JPH07283793A

JPH07283793A - コヒーレント光伝送方式

Info

Publication number: JPH07283793A
Application number: JP6071822A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kitajima; 茂樹北島; Yukio Nakano; 幸男中野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、光ＦＳＫ変調された光信号
を直接復調信号と同程度の狭い帯域の信号としてコヒー
レント光受信できる光伝送方式を提供することにある。【構成】光受信器３００−１は、光検出器１、クロッ
ク抽出回路２、ビット判定回路３、位相誤差検出回路４
及び局発光源５から構成される。クロック抽出回路２
は、検波信号３０２からビットを判定するタイミングを
示すクロック信号３０３を抽出し、ビット判定回路３に
送る。ビット判定回路３は、クロック信号３０３の示す
タイミングでの検波信号３０２の極性から、局発光信号
３０１の位相を基準として、受信する光ＦＳＫ信号１０
２の位相が進むか遅れるかを判定し、判定した結果を復
調信号３０６として出力する。【効果】本発明を用いた光受信器には、検波信号の帯
域から考えて、ビットレートを超える広い帯域を持つ電
子回路を必要としないので、高速化が容易であり、受信
器を安価な電子部品で構成可能にする効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ伝送システ
ムに係り、特に光周波数シフトキーイング変調された光
信号（光ＦＳＫ信号）を送信し、コヒーレント同期検波
する伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】コヒーレント光伝送は、将来光周波数多
重伝送による大容量伝送を可能にする伝送方式であり、
代表的な方式として光ＦＳＫ変調へテロダイン検波方式
と光位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調ホモダイン検
波方式がある。

【０００３】光ＦＳＫ変調ヘテロダイン検波方式には、
レーザ直接変調が可能という利点や光位相雑音許容量が
大きいといった利点がある。ヘテロダイン検波方式は、
光信号を中間周波信号（ＩＦ信号）に変換してから復調
する方式である。光ＦＳＫ変調ヘテロダイン検波方式に
よって２つの光信号を伝送する場合のスペクトルを図２
２に、光信号（Ａ）及び中間周波信号（Ｂ）の両方を示
した。受信する信号の中間周波信号のスペクトルは、復
調後の信号と帯域が重ならないように、ビットレートＲ
ｂから３Ｒｂの間にある。中心は２Ｒｂ程度である。も
う一つの（隣接）光ＦＳＫ信号の中間周波信号が受信帯
域に漏れ込みクロストークを生じないようにするために
は、受信するチャネルから２Ｒｂ以上遠いことが必要で
ある。従って、隣接光ＦＳＫ信号の中間周波数の中心は
４Ｒｂより大きいことが必要である。この結果を光スペ
クトル（Ａ）で見ると、隣接光ＦＳＫ信号との周波数間
隔は６Ｒｂ必要とわかる。

【０００４】ヘテロダイン検波方式の欠点は、受信器に
用いるフォトダイオード（ＰＤ）のような光電変換素子
に対する要求帯域がビットレートの約３倍が必要であっ
たり、チャネル間隔をビットレートの約６倍以上まで広
げる必要があったりすることである。

【０００５】一方、ＰＳＫ変調ホモダイン検波方式では
基底帯域で受信できるためＰＤのような光電変換素子に
対する要求帯域がビットレートと同程度で十分であった
り、チャネル間隔をビットレートの２から３倍程度まで
狭くすることが可能である。しかし、欠点としては、位
相変調器が必要であったり、光位相雑音に非常に敏感で
あり、わずかな位相ずれに対して受信感度が劣化してし
まう問題がある。

【０００６】また、両者の長所を活かした方式の従来技
術として、例えば特開平２−２４３０３２号公報に記載
のイメージ分離型受信機を利用したコヒーレント光伝送
方式がある。この従来例は、２値のＣＰＦＳＫ変調信号
を９０°ハイブリッド回路を用いて、イメージ分離する
ことで復調する伝送方式である。この方式は、位相の９
０°ずれた二つの中間周波数信号を得る必要があるた
め、信号光信号と局発信号の偏波状態を直線偏波と円偏
波もしくは、それと同等の位相差を与える楕円偏波にす
る必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の光ＦＳＫ変
調信号をヘテロダイン受信する伝送方式では、ビットレ
ートを超える受光素子の帯域が必要であり、受光素子の
帯域と同程度までビットレートを大きくすることができ
なかった。一方、前記光ＰＳＫ変調信号をホモダイン受
信する方法では、位相余裕が小さい問題があった。ま
た、イメージ分離型受信機を利用したコヒーレント光伝
送方式では、信号光と局部発信光（局発光）の偏光を異
なる状態に制御することが必要であった。

【０００８】本発明の目的は、光ＦＳＫ変調された光信
号を直接復調信号と同程度の狭い帯域の信号としてコヒ
ーレント光受信できる光伝送方式を提供することにあ
る。

【０００９】また、本発明の他の目的は、チャネル間隔
が小さく、位相余裕の大きなコヒーレント光受信できる
光伝送方式を提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、チャネル間隔
が小さく、しかも信号光と局部発信光（局発光）の偏光
を異なる状態に制御するような複雑な光信号の制御を必
要としないコヒーレント光受信できる光伝送方式を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、２値の光ＦＳＫ変調された信号を送信する光
送信器と、光ＦＳＫ信号を伝送する光ファイバと、光Ｆ
ＳＫ信号を受信するための局発光源と光同期検波回路と
を含む光受信器によって情報を伝送するコヒーレント光
伝送システムとしたものである。ここで、局発光源は光
位相の基準となる局発光信号の光源であり、光同期検波
回路は光ＦＳＫ信号の位相が光位相基準に比べて進むか
遅れるかを検出する回路である。光受信器の内部の関係
は、局発光源からの局発光信号が光同期検波回路に送ら
れ、光同期検波回路が局発光信号の光周波数を光ＦＳＫ
信号のマーク符号に対応する周波数とスペース符号に対
応する周波数の間になるよう、局発光源を制御してい
る。

【００１２】本発明の他の目的は、複数の光送信器を用
いる光周波数多重伝送システムに前記コヒーレント光伝
送方式を応用することにより実現できる。

【００１３】

【作用】本発明方式では、光同期検波回路が局発光源の
光周波数を制御し、光ＦＳＫ信号のマーク符号に対応す
る周波数とスペース符号に対応する周波数の間になるよ
う維持している。この状態において、局発光信号の光位
相を基準として光ＦＳＫ信号の光位相は、マーク符号の
場合には局発光信号よりも信号光信号の光周波数が高い
ので位相が進み、スペース符号の場合には局発光信号よ
りも光周波数が低いので位相が遅れる。光同期検波回路
において位相が進むか遅れるかを判定することによりデ
ータを復調できる。

【００１４】この受信方法では、受信信号の帯域への要
求はビットレート程度であり、ヘテロダイン受信のよう
な広帯域を必要としない。

【００１５】また、受信帯域が狭いこととイメージ周波
数に信号が無いことは、周波数多重伝送システムに応用
したときに、チャネル間隔を狭くできる作用がある。

【００１６】

【実施例】以下本発明による第１の実施例の全体の構成
を説明し、次に、第１の実施例の各部の動作と各信号に
ついて説明し、つづいて、各部の詳細な構成を説明す
る。

【００１７】まず、本発明による第１の実施例の基本構
成を図１に示す。光送信器１００では、データ１０１を
２値の光ＦＳＫ信号１０２として送出する。光ＦＳＫ信
号１０２は、光ファイバ２００を伝送されて、光受信器
３００−１によって受信される。光受信器３００−１に
入力された光ＦＳＫ信号１０２は、光検出器１によって
局発光信号３０１との干渉によって生じ、光位相差の情
報を持つ検波信号３０２となる。検波信号３０２は、ク
ロック抽出回路２とビット判定回路３と位相誤差検出回
路４に入力される。

【００１８】クロック抽出回路２は、検波信号３０２か
らビットを判定するタイミングを示すクロック信号３０
３を抽出し、ビット判定回路３に送る。また、クロック
抽出回路２は、検波信号の位相のずれを検出するための
位相参照信号３０４を位相誤差検出回路４に送る。ビッ
ト判定回路３は、クロック信号３０３の示すタイミング
での検波信号３０２の極性から、局発光信号３０１の位
相を基準として受信する光ＦＳＫ信号１０２の位相が進
むか遅れるかを判定し、判定した結果を復調信号３０６
として出力する回路である。位相誤差検出回路４は位相
参照信号３０４と検波信号３０２を比較し、局発光信号
３０１の光位相を基準として光ＦＳＫ信号１０１との位
相がビットの境において略９０度もしくは略２７０度と
なる位相状態からのずれを検出し、位相誤差信号３０５
として、局発光源５に送る。局発光源５は、位相誤差信
号３０５に従って光検出器１に送る局発光信号３０１の
光周波数（光位相）を制御する。

