JPH05224267A - 光受信器 - Google Patents

光受信器

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JPH05224267A
JPH05224267A JP2373292A JP2373292A JPH05224267A JP H05224267 A JPH05224267 A JP H05224267A JP 2373292 A JP2373292 A JP 2373292A JP 2373292 A JP2373292 A JP 2373292A JP H05224267 A JPH05224267 A JP H05224267A
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JP
Japan
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light
optical
signal
local
output
Prior art date
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Application number
JP2373292A
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English (en)
Inventor
Tazuko Tomioka
多寿子 富岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はホモダイン受信で偏波ダイバーシテ
ィを行なうことを目的とする。 【構成】 信号光の偏波を直交する2つの偏波に分離し
た後、各々の偏波を独立な位相制御系を持つ局発光で受
信する。 【効果】 ホモダイン受信で偏波ダイバーシティを行な
うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント光通信に
用いられる光受信器に係り、特に、ホモダインで偏波ダ
イバーシティを行なう技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、コヒーレント光通信では受信側
にて、送信された信号光と受信器内で発生する局発光と
を混合させ、その干渉波を受信して情報の伝達に供して
いる。この際、信号光と局発光との偏波が一致する必要
があり、一致していない場合には干渉が十分に起こらず
受信感度が劣化してしまう。
【0003】このため、信号光と局発光との偏波を一致
させる方法として従来より、信号光又は局発光の一方の
偏波を他方の偏波と一致させるべく制御する偏波能動制
御、混合光を互いに直交する2偏波に分離して受信する
偏波ダイバーシティ、及び、時分割で直交する2偏波が
スイッチングする形式で信号光を送信する偏波スクラン
ブル等が提案されている。
【0004】このうち、偏波ダイバーシティは、動作が
安定かつ高速であるため、比較的によく使用されてい
る。図6はこのような偏波ダイバーシティを用いたコヒ
ーレント光受信器の従来例を示す構成図であり、以下同
図を基にその原理を説明する。
【0005】同図において、信号光1と局発光発生部2
から出射された局発光は、カップラ3に供給されて混合
される。そして、カップラ3の出射波は、偏光分離素子
4にて直交する2偏波に分離され、各偏波はそれぞれ個
別の光受信器5a,5bで受信される。なお、この時、
局発光はそれぞれの光受信器5a,5bに同程度のパワ
ーが入射するように、あらかじめその偏波を調整してお
く。
【0006】そして、各光受信器5a,5bに入射され
た光は、信号光、局発光ともに偏光分離素子の軸によっ
て決定される同一の偏波であるので、入射光の全パワー
が干渉することになる。その後、2つの光受信器5a,
5bの出力を加算することにより、送信された信号光の
すべてを受信することが可能となり、理論的には偏波変
動による受信感度の劣化がない。
【0007】この様な原理によって、偏波ダイバーシテ
ィは高速の偏波変動に十分に対応できて、受光感度の変
動が小さく、どの様に偏波が変動しても信号を見失うこ
とがないことから、確実な信号の受信が保証される。
【0008】コヒーレント光通信には大別して、ヘテロ
ダイン方式とホモダイン方式の2種類がある。このう
ち、ヘテロダインは信号光と局発光の光周波数が異なり
ディテクタでは中間周波の形で検波され、復調器でベー
スバンド信号に復調される。また、ホモダインは信号光
と局発光が同一の光周波数でディテクタで検波された信
号はベースバンド信号になっている。したがって、ホモ
ダインでは局発光と信号光は位相が一致していないと、
干渉しても十分な信号強度が得られない。
【0009】そして、ホモダインはヘテロダインと比較
して、レーザ線幅への要求が厳しいなどの欠点もある
が、受光感度が優れ、受光時にベースバンド信号を検波
することから受信器の周波数帯域幅の要求が、中間周波
を使用するヘテロダインより緩いという利点がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホモダ
インで偏波ダイバーシティを行なおうとした場合、偏波
変動は直交する2偏波の位相がそれぞれ変動することに
対応するため、偏光分離素子から出射した信号光と局発
光の位相差はカップラに入射する以前の信号光の偏波変
動によって変化してしまう。このため、位相同期がかけ
られず、受信が困難である。
【0011】従って、従来においては、ホモダインで偏
波ダイバーシティを行なうことができないという欠点が
あった。
【0012】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、ホ
モダイン受信が可能な偏波ダイバーシティ光受信器を提
供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ホモダイン方式にて光信号を受信する光
