JPS6210936A - 光ヘテロダイン検波方法 - Google Patents

光ヘテロダイン検波方法

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JPS6210936A
JPS6210936A JP60148435A JP14843585A JPS6210936A JP S6210936 A JPS6210936 A JP S6210936A JP 60148435 A JP60148435 A JP 60148435A JP 14843585 A JP14843585 A JP 14843585A JP S6210936 A JPS6210936 A JP S6210936A
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JP
Japan
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signal
phase fluctuation
light
oscillation light
fluctuation
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Pending
Application number
JP60148435A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Emura
克己 江村
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS6210936A publication Critical patent/JPS6210936A/ja
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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • 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〕 本発明は光通信に適する光ヘテロダイン検波方法に関し
、特に広い帯域について高い光受信感度を発揮する光ヘ
テロダイン検波方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
光ヘテロダイン検波方法は、一般に、従来の光直接検波
方法に比較し受信感度が10〜100倍以上高くなると
いう大きな特長を有しているため、今後長距離光通信幹
線システムに広く利用されることが期待されている。
ところが、上記光ヘテロダイン方法の局部発振光源に半
導体レーザを使用すると、この半導体レーザは他のレー
ザに比較し位相ゆらぎ(FM雑音)が大きいため、受信
感度が劣化するという不具合を有する。そこで、この不
具合を解消すべく、斉藤、山本による「ヘテロダイン・
ホモダイン検波用局発半導体レーザのFM雑音抑圧−周
波数負帰還制御方法」 (昭和60年度電子通信学会統
合全国大会314−19)において、FM変調時に位相
ゆらぎの影響を低減する方法の1つが提案されている。
第5図はこの方法を実現する装置構成のブロック図を示
すものである。この図において、この方法では先ず周波
数変調された信号光101を、局部発振光源(半導体レ
ーザ)102からの局部発振光でヘテロダイン検波し光
検出器103にて中間周波信号を得る。この中間周波信
号を周波数弁別器104で周波数弁別し、これによって
得た信号を位相反転して上記局部発振光源102に帰還
する。このとき帰還ループのループゲインを十分に大き
くとっておけば、局部発振光源102から発せられる発
振光の位相ゆらぎは完全に抑圧され、発振周波数は周波
数変調信号光101に対応して変化する。従って局部発
振光源102から出力される光を光周波数弁別器105
で弁別し光検出器106で取り出せば、位相ゆらぎのな
い状態で復調信号107を得ることができる。
しかし上記の方法によれば、帰還ループを形成するよう
にしたため遅延時間を生じ、この遅延時間によって系の
応答時間が制限されるという欠点を有する。このため、
この応答時間が信号の立上り・立下り時間に比較して十
分に早くなければ、復調信号107の波形に劣化が見ら
れ、例えば遅延時間が1Qnsであるとすると、劣化な
く復調できる信号速度は10Mb/s程度に制限される
ことになる。
以上のように、半導体レーザを用いた従来の光ヘテロダ
イン検波方法によれば、帰還ループの遅延時間のため高
速伝送には適用できないという問題点を有していた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決すべくなさ
れたもので、信号帯域の制限を受けることなく局部発振
光に含まれる位相ゆらぎの影響を除去することのできる
光ヘテロゲイン検波方法を提供することにある。
〔発明の構成〕
本発明は、変調された信号光に対し局部発振光源より発
振光を加えてヘテロダイン検波し、信号を復調する光ヘ
テロゲイン検波方法において、前記局部発振光源の前記
発振光を光周波数弁別してこの発振光に含まれる位相ゆ
らぎを検出してこの位相ゆらぎに対応したゆらぎ信号を
得、このゆらぎ信号によって前記復調された信号の中に
含まれる位相ゆらぎによる雑音を除去することを特徴と
している。
〔実施例〕
以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に係る光ヘテロダイン検波方法を実現す
る装置の基本的構成を示すブロック図である。第1図に
