JPS6179330A - 光ヘテロダイン検波伝送方式 - Google Patents

光ヘテロダイン検波伝送方式

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JPS6179330A
JPS6179330A JP59202791A JP20279184A JPS6179330A JP S6179330 A JPS6179330 A JP S6179330A JP 59202791 A JP59202791 A JP 59202791A JP 20279184 A JP20279184 A JP 20279184A JP S6179330 A JPS6179330 A JP S6179330A
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JP
Japan
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heterodyne detection
reproduced
optical heterodyne
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Application number
JP59202791A
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Inventor
Haruo Yamaguchi
山口 治男
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/61Coherent receivers
    • H04B10/614Coherent receivers comprising one or more polarization beam splitters, e.g. polarization multiplexed [PolMux] X-PSK coherent receivers, polarization diversity heterodyne coherent receivers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/61Coherent receivers
    • H04B10/64Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

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〕 本発明光ヘテロダイン検波伝送方式は、ディジタル光通
信方式の復調装置に利用される。
本発明は光ヘテロダイン検波を使用した光伝送方式にお
いて、伝送路で生じる伝送信号光の偏波状態変動による
誤り率劣化を改善する光伝送方式%式% 〔従来の技術〕 コヒーレントなレーザ光を振幅変調、周波数変調、ある
いは位相変調して送信し、受信装置で受信光と局部発振
光を合波し、この合波光を光パワー検出素子に供給して
光ヘテロダイン検波を行う伝送方式が知られている。こ
の方式は受信感度を改善し、伝送距離を飛躍的に拡大で
きる方式として期待されている。
この方式では、光検出素子の表面で受信光と局部発振光
の干渉現象によるビート成分を光ヘテロダイン検波出力
として生成する。このとき検波効率を低下させないため
に、受信光と局部発振光の偏波方向と偏波状態を一致さ
せる必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、このような従来の光ヘテロダイン検波方式で
は、従来から広く使用されている偏波面保存性を有しな
い単一モード光ファイバを伝送媒体として使用した場合
は、光ファイバに加わるわずかな外力等により光ファイ
バを伝搬する光の偏波面方向および偏波状態が変動する
。このため、受信装置で光ファイバからの出射光の偏波
状態を複数個の複屈折結晶や波長板により変化させ、局
部発振光と偏波整合するように制御する方法が考えられ
てきた。しかし、この方法では偏波整合回路による損失
が不可避であるとともに偏波状態の検出系などが複雑化
する欠点がある。
また、他の方法として、受信光と局部発振光の合波光を
直交する二つの偏波面にビーム分離し、それぞれ別にヘ
テロダイン検波し、二つの検波電気信号の中で信号対雑
音比の良い方を切り替えて使用する方法がある。また上
記二つの検波電気信号を電気回路により処理して合波さ
せ、等価的に偏波整合と同じ特性を得る方法がある。し
かし、この方法でも前者は最悪3dBの信号対雑音比の
劣化が生じ、後者は複雑な電気信号処理回路を必要とす
る欠点がある。
本発明はこれを改良するもので、信号光と局部発振光の
偏波面の整合を行わなくとも、正しいヘテロダイン検波
出力を得る方式を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、偏波整合を行わずに受信光と局部発振光の合
波を行い、その出力合波光を直交する二つの偏波面方向
にビーム分離する。これらの二つのビームをそれぞれ光
ヘテロダイン検波し、二つの再生されたデータの中で正
しく再生されたものを誤り検出符号によって判定し、こ
れを選択して出力することを特徴とする。
すなわち、ディジタル伝送符号により変調された信号光
と局部発振光とを合波する手段と、この手段の出力合波
光の両光周波数の差周波数を有する検波電気信号を生成
する手段と、上記検波電気信号から送信されたデータを
再生する手段とを備えた光ヘテロダイン検波伝送方式に
おいて、上記合波光を偏波面が互いに直交する第一およ
び第二の光ビームに分離する手段と、これら第一および
第二の光ヒームからそれぞれ独立に検波電気信号を生成
する手段と、この検波電気信号からそれぞれ独立に送信
