JPH02254830A - 偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信方法およびその装置 - Google Patents

偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信方法およびその装置

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JPH02254830A
JPH02254830A JP1077181A JP7718189A JPH02254830A JP H02254830 A JPH02254830 A JP H02254830A JP 1077181 A JP1077181 A JP 1077181A JP 7718189 A JP7718189 A JP 7718189A JP H02254830 A JPH02254830 A JP H02254830A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は光通信特に光へテロダイン検波通信における
偏波ダイバーシチ光受信方法および装置に関するもので
ある。
（従来の技術） 光ヘテロダイン検波通信方式を実現するためには光フア
イバ伝送中に生じる信号光の偏波状態変動を補償するこ
とが必要である。この偏波補償法の一つとして偏波ダイ
バーシチ光受信方式が知られている。これは信号光を直
交する偏波面に分けて光ヘテロダイン受信し、得られた
２つの中間周波（ＩＦ）信号を処理部において復調及び
合成し、信号光の偏波状態に関わらず一定の復調信号を
得るものである。この偏波ダイバーシチ光受信方式では
、ダイバーシチ受信によって得られた２つのＩＦ倍信号
それぞれ復調した後にベースバンド信号段で合成するベ
ースバンド合成方式が一般に用いられている。このベー
スバンド合成型の偏波ダイバーシチ光受信方式では、偏
波ダイバーシチ受信の２つの分岐においてそれぞれベー
スバンド信号の振幅をＩＦ倍信号振幅の二乗に比例させ
た後に合成する、いわゆる二乗側合成を行うことによっ
て、偏波ダイバーシチ受信を行ったことによる感度劣化
を最小にできることが理論的に明らかにされている。実
際には、二乗特性を持つ復調器を用いて復調した後に信
号合成を行うことで二乗側合成が実現される。（例えば
、グランス（Ｂ、　Ｇｌａｎｃｅ）による、“Ｐｏ１ａ
ｒｉｚａｔｉｏｎ　１ｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｃｏｈｅ
ｒｅｎｔ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ”Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ、第５巻、　１９８７年、２７４ページ） （発明が解決しようとする課題） 一般に光通信装置では入射信号光強度の変動を補償する
ための自動利得可変機能が必要である。
特に光ヘテロダイン検波受信方式では信号光を一度ＩＦ
信号に変換した後に復調してベースバンド信号を得てい
るが、復調器の許容入力レベル範囲（ダイナミックレン
ジ）は通常かなり狭いので、復調器に入力するＩＦ倍信
号強度の変動を補償することが必要である。通常の光ヘ
テロダイン検波受信方式の場合、復調器に入力するＩＦ
倍信号強度を常に一定に保つような利得制御を行うこ°
とによって入射信号光強度の変動を補償することができ
る。しかし、ベースバンド合成型の偏波ダイバーシチ光
ヘテロダイン検波受信方式の場合２つのＩＦ倍信号それ
ぞれ復調しており、この２つのＩＦ倍信号強度は入射信
号光の強度及び偏波状態の両方に依存して変化するため
、偏波状態の変化によるＩＦ倍信号強度変動を無視して
一様に復調器に入力するＩＦ倍信号強度を一定にしてし
まうことはできない。すなわち復調回路に入力するＩＦ
倍信号強度を単に一定に保つような利得制御を行った場
合、復調器から出力されたベースバンド信号の強度も常
に一定となってしまい、ベースバンド信号の振幅をＩＦ
倍信号振幅の二乗に比例させた後に合成するという二乗
側合成から逸脱してしまう。その結果、受信感度は大幅
に悪化する。このようにベースバンド合成型の偏波ダイ
バーシチ光ヘテロダイン検波受信方式において入射信号
