JPS63198425A - 中間周波数安定化方法 - Google Patents

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〕 本発明は光通信における光受信装置、特に光ヘテロダイ
ン検波方式による受信装置における中間周波数安定化方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

光ヘテロゲイン検波通信（コヒーレント光通信）方法は
、光の強度を変調する直接検波通信方法と比べ大幅に受
信感度が高（、また周波数利用効率も高いため、長距離
高密度伝送が可能であるという利点を有する（斎藤、山
水、木村「コヒーレント光ファイバ伝送変復調技術−Ｆ
ＳＫヘテロダイン検波−」電電公社研究実用化報告第３
１巻第１２号１９８２年）。

このコヒーレント光通信では、送信光源を有する光送信
部から送られて来た信号光と、光受信部に内蔵されてい
る局部発振光源の光を合波したものを光検出器で受光す
る。この場合、光検出器の出力には信号光と局部発振光
の周波数差に相当するビートが中間周波数の電気信号と
して現れ、これを復調することによってベースバンド信
号を得ることができる。

かかる光通信方法では、このように、光送信部に送信光
源を、また、光受信部に局部発振光源をそれぞれ用い、
光送信部からの信号光を光受信部において局部発振光と
合波した後、これを光検出器に与え、この光検出器で中
間周波数成分を取り出し、送信信号の復調を行うことに
より、大量の情報をより遠くへ伝送させることが可能で
ある。

ところが、この方法では局部発振光や信号光の周波数が
変動すると、中間周波数にゆらぎが生じ受信特性を劣化
させる。

すなわち、上述の如（、中間周波数成分を取り出して復
調を行うので、送信側、受信側の光源の発振周波数の変
動があれば、信号光と局部発振光−の周波数差で得られ
る中間周波数も変動してしまい、この中間周波数の変動
が大きい場合には、受信感度の劣化が生じてしまう。従
って、直接検波通信方法に比べ大幅な受信感度改善が可
能であるという利点を活かすためには、中間周波数の変
動を小さく保つことが要求される。

そこで、例えば局部発振光源の周波数を信号光の中心周
波数変動に同期させて制御し、中間周波数を安定化させ
る等の必要があり、従来、この安定化には、中間周波数
信号（ＩＦ倍信号のメインローブを周波数弁別する方法
や、逓倍回路等によって抽出した搬送波を周波数弁別す
゛る方法等が用いられ、光ヘテロゲイン検波受信装置に
おいて周波数弁別して得られる誤差信号により局部発振
光源の発振周波数を制御して中間周波数の安定化を図る
ようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の安定化方法の場合、中
間周波数安定化のための周波数制御信号を得る回路には
、広帯域のものが要求され、特に、伝送速度が高くなる
につれてこれらの方法では使用する周波数弁別器あるい
は受信器のアンプ等に非常に広い帯域が必要となってく
る上に、このような広帯域信号に対しては一般に周波数
弁別器の弁別効率が低下してしまうという問題も生じる
。

本発明の目的は、光ヘテロダイン検波受信装置において
、狭帯域な周波数弁別器が使用可能で、かつ弁別効率も
良い、中間周波数安定化用の制御信号の検出が行えるよ
うにした中間周波数安定化方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、光ヘテロゲイン検波受信装置における中間周
波数安定化方法において、 中間周波数信号の側帯波の一部を取り出して周波数弁別
することによって周波数制御信号を得、この周波数制御
信号を用いて局部発振光源の周波数制御を行うことを特
徴としている。

〔作用〕

本発明は、中間周波数安定化用の制御信号の検出に当た
って中間周波数信号の側帯波を使用する。

例えばＡＳＫ　（振幅偏移）やＰＳＫ　（位相偏移）変
調のようなりＳＢ　（両側帯波）信号の場合、側帯波の
一部を取り出し、これを周波数弁別することによって中
間周波数信号（ＩＦ倍信号の周波数制御信号を取り出す
ことができる。これにより、周波数弁別器に要求される
帯域は、メインローブの帯域の半分以下となり、その結
果として、周波数弁別器自体の弁別効率も向上する。ま
た、低周波側の側帯波を使えば弁別中心周波数も下がる
ため比較的安価な周波数弁別器の使用も可能となる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図に本発明の第１の実施例に係る安定化方法を実施
した光ヘテロダイン検波受信装置の要部の構成を示す。

