JPS6344210B2 - - Google Patents
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- JPS6344210B2 JPS6344210B2 JP57032758A JP3275882A JPS6344210B2 JP S6344210 B2 JPS6344210 B2 JP S6344210B2 JP 57032758 A JP57032758 A JP 57032758A JP 3275882 A JP3275882 A JP 3275882A JP S6344210 B2 JPS6344210 B2 JP S6344210B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/002—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light using optical mixing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光ヘテロダイン検波、または光ホモ
ダイン検波光通信システムにおける光合成、検波
装置に関する。
ダイン検波光通信システムにおける光合成、検波
装置に関する。
光通信、特に光フアイバ通信における光ヘテロ
ダイン、光ホモダイン検波方式は、その高光受信
感度の故に長中継間隔伝送を可能にする方式とし
て注目されている。ここの方式の受信部における
問題点のひとつに、信号光と局部発振光を合わせ
る合波回路での分岐損失発生の問題がある。この
合波回路として例えばハーフミラーを用いて両光
を合波する場合、ハーフミラーによつて光ビーム
が２分されるので両光に対して少なくとも3dB
（50％）の分岐損失が生じており、これらの分岐
損失はそのままＳ／Ｎの劣化、すなわち光受信感
度の劣化につながるという欠点があつた。
ダイン、光ホモダイン検波方式は、その高光受信
感度の故に長中継間隔伝送を可能にする方式とし
て注目されている。ここの方式の受信部における
問題点のひとつに、信号光と局部発振光を合わせ
る合波回路での分岐損失発生の問題がある。この
合波回路として例えばハーフミラーを用いて両光
を合波する場合、ハーフミラーによつて光ビーム
が２分されるので両光に対して少なくとも3dB
（50％）の分岐損失が生じており、これらの分岐
損失はそのままＳ／Ｎの劣化、すなわち光受信感
度の劣化につながるという欠点があつた。
従来この対策として、ミラーの透過率を大きく
して信号光に対する分岐損失を小さくする一方、
その分だけ局部発振光に対して大きくなつた分岐
岐損失を局部発振光源の高出力化で補うことが考
えられてきた。しかしその場合、局部発振光源の
高出力化は装置の大形化、光源の信頼性の低下等
をもたらすという欠点が生じていた。特に半導体
レーザを局部発振光源として使う場合、20ｍＷ以
上の出力が要求されることになるが、実際この出
力で信頼性を保証するのは容易ではない。
して信号光に対する分岐損失を小さくする一方、
その分だけ局部発振光に対して大きくなつた分岐
岐損失を局部発振光源の高出力化で補うことが考
えられてきた。しかしその場合、局部発振光源の
高出力化は装置の大形化、光源の信頼性の低下等
をもたらすという欠点が生じていた。特に半導体
レーザを局部発振光源として使う場合、20ｍＷ以
上の出力が要求されることになるが、実際この出
力で信頼性を保証するのは容易ではない。
本発明の目的はこのような欠点を除き、合波回
路の信号光に対する、分岐損失を実効的に小さく
するとともに、局部発振光源の高出力化があまり
必要でない光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置
を提供することにある。
路の信号光に対する、分岐損失を実効的に小さく
するとともに、局部発振光源の高出力化があまり
必要でない光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置
を提供することにある。
この発明によれば、第１、第２の入射端と第
１、第２の出射端を有し、前記第１、第２の入射
端からの入射光が、それぞれ前記第１、第２の出
射端におよそ１：１の比で分岐された出射する方
向性結合器と、前記第１の入射端から信号光を、
前記第２の入射端から局部発振光をそれぞれ入射
することにより前記第１、第２の出射端から得ら
れる第１、第２の合波光をそれぞれ受光して電気
信号に変換する第１、第２の受光部と、この第
１、第２の受光部からの前記電気信号を合成する
合成部を含む光ヘテロダイン・ホモダイン検波装
置が得られる。
１、第２の出射端を有し、前記第１、第２の入射