光の強度変動を補償するためには、従来にない新しい自
動利得制御が必要である。従って本発明の目的は、二乗
側合成を実現しつつ、入射信号光の強度変化を補償する
べ一久バンド合成型の偏波ダイバーシチ光受信方法およ
び装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、入射信号光を直交偏波成分に分けて光ヘテロ
ダイン受信し、得られた第１及び第２の中間周波（ＩＦ
）信号をそれぞれ第１及び第２のベースバンド信号に復
調し、該第１及び第２のベースバンド信号を合成するこ
とによって、前記入射信号光の偏波変動の影響を補償す
るベースバンド合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイ
ン受信方式において、合成後のベースバンド信号の振幅
を基準振幅と比較して制御信号を得、該制御信号によっ
て前記第１及び第２のＩＦ倍信号振幅を同一の割合で増
幅酸るいは減衰することにより、合成後のベースバンド
信号の振幅を入射信号光の強度に関わりなく一定にする
ことを特徴とする、偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検
波受信方法である。
また、本発明は、入射信号光を直交偏波成分に分離する
偏波分離部と、偏波分離された前記入射信号光と局部部
発振光との合波光を光へテロダイン受信する第１及び第
２の光受信器と、該第１及び第２の光受信器から出力さ
れる第１及び第２の中間周波（ＩＦ）信号をそれぞれ第
１及び第２のベースバンド信号に復調する第１及び第２
の復調器と、前記第１及び第２のベースバンド信号を合
成する合成器とを有するベースバンド合成型の偏波ダイ
バーシチ光ヘテロダイン受信装置において、合成後のベ
ースバンド信号の振幅を検出する振幅検出器と、該振幅
検出器の出力と振幅基準発生器の出力とを比較して制御
信号を出力すると演算器と、該制御信号によって利得を
同一の割合で増加或るいは減少させ前記第１及び第２の
ＩＦ倍信号振幅を増減させる第１及び第２の可変利得変
調器とを有することを特徴とする偏波ダイバーシチ光ヘ
テロダイン検波受信装置である。
さらに、本発明は、入射信号光を直交偏波成分に分離す
る偏波分離部と、偏波分離された前記入射信号光と局部
発振光との合波光を光ヘテロダイン受信する第１及び第
２の光受信器と、該第１及び第２の光受信器から出力さ
れる第１及び第２の中間周波（ＩＦ）信号をそれぞれ第
１及び第２のベースバンド信号に復調する第１及び第２
の復調器と、前記第１及び第２のベースバンド信号を合
成する合成器とを有するベースバンド合成型の偏波ダイ
バーシチ光ヘテロダイン受信装置において、合成後のベ
ースバンド信号の振幅を検出する振幅検出器と、該振幅
検出器の出力と振幅基準発生器の出力とを比較して制御
信号を出力する演算器と、受光素子としてアバランシェ
・ホトダイオードを用い該アバランシェ・ホト・ダイオ
ードのバイアス電圧を前記制御信号によって同一の割合
で増加或るいは減少させ前記第１及び第２のＩＦ倍信号
振幅を増減させる前記第１及び第２の光受信器とを有す
ることを特徴とする、偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン
検波受信装置である。
（作用） 本発明では、ベースバンド合成型の偏波ダイバーシチ光
受信方式に於て、合成後のベースバンド信号の振幅を検
出し、これを制御信号として偏波ダイバーシチ受信によ
って得られる２つのＩＦ倍信号振幅を同一の割合で増幅
酸るいは減衰するため、二乗側合成を実現できる。この
とき２つのＩＦ倍信号強度は、復調器入力レベルが許容
入力レベル内になるよう、増幅酸るいは減衰される。従
って、入射信号光の強度に関わらず復調部が飽和するこ
とが無い。しかも復調部が二乗特性を有する範囲内にこ
の復調部入力レベルの最大値を設定することによって、
入射信号光の強度に関わらず二乗側合成を実現すること
ができる。これによって、合成後のベースバンド信号の
振幅を入射信号光の強度に関わりなく一定にすることが
できる。
また、常に二乗側合成が保たれているため、偏波ダイバ
ーシチ受信を行ったことによる感度劣化は最小になる。
（実施例） 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。第１図