データを再生する回路手段と、この回路手段により再生
された第一および第二の再生データの誤りを検出する手
段と、この手段により第一または第二の再生データの中
で誤りが検出されないデータを選択し出力する手段とを
含むことを特徴とする。
〔作 用〕
本発明は、受信光と局部発振光との合波光を直行する二
つの偏波面方向にビーム分離して、各々で光ヘテロダイ
ン検波を行う。その検波信号を比較し、正しく再生され
たものを受信装置の出力とするために、偏波整合を行わ
ずに簡単なディジタル処理で、偏波整合して光ヘテロダ
イン検波を行った吉きと同等の受信性能を達成すること
ができる。
〔実施例〕
第1図は本発明実施例の受信装置を示す構成図である。
光ファイバ1を出射した受信光aはハーフミ・ラー2に
よって局部発振器3の出力である局部発振光すと合波さ
れる。この合波された合波光Cは偏光分離素子4により
直交する偏波面を有する二つの直線偏波の偏光分離光ビ
ームdおよびe(X軸方向の偏光分離光ビームをa、y
軸方向の偏光分離光ビームをeとする。)に分離される
このように分離された偏光分離光ビームdおよびeはそ
れぞれ光検出素子5および6により電気信号fおよびg
に変換される。上記電気信号fおよびgは受信光と局部
発振光の周波数差の周波数を有する中間周波数電気信号
である。
中間周波数電気信号fおよびgはそれぞれ復調回路7お
よび8によりベースバンド再生信号mおよびnに復調さ
れる。復調された再生信号mおよびnは共に誤り検出出
力選択回路9に供給され、それぞれの再生信号が誤って
いないか判定され、これら二つの再生信号のうち誤りの
ない信号を選択して出力outとする。
再生信号の誤りを判定し、誤りのない信号を選択する方
法の一つの例は、パリティ符号を用いる例である。この
方法は送信側で伝送信号の中に、連続的あるいは断続的
にパリティ符号を挿入し、受信装置でそれぞれ受信符号
のパリティチェックを行い、誤りの少ない方の出力を選
択するものである。
このパリティ符号については、一定の符号群の偶数奇数
を判定するもののほか、4の倍数、あるいは一般に21
の倍数のビット数であるか否かを判定して行う方法を利
用することができる。
誤りのない信号を選択する方法の他の例は、誤り訂正符
号を用いる方法である。この例にはCRT符号その他の
例があり、いずれも送信側の送信符号はその符号則に基
づいて生成され、受信側ではその符号則に適合するよう
に誤り訂正される。
このような装置では、ある偏波状態のときには、第1ま
たは第2の中間周波数電気信号f、gのいずれか一方の
信号対雑音比が極端に悪化し、誤り率が高く、正しい誤
り検出が行えない場合が生じる。このため、第1または
第2の再生信号mXnのいずれも誤りが検出されず、か
つ両回生信号m、nが不一致となったとき、第1または
第2の中間周波数信号の中で信号電力の大きい方からの
再生出力を選択する。これにより誤り率の劣化を改善す
ることができる。これは、パリティ符号で2ビット以上
の誤りがあり、いずれも正しいとされる場合などにも有
効である。
また、第1および第2の中間周波数電気信号f、gの一
方の信号レベルがある規定値よりも悪化した場合は、他
方の再生信号の誤り率は良好であることが期待できるた
め、この良好な再生信号を出力することによって誤り率
の悪化を防止することができる。
なお、上記の実施例は、振幅変調方式を例にとり説明し
たが、周波数変調および位相変調方式の場合には、復調
回路8.9の前段で中間周波数電気信号f、gのレベル
を検出して、上記の選択を行う。
以上説明した受信装置の構成において、局部発振器3か
ら出力される局部発振光すは直線偏波とし、偏光分離素
子の直交する主軸(x、  y)が第2図に示すように
上記直線偏波の偏波面方向に対して45°となるように
配置する。このように偏光分離素子4の主軸方向を配置
することにより、局部発振光のパワーptoは等しく、
それぞれX軸およびy軸方向に分離される。
一方、受信光のパワーP、、も偏光分離素子4によりX
軸およびy軸方向に分離される。これらの光ビームのパ
ワーをP、lおよびPyとすればP、 = P、 + 
P 、       −−−−−−−−+11となる。
これにより、X軸方向の偏光分離光ビームdはパワーP
 LO/2の局部発振光成分とパワーPXの受信光成分
を合波した光ビームとなり、y軸方向の偏光分離光ビー
ムeはパワーP LO/2の局部発振光成分とパワーP
yの受信光成分の合波した光ビームとなる。
いま、受信光aのパワーをP X+ y%局部発振光す
のパワーをP LO/2としたとき、光検出素子5.6
による光へテロダイン検波出力の信号対雑音比5NRX
、yは、 SNR,、。
2Q(ηq/ hν)  ・Pto/2+4kTFΔF
/ RL・−−−−−−(2) となる。
ここに、ηは光検出素子の効率、qは電子の電荷量(1
,601×1Q−19C) 、hはブランクの定数(6
,626×1Q−14J −5ec ) 、vは光周波
数、kはボルツマン定数(1,381Xl0−23J 
−K−、’)、Tは絶対温度、Fは雑音指数、ΔFは受
信装置の帯域、RLは等個入力抵抗である。
局部発振光すのパワーptoが十分大きいとき、(2)
式の分母の熱雑音成分による第2項が無視できので、そ
のときの光ヘテロダイン検波出力の信号対雑音比γX+
Vは近似的に となる。
(1)、(3)式より、受信光の偏波状態が変動したと
きの中間周波数電気信号fおよびgの信号対雑音比γ5
は γ5−TX→γ、−=・−−−−−(4)となる。
本発明伝送方式の誤り率特性を第3図の伝送符号を使用
した場合を実施例として解析する。第3図の符号は、送
信データ1ビツトを二つの逆極性パルスの対に符号化す
るパイフェーズ符号であるが、データ1ビツトにパリテ
ィビット1ビツトを付加した奇数パリティチェック符号
