JPS6143691B2 - - Google Patents
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- JPS6143691B2 JPS6143691B2 JP55054006A JP5400680A JPS6143691B2 JP S6143691 B2 JPS6143691 B2 JP S6143691B2 JP 55054006 A JP55054006 A JP 55054006A JP 5400680 A JP5400680 A JP 5400680A JP S6143691 B2 JPS6143691 B2 JP S6143691B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
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- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/002—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light using optical mixing
-
- 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
- H04B10/63—Homodyne, i.e. coherent receivers where the local oscillator is locked in frequency and phase to the carrier signal
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光ホモダイン受信方式実現のため、信
号周波数に追随させた信号波と同じ周波数、一定
の位相差を持つた局部発振器出力を得るための半
導体レーザを用いた光ホモダイン検波受信装置に
関するものである。
号周波数に追随させた信号波と同じ周波数、一定
の位相差を持つた局部発振器出力を得るための半
導体レーザを用いた光ホモダイン検波受信装置に
関するものである。
従来、光通信はPCM−IM方式が実用化されて
おり、光フアイバの低損失化、低分散化に依つて
円継間隔の増大、大容量化の実現へと向つてい
る。しかし、現在の光源である半導体レーザの直
接変調方式を用いたシステムでは、多チヤネルを
同一フアイバで伝送する場合にはレーザの持つ帯
域が広く、特に変調時にマルチモード化する現象
さえ観測されているため、帯域制限によつて多く
のチヤネルを一本のフアイバで送ることができな
い。そこで近年、コヒーレント光伝送の検討が成
され光領域においてもヘテロダイン検波、ホモダ
イン検波受信方式の実現に対する可能性が提案さ
れつつある（大越“光ヘテロダインもしくは光ホ
モダイン型周波数多重光フアイバ通信の可能性と
問題点の検討”電通学会光量子エレクトロニクス
研資OQE78−139）。さらに受信系雑音を基礎に
各種コヒーレント光伝送方式の利得を検討（山本
“各種光デイジタル変復調方式の基礎検討”電通
学会、通方研資CS79−144）した結果、現在の
PCM−IM方式に比べてホモダイン検波に依る
ASK・FSK・PSKの復調方式では最小受光レベ
ルが10dB以上大きくとれる利点がある。
おり、光フアイバの低損失化、低分散化に依つて
円継間隔の増大、大容量化の実現へと向つてい
る。しかし、現在の光源である半導体レーザの直
接変調方式を用いたシステムでは、多チヤネルを
同一フアイバで伝送する場合にはレーザの持つ帯
域が広く、特に変調時にマルチモード化する現象
さえ観測されているため、帯域制限によつて多く
のチヤネルを一本のフアイバで送ることができな
い。そこで近年、コヒーレント光伝送の検討が成
され光領域においてもヘテロダイン検波、ホモダ
イン検波受信方式の実現に対する可能性が提案さ
れつつある（大越“光ヘテロダインもしくは光ホ
モダイン型周波数多重光フアイバ通信の可能性と
問題点の検討”電通学会光量子エレクトロニクス
研資OQE78−139）。さらに受信系雑音を基礎に
各種コヒーレント光伝送方式の利得を検討（山本
“各種光デイジタル変復調方式の基礎検討”電通
学会、通方研資CS79−144）した結果、現在の
PCM−IM方式に比べてホモダイン検波に依る
ASK・FSK・PSKの復調方式では最小受光レベ
ルが10dB以上大きくとれる利点がある。
しかしコヒーレント光伝送の技術的困難性は光
源のスペクトル幅の広がりおよびその安定性が最
大の原因となつており、さらに受信系における局
部発振光のスペクトル幅の広がり、安定性につい
ても光源同様の精度が要求され、さらに信号の周
波数位相変動に対する応答性が重要となる。
源のスペクトル幅の広がりおよびその安定性が最
