JPH0618348B2 - 光受信回路制御装置 - Google Patents

光受信回路制御装置

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JPH0618348B2
JPH0618348B2 JP59020360A JP2036084A JPH0618348B2 JP H0618348 B2 JPH0618348 B2 JP H0618348B2 JP 59020360 A JP59020360 A JP 59020360A JP 2036084 A JP2036084 A JP 2036084A JP H0618348 B2 JPH0618348 B2 JP H0618348B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光ヘテロダイン受信回路において受信光の偏
光状態に依存せず、検波出力を最大かつ一定にする制御
装置に関するものである。
<背 景> 第1図は特願昭58−155089で提案されている光受信回路
の構成を示す。光フアイバ等の光伝送路1からの入力信
号光は、局部光源2から光変調器3を通過した局発光と
合波器4で合波される。この合波器は偏光分離器5で互
に直交する直線偏光に分離され、これら分離された直線
偏光は光検波器6a,6bでそれぞれ検波される。これら光
検波出力は差動合成器7で差動合成されて出力端子8に
受信出力信号を得る。
このとき、受信出力信号が入力信号光の偏光状態に無関
係に一定になる条件は、偏光分離器5における信号光電
力Psおよび局発光電力PLの光検波器6a側への分配比をそ
れぞれAS,AL、光検波器6b側への分配比をそれぞれBS
BLとすると、AS=AL,BS=BLとなり、このときに端子8
の受信出力信号が最大になる。つまりこの光受信回路に
よればAS=AL,BS=BLとすることにより入力信号光の偏
光状態に無関係に一定の出力が得られる特徴がある。
入力信号光の偏光状態に依存せずに受信出力信号が最大
値かつ一定になるように制御するには、一般には入力信
号光の変動の大きさと変動方向とを示す誤差信号を検出
して、その誤差信号が零になるような制御を行うことが
考えられる。この誤差信号の検出のために、入力信号光
か局発光のどちらかを強制的に変調し、その変調成分よ
り抽出するのが一般的である。即ち第5図に示すように
光検波器6a,6bの各出力は作動増幅器51へ供給さ
れて互いに引算され、その出力は信号発生器52からの
信号により位相検波器53で位相検波され、その位相検
波出力は増幅器54で増幅され、結合回路55で信号発
生器52の信号と重畳され、その重畳出力が光変調器3
へ供給される。この重畳出力に応じて局発光の偏光状態
が変化される。このようにして位相検波器53の位相検
波出力の正、負に応じて入力信号光の変動方向が、位相
検波出力の大きさから入力信号光の変動の大きさがわか
り、この位相検波出力、つまり誤差信号がゼロになるよ
うに局発光の偏光状態を負帰還制御する。
このように誤差信号を得るために、信号発生器52の信
号を誤差検出用の信号として、この信号と増幅器54の
出力とを重畳して光変調器3を変調制御しているため、
合波器4からの合波光も変調成分(誤差検出用信号成
分)が混入し、出力端子8の受信出力信号に変動が生じ
る。一方、この変動成分を回避するために、入力信号光
の一部を分岐して制御用信号とする場合もあるが(図示
せず)、この場合には、入力光に損失を与えることにな
るので受信感度が低下する。また、これらの制御には負
帰還制御を用いるため、帰還ループの遅延時間、制御特
性によって応答時間が制限されたり、発振、オーバーシ
ュートなどが生じる欠点がある。
<発明の概要> この発明はこれらの欠点を除去するために、入力信号の
偏光状態を検波信号から直接検出して制御を行うもの
で、誤差信号の検出を行うことなく、よつて変調を行う
こともなく、変調成分の混入,誤差信号検出回路の損失
などが生じることがなく、高SN比の受信出力信号を得
ることを可能とする光受信回路制御装置を提供するもの
である。
<実施例> 第2図に示すようにこの発明の制御装置9は光検波器6
a,6bの出力側に接続される。即ち光検波器6a,6bの
各出力は直線検波器11a ,11b でそれぞれ直線検波さ
れ、これら検波出力は平方根特性器12a ,12b でその出
力の平方根がとられる。信号発生器13からの高周波信号
は分波器14で位相が互に90度異なる二つの信号に分波さ
れ、これら二つの信号はそれぞれ振幅変調器16a ,16b
で平方根特性器12a ,12b の各出力によりそれぞれ振幅
変調される。振幅変調器16a ,16b の出力は合成器17で
合成される。信号発生器13の高周波信号は位相器18で位
相調整され、その出力により合成器17の出力が位相検波
器19で位相検波される。この位相検波出力は逆関数直線
