JPH0734080B2 - コヒーレント光通信用ヘテロダイン検波受信装置 - Google Patents
コヒーレント光通信用ヘテロダイン検波受信装置Info
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- JPH0734080B2 JPH0734080B2 JP63262943A JP26294388A JPH0734080B2 JP H0734080 B2 JPH0734080 B2 JP H0734080B2 JP 63262943 A JP63262943 A JP 63262943A JP 26294388 A JP26294388 A JP 26294388A JP H0734080 B2 JPH0734080 B2 JP H0734080B2
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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
- H04B10/61—Coherent receivers
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04B10/614—Coherent receivers comprising one or more polarization beam splitters, e.g. polarization multiplexed [PolMux] X-PSK coherent receivers, polarization diversity heterodyne coherent receivers
-
- H—ELECTRICITY
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- H04B10/64—Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 長距離・大容量通信への適用が期待されているコヒーレ
ント光通信に利用可能な、ヘテロダイン検波方式による
光受信装置に係り、さらに詳しくは信号光の偏波状態を
能動制御するための回路部分の改良に関し、 信号光の偏波状態をモニタするための光学系を簡単に構
成できるようにし、かつ高感度の受信を可能にすること
を目的とし、 局部発振光を発振する光局部発振回路と、光伝送路を介
して伝送されてきた信号光の偏波状態を変化させる偏波
作用器とを備え、前記局部発振光と前記信号光とは共に
45度斜め方向に主軸を持つ偏波状態であって、かつ該局
部発振光と該信号光との互いの位相差が90度となるよう
予め設定されており、かつ、前記偏波作用器により偏波
状態を補正れた信号光と、前記光局部発振回路から出力
された局部発振光とを混合する混合回路と、該混合回路
の出力光を互いに直交する２種類の偏波成分に分離する
偏波分離器と、該偏波分離器からの各偏波成分毎の信号
をそれぞれ検波して中間周波数信号を出力する受光器
と、該受光器から出力された２つの中間周波数信号を入
力し、その一方の信号に90度の位相遅延を生じさせて他
方の信号に加え、かつ該他方の信号に90度の位相遅延を
生じさせて該一方の信号に加えることで、互いに同相の
信号同士が加わって得られる第１の出力信号と、互いに
逆相の信号同士が加わって得られる第２の出力信号とを
出力する90度ハイブリッドカプラと、該90度ハイブリッ
ドカプラから出力された前記第１の出力信号を復調する
復調器と、前記受光器から出力された前記２つの中間周
波数信号のパワーが互いに等しくなるよう、かつ、前記
90度ハイブリッドカプラの前記第２の出力信号がゼロと
なるよう、前記偏波作用器を駆動して前記信号光の偏波
状態を制御する偏波制御回路とを備えて構成する。
ント光通信に利用可能な、ヘテロダイン検波方式による
光受信装置に係り、さらに詳しくは信号光の偏波状態を
能動制御するための回路部分の改良に関し、 信号光の偏波状態をモニタするための光学系を簡単に構
成できるようにし、かつ高感度の受信を可能にすること
を目的とし、 局部発振光を発振する光局部発振回路と、光伝送路を介
して伝送されてきた信号光の偏波状態を変化させる偏波
作用器とを備え、前記局部発振光と前記信号光とは共に
45度斜め方向に主軸を持つ偏波状態であって、かつ該局
部発振光と該信号光との互いの位相差が90度となるよう
予め設定されており、かつ、前記偏波作用器により偏波
状態を補正れた信号光と、前記光局部発振回路から出力
された局部発振光とを混合する混合回路と、該混合回路
の出力光を互いに直交する２種類の偏波成分に分離する
偏波分離器と、該偏波分離器からの各偏波成分毎の信号
をそれぞれ検波して中間周波数信号を出力する受光器
と、該受光器から出力された２つの中間周波数信号を入
力し、その一方の信号に90度の位相遅延を生じさせて他
方の信号に加え、かつ該他方の信号に90度の位相遅延を
生じさせて該一方の信号に加えることで、互いに同相の
信号同士が加わって得られる第１の出力信号と、互いに
逆相の信号同士が加わって得られる第２の出力信号とを
出力する90度ハイブリッドカプラと、該90度ハイブリッ
ドカプラから出力された前記第１の出力信号を復調する
復調器と、前記受光器から出力された前記２つの中間周
波数信号のパワーが互いに等しくなるよう、かつ、前記
90度ハイブリッドカプラの前記第２の出力信号がゼロと
なるよう、前記偏波作用器を駆動して前記信号光の偏波
状態を制御する偏波制御回路とを備えて構成する。
本発明は、長距離・大容量通信への適用が期待されてい
るコヒーレント光通信に利用可能な、ヘテロダイン検波
方式による光受信装置に係り、さらに詳しくは信号光の
偏波状態を能動制御するための回路部分の改良に関す
る。
るコヒーレント光通信に利用可能な、ヘテロダイン検波
方式による光受信装置に係り、さらに詳しくは信号光の
偏波状態を能動制御するための回路部分の改良に関す
る。
コヒーレント光通信において、光伝送路を介して受信し
た信号光と、局部発振光とを混合して検波するヘテロダ
イン検波方式が広く利用されている。ところが、このよ
うな方式では、信号光の偏波状態が光ファイバを伝送中
に変動してしまうため、局部発振光と合波する際に、そ
の検波効率が劣化するという問題が起こる。このような
問題を解決する方法の一つとして、信号光と局部発振光
