JPH06276153A - 偏波ダイバーシティ受信における光信号受信方法 - Google Patents

偏波ダイバーシティ受信における光信号受信方法

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JPH06276153A
JPH06276153A JP5081119A JP8111993A JPH06276153A JP H06276153 A JPH06276153 A JP H06276153A JP 5081119 A JP5081119 A JP 5081119A JP 8111993 A JP8111993 A JP 8111993A JP H06276153 A JPH06276153 A JP H06276153A
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JP
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light
signal
optical
light receiving
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JP5081119A
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Akira Fujisaki
晃 藤崎
Haruki Ogoshi
春喜 大越
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏波ダイバーシティ受信方式において、受光
素子からの電気信号を処理する電気回路の構成を簡潔に
し、安定した受信を可能にする。 【構成】 偏波ダイバーシティ受信方法において、夫々
の受信光ポート2の復調信号の状態を検知し、この検知
情報に基づいて受信光ポート2の受光素子3の動作切替
を行ない、切替え選択された受光素子3からの電気信号
を各受信光ポート2に共通の電気回路4により電気処理
する。また、前記の検知情報に基づいて受信光ポート2
の受光素子3の逆バイアス電圧を切り替えて、最適な受
信光ポート2の受光素子3を動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光の偏波面を変調して光
信号を伝送する光信号送受信システムにおいて、偏波ダ
イバーシティ受信する場合の光信号受信方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】光の偏光を変調(偏波面変調)すること
により信号伝送を行う光信号送受信システムにおいて
は、偏光変調された光から信号検出を行うために図3の
ような方法が提案されている。
【0003】図3に示すものは光源11からの光が信号
印加部(変調器:圧電素子)12において変調され、そ
の光信号が検光子13を通過することにより強度変調信
号へと変換され、更に受光器14の受光素子によりO/
E変換されるようにしたものである。このとき得られる
強度変調信号の強度は変調器12における光の偏光状
態、検光子13に入射する光の偏光状態に依存する。特
に、検光子13に入射する光が最適でない場合は受光素
子14で信号を受信できない場合がある。これを具体的
に説明すると以下のようになる。
【0004】偏波面変調による外部変調は図4に示す様
に、光ファイバ21の厚み方向(径方向)に振動を起こ
す圧電素子(図1の変調器)12を光ファイバ21の側
方へ押し付けることにより変調を行っている。このとき
の振動は超音波帯の周波数であり、それをキャリアとし
てFM変調を行う事により信号伝送をする。
【0005】図4の圧電素子12による偏波面変調の原
理は次のようになる。図4のように圧電素子12により
光ファイバ21の側方から応力が印加されているモデル
を考える。ここで光ファイバ21は印加長dにわたって
側方応力を受ける。座標軸を図4のように考え、また受
光部1における検光子13の挿入角度を図5のようにx
軸に対してγの角度とする。これにより圧電素子12を
通過する前の光(図5のEx、Fy)は式(1)で表さ
れる。 Ex=acosωo t { Fy=bcos(ωot+φ) (1) ただし、ωoは信号光の角周波数、またφは初期の位相
差である。
【0006】また、圧電素子12を通過した後の光は応
