JPS63143531A - コヒ−レント光波復調器 - Google Patents
コヒ−レント光波復調器Info
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- JPS63143531A JPS63143531A JP62183786A JP18378687A JPS63143531A JP S63143531 A JPS63143531 A JP S63143531A JP 62183786 A JP62183786 A JP 62183786A JP 18378687 A JP18378687 A JP 18378687A JP S63143531 A JPS63143531 A JP S63143531A
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 32
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J4/00—Measuring polarisation of light
- G01J4/04—Polarimeters using electric detection means
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
- H04B10/614—Coherent receivers comprising one or more polarization beam splitters, e.g. polarization multiplexed [PolMux] X-PSK coherent receivers, polarization diversity heterodyne coherent receivers
-
- H—ELECTRICITY
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- H04B10/6151—Arrangements affecting the optical part of the receiver comprising a polarization controller at the receiver's input stage
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- H04B10/65—Intradyne, i.e. coherent receivers with a free running local oscillator having a frequency close but not phase-locked to the carrier signal
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
仝11の背景
(1)発明の分野
本発明は偏光不感コヒーレント光波検出器に関し、特に
、局部発振器の偏光状態だけが、送信された光信号から
情報を回復するために知る必要があるコヒーレント光波
検出装置に関する。この送信された信号の偏光状f魚は
回復の達成とは無関係である。
、局部発振器の偏光状態だけが、送信された光信号から
情報を回復するために知る必要があるコヒーレント光波
検出装置に関する。この送信された信号の偏光状f魚は
回復の達成とは無関係である。
(2)従来技術の説明
コヒーレントな光波検出装置は多くの光波通信装置で段
々汗及している。これらの多くの装置においては、従来
のヘテロゲイン/ホモダイン技術が使用されて送信信号
を回復している。これらの技術では、局部発振器の偏光
状態はそのメツセージの正確な回復を保証するために正
確にメツセージ信号の偏光状態に合されなければならな
い。この条件はコヒーレント光波検出器の利点に対する
重大な欠陥と考えられる。この偏光問題を扱う1つの従
来技術装置はエレクトロニック レター(Electr
onic Letters)、第21!!c、 No、
19.1985年3月、第887頁乃至第877頁に
現れているチー。
々汗及している。これらの多くの装置においては、従来
