JPH0671232B2 - 二重平衡偏波ダイバ−シティ受信装置 - Google Patents

二重平衡偏波ダイバ−シティ受信装置

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JPH0671232B2
JPH0671232B2 JP61163717A JP16371786A JPH0671232B2 JP H0671232 B2 JPH0671232 B2 JP H0671232B2 JP 61163717 A JP61163717 A JP 61163717A JP 16371786 A JP16371786 A JP 16371786A JP H0671232 B2 JPH0671232 B2 JP H0671232B2
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秀夫 桑原
輝美 近間
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 コヒーレント光通信方式に於ける二重平衡偏波ダイバー
シティ受信装置に関し、偏波ダイバーシティ受信方式と
二重平衡混合方式との利点を組合せて、安定なコヒーレ
ント光受信を可能とすることを目的とし、受信光と局部
発振光とを混合して複数の光信号を出力する光カプラ
と、この光カプラから出力される複数の光信号をそれぞ
れ互いに直交する二つの偏光成分に分離して複数の光信
号を出力する複屈折結晶からなる偏光分離手段と、同一
平面上に配置されていると共に、前記偏光分離手段によ
り各偏光成分に分離された光信号を中間周波数成分を有
する電気信号に変換する受光手段と、この受光手段から
の電気信号を位相調整により合成する合成手段とを備え
たものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コヒーレント光通信方式に於ける二重平衡偏
波ダイバーシティ受信装置に関する。
光通信方式に於いては、光伝送路により伝送された受信
光を、直接的に受光素子により受光して電気信号に変換
する直接検波方式が一般的である。又コヒーレント光通
信方式に於いては、純度の高いレーザ光源を局部発振光
の光源とし、受信光と局部発振光とを混合するホモダイ
ン検波方式又はヘテロダイン検波方式が知られており、
直接検波方式に比較して受信感度の向上が期待できるも
のである。従って、光伝送路に於ける中継間隔の拡大又
は中継器数の削減が可能となる。又加入者系等に適用し
た場合に、分岐数の増大が期待できるから、光伝送路を
経済的に構成することが可能となる。
このようなホモダイン検波方式又はヘテロダイン検波方
式を用いた時に、光伝送路に於ける偏波揺らぎに起因す
る受信光と局部発振光との干渉効率の低下及び局部発振
光の強度雑音による受信感度の低下を抑制することが要
望されている。
〔従来の技術〕
第4図はコヒーレント光通信の説明図であり、ホモダイ
ン検波方式又はヘテロダイン検波方式を示すもので、送
信部91からの光信号は、シングルモード光ファイバから
なる光伝送路92により受信部に伝送される。受信部に於
いては、その受信光と、局部発振レーザ94からの局部発
振光とを光混合器93に加えて混合させ、その混合出力光
をホトダイオード等の受光素子95に入射させ、光信号を
電気信号に変換して増幅器96に加えるものである。この
増幅器96の出力信号は、例えば、数GHzの中間周波数信
号となる。
このようなコヒーレント光通信方式に於いて、送信部91
から送出された光信号は、レーザ光を直接或いは間接に
変調したもので、直線偏波光となるものであるが、通常
のシングルモード光ファイバーからなる長距離の光伝送
路92を伝搬することにより、楕円偏波光となったり、或
いは偏波方向が回転したりすることがある。この偏波方
向の揺らぎが大きいと、光混合器93に於ける局部発振光
との干渉効率が低下して、最悪状態では受信不可能とな
る。
第5図に示す偏波ダイバーシティ受信方式は、このよう
な問題点を解決しようとするものであり、光伝送路を介
して受信した受信光を、偏光分離素子101によって直交
する偏波成分に分離し、それぞれの偏波成分に対して局
部発振レーザ104からの局部発振光を光混合器103,106に
より混合する。この場合、同一の局部発振光から直交し
た偏波成分を形成する為に、光混合器103,106間に1/2波
長板105等の手段を設けるものであり、又偏光分離素子1
01と、光混合器106との配置位置に対応して、図示のよ
うな反射板102を設けるものである。
光混合器103,106のそれぞれの出力光は、受光素子107,1
08に入射されて電気信号に変換され、増幅器109,110に
より増幅される。合成部112に於いては、増幅器109の出
力信号と、移相器111により位相が制御された増幅器110
の出力信号とを合成し、その合成出力信号が増大となる
ように、移相器111の移相量が制御される。
従って、光伝送路に於ける偏波方向の揺らぎが大きい場
合でも、受光素子107,108の何れか一方から出力信号が
得られるので、受信不能となることはない。
又第6図は局部発振光の強度雑音によるC/N特性曲線図
を示し、第4図又は第5図に示す構成に於いて、局部発
振光強度を大きくするに従ってC/N又は最小受信レベル
が改善されるものである。しかし、局部発振レーザ94,1
04の安定性等に基づく局部発振光の強度雑音が大きい場
合、局部発振光強度を大きくしても、本来到達できるシ