端からの入射光が、それぞれ前記第１、第２の出
射端におよそ１：１の比で分岐された出射する方
向性結合器と、前記第１の入射端から信号光を、
前記第２の入射端から局部発振光をそれぞれ入射
することにより前記第１、第２の出射端から得ら
れる第１、第２の合波光をそれぞれ受光して電気
信号に変換する第１、第２の受光部と、この第
１、第２の受光部からの前記電気信号を合成する
合成部を含む光ヘテロダイン・ホモダイン検波装
置が得られる。
本発明の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置
は方向性結合器（合波回路）で合波される信号
光、局部発振光の内、従来損失分とされていた光
成分についても合波、受光を行ない、その結果得
られた電気信号を、従来有効分とされていた光成
分から得た電気信号に加え合成するものである。
この場合両電気信号の位相が合つていると信号成
分については電圧相加則が、受光部で発生する雑
音については電力相加則が成り立つので、合成し
ない場合に比べＳ／Ｎが最大3dB改善される。こ
のため信号光が合波回路で受ける分岐損失を実効
的に零にできるとともに、局部発振光源の高出力
化もあまり必要でない光ヘテロダイン・ホモダイ
ン検波装置が得られる。次に図面を用いて本発明
について詳しく説明する。
は方向性結合器（合波回路）で合波される信号
光、局部発振光の内、従来損失分とされていた光
成分についても合波、受光を行ない、その結果得
られた電気信号を、従来有効分とされていた光成
分から得た電気信号に加え合成するものである。
この場合両電気信号の位相が合つていると信号成
分については電圧相加則が、受光部で発生する雑
音については電力相加則が成り立つので、合成し
ない場合に比べＳ／Ｎが最大3dB改善される。こ
のため信号光が合波回路で受ける分岐損失を実効
的に零にできるとともに、局部発振光源の高出力
化もあまり必要でない光ヘテロダイン・ホモダイ
ン検波装置が得られる。次に図面を用いて本発明
について詳しく説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するため
の構成図である。この実施例では方向性結合器１
はハーフミラー２で構成されている。伝送路３を
出射した信号光４は、第１のレンズ５でほぼ平行
光線に変換されて第１の入射端６からハーフミラ
ー２に入射し、第１、第２の信号光７，８に２分
される。一方信号光４とはf0だけ周波数が異なる
局部発振光９は、半導体レーザよりなる局部発振
光源１０から出射されて第２のレンズ１１でほぼ
平行光に変換される。そして第２の入射端１２か
らハーフミラー２に入射して第１、第２の局部発
振光１３，１４に２分される。信号光４と局部発
振光９のビーム径や光路を調整することにより、
第１の信号光７と第１の局部発振光１３、第２の
信号光８と第２の局部発振光１４が合波され、第
１、第２の合波光２３，２４となる。第１、第２
の合波光２３，２４は第１、第２の出射端１５，
１６を通つてそれぞれ第１、第２の受光部１７，
１８に入射する。第１、第２の受光部１７，１８
はフオトダイオードや増幅器等で構成されてお
り、合波された各光ビームからヘテロダイン検波
により周波数f0の第１、第２の中間周波出力１
９，２０を電気信号の形で出力する。第１、第２
の中間周波出力１９，２０は位相を合わされて合
成部２１で電気的に合成され、中間周波出力２２
となる。なお、位相の調整は第１、第２の受光部
１７，１８と合成部２１をつなぐ導線の長さを変
えて行なつた。
の構成図である。この実施例では方向性結合器１
はハーフミラー２で構成されている。伝送路３を
出射した信号光４は、第１のレンズ５でほぼ平行
光線に変換されて第１の入射端６からハーフミラ
ー２に入射し、第１、第２の信号光７，８に２分
される。一方信号光４とはf0だけ周波数が異なる
局部発振光９は、半導体レーザよりなる局部発振
光源１０から出射されて第２のレンズ１１でほぼ
平行光に変換される。そして第２の入射端１２か
らハーフミラー２に入射して第１、第２の局部発
振光１３，１４に２分される。信号光４と局部発
振光９のビーム径や光路を調整することにより、
第１の信号光７と第１の局部発振光１３、第２の
信号光８と第２の局部発振光１４が合波され、第
１、第２の合波光２３，２４となる。第１、第２
の合波光２３，２４は第１、第２の出射端１５，
１６を通つてそれぞれ第１、第２の受光部１７，
１８に入射する。第１、第２の受光部１７，１８
はフオトダイオードや増幅器等で構成されてお
り、合波された各光ビームからヘテロダイン検波
により周波数f0の第１、第２の中間周波出力１
９，２０を電気信号の形で出力する。第１、第２
の中間周波出力１９，２０は位相を合わされて合
成部２１で電気的に合成され、中間周波出力２２