のヘテロゲイン/ホモダイン技術が使用されて送信信号
を回復している。これらの技術では、局部発振器の偏光
状態はそのメツセージの正確な回復を保証するために正
確にメツセージ信号の偏光状態に合されなければならな
い。この条件はコヒーレント光波検出器の利点に対する
重大な欠陥と考えられる。この偏光問題を扱う1つの従
来技術装置はエレクトロニック レター(Electr
onic Letters)、第21!!c、 No、
19.1985年3月、第887頁乃至第877頁に
現れているチー。
ジー、ホドキンソン(T、G、Hodgkinson)
外による「同相及び直交検波を用いる光学的0PSKの
復調」(Demodulation of 0ptic
al DPSK Using In−Phasea
nd Quadrature Detection)な
る題名の論文に記載されている。この装置では、90°
光ハイブリツド装置が同相及び象限検出を達成するため
に使用される。この場合、局部発振器はこの/\イブリ
ッド装置の第1の入力点に第1の偏光制御部材を介して
接続され、そしぞ、送信されたDPSK信号はこのハイ
ブリッド装置の残りの入力点に第2の偏光制御部材を介
して接続される。然しながら、この両方の信号の偏光状
態はドリフトの影響を受けるので、偏光制御装置はこの
復調器の正しい動作が保証されるように監視されなけれ
ばならない。
外による「同相及び直交検波を用いる光学的0PSKの
復調」(Demodulation of 0ptic
al DPSK Using In−Phasea
nd Quadrature Detection)な
る題名の論文に記載されている。この装置では、90°
光ハイブリツド装置が同相及び象限検出を達成するため
に使用される。この場合、局部発振器はこの/\イブリ
ッド装置の第1の入力点に第1の偏光制御部材を介して
接続され、そしぞ、送信されたDPSK信号はこのハイ
ブリッド装置の残りの入力点に第2の偏光制御部材を介
して接続される。然しながら、この両方の信号の偏光状
態はドリフトの影響を受けるので、偏光制御装置はこの
復調器の正しい動作が保証されるように監視されなけれ
ばならない。
米国特許第4.506.388号に記載の別のコヒーレ
ント検出装置は、不規則偏光のメツセージ信号と共に使
用することができるが、局部発振器の偏光状態がメツセ
ージ信号の偏光状態に整合することが依然として要求さ
れる。
ント検出装置は、不規則偏光のメツセージ信号と共に使
用することができるが、局部発振器の偏光状態がメツセ
ージ信号の偏光状態に整合することが依然として要求さ
れる。
従って、送信されたメツセージ信号の偏光状態とは真に
無関係であるコヒーレント検出装置の必要は従来技術に
依然として残っている。
無関係であるコヒーレント検出装置の必要は従来技術に
依然として残っている。
発明の要約
本発明は最終回復データ信号からメツセージ信号の偏光
状態を除去するために2乗動作を実施する偏光不感コヒ
ーレント光波検出装置に関する。
状態を除去するために2乗動作を実施する偏光不感コヒ
ーレント光波検出装置に関する。
遅延復31器はこの2乗動作を実施するために使用する
ことができる。
ことができる。
本発明は、共通モード抑圧及び光信号パワーの極大化を
含む、従来技術の平衡装置の利点を維持するために1対
の光ハイブリッド装置と1対の平衡検出器を有する平衡
設計を利用することができる。
含む、従来技術の平衡装置の利点を維持するために1対
の光ハイブリッド装置と1対の平衡検出器を有する平衡
設計を利用することができる。
本発明の他の利点は添付図面を参照し、次の詳細な説明
の進行に従うと明らかになろう。
の進行に従うと明らかになろう。
詳細な説明
受信メツセージ信号の偏光状態に不感応か又はこれと無
関係なコヒーレント光波検出装置が図に示されている。
関係なコヒーレント光波検出装置が図に示されている。
この図では、受信メツセージ信号ERと局部発振器信号
ELは別々の入力として3dB光結合器lOにまず供給
される。受信信号ERはこの説明のためにDPSK信号
と仮定すると、次のように表現することができる。
ELは別々の入力として3dB光結合器lOにまず供給