大の原因となつており、さらに受信系における局
部発振光のスペクトル幅の広がり、安定性につい
ても光源同様の精度が要求され、さらに信号の周
波数位相変動に対する応答性が重要となる。
本発明は以上の欠点を解決するため、入射した
光入力信号の周波数および位相に同期した局部発
振器から主に構成された光ホモダイン検波受信装
置であり、その目的は光入力信号の周波数位相変
動に対して常時、局部発振器の一定出力が追随す
ることにある。
光入力信号の周波数および位相に同期した局部発
振器から主に構成された光ホモダイン検波受信装
置であり、その目的は光入力信号の周波数位相変
動に対して常時、局部発振器の一定出力が追随す
ることにある。
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。図中、波形線は光信号路、直線は電気信
号路を示す。
明する。図中、波形線は光信号路、直線は電気信
号路を示す。
実施例 １
第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
り、１は光入力信号が得られる入力端子、２はハ
ーフミラー、３は光増幅器、４はミラー、５は増
幅された信号光、６は光遅延回路、７は遅延され
た搬送波、８は注入同期回路、９は注入同期回路
からの出力光、１０リミツタ、１１はミラー、１
２はリミツトされた搬送波、１３は位相器、１４
は入力端子１に得られた入力信号と周波数が一致
し、常に一定位相ずれた搬送波である。１５はハ
ーフミラー、１６は合波された信号光と局部発振
光、１７は２乗検波器、１８はホモダイン検波さ
れたベースバンド信号である。
り、１は光入力信号が得られる入力端子、２はハ
ーフミラー、３は光増幅器、４はミラー、５は増
幅された信号光、６は光遅延回路、７は遅延され
た搬送波、８は注入同期回路、９は注入同期回路
からの出力光、１０リミツタ、１１はミラー、１
２はリミツトされた搬送波、１３は位相器、１４
は入力端子１に得られた入力信号と周波数が一致
し、常に一定位相ずれた搬送波である。１５はハ
ーフミラー、１６は合波された信号光と局部発振
光、１７は２乗検波器、１８はホモダイン検波さ
れたベースバンド信号である。
これを動作するには、入力端子１に得られた光
入力信号をハーフミラー２で２分し、光増幅器３
へ入射するパワーを光入力信号の1/10程度とす
る。光増幅器３は広帯域である方が良く、Ｓ／Ｎ
が注入同期回路８の注入同期レーザの最小受光レ
ベルを満足するように選択されるべきである。従
つて進行波形増幅器構造であり、材量はレーザ媒
質が最適であり、信号周波数1.3μｍ帯に整合さ
れるInGaAsP／InPダブルヘテロ構造で導波路形
が良い。光増幅器３からの出力光は遅延回路６に
入力され、変調されたサイドバンドがカツトさ
れ、遅延して搬送波が取り出される。遅延回路６
は、従来光学で使用されているフアブリーペロー
共振器が最適であり、通過帯域幅は、変調信号を
カツトするように設計されている。ASK・
FSK・PSKいずれの信号にしても変調されたサ
イドバンドが遅延回路６によつてカツトされるた
め、遅延を受けるが、中心周波数だけをとり出す
ことが可能となる。遅延回路６を出た出力搬送波
７を注入同期回路８へ注入することによつて中心
周波数に追随する搬送波が得られる。注入同期回
路８では、入射信号の周波数に追随することと同
時に、それ以前の雑音を抑制することが可能であ
り、Ｓ／Ｎ改善になる利点がある。注入同期レー
ザからの出力は、ホモダイン検波するために出力
をリミツトし、常に同一のパワーをもつようにリ
ミツタ１０に入射する。リミツタ１０からの出力
はハーフミラー２で分離されてからハーフミラー
１５に至るまでの距離に相当する信号に対する位
相ずれを有しており、信号光の位相に一定の位相
差を持つて、合波可能なるように位相器１３をリ
ミツタ１０の後に挿入する。位相器１３の出力搬
送波１４はハーフミラー１５で光入力信号と合波
され２乗検波器１７へ入射される。２乗検波器１
７は、APDあるいはPDが適し、信号光の周波数
でＳ／Ｎが大きい受光器が望ましい。２乗検波受
器１７からの出力はホモダインのため、直接ベー
スバンド信号として求まる。
入力信号をハーフミラー２で２分し、光増幅器３
へ入射するパワーを光入力信号の1/10程度とす
る。光増幅器３は広帯域である方が良く、Ｓ／Ｎ
が注入同期回路８の注入同期レーザの最小受光レ
ベルを満足するように選択されるべきである。従
つて進行波形増幅器構造であり、材量はレーザ媒
質が最適であり、信号周波数1.3μｍ帯に整合さ
れるInGaAsP／InPダブルヘテロ構造で導波路形
が良い。光増幅器３からの出力光は遅延回路６に
入力され、変調されたサイドバンドがカツトさ
れ、遅延して搬送波が取り出される。遅延回路６
は、従来光学で使用されているフアブリーペロー