力印加によって、光ファイバ21の直行方向でその伝搬
定数が変化するので次のように表される。 E’x=acos[ωot+α(t)] { E’y=bcos[ωot+φ+β(t)] (2) ここで、α、βは側圧印加により変化するx軸方向、y
軸方向での光の位相変化量である。
【0007】図4の検光子13に角度γで挿入されて同
検光子13を通過し、受光器の受光素子14に入る光
は、 E 〜(E’xcosγ+E’ysinγ) (3) 式(2)、(3)から ただし、 A1 =acosαcosγ+bcos(φ+β)sinγ { A2 =asinαcosγ+bsin(φ+β)sinγ (4) となる。このとき受光素子14に入射する光パワーWは
式(4)より W 〜EEx =[(a2 cos2 γ+b2 sin2 γ) +absin2γsin{α(t)−β(t)−φ+π/2}](5) となる。
【0008】一方、ここで、圧電素子12の駆動によっ
て変化するα、βについて考える。図4の光ファイバ2
1に加わっている側方応力をσとすると、 ここで、ζは光弾性定数で、実際の側方応力は、 α(t)=σ0 +σ1 (t) (7) と表され、σ0 は光ファイバ21をはさんだ時に付与さ
れる初期応力である。今、圧電素子12の振動によって
光ファイバ21に加えられる応力がフックの法則に従う
として、圧電素子12のヤング率をY、圧電素子12の
圧電定数(単位電圧を加えた時の歪み)をd3 、印加電
圧をVmsinωs tとして、 実際には(1−σ0 /YoF)〜1でよって、(6)式は となる。
【0009】図2の受光器14への入射光パワーは
(5)(9)式より
【0010】ここで簡単のためにa=bである光で考え
ると、
【0011】ここでG’(t)はP=1+Acosωt
の形をしており、Aが最大のとき変調度が最大になる。
式(11)で実際には γ=π/4 φ=π/2+ω0dξσ0 /c のとき最大となり、
【0012】また、ω0 =2πc/λであるから λ:光の波長 つまり、強度変調された光の強度を示す指標である変調
度mは、 となる。
【0013】具体的な数値を代入すると d=2×10-2 (m) ζ=3.54×10-12 (m2 /N) Y=5×1010 (N/m2 ) d3 =4.17×10-10 (m/V) Vm =4 (V) 1=1.25×10-4 (m) であり、 λ=1.55μmのときm=0.193 λ=1.3μmのときm=0.230 となる。
【0014】前記(10)式は、ある平均強度を持った
光が強度変調されていることを表している。また、式
(10)より信号強度G(t)はa、b、φ及びγによ
って大きく変化することがわかる。つまり、圧電素子
(信号印加部)12へ入る光の偏光状態、及び受光側の
検光子13への入射する光の偏光状態に大きく依存する
ことになる。式(10)においてa=bでφが最大にな
るように固定し、平均強度を1としたときの変調光出力
とγ都の関係を示したのが図5である。また、図6は検
光子の挿入角度γと印加信号ωstと検光子出力光強度
(変調度m)の関係を示したものである。
【0015】この様な偏波面変調信号の受診部において
は、図6に示す様に変調度mはγの変数となり、またγ
は伝送路の状態により非周期的に変動するので安定に信
号を受信することが難しいという問題があった。
【0016】このような信号受信の不安定性を回避する
ために従来は特願平2−37748(特開平3−206
413)の実施例に記載されているような偏波ダイバー
シティ受信方法がとられている。この方法は図7に示す
ように受光部1における分光器71により受信側での光
を複数の受信光ポート72に分離し、各ポート72に分
離された光の各々が偏波位相素子73により異なった偏
光状態にされて、各受信光ポート72における検光子7
4、75に入射し、同検光子74、75を通過して受光
器14の受光素子(例えばフォトダイオード:PD)に
受光されるようにしたものである。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】このような偏波ダイバ
ーシティ受信方式では、複数の受信光ポート72のうち
いずれかの信号を受信できるので、安定した受信が可能
となるという利点があるが、各受信光ポート72の夫々
の受光素子3の後段に増幅器、復調回路等を個別に設け
なければならないので、各受信光ポート72の回路構成