される。受信信号ERはこの説明のためにDPSK信号
と仮定すると、次のように表現することができる。
ER=M(む) 2PRCO3[(1)Rt+θR(
t)]ここでM (t)はDPSK変調信号を表わし、
ωRは搬送波周波数であり、そして、θR(t)はこの
搬送波に関連する位相雑音である。同様に、局部発振器
信号ELは次のごとく表わすことができる EL = 2PL cos [ωLt+θL(t)]
(2)ここでOLは搬送波周波数であり、そして
、OL (t)はこの搬送波に関連する位相雑音であ
る。局部発振器の偏光状態は知られているので、光結合
器10はこの局部発振器のパワーPLを等しく分割する
ように設計することができる。従って、これら2つの信
号の偏光状態は次の如く表わすことができる PR=β2PRH+(1−β2)PRV (4)従っ
て、3dB光結合器IOからの出力信号El (t)
とE2 (t)は次の如く表わすことができる E1(t)= PL c o s [ωLt+θL
(t)+φ1]+M(t) PRc o s [ω
Rt+θR(t)+φr]E2(t)= PL c
o s [ωLt+ 0L(t)+φrl+M(t)
PRc o s [ωR(t)+0R(t)+φ
E]ここでφtとφrは3dB光結合器10の性質とエ
ネルギφを一φr=n/2の保存のために光結合器10
によって導入された位相変移成分である。
t)]ここでM (t)はDPSK変調信号を表わし、
ωRは搬送波周波数であり、そして、θR(t)はこの
搬送波に関連する位相雑音である。同様に、局部発振器
信号ELは次のごとく表わすことができる EL = 2PL cos [ωLt+θL(t)]
(2)ここでOLは搬送波周波数であり、そして
、OL (t)はこの搬送波に関連する位相雑音であ
る。局部発振器の偏光状態は知られているので、光結合
器10はこの局部発振器のパワーPLを等しく分割する
ように設計することができる。従って、これら2つの信
号の偏光状態は次の如く表わすことができる PR=β2PRH+(1−β2)PRV (4)従っ
て、3dB光結合器IOからの出力信号El (t)
とE2 (t)は次の如く表わすことができる E1(t)= PL c o s [ωLt+θL
(t)+φ1]+M(t) PRc o s [ω
Rt+θR(t)+φr]E2(t)= PL c
o s [ωLt+ 0L(t)+φrl+M(t)
PRc o s [ωR(t)+0R(t)+φ
E]ここでφtとφrは3dB光結合器10の性質とエ
ネルギφを一φr=n/2の保存のために光結合器10
によって導入された位相変移成分である。
出力信号El (t)とE2 (t)は従って別個
の対の信号通路に沿って伝ばんする。ここで、El
(t)は第1の90°ハイブリツド要素12に入力とし
て加えられ、そして、E2 (t)は第2の90°ハ
イブリツド安素14に人力として加えられる。ハイブリ
ッド要素12と14は又入力信号を「水平」と「@直」
成分に分割する偏光選択ビーム分割器と考えることがで
きる。従って、式(3)〜(6)に従って、ハイブリッ
ド装置12と14からの4つの出力は次の如くなる。
の対の信号通路に沿って伝ばんする。ここで、El
(t)は第1の90°ハイブリツド要素12に入力とし
て加えられ、そして、E2 (t)は第2の90°ハ
イブリツド安素14に人力として加えられる。ハイブリ
ッド要素12と14は又入力信号を「水平」と「@直」
成分に分割する偏光選択ビーム分割器と考えることがで
きる。従って、式(3)〜(6)に従って、ハイブリッ
ド装置12と14からの4つの出力は次の如くなる。
E 1V(t) −P L/2CO8[ωLt+ OL
(t)+φ1−δ1V]+M(t) 1− f32
P ReO2[ωRt+OR(t)+ φr+δ2
V] (8)E2V
(t) = P L/2cos [(1) Lt+
θL(t)+φr+δ2V]◆M(t) 1− /3
2 PRcos [ωRt+ 0R(t)十 φt+δ
2VI
(9)E 1H(t) = P L/2cos
[ωLt+0L(t)+φt÷δ1H]+M(t)β
PRcas [ωRt÷θR(、t )÷φr+δ1H
