JPS60184229A - 光ヘテロダイン・ホモダイン検波受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は光フアイバ通信用の光受信装置、特に光ヘテ
ロダイン・ホモダイン検波方式で光信号の検波を行なう
光受信装置に関する。

（従来技術とその問題点） 光ヘテロダイン・ホモダイン検波通信では、光直接検波
通信に比べて１０〜２０　ｄ　Ｂの光受信１ｇ度改善が
期待できることから、その研究開発が最近活発である。

この光ヘテロダイン・ホモダイン検波通信の伝送路に元
ファイバを使う場合、偏波面保存光ファイバまたは通常
の単一モード元ファイバが使われる。偏波面保存光ファ
イバでは入力元の偏波面を保存して伝搬させる特長があ
るが、接続での偏光の乱れや長距離を伝送したあとの偏
波の乱れという心配や汎用品ではないという欠点がある
。そのために、伝送路の元ファイバには汎用品である通
常の単一モード元ファイバを使用し、伝送路の光出力端
で伝送中に乱れた偏波を補償するという方法が考えられ
ている。光ヘテロダイン・ホモダイン検波通イ＝に従来
菫でに使用されている偏光補償法は、手動で単一モード
元ファイバに加える圧力の大きさを変えることにより所
望の偏光を得るというもので、補償すべき偏Ｘ：　０）
変化がゆるやかな場合に限って短時間曲には偏光補償が
可能であった。しかし、手動であるという大きな欠点が
あり、偏光の変化が速い場合には追１４できないという
欠点もあった。

一方、自動的７ｊ偏光補償法としては、所望の直線偏光
に対して偏波面が直交する不要７．Ｌ′偏光成分を偏光
ビームスプリッタで分離し、光電変換したのち、単一モ
ード党ファイバへの圧力を制御するＰＺＴへの印加電圧
にフィードバックし、上記の不要な偏光成分を零にする
という方法がある。この方法では、自動的に直線偏光に
補償出来るが、光ヘテロダイン・ホモダイン検波通信に
適用するとした場合、偏光ビームスプリッタの挿入損失
（約１　ｄ　Ｂ　）が大きく、その分信号光のレベルが
弱くなるという欠点があった。この方法の詳Ｋ］旧こつ
いては、１９８３年１０月２：３日〜２６日ζこ開かれ
た第９回ヨーロピアン・コンファレンス書オンやオプテ
ィカルコ古メケーション（９ｔｈ　ＥｕｒｏｐｅａｎＣ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　０ｐｔｉｃ、ａＡ　Ｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　）の講演予稿集の第３１３頁か
ら第３１６頁ζこ記載されているモアー達（Ｆ、Ｍｏｈ
ｒ　ａｎｄ　Ｕ、５ｃｈｏＩｚ氏）の論文ζこ記述され
ている。

（発明の目的） 本発明は、前記のような従来の欠点を除去せしめて、信
号光のレベルの減衰が小さい、光ヘテロダイン・ホモダ
イン検波通信用の自動偏光補償装置を提供することにあ
る。

（発明のＪｌり成） 本発明の装置４は、２つの光入力端子と光出力端子とを
有する元カプラと、単一モード光ファイバからなる光伝
送路と、前記元カブラの第２の光入力端子に接続され、
直線偏光の光を出力する局部発振光源さ、前記光カプラ
の第１の光出力端子に接続された元ヘテロダイン検波用
信号復調部と、前記光カプラの第２の光出力端子に接続
され、前記光の偏波と直交する偏波成分を通過させる検
光子と、前記光伝送路の光出力端と前記光カブラの第１
の光入力端子との間に縦続的に接続されて前記光伝送路
の出力光の偏光を制御する第１．第２の偏光制御器、前
記検光子の出力光を直接検波して得た開側１信号に基づ
き、前記光伝送路を伝搬してきた任意の偏光の元信号を
前記局部発振光源の出力と同じ偏波の直線偏光になるよ
うに第１．第２の偏光制御８：÷を制御する制御（ロ）
路とを備えている構成となっている。