は本発明の第１の実施例の構成図である。第１の実施例
は、前記２つのＩＦ倍信号振幅を増幅酸るいは減衰させ
る手段として、可変利得調整器を用いたものである。第
１図で、４００Ｍｂ／ｓで周波数偏移変調（ＦＳＫ変調
）された入射信号光１と局部発振光２は方向性結合器３
によって合波された後、偏波分離部４に入射する。偏波
分離部４における偏波分離素子として、本実施例では偏
光ビームスブノソタを用いた。入射信号光１と局部発振
光２の合波光は偏波分離部４において直交する２つの偏
波成分に分離され、それぞれ第１及び第２の光受信器５
，６に入射する。但し局部発振光２は、第１及び第２の
光受信器５，６に等しい強度で入射するように偏波調整
器７によって偏波状態が調整される。第１及び第２の光
受信器５，６からは入射信号光１と局部発振光２の周波
数差に相当するビート信号、すなわち第１及び第２のＩ
Ｆ信号８，９が出力され、これらは第１及び第２のＩＦ
アンプ１０．１１によって増幅される。この第１及び第
２のＩＦ信号８，９は、第１及び第２の可変利得調整器
１２、１３を通った後、第１及び第２の復調部１４．１
５において、それぞれ第１及び第２のベースバンド信号
１６゜１７に復調される。復調部１４．１５における復
調方式として、ダブルバランスドミクサを用いたＦＳＸ
へテロダイン単一フィルタ検波方式をもちいた。なお、
この復調方式に関しては、注封らによるｒＮｏｖｅｌ　
ｏｐｔｉｃａｌ　ＦＳＫ　ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ　ｓｉ
ｎｇｌｅ　ｆｉｌｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔ
ｅｍ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｄｉｒｅｃｔｒｙ　ｍｏｄｕｌ
ａｔｅｄ　ＤＦＢ−１ａｓｅｒ　ｄｉｏｄｅ　Ｊ　、　
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　１ｅｔｔｅｒｓ第２０巻、１
９８４年、１０２２頁等に詳細な説明がなされている。
第１及び第２のベースバンド信号１６．１７は、合成器
１８によって合成され、合成後のベースバンド信号１９
が出力される。前記のダブルバランスドミクサを用いた
ＦＳＸヘテロダイン単一フィルタ検波方式は二乗特性を
有するため、合成後のベースバンド信号１９の振幅は、
入射信号光１の偏波状態に無関係になり、入射信号光の
強度に比例するようになる。この合成のベースバンド信
号１９の振幅は、振幅検出器２０で、検出され、演算器
２１において、振幅基準発生器２２の出力と比較される
。演算器２１では、基準ベースバンド信号振幅と実際の
ベースバンド信号の振幅とが比較され、制御信号２３が
出力される。第１及び第２の可変利得調整器１２．１３
の利得はこの制御信号２３によって制御され、いわゆる
負帰還がかけられる。本実施例ではこの第１及び第２の
可変利得調整器としてＰＩＮダイオードを用いたものを
使用した。ＰＩＮダイオードは順方向バイアス電流値に
よって抵抗値が大きく変化するため、可変利得特性を実
現するため一般に広く用いられている。従って制御信号
２３によってＨＮダイオードの電流値を変化させること
によって、合成後のベースバンド信号１９の振幅が基準
振幅より小さくなれば第１及び第２の可変利得調整器１
２．１３の利得が増加するように、逆に合成後のベース
バンド信号１９の振幅が基準振幅より大きくなれば第１
及び第２の可変利得調整器１２．１３の利得が減少する
ように帰還がかけられる。本実施例では、第１及び第２
の可変利得調整器１２．１３の利得可変範囲は２５ｄＢ
であった。これによって入射信号光１の最大２５ｄＢま
での強度変化は補償補償され、合成後のベースバンド信
号１９の振幅を常に一定に保つことができた。このとき
、第１及び第２の復調部１４．１５に入力する第１及び
第２のＩＰ信号８，９の強度は、入射信号光１の偏波状
態にしたがって変化し、かつその最大値は＋５ｄＢｍ以
下に設定された。本実施例に用いた復調部１４．１５は
入力信号光の強度が＋５ｄＢｍ以下でほぼ完全な二乗側
特性を示す。従って、入射信号光１の強度変化に関わら