I (10)E2H(t)
= PL/2cos [ωLt÷0L(t)+φy+
δ2)11◆M(t)β PRcos[ωRt+ oR
(t)+φt+δ2旧 (1
1)ここでδはハイブリッド要素12と14により導入
される位相変移と定義す2゜ 「重置」出力E1V(t) とE2V(t)は従ッテ第
1の平衡受信機16に対して1対の入力として加えられ
る。特に、図面に示した装置の場合、平衡受信fi16
は1対のホトダイオード18と20を有し、この各ホト
ダイオードは信号E1V(t)とE2V(t)のそれぞ
れに応答する0例えば、ホトダイオード18は信rjE
1V(t)に応答し、ホトダイオード20は信号E2V
(t)に応答する。
(t)+φ1−δ1V]+M(t) 1− f32
P ReO2[ωRt+OR(t)+ φr+δ2
V] (8)E2V
(t) = P L/2cos [(1) Lt+
θL(t)+φr+δ2V]◆M(t) 1− /3
2 PRcos [ωRt+ 0R(t)十 φt+δ
2VI
(9)E 1H(t) = P L/2cos
[ωLt+0L(t)+φt÷δ1H]+M(t)β
PRcas [ωRt÷θR(、t )÷φr+δ1H
I (10)E2H(t)
= PL/2cos [ωLt÷0L(t)+φy+
δ2)11◆M(t)β PRcos[ωRt+ oR
(t)+φt+δ2旧 (1
1)ここでδはハイブリッド要素12と14により導入
される位相変移と定義す2゜ 「重置」出力E1V(t) とE2V(t)は従ッテ第
1の平衡受信機16に対して1対の入力として加えられ
る。特に、図面に示した装置の場合、平衡受信fi16
は1対のホトダイオード18と20を有し、この各ホト
ダイオードは信号E1V(t)とE2V(t)のそれぞ
れに応答する0例えば、ホトダイオード18は信rjE
1V(t)に応答し、ホトダイオード20は信号E2V
(t)に応答する。
従って、光波信号は電流に変換される。この場合、モの
1対の電流は入力として増幅要素22に加えられる。同
様な仕方で、水平成分E1H(t)とE2)1(t)は
別々の入力として第2の平衡受信機24に加えられる。
1対の電流は入力として増幅要素22に加えられる。同
様な仕方で、水平成分E1H(t)とE2)1(t)は
別々の入力として第2の平衡受信機24に加えられる。
受信Ja20と24からの光電流出力は次のごとく表わ
すことができるiV (t)=(: [E2V(t)
−E2V(t)]ih (t)=C[E2H(t)−
E2H(t)]ここでCは公知の定数ηe / hωで
ある1式(8)と(9)について、次の式を示すことが
できる。
すことができるiV (t)=(: [E2V(t)
−E2V(t)]ih (t)=C[E2H(t)−
E2H(t)]ここでCは公知の定数ηe / hωで
ある1式(8)と(9)について、次の式を示すことが
できる。
E2H(t)工PL /4+β2PR/2+M (t)
β PLPR/2coS [ωIFt+φ(t)1
(14)ここで E2H(t)=pt、/4+β2PR/2+M(t)β
PL PR/2cos[ωIFt◆φ(t)−1H
(15) ここで、φ(t) = OL(t)−OR(t)+φt
−φr=θL(t)−oR(t)+ n / 2 、項
ωIFはωR−ωLと定義される。これは、これら2つ
の光周波数の差はIF領領域周波数をもたらすからであ
る。
β PLPR/2coS [ωIFt+φ(t)1
(14)ここで E2H(t)=pt、/4+β2PR/2+M(t)β
PL PR/2cos[ωIFt◆φ(t)−1H
(15) ここで、φ(t) = OL(t)−OR(t)+φt
−φr=θL(t)−oR(t)+ n / 2 、項
ωIFはωR−ωLと定義される。これは、これら2つ
の光周波数の差はIF領領域周波数をもたらすからであ
る。
ih (t)を求めるためにE221((t)をE2
1)1 (t)から引算すると、DC成分は打ち消さ
れて、 1h(t) = 2C)1(t)β P L
P R/2cos [ωIFt+φ(t)1同様な仕
方で、次の式が示される 1V(t) = 2CM(t) 1−β2 PL
PR2/cos[ωIFT+φ (t)]