が複雑になり、大型化するという難点があった。
【0018】本発明の目的はこのような偏波ダイバーシ
ティ受信方式において、受光素子でO/E変換された電
気信号の処理方法を改善することにより、回路構成を簡
潔化、小型化、軽量化できる受信方法を提案することに
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項1の
偏波ダイバーシティ受信における光信号受信方法は、図
1(a)に示す様に偏波面を変調して光信号を伝送する
光信号送受信システムの受光部1を複数の受信光ポート
2に分岐し、夫々の受信光ポート2の受光素子3で受光
するようにした偏波ダイバーシティ受信方法において、
夫々の受信光ポート2の復調信号の状態を検知し、この
検知情報に基づいて受信光ポート2の受光素子3の動作
切替を行ない、切替え選択された受光素子3からの電気
信号を各受信光ポート2に共通の電気回路4により電気
処理するようにしたものである。
【0020】本発明のうち請求項2の偏波ダイバーシテ
ィ受信における光信号受信方法は、請求項1の光信号受
信方法における検知情報に基づいて受信光ポート2の受
光素子3の逆バイアス電圧を切り替えることにより、最
適な受信光ポート2の受光素子3を動作させるようにし
たものである。
【0021】
【作用】本発明のうち請求項1の発明では、夫々の受信
光ポート2の復調信号の状態を検知し、この検知情報に
基づいて受信光ポート2の受光素子3の動作切替を行な
い、切替え選択された受光素子3からの電気信号を各受
信光ポート2に共通の電気回路4により電気処理するよ
うにしたので、受信部1の受光素子3以降の電気回路の
構成が簡潔化され、しかも受光素子3の動作切替により
最適な受信状態で信号を受信することができる。
【0022】本発明のうち請求項2の発明では、夫々の
受信光ポート2における受光素子3の逆バイアス電圧を
切り替えることにより、最適な受信光ポート2の受光素
子3を動作させるようにしたので、簡易な構成で確実に
受光素子3を切替えることができ、しかも、実際の受光
レベルに即した最適な受信状態で信号受信することが可
能である。
【0023】
【実施例1】本発明の偏波ダイバーシティ受信における
光信号受信方法の一実施例を図1に基づいて詳細に説明
する。
【0024】図1(a)は偏波ダイバーシティ受信にお
ける光学系(受光素子3まで)の構成を示すものであ
る。この図の分光器6で分岐された光は各々の受信光ポ
ート2の受光素子3に入射される。この場合、各々の受
信光ポート2の検光子13に入射する光の偏光状態を偏
波位相素子6により異なった状態に設定する。この設定
値を各々の受信光ポート2の受光素子3に入る信号が途
切れないように、即ち、各々の受信光ポート2がお互い
の機能を補うように設定することにより常に最適な信号
受信系を構成することができる。
【0025】図1(b)は偏波ダイバーシティ受信にお
ける図1(a)の光学系より後段の構成、即ち、本発明
の特徴を示すものである。これは各受信ポート2の受光
素子3{図1(a)の受光素子3と同じ}の後段に、夫
々の受光素子3により光/電気変換された電気信号を処
理する共通の電気回路4を設けてある。この電気回路4
はプリアンプ51、復調回路52、出力回路53、ノイ
ズ検知回路54、選択スイッチ55、逆バイアス電圧源
56から構成されている。
【0026】そして図1(b)では、各受信光ポート2
の受光素子3から出力される電気信号のうち、いずれか
一つが選択スイッチ55により選択されてプリアンプ5
1に伝送される。そして、今、図1(b)の上段の受光
素子3からの信号が選択されているとすると、その信号
はプリアンプ51て増幅され、復調回路52で復調され
て出力回路53から出力される。同時に、復調回路53
で復調された復調信号がノイズ検知回路55に入る。
【0027】ノイズ検知回路55に入力された復調信号
のノイズレベルが予め設定されているレベルよりも低い
場合は選択スイッチ55はそのままの状態に保持され、
同復調信号のノイズが前記の設定レベルよりも大きい場
合は選択スイッチ55により他の受信光ポート2に切替
わり、そのポート2の受光素子3からの信号がプリアン
プ51に伝送されるようにしてある。この場合、受信光
ポート2の切替えは、逆バイアス電圧源56から、選択
する(動作させる)受光素子3に逆バイアス電圧を印加
することにより行なわれるようにしてある。
