JPS6215523A - Optical heterodyne detecting device - Google Patents

Optical heterodyne detecting device

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Publication number
JPS6215523A
JPS6215523A JP60154112A JP15411285A JPS6215523A JP S6215523 A JPS6215523 A JP S6215523A JP 60154112 A JP60154112 A JP 60154112A JP 15411285 A JP15411285 A JP 15411285A JP S6215523 A JPS6215523 A JP S6215523A
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JP
Japan
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optical
polarization
polarization control
light
circuit
Prior art date
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Application number
JP60154112A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhito Shimizu
清水 春仁
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS6215523A publication Critical patent/JPS6215523A/en
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Abstract

PURPOSE:To perform high-reliability optical heterodyne communication by providing two systems of device constitution for optical heterodyne detection equipped with a polarization control function in parallel and performing instantaneous switching when polarization control by one system becomes difficult while proceeding to the other system continuously. CONSTITUTION:A driving voltage V2l impressed to a polarization control element 4a is outputted from a polarization control element driving circuit 4b to a control part 12 from the moment the branch ratio of an optical branching device 8 reaches 0:1. The control part 12 receives it and controls a polarization control element driving circuit 3b so that the driving voltage V1l of a polarization control element 3a is V2l. Thus, the states of polarization control circuits 3 and 4 are inverted at the time of the transition of the flow of signal light L4d2 accompanying the approximation of the driving voltage V1 of the polarization control element 3a to a limit voltage. Then, the flow of the signal light L2 is changed alternately between the side of the 1st photocoupler 5 and the side of the 2nd photocoupler 6 according to the change of the polarization state of the signal light L2 to perform stable optical heterodyne detection which is not broken permanently.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ヘテロゲイン通信システムに利用される、
長時間にわたって安定1こ動作する光ヘテロダイン検波
装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applied to an optical heterogain communication system,
The present invention relates to an optical heterodyne detection device that operates stably over a long period of time.

〔従来技術及びその問題点〕[Prior art and its problems]

単一モードファイバを用いた光ヘテロダイン通信システ
ムにおいては、光ヘテロゲイン検波を行う際、信号光の
偏光状態と局部発振光の偏光状態が一致していることが
必要である。しかし、単一モードファイバを伝Il)′
シた後の信号光の偏光状態は、その間の温度変化等の外
乱によって変化するため、ビート信号強度が変動しシス
テムの信頼検品低下を招き、場合によっては信号光を検
波することが不可能となる。そこで、上記通信システム
において高い信頼性を確保するために、信号光及び局部
発振光の各偏光状態を一致させる偏光制御機能を有する
光ヘテロダイン検波装置を備えることが必要となる。こ
の先ヘテロダイン検波装置の  ゛偏光制御機能は、自
動的に制御を行い且つ長時間にわたって瞬断なく安定し
て動作するものでなければならない。
In an optical heterodyne communication system using a single mode fiber, when performing optical heterogain detection, it is necessary that the polarization state of the signal light and the polarization state of the local oscillation light match. However, when transmitting a single mode fiber,
The polarization state of the signal light after it has been transmitted changes due to disturbances such as temperature changes during that time, which causes the beat signal strength to fluctuate, leading to a decrease in system reliability and, in some cases, making it impossible to detect the signal light. Become. Therefore, in order to ensure high reliability in the above communication system, it is necessary to provide an optical heterodyne detection device having a polarization control function that matches the polarization states of the signal light and the local oscillation light. In the future, the polarization control function of the heterodyne detection device must be able to perform automatic control and operate stably over a long period of time without momentary interruptions.

従来偏光を自動制御する装置として、例えばR。Conventional devices for automatically controlling polarization include, for example, R.

ウルリッヒによるアプライド・フィツクス・レターズ、
35巻、1979年、840頁〜842頁に報告されて
いるものが存する。この装置は、単一モードファイバの
側面に電磁石を配置し電磁界の作用で偏光制御を行うも
ので、単一モードファイバ内の伝搬光の偏光状態が成る
一定方向に変化し続けると、電磁石に印加される電圧が
増加又は減少し続け、最終的に最大又は最少の限界電圧
に達して偏光制御が不可能になるという構成を有してい
るため、上記印加電圧が所定値になると自動的に制御回
路がリセットされるという仕組みを有する。
Applied Fixtures Letters by Ulrich,
35, 1979, pp. 840-842. This device places an electromagnet on the side of a single-mode fiber and controls polarization using the action of an electromagnetic field.When the polarization state of light propagating in the single-mode fiber continues to change in a certain direction, the electromagnet The applied voltage continues to increase or decrease and eventually reaches the maximum or minimum limit voltage, making polarization control impossible, so when the applied voltage reaches a predetermined value, the It has a mechanism in which the control circuit is reset.

かかる偏光自動制御装置を光ヘテロダイン検波回路の前
段に設けると、制御回路がリセットされてから定常状態
になるまで安定した偏光制御が行われず、その間安定し
た光ヘテロダイン検波を行うことができず、場合によっ
て通信システムが瞬断状態に陥ることもあるという問題
点を生じる。
If such an automatic polarization control device is installed before the optical heterodyne detection circuit, stable polarization control will not be performed from the time the control circuit is reset until it reaches a steady state, and stable optical heterodyne detection cannot be performed during that time. This poses a problem in that the communication system may fall into a momentary interruption state.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、長時間にわたって瞬断することなく安
定して信号光の偏光制御を自動的に行い、通信システム
の動作信頼性を高いものとすることができる光ヘテロダ
イン検波装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical heterodyne detection device that can automatically and stably control the polarization of signal light over a long period of time without any momentary interruption, thereby increasing the operational reliability of a communication system. It is in.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明は、光ヘテロダイン検波装置において、第1の入
射光を強度のほぼ等しい2つの光に分岐する第1の光分
岐器と、第2の入射光を2つに分岐し且つその分岐比を
連続的に変えることのできる第2の光分岐器と、偏光制
御素子及びその駆動回路から成り且つ前記第1の光分岐
によって分岐された各党をそれぞれ人力する第1及び第
2の偏光制御回路と、前記第1の偏光制御回路の出力光
と前記第2の光分岐器によって分岐された一方の光とを
合波する第1の光結合器と、前記第2の偏光制御回路の
出力光と前記第2の光分岐器によって分岐された他方の
光とを合波する第2の光結合器と、前記第1及び第2の
光結合器の出力を電気信号として検出する第1及び第2
の光検波器と、前記第1及び第2の光検出器の出力する
信号を相加する混合回路と、前記第1及び第2の偏光制
御回路の偏光制御素子駆動回路の動作と前記第2の光分
岐器の分岐比を制御する制御部とを備えるように構成し
たことを特徴としている。
The present invention provides an optical heterodyne detection device including a first optical splitter that splits a first incident light into two lights of approximately equal intensity, and a second optical splitter that branches a second incident light into two and whose branching ratio is adjusted. a second optical splitter that can be changed continuously; and first and second polarization control circuits that each include a polarization control element and its drive circuit and that manually control each part branched by the first optical branch; , a first optical coupler that combines the output light of the first polarization control circuit and one of the lights branched by the second optical splitter; and the output light of the second polarization control circuit. a second optical coupler that combines the other light branched by the second optical splitter; and first and second optical couplers that detect the outputs of the first and second optical couplers as electrical signals.
operations of a photodetector, a mixing circuit that adds signals output from the first and second photodetectors, a polarization control element drive circuit of the first and second polarization control circuits, and the second The present invention is characterized in that it is configured to include a control section that controls the branching ratio of the optical branching device.

〔作用〕[Effect]

本発明による光ヘテロダイン検波装置では、入射光であ
る信号光又は局部発振光のうちのいずれか一方を制御部
によって制御される偏光制御回路によって偏光補償し、
両方の光の偏光状態を一致させる。以下においては局部
発振光を偏光補償する場合について説明する。偏光状態
が一致した2ら成る構成は第1、第2の2系統が設けら
れる。
In the optical heterodyne detection device according to the present invention, the polarization of either the signal light or the local oscillation light, which is the incident light, is compensated for by a polarization control circuit controlled by a control section,
Match the polarization states of both lights. In the following, a case will be described in which polarization compensation is performed on locally oscillated light. Two systems, a first system and a second system, are provided for the configuration consisting of two systems with matching polarization states.

