JPH0671236B2 - コヒーレント光学通信方式における位相ノイズの補償方法 - Google Patents

コヒーレント光学通信方式における位相ノイズの補償方法

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JPH0671236B2
JPH0671236B2 JP63329529A JP32952988A JPH0671236B2 JP H0671236 B2 JPH0671236 B2 JP H0671236B2 JP 63329529 A JP63329529 A JP 63329529A JP 32952988 A JP32952988 A JP 32952988A JP H0671236 B2 JPH0671236 B2 JP H0671236B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はコヒーレント光学通信方式即ち情報によつて変
調された搬送波によつてつくられるHF情報信号を生成
し、また非調整搬送波によつてつくられるHFパイロツト
信号(2つのHF信号は送信媒体を経て送信される)を生
成する送信レーザーをもつ送信機と、局部HF信号を生成
する局部レザー、この局部HF信号と受信したHF信号を混
合するミキサー回路及びHF情報信号及びHFパイロツト信
号に対応するMFパイロツト信号のみを通過させる少なく
とも1のMF情報信号とからなるヘテロダイン回路をもつ
受信機からなり該送信媒体を経て該HF信号を受信する光
学受信機とからなるコヒーレント光学方式において、レ
ーザーによつて生成した、位相ノイズを補償する方法に
関する。
(従来の技術) コヒーレント光学通信方式はレーザーの位相ノイズによ
つて大きな影響をうける。その結果、達成可能な信号/
ノイズ比(即ちビツトエラー比)が制限されまた受信機
の感度が低下する、DFB-レーザー(DFB:distributed Fe
edbackの捜査線幅(スペクトル帯域幅)は10MHzのオー
ダーであり、MEC-DFB-レーザー(MEC:Monolitical Exte
mal Cavity)の走査線幅は1MHzのオーダーである。KHz
領域の走査線幅は長い外部空洞(キヤビテイ)によつて
達成しうる。しかしこのような大きなレーザーはコヒー
レント通信ネツトワークでは実用し難い。
高品質のコヒーレント方式ではDFB-レーザーは数Gビツ
ト/sより大き送信速度に対しのみ用いるという事実はこ
のようなレーザー中の位相ノイズに原因している。また
同期変調は要求される固有周波数(数100MHz)でPLLsを
実用すると大きく妨害される。
上記からコヒーレント光学通信方式では位相ノイズの抑
制技術が極めて重要であることが判る。この技術は次の
ように細分しうる: ‐分光純化〔I〕、この場合位相ノイズの減少がレーザ
ー源で直接行なわれる; ‐補償〔II〕、この場合、ヘテロダイン検出後に、信号
処理により、受信側での位相ノイズが抑制される。
〔I〕分光純化は光学フイードバツク〔a〕、電気フイ
ードバツク〔b〕及び光学過〔c〕によつて行ないう
る。
‐〔a〕光学フイードバツクは大きくなつた(ehtende
d)空洞構造中で用いられる; ‐〔b〕電気フイードバツクはレーザーを用いる光学周
波数弁別(AFC)を安定化する〔文献1と2〕。走査線
幅をせまくすることはできるが、位相ノイズの減少はフ
イードバツク回路の帯域幅内の周波数に制限される(文
献3)。
従つてかかるコヒーレント方式の動作での制限は依然残
されている(文献4)。
〔c〕光学過は帯域フイルター(たとえばFabry-P′e
rotに従つたガラスフアイバーフイルター)によつて光
学搬送液の分光側波帯の位相ノイズをカツトオフする。
〔II〕補償技術は情報によつて変調された信号(情報信
号)と共に送られる非変調パイロツト搬送波(パイロツ
ト信号)を用いる。パイロツト信号は送信される情報に
より変調に先立つて送信レーザーから誘導されうる。情
報信号の搬送波に関する周波数偏移によつて受信側で情
報信号からパイロツト信号を分けることができる。また
情報信号とパイロツト信号の直交分極も互に関し可能で
ある(7)。局部レーザーによるヘテロダイン検出の後
に、位相ノイズ補償を信号処理によつて行なう。この目
