびビットレートを従来のコヒーレント光通信
系と同じにすると、従来よりも受信信号の符号誤り率を
低くすることができる。 ビットレートおよび受信信
号の符号誤り率を従来と同じにすると、受信感度が改善
されるので、通信用伝送路に許容される損失を多くでき
る。即ち、伝送距離を長くできる。 受信信号の符号
誤り率および信号光の強度を従来と同じにすると、ビッ
トレートを従来よりも高くできる。 ビットレートお
よび受信信号の符号誤り率を従来と同じにすると、信号
光を複数に分岐でき、複数の光受信装置あるいは光検出
装置が同時に信号光を受信することができる。 光直
接検波方式を用いながら、熱雑音などの外部雑音の影響
を受けにくくすることができる。According to the optical receiving device and the optical communication device of the present invention, since the built-in optical injection locking device can improve the bit error rate characteristic of the received light, the following effects are obtained. If the intensity and bit rate of the signal light are the same as those in the conventional coherent optical communication system, the code error rate of the received signal can be made lower than in the conventional case. If the bit rate and the bit error rate of the received signal are made the same as in the conventional case, the receiving sensitivity is improved, so that the loss allowed in the communication transmission line can be increased. That is, the transmission distance can be increased. If the bit error rate of the received signal and the intensity of the signal light are the same as before, the bit rate can be made higher than before. If the bit rate and the bit error rate of the received signal are the same as in the conventional case, the signal light can be branched into a plurality of lights, and a plurality of optical receivers or photodetectors can simultaneously receive the signal light. It is possible to reduce the influence of external noise such as thermal noise while using the optical direct detection method.
【図１】本発明の一実施例の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】従来のコヒーレント光通信系の構成図FIG. 2 is a block diagram of a conventional coherent optical communication system.
【図３】帯域通過型周波数フィルタのシステム関数を示
す図FIG. 3 is a diagram showing a system function of a bandpass frequency filter.
【図４】本発明の光注入同期装置に入力する光の信号と
雑音の関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an optical signal input to the optical injection locking device of the present invention and noise.
【図５】本発明の光注入同期装置から出力される光の信
号と雑音の関係を示す図FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the optical signal output from the optical injection locking device of the present invention and noise.
【図６】本発明の誤り率を示す図FIG. 6 is a diagram showing an error rate of the present invention.
１…光送信装置、２…通信用伝送路、３…光ホモダイン
検波装置、４…光源、５…光変調器、６…送信信号、７
…光注入同期装置、８…注入同期レーザ、９…光周波数
フィルタ、１０…光検波器、１１…受信信号、１２…本
発明の光受信装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical transmission device, 2 ... Communication transmission line, 3 ... Optical homodyne detection device, 4 ... Light source, 5 ... Optical modulator, 6 ... Transmission signal, 7
... optical injection locking device, 8 ... injection locking laser, 9 ... optical frequency filter, 10 ... photodetector, 11 ... received signal, 12 ... optical receiving device of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 典弘 東京都町田市中町４−11−７ (72)発明者 山崎 浩一 神奈川県横浜市中区錦町５ 本牧ポートハ イツ16−304 (72)発明者 対馬 英明 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Norihiro Yoshida 4-11-7 Nakamachi, Machida, Tokyo (72) Inventor Koichi Yamazaki 5-Nakimachi, Naka-ku, Yokohama, Kanagawa 16-304 (72) Inventor Hideaki Tsushima 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.
Claims (3)
注入同期装置から出力される信号光濾波する帯域通過型
光周波数フィルタとから構成されることを特徴とする光
注入同期装置。1. An optical injection locking device comprising an injection locking laser for injecting signal light and a bandpass optical frequency filter for filtering the signal light output from the optical injection locking device.
入同期装置から出力される信号光を直接検波する光検波
装置とから構成されることを特徴とする光受信装置。2. An optical receiver comprising: the optical injection locking device according to claim 1; and an optical detection device for directly detecting the signal light output from the optical injection locking device.
の光受信装置とから構成されることを特徴とする光通信
装置。3. An optical communication device comprising an optical transmitting device, a communication transmission line, and the optical receiving device according to claim 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3221439A JPH0563648A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Light injection synchronization device, optical receiver and optical communication equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3221439A JPH0563648A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Light injection synchronization device, optical receiver and optical communication equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563648A true JPH0563648A (en) | 1993-03-12 |
Family
ID=16766762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3221439A Pending JPH0563648A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Light injection synchronization device, optical receiver and optical communication equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0563648A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2007033608A1 (en) * | 2005-09-26 | 2007-03-29 | Hongkong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. | Optical receiver with a modulated photo-detector |
| US7592615B2 (en) | 2005-10-11 | 2009-09-22 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. | Optical receiver with a modulated photo-detector |
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| CN114006660A (en) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 上海交通大学 | Optical frequency transmission device and optical frequency transmission method based on time delay |
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- 1991-09-02 JP JP3221439A patent/JPH0563648A/en active Pending
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