どちらの系統を用いて光ヘテロダイン検波を行うかは、
第2の光分岐器により信号光をどちらの系統に流すかに
よって決まる。なお局部発振光は常に両系統に流される
Which system should be used for optical heterodyne detection?
It depends on which system the signal light is sent to by the second optical splitter. Note that the local oscillation light is always sent to both systems.

最初第1の系統によって光ヘテロダイン検波を行ってい
るとする。すなわち信号光は第1の系統にのみ流され、
第1の系統における光検出器から光ヘテロダイン検波信
号が出力されている。このとき第2の系統における偏光
制御回路の駆動電圧は、その駆動電圧の値と第1の系統
における偏光制御回路の駆動電圧の値との差が■2πの
整数倍である適当な値になるように制御部によって制御
されている。ここで■2πは、第1及び第2の系統にお
ける偏光制御回路において光の偏光角又は位相差を2π
[rad]だけ変化させるのに必要な電圧である。従っ
て、第1の系統と同様に第2の系統でも常に局部発振光
の偏光補償を行える状態に保たれる。
Assume that optical heterodyne detection is initially performed using the first system. In other words, the signal light is sent only to the first system,
An optical heterodyne detection signal is output from the photodetector in the first system. At this time, the drive voltage of the polarization control circuit in the second system is an appropriate value where the difference between the drive voltage value and the drive voltage value of the polarization control circuit in the first system is an integer multiple of 2π. It is controlled by the control unit as follows. Here, ■2π is the polarization angle or phase difference of light in the polarization control circuit in the first and second systems.
This is the voltage required to change by [rad]. Therefore, like the first system, the second system is always maintained in a state where polarization compensation of the locally oscillated light can be performed.

今、入射信号光の偏光状態の変化により第1の系統の偏
光制御回路の電圧が限界電圧に近づくき、光分岐器の分
岐比を制御部によって変化させ、信号先の流れを連続的
に第1の系統から第2の系統に移行させる。この移行時
においては、第1及び第2の系統の各光検出器から電気
信号が出力され、その相加されたものが光ヘテロダイン
検波信号となる。
Now, as the voltage of the polarization control circuit of the first system approaches the limit voltage due to a change in the polarization state of the incident signal light, the branching ratio of the optical splitter is changed by the control unit, and the signal destination stream is continuously changed to the first one. Transfer from the first system to the second system. During this transition, electrical signals are output from each of the photodetectors in the first and second systems, and the sum of these signals becomes an optical heterodyne detection signal.

上述の移行が完了した時点から、光ヘテロダイン検波信
号は、第2の系統における光検出器からのみ出力される
。この移行の完了直後から、第1の系統における偏光制
御回路の駆動電圧は、その駆動電圧の値と第2の系統に
ふける偏光制御回路の駆動電圧の値との差が、■2πの
整数倍である適当な値になるように制御部によって制御
される。
From the time the above transition is completed, optical heterodyne detection signals are output only from the photodetectors in the second system. Immediately after the completion of this transition, the drive voltage of the polarization control circuit in the first system is such that the difference between its drive voltage value and the value of the drive voltage of the polarization control circuit in the second system is an integer multiple of 2π. It is controlled by the control unit so that it becomes an appropriate value.

すなわち、第1及び第2の系統で状態が初期と比べて逆
転している。以上のような第1及び第2の系統の間にお
ける光ヘテロゲイン検波の移行を伴う動作を続けること
により、信号光の偏光状態の変化にかかわらず原理的に
瞬断なく永久に光ヘテロゲイン検波を行うことができる
That is, the states of the first and second systems are reversed compared to the initial state. By continuing the operation involving the transition of optical heterogain detection between the first and second systems as described above, optical heterogain detection can be performed permanently without momentary interruption in principle, regardless of changes in the polarization state of the signal light. be able to.

信号光を偏光補償する場合においても、本発明による光
ヘテロゲイン検波装置への信号光と局部発振光の入射を
逆にすることにより、局部発振光を偏光補償する場合と
同様の作用を得ることができる。
Even in the case of polarization compensation of the signal light, the same effect as in the case of polarization compensation of the local oscillation light can be obtained by reversing the incidence of the signal light and the local oscillation light into the optical heterogain detection device according to the present invention. can.

ところで、光ヘテロダイン検波では、信号光の検出感度
が最大となるような局部発振光のレベルが存在する。従
って、光ヘテロゲイン検波の移行の際、信号光と局部発
振光の分岐比を同時に変化させるという方法では、移行
時に光検出器における局部発振光のレベルが変化し信号
光の検出感度の低下を招くという問題がある。本発明に
よる光ヘテロゲイン検波装置によれば、局部発振光を常
に一定のレベルで光検出器に供給することができるので
、常に最大の検出感度で検波を行うことができる。
By the way, in optical heterodyne detection, there is a level of locally oscillated light at which the detection sensitivity of signal light is maximum. Therefore, if the branching ratio of the signal light and the local oscillation light is changed at the same time when optical heterogain detection is transferred, the level of the local oscillation light in the photodetector will change during the transition, resulting in a decrease in the detection sensitivity of the signal light. There is a problem. According to the optical heterogain detection device according to the present invention, local oscillation light can always be supplied to the photodetector at a constant level, so detection can always be performed with maximum detection sensitivity.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below using the drawings.

第1図は本発明に係る光ヘテロダイン検波装置の一実施
例を示すブロック図である。局部発振光源1において励
振され出力された第1人射光である局部発振光L1は、
第1の光分岐器2で強度のほぼ等しい2つの光に分岐さ
れ、その後それぞれ第1及び第2の偏光制御回路3.4
でその偏光状態が信号光の偏光状態に一致するように変
換され、第1及び第2の光結合器5,6に入射する。局
部発振光り、の伝送には先導波路7が使用される。一方
、第2の光分岐器8に入射した第2人射光である信号光
L2は、分岐比を連続的に変えることのできる光分岐器
8で分岐された後、同じく先導波路7を介し光結合器5
.6にそれぞれ入射する。光結合器5.6では、信号光
L2と局部発振光L1とが合波されて、それぞれの出力
光が第1及び第2の光検出器9.10に出力される。こ
れらの各出力光は光検出器9.10で電気信号に変換さ
れ、その後混合回路11において適当な混合比で相加さ
れる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical heterodyne detection device according to the present invention. The local oscillation light L1, which is the first human radiation excited and output by the local oscillation light source 1, is
The first light splitter 2 splits the light into two lights with approximately equal intensity, and then the first and second polarization control circuits 3.4 respectively
Then, the polarization state of the signal light is converted to match that of the signal light, and the signal light enters the first and second optical couplers 5 and 6. A leading waveguide 7 is used for transmitting the local oscillation light. On the other hand, the signal light L2 that is the second human incident light that has entered the second optical splitter 8 is split by the optical splitter 8 whose splitting ratio can be changed continuously, and then is optically transmitted via the leading waveguide 7. Combiner 5
.. 6 respectively. The optical coupler 5.6 combines the signal light L2 and the local oscillation light L1, and outputs the respective output lights to the first and second photodetectors 9.10. Each of these output lights is converted into an electrical signal by a photodetector 9.10, and then added in a mixing circuit 11 at an appropriate mixing ratio.

この相加された信号が光ヘテロゲイン検波装置の検波出
力として混合回路11から出力される。
This added signal is output from the mixing circuit 11 as a detection output of the optical hetero gain detection device.