共振器が最適であり、通過帯域幅は、変調信号を
カツトするように設計されている。ASK・
FSK・PSKいずれの信号にしても変調されたサ
イドバンドが遅延回路６によつてカツトされるた
め、遅延を受けるが、中心周波数だけをとり出す
ことが可能となる。遅延回路６を出た出力搬送波
７を注入同期回路８へ注入することによつて中心
周波数に追随する搬送波が得られる。注入同期回
路８では、入射信号の周波数に追随することと同
時に、それ以前の雑音を抑制することが可能であ
り、Ｓ／Ｎ改善になる利点がある。注入同期レー
ザからの出力は、ホモダイン検波するために出力
をリミツトし、常に同一のパワーをもつようにリ
ミツタ１０に入射する。リミツタ１０からの出力
はハーフミラー２で分離されてからハーフミラー
１５に至るまでの距離に相当する信号に対する位
相ずれを有しており、信号光の位相に一定の位相
差を持つて、合波可能なるように位相器１３をリ
ミツタ１０の後に挿入する。位相器１３の出力搬
送波１４はハーフミラー１５で光入力信号と合波
され２乗検波器１７へ入射される。２乗検波器１
７は、APDあるいはPDが適し、信号光の周波数
でＳ／Ｎが大きい受光器が望ましい。２乗検波受
器１７からの出力はホモダインのため、直接ベー
スバンド信号として求まる。
実施例 ２
第２図に注入同期回路８の光回路を示した。点
線で示した部分が帰還回路を含む注入同期レーザ
の構成図である。ここで１９はリミツタ、２０は
ハーフミラー、２１は注入同期レーザ２２への入
力、２３はミラー、２４はハーフミラー、２５は
変調器、２６はハーフミラー、２７は２乗検波
器、２８は周波数弁別器、２９は増幅器である。
線で示した部分が帰還回路を含む注入同期レーザ
の構成図である。ここで１９はリミツタ、２０は
ハーフミラー、２１は注入同期レーザ２２への入
力、２３はミラー、２４はハーフミラー、２５は
変調器、２６はハーフミラー、２７は２乗検波
器、２８は周波数弁別器、２９は増幅器である。
実施例１で述べた受光装置のブロツク図におい
てここでは注入同期回路８を中心に振幅、周波数
について述べる。
てここでは注入同期回路８を中心に振幅、周波数
について述べる。
第１図の光入力信号は、第３図ａの波形であ
り、周波数はモデル化して表現するとASK・
FSK・PSKについてパルスの基本波周波数のサ
イドバンドだけで表わすと第４図ａになる。中心
周波数０の搬送波にnの変調周波数がサイド
バンドとして立つ。次に遅延回路６を通過した光
搬送波７は、第４図ｂのようになり、フアブリペ
ローモード３０によつて搬送波の両サイドバンド
がカツトされる。同時に振幅をASKの場合で表
現すると第３図ｂのようになり、遅延されること
によつてパルスが無い場合にでも搬送波が存在す
ることになる。これは、電気系で用いられている
タンク回路に相当するため、共振周波数の3dB帯
域幅と遅延時間の間には一定の関係があり、共振
器のＱ値を適当に選ぶことによつて最適設計が可
能となる。第３図ｂに示すような光搬送波７では
パワー不規則であるため注入同期レーザへ注入し
た場合には、出力変動をそのまま出力として取り
出すため、あらかじめパワーリミツタ１９を挿入
し、第３図ｃに示すような光入力２１のように光
搬送波７をリミツトする。リミツタ１９は、光領
域で行うために、光増幅器の飽和現象を利用した
ものが最適であり、第１図のリミツタ１０も同様
の機構のリミツタが望ましい。リミツトされたパ
ワーを注入同期レーザ２２へ入力することによつ
て、ハーフミラー２４を通つて出力光９として出
力され第３図ｄに示すような波形となり、周波数
は第４図ｃに示すようになり単一の搬送波が得ら
れる。第２図の変調器２５，２乗検波器２７，周
波数弁別器２８，増幅器２９は注入同期レーザが
同期はずれ状態の場合に常に同期幅内に収まるよ
うに帰還するための回路構成部品である。その動
作は、リミツタ１９を出た搬送波を変調器２５の
周波数変調器へ挿入し、周波数をΔ（200M
Hz）だけシフトする。この変調器は、超音波光変
調器が良く電源変調器の変調周波数の安定性の精
度が良いものが望ましい。変調器２５からの出力
は、ハーフミラー２６で注入同期レーザ２２から
の出力と合波され２乗検波器２７へ挿入される。
２乗検波器２７からの電気出力は、周波数弁別器
２８へ挿入される。周波数弁別器２８では注入同
期レーザ周波数と変調器からの出力の周波数差が
同期している時は、常にΔであるが、同期から
はずれるとビート周波数を生じΔの両側に同期
幅だけ離れた雑音が立つ。従つて、Δの両側に
第５図ａに示すような３１，３２のフイルタをも
うけ、各々の出力がΔからずれると生じ、誤差
信号となる。従つて整流および増幅器３３，３４
で増幅し、２２の注入同期レーザの温度を制御す
る電子冷凍器３５の直流入力へ各々導き、基準周
波数Δに戻るように注入同期レーザ２２を制御
