JPS6374332A - 偏波ダイバ−シテイ光受信方式 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、信号光を受信端で直交する２つの偏波面に分
離して検波したのち得られる電気信号を合成する偏波ダ
イバーシティ光受信方式の改善に関するものである。

（従来技術とその問題点） ヘテロタイン／コヒーレント型光ファイバ通信において
は、受信器の受光素子上で信号光と局部発振光の偏波面
を一致させることが必要である。

しかし、信号光の偏波状態が光ファイバ伝送路に加えら
れる種々の擾乱によって変動を受けるため、受光感度が
時間的に変動してしまう。そのため、信号光の偏波状態
の変動に対しても安定な受光感度を実現するための手段
として、これまでいくつかの方式が考えられてきた。

第１の方式は、偏波面保存光ファイバを用いるものであ
る。偏波面保存光ファイバは、入力の直線偏波状態を、
ファイバに加えられる外乱に対してもそのまま伝送する
ように構造を工夫したものである。第２の方式は、通常
の光ファイバと偏光補償素子を組合わせて用いるもので
ある。偏光補償素子としては、電気光学結晶により生じ
る複屈折を利用したもの、ファラデー回転を利用したも
の、光ファイバに加えられる圧力により生じる複屈折を
利用したもの、光ファイバの曲げにより生じる複屈折や
ねじりにより生じる旋光能を利用したもの等が考えられ
ているが、これらの素子は、応答速度が遅い等の問題が
あり信号光の偏波状態制御、あるいは局部発振光の偏波
状態制御等にしか適用できない、第３の方式は、偏波ダ
イバーシティ受信方式を用いるものである。この方式で
は、偏波状態の変動を受けた信号光は、受信端で直交２
偏波に分離され、これら２偏波にそれぞれ偏波面をあわ
せた局部発振光によって別々に検波される。２つの受信
信号を電気的に合成することにより、偏波状態変動の影
響を抑えることができる。

以下の説明では適用範囲の広い偏波ダイバーシティ方式
について述べる。

第１図は従来の偏波ダイバーシティ光受信方式のブロッ
ク図であり、１は直線偏波の信号光を出力する信号用レ
ーザ、２は信号光を受信側へ導くためのシングルモード
光ファイバ、３はシングルモード光ファイバを通過する
間に種々の擾乱を受は通常任意の楕円偏波になっている
信号光を直交する直線偏波に分離するための偏光分離素
子、４は分離された一方の信号光を反射させるためのミ
ラー、５は直線偏波の局発光を出力する局部発振用レー
ザ、６ｂは局発光を分岐しかつ信号光Ａと局発光とを合
波するハーフミラ−１６ａはハーフミラ−６ｂで分岐さ
れた局発光と信号光Ｂとを合成するハーフミラ−１７は
局発光と信号光Ｂとの偏波面を一敗させるためのπ移相
素子、８ａ、　８ｂはそれぞれ直交する信号光と局発光
とが合波された光のビート成分を電気信号に変換するた
めの光受信器、９ａ、　９ｂは微弱な電気信号を増幅す
る増幅器、１０ａ。

１０ｂは受信波形の歪みを補償する等他罪、１１ａ。

１１ｂは変調されている信号光を復調するための復調器
、１２は直交する成分ごとに処理された信号を合成する
合成器である。なお、信号用レーザ１から光受信器８ａ
、　８ｂまでが光信号処理領域Ｃであり、光受信器８ａ
、　８ｂ以降は電気信号処理領域Ｅである。

このような従来の偏波ダイバーシティ受信方式では、光
ファイバ２によって任意の楕円偏波となった信号光を偏
光分離素子３で直交する直線偏波（Ａ、　　Ｂ）に分離
し、それぞれの偏波面に合わせた局部発振光を用いて２
つの受信器８ａ、　８ｂでヘテロゲイン検波またはホモ
ダイン検波をしている。