の偏波状態を積極的に一致させるようにする能動制御方
式がある。第６図に、能動制御方式による従来のヘテロ
ダイン検波受信装置の回路構成を示す。
た信号光と、局部発振光とを混合して検波するヘテロダ
イン検波方式が広く利用されている。ところが、このよ
うな方式では、信号光の偏波状態が光ファイバを伝送中
に変動してしまうため、局部発振光と合波する際に、そ
の検波効率が劣化するという問題が起こる。このような
問題を解決する方法の一つとして、信号光と局部発振光
の偏波状態を積極的に一致させるようにする能動制御方
式がある。第６図に、能動制御方式による従来のヘテロ
ダイン検波受信装置の回路構成を示す。
同図において、光ファイバ等を伝送されてきた信号光
は、偏波作用器１を介して混合回路２に入力され、ここ
で、光局部発振回路３から出力された局部発振光と合波
される。上記局部発振光は、例えば45度斜め方向に主軸
角を持つ偏波状態とする。混合回路２の出力信号の一方
は、受光器４でヘテロダイン検波されて中間周波数信号
に変換され、この中間周波数信号が復調回路５で復調さ
れて出力される。
は、偏波作用器１を介して混合回路２に入力され、ここ
で、光局部発振回路３から出力された局部発振光と合波
される。上記局部発振光は、例えば45度斜め方向に主軸
角を持つ偏波状態とする。混合回路２の出力信号の一方
は、受光器４でヘテロダイン検波されて中間周波数信号
に変換され、この中間周波数信号が復調回路５で復調さ
れて出力される。
また、上記混合回路２のもう一方の出力信号は、信号光
の偏波状態のモニタ用として使用される。すなわち、こ
のモニタ用の光信号は、まずハーフミラー６で２つに分
岐され、その透過光は偏波分離器７で２つの直行した偏
波成分に分離された後、受光器８、９で電気信号に変換
される。一方、上記ハーフミラー６からの反射光は、λ
/4板10で偏波状態が変換され（例えば直線偏光から円偏
光に、或いは円偏光から直線偏光に変換され）、続いて
偏波分離器11で２つの直行した偏波成分に分離された
後、受光器12、13で電気信号に変換される。上記２つの
受光器８、９の出力信号は差動増幅器14に入力され、ま
た、他方の２つの受光器12、13の出力信号は他方の差動
増幅器15に入力され、これらの差動増幅信号Ａ、Ｂをモ
ニタ信号として、偏波作用器１により信号光の偏波状態
の制御が行われる。すなわち、例えば、信号光の偏波状
態の主軸角は、信号Ａがゼロになるようにすることで制
御でき、その楕円率は、信号Ｂがゼロになるようにする
ことで制御できる。
の偏波状態のモニタ用として使用される。すなわち、こ
のモニタ用の光信号は、まずハーフミラー６で２つに分
岐され、その透過光は偏波分離器７で２つの直行した偏
波成分に分離された後、受光器８、９で電気信号に変換
される。一方、上記ハーフミラー６からの反射光は、λ
/4板10で偏波状態が変換され（例えば直線偏光から円偏
光に、或いは円偏光から直線偏光に変換され）、続いて
偏波分離器11で２つの直行した偏波成分に分離された
後、受光器12、13で電気信号に変換される。上記２つの
受光器８、９の出力信号は差動増幅器14に入力され、ま
た、他方の２つの受光器12、13の出力信号は他方の差動
増幅器15に入力され、これらの差動増幅信号Ａ、Ｂをモ
ニタ信号として、偏波作用器１により信号光の偏波状態
の制御が行われる。すなわち、例えば、信号光の偏波状
態の主軸角は、信号Ａがゼロになるようにすることで制
御でき、その楕円率は、信号Ｂがゼロになるようにする
ことで制御できる。
上記従来のヘテロダイン検波受信装置では、上述したよ
うに、ハーフミラー６及び偏波分離器７、11を用いて信
号光の一部を分岐した後、４つの受光器８、９、12、13
を用いて信号光の偏波状態をモニタし、信号光の偏波状
態を制御するようにしている。
うに、ハーフミラー６及び偏波分離器７、11を用いて信
号光の一部を分岐した後、４つの受光器８、９、12、13
を用いて信号光の偏波状態をモニタし、信号光の偏波状
態を制御するようにしている。
従って、信号光の偏波状態をモニタするためのみに、光
学系の構成が複雑になり、４つもの受光器を用いなけれ
ばならないことから、装置が大型化せざるを得ないとい
う問題がある。また、信号光の一部を分岐し、これをモ
ニタ用としてだけ使用していることから、その分だけ受
信感度が劣化してしまうという問題もある。更に、雑音
成分を抑圧して高感度の受信が可能なDBOR（二重平衡型
受信機）を構成できないという問題もある。
学系の構成が複雑になり、４つもの受光器を用いなけれ
ばならないことから、装置が大型化せざるを得ないとい
う問題がある。また、信号光の一部を分岐し、これをモ
ニタ用としてだけ使用していることから、その分だけ受
信感度が劣化してしまうという問題もある。更に、雑音
成分を抑圧して高感度の受信が可能なDBOR（二重平衡型
受信機）を構成できないという問題もある。
本発明は、信号光の偏波状態をモニタするための光学系
を簡単に構成できるようにし、かつ高感度の受信を可能
にすることを目的とする。
を簡単に構成できるようにし、かつ高感度の受信を可能
にすることを目的とする。
第１図は、本発明の原理ブロック図である。
同図において、光伝送路を伝送されてきた信号光を偏波
作用器20を介して混合回路21に与えると共に、光局部発
振回路22から局部発振光を出力して混合回路21に与え、
ここで信号光と局部発振光とを合波する。なお、局部発
振光と信号光とは共に45度斜め方向に主軸を持つ偏波状
態であって、かつ局部発振光と信号光との互いの位相差
が90度となるよう予め設定されている。混合回路21で信
号光と局部発振光とを合波した後、偏波分離器23を用い
て２つの直交した偏波成分に分離し、それぞれ受光器2
4、25でヘテロダイン検波して中間周波数信号を得る。
以上までが光学系によって構成され、続いて電気信号段
に移る。
作用器20を介して混合回路21に与えると共に、光局部発
振回路22から局部発振光を出力して混合回路21に与え、
ここで信号光と局部発振光とを合波する。なお、局部発
振光と信号光とは共に45度斜め方向に主軸を持つ偏波状
態であって、かつ局部発振光と信号光との互いの位相差
が90度となるよう予め設定されている。混合回路21で信
号光と局部発振光とを合波した後、偏波分離器23を用い
て２つの直交した偏波成分に分離し、それぞれ受光器2
4、25でヘテロダイン検波して中間周波数信号を得る。