【0028】
【実施例2】図1(b)に示す電気回路4はプリアンプ
51、復調回路52、出力回路53、ノイズ検知回路5
4、選択スイッチ55、逆バイアス電圧源56の全てを
各受信光ポート2に共通にしてあるが、本発明の電気回
路4はそれらの一部だけを共通にしてもよい。図2はそ
の一実施例を示すものである。
【0029】図2に示すものはプリアンプ51及び復調
回路52を各受信光ポート2の夫々に設け、出力回路5
3、選択スイッチ55、レベル検知回路57を共通にし
たものである。
【0030】そして図2では、各受信光ポート2の受光
素子3から出力される電気信号が夫々の受信光ポート2
のプリアンプ51で増幅され、復調回路52で復調され
る。この復調回路52のうちいずれか一つが選択スイッ
チ55により選択されて、その選択された復調回路52
の出力が出力回路53から出力される。従って、今、図
2の上段の復調回路52からの復調信号が選択されてい
るとすると、その復調信号は出力回路53から出力され
ると同時にレベル検知回路57にも入る。
【0031】レベル検知回路57に入力された復調信号
のレベルが予め設定されているレベルよりも低い場合
は、選択スイッチ55により他の受信光ポート2の復調
回路52が切替得選択され、その復調回路52からの復
調信号が出力回路53から出力されるようにしてある。
また、双方の光ポートのレベルがどちらとも十分なレベ
ルではない場合、入力信号ができるまで、選択スイッチ
は連続して切替動作を行う(待ち状態)。
【0032】
【発明の効果】本発明のうち請求項1の発明は次の様な
効果がある。 .受光素子3を切替えることにより最適な受信状態で
信号を受信することができる。 .受信部1の電気回路4の構成を簡潔化、小型化、軽
量化できる。
【0033】本発明のうち請求項2の発明は次の様な効
果がある。 .復調信号のノイズレベルを検知し、それに基づいて
切替えるものであるため、実際の受光レベルに即した最
適な受信状態で信号受信ができる。 .逆バイアス電圧の切替えにより最適な受信光ポート
2の受光素子3を選択するので、切替えのための回路構
成が簡潔になり、簡易な構成で確実に受光素子3を切替
えることができ、
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すものであり、
(a)は偏波ダイバーシティ受信における光学系の説明
図、(b)は偏波ダイバーシティ受信における光学系よ
り後段の説明図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す説明図。
【図3】光を偏波面変調することにより信号伝送を行う
光信号送受信システムの原理説明図。
【図4】図3の光信号送受信システムの具体例を示す説
明図。
【図5】図3の光信号送受信システムにおける変調光出
力の説明図。
【図6】図3の光信号送受信システムにおける検光子出
力光強度(変調度m)の説明図。
【図7】従来の偏波ダイバーシティ受信における受光部
の説明図。
【符号の説明】
1は受光部 2は受信光ポート 3は受光素子 4は電気回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏波面を変調して光信号を伝送する光信
    号送受信システムの受光部1を複数の受信光ポート2に
    分岐し、夫々の受信光ポート2の受光素子3で受光する
    ようにした偏波ダイバーシティ受信方法において、夫々
    の受信光ポート2の復調信号の状態を検知し、この検知
    情報に基づいて受信光ポート2の受光素子3の動作切替
    を行ない、切替え選択された受光素子3からの電気信号
    を各受信光ポート2に共通の電気回路4により電気処理
    するようにしたことを特徴とする偏波ダイバーシティ受
    信における光信号受信方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の光信号受信方法における検知
    情報に基づいて、受信光ポート2の受光素子3の逆バイ
    アス電圧を切り替えることにより、最適な受信光ポート
    2の受光素子3を動作させるようにしたことを特徴とす
    る偏波ダイバーシティ受信における光信号受信方法。
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