しかし、直交する直線偏波（Ａ、Ｂ）に分離された信号
光の偏波面と局部発振用レーザ５から出力された直線偏
波の局発光の偏波面とを損失なくそれぞれ一敗させるこ
とは、ハーフミラ−６ａ、　６ｂの特性上困難であり、
微弱な信号光にさらに損失を与えていた。このことはπ
／２移相素子を用いて局発光を円偏波にしてからハーフ
ミラ−６ａ、　６ｂに入射させても同様なことが言える
。

また、従来は第１図のように偏光分離素子３と光受信器
８ａ、　８ｂとの間及び局部発振用レーザ５と光受信器
８ａ、　８ｂとの間の各素子間では、信号光及び局発光
が空間を伝搬せざるを得ないような素子構成となってお
り、偏波ダイバーシティ光受信装置を実現する上で信顛
性あるいは安定性の面で問題があった。

このように従来の偏波ダイバーシティ光受信方式では、
信号光を直交する直線偏波（Ａ、Ｂ）に分離し、直線偏
波Ａ及びＢの信号光とそれぞれ偏波面を合わせた局発光
とを合波して検波する構成をとっているが、実際には信
号光の偏波面と局発光の偏波面とを一致させることは困
難であり、微弱な信号光に損失を与えてしまうという問
題及び空間を伝搬させるシステム構成により信頬性の面
でも問題があった。

（発明の目的及び特徴） 本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、信頼性に優れ、かつ、信号光に与える
損失を低減することが可能な偏波ダイバーシティ光受信
方式を提供することを目的とする。

本発明の特徴は、任意の偏波の信号光と円偏波にした局
発光とを合波したのち、直交する直線偏波に分離して検
波すると共に、光信号を処理する素子間には偏波面を保
持した状態で接続できる光ファイバにより構成したこと
にある。

（発明の構成） 以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、従来例と同一構成については同一番号を付し説明
の重複を省（。

（実施例１） 第２図は本発明による偏波ダイバーシティ光受信方式の
ブロック図であり、１３は信号光と局発光とを合波する
光ファイバ形π／２移相カップラ、１４は偏波面保存光
ファイバである。

信号用レーザ１から出力された信号光は光ファイバ２内
を伝搬し任意の偏波状態でカップラ１３に入射する。一
方、局部発信用レーザ５から出力された固有方向の直線
偏波を有する局発光は偏波面保存光ファイバ１４−１で
偏波面を保存したまま光ファイバ形π／２移相カップラ
１３の固有方向と一致するように局発光の偏波方向を回
転して光ファイバ形π／２移相カップラ１３に入射する
。

光ファイバ形π／２移相カップラ１３に入射した任意の
偏波状態の信号光は、通常π／２移相カフプラ１３の固
有方向と一致することがないため、入射時の偏波状態と
異なった任意の偏波状態で出射される。一方、光ファイ
バ形π／２移相カフプラ１３の固有方向に入射した局発
光は円偏波となって出射される０次に、任意の偏波状態
の信号光と円偏波の局発光は、シングルモード光ファイ
バ１７を介して偏光分離素子３に導かれ、それぞれ直交
する偏波成分に分離されて各光受信器８ａ、　８ｂに入
射し電気信号に変換され、以降は第１図で述べた電気信
号処理が行われる。

なお、図中点線で囲まれた部分が本発明の主要部分であ
り、図から明らかなように、３−１３間はシングルモー
ド光ファイバ１７でまた１−１３間、５−１３間、３−
８ａ間、３−８ｂ間は反射器４やハーフミラ−等を用い
ないで、全て偏波面保存光ファイバ１４−１．１４−２
．１４−３で接続することが可能となり、装置の信幀性
向上を実現している。

また、本発明は光ファイバ形π／２移相カップラ１３の
出射端では局発光の偏波が円偏波となっているため、偏
光分離素子３で直交偏波成分に分離しても必ず信号光の
直交偏波成分と一致し、信号光に損失を与えることなく
理想的なヘテロダイン検波またはホモダイン検波を行う
ことができる。