以上までが光学系によって構成され、続いて電気信号段
に移る。
電気信号段においては、まず、上記受光器24、25から出
力された中間周波数信号を90度ハイブリッドカプラ26の
入力ポートP2にそれぞれ与える。この90度ハイブリッド
カプラ26は、入力ポートP1からの入力信号に90度の位相
遅延を生じさせて入力ポートP2からの入力信号に加える
と共に、入力ポートP2からの入力信号に90度の位相遅延
を生じさせて入力ポートP1からの入力信号に加えること
で、互いに同相の信号同士が加わって得られる第１の出
力信号を出力ポートP4から出力し、互いに逆相の信号同
士が加わって得られる第２の出力信号を出力ポートP3か
ら出力する。そして、出力ポートP4からの第１の出力信
号を復調器27で復調して出力する。一方、受光器24、25
から出力された中間周波数信号を差動増幅器28に入力
し、その出力信号ｂを偏波制御回路29に与えると共に、
90度ハイブリッドカプラ26のもう一方の出力ポートP3か
らの出力信号ａを偏波制御回路29に与える。この偏波制
御回路29は、上記信号ａ、ｂが共にゼロとなるよう、制
御信号Ａ、Ｂで偏波作用器20を駆動して信号光の偏波状
態を制御する。
力された中間周波数信号を90度ハイブリッドカプラ26の
入力ポートP2にそれぞれ与える。この90度ハイブリッド
カプラ26は、入力ポートP1からの入力信号に90度の位相
遅延を生じさせて入力ポートP2からの入力信号に加える
と共に、入力ポートP2からの入力信号に90度の位相遅延
を生じさせて入力ポートP1からの入力信号に加えること
で、互いに同相の信号同士が加わって得られる第１の出
力信号を出力ポートP4から出力し、互いに逆相の信号同
士が加わって得られる第２の出力信号を出力ポートP3か
ら出力する。そして、出力ポートP4からの第１の出力信
号を復調器27で復調して出力する。一方、受光器24、25
から出力された中間周波数信号を差動増幅器28に入力
し、その出力信号ｂを偏波制御回路29に与えると共に、
90度ハイブリッドカプラ26のもう一方の出力ポートP3か
らの出力信号ａを偏波制御回路29に与える。この偏波制
御回路29は、上記信号ａ、ｂが共にゼロとなるよう、制
御信号Ａ、Ｂで偏波作用器20を駆動して信号光の偏波状
態を制御する。
第１図において、偏波分離器23で分離された２つの直交
する偏波成分（例えば０度方向の偏波成分と90度方向の
偏波成分）が、それぞれ受光器24、25でヘテロダイン検
波されるので、それによって得られた２つの中間周波数
信号のパワーを互いに比較すれば、すなわち差動増幅器
28の出力信号ｂがゼロからどれだけずれているかを見れ
ば、信号光の偏波状態の主軸角が45度からどれだけずれ
ているかを知ることができる。よって、上記の信号ｂが
ゼロとなるように偏波制御回路29で偏波作用器20を駆動
することにより、信号光の偏波状態の主軸角を45度に制
御することができる。
する偏波成分（例えば０度方向の偏波成分と90度方向の
偏波成分）が、それぞれ受光器24、25でヘテロダイン検
波されるので、それによって得られた２つの中間周波数
信号のパワーを互いに比較すれば、すなわち差動増幅器
28の出力信号ｂがゼロからどれだけずれているかを見れ
ば、信号光の偏波状態の主軸角が45度からどれだけずれ
ているかを知ることができる。よって、上記の信号ｂが
ゼロとなるように偏波制御回路29で偏波作用器20を駆動
することにより、信号光の偏波状態の主軸角を45度に制
御することができる。
また、90度ハイブリッドカプラ26に入力する２つの中間
周波数信号は、それらの位相が互いに90度ずれているの
で、更に90度ハイブリッドカプラ26でクロス方向に位相
がずらされると、一方の出力ポートP4には互いに同相の
信号が加わって出力され、他方の出力ポートP3には互い
に逆相の信号が加わって（すなわち打ち消し合って）出
力される。このことから、上記出力ポートP3から出力さ
れる信号ａがゼロからどれだけずれているかを見れば、
信号光の楕円率を知ることができる。よって、上記の信
号ａがゼロとなるように偏波制御回路29で偏波作用器20
を駆動することにより、信号光の偏波状態を、局部発振
光の偏波状態に対し90度の位相差を持つようにすること
ができる。例えば、局部発振光の偏波状態が45度直線偏
光の場合、信号光の偏波状態を円偏向に制御することが
できる。
周波数信号は、それらの位相が互いに90度ずれているの
で、更に90度ハイブリッドカプラ26でクロス方向に位相
がずらされると、一方の出力ポートP4には互いに同相の
信号が加わって出力され、他方の出力ポートP3には互い
に逆相の信号が加わって（すなわち打ち消し合って）出
力される。このことから、上記出力ポートP3から出力さ
れる信号ａがゼロからどれだけずれているかを見れば、
信号光の楕円率を知ることができる。よって、上記の信
号ａがゼロとなるように偏波制御回路29で偏波作用器20
を駆動することにより、信号光の偏波状態を、局部発振
光の偏波状態に対し90度の位相差を持つようにすること
ができる。例えば、局部発振光の偏波状態が45度直線偏
光の場合、信号光の偏波状態を円偏向に制御することが
できる。
更に、90度ハイブリッドカプラ26のポートP4からは増強
されたビート成分が得られ、もう一方のポートP3からは
イメージ成分が互いに打ち消すように出力されることに
なるので、信号ａがゼロとなるように偏波制御回路29で
偏波作用器20を駆動することにより、ポートP4から出力
される中間周波数信号の中からイメージ成分を除去する
こともできる。
されたビート成分が得られ、もう一方のポートP3からは
イメージ成分が互いに打ち消すように出力されることに
なるので、信号ａがゼロとなるように偏波制御回路29で
偏波作用器20を駆動することにより、ポートP4から出力
される中間周波数信号の中からイメージ成分を除去する
こともできる。
本発明によれば、受光器が少なくとも２個あれば充分で
あることから、光学系を従来のものと比べて非常に簡単
に構成することができ、装置全体の小型化が可能にな
る。また、信号光の偏波状態のモニタのためだけに信号
光を分岐することをせずに、電気信号段にて偏波状態を
モニタすることができるので、従来よりも高感度の受信
が可能になる。しかも、DBORを用いて構成することも容
易なので、その場合には一層の高感度受信が可能にな
る。