おいて、1は光ヘテロダイン検波回路のハーフミラ−2
に入力される信号光で、信号光1はFSK変調(二値周
波数変調)されており、信号光1自体には位相ゆらぎを
有しないものとする。3は局部発振光源で、この局部発
振光源3には半導体レーザを使用し、局部発振光源3か
らの光はハーフミラ−2に与えられる。局部発振光源3
からの出力光は、半導体レーザを使用しているため、位
相ゆらぎ(FM雑音)を有している。
また4は中間周波信号を出力する光検出器、5は周波数
弁別器、6は光周波数弁別器、7は光検出器で、周波数
弁別器5の出力信号と光検出器7の出力信号は加算器8
で加算され、復調信号9が出力される。
上記構成によれば、ハーフミラ−2に入力する信号光1
は、局部発振光源3から与えられる光によって合波され
、光ヘテロゲイン検波され、更に光検出器4で検出され
ることによって中間周波信号10として取出される。ま
た局部発振光源3からの発振光は、同時にハーフミラ−
2を通って光周波数弁別器6に入力され、ここで発振光
に含まれる位相ゆらぎに係る周波数雑音を強度雑音に変
換(FM−AM変換)することにより、位相ゆらぎに対
応したゆらぎ信号11が検出される。前記中間周波信号
10は周波数弁別器5を通って位相ゆらぎによる雑音を
含む復調信号として加算器8に与えられると共に、前記
ゆらぎ信号11は光検出器7で検出され、その後不図示
の調整回路で上記復調信号に含まれる位相ゆらぎの雑音
と同一となるよう振幅及び遅延時間を調整して同じく加
算器8に与えられる。加算器8では、位相ゆらぎの雑音
を含む復調信号の当該位相ゆらぎの雑音が光検出器7か
ら送られてくるゆらぎ信号11によって打消され、この
結果加算器8からは位相ゆらぎによる雑音のない復調信
号9が出力される。復調信号9においては位相ゆらぎの
影響を排除したため、光受信感度の劣化を防止すること
ができる。
上記検波方法において、制御系は一種の開ループ制御で
あり、加算器8に与えられる2つの信号を得る信号系の
遅延時間を合致させることにより、信号制御時における
ループの遅延時間の差異に起因する影響を排除すること
ができる。このように信号系のループによる遅延時間が
問題とならなくなるため、制御系の帯域を広くとってお
けば高速伝送時においても半導体レーザを使用した局部
発振光源3の出力光に含まれる位相ゆらぎの影響を完全
に除去することができる。
第2図は上記回路構成を具体化した第1実施例を示すブ
ロック図である。
信号光1は、波長1.5μm、信号速度200 M b
 /5SNRZ符号によってFSK変調された信号光で
、その周波数偏移は200 M Hzである。この信号
光1は2つのHe−Neレーザの光をスイッチングして
作成され、信号光1の中に位相ゆらぎはほとんど含まれ
ない。局部発振光源3は例えばITIGaAsP半導体
レーザを用いる。従って局部発信光源3から出力される
発振光には大きな位相ゆらぎが含まれる。
上記信号光1と局部発振光源3からの出力光はハーフミ
ラ−2に与えられ、ハーフミラ−2で上記2つの光は合
波され、合波された光は光受信器40において光ヘテロ
ダイン検波される。光受信器40における光ヘテロダイ
ン検波により中間周波信号10が検出される。上記局部
発振光源3の出力光に大きな位相ゆらぎが存するため、
中間周波信号10においても位相ゆらぎが存することに
なる。
上記中間周波信号10は周波数弁別器5に供給される。
周波数弁別器5はタプルバランスドミクサと遅延線によ
って構成され、弁別中心周波数は300MHz、弁別帯
域400MHzである。中間周波信号10は周波数弁別
器5によって検波され、検波信号12が出力される。こ
の場合、中間周波信号10に含まれる位相ゆらぎはFM
−AM変換され、強度雑音となる。従って検波信号12
は強度雑音を含む。
一方、局部発振光源3からの光のうちハーフミラ−2を
通過した直進光は、ファブリ・ベロー・エタロンで構成
される光周波数弁別器6を通り、f 光受信器70において受信される。局部発振光に含まれ
る位相ゆらぎは光周波数弁別器6によってFM−AM変
換され、その結果光受信器70の出力信号13は位相ゆ
らぎに対応した強度雑音を含んだ信号(ゆらぎ信号11
と実質的に同じ)となる。
前記検波信号12は増幅器14で増幅された後、差動増
幅器で構成した加算器8の一方の入力端子に与えられる
。前記出力信号13は移相器15によって位相調整を行
い、増幅器16で振幅調整を行い、加算器8の他方の入
力端子に与えられる。加算器8の出力信号はロールオフ
フィルター7を通して取出され、これによって復調信号
9が得られる。上記において復調信号9にて位相ゆらぎ
に基づく強度雑音が除去される。かかる強度雑音が十分
に除去されるように、加算器8に与えられる出力信号1
3の位相と振幅を移相器15及び増幅器16で調整する
従来の如く周波数弁別器5によって信号を復調するのみ
の場合、局部発振光の位相ゆらぎの影響が現われるため
、信号レベルを十分に大きくしても符号誤り率は常に1
0−7以上となり、高い受信塵度を得ることができなか
った。これに対して上記実施例によれば、加算器8の出
力信号において局部発振光の位相ゆらぎが除去されてい
るため、高い受信感度が実現され、例えば信号速度20
0 M b /Sに対して誤り率10−9でピークレベ
ル−52dBmと、直接検波方式を大きく上回る受信感
度が得られた。
第3図は第2実施例を示すブロック図である。
信号光1はハーフミラ−2で局部発振光源3からの光と
合波された後に、光受信器40に与えられ、ここで中間
周波信号10が取出される。一方局部発振光源3はハー