【００１９】次に、各信号の例としてデータ１０１の符
号を１，０，１，１，０，０とした時の各部の信号波形
を図２に示す。まず、光ＦＳＫ信号１０２と局発光信号
３０１の関係について説明する。これら二つの光信号の
スペクトルを図３に示す。光送信器１００から送出され
る光ＦＳＫ信号１０２は、変調度が１、中心光周波数が
ｆ０の光信号である。つまり、伝送速度をＲｂ（ｂｉｔ
／ｓ）とすると、ｆ０を中心にＲｂ間隔の二つのピーク
を持ち、各ピーク周波数はマーク周波数（ｆ０＋Ｒｂ／
２）とスペース周波数（ｆ０−Ｒｂ／２）に一致してい
る。一方、局発光信号３０１の光周波数はｆ０である。
図２の（ａ），（ｂ）には、各々光ＦＳＫ信号１０１お
よび局発光信号３０１の光位相関係がわかるように光の
電界波形を示した。この時の光ＦＳＫ信号１０１と局発
光信号３０１の位相差をθとおくと、光検波器１から出
力される検波信号３０２としてｃｏｓθに比例する信号
が得られる。図２の（ａ），（ｂ）に示すような位相関
係にあるときの検波信号３０２は、図２（ｃ）に示すよ
うな電気信号となる。

【００２０】次に、局発光信号３０１の光位相を制御す
るための光ＰＬＬ（位相同期ループ）機能の信号の流れ
を説明する。クロック抽出回路３では、図２（ｅ）に示
すような位相参照信号３０４を出力する。位相誤差検出
回路４は、検波信号３０２のビット境界での位相差θの
９０度もしくは２７０度からの変位を検出する回路であ
る。本第１の実施例では、位相参照信号３０４と検波信
号３０２の積をとることにより、図２（ｆ）に示した信
号となり、時間積分することにより得られる位相誤差信
号３０５を出力する。局発光源５では、位相誤差信号３
０５がゼロとなるように出力する局発光信号３０１の光
位相が制御されている。

【００２１】この光ＰＬＬ機能により、位相差θは９０
度もしくは２７０度に安定化され、ビットの境で検波信
号３０２の振幅がゼロに安定化される。

【００２２】最後に、検波信号３０２から符号を判定す
る方法について説明する。局発光信号３０１の位相を基
準とし、光ＦＳＫ信号１０２との位相差θは、図２にお
ける一ビット目の始めには９０度である。従って、光Ｆ
ＳＫ信号１０２の光位相が進む場合は、位相差θが増加
する場合であり、検波信号３０２が図２（ｇ）に実線で
示した信号と一致する。逆に光ＦＳＫ信号１０２の光位
相が遅れる場合は、位相差θが減少し、図２（ｇ）に破
線で示した信号と一致する。そして、一ビット目の終わ
りのビットの境目における位相差θは、光位相が進む場
合も、遅れる場合も１８０度変化し、２７０度になって
いる。

【００２３】従って、局発光信号３０１の位相を基準に
し、光ＦＳＫ信号１０２の位相が進むか遅れるかを、検
波信号３０２の極性から判定することが可能である。一
ビット目では、光ＦＳＫ信号の光位相が遅れ検波信号３
０２が正に振れるビットをスペース符号と判断し、逆に
光位相が進み検波信号３０２が負に振れるビットをマー
ク符号と判断する。さらに二ビット目では、光位相が遅
れ検波信号３０２が負に振れるビットをスペース符号と
判断し、逆に光位相が進み検波信号３０２が正に振れる
ビットをマーク符号と判断する。二ビット目の終わりに
は、光位相差θが略９０度となるので、次のビットは、
一ビット目と同じ規則に従ってビットを判定できる。同
様に、奇数番目のビットは一ビット目と同じ規則、偶数
番目のビットは二ビット目と同じ規則に従って判定でき
る。

【００２４】次に、前述のビット判定の規則に従って得
られる復調信号３０６を出力するための信号の流れを説
明する。クロック抽出回路２は、検波信号３０２からビ
ットを判定するタイミングを決めるためのクロック信号
３０３を出力する。このクロック信号３０３の波形は
（ｄ）に示すように、検波信号がピーク値となるビット
中心の時刻でトリガとなる信号であり、正か負か極性を
判定し、図２（ｈ）の信号を得る。しかし、検波信号３
０２の正負を判定したままでは、奇数番目のビットにお
いて、正がスペース符号で負がマーク符号になってしま
う。正がマーク符号で負がスペース符号に対応するよう
な復調信号３０６を得るために、奇数番目のビットの符
号を反転することによって、図２（ｉ）に示すような復
調信号３０６の波形が得られる。

【００２５】この第１の実施例の中で、光検出器１とク
ロック抽出回路２とビット判定回路３と位相誤差検出回
路４から構成される光検波回路６は、次の働きをしてい
る。まず、位相誤差信号３０５を局発光源５に送ること
によって、局発光信号３０１の光周波数が、光ＦＳＫ信
号１０２のマーク周波数とスペース周波数の間となるよ
うに、制御している。また、光ＦＳＫ信号の位相が局発
光信号３０１に比べて進むか遅れるかを判定することに
より、受信している信号がマークかスペースかを判定
し、復調信号３０６として出力している。本発明に必要
となる機能を一般化した、光受信器の構成は、局発光源
５と光同期検波回路６を持つ構成となる。

【００２６】次に、図２に示したような信号を発生する
ための各部の具体的回路構成を説明する。

【００２７】まず、光検出器１としては、図４に示す光
平衡受信器（バランストレシーバ）が適している。光Ｆ
ＳＫ信号１０２と局発光信号３０１が、２入力２出力の
光カプラ１１によって合波され、光信号の位相差を干渉
による光強度差の信号として二つの直列に接続したフォ
トダイオード１２で受信する素子である。

【００２８】本発明では、検波信号３０２に生じるノイ
ズは、光ＰＬＬ機能における位相情報の誤差として、悪
い影響を与える。局発光信号３０１の強度ノイズの影響
を抑制できるバランストレシーバは受信感度を高く維持
する効果がある。

【００２９】光検出器１として用いることのできる他の
構成例を説明する。光検出器１に必要な機能は、位相差
θの光ＦＳＫ信号１０２と局発光信号３０１からｃｏｓ
θに比例する電気信号を得ることである。これを満足す
る構成としては、光カプラ１１の片方出力信号を一つの
フォトダイオードで受信する構成も可能である。この構
成には、調整が容易、かつ安価に作製できる効果があ
る。また、光カプラ１１に代わる光ＦＳＫ信号１０２と
局発光信号３０１の合波手段としては、ハーフミラーや
偏波ビームスプリッタ等による、光ファイバ、光導波
路、自由空間での合波手段が容易に考えられる。さら
に、フォトダイオード１２に代わって合波した光信号強
度を電気信号に変換する光電変換素子としては、アバラ
ンシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等も可能である。

【００３０】クロック抽出回路２は、図５に示すように
全波整流回路１３とＲｂ（Ｈｚ）のタンク回路１４と１
／２分周回路１５とＲｂ／２（Ｈｚ）を通すバンドパス
フィルタ２２によって構成できる。検波信号３０２を全
波整流回路１３とタンク回路１４を通すことによって、
ビットレートの周波数Ｒｂ（Ｈｚ）を持つクロック信号
３０３が得られる。次に、このクロック信号３０３を１
／２分周回路１５に入力して、ビットレートの半分の周
波数の信号とし、さらに、Ｒｂ／２（Ｈｚ）を通すバン
ドパスフィルタ２２によって、周波数がＲｂ／２（Ｈ
ｚ）の正弦波信号である位相参照信号３０４が得られ
る。

【００３１】クロック抽出回路２から出力されるクロッ
ク信号３０３は、図２（ｄ）のように矩形である必要は
無い。特に、Ｇｂ／ｓを超える高速伝送でのクロック波
形は、正弦波に近い波形を持つクロックであることが通
例である。クロック信号３０３は、ビットを判定する時
刻として、信号の立上りもしくは、立ち下がり等の時刻
が十分に正確であることが必要である。したがって、第
１の実施例では、全波整流回路１３を用いず、タンク回
路１４のみでもクロック信号３０３を抽出することは可
能である。また、自乗検波回路のみでもクロック信号３
０３を抽出することは可能である。これらには、部品数
を少なくし安価にする効果がある。