第１の実施例は伝送速度Ｉ　Ｇ　ｂ　／　ｓの２相ＰＳ
Ｋ光ヘテロゲイン検波システムに本発明を適用したもの
である。

第１図に示すように、この光ヘテロダイン検波受信装置
は、局部発振光を出力する局部発振光源（Ｌｏ）２と、
光カプラ３と、光検出器４と、この光検出器４から出力
される中間周波数信号（■Ｆ倍信号を増幅する増幅器５
を有すると共に、中間周波数信号の側帯波の一部を取り
出すようその　。

ろ波特性を設定したフィルタ６と、このフィルタ６の特
性に応じた弁別帯域幅とされた周波数弁別器（ＤＩＳＣ
）７とを備えている。

光カブラ３には、光ファイバ１を介して送信側から信号
光８が送られて来る。また、光カブラ３には局部発振光
源２からの出力光が光ファイバｌを通して入射され、信
号光８と局部発振光とはこの光カプラ３において合波さ
れる。

局部発振光源２には、半導体レーザダイオードを用いる
ことができ、その周波数制御は注入電流の制御で行うこ
とができる。

光検出器４には、光カプラ３により信号光８と局部発振
光を合波したものが入射され、この入射光は電気信号に
変換される。光検出器４から出力される中間周波数信号
は、増幅器５を介して復調系に入力され、復調系で送信
信号の復調が行われる。

一方、中間周波数信号はフィルタ６にも供給されるよう
になっており、このフィルタ６、周波数弁別器７の方の
系において、局部発振光源２の発振周波数を制御して中
間周波数の安定化を行うための中間周波数安定化用の制
御信号の検出を行う。

本実施例では、フィルタ６は、中間周波数信号の低周波
側の側帯波を取り出す構成となっている。

第２図（ａ）は、中間周波数信号のスペクトルとフィル
タ６の特性を示しており、また第２図中）は周波数弁別
器７の特性を示している。

□中間周波数信号のスペクトルは、第２図（ａ）に実線
で示されるように、メインローブＭと側帯波が生じたも
のとなり、フィルタ６は、第２図（ａ）に破線で示すよ
うな特性Ｆにより低周波側の側帯波を取り出し、これを
周波数弁別器７に与える。

周波数弁別器７は、本実施例では弁別帯域幅がＩＧＨｚ
の第２図中）のような弁別特性を有する周波数弁別器で
あり、フィルタ６の出力を周波数弁別することにより周
波数制御信号を取り出し、中間周波数の安定化はこれを
用いて局部発振光源２の発振周波数を制御することによ
って行われる。

この安定化方法は、このように、中間周波数安定化用の
制御信号の検出方法に特徴がある。

第１図及び第２図を参照してその動作を説明すると、光
ファイバ１により伝送されてきた信号光８は、局部発振
光源２からの出力光と光カプラ３において合波された後
、光検出器４へ入射される。

光検出器４から出力される中間周波数信号（ＩＦ倍信号
は増幅器５により増幅された後、フィルタ６に入力され
る。ここで、ＩＦ倍信号スペクトルと、フィルタ６の特
性及び周波数弁別器７の弁別特性は第２図のようになっ
ているので、これにより、フィルタ６の出力にはＩＦ倍
信号低周波側の側帯波が現れる。フィルタ６により側帯
波が取り出されると、弁別帯域幅ＩＧＨｚの周波数弁別
器７では取り出された側帯波の周波数を弁別し、局部発
振光源２の周波数制御用信号が検出される。

そして、この周波数制御用信号は局部発振光源２に入力
され、ＩＦ倍信号周波数の安定化が実現される。

このようにして、光ヘテロゲイン検波受信装置において
、変調されている中間周波数信号の側帯波の一部を取り
出して、周波数弁別することにより周波数制御信号を取
り出し、これを用いて局部発振光源２の発振周波数を制
御することによって中間周波数を安定化する。

中間周波数の安定化に当たって、このような制御信号の
検出方法を用いない従来のものでは、広帯域の周波数弁
別器を必要とし、特に伝送速度が高速になればなる程、
広い弁別帯域幅のものが要求され、また、広帯域の周波
数弁別器の製作は一般に困難であり、たとえ広帯域の周
波数弁別器を実現したとしても、周波数−振幅変換効率
の低いものとなってしまい、弁別効率が低下し、そのよ
うな周波数弁別器を使用して局部発振光源の周波数制御
を行っても、周波数制御が不安定となり、中間周波数の
変動による受信感度の劣化が生じるのに対し、上述のよ
うにして周波数制御信号を検出する方法によれば、この
ような問題はなく、大容量光ヘテロゲイン検波受信装置
において従来に比し狭帯域の周波数弁別器の使用が可能
で、周波数弁別器７に要求される帯域はメインローブＭ
の帯域の半分以下とすることができ、本実施例では弁別
帯域幅がメインローブＭの帯域幅の１７２となっている
ので、高い弁別効率が得られる。従って、安定な中間周
波数の制御が実現でき、中間周波数の変動を極力小さく
することができ、また、本実施例では低周波側の側帯波
を使用するようにしているので、弁別中心周波数も下が
り、比較的安価な周波数弁別器の使用も可能となる。