となる。なお、位相の調整は第１、第２の受光部
１７，１８と合成部２１をつなぐ導線の長さを変
えて行なつた。
次に本実施例の効果を説明する。まず、第１の
実施例において信号光４の光パワーをPsとする。
また光ヘテロダイン検波を有効に行なうのに必要
な第１、第２の局部発振光１３，１４の光パワー
がPL、従つて局部発振光９の光パワーが2PLであ
るとする。PLは伝送速度数百Mb／ｓの光フアイ
バ通信の場合で５ｍＷ程度である。なお、方向性
結合器１、第１、第２のレンズ５，１１等におい
て、吸収、散乱等で生じる過剰損失は小さいので
無視する。また、信号光に対して分岐損失がない
合波回路を仮定し、受光部にPSの信号光とPLの
局部発振光が入射した場合、中間周波出力のＳ／
Ｎがａになるとする。ところが、第１の実施例で
は、第１、第２の受光部１７，１８には分岐損失
のために1/2PSになつた第１、第２の信号光７，
８と、PLの第１、第２の局部発振光１３，１４
とがそれぞれ合波されて入射するので、第１、第
２の中間周波出力１９，２０のＳ／Ｎはそれぞれ
ａ／２となる。しかし合成部２１で第１、第２の
中間周波出力１９，２０が位相を合わせて合波さ
れると、信号成分に関しては電圧相加の原理が、
雑音成分に関しては電力相加の原理が適用される
のでＳ／Ｎが２倍に改善されてａとなる。
実施例において信号光４の光パワーをPsとする。
また光ヘテロダイン検波を有効に行なうのに必要
な第１、第２の局部発振光１３，１４の光パワー
がPL、従つて局部発振光９の光パワーが2PLであ
るとする。PLは伝送速度数百Mb／ｓの光フアイ
バ通信の場合で５ｍＷ程度である。なお、方向性
結合器１、第１、第２のレンズ５，１１等におい
て、吸収、散乱等で生じる過剰損失は小さいので
無視する。また、信号光に対して分岐損失がない
合波回路を仮定し、受光部にPSの信号光とPLの
局部発振光が入射した場合、中間周波出力のＳ／
Ｎがａになるとする。ところが、第１の実施例で
は、第１、第２の受光部１７，１８には分岐損失
のために1/2PSになつた第１、第２の信号光７，
８と、PLの第１、第２の局部発振光１３，１４
とがそれぞれ合波されて入射するので、第１、第
２の中間周波出力１９，２０のＳ／Ｎはそれぞれ
ａ／２となる。しかし合成部２１で第１、第２の
中間周波出力１９，２０が位相を合わせて合波さ
れると、信号成分に関しては電圧相加の原理が、
雑音成分に関しては電力相加の原理が適用される
のでＳ／Ｎが２倍に改善されてａとなる。
結局、局部発振光５の光パワーを必要量PLの
２倍にするだけで信号光４に対する合波回路の分
岐損失が零の場合と同じＳ／Ｎが得られることに
なる。
２倍にするだけで信号光４に対する合波回路の分
岐損失が零の場合と同じＳ／Ｎが得られることに
なる。
従来例では、ハーフミラーを使う場合、Ｓ／Ｎ
をａ／２にしかできなかつた。またミラーの透過
率を例えば80％にしてＳ／Ｎを0.8aにしようとす
る場合、局部発振光に対するミラーの分岐損失が
大きくなるので、受光部への局部発振光入力を
PL得るためには５・PLの局部発振光源出力が必
要になつた。５・PLは約25ｍＷに相当し、現状
の半導体レーザでこの値を安定に得るのは簡単で
はない。これに対し本発明ではＳ／Ｎをａにでき
て、しかも局部発振光源の出力は２・PL、約10
ｍＷで良い等、大幅な改善が得られる。
をａ／２にしかできなかつた。またミラーの透過
率を例えば80％にしてＳ／Ｎを0.8aにしようとす
る場合、局部発振光に対するミラーの分岐損失が
大きくなるので、受光部への局部発振光入力を
PL得るためには５・PLの局部発振光源出力が必
要になつた。５・PLは約25ｍＷに相当し、現状
の半導体レーザでこの値を安定に得るのは簡単で
はない。これに対し本発明ではＳ／Ｎをａにでき
て、しかも局部発振光源の出力は２・PL、約10
ｍＷで良い等、大幅な改善が得られる。
第２図は本発明の第２の実施例を説明するため
の構成図である。第２の実施例においては方向性
結合器１は光IC化したものを、第１、第２の受
光部１７，１８、合成部２１は電気IC化したも
のを使用した所に特徴がある。
の構成図である。第２の実施例においては方向性
結合器１は光IC化したものを、第１、第２の受
光部１７，１８、合成部２１は電気IC化したも
のを使用した所に特徴がある。
方向性結合器１はガラス基板３０と、そのガラ
ス基板３０上にチタンを拡散して作つた第１、第
２の導波路３１，３２とから構成されている。伝
送路３からの信号光４（図示せず）は第１の入射
端６から直接第１の導波路３１に結合する。結合
した信号４は近接部３３で約1/2の光パワーが第
２の導波路に分岐され、第２の信号光８（図示せ
ず）となつて第２の出射端１６に向う。残り1/2