あることから、光学系を従来のものと比べて非常に簡単
に構成することができ、装置全体の小型化が可能にな
る。また、信号光の偏波状態のモニタのためだけに信号
光を分岐することをせずに、電気信号段にて偏波状態を
モニタすることができるので、従来よりも高感度の受信
が可能になる。しかも、DBORを用いて構成することも容
易なので、その場合には一層の高感度受信が可能にな
る。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
第２図は、本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
同図においては、光学系として、偏波作用器20、光カッ
プラ等からなる混合回路21、半導体レーザ等からなる光
局部発振回路22、偏波分離器23、及びフォトトランジス
タ等からなる２つの受光器24、25を備え、また、電気信
号段として、90度ハイブリッドカプラ26、復調器27、差
動増幅器28、偏波制御回路29、及びAFC（自動周波数コ
ントローラ）30等を備えている。
プラ等からなる混合回路21、半導体レーザ等からなる光
局部発振回路22、偏波分離器23、及びフォトトランジス
タ等からなる２つの受光器24、25を備え、また、電気信
号段として、90度ハイブリッドカプラ26、復調器27、差
動増幅器28、偏波制御回路29、及びAFC（自動周波数コ
ントローラ）30等を備えている。
上記偏波制御回路29と偏波作用器20の具体的構成の一例
を、第３図と第４図に示す。第３図において、偏波制御
回路29は、これに入力されるアナログ信号ａ、ｂをデジ
タル信号に変換するためのA/D変換器29a、29bと、上記
デジタル信号に基づく数値処理を行うための数値処理回
路29cと、この処理結果に基づきパルスモータ20c、20d
（第４図参照）をそれぞれ駆動するための信号Ａ、Ｂを
出力するパルスモータ駆動回路29d、29eとから構成され
ている。上記数値処理は、信号ａ、ｂがいずれもゼロに
なるように制御する処理である。なお、A/D変換せず
に、アナログ信号をそのまま数値処理してもよい。一
方、第４図において、偏波作用器20は、信号光の光路上
に順次配置されたλ/4板20a、λ/2板20bと、これらを上
記信号Ａ、Ｂに応じて回転制御するためのパルスモータ
20c、20dとから構成されている。
を、第３図と第４図に示す。第３図において、偏波制御
回路29は、これに入力されるアナログ信号ａ、ｂをデジ
タル信号に変換するためのA/D変換器29a、29bと、上記
デジタル信号に基づく数値処理を行うための数値処理回
路29cと、この処理結果に基づきパルスモータ20c、20d
（第４図参照）をそれぞれ駆動するための信号Ａ、Ｂを
出力するパルスモータ駆動回路29d、29eとから構成され
ている。上記数値処理は、信号ａ、ｂがいずれもゼロに
なるように制御する処理である。なお、A/D変換せず
に、アナログ信号をそのまま数値処理してもよい。一
方、第４図において、偏波作用器20は、信号光の光路上
に順次配置されたλ/4板20a、λ/2板20bと、これらを上
記信号Ａ、Ｂに応じて回転制御するためのパルスモータ
20c、20dとから構成されている。
上記構成の実施例のヘテロダイン検波受信装置におい
て、まず光ファイバ等を伝送されてきた信号光は、偏波
作用器20を介し、混合回路21の一方の入力ポートP1に入
力される。一方、光局部発振回路22からは、局部発振光
が出力され、混合回路21のもう一方の入力ポートP2に入
力される。信号光と局部発振光とは混合回路21で合波さ
れ、ビート成分を有する光信号となって出力ポートP3か
ら出力される。この光信号は、偏波分離器23により、２
つの直交するＸ方向とＹ方向の偏波成分に分離された
後、それぞれ受光器24、25によってヘテロダイン検波さ
れる。
て、まず光ファイバ等を伝送されてきた信号光は、偏波
作用器20を介し、混合回路21の一方の入力ポートP1に入
力される。一方、光局部発振回路22からは、局部発振光
が出力され、混合回路21のもう一方の入力ポートP2に入
力される。信号光と局部発振光とは混合回路21で合波さ
れ、ビート成分を有する光信号となって出力ポートP3か
ら出力される。この光信号は、偏波分離器23により、２
つの直交するＸ方向とＹ方向の偏波成分に分離された
後、それぞれ受光器24、25によってヘテロダイン検波さ
れる。
上記の光学系による動作を、数式を用いて、以下に具体
的に説明する。
的に説明する。
まず、局部発振光は、45度斜め方向に主軸を持つ偏波状
態（例えば円偏光、45度又は135度直線偏光等）にし、
そのＸ方向とＹ方向の偏波成分の光パワーが偏波分離器
23によって等分されるようにする。局部発振光の偏波状
態を式に表すと、 になる。例えば、θLO＝0,π/2の時、それぞれ45度直線
偏光、円偏光を示す。
態（例えば円偏光、45度又は135度直線偏光等）にし、
そのＸ方向とＹ方向の偏波成分の光パワーが偏波分離器
23によって等分されるようにする。局部発振光の偏波状
態を式に表すと、 になる。例えば、θLO＝0,π/2の時、それぞれ45度直線
偏光、円偏光を示す。
一方、信号光は、45度斜め方向に主軸角を持ち、かつ局
部発振光の偏波状態に対して位相差が90度になるように
する。例えば、局部発振光の偏波状態が円偏光の場合に
は、信号光の偏波状態が45度又は135度直線偏光となる
ようにし、一方、局部発振光の偏波状態が45度又は135
度直線偏光の場合には、信号光の偏波状態が円偏光とな
るようにする。信号光の偏波状態を式に表すと、 になる。ただし、θＳ−θLO＝π/2の関係を満たす。
部発振光の偏波状態に対して位相差が90度になるように
する。例えば、局部発振光の偏波状態が円偏光の場合に
は、信号光の偏波状態が45度又は135度直線偏光となる
ようにし、一方、局部発振光の偏波状態が45度又は135
度直線偏光の場合には、信号光の偏波状態が円偏光とな
るようにする。信号光の偏波状態を式に表すと、 になる。ただし、θＳ−θLO＝π/2の関係を満たす。
上記の式で表される信号光と局部発振光とを混合回路21
で合波した後、その直交した２つの偏波成分を偏波分離
器23で分離し、それぞれ受光器24、25でヘテロダイン検
波することにより、それぞれ以下の式で表されるよう
に、互いに位相が90度ずれた中間周波数信号IX、IYが得
られる。