受信器であって、信号光を偏光の直交する第1の信号光
と第2の信号光とに分離する偏光分離手段と、前記第1
の信号光と偏波の一致する第1の局発光を出射する手段
と、前記第1の信号光と第1の局発光とが混合された信
号を受信する第1の光検波手段と、該第1の光検波手段
の出力の一部を使用して前記第1の局発光の位相を制御
し、前記第1の光検波手段のデータ出力を最大とする手
段と、前記第2の信号光と偏波の一致する第2の局発光
を出射する手段と、前記第2の信号光と第2の局発光と
が混合された信号を受信する第2の光検波手段と、該第
2の光検波手段の出力の一部を使用して前記第2の局発
光の位相を制御し、前記第2の光検波手段のデータを最
大とする手段と、前記第1の光検波手段と第2の光検波
手段との出力を合成する合成手段と、を有することが特
徴である。
【0014】
【作用】上述の如く構成すれば、直交する偏波に分離さ
れた2つの信号光に対して、それぞれ個別に局発光の位
相同期を行なうことができる。従って、ホモダイン方式
で偏波ダイバーシティを行なうことができるようにな
る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明が適用された光受信器の第1実施
例の構成を示すブロック図である。
【0016】図示のように、この受信器は、送信された
信号光1を直交する2つの偏波に分離する偏光分離素子
(PBS)7と、分離された各光系統毎に設けられる光
ハイブリッド8a,8b、光検出器9a,9b、PLL
コントローラ10a,10b、局発光発生部11a,1
1b、及び、各光系統毎に得られた信号を合成する合成
部12から構成されている。
【0017】光ハイブリッド8a,8bは、偏光分離素
子7で分離された光信号と局発光発生部11a,11b
から出力される局発光を混合して光検出器9a,9bに
出力する。
【0018】光検出器9a,9bは、光ハイブリッド8
a,8bで混合された信号光をホモダイン検波し、この
検波信号を合成部12、及びPLLコントローラ10
a,10bに出力する。
【0019】PLLコントローラ10a,10bは、光
検出器9a,9bからの検波信号を使用して、局発光発
生部11a,11bから出力される局発光の位相を信号
光の位相と同期させるべく制御するものである。
【0020】このように構成された受信器においては、
偏光分離素子7で分離された2つの光は、各々全く独立
にホモダイン検波されることになり、位相制御をかける
ことができるようになる。従って、ホモダイン方式にお
いて偏波ダイバーシティを行ない十分な信号強度を得る
ことができるようになる。
【0021】また、図1に示した光ハイブリッド8a,
8b、光検出器9a,9b、及びPLLコントローラ1
0a,10bは位相制御系の形態に応じてその構成が異
なる。例えば、その一つに図2に示す如くの位相制御系
コスタスループを使用するものがある。なお、図2に示
すコスタスループは、周知であるので、その説明は省略
する。
【0022】また、その他にも、決定指向、パイロット
キャリアなど種々の位相制御系が存在し、本発明はどの
ような位相制御系を用いても適用可能である。更に、局
発光の位相制御は外部位相制御器を使用しても良く、ま
た、直接変調を行なっても良い。この際、直接変調は外
部変調器を使用する場合に比べて位相の無限追従性を有
するという利点がある。
【0023】また、ホモダイン方式では、従来は2つの
偏波を一致させるためにフィードバックループを持つ能
動偏波制御を行なうことが多かったが、本実施例では、
偏波ダイバーシティが使用可能となることによって、偏
波制御のためのフィードバックループが不要となる。
【0024】図3は本発明の第2実施例の構成を示すブ
ロック図であり、局発光発生部2を1つだけ使用した例
である。この例では、局発光発生部において、1つの局
発光をカップラ,ビームスプリッタ等で2系統に分岐
し、一方を位相変調器14a、他方を位相変調器14b
に供給する。そして、各位相変調器14a,14bにて
独立に位相制御を行なった後、各光ハイブリッド8a,
8bに供給する。これによって、局発レーザ発生部2が
1つとなるので、構成を簡単化することができるように
なる。
【0025】偏波ダイバーシティでは、それぞれの枝の
受光部で検波された信号電圧は各々の枝に入射した信号
光の振幅に比例している。したがって、それらをそのま
ま加算しても、その和は一定にならず信号光の偏波変動
に影響されてしまう。一定にするためにはそのパワー、
あるいはパワーと比例関係にある量に変換して加算しな
ければならない。これまで偏波ダイバーシティが良く使
用されてきたヘテロダイン検波では、中間周波からベー
スバンド信号を復調するときに二乗検波を用いることが
多く、二乗検波器出力はパワーと比例関係にあってその
まま加算することができた。しかし、ホモダインではフ
ォトダイオードの出力がそのままベースバンド信号とな
っており、さらに復調する必要はないが、合成出力を一
定にするためには2枝の合成時に最大比合成などを使用
しなければならない。最大比合成とはそれぞれの枝の信
号にその振幅に比例した重み付けをしてから加算する方
法である。
【0026】偏波ダイバーシティの2枝を合成する際に
一方の枝の出力が雑音に埋もれる程小さいときにはその
枝を切り離してしまう方法も考えられる。本発明では、
一方の枝の信号が非常に小さいかあるいはその枝に信号
が入ってこない場合、位相制御系が正しく動作しないか
まったく動作しない可能性がある。この時、位相制御系
の動作によっては局発光が大きな雑音を出してしまうこ
とも考えられるため、どちらか一方の枝に入射する信号
光のパワーが非常に小さいときはその枝の出力を切り離
しておくと有効である。
【0027】図4は、図3に示した第2実施例の変形例
を示す構成図であり、この例では、どちらか一方の系統
に直接位相制御、周波数制御をかけ、他方の系統は局発