上記偏光m制御回路3,4は、それぞれ偏光制御素子3
 a、 4 aと偏光制御素子駆動回路3 ’b、 4
 bとから構成される。また12は制御部で、この制御
部には、偏光制御素子駆動回路3b、4bから状態信号
を入力すると共に光分岐器8の分岐比と混合回路11の
混合比と偏光制御素子駆動回路3b。
The polarization control circuits 3 and 4 each include a polarization control element 3.
a, 4 a and polarization control element drive circuit 3'b, 4
It consists of b. Reference numeral 12 denotes a control unit which inputs state signals from the polarization control element drive circuits 3b and 4b, as well as the branching ratio of the optical splitter 8, the mixing ratio of the mixing circuit 11, and the polarization control element drive circuit 3b.

4bの動作を制御すべくこれらに制御信号を与える。上
記偏光制御回路3,4は検出出力が最大になるようにフ
ィードバック制御を行う。
Control signals are given to these to control the operations of 4b. The polarization control circuits 3 and 4 perform feedback control so that the detection output is maximized.

次に上記構成において信号光L2を長時間にわたって安
定に検波する制御動作について説明する。
Next, a control operation for stably detecting the signal light L2 over a long period of time in the above configuration will be explained.

一般に偏光は、偏光角θ及び互いに直交する2っ゛のモ
ード間の位相差φで表わされ、偏光状態は偏光角θ及び
位相差φのいずれに対しても周期2πradで変化する
。ここで偏光制御素子3 a、 4 aの駆動電圧を、
それぞれを■2.!及びV、、!  <1=1.2.・
・・、1;iは自然数)とし、また偏光制御回路3,4
に入射される局部発振光り、の偏光状態は常に一定であ
るとする。今、成る時点で偏光角θ5、位相差φ5の信
号光L2がこの光ヘテロゲイン検波装置に入射し、局部
発振光L1の偏光角及び位相差が偏光制御回路3により
ぞれぞれθ5及びφ5に変換されているとする。その後
信号光の偏光角及び位相差がそれぞれθ5+△θ、φ5
+△φに変化したとすると、偏光角及び位相差の変化△
θ及び△φに対応した変化△V、、(j2=1.2゜・
・・、1;]は自然数)だけ偏光制御素子3aの駆動電
圧が変化する。従って、信号光の偏光角及び位相差のい
ずれか一方又は両方の大ぎさが無限大に発散すると、偏
光制御素子3aの駆動電圧■11の大きさも無限大に発
振する。以上のことは、偏光制御素子4aについても同
様である。
Generally, polarized light is expressed by a polarization angle θ and a phase difference φ between two mutually orthogonal modes, and the polarization state changes with a period of 2π rad for both the polarization angle θ and the phase difference φ. Here, the driving voltage of the polarization control elements 3a and 4a is
Each ■2. ! and V,,! <1=1.2.・
..., 1; i is a natural number), and polarization control circuits 3 and 4
It is assumed that the polarization state of the local oscillation light incident on is always constant. At this moment, the signal light L2 with a polarization angle θ5 and a phase difference φ5 enters this optical hetero gain detection device, and the polarization angle and phase difference of the local oscillation light L1 are set to θ5 and φ5, respectively, by the polarization control circuit 3. Suppose it has been converted. After that, the polarization angle and phase difference of the signal light are θ5+△θ and φ5, respectively.
If it changes to +△φ, the change in polarization angle and phase difference △
Change △V corresponding to θ and △φ, (j2=1.2°・
. . , 1;] is a natural number), the driving voltage of the polarization control element 3a changes. Therefore, when the magnitude of either or both of the polarization angle and phase difference of the signal light diverges to infinity, the magnitude of the drive voltage 11 of the polarization control element 3a also oscillates to infinity. The above also applies to the polarization control element 4a.

偏光の周期性を考えるとわかるように、成る一定の偏光
状態の変化を実現し得る偏光制御素子3a、4aの駆動
電圧V1.!、 V2A  (、C=1.2゜・・、1
:lは自然数)は、理論上局部発振光の偏光角又は位相
差を2πradだけ変化させるのに必要な最小の電圧値
を間隔として、無限に存在する。ところが実際」二、偏
光制御素子駆動回路3b。
As can be seen from consideration of the periodicity of polarized light, the drive voltages V1. ! , V2A (, C=1.2°..., 1
: l is a natural number) exist infinitely, with intervals of the minimum voltage value required to theoretically change the polarization angle or phase difference of the locally oscillated light by 2π rad. However, in reality, 2. polarization control element drive circuit 3b.

4bの出力電圧又は偏光制御素子3a、4aの耐圧から
、成る一定の偏光状態の変化を実現し得る偏光制御素子
3a、4aの駆動電圧v、、 、 V2゜は、それぞれ
有限の値y、、minからV2.maM及びy2.m”
5からV27”M(、&−1,2,・・、1:1は自然
数)までの範囲に存在することになる。
The driving voltages v, , V2° of the polarization control elements 3a, 4a that can realize a constant change in the polarization state consisting of the output voltage of the polarization control elements 4b or the breakdown voltage of the polarization control elements 3a, 4a have finite values y, , respectively. min to V2. maM and y2. m”
5 to V27''M (, &-1, 2, . . ., 1:1 is a natural number).

本発明による光ヘテロダイン検波装置における偏光制御
回路3,4では、後述するように成る一定の偏光状態の
変化を実現し得る偏光制御素子3a。
In the polarization control circuits 3 and 4 in the optical heterodyne detection device according to the present invention, the polarization control element 3a is capable of realizing a constant change in polarization state as will be described later.

4aの駆動電圧■1.!及び■2.!のうぢのそれぞれ
異った、2つの値を実現させる必要があるので、Vl、
及びV2.はそれぞれ少なくとも2個必要である。
4a driving voltage ■1. ! and ■2. ! Since it is necessary to realize two different values of Vl,
and V2. At least two of each are required.

今、制御部12によって、光結合器5及び光結合器6へ
の出射光の分岐光が1:Oであるように光分岐器8が制
御されている場合を考える。光分岐器8に入射した信号
光L2は、光分岐器8を経て全て光結合器5に入射する
。一方、光分岐器2により分岐され、偏光制御回路3に
入射した局部発振光L1は、信号光L2と同じ偏光状態
に変換された後、光結合器5に入射する。光結合器5に
より互いに偏光状態の一致した信号光と局部発振光は合
波される。この合波光は光検出器9により検波され電気
信号に変換された後混合回路1jに人力ず1す る。ここで混合回路11における光検出器9及び光検出
器10からの入力信号の混合比は1:0となるように制
御部12によって制御されている。従って、光検出器9
の出力信号がそのまま混合回路11から出力される。こ
の出力信号が光ヘテロダイン検波装置としての出力とな
る。
Now, let us consider a case where the optical splitter 8 is controlled by the control unit 12 so that the splitting ratio of the emitted light to the optical coupler 5 and the optical coupler 6 is 1:0. The signal light L2 that has entered the optical splitter 8 passes through the optical splitter 8 and is entirely incident on the optical coupler 5. On the other hand, the local oscillation light L1 that has been branched by the optical splitter 2 and entered the polarization control circuit 3 is converted into the same polarization state as the signal light L2, and then enters the optical coupler 5. The optical coupler 5 combines the signal light and the local oscillation light whose polarization states match each other. This combined light is detected by a photodetector 9, converted into an electrical signal, and then sent to a mixing circuit 1j without manual effort. Here, the mixing ratio of the input signals from the photodetector 9 and the photodetector 10 in the mixing circuit 11 is controlled by the control unit 12 so that it becomes 1:0. Therefore, the photodetector 9
The output signal is directly output from the mixing circuit 11. This output signal becomes the output of the optical heterodyne detection device.

