JPH02264930A - 光受信機 - 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、光信号ビームを供給する光伝送ファイバを結
合する入力部と、局部発振器ビームを発生する局部発振
器と、前記信号ビームの放射光と局部発振器からの放射
光とを結合する少なくとも１個のビーム結合素子と、結
合ビームを電気信号に変換する少なくとも１個の放射感
知検出器とを有する光受信機に関するものである。

（従来の技術） 光学式ヘテロダイン検出又はホモダイン検出を用いる光
受信機が光信号伝送用に用いられている。

ヘテロダイン検出装置又はホモダイン検出装置の信号ビ
ームを局部発振器からの光ビームと混合することにより
、信号ビームを直接検出する場合に比べてＳ／Ｎ比並び
にバックグランドの放射光の識別に関して相当良好な結
果が得られている。

放射光のコヒーレント検出の原理は、１９６８年に発行
された雑誌“アイ、イー、イー、イー　スペクトラム（
ＩＥＥＥ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）　”の第７７頁〜第８５
頁に記載されている文献“オプチカル　ヘテロダインデ
イテクション（Ｏｐｔｉｃａｌ　ｔ（ｅｔｅｒｏｄｙｎ
ｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）”オー、イー、　デ　ラング
（０，Ｅ、　Ｄｅ　Ｌａｎｇｅ）著に述べられている。

この文献に記載されているように、信号ビームの偏光状
態と局部発振器ビームの偏光状態とができるだけ対応す
ることが重要である。この課題の解決策は、信号ビーム
を、相互に直交し固定された偏光方向を有する２個のサ
ブビームに分離することである。そして、２個のサブビ
ームは同一方向に偏光した局部発振器ビームと結合され
る。或は、２個の偏光状態が互いに対応するように信号
ビーム又は局部発振器ビームの偏光状態を制御すること
である。

冒頭部で述べた光受信機はデイバーシティ受信機につい
て説明されている英国特許出願２１１０８９５号から既
知であり、能動偏光制御を用いる受信機について記載さ
れている欧州特許出願２６１７２４号からも既知である
。

（発明が解決しようとする課題） 最近、光受信機にとって理論的に不可欠な感度が得られ
なくなる場合があることが見い出されている。ある場合
には、検出信号中のノイズが、理論的には微小なもので
あるいわゆるショット−ノイズ限界の和や既知の誤差原
因によるノイズよりも顕著に太き（なってしまう。この
課題を解析した結果、受信機内の光源に直接的な原因が
あるのではなく、放射源と受信機との間の信号用伝送光
路の品質に関係することが判明した。さらに、検討した
結果、誤差原″因は伝送ファイバ中の不完全な結合部に
存在し、伝送ファイバ中で受信機の方向から到来する放
射光が結合部で部分的に反射することに帰因することが
判明した。この戻り放射光は局部発振器から発生し、検
出器の放射感知面、ビーム結合素子の入射面及び出射面
並びに素子間の光路を構成する接続ファイバの入射面及
び出射面のような受信機中の種々の表面で反射する。こ
の反射により、局部発振器からの放射光の微小部分が受
信機の入力部を経て伝送ファイバに戻ってしまう。この
戻り光は局部発振器からの放射光のうち極めて微小な量
であるが、この微小量が信号ビームの強度に影響を及ぼ
し無視することができない。実際に、受信機において局
部発振器ビームのパワーは、信号ビームのパワーよりも
はるかに大きいのが実情である。

従って、本発明の目的は、上述した相互干渉による原因
が除去された光受信機を提供するものである。

（発明の概要） 上記目的を達成するため、本発明による光受信機は、局
部発振器からの放射光が前記入力部に到達するのを防止
する手段を設けたことを特徴とするものである。上記課
題は、局部発振器からの放射光が伝送用光ファイバに戻
るのをできるだけ防止することにより達成される。