（実施例２） 第３図は本発明の第２の実施例であり、１５は直線偏波
を円偏波に変換するためのπ／２移相素子、１６は移相
効果をもたずに信号光と局発光とを合波するための光フ
ァイバ形無移相カフブラである。

本実施例では局発光をπ／２移相素子１５で予め円偏波
にしてから任意の偏波面を有する信号光と光ファイバ無
移相カップラ１６で合波するようにしたものである。な
お、円偏波は通常の偏波面保存光ファイバでは伝送でき
ないため、π／２移相素子１５と光ファイバ形無移相カ
ップラ１６及び光ファイバ形無移相カップラ１６と偏光
分離素子３との間の接続にはシングルモード光ファイバ
１７−１　、１７−２、または特別にねじりを与えたシ
ングルモード光ファイバを用いる。他の原理°は第２図
と同様である。

なお、上述の説明では、光信号処理領域Ｃの直線偏波光
を伝送する各素子間を偏波面保存光ファイバ１４で接続
した例について述べたが、通常各素子間の距離が極めて
短いためシングルモード光ファイバを用いても同様に偏
波面を保持したまま伝搬させることができる。ただし、
通常のシングルモード光ファイバを用いた場合、局部発
信用レーザ５の出力端には光ファイバ形π／２移相カッ
プラ１３あるいはπ／２移相素子１５の固有方向と局発
光の偏波方向とを一致させるために必要に応じてπ移相
素子を挿入すれば良い。

（発明の効果） 以上のように、本発明は任意の偏波面を有する信号光と
円偏波になっている局発光とを合波したのち、直交する
偏波成分に分離して検波することにより、信号光と局発
光との偏波面を一致させることができるため微弱な信号
光に損失を与えることなく検波することが可能となる。

また、本発明は各光素子間を光ファイバで接続している
ため、コヒーレント型光通信を実現化する上で信頼性の
優れた装置を作成することも可能となり、その効果は極
めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の偏波ダイバーシティ光受信方式の構成例
を示すブロック図、第２図及び第３図は本発明方式の構
成例を示すブロック図である。 １・・・信号用レーザ、２，１７・・・シングルモード
光ファイバ、３・・・偏光分離素子、４・・・反射器、
５・・・局部発振用レーザ、６ａ、　６ｂ・・・ハーフ
ミラ−１７・・・π移相素子、８ａ、　８ｂ・・・光受
信器、９ａ、　９ｂ・・・増幅器、１０ａ、１０ｂ＝等
化器、ｌｌａ、１１ｂ・”復調器、１２・・・合成器、
１３・・・光ファイバ形π／２移相カップラ、１４・・
・偏波面保存光ファイバ、１５・・・π／２移相素子、
１６・・・光ファイバ形無移相カップラ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを伝搬して任意の偏波面となった信号
   光を受信側に設けられた局部発振用レーザからの出力光
   である局発光を用いて直交する偏波成分に分離して検波
   して得られる各々の電気信号を合成する偏波ダイバーシ
   ティ光受信方式において、前記信号光と前記局発光とを
   光ファイバ形カップラで合波して該光ファイバ形カップ
   ラの出力側では該局発光は円偏波に変換されるように形
   成され、該合波された前記局発光及び前記信号光を偏波
   分離素子により直交する偏波成分に分離して前記検波を
   行うようにしたことを特徴とする偏波ダイバーシティ光
   受信方式。
2. （２）前記光ファイバ形カップラとして光ファイバ形π
   ／２移相カップラを用い、前記局発光は該光ファイバ形
   π／２移相カップラに偏波面保存光ファイバを介して伝
   達されるように構成されたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の偏波ダイバーシティ光受信方式。
3. （３）前記光ファイバ形カップラとして光ファイバ形無
   移相カップラを用い、前記局発光は該光ファイバ形無移
   相カップラにπ／２移相素子を介して伝達されるように
   構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の偏波ダイバーシティ光受信方式。