化器21で直線化され、その直線化出力は増幅器22を通じ
て第1図中の光変調器3へ変調信号として供給され、光
変調器3の出力局発光の偏光状態が変化され、つまり局
発光電力PLの光検波器6a,6bの分配比AL,BLが変化する
ようにされる。
いま、第1図中の合波器4の出力光のうち、信号光電力
をPS,局発光電力をPLとする。偏光分離器5で分離され
た成分のうち、光検波器6a側の電界方向を0度とし、信
号光の偏光状態をθ,局発光の偏光状態をθLとする
と、光検波器6a側の分配比AS,ALと、光検波器6b側の分
配比BS,BLは信号光および局発光に対してそれぞれAS
cos 2θS,ALcos 2θL,BSsin 2θS,BLsin 2θL,と
なる。いま、光検波器6a,6bの検波効率をDとすると光
検波器6a,6bの出力電力P1,P2は、 P1=ASALPSPLD,P2=BSBLPSPLD……(1) となる。この出力電力P1,P2をそれぞれ直線検波器11a
,11b で直線検波した後に平方根特性器12a ,12b を
通過した後の電圧E1,E2は、定数項をK1とすると、 となる。一方、信号発生器13で発生した高周波信号cosw
ctは分波器14で信号CcoswctとCsinwctとに分波され
る。この分波された信号coswct,sinwctは振幅変調器16
a ,16b で平方根特性器12a ,12b の各出力E1,E2によ
りそれぞれ振幅変調される。振幅変調器16a ,16b の出
力信号E3,E4は、定数項をK2とすると、それぞれ となる。この2つの出力信号E3,E4は合成器17で合成さ
れて、 という信号になる。この信号E5は、信号発振器13の信号
と位相器18で位相調整した基準位相信号で位相検波器19
において位相検波される。その検波出力信号E6は次のよ
うになる。
この信号E6は逆関数直線化器21で直線化され、その出力
信号E7となる。ここで定常状態(入力信号光,局発光が変動し
ていない状態)では信号光分配比と局発光分配比が等し
くなるように制御するのでAS=AL,BS=BLとなり、E7で、入力信号の偏光状態θSを示す。ここで光変調器3
の半波長電圧(直線偏光を90度回転させる電圧)をVπ
とすると、増幅器22の出力電圧E8がAS=1のときにE8
0,AS=0のときにE8=Vπになるようにオフセツトお
よび利得を与えれば、式(7)から とすることができるから、このようにして増幅器22の
出力で光変調器3を制御して出力局発光の偏光状態θL
を(π/2)・(E8/Vπ)とする。この時、光変調
器3を通過した局発光の分配比AL ,BLとなる。
このようにすることにより、AL=AS,BL=BSの条件が成
立する。
いま、入力信号光の偏光状態θS が変動し、入力信号光
の分配比ASがAS1 からAS2 に変化したとすると、定常状
態ではAS =AL ,BS =BL となっているから、逆関数直
線化器21の出力は、 変化し((6)式参照)、この変化にもとづいて光変調器
3が制御され、逆関数直線化器21の出力が になるように動作する。またAL はAS1 からAS2 へ変
化し、この制御の途中ではAL は必ずAS1 とAS2 との間
にあり、AS2 を越えることはない。このことは分配比AL
の制御がAS2 を越えて行き過ぎ、つまり余分に制御し
過ぎ振動しないことを示している。また、AS L ,B
S,BL の比の変動を求めて制御しているため、その入力
光の分配比AS ,BS の変動に対し制御可能であるのみ
ならず、AS ,BS が変動せず一定で制御系の電子回路
への外乱(雑音)などにより結果的に生じた局発光の分
配比AL ,BL が変動しても、その変動に対して制御が
行なわれる。
なお、位相検波器19の入力レベルが変動すると検波出力
が変動する。よつて例えば点線で示すように合成器17の
出力を分岐してレベル変動検出器23に供給して基準レベ
ルとの差を検出し、この検出出力により、信号発生器13
及び分波器14間に挿入力されたレベル制御器24を制御し
て、分波器14に入力される高周波信号のレベルを制御
し、合成器17の出力が前記基準レベルになるようにすれ
ばよい。このようにすれば入力信合光のレベルが変動し
もこれに影響されることなく、入力信号光の偏光状態に
拘らず常に最大値で受信出力信号が得られる。
第3図はこの発明の他の実施例の要部を示し、第2図中
の逆関数直線化器21を省略した構成である。この構成で
は位相検波器19の出力信号を直線化せず、正弦関数のま
ま光変調器3に加えるので、設定される局発光の分配器
AL,BLに誤差が生じる。第4図は第3図の構成による設
定誤差を計算によつて求めた特性である。横軸は時間、
同図Aの縦軸は第2図中の作動合成器7の出力電力の誤
差、同図Bの縦軸は分配比、曲線25は入力信号光の分配
比AS,曲線26は式(8)で求めた局発光の分配比AL、曲線2