的に対し非レーザーヘテロダイン検出を用いることが知
られている。この場合2つのMF信号‐HF情報信号とHFパ
イロツト信号からのもの‐がミキサー中で倍数的に混合
される。望ましくない混合物をフイルターによつて過
して除いた後、位相ノイズの補償されたMF信号が得られ
る;位相ノイズの除去はそれぞれのノイズ成分‐数学的
に示される‐が互にキヤンセルし合つてフイルターがMF
ミキサー信号だけを通す結果としてなされる。その後、
この低い位相ノイズMF信号が公知の方法によつてLF信号
に復調される。公知の補償法の欠点は、HF情報信号とHF
パイロツト信号と局部(ヘテロダイン)レーザーの信号
の間の周波数距離が望ましくない混合物を過できるよ
うに大きい必要があるためにそれぞれの要求される帯域
幅が相対的に大きいということである。この相対的に大
きな帯域幅が受信機のHF増幅機の性能に悪影響を与え
る。
(課題を解決するための手段) 本発明は下記A1に示す一位相ノイズの補償方法を提供す
るものであり、公知の方法に比し要求される帯域幅がか
なり小さくてよいという特長をもつている。本発明の特
徴は位相ノイズの補償を公知の方法でのMFドメインでは
なくLFドメイン中で行なうことにある。
本発明の方法に従えば、該MF信号の各々−MF情報信号と
MFパイロツト信号−を相当するLF信号に復調すること及
びこれらのLF信号−互の相関係に従つて−を直線的に減
算するか又は加算することに特徴がある。LF情報信号は
LE情報(それよりHF情報信号が送信側で変調される)と
LF位相ノイズの合計からなつており、他方LFパイロツト
信号は位相ノイズだけからなつている。これらのLF信号
が位相中にある場合は、一方から他方が減算される;ま
たこれらが逆位相中にある場合は互に加算される。それ
故、いづれの場合もLFパイロツト信号−LF位相ノイズに
等しい−はLF情報信号−送信される情報プラスLF位相ノ
イズに等しい−から減算されることになる−それにより
「クリーン」な情報が残る。しかしMF情報信号の振幅と
パイロツト信号の振幅は正しい比に調節する必要があ
る。
本発明はまた上記方法を用いるコヒーレント光学通信方
式つまりMF情報信号とMFパイロツト信号を復調回路に送
りそこでこれらのMF信号を相当するLF信号に変え減算し
それによつて低位相ノイズのカツトオフ信号を形成する
光学通信方式用の光学受信機を提供する。
周波数として局部HF信号は好ましくはHF情報信号とHFパ
イロツト信号の間にある。それによりミラー効果でLF情
報信号中のLF位相ノイズ成分がLFパイロツト信号のLF位
相ノイズ成分と逆位相にくる。そしてこれらのそれぞれ
のLF位相ノイズ成分を互に加えることによつて位相ノイ
ズが補償される。この方法は、この好ましい方法を用い
ることのできる受信機中でMF情報信号とMFパイロツト信
号の両方を1つの共通する復調回路に供給することがで
き、そこでMF信号を変調しさらに同時に互に加えること
ができるという特徴を有する。このようにしてわずかな
成分によつて低位相ノイズ出力信号をとり除くことがで
きる。
次に前記に示した文献名を記載する。
(1) 大津、片島 電気フイードバツクによる半導体レーザーの走査線幅減
少 IEEE J.Quantum Electron(USA).vol.Qe-21.no 12、p
p.1905−12、1985年12月、20REF. (2) 山本、斎藤、O.Nilsson 負フイードバツク半導体レーザー IEEE J.Quantum Electron(USA)、vol.QE-21.no 12、p
p.1919−28、1985年12月、21REF. (3) B.Glance 光学源の位相ノイズ減少AFCの動作 Electron.Lett.(GB)、vol.21、no.21、pp.994−5、1
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線幅半導体レーザー J.Lightwave Technol.(GB)、vol.LT-5、no.9、pp.127
3−6、1987年9月. (5) J.P.Dakin,C.A.Wade,G.H.Ellis コヒーレント光学通信方式への新規3-ウエーブミキシン