と考えることができる。この符号は直流平衡符号である
ため、一般に強い直流遮断特性を有する伝送系で使用さ
れるものである。
本発明伝送方式に上記伝送符号を使用した場合のデータ
誤り率Pは第1、第2の復号パルスの誤り率をそれぞれ
P、 、Pgとすれば P = ’P r  ・Pg  (2PI   Pg 
)  ’−−−−−−”(51と表せる。いま、 PI+P2<<2 ならば、 Pζ2 P I−P 2        −−−−−−
−−−+6)となる。ここで、変復調方式として、差動
同期PSKの場合を例にとり、信号対雑音比と誤り率の
関係を求める。文献(スタイン&ジョーンズ共著「現代
通信回線理論」)によれば、信号対雑音比がγのときの
差動同期PSKの誤り率P、(γ)は、 Pa (r)−−exp(−r〕  −−−−−−(1
)で与えられる。
いま、第1、第2の検波出力の信号対雑音比をそれぞれ
γx+Tyとすれば PL =pH(γ8) = −□  eにρ〔−γ×〕−−−−−−−(8)? (8)、(9)式を(6)式に代入ずれば、P#−ex
p (−(TX +Ty ) )  −0QIとなる。
00)式に(4)式を代入すればP = ニーexp 
C−γ、)−P、(γ5)となる。
すなわち本発明方式によれば、完全に整合を行った場合
の誤り率P、(γ5)と同等の誤り率を達成することが
できる。
以上説明した例は本発明伝送方式の一実施例であって、
伝送符号としてこの他の誤り検出符号を使用することも
可能であり、変復調方式として、ASK、FSKおよび
同期I) S Kを使用することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、すでに広く使用
されている通常の単一モード光ファイバのように偏波面
非保存性伝送媒体を使用するような光ヘテロダイン検波
伝送方式において、受信光と局部発振光の偏波整合を光
学的あるいは電気的に調整して行うことなく、偏波不整
合のままでも、伝送特性の劣化を簡単なディジタル論理
回路による処理で改善できる。このため、実用性の高い
光ヘテロダイン検波伝送方式を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の受信装置を示す構成図。 第2図は偏光分離素子の主軸に対する局部発振光の偏波
面の配置図。 第3図は誤り検出符号の一実施例 1・・・光ファイバ、2・・・ハーフミラ−13・・・
局部発振器、4・・・偏光分離素子、5.6・・・光検
出素子、7.8・・・復調回路、9・・・誤り検出出力
選択回路、a・・・受信光、b・・・局部発振光、C・
・・合波光、d、e・・・偏光分離光ビーム、f、g・
・・中間周波数電気信号、m、n・・・再生信号、ou
t・・・出力。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディジタル伝送符号により変調された信号光と局
    部発振光とを合波する手段と、 この手段の出力合波光の両光周波数の差周波数を有する
    検波電気信号を生成する手段と、 上記検波電気信号から送信されたデータを再生する手段
    と を備えた光ヘテロダイン検波伝送方式において、上記合
    波光を偏波面が互いに直交する第一および第二の光ビー
    ムに分離する手段と、 これら第一および第二の光ビームからそれぞれ独立に検
    波電気信号を生成する手段と、 この検波電気信号からそれぞれ独立に送信データを再生
    する回路手段と、 この回路手段により再生された第一および第二の再生デ
    ータの誤りを検出する手段と、 この手段により第一または第二の再生データの中で誤り
    が検出されないデータを選択し出力する手段と を含むことを特徴とする光ヘテロダイン検波伝送方式。
  2. (2)再生データの誤りを検出する手段は、ディジタル
    伝送符号に挿入された誤り検出符号を用いて行う 特許請求の範囲第(1)項に記載の光ヘテロダイン検波
    伝送方式。
  3. (3)再生データの誤りを検出する手段は、ディジタル
    伝送符号に挿入された誤り訂正符号を用いて行う 特許請求の範囲第(1)項に記載の光ヘテロダイン検波
    伝送方式。
  4. (4)誤りが検出されないデータを選択し出力する手段
    は、 第一および第二の再生データのいずれにも誤りが検出さ
    れず、かつ、この第一および第二の再生データが不一致
    となった場合には、第一および第二の検波電気信号の中
    で信号電力の大きい方の検波電気信号から再生されたデ
    ータを選択し出力する手段を含む 特許請求の範囲第(1)項に記載の光ヘテロダイン検波
    伝送方式。
  5. (5)誤りが検出されないデータを選択し出力する手段
    は、 第一および第二の再生データの符号誤り率の一方、ある
    いは第一および第二検波電気信号レベルの一方がある規
    定レベルよりも悪化している場合に、他方の再生データ
    を選択し出力する手段を含む 特許請求の範囲第(1)項に記載の光ヘテロダイン検波
    伝送方式。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5003626A (en) * 1986-06-20 1991-03-26 Fujitsu Limited Dual balanced optical signal receiver

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59122140A (ja) * 1982-12-28 1984-07-14 Nec Corp 光ヘテロダイン検波装置

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