JPH0258033A - イメージリジェクションミキサ - 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】 〔概要〕 信号光と局部発振光とを混合して検波する時のイメージ
成分を除去するイメージリジェクションミキサに関し、 偏光方向が変動しても、イメージ成分を確実に除去でき
るようにすることを目的とし、信号光と局部発振光との
何れか一方を円偏光とする円偏光器と、他方を偏光分離
する第１の偏光分離器と、該第１の偏光分離器により分
離された光と前記円偏光とを混合する第１．第２の光混
合器と、該第１．第２の光混合器の出力光を偏光分離す
る第２．第３の偏光分離器と、該第２．第３の偏光分離
器により分離された光を電気信号に変換する第１乃至第
４の光電変換器と、前記第１゜第２の光電変換器の出力
信号及び前記第３．第４の光電変換器の出力信号を加え
る第１．第２のハイブリッド回路と、該第１．第２のハ
イブリッド回路の対応ポートの出力信号を加算する第１
．第２の加算器とを備えて構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、信号光と局部発振光とを混合して検波する時
のイメージ成分を除去するイメージリジェクションミキ
サに関するものである。

コヒーレント光通信方式に於いて、光伝送路を介して受
信した信号光と、局部発振光とを混合して検波するホモ
ダイン検波方式又はヘテロダイン検波方式が知られてい
る。このような検波方式に於いては、特に光周波数多重
伝送を行う場合等には、イメージ成分を除去する必要が
あり、その際偏光揺らぎによっても、イメージ成分の除
去特性が劣化しないことが要望されている。

〔従来の技術〕

第３図は光ヘテロダイン検波回路のブロック図であり、
４１はミラーや光カプラ等からなる光混合器、４２はホ
トダイオード等からなる光電変換器、４３は増幅器、４
４はバンドパスフィルタである。

光ファイバ等からなる光伝送路を介して受信した信号光
と、半導体レーザ等からの局部発振光とが、光混合器４
１に入力されて混合され、その出力光が光電変換器４２
に加えられて電気信号に変換される。この電気信号は増
幅器４３により増幅されて、バンドパスフィルタ４４に
より雑音成分が除去されて、所望の帯域の受信信号が出
力される。

信号光と局部発振光との電場成分を、それぞれＥｓ、Ｅ
Ｌとすると、 と表すことができる。なお、Ａｓ　、　　ＡＬ　、　　
ω。

ω１．φ３．φ、は、それぞれ信号光と局部発振光との
電場の振幅、角周波数１位相を示す。

そして光電変換器４２に於ける光電流■、は、光混合器
４１から出力されるビート成分ＥＩＦの自乗の交流成分
に比例するもので、 ＥＩＦＩ”　＝ＩＥｓ　＋Ｅｔ　　ｌ”＝　ＩＡｓ　　
１２＋　ｌＡｔ　　ｌ”＋２Ａ！　ＡＬＣＯ３（２π（
ｆｓ　　　ｆＬ）ｔｌ（φ、−φＬ）〕　　　　　　・
・・（３）であるから、 ＩＦ　”２Ａｓ　ＡＬ　ｃｏｓ　　（±（２πｆ＋ｙｔ
＋Φ）〕・・・（４） となる。但し、 ｆ＋ｙ＝　ｌ　ｆ、　　　ｆｔ　　ｌ　　　　　　　−
（５）Φ　＝φ３−φＬ　　　　　　　　　・・・（６
）である。

この場合、中間周波帯（ＩＦ帯）でみると、第４図に示
すように、±ｆｌＦの位置にスペクトルが生じる。この
場合の−（ｆ−ｆＬ）＝−Ｅｒｒの成分がイメージ成分
であり、斜線を施して示しである。