ョット雑音限界に達しないので、C/Nが劣化することが
ある。従って、強度雑音の小さい局部発振光を用いてC/
Nの劣化を許容するか、或いはこの強度雑音を抑圧する
必要がある。
そこで、二重平衡混合方式が提案された。この二重平衡
混合方式は、例えば、第7図に示すように、受信光121
と局部発振レーザ124からの局部発振光とを光混合器122
に加えて混合した時に、二つの出力光が得られるから、
それぞれ受光素子123,125にそれらの出力光を入射して
電気信号に変換し、増幅器126,127により増幅して減算
器128に加えるものである。
光混合器122から受光素子123,125に入射される受信光と
局部発振光とのビート信号成分は180゜位相がずれてお
り、又局部発振光の強度雑音成分は同相となるから、減
算器128により増幅器126,127の出力信号の差を求めるこ
とにより、ビート信号成分は相加され、強度雑音成分は
相殺されて、局部発振光の強度雑音を大幅に低減するこ
とができる。
第8図は二重平衡受光部の説明図であり、光混合器131
に受信光と局部発振光とが入射され、混合光は直列接続
の受光素子132,133に入射され、受光素子132,133の接続
点から信号を増幅器134に入力するものであり、受光素
子132,133を直列に接続していることにより、第7図に
於ける減算器128と同様に、同相の強度雑音成分を相殺
し、180゜位相のビート信号成分を相加することができ
る。
又第9図は、3dB光カプラ135を光混合器として用いた二
重平衡受光部の説明図であり、受信光と局部発振光とを
3dB光カプラ135に入射し、混合された出力光をそれぞれ
直列接続の受光素子136,137に入射し、受光素子136,137
の接続点の信号を増幅器138により増幅するものであ
り、第8図に示す構成と同様に、ビート信号成分を相加
し、強度雑音成分を相殺することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述の第4図及び第5図に示す従来例に於いては、光混
合器93,106からの一方の混合出力光のみを利用している
ので、他方の混合出力光は損失となる。又局部発振光の
強度雑音によるC/Nの劣化が生じる。従って、受信感度
を向上させることが困難であった。又第7図に示す従来
例に於いては、局部発振光の強度雑音を抑圧することが
できるが、偏波方向の揺らぎによる受信感度の変動が生
じて、最悪の場合は、受信光と局部発振光との偏波方向
が直交する状態となり、受信不能となる場合が生じる欠
点があった。
本発明は、偏波ダイバーシティ受信方式と二重平衡混合
方式との利点を組合せて、安定なコヒーレント光受信を
可能とすることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の二重平衡偏波ダイバーシティ受信装置は、第1
図を参照して説明すると、受信光と局部発振光とを混合
して複数の光信号を出力す光カプラと、この光カプラか
ら出力される複数の光信号をそれぞれ互いに直交する二
つの偏光成分に分離して、複数の光信号を出力する複屈
折率結晶からなる偏光分離手段(光混合及び偏光分離部
1)と、同一平面上に配置されると共に、偏光分離手段
により各偏光成分に分離された光信号を中間周波数成分
を有する電気信号に変換する受光手段2〜5と、これら
の受光手段2〜5からの電気信号を位相調整して合成す
る合成手段(合成部6)とを備えたものである。
〔作用〕
光カプラと偏光分離手段とを含む光混合及び偏光分離部
1により、受信光と局部発振光とを混合し、且つ互いに
直交する二つの偏光成分に分離することにより、例え
ば、四つの出力光が得られる。これらの四つの出力光を
それぞれ受光手段2〜5に入射して中間周波数成分を有
する電気信号に変換し、合成部6に於いては、位相調整
して合成する。従って、偏波方向の揺らぎによる影響を
抑圧することができる。
〔実施例〕
第2図は本発明の実施例の説明図であり、31は送信部、
32はシングルモードファイバからなる光伝送路、33は光
カプラ、34は局部発振レーザ、35は偏光分離部としての
複屈折結晶からなる偏光ビームスプリッタ、36〜39は受
光素子、40は合成回路である。
光カプラ33は、導波路型等による3dB光カプラにより構
成され、その入出力部分の光ファイバは、定偏波ファイ
バa〜dが用いられる。又局部発振レーザ34からの局部
発振光は、定偏波ファイバbの主軸方向に対して45゜の
傾きで入射されて、光カプラ33に於ける両偏波成分に対
して干渉できるように構成されている。
又光伝送路32を介して受信した光信号は、ランダム的な
偏波方向を有するものとなるが、定偏波ファイバaを介
して光カプラ33に入射されることにより、定偏波ファイ
バaによる偏波方向の光信号となる。そして、光カプラ
33に於いて局部発振光と混合され、定偏波ファイバc,d
を介して偏光ビームスプリッタ35に入射され、偏光成分
(P波とS波)に分離される。この偏光ビームスプリッ
タ35は、各種の複屈折結晶を用い、且つ光カプラ33と受
光素子36〜39との関係位置に対応した形状とすることが
できる。又定偏波ファイバa〜dを用いたことにより、
光カプラ33に於ける偏光成分を一致させて、偏光ビーム
スプリッタ35に入射することができる。
この偏光ビームスプリッタ35の一方の面に、光カプラ33
から出力された二つの光信号が入射され、他方の面から
分離された例えば二つのP波が受光素子36,38にそれぞ
れ入射され、又二つのS波がそれぞれ受光素子37,39に