以上の場合において、偏光制御素子3aに印加される駆
動電圧■1Aは、偏光制御素子駆動回路3bから制御部
12に対しても出力される。これを受けて制御部12は
、偏光制御素子4aの駆動電圧■2ノがVl、!”(j
?=1.2.・・・、I;1は自然数)となるよう偏光
制御素子駆動回路4bを制御する。ここでVIA!”は
、局部発振光の偏光状態を信号光の偏光状態に一致させ
得る偏光制御素子3aの駆動電圧Vl、において、偏光
制御素子3aの駆動電圧Vl、と異なる複数の値のうち
のいずれかである。従って、偏光制御回路4に入射した
局部発振光の偏光状態は常に信号光の偏光状態と一致す
るように変換される。なお、上述のVl/十の記述につ
いての説明において、偏光制御素子3a1′:l に関する記述を偏光制御素子4aに関する記述に置き換
えて説明される電圧値を■2.!*(β−1゜2、・・
・、1:1は自然数)とする。
In the above case, the drive voltage 1A applied to the polarization control element 3a is also output to the control section 12 from the polarization control element drive circuit 3b. In response to this, the control unit 12 determines that the driving voltage (2) of the polarization control element 4a is Vl,! ”(j
? =1.2. . . , I; 1 is a natural number). VIA here! ” is any one of a plurality of values different from the drive voltage Vl of the polarization control element 3a in the drive voltage Vl of the polarization control element 3a that can match the polarization state of the local oscillation light with the polarization state of the signal light. Therefore, the polarization state of the local oscillation light incident on the polarization control circuit 4 is always converted to match the polarization state of the signal light.In addition, in the above description of Vl/0, the polarization control element The voltage value explained by replacing the description regarding 3a1':l with the description regarding the polarization control element 4a is given by ■2.!*(β-1゜2,...
・, 1:1 is a natural number).

信号光の偏光状態の変化により偏光制御素子3aの駆動
電圧V、、のうちの1つでもその値がVl、′H−△■
(△■は正の電圧)以上になるか又はy、、mrn+八
■以へになる、すなわち■1゜が限界電圧に近づくと、
制御部12は光分岐器8の光結合器5及び光結合器6へ
の出射光の分岐比を1;0から(1−x):X(0<X
<1)の状態を経て0;1に連続的に変化させる。光分
岐器8の分岐比が(1−X):Xのききは、偏光制御素
子駆動回路3b、4bと制御部12の間での人出力は行
われず、偏光制御回路3,4のそれぞれにおいて駆動電
圧を独立に制御して偏光制御を行う。
Due to the change in the polarization state of the signal light, the value of even one of the drive voltages V, , of the polarization control element 3a changes to Vl,'H-△■
(△■ is a positive voltage) or y, mrn+8■ or more, that is, when ■1° approaches the limit voltage,
The control unit 12 sets the branching ratio of the output light from the optical splitter 8 to the optical coupler 5 and the optical coupler 6 from 1;0 to (1-x):X (0<X
<1) and then continuously changes to 0;1. When the branching ratio of the optical splitter 8 is (1-X): Polarization control is performed by independently controlling the driving voltage.

偏光制御回路3,4によって信号光の偏光状態と一致し
た偏光状態に変換された2つの局部発振光は、光分岐器
8によって強度が(iX):Xに分岐された2つの信号
光と、それぞれ光結合器5゜6において合波される。そ
れぞれの合波光は、光検出器9,10により検波され電
気信号に変換された後混合回路11に人力される。混合
回路11における光検出器9及び光検出器10からの入
力信号の混合比は(1−X):Xとなるように制御部1
2によって制御されている。光検出器9,10の出力信
号は、混合回路11において相加され光ヘテロゲイン検
波装置の出力信号として出力される。以上のような混合
回路11における混合比の制御により、光分岐器8の分
岐比にかかわらず、混合回路11から出力される検波信
号レベルは一定に保たれる。
The two locally oscillated lights, which are converted into a polarization state that matches the polarization state of the signal light by the polarization control circuits 3 and 4, are split into two signal lights whose intensity is (iX):X by the optical splitter 8, The respective signals are combined in an optical coupler 5.6. Each of the multiplexed lights is detected by photodetectors 9 and 10, converted into an electrical signal, and then input to a mixing circuit 11. The control unit 1 controls the mixing ratio of the input signals from the photodetector 9 and the photodetector 10 in the mixing circuit 11 to be (1-X):X.
2. The output signals of the photodetectors 9 and 10 are added together in a mixing circuit 11 and output as an output signal of the optical heterogain detection device. By controlling the mixing ratio in the mixing circuit 11 as described above, the level of the detected signal output from the mixing circuit 11 is kept constant regardless of the branching ratio of the optical splitter 8.

光分岐器8の分岐比がO:1になると、光分岐器8に入
射した信号光は、光分岐器8を経て全て光結合器6に入
射する。一方、光分岐器2により分岐され、偏光制御回
路4′に入射した局部発振光は、光分岐器8の分岐比が
(1−X):Xであるときから引き続いて信号光と同じ
偏光状態に変換された後、光結合器6に入射される。光
結合器6により互いに偏光状態の一致した信号光と局部
発振光は合波される。この合波光は光検出器10により
検波され電気信号に変換された後混合回路11に入力さ
れる。混合回路11における光検出器9及び光検出器1
0からの入力信号の混合光比O:1となるように制御部
12によって制御される。従って、光検出器10の出力
信号がそのまま混合回路11から出力される。この出力
信号が光ヘテロゲイン検波装置としての出力となる。
When the branching ratio of the optical splitter 8 becomes O:1, all of the signal light incident on the optical splitter 8 passes through the optical splitter 8 and enters the optical coupler 6. On the other hand, the local oscillation light branched by the optical splitter 2 and incident on the polarization control circuit 4' continues to have the same polarization state as the signal light since the branching ratio of the optical splitter 8 is (1-X):X. After being converted into , the light is input to the optical coupler 6 . The optical coupler 6 combines the signal light and the local oscillation light whose polarization states match each other. This combined light is detected by a photodetector 10, converted into an electrical signal, and then input to a mixing circuit 11. Photodetector 9 and photodetector 1 in mixing circuit 11
The control unit 12 controls the mixing ratio of the input signals from 0 to 1 to be O:1. Therefore, the output signal of the photodetector 10 is directly output from the mixing circuit 11. This output signal becomes the output of the optical hetero gain detection device.

光分岐器8の分岐比が0;1となった時点から、偏光制
御素子4aに印加されている駆動電圧■2ノは、偏光制
御素子駆動回路4bから制御部12に対しても出力され
る。これを受けて制御部12は、偏光制御素子3aの駆
動電圧Vl、が■2.!“となるように偏光制御素子駆
動回路3bを制御する。
From the time when the branching ratio of the optical splitter 8 becomes 0:1, the drive voltage (2) applied to the polarization control element 4a is also output from the polarization control element drive circuit 4b to the control unit 12. . In response to this, the control unit 12 sets the drive voltage Vl of the polarization control element 3a to 2. ! The polarization control element drive circuit 3b is controlled so that ".

このように、偏光制御素子3aの駆動電圧VBが限界電
圧に近づくことに伴う信号光L2の流れの移行の前後に
おいて、偏光制御回路3.4の状態が逆転している。以
後、信号光L2の偏光状態の変化に応じて、信号光L2
の流れを第1の光結合器5側と第2の光結合器6側の間
で交互に移行させ続けることにより、永久に瞬断するこ
とがない安定な光ヘテロゲイン検波を行うことができる
In this way, the state of the polarization control circuit 3.4 is reversed before and after the shift in the flow of the signal light L2 as the drive voltage VB of the polarization control element 3a approaches the limit voltage. Thereafter, depending on the change in the polarization state of the signal light L2, the signal light L2
By continuing to alternately shift the flow between the first optical coupler 5 side and the second optical coupler 6 side, stable optical heterogain detection without permanent interruption can be performed.

次に上記光ヘテロダイン検波装置における偏光制御系の
動作について第2図を参考して説明する。
Next, the operation of the polarization control system in the optical heterodyne detection device will be explained with reference to FIG. 2.

第2図(a)、(b)はそれぞれ各時刻における局部発
振光の偏光状態を信号光の偏光状態に一致させ得る偏光
制御素子3a、4aの駆動電圧■1.。
FIGS. 2(a) and 2(b) respectively show the drive voltages of the polarization control elements 3a and 4a that can match the polarization state of the locally oscillated light at each time with the polarization state of the signal light. .