又波長多重化方式に於いては、信号光として周波数が僅
か異なる光を用いて多重化伝送を行うものであり、二つ
の信号光の周波数をｆ３□＋ｆＳ２とし、局部発振光の
周波数ｆＬとの関係を、ｆ　＊ｚ＜　ｆ　Ｌ　＜　ｆ　
ｔｌ　　　　　　　　　　・・・（７）とすると、ＩＦ
帯に於けるスペクトルは、第５図に示すものとなり、　
　ｆ　ＩＦＩ　とｆ　ＩＦＩとがビート成分子　ＩＦＩ
　と−ｒ＋ｒ□とのイメージ成分となる。

従って、ビート成分子　ＩＦＩに含まれる信号を復調す
る時に、このビート成分子□１に近接したイメージ成分
子８，２が妨害を与えることになる。従って、このよう
なイメージ成分を除去することが必要となる。

第６図は従来例の説明図であり、前述のイメージ成分を
除去する機能を設けた従来例のイメージリジェクション
ミキサの要部を示し、５１は円偏光器、５２は光混合器
、５３は偏光分離器、５４５５は光電変換器、５６はハ
イブリッド回路、５７．５８は増幅器であり、局部発振
光を円偏光器５１により円偏光とし、直線偏光の信号光
と合成する場合を示す。なお、信号光を円偏光とし、局
部発振光を直線偏光として合成することもてきる。

光混合器５２により混合された光を、偏光分離器５３に
より分離してそれぞれ光電変換器５４５５に入力し、電
気信号に変換してハイブリッド回路５６に加える。ハイ
ブリッド回路５６は、ポー１−ＰＩからボートＰ３へ、
又ボートＰ２からポー）Ｐ４への経路では、それぞれ位
相は変化せずに、３ｄＢの損失となり、ボートＰ１から
ボートＰ４へ、又ボートＰ２からボートＰ３への経路で
は位相が９０度変化し、且つ３ｄＢの損失となる構成を
有し、信号周波数帯域に対応した各種の構成を用いるこ
とができる。

信号光及び局部発振光の周波数をそれぞれｆｓｆ、とす
ると、増幅器５７．５８の出力信号をスペクトルアナラ
イザ（図示せず）に加えた時、その出力信号１　ｓ　（
ｔｌ、　　Ｉ　４　（ｔｌは、＋ｘ　（ｔｌｏｃ　（１
＋ｓｇｎ（ｆｓ　　　ｒＬ　）　）ｃｏｓ　（２ｒｃ　
ｆ　Ｂｙ　ｔ　’　ｔｔ））　　　・・・（ｓ１１４　
（ｔ）”　（１＋ｓｇｎ（ｆｓ　　　ｆＬ）　）ｓｉｎ
　（２πｆ　、、　ｔ　’　（ｔ））　　　・（９）但
し、 であり、ｔ　’　（ｔｌは、光学系の立体配置等によっ
て決まる時間についての関数である。前述の（８１，（
９１式から、 ＋）ｆｔ＞ｆｃの時、Ｉ、（ｔｌ＝０ （Ｉ３　（ｔ）”　ｃｏｓ　（２πｆ＋ｒｔ　’（ｔｌ
）　）ｉｉ　）　　ｆ　Ｓ＜　ｆ　Ｌ　（７）時、Ｉ　
ｓ　（ｔｌ＝　０（Ｉ　ａ　（ｔ）ｏｃ　ｓｉｎ　（２
πｒ、、ｔ　’（ｔ））　）・・・０υ となる。従って、増幅器５７．５８の出力信号Ｓ１、Ｓ
２について、第７図に示すように、ｆ５〉ｆＬ又はｆ、
＜ｆＬの条件に対応して、イメージ成分が除去されたも
のとなる。例えば、第５図に於けるビート成分子　ＩＦ
＋　に含まれる信号の復調出力信号を増幅器５７から信
号Ｓ１として出力し、ビート成分−ｆｏ、のイメージ成
分に含まれる信号の復調出力信号を増幅器５８から信号
Ｓ２として出力することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の第６図に示す従来例に於いては、信号光と局部発
振光との何れか一方を円偏光、他方を直線偏光として混
合するものであり、その場合の直線偏光を、偏光分離器
５３に対して４５度の偏光面となるように正確に調整し
、光パワーが等分に分離されて光電変換器５４．５５に
人力される構成とする必要がある。この調整がずれると
、消光比を充分な値とすることができなくなる。即ち、
イメージ成分を充分に抑圧することができなくなる。こ
の消光比ＥＲ（ｄＢ）は、０９式のｉ）の場合に、 ＥＲ＝　　１０　ｌ　ｏ　ｇ　（１４ｆｔ）／　Ｉ３　
（ｔｌ）又ＯＤのｉｉ　）の場合に、 ＥＲ＝　　１０　ｔｌ　ｏ　ｇ　（１３（ｔ）／　ｌ４
（ｔ））で表される。