（構成の詳細な説明）゛ 本発明は、上述の構成をとることにより従来技術の問題
点を解決した。自動１１吊光補償用のモニター光は、信
号光と局πＩｓ発振光とを合波する光カブラの第２の光
出力端子から得る。この光出力端子の出力光を検光子ζ
こ通せば、従来の偏光ビームスプリッタからのモニター
光と同様のモニター光が得られる。従来の光ヘテロダイ
ン・ホモダイン検波通信装置では、光カブラの第１の光
出力端子の出力光を信号復砂用に使用しており、第２の
光出力端子の出力光は使用していなかった。本発明では
、信号が伝送される光伝送路の光出力端にモニター光を
得るための偏光ビームスプリッタを挿入する必要がない
ので、そ、の分、信号光の減衰が小さい。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図である
。コア径１０μｍ１フアイバ外径１２５μｍ、カットオ
フ波長１６１５μｍの単一モード光ファイバからなる光
伝送路１からは、ピットレイトｌｏＯＭｂ／ｓで２値Ａ
ＳＫ変調された波長的１，３μｍのレーサ元信号が出力
されている。第１．第２の偏光制御器３１　、３２は縦
続的に接続されており、光伝送路ｌの光出力端は第１の
偏光制御器３１に接続され、第２の偏光制御器３２は元
カプラ２の第１の元入力端子３に接続されている。光カ
ブラ２は、光伝送路ｌに使用されているのと同様の単一
モード光ファイバで構成されており、２本の単一モード
光ファイバの中間の一部を近接させて溶融し、延伸して
製作したものである。この光カブラ２は、通常の単一モ
ード光ファイバで構成されているが、この場合単一モー
ド光ファイバは１ｍ程度と短かいためζこ、入力元の偏
光は保存されて出力される。光カブラ２の第２の光入力
端子４１こは、波長が約１．３μｍで第１図の紙面に平
行な方向に偏波している直線偏光のレーザ光を出力する
局部発振光源７が接続されている。この局部発振光源７
には、分布帰還用の回折格子を有するＤＦＢ形のＩｎＧ
ａＡｓＰ半導俸レーザ半導用レーザ光カブラ２の第１．
第２の光出力端子５．６にはそれぞれ、局部発振光源７
の出力光と光伝送路ｌの出力光信号が合波されたのち、
分岐されて出力されている。第２の光出力端子５にはＩ
ｎＧａＡｓ−ＰＩＮ　ＰＤからなる光検出器８が接続さ
れ、光伝送路ｌの出力光信号と局部発振光源７の出力光
とを混合して光ヘテロダイン検波し、中間周波数４５０
■Ｉｚ、ビットレイト１００Ｍｂ／ｓ　の２値ＡＲＫ信
号がとり出されている。

この信号はさらに中間周波増幅回路９で増幅されたのち
、包絡線検波回路でベースバンドの１００Ｍｂ／ｓ信号
に変換され、ベースバンド増幅回路１１で増幅されたの
ち識別回路１２に導ひかれている。ここで、中間周波増
幅回路９は自動利得調整機能を有している。包絡線検波
回路１０の出力信号の一部はタイミンク抽出回路１３に
導びかれ、ここでｌ　Ｑ　ＱＭＨｚのタイミング信号が
抽出され、識別回路１２に加えられている。識別回路１
２では、タイミング抽出回路１３からのタイミング信号
で同期をとり、ベースバンド増幅回路１１の出力の１０
０Ｍｂ／ｓ信号を識別再生し、出力信号を端子１４に送
り出している。中間周波増幅回路９の出力信号の一部は
中間周波数弁別回路１５に導ひかれ、中間周波数が４５
０ＭＨｚの一定値になるように局部発振光源７である１
ｎＧａＡｓＰ半導俸レーザの駆動電流を微少に制御して
いる。

以上説明したＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮ　ＰＤから識別回路
までが複調部である。

光カブラ２の第２の光出力端子６の出力光は、第１図の
紙面ｔこ垂直な方向ｌこ偏波している偏光成分だけを出
力する検光子２０を通ったのち、１ｎＧａＡｓ−ＰＤか
らなる光検出器２】に入力して直接検波され、電気信号
に変換される。光伝送路ｌの光出力端と光カブラ２の第
１の元入力端子３との間には、ＰＺＴと単一モード光フ
ァイバで構成された第１第２の偏光制御器３１　、３２
が縦続接続されており、単一モード元ファイバの光１１
１ｄｌｉこ直角な方間から電圧駆動のＰＺＴで単一モー
ト元ファイバに圧力を加えることにより偏光を制御する
。ここで、第１の偏光制御器３１と第２の偏光制御器３
２とは単一モード光ファイバの光軸に直角な面内で４５
度の角度をなし、しかも第１の偏光制御器３１は第１図
の紙面に平行な方向から単一モード光ファイバに圧力を
加えるようになっている。第１の偏光制御器３１は光伝
送路１の出力光の偏光の玉軸の一つが第１図の紙面に平
行になるように制御し、第２の偏光制御器３２は第１の
偏光制御器３１の出力の楕円偏光を第１図の紙面に平行
な方向に偏波している直線偏光になるように制御してい
る。第１の偏光制御器３Ｈこは第１の制御回路２４Ｇこ
より周波数１０　ｋＨｚで微小電圧の第１の交流信号と
第１の制御用の直流電圧が印加されており、一方、第２
の偏光制御器３２ヲこは第２の制御回路２５により周波
数２４ｋＨｚで微小電圧の第２の交流信号と第２の制御
用の直流電圧とが印加されている。光検出器２】の出力
信号は増幅回路２２で増幅したのち、周波数１０　ｋＨ
ｚの第１の交流信号成分と周波数２４ｋＨｚの第２の交
流信号成分とをフィルタ２３で分離してそれぞれ第１゜
第２の制御回路２４　、２５に加え、これらの交流信号
成分がはぼ零になるようζこそれぞれ第１．第２の偏光
制御器３１　、３２に印加する直流電圧を制御している
。検光子２０から第１．第２の交流信号成分が出力しな
ければ、光伝送路１の出力光信号は、第２の光出力端子
６および第１の光出力端子５に第１図の紙面に平行な方
向に偏波する直線偏光として到着する。局部発振光も第
１図の紙面ζこ平行な直線偏光で第１の光出力端子５に
達するから、信号光と局部発振光との偏波の一致がはか
れる。