グヘテロダインアプローチ Proc.ECOC、1986、pp.33−7 (6) R.S.Bondurant,D.Welford,S.B.Ale-xander,V,
W,S,Chan 非線型ヘテロダイン検出による半導体レーザー中の周波
数‐ノイズ相殺 Opt.Lett.(USA)、vol.11、no.12、pp.791−3、1986
年12月、5REF. (7) R.Calvani,F.Caponi,F.Cisternino 偏波変調と変動ヘテロダイン検出によるレーザー位相ノ
イズに非感応性のコヒーレント送信 Proc.ECOC,1987、pp.9−12 次に図面に基づいて本発明を説明する。
第1図は本発明の第1の態様を示す。受信側においてMF
情報信号とMFパイロツト信号が別々に復調され、次いで
かくして形成されたLF信号が減算(引き算)される。第
1A図はHFスペクトル中の種々のHF信号の位置を示す。
第2図は本発明の好ましい態様を示す。受信側において
MF信号が1つの復調器中で復調されLF信号が互に加算さ
れる、これはHF情報信号の位置とHFパイロツト信号の位
置の間の局部HF信号の位置による。第1図は送信機1と
送信媒体2と受信機3から形成される。送信機はレーザ
ー4を有し、そこで変調器5に供給される光学HF信号を
発し、このHF信号はLM変調信号MlfによりHF情報信号Ihf
に変調される。レーザー4で発生したHF信号はまた周波
数シフター6に供給され、より低い△の周波数でHFパ
イロツト信号Phfを送る。2つのHF信号−IhfとRhf−は
送信媒体2を経て受信機3に送信され、そこでこれらの
信号が検波器7中で局部(ヘテロダイン)レーザー8の
HF信号と混合され電気的混合物に変換される。一対の帯
域フイルター9と10によつて所望のMF信号の各々−MF情
報信号ImfとMFパイロツト信号Pmf−が復調器11と12に供
給される。復調信号−LF情報信号とLFパイロツト信号−
が差動回路13に供給され、供給されたLF信号の差を出力
信号として送る。
操作は次の如くである。送信レーザー4のHF信号と局部
レーザー8のHF信号は位相ノイズ成分からなる。送信レ
ーザー4の位相ノイズはHF情報信号IhfとHFパイロツト
信号Phf中の両方でそれ自身が現れる。パイロツト信号
(位相ノイズを含む)は受信側で情報信号中の位相ノイ
ズ−送信レーザーからのものだけでなく局部レーザーに
よつて導入されたものも−を補償する働きをする。上記
したように、HF情報信号とHFパイロツト信号は混合と
過によつて受信側でMF情報信号とMFパイロツト信号に分
けられる。これらのMF信号−いづれもMF位相ノイズをも
つ−は次に復調され、最初の変調信号MlfプラスLF位相
ノイズ成分からなるLF情報信号及びLF位相ノイズ成分
(HFパイロツト信号は送信側では変調されないので)か
ら専らなるLFパイロツト信号をもたらす。差動回路13中
LFパイロツト信号(LF位相ノイズ成分に等しい)をLF情
報信号(最初の変調信号MlfプラスLF位相ノイズ成分に
等しい)から減算することによつて最初の変調信号Mlf
が残る。
第2図は受信器3の単純化を示しており、これはHF情報
信号Ihfの周波数とHFパイロツト信号Phfの周波数の間の
周波数をもつ局部レーザー信号Lhfを発生することによ
り達成される。これを第2A図に示す。検波器7のミキサ
ー生成物は唯一個の帯域フイルター14に供給される。そ
こでは所望の2つのMF信号−MF情報信号ImfMFパイロツ
ト信号Pmfをとおす。局部レーザー信号Ihfは周波数がHF
情報信号IhfとHFパイロツト信号Phfの間になるので、MF
信号の各々中の位相ノイズ成分はミラー効果により逆位
相中にくる。これらのMF信号の復調の後、LF信号中の位
相ノイズ成分も逆位相にくる。かくして位相ノイズの補
償は、上記の態様と同様、LF信号の一方から他方を減算
するのではなく、両者を加えることによつて達成され
る。このLF信号の加算は2つのMF信号を1のそして同じ
復調器15に示すことによつて同時に起こる。この復調器
15中で2つのMF信号が2つのLF信号−LF変調信号+LF位
相ノイズ成分からなるLF情報信号と逆位相中のLF位相ノ
イズからなるLFパイロツト信号−に復調され、互に加え
