JPH0716174B2 - 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 - Google Patents
光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置Info
- Publication number
- JPH0716174B2 JPH0716174B2 JP61141720A JP14172086A JPH0716174B2 JP H0716174 B2 JPH0716174 B2 JP H0716174B2 JP 61141720 A JP61141720 A JP 61141720A JP 14172086 A JP14172086 A JP 14172086A JP H0716174 B2 JPH0716174 B2 JP H0716174B2
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- JP
- Japan
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- local oscillation
- light
- oscillation light
- series
- optical
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置に関し、
特に光通信などに用いる光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置に関する。
特に光通信などに用いる光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置に関する。
〔従来の技術〕 信号光と局部発振光を合波し、その中間周波成分を検波
して信号光を復調する光ヘテロダイン・ホモダイン検波
方式は、信号光検波感度の劣化の原因となる、光検出器
が有する熱雑音の影響等を少なくできるため、信号光を
直接検波する方式に比べ信号光検波感度を大幅に向上す
ることができ、微小光量の計測や光通信などの分野への
適用が検討されている。
して信号光を復調する光ヘテロダイン・ホモダイン検波
方式は、信号光検波感度の劣化の原因となる、光検出器
が有する熱雑音の影響等を少なくできるため、信号光を
直接検波する方式に比べ信号光検波感度を大幅に向上す
ることができ、微小光量の計測や光通信などの分野への
適用が検討されている。
光ヘテロダイン・ホモダイン検波方式においては、局部
発振光量を大きくするほど、熱雑音の影響は低減される
が、大きくしすぎると局部発振光の光強度雑音の影響が
増加するため、かえって信号光検波感度が劣化する。従
って、従来は信号光検波感度が最大となるように、すな
わち、検波信号と前記した熱雑音および光強度雑音なら
びにショット雑音からなる雑音の総和との比が最大にな
るよう局部発振光量を設定していた。
発振光量を大きくするほど、熱雑音の影響は低減される
が、大きくしすぎると局部発振光の光強度雑音の影響が
増加するため、かえって信号光検波感度が劣化する。従
って、従来は信号光検波感度が最大となるように、すな
わち、検波信号と前記した熱雑音および光強度雑音なら
びにショット雑音からなる雑音の総和との比が最大にな
るよう局部発振光量を設定していた。
一方、更に信号光検波感度の向上をはかるために、光強
度雑音の抑圧効果を有するバランストレシーバ型の光ヘ
テロダイン・ホモダイン検波装置（以下バランストレシ
ーバという）が注目され始めている。このバランストレ
シーバの構成は、ユーエン氏によるオプティクスレター
ズ18巻1983年177〜179ページの文献、町田氏による昭和
60年度電子通信学会総合全国大会予稿集４−306〜307ペ
ージの文献等に詳しく掲載されている。
度雑音の抑圧効果を有するバランストレシーバ型の光ヘ
テロダイン・ホモダイン検波装置（以下バランストレシ
ーバという）が注目され始めている。このバランストレ
シーバの構成は、ユーエン氏によるオプティクスレター
ズ18巻1983年177〜179ページの文献、町田氏による昭和
60年度電子通信学会総合全国大会予稿集４−306〜307ペ
ージの文献等に詳しく掲載されている。
第２図は、従来のかかる光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置の一例を示すブロック図である。
波装置の一例を示すブロック図である。
この従来例は、局部発振光源99から放射される局部発振
光92と信号光源98から放射される信号光91とを分岐比１
対１の光カップラ95によって合波したとき、合波光93・
94のそれぞれの中間周波成分の位相と光強度雑音成分の
位相との関係が各合波光93・94間で180゜異なっている
ことを利用し、光強度雑音のみを打ち消すようにしたも
のである。即ち、光検出器96からなるＩ系列と光検出器
97からなるII系列とで中間周波成分は180゜位相差を持