し、常に信号入力の搬送波に一致するように設計
する。第５図ｂにフイルタ３１，３２の周波数特
性を示す。
り、周波数はモデル化して表現するとASK・
FSK・PSKについてパルスの基本波周波数のサ
イドバンドだけで表わすと第４図ａになる。中心
周波数０の搬送波にnの変調周波数がサイド
バンドとして立つ。次に遅延回路６を通過した光
搬送波７は、第４図ｂのようになり、フアブリペ
ローモード３０によつて搬送波の両サイドバンド
がカツトされる。同時に振幅をASKの場合で表
現すると第３図ｂのようになり、遅延されること
によつてパルスが無い場合にでも搬送波が存在す
ることになる。これは、電気系で用いられている
タンク回路に相当するため、共振周波数の3dB帯
域幅と遅延時間の間には一定の関係があり、共振
器のＱ値を適当に選ぶことによつて最適設計が可
能となる。第３図ｂに示すような光搬送波７では
パワー不規則であるため注入同期レーザへ注入し
た場合には、出力変動をそのまま出力として取り
出すため、あらかじめパワーリミツタ１９を挿入
し、第３図ｃに示すような光入力２１のように光
搬送波７をリミツトする。リミツタ１９は、光領
域で行うために、光増幅器の飽和現象を利用した
ものが最適であり、第１図のリミツタ１０も同様
の機構のリミツタが望ましい。リミツトされたパ
ワーを注入同期レーザ２２へ入力することによつ
て、ハーフミラー２４を通つて出力光９として出
力され第３図ｄに示すような波形となり、周波数
は第４図ｃに示すようになり単一の搬送波が得ら
れる。第２図の変調器２５，２乗検波器２７，周
波数弁別器２８，増幅器２９は注入同期レーザが
同期はずれ状態の場合に常に同期幅内に収まるよ
うに帰還するための回路構成部品である。その動
作は、リミツタ１９を出た搬送波を変調器２５の
周波数変調器へ挿入し、周波数をΔ（200M
Hz）だけシフトする。この変調器は、超音波光変
調器が良く電源変調器の変調周波数の安定性の精
度が良いものが望ましい。変調器２５からの出力
は、ハーフミラー２６で注入同期レーザ２２から
の出力と合波され２乗検波器２７へ挿入される。
２乗検波器２７からの電気出力は、周波数弁別器
２８へ挿入される。周波数弁別器２８では注入同
期レーザ周波数と変調器からの出力の周波数差が
同期している時は、常にΔであるが、同期から
はずれるとビート周波数を生じΔの両側に同期
幅だけ離れた雑音が立つ。従つて、Δの両側に
第５図ａに示すような３１，３２のフイルタをも
うけ、各々の出力がΔからずれると生じ、誤差
信号となる。従つて整流および増幅器３３，３４
で増幅し、２２の注入同期レーザの温度を制御す
る電子冷凍器３５の直流入力へ各々導き、基準周
波数Δに戻るように注入同期レーザ２２を制御
し、常に信号入力の搬送波に一致するように設計
する。第５図ｂにフイルタ３１，３２の周波数特
性を示す。
以上説明したように注入同期レーザを使用した
ホモダイン局部発振器を用いて受信装置を形成す
ることによつて、ASK・FSK・PSKのコヒーレ
ントな光を受光検波することができ、直接ベース
バンド信号を得ることが可能となる。さらに注入
同期レーザに帰還回路を付加することによつて信
号の周波数が変動しても常に同期状態に注入同期
レーザをセツトしておくことが可能となる。さら
に注入同期レーザに半導体レーザを用いることに
よつて同期幅が広く信号光の多少の周波数変動に
対し、充分追随することが可能である。
ホモダイン局部発振器を用いて受信装置を形成す
ることによつて、ASK・FSK・PSKのコヒーレ
ントな光を受光検波することができ、直接ベース
バンド信号を得ることが可能となる。さらに注入
同期レーザに帰還回路を付加することによつて信
号の周波数が変動しても常に同期状態に注入同期
レーザをセツトしておくことが可能となる。さら
に注入同期レーザに半導体レーザを用いることに
よつて同期幅が広く信号光の多少の周波数変動に
対し、充分追随することが可能である。
第１図は本発明の一実施例で、光ホモダイン検
波受信装置のブロツク図、第２図は第１図の注入
同期回路の一例のブロツク図、第３図ａ，ｂ，
ｃ，ｄは各々第２図の各部の波形の一例を表わす
図、第４図ａ，ｂ，ｃは各々第２図の各部の周波
数を表わす図、第５図ａは第２図の注入同期レー
ザへの帰還回路の一例を表わす図、第５図ｂは同
図ａのフイルタの周波数特性の一例を示す図であ
る。 １……入力端子、２……ハーフミラー、３……
光増幅器、４……ミラー、５……信号光、６……
遅延回路、７……搬送波、８……注入同期回路、
９……注入同期回路から出力光、１０……リミツ
タ、１１……ミラー、１２……搬送波、１３……
位相器、１４……搬送波、１５……ハーフミラ
ー、１６……合波された光、１７……２乗検波
器、１８……ベースバンド信号、１９……リミツ
タ、２０……ハーフミラー、２１……注入同期レ
ーザへの入力、２２……注入同期レーザ、２３…