V2*  (黒丸(・)で示しである)、第2図(C)
は光分岐器8から第1の光結合器5側及び第2の光結合
器6側への出力の分岐割合P1及びP2の時間に対する
変化、第2図(d)は混合回路11における光検出器9
及び光検出器10からの入力信号の混合の割合M1及び
M2の時間に対する変化を表わしたものである。ここで
P、とP2の和及びMlとM2の和は、いずれも1とな
るように定めである。
V2* (indicated by a black circle (・)), Figure 2 (C)
2(d) shows the change over time in the branching ratios P1 and P2 of the output from the optical splitter 8 to the first optical coupler 5 side and the second optical coupler 6 side, and FIG. 2(d) shows the optical detection in the mixing circuit 11. Vessel 9
10 and 11 represent changes over time in the mixing ratios M1 and M2 of the input signals from the photodetector 10. Here, the sum of P and P2 and the sum of Ml and M2 are both determined to be 1.

またVlm 、 v2.のうちで実際の偏光制御素子3
a、4aの駆動電圧V、、、V2.は、それぞれ第2図
(a)、’(b)において実線で示しである。更にV+
i”+V27”はそれぞれ第2図(a)。
Also Vlm, v2. Actual polarization control element 3
a, 4a drive voltage V, , V2. are shown by solid lines in FIGS. 2(a) and 2(b), respectively. Furthermore, V+
i"+V27" are respectively shown in FIG. 2(a).

((b)において破線で示しである。ここで、v、、”
は■11のうちで、その大きさが中位のものか、中位の
ものが2つある場合はそのうちで■11との差の大きい
ものとした。従って、v、、”は■1ノと同じ大きさの
場合もある。
(Indicated by a broken line in (b). Here, v, ”
Among ■11, the size was medium, or if there were two medium sizes, the one with the largest difference from ■11 was selected. Therefore, v,,'' may be the same size as ■1.

時刻toにおいて、第2の光分岐器8においてP+’=
1.P2=0であり、光分岐器8に入射した信号光は、
光結合器5へ入射する。偏光制御回路3により局部発振
光の偏光状態が、信号光の偏光゛状態“と一致するよう
に変換されて光結合器5へ入射する。光結合器5におい
て信号光と局部発振光が合波され、その合波光は光検出
器9により検波されて電気信号に変換される。混合回路
11においてMr = 1 、 M2= 0であり、光
検出器9の出力信号がそのまま混合回路11から出力さ
れる。このときの偏光制御素子3aの駆動電圧■17は
制御部12に出力されている。この時点で局部発振光の
偏光状態を信号光の偏光状態に一致させ得る偏光制御素
子3a′の駆動電圧■1.!は6個存在し、そのうちで
その大きさが大きい方から4番目のものが■17*とな
り、偏光制御素子4aの駆動電圧V2.は、v、、”と
なるように制御部12によって制御される。
At time to, P+'= in the second optical splitter 8
1. P2=0, and the signal light incident on the optical splitter 8 is
The light enters the optical coupler 5. The polarization control circuit 3 converts the polarization state of the local oscillation light so that it matches the polarization state of the signal light, and inputs the polarization state to the optical coupler 5. The signal light and the local oscillation light are combined in the optical coupler 5. The combined light is detected by the photodetector 9 and converted into an electric signal. Mr = 1 and M2 = 0 in the mixing circuit 11, and the output signal of the photodetector 9 is directly output from the mixing circuit 11. At this time, the drive voltage (17) of the polarization control element 3a is output to the control unit 12.At this point, the polarization control element 3a' is driven to match the polarization state of the locally oscillated light with the polarization state of the signal light. There are six voltages ■1.!, among which the fourth one from the largest in magnitude is ■17*, and the drive voltage V2. of the polarization control element 4a is controlled so that it becomes v,,''. 12.

Q 時刻t1において、偏光制御素子3aの駆動電圧■1.
!はv4.!4”1−△■に達する。この時点から、光
分岐器8から光結合器5側への出力の割合P1は減少し
始め、逆に光結合器6側への出力の割合P2は増加し始
めろ。時刻t2においてP、= O。
Q At time t1, the drive voltage of the polarization control element 3a ■1.
! is v4. ! 4"1-△■. From this point on, the ratio P1 of the output from the optical splitter 8 to the optical coupler 5 side begins to decrease, and conversely, the ratio P2 of the output to the optical coupler 6 side increases. Start. At time t2, P, = O.

P2−1及びMl−0,M2= 1となり、光ヘテロダ
イン検波の実行は完全に光結合器G側に移行する。
P2-1, Ml-0, M2=1, and the execution of optical heterodyne detection is completely transferred to the optical coupler G side.

時刻t、からt2の間では、偏光制御素子3a、4aの
駆動電圧V目、V3.は、いずれも制御部12の制御を
受けずに、それぞれ偏光制御回路3.4内において自か
らフィードバックにより制御を行う。また、時刻t1か
ら12の間では、光検出器9゜10からの出力は混合回
路11において相加され、このときの混合比MI:M2
はPl:P2に等しい。
Between time t and t2, the driving voltages of the polarization control elements 3a and 4a are Vth, V3. are not controlled by the control unit 12, but are each controlled by feedback within the polarization control circuit 3.4. Further, between time t1 and time t12, the outputs from the photodetectors 9 and 10 are added in the mixing circuit 11, and the mixing ratio MI:M2 at this time is
is equal to Pl:P2.

時刻t2以後、偏光制御素子4aの駆動電圧V2゜は、
制御部12に出力される。時刻t2における局部発振光
の偏光状態を信号光の偏光状態に一致させ得る偏光制御
素子4aの駆動電圧■2.!は6個存在し、そのうちで
大きさが大きい方から4番目のものがV2.!”となり
、偏光制御素子3aの駆動電圧■11は■2.*となる
ように制御部12によって制御される。
After time t2, the driving voltage V2° of the polarization control element 4a is
It is output to the control section 12. Drive voltage of the polarization control element 4a that can match the polarization state of the locally oscillated light at time t2 with the polarization state of the signal light.2. ! There are six of them, and the fourth one from the largest one is V2. ! '', and the drive voltage (11) of the polarization control element 3a is controlled by the control unit 12 so that it becomes (2.*).

時刻t3において、偏光制御素子4aの駆動電圧■2矛
は■2.I″tih+△■に達する。この時点から光分
岐器8から光結合器6側への出力の割合P2は減少し始
め、逆に光結合器5側への出力の割合P1は増加し始め
る。時刻も、においてPl=1.P、2−〇及びMl−
1、M2=0となり、光ヘテロゲイン検波の実行は完全
に光結合器5側に移行する。時刻t3からt4の間では
、偏光制御素子3a、4aの駆動電圧V+I 、 V2
.i!は、いずれも制御部12の制御を受けずに、それ
ぞれ偏光制御回路3.4内において自からフィードバッ
クにより制御を行う。
At time t3, the driving voltage of the polarization control element 4a is 2. I″tih+Δ■ is reached. From this point on, the ratio P2 of the output from the optical splitter 8 to the optical coupler 6 side starts to decrease, and conversely, the ratio P1 of the output to the optical coupler 5 side starts to increase. The time is also Pl=1.P, 2-0 and Ml-
1, M2=0, and the execution of optical hetero gain detection is completely transferred to the optical coupler 5 side. Between time t3 and t4, the driving voltages V+I and V2 of the polarization control elements 3a and 4a are
.. i! are not controlled by the control unit 12, but are each controlled by feedback within the polarization control circuit 3.4.

また時刻t3からt4の間では、光検出器9,10から
の出力は混合回路11において相加され、このときの混
合比Ml:M2はP、: P2に等しい。
Further, between time t3 and t4, the outputs from the photodetectors 9 and 10 are added in the mixing circuit 11, and the mixing ratio M1:M2 at this time is equal to P,:P2.

