JPH02182040A - 中間周波数引き込み方法及び装置 - 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、コヒーレント光通信方式で用いられる中間周
波数引き込み方法及び装置に関する。

（従来技術） 光ヘテロダイン検波通信（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
信感度が高く、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言う利点を有する（斉藤、山
水、木材「コヒーレント光ファイバ伝送変復調技術−Ｆ
ＳＸヘテロダイン検波」電電公社研究実用化報告第３１
巻第１２号１９８２年）。

このコヒーレント光通信では、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。

このとき局部発振光と信号光の相対的な周波数差が一定
に保たれていないと、中間周波数にゆらぎが生じるため
、必ずＡＦＣ（自動周波数制御回路）が装着されて中間
周波数（以後ＩＦと略記）の安定化が行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、光源の周波数変動量は、中間周波数帯域より
もはるかに広いため、ＡＦＣを動作させるためには、予
め局部発振光の周波数を掃引してＩＦをＡＦＣの動作範
囲内に引き込んでおく必要が有る。このＩＦ引き込み機
能を実現する方法として、これまで、ＩＦ帯域を監視し
、ＩＰ倍信号有無によって局部発振光の周波数掃引動作
を制御する方法が報告されていた。（出端、注封“コヒ
ーレントＦＤＭ光通信用帯域周波数引き込み機能付ＡＦ
Ｃシステム″昭和６２年電子情報通信学会情報・システ
ム部門全国大会３３３）　Ｌかしながら、この方法では
、ＩＦ帯域を監視するための広帯域なＩＦ増幅回路が必
要となり、システムの少規模化低コスト化を図る上で問
題となっていた。本発明は、この様な欠点を無くし、低
コストでシンプルなＩＦ引込みシステムを提供するもの
である。

（課題を解決するための手段） 本発明の中間周波数引き込み方法は、局部発振光源の周
波数を掃引して、中間周波数信号を予め定められた中間
周波数帯域内に引き込み安定化を行なうことによって信
号を得る光ヘテロダイン検波受信方式において、前記中
間周波数信号を復調した後に得られるベースバンド信号
の振幅を監視し、この振幅が予め定められたレベル以上
になった時点で前記局部発振光源の周波数掃引を停止し
、これに続いて前記中間周波数の安定化を行なうことを
特徴とする。

また本発明の中間周波数引き込み装置は、局部発振光源
と、該局部発振光源の周波数を掃引する周波数掃引手段
と、前記局部発振光源から出射された局部発振光と信号
光とを合波する合波手段と、前記局部発振光と前記信号
光との差周波数である中間周波数信号は検出する光検出
手段と、該光検出手段の出力を受け変調信号を復調する
復調手段とからなる光ヘテロダイン検波受信装置におけ
る中間周波数引き込み装置において、前記復調手段から
出力されるベースバンド信号をうけそのベースバンド信
号から中間周波数信号を安定させるための制御信号と出
力する中間周波数安定化手段と、前記復調手段から出力
されるベースバンド信号を受けそのベースバンド信号の
レベルを検出するレベル検出手段と、前記局部発振光源
の周波数掃引を停止する信号と前記中間周波数安定化手
段の出力を局部発振光源に接続する信号とを前記レベル
検出手段の出力が予め定められたレベル以上になった時
点で出力する制御手段とからなることを特徴とする。

（作用） 本方法では、局部発振光源の周波数掃引の動作を復調後
のベースバンド信号の振幅レベルに応じて制御するので
、ＩＦ引き込みのために広帯域なＩＦ増幅回路を別途必
要としない。このため、本発明を用いる事によって、低
コストでシンプルなＩＦ引き込みシステムを構成するこ
とができる。

（実施例） 第１図は本発明を２．４Ｇｂ／ｓ　ＣＰＦＳＫ光ヘテロ
ダイン検波受信装置に適用した実施例の構成を示す図で
ある。光ファイバ１によって伝送された信号光２は光フ
アイバカプラ３において局部発振光源５からの出射光と
合波された後バランスドレシーバ６に入射される。局部
発振光源５からの出射光の偏光は信号光２と一致する様
に偏光調整器４により調整されている。バランスドレシ
ーバ６では光ヘテロダイン検波によってＩＦ倍信号作り
出される。このＩＦ倍信号、ＩＦアンプ７、ＩＦフィル
タ８を経た後に復調回路９に人力される。この復調回路
９は、遅延線とミクサによって構成された周波数弁別器
であり、２．４Ｇｂ／ｓ変調指数０．８３のＦＳＸ変調
信号も復調することができる。尚遅延線の遅延時間は０
．２５（ｎｓ）であり、変調指数０．８３に対して最良
の復調効率を得ることができる。第２図にこの復調回路
９の周波数弁別特性とＩＦフィルタ８の通過帯域を示す
。この図よりＩＦ中心が４ＧＨｚのとき最大のベースバ
ンド信号振幅が得られることが分る。復調回路９によっ
て復調されたベースバンド信号は、ベースバンドフィル
タ１０に人力される。ベースバンドフィルタ１０からは
、雑音成分が除去されたベースバンド信号が出力される
。