【００３２】ビット判定回路３は、図６に示すように、
Ｄ−フリップフロップ１６とＴ−フリップフロップ１７
と排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲゲート）１８から構成
できる。Ｄ−フリップフロップ１６とＴ−フリップフロ
ップ１７のクロック入力には、クロック信号３０３が入
力される。Ｄ−フリップフロップ１６のデータ入力に
は、検波信号３０２が入力されており、正負を判定して
正の時には”１”を、負の時には”０”を各々出力す
る。Ｔ−フリップフロップ１７の出力は図２に示したデ
ータ例における奇数番目のビットの時”１”、偶数番目
のビットの時”０”を出力するようになっている。Ｄ−
フリップフロップ１６とＴ−フリップフロップ１７の出
力をＥＸＯＲゲート１８に入力する。ＥＸＯＲゲート１
８では、Ｔ−フリップフロップ１７の出力が”１”とな
っている奇数ビットのとき、Ｄ−フリップフロップ１６
の出力の符号を反転し、逆にＴ−フリップフロップ１７
の出力が”０”となっている偶数ビットのとき、Ｄ−フ
リップフロップ１６の出力をそのままの符号で出力す
る。これにより、データ１０１に対応した復調信号３０
６が得られる。

【００３３】第１の実施例のビット判定回路３では、Ｔ
−フリップフロップ１７とＥＸＯＲゲート１８といった
デジタル回路で構成している。しかし、高速伝送システ
ムへの応用を考える場合には、Ｔ−フリップフロップ１
７を１／２分周回路に置き換え、ＥＸＯＲゲート１８を
乗算回路に置き換えることも可能である。

【００３４】前述の構成によって、復調信号３０６を得
ることは、検波信号３０２の帯域から考えて、ビットレ
ートを超える広い帯域を持つ電子回路を必要としないの
で、高速化が容易であり、受信器を安価な電子部品で構
成可能にする効果がある。

【００３５】位相誤差検出回路４は、図７に示すよう
に、乗算回路１９とローパスフィルタ２０により構成で
きる。検波信号３０２と位相参照信号３０４を乗算回路
１９に入力し、乗算回路１９の出力をローパスフィルタ
２０に通すことにより位相誤差信号３０５が得られる。

【００３６】もし、局発光信号３０１の光位相が遅れて
いるとすると、位相差θの値は正にずれるため、位相差
θが９０度のビットの境の振幅は負に変位し、次の２７
０度のビットの境の振幅は正に変位する。逆に局発光信
号３０１の光位相が進んでいるとすると、位相差θの値
は負にずれるため、各ビットの境の振幅が逆に変位す
る。ビットの境の振幅を一ビット毎に正負対称に変化す
る位相参照信号３０４を用いて、同期検波することによ
って位相誤差を検出できる。

【００３７】第１の実施例の位相制御回路４では、ロー
パスフィルタ２０に代わって、積分回路を用いても同様
に局発光源５を制御することができる。

【００３８】また、この位相誤差を同期検波するために
必要な位相参照信号３０４の波形は、図２（ｅ）に示し
た正弦波に限定されるものではない。ビットの境の振幅
を一ビット毎に正負対称に変化する信号であれば、パル
ス波形、矩形波、三角波等を利用しても、位相誤差を検
出することができる。

【００３９】局発光源５としては、半導体レーザが用い
られる例が多い。しかし、その他のレーザであっても本
発明の効果は得られる。

【００４０】光送信器１００の光源においても、半導体
レーザが用いられることが多い。さらに、半導体レーザ
への注入電流を直接変調することにより、光ＦＳＫ信号
１０２が得られるため、外部変調器等が不要となる。送
信用光源に半導体レーザを用いることには、構成を単純
にし、安価にする効果がある。

【００４１】次に、第１の実施例の持つ位相余裕が大き
い特徴を示すため、１０Ｇｂ／ｓの伝送システムにおけ
る位相誤差の影響を図２に示した信号例に従って説明す
る。図８には、位相誤差検出回路４の動作と、受信感度
劣化を説明するために、位相誤差の０度、１０度、２０
度、９０度に対する信号波形の変化を示している。

【００４２】（Ａ）は、検波信号３０２の波形を表して
おり、図２（ｃ）に対応している。この検波信号波形を
Ｅｄ（ｔ）とする。局発光信号３０１の位相を基準と
し、光ＦＳＫ信号１０２の位相差θがビットの境（１０
０ｐｓ毎）において、一ビット毎（２００ｐｓ毎）に９
０度と２７０度となるので、図のように検波信号３０２
に表われる位相のずれは、正、負と交互に振幅のずれる
方向が変わる。

【００４３】（Ｂ）は、位相誤差信号３０５の元となる
乗算回路１９の出力波形であり、図２（ｆ）に対応して
いる。式で表すとＥｄ（ｔ）＊ｃｏｓ（πｔ／Ｔ）とな
る。ここでＴはビット持続時間である。位相参照信号３
０４も一ビット毎に極性の変化する信号としてＲｂ／２
の周波数を持つ正弦波を用いている。

【００４４】（Ｃ）は、ビット判定（受信感度の評価）
において重要な値となる強度としての信号波形を示して
いる。式で表すとＥｄ（ｔ）＊｜Ｅｄ（ｔ）｜となる。

【００４５】これから、位相のずれは、ビットの境での
検波信号３０２の振幅に影響することがわかる。見方を
変えると、ビットを判定するビットの中央部では影響が
少ない。これは、位相のずれに対する受信感度の劣化が
小さいことを示している。

【００４６】受信感度の位相ずれに対する劣化は、位相
がずれることにより減少する受信信号のエネルギーで評
価できる。ここでは、Ｅｄ（ｔ）＊｜Ｅｄ（ｔ）｜を各
ビットごとに積分し、位相差θがゼロの時との比をとっ
た結果を図９に示す。第１の実施例においては、Ｅｄ
（ｔ）＝ｓｉｎ（πｔ／Ｔ＋θ）として計算している。
比較のために、２値の光ＰＳＫ変調信号をホモダイン受
信した場合をＥｄ（ｔ）＝ｃｏｓθとして計算した結果
も示している。図９から、第１の実施例（図では”ＢＦ
ＳＫ”）では、ＰＳＫ変調信号をホモダイン受信する方
式に（図では”ＢＰＳＫ”）比べて、位相がずれても検
波信号強度が減少せず、受信感度の劣化が小さいことが
わかる。言い替えると、第１の実施例の方が位相余裕が
大きいことになる。位相余裕が大きいことは、送信光源
や局発光源の位相雑音の影響に強いことを示しており、
比較的位相雑音の大きい安価な光源でも実現可能にする
効果がある。また、光ＰＬＬの精度への要求も緩和され
るので、光ＰＬＬの回路を安価にする効果がある。

【００４７】次に、差動符号を用いた本発明の第２の実
施例について説明する。構成は、図１０に示してある第
１の実施例と異なる点は、光送信器の前に差動符号化回
路７が設置されており、光受信器３００−２では、ビッ
ト判定回路３に代わって差動ビット判定回路８が用いら
れている。差動ビット判定回路８は図１１に示すよう
に、２３，２４二つのＤ−フリップフロップと負論理出
力排他的論理和ゲート（ＥＸＮＯＲゲート）２５から構
成されている。Ｄ−フリップフロップ２３には、検波信
号３０２をデータ入力とし、クロック信号３０３のタイ
ミングで検波信号３０２の極性を判定している。Ｄ−フ
リップフロップ２４はＤ−フリップフロップ２３の出力
をデータ入力とし、クロック信号３０３のタイミングで
一つ前のビットを記憶している。ＥＸＮＯＲゲート２５
には、Ｄ−フリップフロップ２３とＤ−フリップフロッ
プ２４の出力が入力され、負論理の排他論理和の結果が
復調信号３０６として出力される。