１９８７年に発行された雑誌“Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
　Ｌｅｔｔｅｒｓ第２３巻、第１１５１頁〜第１１５２
頁に記載されている文献“インタフェロメトリック　コ
ンバージョンオブ　レーザ　フェイズ　ノイズ　ツウ　
インテンシテイ　ノイズ　バイ　シングルモード　ファ
イバーオプティック　コンポーネント（Ｉｎｔｅｒｆｅ
ｒ−ｏｍｅｔｒｉｃ　　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　　ｏｆ
　　１ａｓｅｒ　　ｐｈａｓｅ　　ｎｏｉｓｅ　　ｔ。

１ｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｎｏｉｓｅ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ
−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅ
ｎｔｓ）ＭＪ（、Ｃｈｏｙ等著には、信号ビーム又は局
部発振器ビームの伝送経路中で発生する反射が干渉の原
因になるおそれがあることが述べられている。しかしな
がら、この文献は、伝送光路中の２個の反射面で構成さ
れ位相に強（依存する位相依存強度変化を発生させるフ
ァプリーペロー干渉計に関するものである。この効果は
、局部発振器からの放射光が反射によって伝送光路中に
侵入する上記課題に関係するものではない。

本発明による光受信機の第１実施例は、前記手段が、光
受信機に配置されている素子の入射面及び／又は出射面
に形成されている非反射手段を有することを特徴とする
。このように構成すれば、局部発振器からの放射光の反
射が極力回避される。

上記作用効果は、前記非反射手段を、斜めに研磨した入
射面及び／又は出射面で構成した光受信機により達成さ
れる。光ファイバの出射面の法線が光ファイバの軸線方
向に対して微小角をなす場合、界面で反射した放射光は
そのファイバ内に再び戻ることはない。反射光がファイ
バ内に戻るのを回避するため光ファイバの軸線と直交し
ない出射面を有する光伝送ファイバは、１９８８年９月
にブライトンで開催された第１４回ＥＣ０Ｃコンフアレ
ンスで発表された標題“ジェネラル　ポーボス　シング
ル−モード　レーザ　パッケージ　プロバイデッド　ウ
ェズ　ア　パラレル　ビーム　アウトプット　ハアビン
グ　−６０デシベル　インタフェース　フィードバック
（Ｇｅｎｅｒａｌ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｓｉｎｇｌｅ−ｍ
ｏｄｅ　１ａｓｅｒ　ｐａｃｋａｇｅ　ｐｒｏｖｉｄｅ
ｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｐａｒａｌｌｅｌｂｅａｍ　ｏｕｔ
ｐｕｔ　ｈａｖｉｎｇ　　−６０ｄＢ　１ｎｔｅｒｆａ
ｃｅ　ｆｅｅｄｂａｃｋ）”及び欧州特許出願第８９２
０２１４４．５号から既知である。

本発明による光受信機の実施例は、前記非反射手段が、
入射面及び／又は出射面に形成した非反射性コーティン
グを含むことを特徴とする。この場合、受信機の種々の
面における反射を低減することができ、伝送ファイバに
戻る放射光の光量を低減することができる。

上述した実施例は、全ての面において満足し得るもので
はない。例えば、多数の面を処理しなければならず、製
造コストが高価になるおそれがある。この不都合を解消
するため、本発明による光受信機の好適実施例は、前記
入力部とビーム結合素子との間の光路中に光アイソレー
タを配置し、ビーム結合素子の方向から到来する放射光
を遮断するように構成したことを特徴とする。このよう
に構成することにより、局部発振器と伝送ファイバとの
間を適切にシールドすることができる。

以下図面に基き本発明の詳細な説明する。

（実施例） 第１図において参照符号１０は長距離光伝送ファイバを
示す。この光伝送ファイバには不完全な結合部分が存在
し、これらの結合部分を符号１１．１２及び１３で示す
。この伝送ファイバを光学的にコヒーレントな特性を有
する受信機の入力部２０に接続する。第１図はダイバー
シチ受信機（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｒｅｃｅｉｖｅｒ）を
示すが、本発明はこのような受信機に限定されず能動偏
光制御を利用する種々の受信機にも適用することができ
る。光受信機内において、信号ビームはファイバ２１を
経て偏光感知ビームスブリック３０に入射し、このビー
ムスプリッタにより相互に直交する２個のサブビームに
分離され、これらサブビームは２個の光ファイバ３３及
び３４をそれぞれ伝播する。