次に、第３図を参照して本発明の第２の実施例について
説明する。

第２の実施例は伝送速度Ｉ　Ｇ　ｂ　／　ｓのＦＳＫ光
ヘテロダイン検波システムに本発明を適用したものであ
る。

本実施例に係る安定化方法を実施した光ヘテロゲイン検
波受信装置の構成は、第１図に示した第１の実施例の場
合と基本的には同様であるので、受信装置についての図
示は省略するが、その中間周波数信号（ＩＦ倍信号のス
ペクトルと、使用フィルタ６及び周波数弁別器７の特性
は、次のように第２図（ａ）及び伽）の場合と違ってい
る。

すなわち、第３図（ａ）及び（′ｂ）にそのＩＦ倍信号
スペクトルとフィルタ６の特性Ｆ′及び、周波数弁別器
７の弁別特性を示す。

本実施例は、変調指数０．５のＦＳＸ変調方式（Ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ方式）を採用
した点及び側帯波の２次のピークを使用している点並び
に周波数弁別器７が５００ＭＨｚの弁別帯域幅のもので
ある点が第１の実施例と異なる点である。

本実施例の場合も、第１の実施例と同様、変調されてい
る中間周波数信号（ＩＦ倍信号の側帯波の１部を取り出
して周波数弁別することにより周波数制御信号を取り出
し、これを用いて局部発振光源２の発振周波数を制御す
るものであるが、第１の実施例と比べて第３図（ｂ）に
示すように所要周波数弁別帯域幅が５００ＭＨｚと狭い
ため（本実施例では弁別帯域幅がメインローブＭ′の１
７３以下となっている）、より一層高効率な周波数弁別
が可能という特徴がある。そして、ここで得られた周波
数制御用信号は第１の実施例と同様に局部発振光源２に
入力されＩＦ倍信号周波数の安定化が実現される。

以上述べた２つの実施例ではいずれも低周波側の側帯波
を用いていたが、高周波側の側帯波を用いても発明の効
果は得られる。この場合、弁別器にはより高周波用のも
のが要求されるが、低域における側帯波の折り返しの影
響を低減できるという利点がある。

更に、局部発振光源２の周波数制御は注入電流の制御だ
けでな（、半導体レーザダイオード等の光源の温度制御
を行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いることによって、中
間周波数安定化のために使用する周波数弁別器に対して
要求される弁別帯域幅をメインローブの帯域幅の半分以
下とすることができる。この結果、高い弁別効率が得ら
れる。また、低周波側の側帯波を使用すれば、弁別中心
周波数も下がるため、比較的安価な周波数弁別器の使用
も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は第１
図の光検出器からの中間周波数信号のスペクトル、同フ
ィルタの特性及び周波数弁別器の弁別特性を示す図、 第３図は本発明の第２の実施例の説明に供する中間周波
数信号のスペクトル、フィルタの特性及び周波数弁別器
の弁別特性を示す図である。 １・・・光ファイバ ２・・・局部発振光源 ３・・・光カブラ ４・・・光検出器 ５・・・増幅器 ６・・・フィルタ ７・・・周波数弁別器 ８・・・信号光 Ｍ、Ｍ’・・・メインローブ Ｆ、Ｆ’・・・フィルタの特性 代理人弁理士　　　岩　　佐　　義　　幸１・・−光フ
ァイバ　　　５−　増幅器、２−・・湯部発振光源　　
６−・・フィルタ３−　　光カブラ　　　　７−　周波
数弁別器４−・・光検出器　　　　８−・・信号光第１
図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ヘテロダイン検波受信装置における中間周波数
   安定化方法において、 中間周波数信号の側帯波の一部を取り出して周波数弁別
   することによって周波数制御信号を得、この周波数制御
   信号を用いて局部発振光源の周波数制御を行うことを特
   徴とする中間周波数安定化方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の中間周波数安定化
   方法において、 取り出される中間周波数信号の側帯波が、低周波側の側
   帯波であることを特徴とする中間周波数安定化方法。