で合波した後、その直交した２つの偏波成分を偏波分離
器23で分離し、それぞれ受光器24、25でヘテロダイン検
波することにより、それぞれ以下の式で表されるよう
に、互いに位相が90度ずれた中間周波数信号IX、IYが得
られる。
IX＝IOcos（（ωＳ−ωLO）ｔ） IY＝IOcos（（ωＳ−ωLO）ｔ＋（θＳ−θLO）） ＝IOsin（（ωＳ−ωLO）ｔ） ただし、 である。
次に、電気信号段による処理を、以下に具体的に述べ
る。
る。
まず、上記２つの中間周波数信号IX、IYは、90度ハイブ
リッドカプラ26の入力ポートP1、P2にそれぞれ入力さ
れ、クロスした方向に位相が90度遅延されたものが加え
られて、それぞれ出力ポートP3、P4から出力される。す
なわち、ポートP1からポートP3への経路及びポートP2か
らポートP4への経路では位相は変化しないが、ポートP1
からポートP4への経路及びポートP2からポートP3への経
路では位相が90度遅延される。よって、90度ハイブリッ
ドカプラ26の出力OX、OYは、以下の式で表される。
リッドカプラ26の入力ポートP1、P2にそれぞれ入力さ
れ、クロスした方向に位相が90度遅延されたものが加え
られて、それぞれ出力ポートP3、P4から出力される。す
なわち、ポートP1からポートP3への経路及びポートP2か
らポートP4への経路では位相は変化しないが、ポートP1
からポートP4への経路及びポートP2からポートP3への経
路では位相が90度遅延される。よって、90度ハイブリッ
ドカプラ26の出力OX、OYは、以下の式で表される。
OX＝IX＋〔IY〕 ＝（−１＋sgn（ωＳ−ωLO））×IX OY＝〔IX〕＋IY ＝（１＋sgn（ωＳ−ωLO））×IY ただし、〔 〕は、90度位相遅延を意味する。また、 と定義する。
よって、上記のOX、OYの式から明らかなように、ωＳ−
ωLO＞０の時にOX＝０かつOY＝2IYとなり、一方、ωＳ
−ωLO＜０の時にOY＝０かつOX＝−2IXとなる。すなわ
ち、90度ハイブリッドカプラ26に入力する２つの中間周
波数信号IX、IYは、それらの位相が互いに90度ずれてい
るので、更に90度ハイブリッドカプラ26でクロス方向に
位相がずらされると、ωＳとωLOの大小関係に応じ、一
方の出力ポートには互いに同相の信号が加わって出力さ
れ、もう一方の出力ポートには互いに逆相の信号が加わ
って（すなわち打ち消し合って）出力される。本実施例
では、ωＳ−ωLO＞０となるように設定されているもの
とし、これに応じて、ポートP4からの出力OY（＝2IY）
が復調器27によって復調されて出力される。この際、上
記の出力OYを或る一定の周波数に安定させるために、AF
C30により、光局部発振回路22の発振周波数が適宜制御
されている。
ωLO＞０の時にOX＝０かつOY＝2IYとなり、一方、ωＳ
−ωLO＜０の時にOY＝０かつOX＝−2IXとなる。すなわ
ち、90度ハイブリッドカプラ26に入力する２つの中間周
波数信号IX、IYは、それらの位相が互いに90度ずれてい
るので、更に90度ハイブリッドカプラ26でクロス方向に
位相がずらされると、ωＳとωLOの大小関係に応じ、一
方の出力ポートには互いに同相の信号が加わって出力さ
れ、もう一方の出力ポートには互いに逆相の信号が加わ
って（すなわち打ち消し合って）出力される。本実施例
では、ωＳ−ωLO＞０となるように設定されているもの
とし、これに応じて、ポートP4からの出力OY（＝2IY）
が復調器27によって復調されて出力される。この際、上
記の出力OYを或る一定の周波数に安定させるために、AF
C30により、光局部発振回路22の発振周波数が適宜制御
されている。
次に、信号光の偏波状態のモニタについて、具体的に述
べる。
べる。
上述したように偏波分離器23で分離された２つの直交す
る偏波成分（ここでは０度方向の偏波成分と90度方向の
偏波成分とする）がそれぞれ受光器24、25でヘテロダイ
ン検波されるので、それによって得られた２つの中間周
波数信号IX、IYのパワーを互いに比較すれば、信号光の
偏波状態の主軸角が45度からどれだけずれているかを知
ることができる。そこで本実施例では、上記中間周波数
信号IX、IYを差動増幅器28に入力し、その出力を信号ｂ
として偏波制御回路29に与えるようにしている。よっ
て、信号ｂがゼロからどれだけずれているかは、信号光
の偏波状態の主軸角が45度からどれだけずれているかに
対応するので、上記の信号ｂがゼロとなるように偏波制
御回路29で偏波作用器20を駆動することにより、信号光
の偏波状態の主軸角を45度に制御することができる。
る偏波成分（ここでは０度方向の偏波成分と90度方向の
偏波成分とする）がそれぞれ受光器24、25でヘテロダイ
ン検波されるので、それによって得られた２つの中間周
波数信号IX、IYのパワーを互いに比較すれば、信号光の
偏波状態の主軸角が45度からどれだけずれているかを知
ることができる。そこで本実施例では、上記中間周波数
信号IX、IYを差動増幅器28に入力し、その出力を信号ｂ
として偏波制御回路29に与えるようにしている。よっ
て、信号ｂがゼロからどれだけずれているかは、信号光
の偏波状態の主軸角が45度からどれだけずれているかに
対応するので、上記の信号ｂがゼロとなるように偏波制
御回路29で偏波作用器20を駆動することにより、信号光
の偏波状態の主軸角を45度に制御することができる。
また、上述した90度ハイブリッドカプラ26のポートP3か
らの出力OXがゼロからどれだけずれているかを見れば、
信号光の楕円率を知ることができる。そこで本実施例で
は、上記ポートP3からの出力OXを信号ａとして偏波制御
回路29に与え、この信号ａがゼロとなるように、すなわ
ちθＳ−θLO＝π/2となるように偏波制御回路29で偏波
作用器20を駆動することにより、信号光の偏波状態を円
偏光（局部発振光が45度又は135度直線偏光の場合）、
あるいは45度又は135度直線偏光（局部発振光が円偏光
の場合）とすることができる。
らの出力OXがゼロからどれだけずれているかを見れば、
信号光の楕円率を知ることができる。そこで本実施例で
は、上記ポートP3からの出力OXを信号ａとして偏波制御
回路29に与え、この信号ａがゼロとなるように、すなわ
ちθＳ−θLO＝π/2となるように偏波制御回路29で偏波
作用器20を駆動することにより、信号光の偏波状態を円
