JPH0693654B2 - 光ホモダイン検波光通信方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光を情報信号に対応して変調することに情報を
伝送する光通信方法及び装置に関するものである。

（従来の技術） 近年半導体レーザの特性が向上し単一軸モードで発振し
かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られるよう
になった。これを利用することで光の周波数や位相の情
報を用いるコヒーレント光伝送方式の実現が可能にな
り、高感度なシステムが実現されるようになってきた。
特に光検波回路において光信号から直接ベースバンド信
号を再生する光ホモダイン検波方式は光信号から中間周
波信号が再生される光ヘテロダイン検波方式に比べ信号
帯域幅が半分で済むため受信感度が3dB高くなること
や、受信回路の高域遮断周波数が、少なくとも光ヘテロ
ダイン検波方式の1/3以下で済むため、受信回路の設
計、製作が容易でしかも低雑音化しやすい等の利点を有
している。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、ホモダイン検波方式が適用できる振幅変調方式
（ASK）や、位相変調方式（PSK）は外部変調器を用いな
ければならないため、例えば半導体レーザの直接変調が
可能な周波数変調光ヘテロダイン検波方式に比べて挿入
損失の増大、部品数の増大等を避けることはできなかっ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は上記の問題を解決し変調器の挿入損失が
ない、光ホモダイン検波形の通信装置を提案するもので
ある。

（問題を解決するための手段） 本発明による光ホモダイン検波光通信方法と装置は２値
周波数偏移変調された信号光で情報を伝送し、これを受
信部で局部発振光源を用いて、中間周波数帯に変換す
る。この際変換された２値周波数偏移変調信号の低周波
数側成分の中心周波数を信号伝送速度の1/10以下の周波
数に設定し、この低周波数成分のみを光ホモダイン形検
波回路により復調するものである。

（作用） 本発明による検波方法においては、２値周波数変調波は
例えば半導体レーザを直接変調することにより得られる
ので外部変調器を挿入することによる損失を取り除くこ
とができる。しかも、２値周波数変調した信号の一方を
ホモダイン検波するのでASKホモダイン方式と同程度の
受信感度を得ることができる。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。本実施例は本発明を伝送容量400Mb/SのFSKシステム
に適用したものである。送信側は通常の光周波数変調シ
ステムと同様で、半導体レーザにて構成される信号光源
１を送信信号２によって直接変調することにより、信号
の１（マーク）と０（スペース）の周波数差が3GHzの２
値周波数変調された送信光３を得ている。こうして得ら
れた信号光を光ファイバ４にて伝送する。

受信側では、ホモダイン検波方式で特に問題となる信号
光３と局部発振光５の位相ゆらぎによる信号波形のシテ
ィ劣化を回避するために、位相ダイバーシティ方式を採
用している。なお位相ダイバーシティ方式はディビス
（A.W.Davis）らによる論文「位相ダイバージティを用
いた広帯域ホモダイン受信機」（“A wideband homodyn
e receiver using phase diversity",11th Europian Co
nference on Opticol Communication,Technical Diges
t,Vol.1,1985）に詳しく述べられているのて詳細な説明
は省略する。まず偏波面保存型の光ファイバ４により伝
送されてきた信号光３は光90゜ハイブリッド合波器６
（リープ（W.R.Leeb）による論文「光周波数に対する90
゜及び180゜ハイブリッドの実現」（Realization of 90
゜ and 180゜ hybrids for optical frequenucies"）AE
U,37,p203,1983参照）にて局部発振光５と合波される。
これより互いに90゜位相のずれた第1,第２の合波光7,8
が得られる。第1,第２の合波光7,8はおのおの第1,第２
の光検出器9,10により電気信号に変換された第1,第２の
増幅器11,12で増幅される。その後第1,第２のローパス
フィルタ13,14にてマーク信号のみ取り出される。これ
を第1,第２の自乗検波器15,16で自乗検波した後、線形
合成回路17にて２つの信号を合成し、復調信号18を得
る。この際２つの信号は互いに90゜位相がずれているの
で線形合成することで、局部発振光と信号光の位相ゆら
ぎの影響を受けることなく一定振幅の信号に復調され
る。