又信号光は、光伝送路の状態によって偏光揺らぎが生じ
るものであり、このような場合には、前述の消光比ＥＲ
が劣化する欠点があった。

本発明は、偏光方向が変動しても、イメージ成分を確実
に除去できるようにすることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のイメージリジェクションミキサは、直線偏光の
光を偏光分離して、それぞれ円偏光と合成した出力光に
ついて検波処理し、同一偏光成分についての検波出力信
号を加算して出力するものであり、第１図を参照して説
明する。

信号光と局部発振光との何れか一方を円偏光とする円偏
光器１と、この円偏光器１の円偏光を２分岐する光分離
器１１１と、他方を偏光分離する第１の偏光分離器２（
局部発振光を円偏光とし、信号光を偏光分離する場合を
図示している）と、この第１の偏光分離器２で分離され
た光と円偏光とを混合する第１．第２の光混合器３．４
と、第１、第２の光混合器３，４の出力光を偏光分離す
る第２．第３の偏光分離器５．６と、第２の偏光分離器
５により分離された光を電気信号に変換する第１．第２
のホトダイオード等からなる光電変換器７，８と、第３
の偏光分離器６により分離された光を電気信号に変換す
るホトダイオード等からなる第３．第４の光電変換器９
，１０と、第１、第２の光電変換器７．８の出力信号を
加える第１のハイブリッド回路１１と、第３．第４の光
電変換器９，１０の出力信号を加える第２のハイブリッ
ド回路１２と、第１．第２のハイブリッド回路１１．１
２の対応ポート（Ｐ３ａとＰ３ｂ、Ｐ４ａとＰ４ｂ）の
出力信号を加算する第１．第２の加算器１３．１４とを
備えている。又第１．第２の加算器１３．１４の出力信
号を増幅器１５１６により増幅し、必要に応じて図示を
省略したバンドパスフィルタにより雑音成分を除去する
。

〔作用〕

局部発振光を円偏光とする場合、その偏光状態は変化し
ないので、λ／４板等により円偏光器１を構成すること
ができる。又信号光を第１の偏光分離器２により分離す
る場合、偏光揺らぎの為に分離される光パワーが異なる
ことになるが、それぞれ第１．第２の光混合器３．４に
より円偏光と混合され、次に第２．第３の偏光分離器５
．６により分離される。この場合に、それぞれ等分に光
パワーが分離されるように、光混合器３．４と偏光分離
器５，６との接続を設定する。

第２の偏光分離器５により分離された光は、第１、第２
の光電変換器７，８により電気信号に変換されて、第１
のハイブリッド回路１１に入力される。文筆３の偏光分
離器６により分離された光は、第３．第４の光電変換器
９，１０により電気信号に変換さて、第２のハイブリッ
ド回路１２に入力される。