【００４８】第２の実施例によるデータ１０１と差動符
号化による信号の変化を図１２に示す。差動符号化回路
７は、入力されるデータ１０１（図１２（ａ））のスペ
ース”０”に対応して符号を反転させ、マーク”１”に
対応して同じ符号を維持するような差動符号信号に変換
する回路である。こうして得られた差動符号信号は、図
１２（ｂ）に示すような信号となる。ここでは、伝送す
るデータの符号と反転、非反転の対応を考慮し、差動符
号化された（ｂ）、（ｃ）を（ａ）、（ｄ）に対してＴ
／２ずらして表示している。この差動符号信号は図２の
データと対応しており、これを伝送した結果は、図２
（ｃ）と同様の検波信号３０２として図１２（ｃ）のよ
うな波形になる。この検波信号３０２の極性を判定し、
通常の差動符号の複号化を行うと図１２（ｄ）の信号が
得られる。しかし、本発明では、第１の実施例の中で説
明したように、検波信号３０２は一ビットごとに符号が
反転してしまうため、差動符号化された信号とは逆の符
号関係となっている。つまり、スペース”０”に対応す
る符号は同じ符号を維持しており、逆にマーク”１”に
対応する符号は反転している。したがって、差動ビット
判定回路８では、ＥＸＮＯＲゲート２５を用いて負論理
で出力することによって、データ１０１に対応する復調
信号３０６を得ている。

【００４９】図１３に、Ｇｂ／ｓを超える高速伝送に対
応できる差動ビット判定回路８として、他の実施例の構
成を示した。入力された検波信号３０２は分岐され、一
方を遅延線路２６によって１ビット分遅延し、遅延しな
い検波信号３０２と共に、乗算回路２７に入力する。乗
算回路２７は、１ビットずれた検波信号３０２の相関を
とった結果を出力する。Ｄ−フリップフロップ２８は、
乗算回路２７の出力をデータ入力とし、クロック信号３
０３のタイミングにしたがって判定し、負論理出力を復
調信号３０６として出力する。

【００５０】本差動ビット判定回路８において、Ｄ−フ
リップフロップ２８の前に反転増幅器を挿入することに
より、乗算回路２７の出力信号の振幅を増幅すると共に
Ｄ−フリップフロップ２８の正論理出力を使用する構成
であっても本発明と同様の効果が得られる。

【００５１】第２の実施例のよれば、光ＰＬＬによって
光信号を引き込んだ時の位相の状態（具体的には、局発
光信号３０１を基準とした光ＦＳＫ信号１０２の位相差
θが、９０度であるか２７０度であるか）に依存するこ
と無く受信可能である。また、光受信器３００の構成と
しては、ビット判定回路３の変わりに必要となる差動ビ
ット判定回路８は、ビット判定回路３と同程度の安価な
回路で実現可能である。

【００５２】コヒーレント光伝送では、光ファイバを伝
送された信号光の偏波の変動によって受信感度が大きく
劣化しないための対策として、偏波制御や偏波ダイバシ
ティ受信を用いることが考えられる。本発明の第１の実
施例や第２の実施例に記載の光受信器３００に偏波制御
機能を付加した第３の実施例及び偏波ダイバシティ受信
できる形に変形した第４の実施例を説明する。

【００５３】第３の実施例の光受信器３０７は図１４に
示すように、図１に示した第１の実施例に、検波信号モ
ニタ２９と偏波制御器９を付加した構成になっている。
光検出器１に入力される強度が一定の光ＦＳＫ信号１０
２および局発光信号３０１に関して、偏波状態が一致し
ているとき、光検出器１から出力される検波信号３０２
の振幅が最大となる。検波信号モニタ２９は、検波信号
３０２の振幅が最大となるように偏波制御器９へ負帰還
をかけ、局発光信号３０１の偏波を光ＦＳＫ信号１０２
に合わせている。これにより、光ＦＳＫ信号１０２の偏
波状態が、伝送する光ファイバ２００の環境変化に応じ
て変化しても、検波信号３０２の振幅は最大の状態を維
持できる。

【００５４】第３の実施例での必要条件は、偏波状態を
一致させることなので、偏波状態を直線偏波と円偏波の
状態にする必要のある従来の方式よりも簡潔な構成で実
現できる。これは、偏波制御器の調整を容易にし、安価
な部品での構成を可能にする効果がある。

【００５５】本実施例では、局発光信号３０１の偏波を
制御しているが、光ＦＳＫ信号の偏波を制御しても同じ
効果が得られる。

【００５６】図１５は、第４の実施例として二台の光受
信器３００を用いた偏波ダイバシティ型の光受信器３０
８を含む構成例を示している。偏波ダイバシティ型の光
受信器３０８に入力された光ＦＳＫ信号１０２は、偏波
分離器１０に入力され直交する二つの偏波の光信号に分
波される。分波された各光信号は、それぞれ光受信器３
００に入力される。二つの光受信器３００から出力され
る復調信号３０６−１を加算回路２１によって合成する
ことにより得られる復調信号３０６−２が、伝送するデ
ータ１０１と一致しており、偏波ダイバシティ型の光受
信器３０８の出力となる。

【００５７】第４の実施例により、偏波制御すること無
く任意の偏波状態の光ＦＳＫ信号１０２を受信すること
が可能になる。従来の光へテロダイン受信器では、受信
器の価格が高いことから、偏波ダイバシティ型は、高価
になる問題があった。この実施例では、光受信器３００
の構成が従来の光へテロダイン受信器よりも簡潔であ
り、安価であることから、偏波ダイバシティ型にしても
比較的安価にできる効果がある。

【００５８】次に、第５の実施例として、光ＦＤＭ伝送
システムへ適用した構成例を図１６に示す。光送信装置
１０３は、複数の光送信器１００から構成されており、
各光送信器１００からの光周波数は、ビットレートの約
４倍の間隔に安定化されている。各光送信器１００から
の光ＦＳＫ信号１０２は、光カプラ１０４によって合波
されて光ＦＤＭ信号１０５として出力される。光送信装
置１０３から出力された光ＦＤＭ信号１０５は、ファイ
バ２００によって光受信装置３０９まで伝送される。

【００５９】光受信装置３０９は、光ＦＤＭ信号１０５
を二つに分波する光カプラ３０と二つの光受信器３００
から構成されている。さらに、光受信器３００は、局発
光源５として、光周波数が可変の半導体レーザ（チュー
ナブルＬＤ）が用いられており、他の構成は図１に示し
た第１の実施例と同じように光同期検波回路６から構成
されている。

【００６０】局発光源５として用いているチューナブル
ＬＤの光周波数可変範囲は、光送信装置１０３からの光
ＦＤＭ信号１０５の光周波数の範囲を含んでいる。局発
光信号３０１の光周波数を、全ての光ＦＳＫ信号１０２
のマーク周波数とスペース周波数の中間に安定化するこ
とによって受信可能である。受信の方法は、第１の実施
例と同様である。

【００６１】これにより、複数の光ＦＳＫ信号１０２を
ビットレートの２倍以上６倍未満の光周波数間隔で配置
し、１本の光ファイバ２００で伝送し、光９０度ハイブ
リッドのような光ＦＳＫ信号１０２と偏波状態の異なる
局発光信号３０１を用いること無く光受信し、伝送する
ことが可能になる。

【００６２】第５の実施例では、限られた光周波数帯域
を用いて大容量の情報伝送を可能にする効果がある。第
５の実施例では、第１の実施例の光受信器３００を用い
て実現しているが、第２から第４の実施例に示した光受
信器３００、３０７、３０８に置き換えても同様の効果
が得られる。また、光カプラ３０による分岐数および光
受信器３００の数は、２に限られるものではない。

【００６３】第６の実施例は、図１７に構成が示される
ように、光ＦＤＭ信号１０５を光受信装置３１０で、受
信する伝送システムである。光受信装置３１０は、光送
信装置１０３に含まれる光送信器１００と同数の光受信
器３００と光分波器３１から構成されている。光分波器
３１は、受信した光ＦＤＭ信号１０５を各光ＦＳＫ信号
１０２に分波し、各々を光受信器３００に送る。各光受
信器３００は、各々送られてきた光ＦＳＫ信号を第１の
実施例と同様の方法で受信する。

【００６４】光分波器３１は、光カプラに置き換えても
同じ効果が得られる。

【００６５】第６の実施例でも、限られた光周波数帯域
を用いて大容量の情報伝送を可能にする効果がある。ま
た、第６の実施例では、第１の実施例の光受信器３００
を用いて実現しているが、第２から第４の実施例に示し
た光受信器３００、３０７、３０８に置き換えても同様
の効果が得られる。また、光送信器１００と光受信器３
１０の数は、同数である必要はない。