7は出力電力の誤差、点28,29は制御系の外乱(雑音)
によつて局発光の分配比ALが変動したときの分配比AL
出力電力の誤差を示したものである。この第4図に示す
ように、最初はAL がAS と一致しており、この状態で
は差動合成器7の出力が最大となり、つまり出力電力の
誤差はゼロであるが、θS (AS )が変化し、AL から
ずれると出力が最大とならず、誤差が生じる。しかしこ
の第3図の構成においても、AL がAS に近づくように
動作するため位相検波器19の出力信号を直線化しなくて
も、定常状態、即ち入力信号光の偏光θSが変動してい
ない状態では出力電力の定常的な誤差は0.02dB以内で安
定化することがわかる。この誤差は無視できる程度のも
のであり、また制御系の外乱に対しても応答し安定化が
行われる。
<効 果> この発明による制御装置は一般的に考えられる誤差検出
法に比べて、入力信号光の偏光状態の変動の大きさおよ
びその方向を検波電圧E1,E2 から直接検出して局発
光の分配比AL,BL を制御し、光信号を誤差検出用信
号で変調しないので、受信出力信号には誤差信号検出に
よつて生じる変動等が加わることが無い。さらに、従来
の制御技術を適用した場合は制御系の特性によつて、発
振,オーバーシユートなどが問題になるが、この発明の
制御装置ではこれらの問題は生じない。この制御装置は
誤差検出を行つていないので、誤差量に対する比例,積
分,微分の動作がないので、応答特性は制御系の帯域で
決まり高速応答が可能である。
また入力信号光を直接分岐して入力信号光の偏光状態を
検出するものでないから、入力信号光に損札を与えな
い。
第1図に示した光受信回路中の制御回路9にこの発明に
よる制御装置を用いれば、信号光の偏光状態に依存せず
最大かつ一定の検波出力が得られ、受信回路の構成の簡
略化,SN比の劣化阻止などの利点がある。
なお光受信回路としては第1図に示した基本構成のもの
に限らず、特願昭58−155089号明細書に示す各種のもの
にこの発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の光受信回路制御装置を用いる光受信
回路の構成を示すブロツク図、第2図はこの発明の実施
例を示すブロツク図、第3図はこの発明の他の実施例の
要部を示すブロツク図、第4図は第3図の実施例による
この発明の特性を計算した結果の一例を示す特性図、第
5図は第1図中の制御回路9の具体例を示すブロック図
である。 1:光伝送路、2:局部光源、3:光変調器、4:合波
器、5:偏光分離器、6a,6b:光検波器、7:差動合成
器、8:受信出力端子、9:この発明の制御装置、11a
,11b :直線検波器、12a ,12b :平方根特性器、1
3:信号発生器、14:分波器、16a ,16b :振幅変調
器、17:合成器、18:位相器、19:位相検波器、21:逆
関数直線化器、22:増幅器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光伝送路から入力された信号光と、局部光
    源からの局発光を光変調器を通したものとを合波し、そ
    の合波光を2つの直交する直線偏光に分離し、これら2
    つの直線偏光を第1,第2の光検波器を用いてそれぞれ
    光検波し、これら光検波出力を差動的に合成して出力す
    る光受信回路において、上記第1の光検波器の出力信号
    を検波する第1の直線検波器と、その直線検波出力信号
    の平方根を得る第1の平方根特性器と、上記第2の光検
    波器の出力信号を検波する第2の直線検波器と、その直
    線検波出力信号の平方根を得る第2の平方根特性器と、
    高周波信号を発生する信号発生器と、その高周波信号を
    位相が互いに90゜異なる第1,第2の信号に分波する
    分波器と、その第1の信号を上記第1の平方根特性器の
    出力信号で振幅変調する第1の振幅変調器と、上記第2
    の信号を上記第2の平方根特性器の出力信号で振幅変調
    する第2の振幅変調器と、これら第1,第2の振幅変調
    器の出力信号を合成する合成器と、上記信号発生器から
    その信号の位相を調整する位相器と、その位相器の出力
    で上記合成器の出力信号を位相検波する位相検波器と、
    その位相検波器の出力信号により上記光変調器を変調制
    御してその出力光の偏光状態を制御する増幅器とを具備
    する光受信回路制御装置。
  2. 【請求項2】上記位相検波器の位相検波出力信号を直線
    化する逆関数直線化器が、上記位相検波器と上記増幅器
    との間に挿入されたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の光受信回路制御装置。
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