従って、第１のハイブリッド回路１１のボートＰ３ａと
、第２のハイブリッド回路１２のボートＰ３ｂとは、第
６図のハイブリッド回路５６のボーｌＰ３に相当し、第
１のハイブリッド回路１１のボートＰ４ａと、第２のハ
イブリッド回路１２のボートＰ４ｂとは、第６図のハイ
ブリッド回路５６のボートＰ４に相当することになり、
対応するボートの出力信号を加算器１３．１４により加
算する。それにより、信号光の偏光揺らぎが生じて、第
１の偏光分離器２で等分に２系統に分離できない場合で
も、各系統に於いてイメージ成分の抑圧ができることに
なり、且つ加算器１３．１４により各系統の信号を加算
して、受信感度を向上することができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例のブロック図であり、２０は局
部発振光を出力する半導体レーザ、２１はλ／４からな
る円偏光器、２１１は円偏光器出力を２分岐する光分離
器、２２は第１の偏光分離器、２３．２４は光カプラ等
からなる第１．第２の光混合器、２５ａ、２５ｂ、２６
ａ、２６ｂは偏光分離器、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２
８ｂ。

２９ａ、２９ｂ、３０ａ、３０ｂはホトダイオード等か
らなる光電変換器、３１．３２は第１．第２のハイブリ
ッド回路、３３．３４は第１．第２の加算器、３５．３
６は増幅器、３７〜４０は減算器である。

信号光と局部発振光との何れか一方を円偏光とするもの
であり、この実施例に於いては、局部発振光が半導体レ
ーザ２０から出力され、その偏光状態が既知であるから
、λ／４仮によって容易に円偏光とすることができるこ
とになり、又信号光は、光伝送路の条件によって偏光揺
らぎが生じるので、局部発振光を円偏光器２１により円
偏光とする場合を示す。又第１．第２の光）昆合器２３
゜２４のそれぞれ二つの出力光を利用する場合を示し、
従って、偏光分離器２５ａ、２５ｂにより第２の偏光分
離器が構成され、偏光分離器２６ａ２６ｂにより第３の
偏光分離が構成された場合を示す。

信号光は、第１の偏光分離器２２により直交する偏光成
分に分離され、その一方は第１の光混合器２３に、他方
は第２の光混合器２４にそれぞれ加えられて、円偏光の
局部発振光と混合される。

第１．第２の光混合器２３．２４からは、それぞれ二つ
の出力光が得られるので、第１の光混合器２３の第１の
出力光は偏光分離器２５ａに、第２の出力光は偏光分離
器２５ｂに、それぞれ偏光面が４５度となるようにして
入力される。文筆２の光混合器２４の第１の出力光は偏
光分離器２６ａに、第２の出力光は偏光分離器２６ｂに
、それぞれ偏光面が４５度となるようにして入力される
。

従って、偏光分離器２５ａ、２５ｂからはそれぞれ光パ
ワーが等分に分離されて出力され、光電変換器２７ａ、
２８ａ、２７ｂ、２８ｂに入力されて電気信号に変換さ
れて、光電変換器２７ａ。

２７ｂの出力信号は減算器３７に加えられ、又光電変換
器２８ａ、２８ｂの出力信号は減算器３８に加えられる
。この時、光電変換器２７ａ、２７ｂには、それぞれ１
８０度の位相差のビート成分が入力され、同様に、光電
変換器２８ａ、２８ｂにもそれぞれ１８０度の位相差の
ビート成分が入力されるから、減算器３７．３８により
ビート成分は相加され、強度雑音成分は相殺される。同
様にして、偏光分離器２６ａ、２６ｂからも光パワーが
等分に分離されて出力され、光電変換器２９ａ、　　３
０　ａ、　　２９　ｂ、　　３０　ｂに入力され、減算
器３９．４０により、ビート成分が相加され、強度雑音
成分は相殺される。