ず二乗側合成が実現されたので、偏波ダイバーシチ受信
を行ったことによる感度劣化を１．５ｄＢ以下におさえ
ることができた。
第２図は本発明の第２の実施例の構成図である。
第２の実施例では、アバランシェ・ホト・ダイオードを
用いた光受信器によって、ＩＦ倍信号振幅の増減を行っ
ている。アバランシェ・ホト・ダイオードはバイアス電
圧によって増倍率が変化するという性質がある。従って
第２の実施例では第２図のように、制御信号２３によっ
てこのアバランシェ・ホト・ダイオードのバイアス電圧
を制御することによって、第１及び第２のＩＦ信号８，
９の振幅を増減させている。
本実施例で用いたアバランシェ・ホト・ダイオードの増
倍率の変化による利得可変範囲は１０ｄＢであった。こ
れによって第１の実施例と同様、負帰還がかけられ、最
大１０ｄＢの入射信号光１の強度変化まで補償され、合
成後のベースバンド信号１９の振幅を一定に保つことが
できた。
偏波ダイバーシチ光受信方式では、通常の光ヘテロダイ
ン受信に比べて１つの受信器に入射する局部発振光の強
度が半分になり、光受信器の熱雑音の影響が出易くなる
。しかし光受信器にアバランシェ・ホト・ダイオードを
用いた場合、より大きなビート信号が取り出せるので熱
雑音の影響が覆い一隠され、局部発振光強度の不足を補
償することができる。従って本実施例のように、偏波ダ
イバーシチ光受信方式の光受信器にアバランシェ・ホト
・ダイオードを用いることは、ＩＦ倍信号振幅を可変に
できるだけでなく、受信感度の改善、にも効果的である
。
第３図は本発明の第３の実施例の構成図である。
第３の実施例では、アバランシェ・ホト・ダイオードを
用いた光受信器と可変利得調整器とを同時に用いてＩＦ
倍信号振幅の増減を行っており、利得可変範囲を大きく
取ることができる。第３図のように、第１及び第２の光
受信器５，６のアバランシェ・ホトダイオードのバイア
ス電圧は、第１の演算器２４がら出力された第１の制御
信号２５によって制御される。また、第１及び第２の可
変利得調整器１２．１３の利得は、第２の演算器２６か
ら出力される第２の制御信号２７によって制御される。
アバランシェ・ホト・ダイオードによる帰還量と、可変
利得調整器による帰還量の比は１：２．５に設定されて
いる。これによって第１及び第２の実施例と同様、負帰
還がかけられ、合成後のベースバンド信号１９の振幅は
一定に保たれる。本実施例では、光受信機に用いたアバ
ランシェ、ホトダイオードの利得可変範囲は１０ｄＢで
あり、可変利得調整器の利得可変範囲は２５ｄＢであっ
た。したがって両者を併用して利得調整を行ったことに
より、装置全体で３５ｄＢの利得可変範囲を実現するこ
とができた。
以上、本発明の３つの実施例を説明したが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲
内で種々の変形、変更が可能なことはいうまでもない。
例えば本発明の３つの実施例では、信号の変調方式とし
て４００Ｍｂ／ｓのＦＳＫ単一フィルタ検波方式を用い
たが、無論他の検波方式を用いることも可能である。ま
た第１及び第３の実施例において、ＰＩＮダイオードを
用いた可変利得調整器を使用したが、他にもデュアルゲ
ートＦＥＴを用いたもの、ＦＥＴのバイアス電圧成るい
はトランジスタのバイアス電流を変えることによって利
得を得るもの等、様々な利得可変調整器を使用すること
ができる。
（発明の効果） 以上詳細に述べたように本発明によって、ベースバンド
合成型の偏波ダイバーシチ光受信方式に於て、合成後の
ベースバンド信号の振幅を入射信号光の強度に関わりな
く一定にすることができた。このとき復調部へ入力する
ＩＦ倍信号強度の最大値は二乗特性が成り立つ範囲にお
さめられており、また２つのＩＦ倍信号強度比は利得制
御後も保たれる。従って常に二乗側合成が保たれている
ため、偏波ダイバーシチ受信を行ったことによる感度劣
化は最小になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例の構成図であり、第２図
は本発明の第２の実施例の構成図であり　第３図は本発
明の第３図は本発明の第３の実施例の構成図である。図
中で、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）入射信号光を直交偏波成分に分けて光ヘテロダイン