【００６６】第７の実施例は、図１８に構成が示される
ように、第６の実施例と同様に光ＦＤＭ信号１０５を光
受信装置３１１で、受信する伝送システムである。光受
信装置３１１は、一つの検波信号モニタ２９を持つ光受
信器３１２と複数の光受信器３００と偏波制御器９と光
分波器３１から構成されている。光分波器３１は、受信
した光ＦＤＭ信号１０５を各光ＦＳＫ信号１０２に分波
し、各々を光受信器３１２及び光受信器３００に送る。
各光受信器３００は、各々送られてきた光ＦＳＫ信号を
第１の実施例と同様の方法で受信する。光受信器３１２
は、送られてきた光ＦＳＫ信号を受信すると共に、検波
信号モニタ２９からの信号を偏波制御器９に送ることに
より、光受信器３１２における検波信号振幅が最大とな
るよう光ＦＤＭ信号１０５の偏波を制御している。これ
により、光受信器３１２の光ＦＳＫ信号１０２と局発光
信号３０１の偏波状態が略一致するだけでなく、他の光
受信器３００においても、各々が受信する光ＦＳＫ信号
１０２と各々の局発光信号３０１の偏波状態の差が小さ
い状態を維持できる。

【００６７】従って、一つの偏波制御器９を用いて複数
の光ＦＳＫ信号１０２の偏波状態を一括して制御するこ
とが可能である。これにより、偏波制御に必要となる部
品数が減るので、光受信器を安価にする効果がある。ま
た、第７の実施例でも、限られた光周波数帯域を用いて
大容量の情報伝送を可能にする効果がある。

【００６８】第７の実施例において、光受信装置３１１
には、偏波制御のための検波信号モニタ２９を持つ光受
信器３１２は一つであったが、複数であっても良い。特
に、光送信器１００の数が多い場合には、偏波分散によ
る光ＦＳＫ信号１０２の偏波状態の差が大きくなり過ぎ
ることが考えられる。光ＦＤＭ信号１０５をいくつかの
グループに分割し、グループ毎に上記一括偏波制御を行
うことが可能である。

【００６９】第８の実施例は、図１９に構成が示される
ように、第７の実施例と同様に光ＦＤＭ信号１０５を複
数の光受信器３００で受信する伝送システムである。ま
た、光受信装置３１３は、光増幅器３２と偏波制御器９
と偏波分離器１０と光強度モニタ３３と光分波器３１と
複数の光受信器３００から構成されている。受信する光
ＦＤＭ信号１０５は光増幅器３２に入力され一括して増
幅される。増幅された光ＦＤＭ信号は偏波制御器９を通
り、偏波を制御されて偏波分離器１０に入力される。偏
波分離器１０で分離された一つの偏波状態の光信号は、
光強度モニタ３３に入力される。光強度モニタ３３は、
分離された一つの偏波状態の光信号の強度が最小となる
ように偏波制御器９へ信号を負帰還する。これにより、
一つの偏波制御器９を用いて複数の光ＦＳＫ信号１０２
の偏波状態を一括して制御することが可能である。

【００７０】第８の実施例は、比較的少ない部品での偏
波制御系を実現できるため、光受信器を安価にする効果
がある。また、第８の実施例は、光強度信号を負帰還す
る制御系なので、光信号の変調状態は、強度（振幅）変
調、周波数変調、位相変調のいずれであっても適用する
ことが可能である。また、光増幅器３２で生じる光雑音
のうち、伝送される光信号と略直交する成分が偏波分離
器１０によって除去されるので、光受信器に入力される
光信号のＳＮ比を良くする効果がある。

【００７１】第９の実施例は、図２０に構成が示される
ように、光送信装置１０３からの光ＦＤＭ信号１０５を
光ファイバ２００−ａ及び２００−ｂで伝送する途中
に、光増幅器２０１を中継して、光受信装置３０９へ伝
送するシステムである。

【００７２】第９の実施例は、光増幅器２０１によって
限られた光周波数帯域を用いて、大容量の情報伝送を可
能にする効果がある。

【００７３】第１０の実施例は、図２１に構成が示され
るように、光送信装置１０３からの光ＦＤＭ信号１０５
は光ファイバ２００で伝送される。伝送される途中に配
置された光分配器２０２によって複数の光ファイバ２０
０に光ＦＤＭ信号１０５は分配される。各々の光ファイ
バ２００を伝送された光ＦＤＭ信号１０５は、各々光受
信器３００によって受信される。

【００７４】第１０の実施例でも、限られた光周波数帯
域を用いて大容量の情報の分配を可能にする効果があ
る。

【００７５】第９の実施例および、第１０の実施例を組
み合わせることにより、光ケーブルテレビ網のような光
ネットワークへの応用が考えられる。

【００７６】第１１の実施例は、構成が図１に示した第
１の実施例と同様であり、各部の機能も基本的には第１
の実施例と同様である。第１の実施例との相違点は、次
の２点である。

【００７７】１）送信する光ＦＳＫ変調信号１０２のマ
ーク周波数とスペース周波数の差が、ビットレートＲｂ
の半分である。

【００７８】２）ビットの境もしくはビットの中央にお
いて、光位相誤差検出器４によって安定化される局発光
信号３０１と光ＦＳＫ信号１０２の光位相差θが、略０
度、略９０度、略１８０度、略２７０度のいずれかであ
る。

【００７９】第１１の実施例において、位相差θは１ビ
ットの間に９０度変化するので、ビットの境もしくはビ
ットの中央において、４つの位相状態のいずれかに安定
化することができる。ビットの中央、もしくはビットの
境における信号の極性を判定することにより、位相が進
むか遅れるかがわかり、伝送するデータ１０１を復調す
ることができる。

【００８０】第１２の実施例も、構成が図１に示した第
１の実施例と同様であり、各部の機能も基本的には第１
の実施例と同様である。第１の実施例との相違点は、次
の２点である。

【００８１】１）送信する光ＦＳＫ変調信号１０２のマ
ーク周波数とスペース周波数の差が、ビットレートＲｂ
の２倍である。

【００８２】２）ビットの境もしくはビットの中央にお
いて、光位相誤差検出器４によって安定化される局発光
信号３０１と光ＦＳＫ信号１０２の光位相差θが、略０
度もしくは略１８０度である。

【００８３】第１２の実施例において、位相差θは１ビ
ットの間に３６０度変化するので、ビットの境もしくは
ビットの中央において、１つの位相状態に安定化するこ
とができる。検波信号３０２は２値のＰＳＫ変調された
信号波形であるので、位相が進むか遅れるかは、マーク
符号の時の検波信号３０２の波形と同じ位相の連続波形
との相関をとることからわかり、伝送するデータ１０１
を復調することができる。

【００８４】第１３の実施例も、構成が図１に示した第
１の実施例と同様であり、各部の機能も基本的には第１
の実施例と同様である。第１の実施例との相違点は、次
の２点である。

【００８５】１）送信する光ＦＳＫ変調信号１０２のマ
ーク周波数とスペース周波数の差が、ビットレートＲｂ
の２以上の整数倍である。

【００８６】２）局発光信号３０１の光周波数を光ＦＳ
Ｋ信号のマーク周波数とスペース周波数の間のマークも
しくはスペース周波数からビットレートの整数倍の位置
に安定化し、ビットの境もしくはビットの中央におい
て、光位相誤差検出器４によって安定化される局発光信
号３０１と光ＦＳＫ信号１０２の光位相差θが、ある一
定の値である。

【００８７】第１３の実施例において、位相差θは１ビ
ットの間に３６０度の整数倍変化するので、ビットの境
もしくはビットの中央において、ある一定の位相状態に
安定化することができる。このとき局発光信号３０１の
光位相（光周波数）の安定化位置によって検波信号３０
２は、ＰＳＫ信号であったり、ＦＳＫ信号であったりす
る。位相が進むか遅れるかは、検波信号３０２の波形に
従って従来のＰＳＫ信号もしくはＦＳＫ信号の復調技術
を応用して判定でき、伝送するデータ１０１を復調する
ことができる。

【００８８】第１１から第１３の実施例に示すように、
光ＦＳＫ信号１０２のマーク周波数とスペース周波数の
間隔とビットレートとの比は、１以外にも、０．５及び
２以上の整数に設定することにより、受信側において局
発光信号３０２の光位相を基準として位相が進むか遅れ
るかを判定することができる。これは、ビットレートや
レーザの位相雑音の大きさによっては、マーク周波数と
スペース周波数の間隔をビットレート以外に設定すべき
場合も考えられ、これら第１１から第１３の実施例は比
較的自由に選べることを示している。

【００８９】

【発明の効果】本発明を用いた光受信器には、検波信号
の帯域から考えて、ビットレートを超える広い帯域を持
つ電子回路を必要としないので、高速化が容易であり、
受信器を安価な電子部品で構成可能にする効果がある。