尚位相ダイバーシティを行なう際取り出される信号の低
周波数側の中心周波数は信号伝送速度の約1/10以下であ
れば良く、この実施例では自動周波数制御系22を用い
て、10MHz以下になるように安定化されている。また信
号のビートスペクトル幅は20MHzであり受信感度は−45d
Bmで安定であった。

以上により400Mb/SASK位相ダイバーシティ方式と同程度
の受信感度が得られる。しかも半導体レーザを直接変調
するために変調器挿入による損失も回避できた。

第２図に本発明の第２の実施例を示す。

第２の実施例は伝送容量を1.2Gb/sに設定し、第１の実
施例と同様な構成で高速化に対する本システムの有効性
を示すものである。ただし、受信系で３ポート位相ダイ
バーシティ方式を採用している。この方式では120゜ハ
イブリッド合波器21（シーン（S.K.Sheen）による「３
×３方向性結合器を用いた光ファイバ干渉計‐解析」
（“Optical fiber interferometers with 3×3 direct
oional couplers-Analysis"）,J.Appl.Phys.,52,P3865,
1981参照）を使用するが第１の実施例で用いる90゜ハイ
ブリッド合波器６に比べて製作しやすいという利点があ
る。ただし光ホモダイン検波系20は図１と同様なものが
３台必要になる。しかし、ホモダイン検波系では検波後
すぐベースバンド信号が得られるので、ヘテロダイン検
波系に比べ各受信回路はかなり狭帯域にでき、比較的容
易に製作できる。本実施例では光ホモダイン検波系20の
カットオフ周波数を900MHz程度に設定した。

本発明において他にもさまざまな変形が可能である。例
えば半導体レーザの外側に共振器用の反射鏡を置く、外
部共振器形半導体レーザやモノリシック外部共振器付半
導体レーザのようにスペクトル幅の狭い光源を用いるこ
とで受信系をスペクトル幅に対する要求の厳しい光PLL
方式（マリヨンによる論文、「光ホモダイン検波を用い
たデジタルファイバ伝送」（Digtal fibre transmissio
n using optical homodyne detection）、Electronics
Letters,20,p281,1984参照）を適用することも可能であ
る。また異なる変調周波数を持つ２つ以上の信号光を同
時に送り同数の局部発振光源を用意し、それぞれの低周
波数側の中間周波数をOHz付近にするよう局部発振光源
の周波数を設定して取り出すという周波数多重光通信装
置も考えられる。

（発明の効果） 以上詳しく述べた様に本発明によればASKホモダイン検
波系と同程度の受信感度を持ち変調器挿入損失のない光
ホモダイン検波通信装置が構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は本発
明の第２の実施例を示す図である。 図おいて １……信号光源 ２……送信信号 19……局部発振光源 20……光ホモダイン形検波回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−107626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−66734（ＪＰ，Ａ) 特表 昭63−500067（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光送信部において情報信号に対応して変調
   された送信信号光により情報を伝送し、受信部において
   局部発振光源を用いて前記送信信号光をホモダイン検波
   して信号を復調する光ホモダイン検波光通信方法におい
   て、送信信号光を２値周波数偏移変調し、前記受信部で
   中間周波帯に変換された２値周波数偏移変調信号の低周
   波数側成分の中心周波数の信号伝送速度の1/10以下の周
   波数に設定し、この低周波数成分のみを復調することを
   特徴とする光ホモダイン検波光通信方法。
2. 【請求項２】送信信号に応じて周波数変調された光を発
   する機能を有する信号光源と、信号光を伝送する光ファ
   イバと、局部発振光源と、信号光と局部発振光を合波す
   るハイブリッド合波器と、合波器からの各ポートの出力
   光をそれぞれ電気信号に変換する光検出器、増幅器、ロ
   ーパスフィルタ、自乗検波器、さらに各ポートの電気信
   号を合成する線形合成回路からなる光ホモダイン形検波
   回路と、局部発振光の自動周波数制御系とで構成される
   光ホモダイン検波光通信装置。