時刻t4以後も上述のような第1の光結合器5側と第2
の光結合器6側の間における光ヘテロゲイン検波の実行
の移行を続ける。
Even after time t4, the first optical coupler 5 side and the second optical coupler side as described above are connected.
The transition of execution of optical hetero gain detection between the optical coupler 6 side and the optical coupler 6 side continues.

第3図は第1図に示した光ヘテロダイン検波装置9 置における制御部12の構成を詳細に示すブロック図で
ある。図中破線内が制御部12である。第1のゲート1
3は、偏光制御素子駆動回路3b、4bからそれぞれ偏
光制御素子3a、4aの駆動電圧V、、 、 V、を入
力し、その出力側はV1ノ又はv2ノを出力するか又は
ハイインピーダンス状態にするかのいずれかとなる。判
別回路14は、ゲート13からvh矛 (n=1.2)
が出力されているときvh、と■h、!″″轄−△V及
び■。、′″”h+△■(n=1.2)との比較を行い
、 V、、、≧V、、、ma。
FIG. 3 is a block diagram showing in detail the configuration of the control section 12 in the optical heterodyne detection device 9 shown in FIG. The controller 12 is inside the broken line in the figure. first gate 1
3 inputs the drive voltages V, , V, for the polarization control elements 3a, 4a from the polarization control element drive circuits 3b, 4b, respectively, and the output side thereof outputs V1 or V2 or enters a high impedance state. Either you do it or you do it. The discrimination circuit 14 receives a vh signal from the gate 13 (n=1.2).
When vh, and ■h, ! are being output. ″″Jurisdiction-△V and ■. ,′″”h+△■(n=1.2), V,,,≧V,,,ma.

−△■または■l、、!≦■、、ノ″lh+△■となっ
たときトリガパルスを発生する。■9.!4発生器15
は、ゲート13から■−が出力されているとき■。、!
に対応するV。、!9を発生し、第2のゲート1Gに出
力する。ゲートコロは、入力電圧を偏光制御素子駆動回
路3bへ出力する場合、偏光制御素子駆動回路4bへ出
力する場合、どぢらの出力側もハイインピーダンス状態
にする場合の3つの動作状態のいずれかをとる。光分岐
器8及び混合回路11を制御する制御回路17は、判別
回路14からトリガパルスが人力するき、光分岐器8の
分岐比及び混合回路11の混合比の変更を行い、それが
完了するとトリガパルスを発生する。ゲート制御回路1
8は、判別回路14からトリガパルスが人力すると、第
1のゲート13の出力をハイインピーダンス状態にし、
第2のゲート16のいずれの出力もハイインピーダンス
状態にする。次にゲート制御回路18に制御回路17か
らトリガパルスが人力すると、ゲート13において、直
前のハイインピーダンス状態の前の出力が■I、!のと
きは■2.!を、■2ノのときは■7.!を出力するよ
うに制御する。更に、ゲート16において、直前のハイ
インピーダンス状態の前に人力が偏光制御素子駆動回路
3bへ出力されていた場合は偏光制御素子駆動回路4b
へ出力するように制御し、人力が偏光制御素子駆動回路
4bへ出力されていた場合は偏光制御素子駆動回路3b
へ出力するように制御する。
−△■ or ■l,,! Generates a trigger pulse when ≦■,,ノ″lh+△■.■9.!4 Generator 15
is ■ when ■- is output from the gate 13. ,!
V corresponding to. ,! 9 is generated and output to the second gate 1G. The gate roller operates in one of three operating states: when outputting the input voltage to the polarization control element drive circuit 3b, when outputting it to the polarization control element drive circuit 4b, and when both output sides are in a high impedance state. Take. A control circuit 17 that controls the optical branching device 8 and the mixing circuit 11 changes the branching ratio of the optical branching device 8 and the mixing ratio of the mixing circuit 11 when the trigger pulse is manually input from the discrimination circuit 14, and when this is completed, Generates a trigger pulse. Gate control circuit 1
8 puts the output of the first gate 13 into a high impedance state when a trigger pulse is manually applied from the discrimination circuit 14;
Both outputs of the second gate 16 are placed in a high impedance state. Next, when a trigger pulse is manually applied from the control circuit 17 to the gate control circuit 18, the output from the previous high impedance state at the gate 13 is changed to ■I,! ■2. ! When ■2 is ■7. ! control to output. Furthermore, at the gate 16, if human power has been output to the polarization control element drive circuit 3b before the previous high impedance state, the polarization control element drive circuit 4b
If the human power is output to the polarization control element drive circuit 4b, the polarization control element drive circuit 3b
Control output to .

次に上記制御部12の制御動作の一例を説明する。Next, an example of the control operation of the control section 12 will be explained.

第4図は第2図に示した光ヘテロダイン検波装置の動作
に対応した第1のゲート13の出力状態、判別回路14
のトリガパルス出力、制御回路17のトリガパルス出力
、第2のゲート16の出力状態を表わしたものである。
FIG. 4 shows the output state of the first gate 13 and the discrimination circuit 14 corresponding to the operation of the optical heterodyne detection device shown in FIG.
The trigger pulse output of the control circuit 17, the trigger pulse output of the control circuit 17, and the output state of the second gate 16 are shown.

時刻t。からt、までは、偏光制御素子駆動回路3bか
ら入力した偏光制御素子3aの駆動電圧v1.!がゲー
ト13から出力されている。また、yh、*発生器15
によってVB2”を発生させて、これをゲート16から
偏光制御素子駆動回路4bに出力している。時刻t1に
おいて、V 、、 −V 、、 +na″−△■となり
、判別回路14よりトリガパルスが出力され、それを受
けて第1および第2のゲート13.16の出力はハイイ
ンピーダンス状態となる。時刻t2において、光分岐器
8の分岐比および混合回路11の混合比の変更が完了し
、制御回路17からトリガパルスが出力される。それを
受けてゲート制御回路1Bは、ゲート13が偏光制御素
子駆動回路4bから入力した偏光制御素子4aの駆動電
圧■2ノを出力し、ゲート16が■h、 *発生器15
によって発生したV2j! ”を偏光制御素子駆動回路
3bに出力するように、制御する。以後、同様の動作を
続ける。
Time t. to t, the drive voltage v1. of the polarization control element 3a input from the polarization control element drive circuit 3b. ! is output from the gate 13. Also, yh, *generator 15
VB2'' is generated and output from the gate 16 to the polarization control element drive circuit 4b. At time t1, V , -V , , +na'' - △■, and the trigger pulse is output from the discrimination circuit 14. In response to this, the outputs of the first and second gates 13.16 become in a high impedance state. At time t2, changes in the branching ratio of the optical splitter 8 and the mixing ratio of the mixing circuit 11 are completed, and a trigger pulse is output from the control circuit 17. In response, in the gate control circuit 1B, the gate 13 outputs the drive voltage ■2 for the polarization control element 4a inputted from the polarization control element drive circuit 4b, and the gate 16 outputs the drive voltage ■h, *generator 15
V2j caused by! " is outputted to the polarization control element drive circuit 3b. Thereafter, the same operation is continued.

以上の光ヘテロダイン検波装置において、第1及び第2
の偏光制御回路3,4の制御方法として、本装置に入射
した信号光L2の偏光状態を予めモニタし、その偏光状
態と一致するように局部発振光り、の偏光状態を制御す
るフィードフォワード制御を行ってもよい。局部発振光
L1と信号光L2を逆にそれぞれ第2及び第1の光分岐
器8,2に入射させて、信号光の偏光状態を局部発振光
の偏光状態に一致するように偏光制御を行ってもよい。
In the above optical heterodyne detection device, the first and second
As a control method for the polarization control circuits 3 and 4, feedforward control is used in which the polarization state of the signal light L2 incident on the present device is monitored in advance, and the polarization state of the local oscillation light is controlled to match the polarization state. You may go. The local oscillation light L1 and the signal light L2 are reversely incident on the second and first optical splitters 8 and 2, respectively, and polarization control is performed so that the polarization state of the signal light matches the polarization state of the local oscillation light. It's okay.