【００９０】また、本発明の伝送方式には、ＰＳＫ変調
信号をホモダイン受信する方式に比べて、位相がずれて
も受信感度の劣化が小さい、言い替えると、位相余裕が
大きい。したがって、位相雑音の比較的大きい安価な光
源を用いることを可能にするとともに、光ＰＬＬの精度
を緩和できるので、回路を安価にし、調整を容易にする
効果がある。

【００９１】差動符号を用いた第２の実施例のよれば、
光ＰＬＬによって光信号を引き込んだ時の位相の状態に
依存すること無く受信可能である。また、光受信器の構
成としては、差動ビット判定回路は、ビット判定回路と
同程度の比較的安価な回路で実現できる効果がある。

【００９２】位相ＰＬＬ系に悪い影響を与える強度ノイ
ズを抑制できるバランストレシーバを用いる構成では、
受信感度を高く維持する効果がある。

【００９３】光カプラ１１の片方出力信号を一つのフォ
トダイオードで受信する構成の光検出器には、調整が容
易、かつ安価に作製できる効果がある。

【００９４】タンク回路１４のみ、もしくは自乗検波回
路のみでクロック抽出することは、部品数を少なくし安
価にする効果がある。

【００９５】第３の実施例によれば、偏波制御を単純に
偏波状態を一致させる機能のみで実現できので、偏波制
御器の調整を容易にし、安価な部品での構成を可能にす
る効果がある。

【００９６】第４の実施例によれば、光受信器の構成が
従来の光へテロダイン受信器よりも簡潔であり、安価で
あることから、偏波ダイバシティ型にしても比較的安価
にできる効果がある。

【００９７】第５の実施例によれば、複数の光ＦＳＫ信
号１０２をビットレートの２倍以上６倍未満の光周波数
間隔で配置し、１本の光ファイバ２００で伝送し、光９
０度ハイブリッドのような光ＦＳＫ信号１０２と偏波状
態の異なる局発光信号３０１を用いること無く光受信
し、伝送することが可能になる。また、光周波数間隔を
狭く設定できることは、第６から第１０の実施例にも共
通の効果として、限られた光周波数帯域を用いて大容量
の情報伝送を可能になる効果がある。

【００９８】第７の実施例によれば、光ＦＤＭ信号の偏
波を一括して制御することにより、偏波制御に必要とな
る部品数が減るので、光受信器を安価にする効果があ
る。

【００９９】第８の実施例によれば、比較的少ない部品
での偏波制御系を実現できるため、光受信器を安価にす
る効果がある。また、光強度信号を負帰還する制御系な
ので、光信号の変調状態は、強度（振幅）変調、周波数
変調、位相変調のいずれであっても適用することが可能
である。さらに、光増幅器３２で生じる光雑音のうち、
伝送される光信号と略直交する成分が偏波分離器３３に
よって除去されるので、受信器に入力される光信号のＳ
Ｎ比を良くする効果がある。

【０１００】第１１から第１３の実施例によれば、光Ｆ
ＳＫ信号１０２のマーク周波数とスペース周波数の間隔
とビットレートとの比は、１以外にも、０．５及び２以
上の整数の中から、ビットレートやレーザの位相雑音の
大きさに合わせて、比較的自由に選べるようにする効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例の構成図。