偏光（局部発振光が45度又は135度直線偏光の場合）、
あるいは45度又は135度直線偏光（局部発振光が円偏光
の場合）とすることができる。
更に、90度ハイブリッドカプラ26のポートP4からは増強
されたビート成分が得られ、もう一方のポートP3からは
イメージ成分が互いに打ち消すように出力されることに
なるので、上記のように信号ａがゼロとなるように偏波
制御回路29で偏波作用器20を駆動することにより、ポー
トP4から出力される中間周波数信号の中からイメージ成
分を除去することもできる。
されたビート成分が得られ、もう一方のポートP3からは
イメージ成分が互いに打ち消すように出力されることに
なるので、上記のように信号ａがゼロとなるように偏波
制御回路29で偏波作用器20を駆動することにより、ポー
トP4から出力される中間周波数信号の中からイメージ成
分を除去することもできる。
以上述べたように本実施例では、受光器が２個で済むこ
とから、光学系を従来のものと比べて非常に簡単に構成
することができ、装置全体の小型化を実現できる。ま
た、信号光の偏波状態のモニタのためだけに信号光を分
岐することをせずに、電気信号段にて偏波状態をモニタ
することができるので、受信感度を従来よりも一段と向
上させることができる。
とから、光学系を従来のものと比べて非常に簡単に構成
することができ、装置全体の小型化を実現できる。ま
た、信号光の偏波状態のモニタのためだけに信号光を分
岐することをせずに、電気信号段にて偏波状態をモニタ
することができるので、受信感度を従来よりも一段と向
上させることができる。
次に、第５図は、本発明の第２の実施例を示すブロック
図である。
図である。
本実施例は、DBOR（二重平衡型受信機）を構成したもの
である。すなわち、前記第１の実施例における混合回路
21のポートP4に対し、前述した偏波分離器23及び受光器
24、25と同様な構成からなる、もう一組の偏波分離器31
及び受光器32、33を設けると共に、受光器24と受光器32
の出力を減算器34に与え、受光器25と受光器33の出力を
減算器35に与えるようにしたものである。
である。すなわち、前記第１の実施例における混合回路
21のポートP4に対し、前述した偏波分離器23及び受光器
24、25と同様な構成からなる、もう一組の偏波分離器31
及び受光器32、33を設けると共に、受光器24と受光器32
の出力を減算器34に与え、受光器25と受光器33の出力を
減算器35に与えるようにしたものである。
このような構成においては、信号光と局部発振光とが混
合回路21で合波され、ポートP3、P4からは互いに180度
の位相差を持つ光信号が出力される。そして、これらの
光信号は、それぞれ偏波分離器23、31により等しい割合
で分離され、各受光器24、25、32、33でヘテロダイン検
波される。このようにして受光器24、32で得られた中間
周波数信号は減算器34に与えられ、もう一方の受光器2
5、33で得られた中間周波数信号は減算器35に与えられ
る。この際、受光器24、32には互いに180度の位相差を
持つビート成分が入力され、同様に、受光器25、33にも
互いに180度の位相差を持つビート成分が入力されるの
で、減算器34、35により、ビート成分は互いに加算され
て増強され、それとは逆に、局部発振光の強度雑音成分
は相殺される。このようにして強度雑音成分の抑圧され
た中間周波数信号は、90度ハイブリッドカプラ26と差動
増幅器28に入力され、その後は前記第１の実施例と同様
な処理が行われる。
合回路21で合波され、ポートP3、P4からは互いに180度
の位相差を持つ光信号が出力される。そして、これらの
光信号は、それぞれ偏波分離器23、31により等しい割合
で分離され、各受光器24、25、32、33でヘテロダイン検
波される。このようにして受光器24、32で得られた中間
周波数信号は減算器34に与えられ、もう一方の受光器2
5、33で得られた中間周波数信号は減算器35に与えられ
る。この際、受光器24、32には互いに180度の位相差を
持つビート成分が入力され、同様に、受光器25、33にも
互いに180度の位相差を持つビート成分が入力されるの
で、減算器34、35により、ビート成分は互いに加算され
て増強され、それとは逆に、局部発振光の強度雑音成分
は相殺される。このようにして強度雑音成分の抑圧され
た中間周波数信号は、90度ハイブリッドカプラ26と差動
増幅器28に入力され、その後は前記第１の実施例と同様
な処理が行われる。
従って、本実施例では、混合回路21の２つの出力光を有
効に利用することにより、局部発振光の強度雑音を抑圧
して、受信感度を一段と向上させることができる。
効に利用することにより、局部発振光の強度雑音を抑圧
して、受信感度を一段と向上させることができる。
なお、上記の各実施例では、信号光と局部発振光のいず
れか一方を45度（又は135度）直線偏光とし、もう一方
を円偏光とする場合について述べたが、必ずしもこのよ
うに制御する必要はない。すなわち、信号光と局部発振
光の双方が45度斜め方向に主軸を持つ偏波状態であっ
て、かつ、それらの互いの位相差が90度であることが条
件であり、この条件を満たすどのような偏波状態であっ
てもよく、例えば信号光がＸ成分とＹ成分とで110度の
位相差を持つ楕円偏光で、局部発振光がＸ成分とＹ成分
とで20度の位相差を持つ楕円偏光であってもよい。
れか一方を45度（又は135度）直線偏光とし、もう一方
を円偏光とする場合について述べたが、必ずしもこのよ
うに制御する必要はない。すなわち、信号光と局部発振
光の双方が45度斜め方向に主軸を持つ偏波状態であっ
て、かつ、それらの互いの位相差が90度であることが条
件であり、この条件を満たすどのような偏波状態であっ
てもよく、例えば信号光がＸ成分とＹ成分とで110度の
位相差を持つ楕円偏光で、局部発振光がＸ成分とＹ成分
とで20度の位相差を持つ楕円偏光であってもよい。
本発明によれば、受光器が少なくとも２個あれば充分で
あることから、光学系を従来のものと比べて非常に簡単
に構成することができ、よって装置全体を小型化するこ
とができる。また、信号光の偏波状態のモニタのためだ
けに信号光を分岐することをせずに、電気信号段にて偏
波状態をモニタすることができるので、従来よりも著し
く高感度の受信が可能になる。しかも、DBORを構成する
ことも容易なので、その場合には一層の高感度受信が可
能になる。