の光パワーは第１の信号光７（図示せず）として
第１の出射端１５に向う。一方半導体レーザより
なる局部発振光源１０からの局部発振光９（図示
せず）は光フアイバ３４で伝送されて、第２の入
射端１２から第２の導波部３２に結合する。局部
発振光９は信号光４の場合と同様に近接部３３で
第１、第２の局部発振光１３，１４（図示せず）
に２分される。第１の局部発振光１３は第１の導
波路３１を第１の出射端１５の方向に伝送されな
がら第１の信号光７と合波される。第２の局部発
振光１４も同様に第２の導波路３２を第２の出射
端１６の方向に伝送されながら第２の信号光８と
合波される。第１、第２の受光部７，１８および
合成部２１はハイブリッドIC３５にしたもので、
第１、第２の受光部１７，１８をそれぞれ第１、
第２の出射端１５，１６に近接してある。第１の
実施例の場合と同様に合成部２１から中間周波出
力２２が得られる。
ス基板３０上にチタンを拡散して作つた第１、第
２の導波路３１，３２とから構成されている。伝
送路３からの信号光４（図示せず）は第１の入射
端６から直接第１の導波路３１に結合する。結合
した信号４は近接部３３で約1/2の光パワーが第
２の導波路に分岐され、第２の信号光８（図示せ
ず）となつて第２の出射端１６に向う。残り1/2
の光パワーは第１の信号光７（図示せず）として
第１の出射端１５に向う。一方半導体レーザより
なる局部発振光源１０からの局部発振光９（図示
せず）は光フアイバ３４で伝送されて、第２の入
射端１２から第２の導波部３２に結合する。局部
発振光９は信号光４の場合と同様に近接部３３で
第１、第２の局部発振光１３，１４（図示せず）
に２分される。第１の局部発振光１３は第１の導
波路３１を第１の出射端１５の方向に伝送されな
がら第１の信号光７と合波される。第２の局部発
振光１４も同様に第２の導波路３２を第２の出射
端１６の方向に伝送されながら第２の信号光８と
合波される。第１、第２の受光部７，１８および
合成部２１はハイブリッドIC３５にしたもので、
第１、第２の受光部１７，１８をそれぞれ第１、
第２の出射端１５，１６に近接してある。第１の
実施例の場合と同様に合成部２１から中間周波出
力２２が得られる。
なお、伝送路３および光フアイバ３４は直線偏
光保存性の光フアイバであることが望ましい。
光保存性の光フアイバであることが望ましい。
第２の実施例の効果も第１の実施例の場合と同
様である。
様である。
本発明においては上記実施例の他にもさまざま
な変形が考えられる。方向性結合器１としては、
ハーフミラー２や導波路を用いるもの以外にも、
２入力、２出力の４端子方向性結合器であれば、
さまざまなものが使用可能である。方向性結合器
１の第１、第２の出射端１５，１６と第１、第２
の受光部１７，１８の間は光フアイバ等で結合さ
せても良い。また第１、第２の受光部１７，１８
と合成部２１の間に超音波遅延線等の適当な遅延
線を挿入して、第１、第２の中間周波出力１９，
２０の位相合わせを行なつても良い。局部発振光
源１０としては当然半導体レーザ以外のレーザ光
源を使用しても良い。方向性結合器１の分岐比は
基本的には１：１であることが望ましいが、１：
１から多少ずれても良い。また合成は第１、第２
の中間周波出力１９，２０を検波後、ベースバン
ド帯域で行なつても良い。なお本発明は局部発振
光９の周波数を信号光４の周波数と等しくしたホ
モダイン検波方式にも同様に適用できる。
な変形が考えられる。方向性結合器１としては、
ハーフミラー２や導波路を用いるもの以外にも、
２入力、２出力の４端子方向性結合器であれば、
さまざまなものが使用可能である。方向性結合器
１の第１、第２の出射端１５，１６と第１、第２
の受光部１７，１８の間は光フアイバ等で結合さ
せても良い。また第１、第２の受光部１７，１８
と合成部２１の間に超音波遅延線等の適当な遅延
線を挿入して、第１、第２の中間周波出力１９，
２０の位相合わせを行なつても良い。局部発振光
源１０としては当然半導体レーザ以外のレーザ光
源を使用しても良い。方向性結合器１の分岐比は
基本的には１：１であることが望ましいが、１：
１から多少ずれても良い。また合成は第１、第２
の中間周波出力１９，２０を検波後、ベースバン
ド帯域で行なつても良い。なお本発明は局部発振
光９の周波数を信号光４の周波数と等しくしたホ
モダイン検波方式にも同様に適用できる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、
第２図は同じく第２の実施例を示す構成図であ
る。 なお図において、１……方向性結合器、６，１
２……方向性結合器１の第１、第２の入射端、１
５，１６……方向性結合器１の第１、第２の出射
端、４……信号光、９……局部発振光、２３，２