この出力は分岐されて、一方が制御ブロック２０に入力
される。

次に制御ブロック２０の動作について説明する。

制御ブロック２０に入力されたベースバンド信号は２分
岐されてローパスフィルタ１１とレベル検出器１２に入
力される。ローパスフィルタ１１のカットオフ周波数は
ＩＫＨｚであり、ベースバンド信号のデータ成分が除去
されて、直流成分のみが検出される。

この直流成分は、ＩＦ中心周波数が高周波側へずれた時
はプラスへ、低周波側にずれた時はマイナスに変化する
ものであり、ＩＦ安定化のための制御信号として用いら
れる。但しこの直流成分の信号依存性を無くすために信
号のマーク率は５０％で一定といする。一方レベル検出
器１２は全波整流回路であり、ベースバンド信号の振幅
レベルを検出することができる。

スイッチ１３は、ローパスフィルタ１１からのＩＦ安定
化制御信号を加算器１５に送るためのものであり、コン
トローラ１４によって回路の開閉が制御される。スィー
パ１６は、コントローラ１４の出力が５ｖのとき振幅ｌ
Ｖｐｐ周波数１０Ｈｚの鋸歯状波を出力する。また、コ
ントローラ１４の出力がＯｖとなると、スィーパ１６は
直前の電圧レベルを保持する。加算器１５は、スィーパ
１６からの信号とスイッチ１３からの信号をアナログ加
算する機能を有しており、この出力は局部発振光源５の
周波数制御端子に入力される。

ＩＦ倍信号ＩＦ帯域内に無い時、レベル検出器１２の出
力は０■となっており、コントローラ１４はスイッチ１
３をオフにする信号とスィーパ１６を起動させる信号を
出力する。これにより、ＩＦ倍信号周波数が鋸歯状波で
掃引される。いま各部分の動作を分り易くするためにコ
ントローラ１４の入力端子をグランドに接地して制御ル
ープを開放するとレベル検出器１２の出力には、スィー
パ１６の出力が１掃引する間に真のＩＦとイメージバン
ドのＩＦに対応する２個の振幅５■のパルスが観測され
る。このうち、最初のパルスが真のＩＦ倍信号対応する
ものである。実際には、コントローラ１４の入力端子電
圧の閾値は２゜５ｖに予め定められているのでレベル検
出器１２を接続した場合、コントローラ１４は最初のパ
ルスの立ち上がりで、ハイレベルと認識する。

これに続いてコントローラ１４はスイッチ１３をオンに
すると同時にスィーパ１６を停止させる。即ちスイッチ
１３に５ｖスイーパ１６にＯＶを送信する。スィーパ１
６は、真のＩＦ倍信号ＩＰ帯域内に入った時点での出力
レベルを保持するとともに、この出力レベルにスイッチ
１３からのＩＦ安定化信号が加算器１５においてアナロ
グ加算される。これにより、ＩＦ倍信号、所定のＩＦ帯
域内に引き込まれ、安定化される。以上の過程での各部
の電圧の変化の様子を第３図に示す。本実施例では、Ｉ
Ｆ引き込み安定化のためのＩＦ増幅器等を用いていない
ため、低コストでシンプルなシステムが実現される。

第４図は本発明をコールドスタート（自動立ち上げ）機
能付２．４Ｇｂ／ｓ　ＣＰＦＳＫ光ヘテロダイン検波受
信装置に適用した実施例の構成を示す図である。以下で
は、第１の実施例と異なる点について説明する。ＡＧｃ
アンプ１７は、レベル検出器１２の出力レベルを常に一
定に保持する様にＩＦ帯域の利得を制御する。これによ
り、復調されたベースバンド信号レベルは常に一定に保
たれる。自動偏光制御かいろ１８は、バランスドレシー
バ６の出力ＩＦレベルが最大となる様に、偏光制御器４
を調整して局部発振光の偏光を信号光ｌに一致させるも
のである。

また、レベル検出器１２の出力がＯｖとなっている時は
、コントローラ１４から、スクランブル命令が自動偏光
制御回路１８に送信される。このとき自動偏光制御回路
１８は、偏光制御器４に１０ＫＨｚの正弦波を送信し局
部発振光の偏光に速い変動を与える。