られ最初のLF変調信号をもたらす。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一態様を示す図であり、第1A図は種々
のHF信号中の位置を示す。第2図は本発明の好ましい態
様を示す図であり、第2A図は種々のHFスペクトルの位置
を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報によつて変調された搬送波によつてつ
    くられるHF情報信号を生成し、また非変調搬送波によつ
    てつくられるHFパイロツト信号(2つのHF信号は送信媒
    体を経て送信される)を生成する送信レーザーをもつ送
    信機と、局部HF信号を生成する局部レーザー、この局部
    HF信号と受信したHF信号を混合するミキサー回路及びHF
    情報信号及びHFパイロツト信号に対応するMFパイロツト
    信号のみを通過させる少なくとも1のMF情報信号とから
    なるヘテロダイン回路をもつ受信機からなり該送信媒体
    を経て該HF信号を受信する光学受信機とからなるコヒー
    レント光学方式においてレーザーによつて生成した位相
    ノイズを補償する方法において、MF情報信号(Imf)をL
    F情報信号(Ilf)に変調しまたMFパイロツト信号(Pm
    f)をLFパイロツト信号(Plf)に変調し、且つこれらの
    LF信号を、お互の位相関係に基づき一方から他方を引く
    か一方を他方に加えることを特徴とする位相ノイズを補
    償する方法。
  2. 【請求項2】MF情報信号(Imf)とMFパイロツト信号(P
    mf)を、前者をLF情報信号(Ilf)に後者をLFパイロツ
    ト信号(Plf)に変換するために、それぞれの復調回路
    (11,12)に供給し、且つ該2つのLF信号を、それら相
    互の位相関係に従つて一方から他方を引くか1方に他方
    を加えるための組合回路(13)に供給し低位相ノイズLF
    出力信号(Mlf)を形成するようにしてなるコヒーレン
    ト光学通信方式において請求項1の方法を用いるための
    光学受信機。
  3. 【請求項3】LF信号が互に位相中にありこれらの信号の
    1方から他方を組合回路(13)中で引く請求項2記載の
    光学受信機。
  4. 【請求項4】LF信号が互に逆位相中にありこれらの信号
    の1方と他方を結合回路中で加える請求項2記載の光学
    受信機。
  5. 【請求項5】局部HF信号(Lhf)がHF情報信号(Ihf)と
    HFパイロツト信号(Phf)の間の周波数をもち、該LF信
    号の1方と他方を加える請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】該MF情報信号(Imf)と該MFパイロツト信
    号(Pmf)がこれらMF信号を相当するLF信号に変換し且
    つこれらLF信号の1方と他方を同時に加えて低位相ノイ
    ズ出力信号(Mlf)を形成するための1の共通の復調回
    路(15)に供給するコヒーレント光学通信方式において
    請求項5記載の方法を用いるための光学受信機。
JP63329529A 1988-01-12 1988-12-28 コヒーレント光学通信方式における位相ノイズの補償方法 Expired - Lifetime JPH0671236B2 (ja)

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NL8800067 1988-01-12

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JPH03136420A JPH03136420A (ja) 1991-06-11
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EP (1) EP0325815B1 (ja)
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DE (2) DE3876416T2 (ja)
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