JPH0828684B2 - 二重平衡偏波ダイバーシティ受信装置 - Google Patents

二重平衡偏波ダイバーシティ受信装置

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JPH0828684B2
JPH0828684B2 JP4031752A JP3175292A JPH0828684B2 JP H0828684 B2 JPH0828684 B2 JP H0828684B2 JP 4031752 A JP4031752 A JP 4031752A JP 3175292 A JP3175292 A JP 3175292A JP H0828684 B2 JPH0828684 B2 JP H0828684B2
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light
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light receiving
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秀夫 桑原
輝美 近間
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。従って、光伝送路に於ける中継間隔の増大又は中継
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。
【0002】
【従来の技術】図3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
すものである。送信部31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32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34からの局部発振光とを光混合器33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35に入射させ、光信号を電気信号に変換して増幅器
36に加えるものである。この増幅器36の出力信号
は、例えば、数GHzの中間周波信号となる。
【0003】このようなコヒーレント光通信方式に於い
て、送信部31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32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。このように偏波方向が保存されず、その揺らぎが
大きい場合には、光混合器33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。
【0004】図4は偏波ダイバーシティ受信方式の説明
図であり、前述のような問題点を解決しようとするもの
である。送信部から光伝送路を介して受信した受信光
を、偏光分離素子41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44か
らの局部発振光を光混合器43,46により混合する。
この場合に、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43,46間に1/2波長板4
5等の手段を設けるものであり、又偏光分離素子41
と、光混合器46との配置位置が図示のようになる場
合、光ファイバ又は反射板42を設けて、偏光分離素子
41により分離された光信号を光混合器46に入射させ
るものである。
【0005】光混合器43,46のそれぞれの出力光
は、受光素子47,48に入射されて電気信号に変換さ
れ、増幅器49,50により増幅される。合成部52に
於いては、増幅器49の出力信号と、移相器51により
位相が制御された増幅器50の出力信号とを合成するも
のであり、その合成出力信号が最大となるように、移相
器51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47,48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。
【0006】又図5は局部発振光の強度雑音によるC/
N特性曲線図を示し、図3又は図4に示す従来例に於い
て、局部発振器34,44の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最善されること
を示すものである。しかし、局部発振レーザ34,44
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。
【0007】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、図6に示すように、
受信光61と局部発振レーザ64からの局部発振光とを
光混合器62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63,65にそれらの出力
光を入射して電気信号に変換し、増幅器66,67によ
り増幅して減算器68に加えるものである。
【0008】光混合器62から受光素子63,65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18
0°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68により増幅器66,67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、反対に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。
【0009】図7は二重平衡受光部の説明図であり、
(A)は、光混合器71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72,73に入射さ
れ、受光素子72,73の接続点から信号を増幅器74
に入力するものであり、受光素子72,73を直列に接
続したことにより、図6に於ける減算器68と同様に、
180°位相差のビート信号成分を相加し、反対に、同
相の強度雑音成分を相殺するように動作することにな
る。
【0010】又図7の(B)は、3dB光カプラ75を
光混合器として用いた二重平衡受光部の場合を示し、受
信光と局部発振光とを3dB光カプラ75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76,7
7に入射し、受光素子76,77の接続点の信号を増幅
器78により増幅するものであり、(A)に示す構成と
同様に、強度雑音成分を相殺することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする問題点】前述の図3及び図4
に示す従来例に於いては、光混合器33,46からの一
方の混合出力光のみを利用し、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。又図6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。
【0012】
【課題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、図1を参照して説明すると、