    受信し、得られた第１及び第２の中間周波（ＩＦ）信号
    をそれぞれ第１及び第２のベースバンド信号に復調し、
    該第１及び第２のベースバンド信号を合成することによ
    って、前記入射信号光の偏波変動の影響を補償するベー
    スバンド合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン受信
    方式において、合成後のベースバンド信号の振幅を基準
    振幅と比較して制御信号を得、該制御信号によって前記
    第１及び第２のＩＦ信号の振幅を同一の割合で増幅或る
    いは減衰することにより、合成後のベースバンド信号の
    振幅を入射信号光の強度に関わりなく一定にすることを
    特徴とする、偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信
    方法。 ２）入射信号光を直交偏波成分に分離する偏波分離部と
    、偏波分離された前記入射信号光と局部部発振光との合
    波光を光ヘテロダイン受信する第１及び第２の光受信器
    と、該第１及び第２の光受信器から出力される第１及び
    第２の中間周波（ＩＦ）信号をそれぞれ第１及び第２の
    ベースバンド信号に復調する第１及び第２の復調器と、
    前記第１及び第２のベースバンド信号を合成する合成器
    とを有するベースバンド合成型の偏波ダイバーシチ光ヘ
    テロダイン受信装置において、合成後のベースバンド信
    号の振幅を検出する振幅検出器と、該振幅検出器の出力
    と振幅基準発生器の出力とを比較して制御信号を出力す
    ると演算器と、該制御信号によって利得を同一の割合で
    増加或るいは減少させ前記第１及び第２のＩＦ信号の振
    幅を増減させる第１及び第２の可変利得変調器とを有す
    ることを特徴とする偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検
    波受信装置。 ３）入射信号光を直交偏波成分に分離する偏波分離部と
    、偏波分離された前記入射信号光と局部発振光との合波
    光を光ヘテロダイン受信する第１及び第２の光受信器と
    、該第１及び第２の光受信器から出力される第１及び第
    ２の中間周波（ＩＦ）信号をそれぞれ第１及び第２のベ
    ースバンド信号に復調する第１及び第２の復調器と、前
    記第１及び第２のベースバンド信号を合成する合成器と
    を有するベースバンド合成型の偏波ダイバーシチ光ヘテ
    ロダイン受信装置において、合成後のベースバンド信号
    の振幅を検出する振幅検出器と、該振幅検出器の出力と
    振幅基準発生器の出力とを比較して制御信号を出力する
    演算器と、受光素子としてアバランシェ・ホト・ダイオ
    ードを用い該アバランシェ・ホト・ダイオードのバイア
    ス電圧を前記制御信号によって同一の割合で増加或るい
    は減少させ前記第１及び第２のＩＦ信号の振幅を増減さ
    せる前記第１及び第２の光受信器とを有することを特徴
    とする、偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信装置
    。
JP1077181A 1989-03-28 1989-03-28 偏波ダイバーシチ光ヘテロダイン検波受信方法およびその装置 Expired - Lifetime JPH0767093B2 (ja)

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DE69024989T DE69024989T2 (de) 1989-03-28 1990-03-27 Basisbandkombinations-Polarisations diversity-Heterodynempfänger, in welchem ZF-Signale mittels einer von einem Ausgangssignal abgeleiteten negativen Rückkopplung angepasst werden
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