４……第１、第２の合波光、１７，１８……第
１、第２の受光部、２１……合成部である。
第２図は同じく第２の実施例を示す構成図であ
る。 なお図において、１……方向性結合器、６，１
２……方向性結合器１の第１、第２の入射端、１
５，１６……方向性結合器１の第１、第２の出射
端、４……信号光、９……局部発振光、２３，２
４……第１、第２の合波光、１７，１８……第
１、第２の受光部、２１……合成部である。
Claims (1)
- １ 第１、第２の入射端と第１、第２の出射端を
有し、前記第１、第２の入射端からの入射光が、
それぞれ前記第１、第２の出射端におよそ１：１
の比で分岐されて出射する方向性結合器と、前記
第１の入射端から信号光を、前記第２の入射端か
ら局部発振光をそれぞれ入射することにより前記
第１、第２の出射端から得られる第１、第２の合
波光をそれぞれ受光して電気信号に変換する第
１、第２の受光部と、この第１、第２の受光部か
らの前記電気信号を合成する合成部を含む光ヘテ
ロダイン・ホモダイン検波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57032758A JPS58149025A (ja) | 1982-03-02 | 1982-03-02 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57032758A JPS58149025A (ja) | 1982-03-02 | 1982-03-02 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58149025A JPS58149025A (ja) | 1983-09-05 |
| JPS6344210B2 true JPS6344210B2 (ja) | 1988-09-02 |
Family
ID=12367736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57032758A Granted JPS58149025A (ja) | 1982-03-02 | 1982-03-02 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58149025A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59135646A (ja) * | 1983-01-24 | 1984-08-03 | Canon Inc | 磁気光学的情報再生方法 |
| GB2172164B (en) * | 1985-03-07 | 1989-02-22 | Stc Plc | Balanced coherent receiver |
| US4697284A (en) * | 1986-05-08 | 1987-09-29 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Single-photodiode optical heterodyne mixers |
| US4723316A (en) * | 1986-05-08 | 1988-02-02 | American Telephone & Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Polarization independent coherent optical heterodyne receivers |
| NL8801490A (nl) * | 1988-06-10 | 1990-01-02 | Philips Nv | Inrichting voor optische heterodyne detektie en geintegreerde optische komponent geschikt voor toepassing in een dergelijke inrichting. |
-
1982
- 1982-03-02 JP JP57032758A patent/JPS58149025A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| THE INSTITUTE OF RADIO ENGINEERS INC. =1961 * |
| THE INSTITUTE OF RADIO ENGINEERS INC. =1962 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58149025A (ja) | 1983-09-05 |
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