なお、上記実施例で第１．第２の交流信号の周波数とし
てそれぞれ１０　ｋ）ｌｚ　、　２４’ｋＨｚ　を用い
たが、これらの値に限定されることなく、第１．第２の
交流信号の周波数はＰＺＴの最大応答周波数と光伝送路
１を伝送される光信号の最小周波数成分のいずれよりも
小さければよい。但し、これら交流信号の周波数が光伝
送路１での偏光の変化よりも遅いと偏光の補償が不可能
になるので、適尚な周波数に設定する必要がある。また
、上記実施例では、光信号を一度、中間周波数帯の信号
に変換する光ヘテロダイン検波について述べたが、光信
号を直接、ベースバンド帯の信号に変換する光ホモダイ
ン検波であってもよい。また前記実施例では、第１．第
２の偏光制御器３１．３２ｔこはＰＺＴで単一モード元
ファイバの光軸と直角な方向から圧力を加えるタイプの
ものを使用し、これらを縦続的に接続するとともに、光
軸に直角な面内で互いに４５度の角Ｈｔこなるようをこ
設定して用いたが、第１の偏光制御器３１としては光伝
送路１の出力光の偏光の主軸の向きを制御する機能、第
２の偏光制御器３２古しては第１の偏光制御器３２の出
力の楕円偏光を直線偏光Ｏこ制御する機能を有するもの
であれば何でもよく、前記実施例のタイプのものｌこ限
定されるものではない。例えは、第１．第２の偏光制御
器３１’　、　３２は、電気光学効果を有する結晶に印
加する電圧を制御するタイプのものであってもよく、こ
の場合にも、第１．第２の偏光制御器３１．’３２は縦
続的ζこ接続し、これらの結晶は光軸に直角な面内で互
１ｔ”ｌこ４５１１ｆの角度になるように設定してやれ
ばよい。また、第１．第２の偏光制御器３１　、３２は
、円筒状圧電素子の周囲に偏波面保存光ファイバを巻き
つけ、円筒状圧電素子に印加する電圧を制御するタイプ
のものでもよく、この場合０こも第１゜第２の偏光制御
器３１．　、３２は縦続的に接続し、接続部でのこれら
の偏波面保存光ファイバの断面を元軸に直角な面内で互
いに４５度の角度になるようｌこ設定してやれはよい。

また、前記実施例で光カプラ２１こは通常の単一モード
光ファイバで構成されたものを使用したが、偏波面保存
光ファイバで構成されたものや、ハーフミラ−で構成さ
れたもの等の他の種類のものであってもよい。なお、前
記実施例では、光伝送路１からはビットレイｌ−１００
Ｍｂ／ｓで２値Ａ　Ｓ　Ｋ変調されたレーザ光信号が出
力されたが、本発明は実施例のビットレイト、変調方式
に限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明では、第１．第２の偏光制御１（Ｘ３１　、３２
の制御のための信号は光カブラ２の第２の光出力端子６
からとり出しているために、従来使用していた偏光ヒー
ムスプリツタが不要で、その挿入損失分（約１ｂＢ）だ
け信号光の減衰が小さく出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すフロック図である
。 図において、 ｌ・−・・・・光伝送路、　２・・・・・・光カブラ、
　３，４・・・光カブラの入力端子、　５．６・・・・
・・光カプラの出力端子、　７・・・・・・局部発振光
源、８，２１・・・光検出器、９・・・・・・中間周波
増幅回路、１０・・・・・・包絡線検波回路、１１・・
・・・・ベースバンド増幅回路、　１２・・・・・・識
別回路、１３・・・・・・タイミング抽出回路、１４・
・・・・・端子、１５・・・・・・中間周波数弁別回路
、２０・・・・・・検光子、２２・・・・・・増幅回路
、　２３・・・・−・フィルタ、２４、　、２５・・・
・・・制御回路、　３１　、３２・・・・・・偏光制御
器をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２光入力端子と２光出力端子とを有する光カブラと、単
   一モード光ファイバからなる光伝送路と、前記元カブラ
   の第２の光入力端子ζこ接続され、直線偏光の元を出力
   する局部発振光源と、前記元カブラの第１の光出力端子
   に接続された光へテロゲイン検波用信号復調部と、前記
   元カブラの第２の光出力端子に接続され、前記光の偏波
   と直交する偏波成分を通過させる検光子と、前記光伝送
   路の光出力端と前記光カブラの第１の光入力端子との間
   に縦続的に接続されて前記光伝送路の出力光の偏光を制
   御する第１．第２の偏光制御器と、前記検光子の出力光
   を直接検波して得た制御信号に基づき、前記光伝送路を
   伝搬してきた任意の偏光の光信号を前記局部発振光源の
   出力と同じ偏波の直線偏光になるように前記第１．第２
   の偏光制御器を制御する制御回路とを有す−ることを特
   徴とする光ヘテロダイン・ホモダイン検波受信装置。