受信光1を互いに直交する偏光成分に分離し、平行に出
射する複屈折結晶からなる第1の偏光分離手段3と、局
部発振光2を互いに直交する偏光成分に分離し、平行に
出射する複屈折結晶からなる第2の偏光分離手段3´
と、第1及び第2の偏光分離手段3,3´からそれぞれ
平行に出射される各偏光成分を入射し、それらのうち
致した偏光成分同志を混合すると共に、複数の光信号に
分離する光混合手段4と、この光混合手段4からの各光
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5と、この受光手段5からの電気信号を位相調整し
て合成する合成手段6とを備えたものである。
【0013】
【作用】受信光1と局部発振光2とは偏光手段3,3´
により直交する偏光成分に分離されて光混合手段4に入
射され、同一偏光の受信光と局部発振光とが混合され、
且つ分離出力されて、ホトダイオード等からなる受光手
段5に入射されて、中間周波数成分を有する電気信号に
変換され、合成手段6に入力される。その時、受光手段
5の接続構成又は合成手段6に於いて局部発振光2の強
度雑音成分を相殺し、且つビート信号成分を相加し、又
合成手段6に於いて位相調整して合成することにより、
偏波方向の揺らぎの影響を除去する。
【0014】
【実施例】図2は本発明の実施例の説明図であり、11
は送信部、12は光伝送路、13はレンズ、14は局部
発振レーザ、15,16は第1,第2の偏光分離手段
3,3´に対応する複屈折結晶からなる第1,第2の
光分離素子、17は光混合手段4に対応する光混合器、
18〜21は受光手段5に対応する受光素子、22,2
3は増幅器、24は合成手段6に対応する合成回路であ
る。
【0015】送信部11からの光信号が光伝送路12を
介して受信部の偏光分離素子15に入射されて、直交す
る偏光成分、即ち、P波とS波とに分離される。又局部
発振レーザ14からの局部発振光も偏光分離素子16に
入射されて、直交する偏光成分、即ち、P波とS波とに
分離される。この偏光分離素子15,16は、複屈折結
晶等により構成することができるものであり、又受信光
と局部発振光とをそれぞれ直交する偏光成分に分離でき
る構成であれば、任意の形状とすることができる。
【0016】偏光分離素子15,16により分離された
直交する偏光成分のうちの同一の偏光成分の受信光と局
部発振光とを光混合器17に入射する。この光混合器1
7はブロック形状とし、一方の面に受信光の直交する偏
光成分、他方の面に局部発振光の直交する偏光成分を入
射する場合を示す。この光混合器17により、受信光の
S波と局部発振光のS波とを混合し、受信光のP波と局
部発振光のP波とを混合し、混合出力は四つの出力光と
なって、それぞれ受光素子18〜21に入射され、中間
周波数成分を有する電気信号に変換される。
【0017】受光素子19,20に同じ偏光成分の出力
光が入射され、受光素子18,21にも同じ偏光成分の
出力光が入射される。そして、受光素子19,20に入
射される局部発振光の強度雑音成分は同相となり、ビー
ト信号成分は逆相となる。同様に、受光素子18,21
に入射される局部発振光の強度雑音成分は同相となり、
ビート信号成分は逆相となる。従って、受光素子19,
20を直列に接続し、受光素子18,21を直列に接続
することにより、それぞれ局部発振光の強度雑音成分は
相殺され、ビート信号成分は相加されて、増幅器22,
23に入力される。増幅器22,23の増幅出力信号は
合成回路24に入力される。
【0018】合成回路24は、増幅器22,23の出力
信号を位相調整して合成するものであり、例えば、図4
に示すように、合成出力信号が最大となるように、移相
器の移相量を制御して合成するものである。その場合の
移相量は、光伝送路12に於いて生じた時間的に変化す
る位相差と、各部に於いて生じた位相差との和となり、
適応的に移相器を制御することにより、光伝送路12等
により生じた偏波方向の揺らぎの影響を除去することが
できる。従って、長距離光信号伝送を経済的に実現する
ことが可能となる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、受信光
1と局部発振光2とをそれぞれ直交する偏光成分に分離
し、それぞれの偏光成分のうちの同一の偏光成分を混合
手段4により混合して分離出力し、出力された光信号を
中間周波数成分を有する電気信号に変換し、合成手段6
により位相調整を行って合成出力するものであり、局部
発振光の強度雑音は、同相で入力される受光手段5の出
力信号の差を求めることにより相殺することができるか
ら、強度雑音の大きい半導体レーザ等を局部発振レーザ
として用いることが可能となり、コストダウンを図るこ
とができる。
【0020】又伝送路等による偏波方向の揺らぎの影響
は、合成手段6に於けるP波とS波との成分の電気信号
の位相調整による合成によって除くことができる。従っ
て、安定なコヒーレント光通信を行うことができる利点
がある。又受信光1と局部発振光2とをそれぞれ直交す
る偏光成分に分離する第1,第2の偏光分離手段3,3
´と、単一構成とした光混合手段4と、受光手段5とを
光学的に位置合わせして一体化することが容易となり、
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】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の実施例の説明図である。
【図3】コヒーレント光通信の説明図である。
【図4】偏波ダイバーシティ受信方式の説明図である。
【図5】局部発振光の強度雑音によるC/N特性曲線図
である。
【図6】二重平衡混合方式の説明図である。
【図7】二重平衡受光部の説明図である。
【符号の説明】
1 受信光 2 局部発振光 3,3´ 偏光分離手段 4 光混合手段 5 受光手段 6 合成手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/04 10/06 10/142 10/18

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信光(1)を互いに直交する偏光成分
    に分離し、平行に出射する複屈折結晶からなる第1の偏
    光分離手段(3)と、 局部発振光(2)を互いに直交する偏光成分に分離し、
    平行に出射する複屈折結晶からなる第2の偏光分離手段
    (3´)と、 前記第1及び第2の 偏光分離手段(3,3´)からそれ
    ぞれ平行に出射される各偏光成分を入射し、それらのう
    一致した偏光成分同志を混合すると共に、複数の光信
    号に分離する光混合手段(4)と、 該光混合手段(4)からの各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(5)と、 該受光手段(5)からの電気信号を位相調整して合成す
    る合成手段(6)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。
JP4031752A 1992-02-19 1992-02-19 二重平衡偏波ダイバーシティ受信装置 Expired - Lifetime JPH0828684B2 (ja)

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