光受信機は局部発振器ビームを発生する局部発振器４０
を具え、このビームはファイバ４１を経テビームスプリ
ッタ４２に入射する。このビームスプリッタ４２におい
て、局部発振器ビームは２個の直線偏光したサブビーム
に分離され、これらサブビームはファイバ４３及び４４
をそれぞれ伝播する。このビームスプリッタ４２も同様
に偏光感知ビームスプリッタで構成することができる。

−船釣に局部発振器としてレーザ装置が用いられるので
、発生したビームはすでに直線偏光している。ビームの
偏光方向は、通過し及び反射するサブビームの偏光方向
に対して４５°の角度をなすように選択するのが好まし
い。しかしながら、放射源としてレーザ装置を用いる場
合、ビームスプリッタ４２を偏光感知ビームスプリッタ
とすることは必ずしも必要ではない。偏光状態を変換す
る素子４５をファイバ４３及び４４の一方の光路中に配
置することができる。

この偏光状態の変換は、ファイバ４３を伝播するサブビ
ームがファイバ３３を伝播するサブビームと同一の偏光
状態となり、ファイバ４４を伝播するサブビームの偏光
方向がファイバ３４を伝播するサブビームの偏光方向と
同一となるように変換するものとする。

２個の光ファイバ３３及び４４をビーム結合素子５０の
入射部に接続する。このビーム結合素子は、例えばハー
フミラ−、ニュートラル（偏光強度）分離プリズム又は
ファイバカップラで構成できる。

信号ビームからのサブビーム及び局部発振器からのサブ
ビームは同様な偏光状態にあり、両者は結合され各々が
信号ビーム成分及び局部発振器ビーム成分の両方を有す
る２個の混合ビームに分割される。これら結合ビームは
ファイバ５１及び５２を経て２個の検出器５３及び５４
に入射する。そして、これらの検出器により光信号を電
気信号に変換する。

信号ビームと局部発振器ビームとを重畳することにより
、結合ビームは、２個のビームの周波数の和となる周波
数を有する第１の成分と周波数が２個の周波数間の差と
なる第２の成分とを具えるものと考えることができ、こ
の第２の成分は信号ビームの変調成分に従って変調され
ている。検出器は低周波数の第２の成分に追従できるだ
けである。

この結果、発生する電気信号は、第１の成分から発生す
る直流成分と第２の成分から生ずる変調交流成分とを含
んでいる。２個の検出器５３及び５４から発生する電気
信号を増幅器５５で結合する。ビーム結合素子５０の２
個の出力部の光信号は反対位相となっている、増幅器５
５は差動増幅器とすべきである。

互いに同一方向に偏光しファイバ３４及び４３を通過す
るサブビームは、ファイバ３３及び４４を通る信号につ
いて説明したと同様に、ビーム結合素子６０で結合され
それぞれファイバ６１及び６２を経て２個の検出器６３
及び６４にそれぞれ入射する２個のビームを形成する。

これら検出器の出力信号を差動増幅器６５で結合する。

２個の差動増幅器５５及び６５の出力信号を加算回路７
０で結合し、例えばオーディオ信号やテレビジョン画像
の処理に好適な変調電気信号を形成する。

局部発振器ビームの微小成分は、例えば受信機内の多数
の面におけるフレネル反射により反射する。この反射が
、ビーム結合素子５０及び６０の出射面、光ファイバ５
１．５２．６１．６２の入射面又は出射面、或いは検出
器５３．５４．６３．６４の放射感知面で生ずると、局
部発振器からの放射光は伝送ファイバ１０に戻るおそれ
がある。この反射した放射光は、不完全な結合部１１．
１２及び１３で再び部分的に反射する。この結果、テレ
ビジョンファイバ（伝送ファイバ）から到来し受信作用
に悪影響を及ぼす疑似信号が発生してしまう。この疑似
信号を抑制するため、本発明による受信機では局部発振
器からの放射光が伝送ファイバ１０に伝達されないよう
に適切に構成する。