ち差動合波器100で差動合波される。一方、光強度雑音
は各系列で同位相であるため、差動合波器100によって
抑圧される。
光92と信号光源98から放射される信号光91とを分岐比１
対１の光カップラ95によって合波したとき、合波光93・
94のそれぞれの中間周波成分の位相と光強度雑音成分の
位相との関係が各合波光93・94間で180゜異なっている
ことを利用し、光強度雑音のみを打ち消すようにしたも
のである。即ち、光検出器96からなるＩ系列と光検出器
97からなるII系列とで中間周波成分は180゜位相差を持
ち差動合波器100で差動合波される。一方、光強度雑音
は各系列で同位相であるため、差動合波器100によって
抑圧される。
この抑圧効果のために局部発振光92を大きくしても光強
度雑音の影響は少なく、かつ局部発振光92を大きくすれ
ば熱雑音の影響もほぼなくなるので、第２図に示す従来
例の信号光検波感度はほぼショット雑音のみで制限され
るようになる、即ち、理想的限界に近づく。
度雑音の影響は少なく、かつ局部発振光92を大きくすれ
ば熱雑音の影響もほぼなくなるので、第２図に示す従来
例の信号光検波感度はほぼショット雑音のみで制限され
るようになる、即ち、理想的限界に近づく。
第２図に示す従来例において、信号光検波感度を最大に
するには、光カップラ95の分岐比を１対１に、またＩ・
II系列検波器（光検出器96・97の直後に増幅器がおかれ
る場合も考慮して、これら増幅器も含めてＩ・II系列検
波器と総称する）の利得を同一にするのが望ましい。光
カップラ95の分岐比が１対１の場合には、局部発振光92
の光量に変動が生じてもＩ・II系列権波器の利得は同一
のままで、局部発振光92の光量に対応した最も良い信号
光検波感度が得られる。しかし、光カップラ95の分岐比
を正確に１対１に設定するるのは困難であり、通常１対
１分岐よりずれた値となる。この場合、局部発振光量に
対応した最も良い信号光検波感度を得るには、Ｉ・II系
列検波器間に最適の利得差を与える必要がある。そのた
め、例えば、光カップラの分岐比を求めて、Ｉ・II系列
検波器間に予め最適利得差を与える等のことが考えられ
ている。しかし、この最適利得差は局部発振光量依存性
を有するため、第２図に示す従来例では、局部発振光量
に変動が生じた場合には、信号光検波感度が劣化してし
まう欠点のあることを発明者らは明らかにした。
するには、光カップラ95の分岐比を１対１に、またＩ・
II系列検波器（光検出器96・97の直後に増幅器がおかれ
る場合も考慮して、これら増幅器も含めてＩ・II系列検
波器と総称する）の利得を同一にするのが望ましい。光
カップラ95の分岐比が１対１の場合には、局部発振光92
の光量に変動が生じてもＩ・II系列権波器の利得は同一
のままで、局部発振光92の光量に対応した最も良い信号
光検波感度が得られる。しかし、光カップラ95の分岐比
を正確に１対１に設定するるのは困難であり、通常１対
１分岐よりずれた値となる。この場合、局部発振光量に
対応した最も良い信号光検波感度を得るには、Ｉ・II系
列検波器間に最適の利得差を与える必要がある。そのた
め、例えば、光カップラの分岐比を求めて、Ｉ・II系列
検波器間に予め最適利得差を与える等のことが考えられ
ている。しかし、この最適利得差は局部発振光量依存性
を有するため、第２図に示す従来例では、局部発振光量
に変動が生じた場合には、信号光検波感度が劣化してし
まう欠点のあることを発明者らは明らかにした。
本発明の目的は、上記欠点を解決して局部発振光量が変
動しても常に最も良い信号光検波感度が得られるバラン
ストレシーバ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置
を提供することにある。
動しても常に最も良い信号光検波感度が得られるバラン
ストレシーバ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置
を提供することにある。
本発明によれば、局部発振光と信号光とを方向性結合器
で合波して得た二つの合波光を２系列の検波器でそれぞ
れ電気信号に変換し、これら電気信号を互いに180゜の
位相差を持たせて差動合成するバランストレシーバ型の
光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、前記局
部発振光の総光量に応じて、前２系列の検波器相互間の
電気信号利得差を変化させる手段を備えることを特徴と
する光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置が得られる。
で合波して得た二つの合波光を２系列の検波器でそれぞ
れ電気信号に変換し、これら電気信号を互いに180゜の
位相差を持たせて差動合成するバランストレシーバ型の
光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、前記局
部発振光の総光量に応じて、前２系列の検波器相互間の