減算器３７．３８の出力信号は、第１のハイブリッド回
路３１のポートＰ１ａ、Ｐ２ａに入力され、又減算器３
９．４０の出力信号は、第２のハイブリッド回路３２の
ポートＰｌｂ、Ｐ２ｂに入力される。そして、第１のハ
イブリッド回路３１のポートＰ３ａと第２のハイブリッ
ド回路３２のポートＰ３ｂとの出力信号は、第１の加算
器３３に加えられて加算され、文筆１のハイブリッド回
路３１のポートＰ４ａと第２のハイブリッド回路３２の
ポートＰ４ｂとの出力信号は、第２の加算器３４に加え
られて加算される。

第１．第２の加算器３３．３４の出力信号は、前述の０
０式に示すように、信号光と局部発振光との周波数の関
係に応じたイメージ成分を抑圧したものとなり、増幅器
３５．３６により増幅されて出力される。

この実施例に於いては、第１図に示す構成に比較して、
第１．第２の光混合器のそれぞれ二つの出力光を有効に
利用して、受信感度を向上し、且つ局部発振光の強度雑
音成分を抑圧することができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、信号光と局部発振光と
の何れか一方を円偏光とし、他方を直交偏光成分に分離
して、円偏光とそれぞれ第１．第２の光混合器３．４に
より混合し、それぞれの出力光を第２．第３の偏光分離
器５．６により直交偏光成分に分離して光電変換し、第
１．第２のハイブリッド回路１１．１２により、信号光
と局部発振光との周波数の関係に応じたイメージ成分を
抑圧した出力信号を得ると共に、ハイブリッド回路１１
．１２の対応ボート（Ｐ　３　ａとＰ３ｂ、Ｐ４ａとＰ
４ｂ）の出力信号を加算して出力することにより、信号
成分を相加して出力することができるものであり、第１
の偏光分離器２により信号光を分離する場合に、信号光
に偏光揺らぎが生じて、第１．第２の光混合器３，４へ
の入力光パワーに差が生じても、それぞれの系統に於い
てイメージ成分の抑圧を行った後、第１．第２の加算器
１３．１４により加算するものであるから、イメージ抑
圧特性が劣化することはない。即ち、偏光揺らぎがあっ
ても、イメージ成分を確実に除去することができる。

従って、コヒーレント光通信方式に於いて、周波数多重
化伝送を行う場合のイメージリジェクションミキサとし
て、各信号光の波長及び局部発振光の波長が近接してい
る場合でも、イメージ成分を充分に抑圧することが可能
となり、特に、前述の実施例のように、二重平衡型とし
た場合には、局部発振光の強度雑音を抑圧し、且つ受信
感度を向上することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の詳細な
説明図、第３図は光ヘテロダイン検波回路のブロック図
、第４図はイメージ成分の説明図、第５図は周波数多重
化方式に於けるイメージ成分の説明図、第６図は従来例
の説明図、第７図はイメージリジェクション出力説明図
である。 １は円偏光器、２は第１の偏光分離器、３，４は第１．
第２の光混合器、５．６は第２．第３の偏光分離器、７
〜１０は第１〜第４の光電変換器１１．１２は第１．第
２のハイブリッド回路、１３．１４は第１．第２の加算
器、１５．１６は増幅器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 信号光と局部発振光との何れか一方を円偏光とする円偏
   光器（１）と、他方を偏光分離する第１の偏光分離器（
   ２）と、 該第１の偏光分離器（２）により分離された光と前記円
   偏光とを混合する第１、第２の光混合器（３、４）と、 該第１、第２の光混合器（３、４）の出力光を偏光分離
   する第２、第３の偏光分離器（５、６）と、 該第２、第３の偏光分離器（５、６）により分離された
   光を電気信号に変換する第１乃至第４の光電変換器（７
   〜１０）と、 前記第１、第２の光電変換器（７、８）の出力信号及び
   前記第３、第４の光電変換器（９、１０）の出力信号を
   加える第１、第２のハイブリッド回路（１１、１２）と
   、 該第１、第２のハイブリッド回路（１１、１２）の対応
   ポートの出力信号を加算する第１、第２の加算器（１３
   、１４）とを備えた ことを特徴とするイメージリジェクションミキサ。