【図２】本発明による第１の実施例の各部の信号波形。

【図３】本発明による第１の実施例の光信号のスペクト
ル。

【図４】バランストレシーバの構成図。

【図５】クロック抽出回路の構成図。

【図６】ビット判定回路の構成図。

【図７】位相誤差検出回路の構成図。

【図８】位相ずれに対する各部の信号波形。

【図９】位相ずれに対する受信感度。

【図１０】本発明による第２の実施例の構成図。

【図１１】第２の実施例における差動ビット判定回路の
構成図。

【図１２】第２の実施例における各部の信号波形。

【図１３】第２の実施例における差動ビット判定回路の
構成図。

【図１４】本発明による第３の実施例の構成図。

【図１５】本発明による第４の実施例の構成図。

【図１６】本発明による第５の実施例の構成図。

【図１７】本発明による第６の実施例の構成図。

【図１８】本発明による第７の実施例の構成図。

【図１９】本発明による第８の実施例の構成図。

【図２０】本発明による第９の実施例の構成図。

【図２１】本発明による第１０の実施例の構成図。

【図２２】従来例としての光ヘテロダイン受信における
信号のスペクトル。

【符号の説明】

１…光検出器、２…クロック抽出回路、３…ビット判定
回路、４…位相誤差検出回路、５…局発光源、６…光同
期検波回路、７…差動符号化回路、８…差動ビット判定
回路、９…偏波制御器、１０…偏波分離器、１１…光カ
プラ、１２…フォトダイオード、１３…全波整流回路、
１４…タンク回路、１５…１／２分周回路、１６、２
３、２４、２８…Ｄ−フリップフロップ、１７…Ｔ−フ
リップフロップ、１８…ＥＸＯＲゲート、１９、２７…
乗算回路、２０…ローパスフィルタ、２１…加算回路、
２２…バンドパスフィルタ、２５…ＥＸＮＯＲゲート、
２６…遅延線、２９…検波信号モニタ、３０…光カプ
ラ、３１…光分波器、３２…光増幅器、３３…光強度モ
ニタ、１００…光送信器、１０１…データ、１０２…光
ＦＳＫ信号、１０３…光送信装置、１０４…光合波器、
１０５…光ＦＤＭ信号、２００…光ファイバ、２０１…
光増幅器、２０２…光分配器、３００、３０７、３０
８、３１２…光受信器、３０１…局発光源、３０２…検
波信号、３０３…クロック信号、３０４…位相参照信
号、３０５…位相誤差信号、３０６…復調信号、３０
９、３１０、３１１、３１３…光受信装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/06 10/28 10/26 10/14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データにより２値の光周波数シフトキーイ
ング変調された光信号（以降光ＦＳＫ信号とする）を送
信する光送信器と、該光ＦＳＫ信号を伝送する光ファイ
バと、該光ＦＳＫ信号を受信するための局発光源と光同
期検波回路を含む構成の光受信器によって該データを伝
送するコヒーレント光伝送方式であって、該光受信器において、該局発光源からは光周波数が該光
ＦＳＫ信号のマーク符号に対応する光周波数（マーク周
波数）とスペース符号に対応する光周波数（スペース周
波数）の間にある局発光信号が出力され、該光同期検波
回路には該局発光信号と該光ＦＳＫ信号が入力され、該
局発光信号を基準として該光ＦＳＫ信号の位相が進むか
遅れるかを判定することにより該データを復調すること
を特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項２】データにより２値の光ＦＳＫ信号を送信す
る光送信器と、該光ＦＳＫ信号を伝送する光ファイバ
と、該光ＦＳＫ信号を受信するための局発光源と光検出
器とクロック抽出回路とビット判定回路と位相誤差検出
回路から構成される光受信器によって該データを伝送す
るコヒーレント光伝送方式であって、該光ＦＳＫ信号は、マーク周波数とスペース周波数との
周波数差がビットレートと略等しく、該光受信器において、該局発光源からは該光ＦＳＫ信号
のマーク周波数とスペース周波数の平均値に略等しい光
周波数の局発光信号が出力され、該光検出器は該光ＦＳ
Ｋ信号と該局発光信号を受けて該光ＦＳＫ信号と該局発
光信号の位相差の情報を持つ検波信号を該クロック抽出
回路と該ビット判定回路と該位相誤差検出回路に送り出
し、該クロック抽出回路は該検波信号からビット判定の
タイミングを決めるクロック信号を抽出し該ビット判定
回路に送り、該ビット判定回路は該クロック信号のタイ
ミングで該検出信号の極性から該局発光信号の位相を基
準に該光ＦＳＫ信号の位相が進むか遅れるかを判定して
該データを復調し、該クロック抽出回路はビットの境界を示す位相参照信号
を該位相誤差検出回路に送り、該位相誤差検出回路は該
位相参照信号と該検波信号の位相を比較することによっ
て該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相のずれを検
出して位相誤差信号を局発光源に負帰還し、ビットの境
界における該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相差
を略９０度もしくは略２７０度に維持することを特徴と
するコヒーレント光伝送方式。
【請求項３】請求項２に記載のコヒーレント光伝送方式
において、前記クロック抽出回路から前記位相誤差検出回路に送ら
れる前記位相参照信号が略ビット境界で最大振幅となる
正弦波であり、該位相誤差検出回路は該位相参照信号と
前記検波信号の相関をとることによって前記光ＦＳＫ信
号と前記局発光信号との光位相のずれを検出して前記位
相誤差信号を前記局発光源に負帰還し、ビットの境界に
おける該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相差を略
９０度もしくは略２７０度に維持することを特徴とする
コヒーレント光伝送方式。
【請求項４】請求項２又は３に記載のコヒーレント光伝
送方式において、前記ビット判定回路において、前記局発光信号の位相を
基準に前記光ＦＳＫ信号との光位相差が略９０度となる
ビットの境界の次のビットでは、該光ＦＳＫ信号の光位
相が遅れ前記検波信号が正に振れるビットをスペース符
号と判断し、逆に光位相が進み該検波信号が負に振れる
ビットをマーク符号と判断し、そのビットの終わりに
は、光位相差が略２７０度となり、さらに次のビットでは、光位相が遅れ該検波信号が負に
振れるビットをスペース符号と判断し、逆に光位相が進
み該検波信号が正に振れるビットをマーク符号と判断
し、そのビットの終わりには、光位相差が略９０度とな
ることを特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項５】請求項２乃至４のいずれかに記載のコヒー
レント光伝送方式において、伝送する前記データに予め差動符合された信号を用い、
前記ビット判定回路において、前記検波信号について１
ビット遅延した信号と遅延しない信号の相関をとり、符
号を反転した信号を前記復調信号とすることを特徴とす
るコヒーレント光伝送方式。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のコヒー
レント光伝送方式において、前記光送信器には光源とし
て半導体レーザを用いており、前記光ＦＳＫ信号を得る
ために、該半導体レーザに注入する電流信号に伝送する
前記データをのせることを特徴とするコヒーレント光伝
送方式。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれかに記載のコヒー
レント光伝送方式において、前記光受信器の前記光検出
器は、２入力２出力の光カプラと差動光電変換器から構
成されており、該光検出器に入力される前記光ＦＳＫ信
号と前記局発光信号は各々該光カプラの二つの入力端へ
送られ、該光カプラの二つの出力端からの光信号は各々
該差動光電変換器へ入力され、該差動光電変換器の出力
が前記検波信号として出力されることを特徴とするコヒ
ーレント光伝送方式。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載のコヒー
レント光伝送方式において、前記光受信器の光合波手段
に入力される前記局発光信号もしくは前記光ＦＳＫ信号
の片方もしくは両方の偏波を制御する手段を有し、前記
検波信号の振幅が略最大となるように偏波を制御するこ
とにより、該局発光信号と該光ＦＳＫ信号の偏波を略一
致させることを特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項９】請求項１乃至７のいずれかに記載のコヒー
レント光伝送方式において、前記光ファイバを伝送され
た前記光ＦＳＫ信号を二つの決められた偏波状態に分離
する偏波分離手段を有し、２つの前記光受信器を用いて
分離した該光ＦＳＫ信号を受信し、二つの該光受信器か
ら出力される２つの復調信号を合成する手段を有し、該
合成する手段により合成した信号を復調した前記データ
として出力することを特徴とするコヒーレント光伝送方
式。
【請求項１０】データにより２値の光ＦＳＫ信号を出力
する複数の光送信器と複数の該光ＦＳＫ信号を合波する
光カプラもしくは光合波器を含み合波した光周波数分割
多重信号（以下光ＦＤＭ信号とする）を送信する光送信
装置と、該光ＦＤＭ信号を伝送する光ファイバと、該光
ＦＤＭ信号の一つの該光ＦＳＫ信号を受信するための局
発光源と光同期検波回路を含む構成の光受信器を少なく
とも一つ持つ光受信装置によって該データを伝送するコ
ヒーレント光伝送方式であって、該光受信装置の該光受信器において、該局発光源からは
光周波数が受信する一つの該光ＦＳＫ信号のマーク周波
数とスペース周波数の間にある局発光信号が出力され、
該光同期検波回路には該局発光信号と受信する光ＦＳＫ
信号が入力され、該光同期検波回路では該局発光信号を
基準として受信する光ＦＳＫ信号の位相が進むか遅れる
かを判定することにより該データを復調することを特徴
とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項１１】データにより２値の光ＦＳＫ信号を出力
する複数の光送信器と複数の該光ＦＳＫ信号を合波する
光カプラもしくは光合波器を含み合波した光ＦＤＭ信号
を送信する光送信装置と、該光ＦＤＭ信号を伝送する光
ファイバと、該光ＦＤＭ信号の一つの該光ＦＳＫ信号を
受信するための局発光源と光検出器とクロック抽出回路
とビット判定回路と位相誤差検出回路から構成される光
受信器を少なくとも一つ持つ光受信装置によって該デー
タを伝送するコヒーレント光伝送方式であって、該光ＦＳＫ信号は、マーク周波数とスペース周波数との
周波数差がビットレートと略等しく、該光受信装置の該光受信器において、該局発光源からは
受信する光ＦＳＫ信号のマーク周波数とスペース周波数
の平均値に略等しい光周波数の局発光信号が出力され、
該光検出器は受信する光ＦＳＫ信号と該局発光信号を受
けて受信する光ＦＳＫ信号と該局発光信号の位相差の情
報を持つ検波信号を該クロック抽出回路と該ビット判定
回路と該位相誤差検出回路に送り出し、該クロック抽出
回路は該検波信号からビット判定のタイミングを決める
クロック信号を抽出し該ビット判定回路に送り、該ビッ
ト判定回路は該クロック信号のタイミングで該検出信号
の極性から該局発光信号の位相を基準に該光ＦＳＫ信号