電気信号利得差を変化させる手段を備えることを特徴と
する光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置が得られる。
次に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置の第一の実施例を示すブロック図である。
波装置の第一の実施例を示すブロック図である。
信号光源18および局部発振光源19から放射された信号光
11および局部発振光12はそれぞれ光ファイバ20・21に入
力し、光ファイブカップラ15で合波され、それぞれ光フ
ァイバカップラ15の信号光に対する結合度ｋで決まる割
合で分岐されてＩ系列検波器およびII系列検波器の光検
出器16および17に入力される。
11および局部発振光12はそれぞれ光ファイバ20・21に入
力し、光ファイブカップラ15で合波され、それぞれ光フ
ァイバカップラ15の信号光に対する結合度ｋで決まる割
合で分岐されてＩ系列検波器およびII系列検波器の光検
出器16および17に入力される。
信号光11の光量をIS,局部発振光12の光量をILとすれ
ば、光検出器16および17が出力する中間周波成分の強度
は同一である、ｋ（１−ｋ）ISILとなる。一方、光ヘテ
ロダイン・ホモダイン検波方式では、一般にIL≫ISであ
り、光強度雑音による中間周波成分中の雑音成分は局部
発振光源19に起因する分のみを考慮すればよい。局部発
振光12の光強度雑音（＜iL 2＞）は光ファイバカップラ1
5の結合度ｋに従い分けられ、Ｉ系列検波器にはｋ＜iL
＞,II系列検波器には（１−ｋ）＜iL＞の振幅をもつ雑
音成分がそれぞれ入力する。これら雑音成分の振幅は、
ｋ＝0.5のとき互いに等しくなり、ｋ≠0.5であれば等し
くない。
ば、光検出器16および17が出力する中間周波成分の強度
は同一である、ｋ（１−ｋ）ISILとなる。一方、光ヘテ
ロダイン・ホモダイン検波方式では、一般にIL≫ISであ
り、光強度雑音による中間周波成分中の雑音成分は局部
発振光源19に起因する分のみを考慮すればよい。局部発
振光12の光強度雑音（＜iL 2＞）は光ファイバカップラ1
5の結合度ｋに従い分けられ、Ｉ系列検波器にはｋ＜iL
＞,II系列検波器には（１−ｋ）＜iL＞の振幅をもつ雑
音成分がそれぞれ入力する。これら雑音成分の振幅は、
ｋ＝0.5のとき互いに等しくなり、ｋ≠0.5であれば等し
くない。
一般に、光ファイバカップラ15の結合度ｋを0.5（１対
１分岐）に設定するのは困難であり、通常は0.5からず
れる。従って、局部発振光量ILに対応して最も良い信号
光検波感度を得るには、I.II系列検波器に入力するそれ
ぞれの光強度雑音が互いに打ち消されるように、即ち、
光強度雑音に起因してＩ・II系列検波器からそれぞれ出
力される雑音の振幅を同一にするように、Ｉ・II系列検
波器間に最適利得差を与える必要がある。ただし、この
最適利得差は局部発振光量ILの変動により変化する。
１分岐）に設定するのは困難であり、通常は0.5からず
れる。従って、局部発振光量ILに対応して最も良い信号
光検波感度を得るには、I.II系列検波器に入力するそれ
ぞれの光強度雑音が互いに打ち消されるように、即ち、
光強度雑音に起因してＩ・II系列検波器からそれぞれ出
力される雑音の振幅を同一にするように、Ｉ・II系列検
波器間に最適利得差を与える必要がある。ただし、この
最適利得差は局部発振光量ILの変動により変化する。
第３図は、本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置が用いる原理の説明図である。
波装置が用いる原理の説明図である。
第３図は、光ファイバカップラの結合度ｋが0.4の場合
に、２系列検波器に入力する局部発振光量の総和（IL）
をパラメータとして、２系列検波器間の利得差に対する
パワーペナルティの変化を示したものであり、パワーペ
ナルティはショット雑音のみで決まる信号光検波感度か
らの劣化分として定義している。
に、２系列検波器に入力する局部発振光量の総和（IL）
をパラメータとして、２系列検波器間の利得差に対する
パワーペナルティの変化を示したものであり、パワーペ
ナルティはショット雑音のみで決まる信号光検波感度か
らの劣化分として定義している。
第３図より、局部発振光量ILに変動が生じると局部発振
光量に対応して最も良い信号光検波感度を与える２系列
検波器間の利得差がシフトすることがわかる。このこと
から、２系列検波器間の利得差を一定としていると、局
部発振光量の変動により信号光検波感度に劣化が生じて
しまう。
光量に対応して最も良い信号光検波感度を与える２系列
検波器間の利得差がシフトすることがわかる。このこと
から、２系列検波器間の利得差を一定としていると、局
部発振光量の変動により信号光検波感度に劣化が生じて
しまう。
第１図に示す実施例は、以下説明するように局部発振光
量ILの変動に対して常に最も良い信号光検波感度を与え