本発明の第１の方法によれば、光ファイバ５１゜５２、
６１及び６２の入射面及び出射面を斜めに研磨する。こ
れらの面の法線を光ファイバの軸線に対して数度程度の
微小角をなすように設定することにより、放射光は、こ
れらの面により到来方向とは異なる方向に反射し、この
結果反射光は同一の光路を戻ることができな（なる。斜
めに研磨した端部が用いられている別の光学素子を有す
る光フアイバカップリングは、１９８８年ブライトンで
開催されたＥＣ０Ｃコンフアレンスに投稿されたシー、
ケイ。

ウォング（Ｃ，に、　Ｗｏｎｇ）の発表から既知である
。この発表では、出射ビームを平行にし入射ビームを端
面に集束させる球面レンズが斜めに研磨した端部に結合
されているカップリングについて説明されている。この
カップリング及び球面レンズが光フアイバ端面と対向す
る平坦な面を有する改良されたカップリングは欧州特許
出願第８９２０２１４４．５号に開示されており、この
特許出願書類を参考にする。

ビーム結合素子５０及び６０の入射面及び反射面も放射
ビームの方向に対して斜めに形成し、反射光が光路に戻
るのを回避することができる。

本発明の第２の方法によれば、ビーム結合素子５０及び
６０の出射面並びに検出器５３．５４．６３及び６４に
非反射性コーティング５０’　、　６０’　、　５４’
　、　６３’及び６４′　をそれぞれ形成する。ファイ
バ５１．５２゜６１、６２の入射面及び出射面にも、勿
論非反射性コーティングを形成することができる。非反
射性コーティングを斜めに形成した入射面及び出射面に
形成する場合、非反射性コーティングを極めて良好な品
質のものとする必要はない。従って、０．５％〜１％の
反射率を有するコーティングでも用いることができる。

本発明の第３の方法では、光アイソレータ２２をファイ
バ２１に配置する。この光アイソレータにより偏光感知
ビームスプリッタ３０を光受信機に接続する。このよう
に構成することにより、光受信機からの放射光が伝送フ
ァイバ１０に伝達されるのが回避され、一方ファイバか
らの放射光は妨げられることなく僅かに減衰するだけで
受信機に入射する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光受信機の一実施例の構成を示す
線図である。 ＩＯ・・・伝送ファイバ　　１１．１２．１３・・・結
合部２０・・・入力部　　　　　３０．４２・・・ビー
ムスプリッタ４０・・・局部発振器　　　４２．５０・
・・ビーム結合素子５３、５４．６３．６４・・・検出
器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光信号ビームを供給する光伝送ファイバを結合する
   入力部と、局部発振器ビームを発生する局部発振器と、
   前記信号ビームの放射光と局部発振器からの放射光とを
   結合する少なくとも１個のビーム結合素子と、結合ビー
   ムを電気信号に変換する少なくとも１個の放射感知検出
   器とを有する光受信機において、 局部発振器からの放射光が前記入力部に到 達するのを防止する手段を設けたことを特徴とする光受
   信機。 ２、前記手段が、光受信機に配置されている素子の入射
   面及び／又は出射面に形成されている非反射手段を有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の光受信機。 ３、前記非反射手段を、斜めに研磨した入射面及び／又
   は出射面で構成したことを特徴とする請求項２に記載の
   光受信機。 ４、前記非反射手段が、入射面及び／又は出射面に形成
   した非反射性コーティングを含むことを特徴とする請求
   項２又は３に記載の光受信機。 ５、前記入力部とビーム結合素子との間の光路中に光ア
   イソレータを配置し、ビーム結合素子の方向から到来す
   る放射光を遮断するように構成したことを特徴とする請
   求項１に記載の光受信機。