の位相が進むか遅れるかを判定して該データに復調し、該クロック抽出回路はビットの境界を示す位相参照信号
を該位相誤差検出回路に送り、該位相誤差検出回路は該
位相参照信号と該検波信号の位相を比較することによっ
て受信する光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相のず
れを検出して位相誤差信号を該局発光源に負帰還し、ビ
ットの境界における受信する光ＦＳＫ信号と該局発光信
号との光位相差を略９０度もしくは略２７０度に維持す
ることを特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項１２】データにより２値の光ＦＳＫ変調された
信号を出力する複数の光送信器と複数の光ＦＳＫ信号を
合波する合波手段を含み合波した光ＦＤＭ信号を送信す
る光送信装置と、該光ＦＤＭ信号を伝送する光ファイバ
と、該光ＦＤＭ信号の一つの該光ＦＳＫ信号を受信する
ための局発光源と該局発光源からの局発光信号と伝送さ
れてきた該光ＦＤＭ信号を合波する手段と合波した光信
号を受光して該データに復調する光受信器を少なくとも
一つ含む構成の光受信装置によって該データを伝送する
コヒーレント光伝送方式であって、該光送信装置から出力される該光ＦＤＭ信号の各光ＦＳ
Ｋ信号の中心光周波数が他の最も近い光ＦＳＫ信号との
周波数間隔がビットレートの２倍以上６倍未満であり、
該光受信装置において、該光合波手段が光カプラである
ことを特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項１３】請求項１乃至９のいずれかに記載の光送
信器および光受信器を用いるコヒーレント光伝送方式で
あって、複数の前記光送信器と、該光送信器から送出される複数
の光周波数が異なる光ＦＳＫ信号を合波する手段を含み
合波した光ＦＤＭ信号を送出する光送信装置と、該光Ｆ
ＤＭ信号を伝送する光ファイバと、前記光受信器を少な
くとも一つを含む光受信装置から構成される光伝送シス
テムにおいて、該光受信装置の該光受信器は、該光送信装置の中にある
一つの光送信器からの該光ＦＳＫ信号を選択受信してデ
ータを復調することを特徴とするコヒーレント光伝送方
式。
【請求項１４】請求項１０乃至１３のいずれかに記載の
コヒーレント光伝送方式において、前記光受信器の前記局発光信号の光周波数が可変であっ
て、光周波数の可変範囲内に複数の該光ＦＳＫ信号の光
周波数が含まれており、前記光送信装置にある複数の前
記光送信器からの該光ＦＳＫ信号を受信可能であること
を特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項１５】請求項１０乃至１３のいずれかに記載の
コヒーレント光伝送方式において、前記光受信装置には、光分波器と複数の前記光受信器が
含まれており、該光受信装置に入力された光ＦＤＭ信号
は、該光分波器によって複数の前記光送信器からの光Ｆ
ＳＫ信号に分波され、該分波器から出力される複数の光
ＦＳＫ信号は、各々該光受信器に送られて受信され、複
数のデータが復調されることを特徴とするコヒーレント
光伝送方式。
【請求項１６】請求項１乃至７のいずれかに記載の光送
信器および光受信器を用いるコヒーレント光伝送方式で
あって、複数の光送信器と、該光送信器から送出される複数の光
周波数が異なる光ＦＳＫ信号を合波する手段から構成さ
れ、合波した光ＦＤＭ信号を送出する光送信装置と、該
光ＦＤＭ信号を伝送する光ファイバと、少なくとも一つ
の偏波制御器と光分波器と複数の前記光受信器が含まれ
る光受信装置から構成される光伝送システムにおいて、該光受信装置に入力された該光ＦＤＭ信号は、該偏波制
御器を通した後、該光分波器によって複数の該光ＦＳＫ
信号に分波され、該分波器からの複数の該光ＦＳＫ信号
は各々複数の該光受信器に送られて、複数のデータに復
調される光伝送システムであって、複数の該光受信器の少なくとも一つには前記検波信号の
振幅をモニタする検波信号モニタがあり、該検波信号モ
ニタの出力を該偏波制御器に負帰還することによって、
該検波信号の振幅が略最大となるよう光ＦＤＭ信号の偏
波状態を一括して制御することを特徴とするコヒーレン
ト光伝送方式。
【請求項１７】請求項１乃至１６のいずれかに記載のコ
ヒーレント光伝送方式において、前記光ファイバの途中に少なくとも一つの光増幅器を配
置してあり、該光増幅器は該光増幅器の前の光ファイバ
を伝送されることにより弱くなった前記光ＦＳＫ信号も
しくは前記光ＦＤＭ信号を受けて、該光ＦＳＫ信号もし
くは該光ＦＤＭ信号の強度を増幅し、次の光ファイバに
送出することを特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項１８】請求項１乃至１６のいずれかに記載のコ
ヒーレント光伝送方式において、前記光送信器からの前記光ＦＳＫ信号もしくは前記光受
信装置からの前記光ＦＤＭ信号が、少なくとも一つの光
信号分岐手段によって、複数の光ファイバへ分岐され、
該光ファイバを伝送された光ＦＳＫ信号もしくは光ＦＤ
Ｍ信号は、該光ファイバのそれぞれに接続された前記光
受信器もしくは前記光受信装置によって受信されること
を特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項１９】データにより２値の光ＦＳＫ信号を送信
する光送信器と、該光ＦＳＫ信号を伝送する光ファイバ
と、該光ＦＳＫ信号を受信するための局発光源と光検出
器とクロック抽出回路とビット判定回路と位相誤差検出
回路から構成される光受信器によって該データを伝送す
るコヒーレント光伝送方式であって、該光ＦＳＫ信号は、マーク周波数とスペース周波数との
周波数差がビットレートの半分と略等しく、該光受信器において、該局発光源からは該光ＦＳＫ信号
のマーク周波数とスペース周波数の平均値に略等しい光
周波数の局発光信号が出力され、該光検出器は該光ＦＳ
Ｋ信号と該局発光信号を受けて該光ＦＳＫ信号と該局発
光信号の位相差の情報を持つ検波信号を該クロック抽出
回路と該ビット判定回路と該位相誤差検出回路に送り出
し、該クロック抽出回路は該検波信号からビット判定の
タイミングを決めるクロック信号を抽出し該ビット判定
回路に送り、該ビット判定回路は該クロック信号のタイ
ミングで該検出信号から該局発光信号の位相を基準に該
光ＦＳＫ信号の位相が進むか遅れるかを判定して該デー
タに復調し、該クロック抽出回路はビットの境界を示す位相参照信号
を該位相誤差検出回路に送り、該位相誤差検出回路は該
位相参照信号と該検波信号の位相を比較することによっ
て該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相のずれを検
出して位相誤差信号を該局発光源に負帰還し、ビットの
境界における該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相
差を略０度、もしくは略９０度、略１８０度、略２７０
度に維持することを特徴とするコヒーレント光伝送方
式。
【請求項２０】データにより２値の光ＦＳＫ信号を送信
する光送信器と、該光ＦＳＫ信号を伝送する光ファイバ
と、該光ＦＳＫ信号を受信するための局発光源と光検出
器とクロック抽出回路とビット判定回路と位相誤差検出
回路から構成される光受信器によって該データを伝送す
るコヒーレント光伝送方式であって、該光ＦＳＫ信号は、マーク周波数とスペース周波数との
周波数差がビットレートの２倍と略等しく、該光受信器において、該局発光源からは該光ＦＳＫ信号
のマーク周波数とスペース周波数の平均値に略等しい光
周波数の局発光信号が出力され、該光検出器は該光ＦＳ
Ｋ信号と該局発光信号を受けて該光ＦＳＫ信号と該局発
光信号の位相差の情報を持つ検波信号を該クロック抽出
回路と該ビット判定回路と該位相誤差検出回路に送り出
し、該クロック抽出回路は該検波信号からビット判定の
タイミングを決めるクロック信号を抽出し該ビット判定
回路に送り、該ビット判定回路は該クロック信号のタイ
ミングで該検出信号から該局発光信号の位相を基準に該
光ＦＳＫ信号の位相が進むか遅れるかを判定して該デー
タに復調し、該クロック抽出回路はビットの境界を示す位相参照信号
を該位相誤差検出回路に送り、該位相誤差検出回路は該
位相参照信号と該検波信号の位相を比較することによっ
て該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相のずれを検
出して位相誤差信号を該局発光源に負帰還し、ビットの
境界における該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相
差を略９０度もしくは略２７０度のいずれか一方に維持
することを特徴とするコヒーレント光伝送方式。
【請求項２１】データにより２値の光ＦＳＫ信号を送信
する光送信器と、該光ＦＳＫ信号を伝送する光ファイバ
と、該光ＦＳＫ信号を受信するための局発光源と光検出
器とクロック抽出回路とビット判定回路と位相誤差検出
回路から構成される光受信器によって該データを伝送す
るコヒーレント光伝送方式であって、該光ＦＳＫ信号は、マーク周波数とスペース周波数との
周波数差がビットレートの３以上の整数倍と略等しく、該光受信器において、該局発光源からは該光ＦＳＫ信号
のマーク周波数とスペース周波数の間であり、一方との
周波数差がビットレートの整数倍に略等しい光周波数の
局発光信号が出力され、該光検出器は該光ＦＳＫ信号と
該局発光信号を受けて該光ＦＳＫ信号と該局発光信号の
位相差の情報を持つ検波信号を該クロック抽出回路と該
ビット判定回路と該位相誤差検出回路に送り出し、該ク
ロック抽出回路は該検波信号からビット判定のタイミン
グを決めるクロック信号を抽出し該ビット判定回路に送
り、該ビット判定回路は該クロック信号のタイミングで
該検出信号から該局発光信号の位相を基準に該光ＦＳＫ
信号の位相が進むか遅れるかを判定して該データに復調
し、該クロック抽出回路はビットの境界を示す位相参照信号
を該位相誤差検出回路に送り、該位相誤差検出回路は該
位相参照信号と該検波信号の位相を比較することによっ
て該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相のずれを検
出して位相誤差信号を該局発光源に負帰還し、ビットの
境界における該光ＦＳＫ信号と該局発光信号との光位相
差を略一定値に維持することを特徴とするコヒーレント
光伝送方式。
【請求項２２】複数の光送信器と該光送信器からの光信
号を合波する手段から構成される光送信装置と、該光送
信装置からの光ＦＤＭ信号を伝送する光ファイバと、光
増幅器と偏波制御器と偏波分離器と光強度モニタと光分
波器と複数の光受信器から構成される光受信装置を用い
たコヒーレント光伝送方式であって、該光ＦＤＭ信号を受信する該光受信装置は、入力した光
ＦＤＭ信号は該光増幅器に入力されて増幅され、該光増
幅器の出力は該偏波制御器に送られ、該偏波制御器の出
力は、該偏波分離回路に送られ、一つの直線偏波信号が
分離されて光強度モニタに送られ、該光強度モニタの出
力は該偏波制御器に負帰還され、該光強度モニタに検出
される光信号強度が最小となるように偏波は制御され、該偏波分離器を通った残りの直線偏波の該光ＦＤＭ信号
は、該光分波器によって各光信号に分波され、分波され
た光信号が各光受信器に入力されて受信され、復調され
ることを特徴とするコヒーレント光伝送方式。