フミラ−2の方向とその反対方向である後方へ光を出射
するように構成され、後方へ出射された光は前述した光
周波数弁別器6、光受信器70、移相器15、増幅器1
6を通り、この信号系によって局部発振光源3の出力光
の有する位相ゆらぎはモニタされる。
18は周波数弁別器で、この周波数弁別器18には第4
図に示されるようなラウンドトラビス形周波数弁別回路
を用いた。このラウンドトラビス形周波数弁別回路は、
並列に配設されたトランジスタ19.20の各コレクタ
にLC共振回路21.22をそれぞれ接続し、且つダイ
オード23.24と抵抗25.26を図示の如く介設し
てコレクタ間を接続し、節点27にコンデンサ28と抵
抗29を接続して出力端子30を形成する。このラウン
ドトラビス形周波数弁別回路においては、トランジスタ
19.20の共通のベース端子31及びLC共振回路2
1.22の可変コンデンサ32.33に入力信号が与え
られる。そして弁別中心周波数はLC共振回路21.2
2の共振周波数で決定され、従って可変コンデンサ32
.33に与えられる入力信号としての印加電圧を変えて
その容量を変えると弁別中心周波数を変化させることが
できる。
上記構成を有する周波数弁別器18において、前記中間
周波信号10はトランジスタ19.20のベースである
端子31に入力され、また移相器15の出力信号は駆動
用増幅器16を介して印加電圧信号34.35として取
出され可変コンデンサ32.33に与えられる。これに
より周波数弁別器18の弁別中心周波数は局部発振光の
有する位相ゆらぎに対応して変化し、この結果光受信器
40により光ヘテロゲイン検波して得られた中間周波信
号10に含まれる局部発振光に起因する位相ゆらぎの雑
音は弁別中心周波数の変化でキャンセルされる。従って
周波数弁別器18の出力信号36には局部発振光源3の
位相ゆらぎの影響はほとんどあられれず、高い受信感度
を実現することができる。なお17は前記実施例と同様
ロールオフフィルタである。
またその他に次のような変更実施例が考えられる。すな
わち、光周波数弁別器6としてマツハラ  −エンダー
干渉計等を用いることもできる。また信号光が多値周波
数変調されている場合にも上記本発明を適用することが
でき、周波数弁別検波方式の場合は局部発振光源の中心
周波数のゆらぎも同時にキャンセルすることができる。
更に本発明を、振幅シフトキーイング(ΔSK)、位相
シフトキーイング(PSK)の同期検波方式に適用する
こともでき、この場合局部発振光源の位相雑音の除去は
、この位相雑音を検出した信号で信号再生用の基準搬送
波を変調することによって実現される。
〔発明の効果〕
以上説明した通り本発明によれば、光ヘテロダイン検波
方法において局部発振光源に位相ゆらぎの大きな半導体
レーザ等を使用したとしても、ゆらぎ信号のみを別途に
検出し、このゆらぎ信号に基づいて検波信号の中に含ま
れる位相ゆらぎによる雑音を除去するようにしたため、
上記光源の有する位相ゆらぎによって符号誤り率特性に
フロアを生じることもなく、広い帯域の信号光について
高感度な光ヘテロゲイン受信を行うことができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的構成を示すブロック図、第2図
は本発明の具体的な第1の実施例を示すブロック図、 第3図は本発明の具体的な第2の実施例を示すブロック
図、 第4図は周波数弁別器の具体的回路図、第5図は従来の
位相ゆらぎ低減方法の構成を示すブロック図である。 1・・・・・・・・・信号光 2 ・・・・・・・・・ハーフミラ− 3・・・・・・・・・局部発振光源 4.7・・・光検出器 5.18・・・周波数弁別器 6・・・・・・・・・光周波数弁別器 8・・・・・・・・・加算器 9・・・・・・・・・復調信号 10・・・・・・・・・中間周波信号 11・・・・・・・・・ゆらぎ信号 40.70・・・光受信器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)変調された信号光に対し局部発振光源より発振光
    を加えてヘテロダイン検波し、信号を復調する光ヘテロ
    ダイン検波方法において、前記局部発振光源の前記発振
    光を光周波数弁別してこの発振光に含まれる位相ゆらぎ
    を検出してこの位相ゆらぎに対応したゆらぎ信号を得、
    このゆらぎ信号によって前記復調された信号の中に含ま
    れる位相ゆらぎによる雑音を除去することを特徴とする
    光ヘテロダイン検波方法。
JP60148435A 1985-07-08 1985-07-08 光ヘテロダイン検波方法 Pending JPS6210936A (ja)

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JP60148435A JPS6210936A (ja) 1985-07-08 1985-07-08 光ヘテロダイン検波方法

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JPS6210936A true JPS6210936A (ja) 1987-01-19

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014142115A1 (ja) * 2013-03-14 2014-09-18 日本電気株式会社 光送信システム、光送信装置、光受信装置、及び光送信方法

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