るように構成されている。
量ILの変動に対して常に最も良い信号光検波感度を与え
るように構成されている。
局部発振光源19は半導体レーザからなり、半導体レーザ
では温度変動に伴い発振閾値の変動が生じ、同一注入電
流による発振光量が変わるので、Ｉ・II系列検波器に入
力する局部発振光成分の光量も変動する。また、半導体
レーザの劣化などによっても同様な変動が生じる。
では温度変動に伴い発振閾値の変動が生じ、同一注入電
流による発振光量が変わるので、Ｉ・II系列検波器に入
力する局部発振光成分の光量も変動する。また、半導体
レーザの劣化などによっても同様な変動が生じる。
このような局部発振光量ILの変動を光検出器23でモニタ
する。Ｉ系列検波器には可変利得増幅器22が備えてあ
り、光検出器23のモニタ出力によって可変利得増幅器22
の利得を制御することにより局部発振光量ILに対応して
常に最も良い信号光検波感度が得られるようにＩ・II系
列検波器間の利得差を自動的に調整する。その結果、差
動増幅器24の出力における信号光検波感度は局部発振光
量ILに対して常に最良に保たれる。
する。Ｉ系列検波器には可変利得増幅器22が備えてあ
り、光検出器23のモニタ出力によって可変利得増幅器22
の利得を制御することにより局部発振光量ILに対応して
常に最も良い信号光検波感度が得られるようにＩ・II系
列検波器間の利得差を自動的に調整する。その結果、差
動増幅器24の出力における信号光検波感度は局部発振光
量ILに対して常に最良に保たれる。
第４図は本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検波
装置の第二の実施例を示すブロック図である。
装置の第二の実施例を示すブロック図である。
第４図に示す実施例では、局部発振光量の変動のモニタ
を、光ファイバ21に入力した局部発振光12の一部を光フ
ァイバカップラ25を用いて取り出し光検出器23で検出す
ることにより行なう。この場合、光ファイバカップラ25
の結合度（kM）をあらかじめ知っておけば、モニタされ
た局部発振光量ILMであるとき、Ｉ・II系列検波器に入
力する局部発振光量の総和は（１−kM）ILMで与えられ
ることになり、この光量に応じて可変利得増幅器22の増
幅度を制御すれば良いことになる。
を、光ファイバ21に入力した局部発振光12の一部を光フ
ァイバカップラ25を用いて取り出し光検出器23で検出す
ることにより行なう。この場合、光ファイバカップラ25
の結合度（kM）をあらかじめ知っておけば、モニタされ
た局部発振光量ILMであるとき、Ｉ・II系列検波器に入
力する局部発振光量の総和は（１−kM）ILMで与えられ
ることになり、この光量に応じて可変利得増幅器22の増
幅度を制御すれば良いことになる。
Ｉ・II系列検波器に入力する局部発振光量の変動は、前
述した半導体レーザの出力変動による分が主であるが、
その他に半導体レーザの出力光の光ファイバ21への結合
状態の変動による分もある。この変動は、主に経時変化
や衝撃などによる光軸のずれなどで起きる。第４図に示
す実施例はこのような結合状態の変動にも対応できると
いう効果がある。
述した半導体レーザの出力変動による分が主であるが、
その他に半導体レーザの出力光の光ファイバ21への結合
状態の変動による分もある。この変動は、主に経時変化
や衝撃などによる光軸のずれなどで起きる。第４図に示
す実施例はこのような結合状態の変動にも対応できると
いう効果がある。
第５図は本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検波
装置の第三の実施例を示すブロック図である。
装置の第三の実施例を示すブロック図である。
第５図に示す実施例では、光検出器16・17でＩ・II系列
検波器に入力する光量を検出し、それぞれの検出出力を
加算器26で加算することにより局部発振光量の変動をモ
ニタしている。前述した如く、光ヘテロダイン・ホモダ
イン検波方式では、通常、局部発振光量は信号光量に比
べ充分に大きいため、加算器26により検出した光量は、
ほぼ局部発振光量に相当する。加算器26でモニタした局
部発振光量に対応して、可変利得増幅器22の利得を制御
することにより、常に最も良い信号光検波感度が得られ
るようにＩ・II系列検波器間の利得差を与えている。
検波器に入力する光量を検出し、それぞれの検出出力を
加算器26で加算することにより局部発振光量の変動をモ
ニタしている。前述した如く、光ヘテロダイン・ホモダ
イン検波方式では、通常、局部発振光量は信号光量に比
べ充分に大きいため、加算器26により検出した光量は、
ほぼ局部発振光量に相当する。加算器26でモニタした局
部発振光量に対応して、可変利得増幅器22の利得を制御
することにより、常に最も良い信号光検波感度が得られ
るようにＩ・II系列検波器間の利得差を与えている。
本発明は、以上説明したように、バランストレシーバ型
の光ヘテロダイン・ホモダイン装置において、局部発振