（以下これをスクランブルと呼ぶ。）局部発振光源５に
は、第１及び第２の実施例ともに温度調節系１０１が付
加されているが、第２の実施例ではこの温度調節系１０
１からコントローラ１４に制御状態を示す信号が伝送さ
れる様な構成となっている。即ち、局部発振光源５の温
度が２５°Ｃ±０．１°Ｃ以内に安定化されると、温度
調節系１０１の出力はＯｖから５ｖに変化し、この情報
かコントローラ１４に入力される。コントローラ１４は
この信号がＯｖのときスィーパ１６の停止信号とスイッ
チ１３をオフにする信号を送信する。

次にコールドスタートの動作について説明する。まず、
受信系全体の電源が入ると、前記温度調節系１０１から
Ｏｖの電圧がコントローラ１４に送られる。また温度調
節系１０１から局部発振光源５の温度を２５°Ｃになる
様に制御を開始する。この段階では、コントローラ１４
は、スィーパ１６を停止させ、スイッチ１３をオフにし
ているので局部発振光源５は発振していない。局部発振
光源５の温度が２５°Ｃ±０．１９Ｃ以内になると温度
調節系１０１から５ｖの電圧がコントローラ１４に向け
て送信される。コントローラ１４はこの信号を受信する
と同時にスィーパ１６を起動させるとともに、局部発振
光の偏光のスクランブル命令を自動偏光制御回路１８に
送信する。これにより局部発振光の周波数が掃引されて
いる間、偏光がスクランブルされているので、信号光２
の偏光がいかなる状態にいあっても、ＩＦ倍信号検出で
きるため、レベル検出器１２からの出力パルスを読み落
とすことがない。レベル検出器１２にパルスが現れると
、第１の実施例と同様にして、ＩＦ安定化が開始される
から、これと同時にコントローラ１４は偏光のスクラン
ブルを停止させ、自動偏光制御回路１８が、偏光制御を
開始する。以」二の過程に要する時間は約１分であり、
短時間のうちに信号の受信が可能となる。

（変形例） 実施例ではいずれもＣＰＦＳＫ方式を採用していたが、
ＰＳＫ方式あるいはＡＳＫ方式でも本特許適用は可能で
ある。但し、ＩＦ安定化のために周波数弁別器が別途必
要となるため、ＣＰＦＳＫ方式の方がシステムのコスト
は低くできる。また、レベル検出器１２に入力する信号
をベースバンド信号の代わりにクロック抽出回路によっ
てベースバンド信号から再生されたクロック信号を入力
することによって、雑音の多い受信状態でも安定な動作
を実現することが可能となる。

（発明の効果） 以上詳細に述べた様に本発明を用いることによって、Ｉ
Ｆ帯域の増幅器等が不要な低コストでシンプルなＩＦ引
き込み装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図
は実施例に用いた復調回路９、ＩＦフィルタ８の各特性
。第３図は制御ブロック２０の各部の動作電圧を示す図
、第４図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。 各図において、 １光フアイバ、２信号光、３光カプラ、４偏光制御器、
５局部発振光源、６バニンスドレシーバ、７ＩＦアンプ
、８ＩＦフイルタ、９復調回路、１０ベースバンドフイ
ルタ、１１０−パスフイルタ、１２レベル検出器、１３
スイツチ、１４コントローラ、１５加算器、１６スイー
バ、１７　ＡＧＣアンプ、１８自動偏光制御回路、２０
制御ブロツク、１０１温度調節系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）局部発振光源の周波数を掃引して、中間周波数信号
   を予め定められた中間周波数帯域内に引き込み安定化を
   行なうことによって信号を得る光ヘテロダイン検波受信
   方式において、前記中間周波数信号を復調した後に得ら
   れるベースバンド信号の振幅を監視し、この振幅が予め
   定められたレベル以上になった時点で前記局部発振光源
   の周波数掃引を停止し、これに続いて前記中間周波数の
   安定化を行なうことを特徴とする中間周波数引き込み方
   法。 ２）局部発振光源と、該局部発振光源の周波数を掃引す
   る周波数掃引手段と、前記局部発振光源から出射された
   局部発振光と信号光とを合波する合波手段と、前記局部
   発振光と前記信号光との差周波数である中間周波数信号
   け検出する光検出手段と、該光検出手段の出力を受け変
   調信号を復調する復調手段とからなる光ヘテロダイン検
   波受信装置における中間周波数引き込み装置において、
   前記復調手段から出力されるベースバンド信号をうけそ
   のベースバンド信号から中間周波数信号を安定させるた
   めの制御信号と出力する中間周波数安定化手段と、前記
   復調手段から出力されるベースバンド信号を受けそのベ
   ースバンド信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
   前記局部発振光源の周波数掃引を停止する信号と前記中
   間周波数安定化手段の出力を局部発振光源に接続する信
   号とを前記レベル検出手段の出力が予め定められたレベ
   ル以上になった時点で出力する制御手段とからなること
   を特徴とする中間周波数引き込み装置。