入射される。それらの受光素子36〜39は同一平面上に配
置されており、又受光素子36,38を直列接続し、同様
に、受光素子37,39を直列接続して、それぞれの接続点
の信号を合成回路40に入力する。
その場合、受光素子36,38に入射される局部発振光の強
度雑音成分は同相となり、同様に、受光素子37,39に入
射される局部発振光の強度雑音成分も同相となるから、
局部発振光の強度雑音成分は相殺される。又受光素子3
6,38に入射されるビート信号成分は180゜位相となり、
同様に、受光素子37,39に入射されるビート信号成分は1
80゜位相となるから、ビート信号成分は相加される。
又合成回路40では、受光素子36,38の出力信号と、受光
素子37,39の出力信号との位相差を調整して合成する。
その場合の位相差は、光伝送路32に於いて生じた時間的
に変化する位相差と、定偏波ファイバ内で生じた位相差
との和となる。従って、光伝送路32により偏波方向の揺
らぎが生じたとしても、受光素子36〜39の出力信号の位
相調整を行って合成することにより、その影響を抑圧す
ることができる。
第3図は偏波分離部の説明図であり、受信光と局部発信
光との混合出力光の一つが定偏波ファイバ41からレンズ
42を介して複屈折結晶からなる偏光ビームスプリッタ43
に入射された場合を示し、P波とS波とに分離され、P
波とS波とは、レンズ44,45を介して受光素子46(簡単
化の為にまとめて図示しているが、2個の受光素子を含
む)に入射される。
この場合、レンズ42の焦点距離の選定により、P波とS
波とを集光するレンズ44,45を省略することも可能であ
る。又第2図の実施例の偏光ビームスプリッタ35に於い
ては、二つの混合出力光が入射されるから、二つのP波
と二つのS波との合計四つの分離出力光となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、受信光と局部発信光と
を光カプラにより混合し、この光カプラから出力される
複数の光信号を、複屈折結晶からなる偏光分離手段によ
りそれぞれ互いに直交する偏光成分に分離し、それぞれ
の分離出力光を同一平面上に配置した受光手段2〜5に
よって電気信号に変換し、同一偏光成分に対応した電気
信号同志を合成し、且つ位相調整して合成手段(合成部
6)により合成するものである。
従って、局部発振光の強度雑音成分は、同相で入力され
る受光手段の出力信号の差を求めることにより相殺され
るから、強度雑音の大きい半導体レーザ等の局部発振レ
ーザを用いても、C/Nを改善することができる。又偏波
方向の揺らぎについては、受光手段2〜5の出力信号の
位相調整を行って合成する偏波ダイバーシティ方式によ
り、その影響を除去することができる。即ち、安定なコ
ヒーレント光通信を行わせることができる利点がある。
又同一偏光分離手段を複屈折結晶により構成したことに
より、偏光分離出力光を入射する受光手段2〜5を同一
平面上に配置できるから、小型化を図ることができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の実施例
の説明図、第3図は偏光分離部の説明図、第4図はコヒ
ーレント光通信の説明図、第5図は偏波ダイバーシティ
受信方式の説明図、第6図は局部発振光の強度雑音によ
るC/N特性曲線図、第7図は二重平衡混合方式の説明
図、第8図は二重平衡受光部の説明図、第9図は二重平
衡受光部の説明図である。 1は光カプラと偏光分離手段とを含む光混合及び偏光分
離部、2〜5は受光手段、6は合成部、31は送信部、32
は光伝送路、33は光カプラ、34は局部発振レーザ、35は
偏光ビームスプリッタ、36〜39は受光素子、40は合成回
路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受信光と局部発振光とを混合して複数の光
    信号を出力する光カプラと、 該光カプラから出力される複数の光信号をそれぞれ互い
    に直交する二つの偏光成分に分離して複数の光信号を出
    力する複屈折結晶からなる偏光分離手段と、 同一平面上に配置され、且つ前記偏光分離手段により各
    偏光成分に分離された光信号を中間周波数成分を有する
    電気信号に変換する受光手段と、 該受光手段からの電気信号を位相調整により合成する合
    成手段とを備えた ことを特徴とする二重平衡偏波ダイバーシティ受信装
    置。
JP61163717A 1986-06-20 1986-07-14 二重平衡偏波ダイバ−シティ受信装置 Expired - Lifetime JPH0671232B2 (ja)

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EP87108787A EP0251062B1 (en) 1986-06-20 1987-06-19 Dual balanced optical signal receiver
DE3788537T DE3788537T2 (de) 1986-06-20 1987-06-19 Symmetrischer doppelt-optischer Signalempfänger.
US07/433,431 US5003626A (en) 1986-06-20 1989-11-08 Dual balanced optical signal receiver

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