光量に対応して最も良い信号光検波感度が得られるよう
に、局部発振光量をモニタし、この光量に応じて、バラ
ンストレシーバの２系列検波器間に利得差を与える自動
利得差制御手段を設けたので、本発明による光ヘテロダ
イン・ホモダイン検波装置は局部発振光量に変動が生じ
ても常に最も良い信号光検波感度が得られるという効果
がある。
の光ヘテロダイン・ホモダイン装置において、局部発振
光量に対応して最も良い信号光検波感度が得られるよう
に、局部発振光量をモニタし、この光量に応じて、バラ
ンストレシーバの２系列検波器間に利得差を与える自動
利得差制御手段を設けたので、本発明による光ヘテロダ
イン・ホモダイン検波装置は局部発振光量に変動が生じ
ても常に最も良い信号光検波感度が得られるという効果
がある。
第１図は本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検波
装置の第一の実施例のブロック図、第２図は従来のバラ
ンストレシーバ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装
置のブロック図、第３図は本発明が用いる原理の説明
図、第４図は本発明の第二の実施例のブロック図、第５
図は本発明の第三の実施例のブロック図である。 11……信号光、12……局部発振光、13・14……合波光、
15・25……光ファイバカップラ、16・17・23……光検出
器、18……信号光源、19……局部発振光源、20・21……
光ファイバ、22……可変利得増幅器、24……差動増幅
器、26……加算器。
装置の第一の実施例のブロック図、第２図は従来のバラ
ンストレシーバ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装
置のブロック図、第３図は本発明が用いる原理の説明
図、第４図は本発明の第二の実施例のブロック図、第５
図は本発明の第三の実施例のブロック図である。 11……信号光、12……局部発振光、13・14……合波光、
15・25……光ファイバカップラ、16・17・23……光検出
器、18……信号光源、19……局部発振光源、20・21……
光ファイバ、22……可変利得増幅器、24……差動増幅
器、26……加算器。
Claims (1)
- 【請求項１】局部発振光と信号光とを方向性光結合器で
合波して得た二つの合波光を２系列の検波器でそれぞれ
電気信号に変換し、これら電気信号を互いに180゜の位
相差を持たせて作動合成するバランストレシーバ型の光
ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、 前記局部発振光の総光量に応じて、前記２系列の検波器
相互間の電気信号利得差を変化させる手段を備えること
を特徴とする光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141720A JPH0716174B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141720A JPH0716174B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62298241A JPS62298241A (ja) | 1987-12-25 |
| JPH0716174B2 true JPH0716174B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=15298632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61141720A Expired - Lifetime JPH0716174B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716174B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0302275A3 (de) * | 1987-08-04 | 1991-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Detektieren intensitätsmodulierter Lichtsignale |
| WO2010041334A1 (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 受信光監視装置及びこれを備えたバランス型光受信器 |
-
1986
- 1986-06-17 JP JP61141720A patent/JPH0716174B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62298241A (ja) | 1987-12-25 |
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