あることから、光学系を従来のものと比べて非常に簡単
に構成することができ、よって装置全体を小型化するこ
とができる。また、信号光の偏波状態のモニタのためだ
けに信号光を分岐することをせずに、電気信号段にて偏
波状態をモニタすることができるので、従来よりも著し
く高感度の受信が可能になる。しかも、DBORを構成する
ことも容易なので、その場合には一層の高感度受信が可
能になる。
第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の第１の実施例のブロック図、 第３図は第２図に示した偏波制御回路29の具体的構成の
一例のブロック図、 第４図は第２図に示した偏波作用器20の具体的構成の一
例のブロック図、 第５図は本発明の第２の実施例のブロック図、 第６図は従来のヘテロダイン検波受信装置を示すブロッ
ク図である。 20……偏波作用器、21……混合回路、22……光局部発振
回路、23……偏波分離器、24、25……受光器、26……90
度ハイブリッドカプラ、27……復調器、28……差動増幅
器、29……偏波制御回路、30……AFC、31……偏波分離
器、32、33……受光器．
一例のブロック図、 第４図は第２図に示した偏波作用器20の具体的構成の一
例のブロック図、 第５図は本発明の第２の実施例のブロック図、 第６図は従来のヘテロダイン検波受信装置を示すブロッ
ク図である。 20……偏波作用器、21……混合回路、22……光局部発振
回路、23……偏波分離器、24、25……受光器、26……90
度ハイブリッドカプラ、27……復調器、28……差動増幅
器、29……偏波制御回路、30……AFC、31……偏波分離
器、32、33……受光器．
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/152 (72)発明者 清永 哲也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小野田 義人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−23121（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】局部発振光を発振する光局部発振回路（2
2）と、 光伝送路を介して伝送されてきた信号光の偏波状態を変
化させる偏波作用器（20）とを備え、 前記局部発振光と前記信号光とは共に45度斜め方向に主
軸を持つ偏波状態であって、かつ該局部発振光と該信号
光との互いの位相差が90度となるよう予め設定されてお
り、かつ、 前記偏波作用器により偏波状態を補正された信号光と、
前記光局部発振回路（22）から出力された局部発振光と
を混合する混合回路（21）と、 該混合回路（21）の出力光を互いに直交する２種類の偏
波成分に分離する偏波分離器（23）と、 該偏波分離器（23）からの各偏波成分毎の信号をそれぞ
れ検波して中間周波数信号を出力する受光器（24、25）
と、 該受光器（24、25）から出力された２つの中間周波数信
号を入力し、その一方の信号に90度の位相遅延を生じさ
せて他方の信号に加え、かつ該他方の信号に90度の位相
遅延を生じさせて該一方の信号に加えることで、互いに
同相の信号同士が加わって得られる第１の出力信号と、
互いに逆相の信号同士が加わって得られる第２の出力信
号とを出力する90度ハイブリッドカプラ（26）と、 該90度ハイブリッドカプラ（26）から出力された前記第
１の出力信号を復調する復調器（27）と、 前記受光器（24、25）から出力された前記２つの中間周
波数信号のパワーが互いに等しくなるよう、かつ、前記
90度ハイブリッドカプラ（26）の前記第２の出力信号が
ゼロとなるよう、前記偏波作用器を駆動して、前記信号
光の偏波状態を制御する偏波制御回路（29）とを備えた
ことを特徴とするコヒーレント光通信用ヘテロダイン検
波受信装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262943A JPH0734080B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | コヒーレント光通信用ヘテロダイン検波受信装置 |
| CA002000997A CA2000997C (en) | 1988-10-20 | 1989-10-19 | Heterodyne receiver for coherent optical communication |
| EP89119515A EP0365028B1 (en) | 1988-10-20 | 1989-10-20 | A heterodyne receiver for coherent optical communication |
| US07/424,732 US5052051A (en) | 1988-10-20 | 1989-10-20 | Heterodyne receiver for coherent optical communication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262943A JPH0734080B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | コヒーレント光通信用ヘテロダイン検波受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02110524A JPH02110524A (ja) | 1990-04-23 |
| JPH0734080B2 true JPH0734080B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=17382721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63262943A Expired - Lifetime JPH0734080B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | コヒーレント光通信用ヘテロダイン検波受信装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5052051A (ja) |