(17)この点で、両方のih (t)とiV
(1)は依然としてβの項を含んでおり、それ自体、偏
光依存性と考えられる。この偏光依存性は、2乗走査。
1)1 (t)から引算すると、DC成分は打ち消さ
れて、 1h(t) = 2C)1(t)β P L
P R/2cos [ωIFt+φ(t)1同様な仕
方で、次の式が示される 1V(t) = 2CM(t) 1−β2 PL
PR2/cos[ωIFT+φ (t)]
(17)この点で、両方のih (t)とiV
(1)は依然としてβの項を含んでおり、それ自体、偏
光依存性と考えられる。この偏光依存性は、2乗走査。
この場合は、遅延復調器30と表わされる2乗走査によ
って本発明により除去される。動作において平衡受信f
i16からの出力光電流Lv (t)は遅延復調器3
0の第1の遅延要素32に加えられ、この要素32は所
定時間Tだけ遅延されるiV (1)の変形信号を形成
し、そして、iV (1)にiV (t−T)を掛算す
る。この掛算の積はDV i)と示される。この場合、
DV (1)は次のごとく表わすことができるDV
(t)=iV (t)xiV (t−T)=C2M
(t)M(t−T) (L−β2 ) PL P
SCO3[Δφ] (18)ここ
でΔφ=φ(1)−φ(t−T)である、同様に、出力
光電流ih (t)は第2の遅延要素34に加えられ
て第2の遅延信号Dh (t)を形成する。このDh
(t)は次のごとく表わされるDh (t)=
ih (t)xih (t−T)=C2M (
t)M (t −T) β2 PL PSco
s[Δφ 1従って、最終の回復データ信号D (t)
は加算ユニット36によって示されるように、要素Dマ
(1)とDh (t)とを共に加えることによって
得ることができる。従って、式(18)と(19)によ
れば、D (t)は次のごとく表わすことができる D (t)=Dh (t)+DV (t)=c2M
(t)M (t−T)PL PScos[Δφ]
(20)本発明の教示によれば、このD
(t)は受信メツセージ信号ER(t)の偏光パラメー
タβとは独立である。
って本発明により除去される。動作において平衡受信f
i16からの出力光電流Lv (t)は遅延復調器3
0の第1の遅延要素32に加えられ、この要素32は所
定時間Tだけ遅延されるiV (1)の変形信号を形成
し、そして、iV (1)にiV (t−T)を掛算す
る。この掛算の積はDV i)と示される。この場合、
DV (1)は次のごとく表わすことができるDV
(t)=iV (t)xiV (t−T)=C2M
(t)M(t−T) (L−β2 ) PL P
SCO3[Δφ] (18)ここ
でΔφ=φ(1)−φ(t−T)である、同様に、出力
光電流ih (t)は第2の遅延要素34に加えられ
て第2の遅延信号Dh (t)を形成する。このDh
(t)は次のごとく表わされるDh (t)=
ih (t)xih (t−T)=C2M (
t)M (t −T) β2 PL PSco
s[Δφ 1従って、最終の回復データ信号D (t)
は加算ユニット36によって示されるように、要素Dマ
(1)とDh (t)とを共に加えることによって
得ることができる。従って、式(18)と(19)によ
れば、D (t)は次のごとく表わすことができる D (t)=Dh (t)+DV (t)=c2M
(t)M (t−T)PL PScos[Δφ]
(20)本発明の教示によれば、このD
(t)は受信メツセージ信号ER(t)の偏光パラメー
タβとは独立である。
図面はDPSKメツセージ信号の偏光状態には不感応の
本発明による二重平衡DPSKコヒーレント検出装置を
示す図である。 (主要部分の符号の説明) 3dB光結合器 働・・10、ハイブ
リッド要素 φΦ・12.14、(偏光選択ビ
ーム分割器)、第1の平衡受信器φ ・ ・ 16゜
本発明による二重平衡DPSKコヒーレント検出装置を
示す図である。 (主要部分の符号の説明) 3dB光結合器 働・・10、ハイブ
リッド要素 φΦ・12.14、(偏光選択ビ
ーム分割器)、第1の平衡受信器φ ・ ・ 16゜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、受信光波信号ER(t)からメッセージ信号を回復