混合回路11における混合比は、第1の光検出器9及び
第2の光検出器10からの出力信号のうちレベルの高い
方を1.低い方を0としてもよい。また、混合比を常に
0.5:0.5としてもよい。これら2つの場合では、
悪くとも3dB程度の検出感度の劣下が生じる。
The mixing ratio in the mixing circuit 11 is such that the higher level of the output signals from the first photodetector 9 and the second photodetector 10 is 1. The lower value may be set to 0. Alternatively, the mixing ratio may always be 0.5:0.5. In these two cases,
At worst, detection sensitivity is degraded by about 3 dB.

第5図は第1図に示した光ヘテロダイン検波装置を具体
化したものの平面図である。
FIG. 5 is a plan view of an embodiment of the optical heterodyne detection device shown in FIG. 1.

ニオブ酸リチウム基板19にTiを熱拡散させて、幅1
0μmのチャネル導波路20が形成される。このチャネ
ル導波路20は波長1.55μmにおいて単一モ−ドの
導波路として働く。CVD法によりニオブ酸リチウム基
板19上に5102膜を形成した後、真空蒸着及びフォ
トリソグラフィ技術を用いてチャネル導波路20又はそ
の付近にCr−Aj?電極を形成することにより、第1
及び第2の光分岐器21゜22、第1及び第2のモード
変換器23.24、第1及び第2の位相変調器25,2
6、第1及び第2の光結合器27.28が構成される。
By thermally diffusing Ti onto the lithium niobate substrate 19, a width of 1
A channel waveguide 20 of 0 μm is formed. This channel waveguide 20 functions as a single mode waveguide at a wavelength of 1.55 μm. After forming a 5102 film on the lithium niobate substrate 19 by the CVD method, a Cr-Aj? By forming the electrode, the first
and second optical splitter 21, 22, first and second mode converters 23, 24, first and second phase modulators 25, 2.
6, first and second optical couplers 27 and 28 are configured.

チャネル導波路20の光分岐器21.22の入力側にあ
る導波路端面、光結合器27.28の出力側にある導波
路端面には、それぞれ、局部発振光源であるアイソレー
タを内臓したレーザ・ダイオード291人力用単一モー
ドファイバ30.第1及び第2の光検出器であるアバラ
ンシ・フォトダイオード31.32が結合されている。
The waveguide end face on the input side of the optical splitter 21, 22 of the channel waveguide 20 and the waveguide end face on the output side of the optical coupler 27, 28 are each equipped with a laser beam having a built-in isolator, which is a local oscillation light source. Diode 291 Single mode fiber for human power 30. First and second photodetectors avalanche photodiodes 31,32 are coupled.

アバランシ・フォトダイオード31の出力側は、位相補
償回路33の入力側に接続される。この位相補償回路3
3は、光結合器27と光結合器28における光導波路の
長さなどの非対称性によって生ずる2つの検波信号間の
位相差を補償するためのものである。
The output side of the avalanche photodiode 31 is connected to the input side of the phase compensation circuit 33. This phase compensation circuit 3
3 is for compensating the phase difference between the two detected signals caused by asymmetry such as the length of the optical waveguides in the optical coupler 27 and the optical coupler 28.

位相補償回路33の出力及びアバランシ・フォトダイオ
ード32の出力は、混合回路34の入力側に接続される
。混合回路34の出力は増幅器35の入力に接続される
。増幅器35の出力信号の一部は、偏光制御素子駆動回
路36.37及び位相補償回1433に入力し、それぞ
れ偏光制御回路共通のフィードバックループ(後述)及
び位相補償回路33のフィードバックループを構成して
いる。位相補償回路33では、増幅器35の出力が最大
となるように位相制御を行う。制御部38は偏光制御素
子駆動回路36.37と、光分岐器22の分岐比と、混
合回路34の混合比の制御を行う。局部発振光の偏光角
制御を行うモード変換器23.24と局部発振光の位相
制御を行う位相変調器25.26により偏光制御素子3
9:4oが構成される。更に、偏光制御素子39.40
と偏光制御素子駆動回路36.37と前述した共通のフ
ィードバックループによりそれぞれ第1図で説明した偏
光制御回路3.4が構成される。以上の構成による偏光
制御方法は、増幅器35からの出力が最大となるように
するフィードバック制御を行う。
The output of the phase compensation circuit 33 and the output of the avalanche photodiode 32 are connected to the input side of the mixing circuit 34. The output of mixing circuit 34 is connected to the input of amplifier 35. A part of the output signal of the amplifier 35 is input to the polarization control element drive circuit 36, 37 and the phase compensation circuit 1433, forming a common feedback loop for the polarization control circuit (described later) and a feedback loop for the phase compensation circuit 33, respectively. There is. The phase compensation circuit 33 performs phase control so that the output of the amplifier 35 is maximized. The control unit 38 controls the polarization control element drive circuits 36 and 37, the branching ratio of the optical splitter 22, and the mixing ratio of the mixing circuit 34. The polarization control element 3 is formed by mode converters 23 and 24 that control the polarization angle of the locally oscillated light and phase modulators 25 and 26 that control the phase of the locally oscillated light.
9:4o is configured. Furthermore, polarization control element 39.40
The polarization control circuits 3 and 3 and the polarization control element drive circuits 36 and 37 and the common feedback loop described above constitute the polarization control circuits 3 and 4 described in FIG. 1, respectively. The polarization control method with the above configuration performs feedback control so that the output from the amplifier 35 is maximized.

以上において光分岐器21はY分岐構造のものである。In the above description, the optical splitter 21 has a Y-branch structure.

また光分岐器22は、ステップI・・デルタ・ベータ・
リバーザル法を用いた分布結合によるものであり、導波
路間隔は3μm、全長は5mmである。モード変換器2
3.24は、くし型構造の電極をチャネル導波路20上
に設けたものであり、全長は15mmである。位相変調
器25,2.6の電極間隔は14μmであり、全長は1
0mmである。光結合器27゜28は分布結合によるも
のであり、導波路間隔は3μm、全長は5mmである。
Further, the optical splitter 22 includes step I...delta beta...
It is based on distributed coupling using the reversal method, and the waveguide spacing is 3 μm and the total length is 5 mm. Mode converter 2
3.24 is one in which a comb-shaped electrode is provided on the channel waveguide 20, and the total length is 15 mm. The electrode spacing of the phase modulators 25 and 2.6 is 14 μm, and the total length is 1
It is 0mm. The optical couplers 27 and 28 are based on distributed coupling, and have a waveguide spacing of 3 μm and a total length of 5 mm.

ここで、光分岐器22、光結合器27.28では偏光依
存性を持たない導波路構成となっている。
Here, the optical splitter 22 and the optical couplers 27 and 28 have waveguide configurations that do not have polarization dependence.

モード変換器23.24はO■から20Vまでの値をと
ることができる。位相変調器25.26はO■から30
Vまでの値をとることができる。また、モード変換器2
3.24において、入射光の偏光角を2πrad変化さ
せるのに必要な駆動電圧は9■である。
The mode converters 23,24 can take values from 0 to 20V. Phase modulator 25.26 is from O■ to 30
It can take values up to V. In addition, mode converter 2
3.24, the driving voltage required to change the polarization angle of the incident light by 2π rad is 9■.

位相変調器25.26において、入射光の位相差を2π
rad変化させるのに必要な駆動電圧は12Vである。
In the phase modulators 25 and 26, the phase difference of the incident light is set to 2π
The drive voltage required to change rad is 12V.

モード変換器23.24は、その駆動電圧が18V以上
又は2■以下、位相変調器2.5..26は、その駆動
電圧が28V以上又は2V以下になると光ヘテロダイン
検波の実行の移行が開始される。この移行を完了するの
に要する時間は1μsである。
The mode converters 23, 24 have drive voltages of 18V or more or 2V or less, and the phase modulators 2,5. .. 26 starts to perform optical heterodyne detection when its driving voltage becomes 28 V or more or 2 V or less. The time required to complete this transition is 1 μs.