| EP (1) | EP0365028B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0734080B2 (ja) |
| CA (1) | CA2000997C (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5258615A (en) * | 1990-08-03 | 1993-11-02 | Gpt Limited | Optical fiber monitoring by detection of polarization variations |
| JPH04150628A (ja) * | 1990-10-15 | 1992-05-25 | Nec Corp | 光通信システムの波長安定化方法および回路 |
| NL9002713A (nl) * | 1990-12-10 | 1992-07-01 | Nederland Ptt | Transmissiesysteem voor de polarisatie-ongevoelige overdracht van signalen. |
| JP3183685B2 (ja) * | 1991-09-13 | 2001-07-09 | 富士通株式会社 | 光通信システム |
| JP2776124B2 (ja) * | 1992-03-23 | 1998-07-16 | 日本電気株式会社 | 直接検波光受信装置 |
| JPH05303128A (ja) * | 1992-04-27 | 1993-11-16 | Nec Corp | イメージ信号除去光ヘテロダイン検波受信装置 |
| JPH07281229A (ja) * | 1994-04-13 | 1995-10-27 | Ando Electric Co Ltd | 光偏波制御装置 |
| US5574553A (en) * | 1994-12-27 | 1996-11-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Ladar receiver incorporating an optical amplifier and polarization optical mixer |
| US5574589A (en) * | 1995-01-09 | 1996-11-12 | Lucent Technologies Inc. | Self-amplified networks |
| EP0844748B1 (de) * | 1996-11-25 | 1999-06-16 | Oerlikon Contraves AG | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Uebertragung von Daten über Freiraumstrecken |
| EP1014604B1 (de) * | 1998-12-22 | 2005-06-22 | Contraves Space Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Fehlersignals bei kohärentem Überlagerungsempfang von Lichtwellen |
| CN1223115C (zh) * | 1999-06-10 | 2005-10-12 | 光纤空间有限公司 | 利用rf/微波和光混频技术来选择光传输的指定频带的方法 |
| US6850710B1 (en) | 2000-06-09 | 2005-02-01 | Tip Group, Llc | Method and apparatus of utilizing RF/microwave and optical mixing techniques to select a given band of an optical transmission |
| US7006562B2 (en) * | 2000-03-17 | 2006-02-28 | Chien Chou | Phase demodulator, phase difference detector, and interferometric system using the phase difference detector |
| US6459826B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-10-01 | Lucent Technologies Inc. | Programmable optical switch apparatus |
| WO2005101702A1 (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 光受信装置 |
| US7330669B2 (en) * | 2004-04-20 | 2008-02-12 | Lucent Technologies Inc. | Optical heterodyne receiver based on oversampling |
| JP2006013573A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Hitachi Ltd | 量子光伝送装置 |
| JP4170298B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2008-10-22 | 富士通株式会社 | 差分４位相偏移変調方式に対応した光受信器および光受信方法 |
| US7561813B2 (en) * | 2005-06-09 | 2009-07-14 | Northrop Grumman Corporation | Wide field of view heterodyne receiver |
| US7406269B2 (en) * | 2006-03-10 | 2008-07-29 | Discovery Semiconductors, Inc. | Feedback-controlled coherent optical receiver with electrical compensation/equalization |
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