光発生部2からの分岐出力に、外部の位相変調器14b
を使用して位相制御をかけている。このように構成すれ
ば、更に構成を簡単化することができるようになる。
【0028】図5は本発明の第3実施例の構成を示すブ
ロック図であり、光検波器のフォトダイオードの部分に
バランス型受信器16を採用した例である。同図に示す
光ハイブリッド8aで局発光と信号光とを混合すると、
光の性質上干渉光の位相が180度ずれた2つの光が出
射光として現れる(ホモダインの場合は2つの出射光で
データの1,0が反転したものが現れる)。そして、通
常はそのうち一方のみを受信するが、この例では、バラ
ンス型受信器16により、両方の信号を受信することが
できるので、光のパワーを有効に受信することができ、
局発光の強度雑音を抑制することができるようになる。
【0029】また、一方の系統の信号が非常に小さいか
あるいはその枝に信号が入ってこない場合には、位相制
御系が正しく動作しないかまったく動作しない可能性が
あり、この時、位相制御系の動作によっては局発光が大
きな雑音を出してしまうことも考えられるため、信号光
のパワーが非常に小さいときはその枝の出力を切り離し
ておくと有効である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホモダイン受信をする場合に、信号光の偏波を直交する
2つの偏波に分離した後、各々の偏波を独立な位相制御
系を持つ局発光で受信することにより、偏波ダイバーシ
ティ受信が可能となる。その結果、高速の偏波変動に対
応が可能で、偏波変動による受信感度の変動が少ない、
安定な受信が可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された光受信器の第1実施例の構
成を示すブロック図である。
【図2】第1実施例の位相制御系としてコスタスループ
を用いた際の例を示す構成図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す構成図である。
【図4】第2実施例の変形例を示す構成図である。
【図5】本発明の第3実施例を示す構成図である。
【図6】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 信号光 7 偏光分離素子 8a,8b 光ハイブリッド 9a,9b 光検出器 10a,10b PLLコントローラ 11a,11b 光レーザ発生部 12 合成部 13a,13b PLLコントローラ 14a,14b 位相変調器 15 周波数制御器 16 バランス型受信器 17 アンプ 21a,21b 光ハイブリッド 22a,22b 光検出器 23a,23b 局発光発生部 24a,24b ループフィルタ 25 合成部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホモダイン方式にて光信号を受信する光
    受信器であって、 信号光を偏光の直交する第1の信号光と第2の信号光と
    に分離する偏光分離手段と、前記第1の信号光と偏波の
    一致する第1の局発光を出射する手段と、前記第1の信
    号光と第1の局発光とが混合された信号を受信する第1
    の光検波手段と、該第1の光検波手段の出力の一部を使
    用して前記第1の局発光の位相を制御し前記第1の光検
    波手段のデータ出力を最大とする手段と、前記第2の信
    号光と偏波の一致する第2の局発光を出射する手段と、
    前記第2の信号光と第2の局発光とが混合された信号を
    受信する第2の光検波手段と、該第2の光検波手段の出
    力の一部を使用して前記第2の局発光の出射光の位相を
    制御し前記第2の光検波手段のデータを最大とする手段
    と、前記第1の光検波手段と第2の光検波手段との出力
    を合成する合成手段と、を有することを特徴とする光受
    信器。
  2. 【請求項2】 前記第1及び第2の局発光を出射する手
    段は1つのレーザ装置から構成され、前記レーザ装置の
    出射光を第1の局発光と第2の局発光に2分して、おの
    おの異なる位相制御ループで制御することを特徴とする
    請求項1記載の光受信器。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2の光検波手段はその受
    信部がバランス型になっていることを特徴とする請求項
    1記載の光受信器。
  4. 【請求項4】 前記合成手段は前記第1及び第2の光検
    波手段の出力に対して最大比合成を行っていることを特
    徴とする請求項1記載の光受信器。
  5. 【請求項5】 前記合成手段は前記第1及び第2の光検
    波手段の出力レベルを検出し、そのいずれか一方が雑音
    レベルである場合、前記雑音レベルの出力を該合成手段
    から切り離し、他方の出力のみを入力することを特徴と
    する請求項1記載の光受信器。
JP2373292A 1992-02-10 1992-02-10 光受信器 Pending JPH05224267A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008065961A (ja) * 2006-09-11 2008-03-21 Hitachi Ltd 光情報検出方法、光ヘッド及び光ディスク装置
WO2012144108A1 (ja) * 2011-04-21 2012-10-26 日本電気株式会社 光受信方法および光受信機
JP2014003445A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Nec Corp 受信信号処理装置、受信信号処理方法およびプログラム

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