することができるコヒーレント光波復調器であって、 前記送信された光波信号と公知の偏光状態 の局部発生光波発振信号EL(t)の両方に応答して、
前記送信されたメッセージ信号と前記局部発生光波発振
信号の両方の部分を 含む第1の信号E1(t)と第2の信号E2(t)を別
々の出力として発生する結合手段を有するコヒーレント
光波復調器において、前記受信光波信号の偏光状態βを
決定せず に前記メッセージ信号を回復することが可能であり、更
に、 前記局部発生光波発振信号の前記公知の偏 光状態に合わされて前記結合手段により発生された前記
第1の信号を入力として受信する為の第1の偏光選択ビ
ーム分割器(例えば、12)であって、前記局部発生光
波発振信号のパワーを等しく分割して、第1の水平偏光
光波信号E1H(t)と第1の垂直偏光光波信号E1V
(t)を別々の出力として提供する第1の偏光選択ビー
ム分割器、 前記局部発生光波発振信号の前記公知の偏 光状態に合わされて前記結合手段により発生された前記
第2の信号を入力として受信するための第2の偏光選択
ビーム分割器(例えば14)であって、前記局部発生光
波発振信号のパワーを等しく分割すると共に、第2の水
平偏光光波信号E2H(t)と第2の垂直偏光光波信号
E2V(t)を別々の出力として提供する第2の光選択
ビーム分割器、 前記第1と第2の垂直偏光光波信号に応答 して前記第1と第2の垂直偏光光波信号間の差に関連す
る第1の光電流iv(t)を出力として提供するための
第1の平衡光受信機 (例えば、16)、 前記第1と第2の水平偏光光波信号に応答 して前記第1と第2の垂直偏光光波信号間の差に関連す
る第2の光電流ih(t)を出力として提供するための
第2の平衡光受信機 (例えば、24)、 前記第1の平衡受信機からの前記第1の光 電流出力に応答して前記第1の光電流の2乗Dv(t)
を発生するための第1の2乗手段(例えば、32)、 前記第2の平衡受信機からの前記第2の光 電流出力に応答して前記第2の光電流の2乗Dh(t)
を発生するための第2の2乗手段(例えば、34)、及
び 前記第1と第2の2乗手段の両方に応答し て前記第1と第2の光電流の前記2乗を共に加算して出
力として前記回復されたメッセージ信号D(t)を出力
として提供するための加算手段(例えば、36)を有す
ることを特徴とするコヒーレント光波復調器。 2、特許請求の範囲第1項に記載のコヒーレント光波復
調器であって、 前記第1の偏光選択ビーム分割器は前記局 部発生光波発振信号の前記公知の偏光状態に合わされた
第1の90°光ハイブリッド手段を有し、及び前記偏光
選択ビーム分割器は前記局部発生光波発振信号の前記公
知の偏光状態に合わされる第2の90°光ハイブリッド
手段を有するコヒーレント光波復調器。 3、特許請求の範囲第1項に記載のコヒーレント光波復
調器であって、前記第1の2乗手段は第1の遅延復調器
を有し、そして、前記第2の2乗手段は第2の遅延復調
器を有するコヒーレント光波復調器。 4、特許請求の範囲第3項に記載のコヒーレント光波復
調器であって、 前記第1の遅延復調器は第1の遅延光電流 iv(t−T)を形成するために前記第1の光電流に応
答する第1の遅延線と、前記第1の光電流と前記第1の
遅延光電流の両方に応答して、前記第1の光電流の2乗
である出力を発生する第1の掛算器、及び 前記第2の遅延復調器は第2の遅延光電流 ih(t−T)を形成するために前記第2の光電流に応
答する第2の遅延線と、前記第2の光電流と前記第2の
遅延された光電流の両方に応答する第2の掛算器を有し
、この掛算器の出力は前記第2の光電流の2乗であるコ
ヒーレント光波復調器。 5、特許請求の範囲第1項に記載のコヒーレント光波復
調器であって、前記受信された光波信号はER(t)=
M(t)2PR cos[ωRt+θR(t)の形をし
たDPSK変調信号であり、そして、前記局部発生光波
発振信号はEL(t)=2PL cos[ω Lt+θL(t)]の形をしているコヒーレント光波復
調器。
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