上記光ヘテロダイン検波装置における信号光に対する挿
入損失は3clBで、ニオブ酸すチウl、基板19の形
状は20X30mm2であり、小形で低損失のものが得
られた。
The insertion loss for the signal light in the above-mentioned optical heterodyne detection device was 3 clB, and the shape of the substrate 19 made of tin niobate was 20×30 mm 2 , so that a small device with low loss was obtained.

以上の光ヘテロゲイン検波装置において、信号光と局部
発振光を逆にそれぞれ第1及び第2の光結合器21.2
2に入射させて、信号光の偏光状態を局部発振光の偏光
状態に一致するように偏光制御を行うときには、位相変
調器25とモード変換器23の位置を逆転させる。位相
変調器26及びモード変換器24についても同様である
In the optical hetero gain detection device described above, the signal light and the local oscillation light are reversely connected to the first and second optical couplers 21.2, respectively.
2 and perform polarization control so that the polarization state of the signal light matches the polarization state of the local oscillation light, the positions of the phase modulator 25 and the mode converter 23 are reversed. The same applies to the phase modulator 26 and mode converter 24.

2つの検波信号の位相差は、位相補償回路33により電
気的に補償したが、光結合器27.28の出射光の位相
を補償することにより行ってもよい。
Although the phase difference between the two detection signals is electrically compensated by the phase compensation circuit 33, it may be compensated for by compensating the phase of the output light from the optical couplers 27 and 28.

基板はニオブ酸リチウムに限定されず、PLZTやGa
Asなど電気光学効果を有する材料であればよい。この
場合、それぞれ適当な方法によりチヤネル勇波路を形成
する。またレーザ・ダイオード29の出射光は、チャネ
ル導波路端面に直接入射させないで、偏波面保存ファイ
バ等を間に介して入射させてもよい。更に光分岐器21
は、分布結合によるものでもよい。
The substrate is not limited to lithium niobate, but may also be PLZT or Ga.
Any material having an electro-optic effect such as As may be used. In this case, the channel wave path is formed by an appropriate method. Furthermore, the light emitted from the laser diode 29 may not be directly incident on the end face of the channel waveguide, but may be made incident through a polarization maintaining fiber or the like. Furthermore, the optical splitter 21
may be based on distributed coupling.

導波路型の各素子は微小光学素子で実現してもよく、例
えば、光分岐器21.光結合器27.28はテーパ状に
融着したファイバ型分岐・結合器、光分岐器22は液晶
スイッチ、偏光制御素子39,4f)は光ファイバに圧
力を印加して偏光制御するものや電気光学材料を用いた
ものなどを用いてもよい。
Each waveguide type element may be realized by a micro optical element, for example, an optical splitter 21. The optical couplers 27 and 28 are fiber-type branching/coupling devices fused into a tapered shape, the optical branching device 22 is a liquid crystal switch, and the polarization control elements 39 and 4f) are devices that control polarization by applying pressure to the optical fibers, or electric devices. A material using an optical material may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以」二の説明で明十かなように本発明によれば、偏光制
御機能を備えた光ヘテロゲイン検波を行う装置構成を並
行に2系統設け、一方の系統で偏光制御を行いつつ検波
を行っているとき他方の系統でも入射吹を偏光補償を行
える状態に保ち、一方の系統で偏光制御が困難になった
とき他方の系統に連続的に移行しながら瞬時に切替えて
検他動作を継続するように構成したため、任意の偏光状
態q の信号光に対して、長時間にわたり瞬断することなく、
安定に且つ低損失で光ヘテロダイン検波を行うことがで
き、信頼性の高い光ヘテロダイン通信を実現することの
できる効果がある。
As will be clear from the following explanation, according to the present invention, two systems of apparatus configuration for optical heterogain detection equipped with a polarization control function are provided in parallel, and one system performs detection while controlling polarization. When polarization compensation is possible in the other system, the incident light is maintained in a state where polarization compensation can be performed in the other system, and when polarization control becomes difficult in one system, the system continuously shifts to the other system and instantly switches to continue detection operation. Because it is configured as
Optical heterodyne detection can be performed stably and with low loss, and highly reliable optical heterodyne communication can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る光ヘテロダイン検波装置の一実施
例を示すブロック図、 第2図は同党ヘテロゲイン検波装置の動作の一例を示す
タイムチャート、 第3図は制御部の構成を示すブロック図、第4図は制御
部の動作の一例を示すタイムチャート、 第5図は光ヘテロダイン検波装置を具体的に実現したも
のの平面図である。 1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・局部発振光源2、8.2.1.22  ・・・・・・
光分岐器3.4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・偏光制御回路3 a 、 4a 、 39..40・
・・偏光制御素子3 b、 4 b、、36..37・
・・偏光制御素子駆動回路5 +6.、、27 、28
  ・・・・・・光結合器9.10 ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・光検出器11.34  ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・混合回路12.38  
・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御部23.2
4  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・モード変
換器25.26  ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・位相変調器31.32  ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・アバランシ・フォトダイオード
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the optical heterodyne detection device according to the present invention, Fig. 2 is a time chart showing an example of the operation of the same party heterodyne detection device, and Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of the control section. 4 is a time chart showing an example of the operation of the control section, and FIG. 5 is a plan view of a concrete implementation of the optical heterodyne detection device. 1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・Local oscillation light source 2, 8.2.1.22...
Optical splitter 3.4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
-Polarization control circuit 3a, 4a, 39. .. 40・
...Polarization control elements 3 b, 4 b, 36. .. 37・
...Polarization control element drive circuit 5 +6. ,,27,28
・・・・・・Optical coupler 9.10 ・・・・・・・・・
...... Photodetector 11.34 ...
・・・・・・・・・・・・Mixed circuit 12.38
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Control section 23.2
4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・Mode converter 25.26 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・Phase modulator 31.32 ・・・・・・・・・・・
...Avalanche photodiode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ヘテロダイン検波装置において、第1の入射光
を強度のほぼ等しい2つの光に分岐する第1の光分岐器
と、第2の入射光を2つに分岐し且つその分岐比を連続
的に変えることのできる第2の光分岐器と、偏光制御素
子及びその駆動回路から成り且つ前記第1の光分岐器に
よって分岐された各光をそれぞれ入力する第1及び第2
の偏光制御回路と、前記第1の偏光制御回路の出力光と
前記第2の光分岐器によって分岐された一方の光とを合
波する第1の光結合器と、前記第2の偏光制御回路の出
力光と前記第2の光分岐器によって分岐された他方の光
とを合波する第2の光結合器と、前記第1及び第2の光
結合器の出力を電気信号として検出する第1及び第2の
光検出器と、前記第1及び第2の光検出器の出力する信
号を相加する混合回路と、前記第1及び第2の偏光制御
回路の偏光制御素子駆動回路の動作と前記第2の光分岐
器の分岐比を制御する制御部とを備えたことを特徴とす
る光ヘテロダイン検波装置。
(1) In an optical heterodyne detection device, there is a first optical splitter that splits a first incident light into two lights of approximately equal intensity, and a second light splitter that branches a second incident light into two and makes the splitting ratio continuous. a second optical splitter that can change the polarization, and a first and second optical splitter that includes a polarization control element and its driving circuit, and that inputs each light branched by the first optical splitter, respectively.
a first optical coupler that combines the output light of the first polarization control circuit and one of the lights branched by the second optical splitter, and the second polarization control circuit. a second optical coupler that combines the output light of the circuit and the other light branched by the second optical splitter; and detects the outputs of the first and second optical couplers as electrical signals. first and second photodetectors, a mixing circuit that adds signals output from the first and second photodetectors, and a polarization control element drive circuit of the first and second polarization control circuits. An optical heterodyne detection device comprising: a control section that controls the operation and the branching ratio of the second optical branching device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7362925B2 (en) 2001-12-28 2008-04-22 Fujitsu Limited Control method and control apparatus of optical device

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