…ミラー、２４……ハーフミラー、２５……変調
器、２６……ハーフミラー、２７……２乗検波
器、２８……周波数弁別器、２９……増幅器、３
０……フアブリーペローモード、３１，３２……
フイルタ、３３，３４……整流および増幅器、３
５……電子冷凍器。
波受信装置のブロツク図、第２図は第１図の注入
同期回路の一例のブロツク図、第３図ａ，ｂ，
ｃ，ｄは各々第２図の各部の波形の一例を表わす
図、第４図ａ，ｂ，ｃは各々第２図の各部の周波
数を表わす図、第５図ａは第２図の注入同期レー
ザへの帰還回路の一例を表わす図、第５図ｂは同
図ａのフイルタの周波数特性の一例を示す図であ
る。 １……入力端子、２……ハーフミラー、３……
光増幅器、４……ミラー、５……信号光、６……
遅延回路、７……搬送波、８……注入同期回路、
９……注入同期回路から出力光、１０……リミツ
タ、１１……ミラー、１２……搬送波、１３……
位相器、１４……搬送波、１５……ハーフミラ
ー、１６……合波された光、１７……２乗検波
器、１８……ベースバンド信号、１９……リミツ
タ、２０……ハーフミラー、２１……注入同期レ
ーザへの入力、２２……注入同期レーザ、２３…
…ミラー、２４……ハーフミラー、２５……変調
器、２６……ハーフミラー、２７……２乗検波
器、２８……周波数弁別器、２９……増幅器、３
０……フアブリーペローモード、３１，３２……
フイルタ、３３，３４……整流および増幅器、３
５……電子冷凍器。
Claims (1)
- １ コヒーレント光伝送方式における光ホモダイ
ン検波受信装置において、光入力信号が得られる
入力端子と、この入力端子に得られた光入力信号
の一部が加えられ変調されたサイドバンドがカツ
トされ遅延して搬送波が抽出される遅延回路と、
この遅延回路の出力が加えられ中心周波数に追随
する搬送波が抽出される半導体レーザを含む注入
同期回路と、この注入同期回路の出力が加えられ
るリミツタと、このリミツタの出力が加えられる
位相器と、この位相器の出力が前記入力端子に得
られた光入力信号と合波されて加えられホモダイ
ンのためのベースバンド信号を抽出する２乗検波
器とを具備することを特徴とする半導体レーザを
用いた光ホモダイン検波受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5400680A JPS56150733A (en) | 1980-04-23 | 1980-04-23 | Optical homodyne detecting and receiving device using semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5400680A JPS56150733A (en) | 1980-04-23 | 1980-04-23 | Optical homodyne detecting and receiving device using semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56150733A JPS56150733A (en) | 1981-11-21 |
| JPS6143691B2 true JPS6143691B2 (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=12958492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5400680A Granted JPS56150733A (en) | 1980-04-23 | 1980-04-23 | Optical homodyne detecting and receiving device using semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56150733A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0563648A (ja) * | 1991-09-02 | 1993-03-12 | Hitachi Ltd | 光注入同期装置、光受信装置および光通信装置 |
| JP5042054B2 (ja) * | 2008-01-30 | 2012-10-03 | ソフトバンクテレコム株式会社 | 全光再生中継装置 |
-
1980
- 1980-04-23 JP JP5400680A patent/JPS56150733A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56150733A (en) | 1981-11-21 |
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