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JP4864822B2 - Optical receiver - Google Patents
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Description

本発明は、光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器に関するものである。   The present invention relates to an optical receiver that demultiplexes and receives an optical time division multiplexed signal.

光時分割多重信号を多重分離する際に、光周波数領域で信号処理を行うことで、高速な多重分離動作を実現することが可能となる。このような多重分離動作を実現する方法として、図1に示すような光受信器の構成が知られている(非特許文献1)。   By performing signal processing in the optical frequency domain when demultiplexing an optical time division multiplexed signal, a high-speed demultiplexing operation can be realized. As a method for realizing such demultiplexing operation, a configuration of an optical receiver as shown in FIG. 1 is known (Non-Patent Document 1).

図1に示すように、従来の光受信器101は、信号発生器102と、光受信器101の光信号入力部から入力される光時分割多重信号を信号発生器102の出力により位相変調する位相変調器103と、位相変調器103の出力のうち目的の信号チャネル成分のみを透過する光バンドパスフィルタ104と、信号を増幅する光増幅器105と、光増幅器105の出力を光電変換する光検波器106と、光検波器106の出力を復調し、目的の信号を出力する復調器107で構成される。   As shown in FIG. 1, a conventional optical receiver 101 phase-modulates a signal generator 102 and an optical time division multiplexed signal input from an optical signal input unit of the optical receiver 101 by the output of the signal generator 102. A phase modulator 103; an optical bandpass filter 104 that transmits only a target signal channel component of the output of the phase modulator 103; an optical amplifier 105 that amplifies the signal; and an optical detection that photoelectrically converts the output of the optical amplifier 105 And a demodulator 107 that demodulates the output of the optical detector 106 and outputs a target signal.

ここで、図1中の(a)、(b)、(c)、(d)における信号の時間波形と周波数成分(以下、スペクトル)の関係を図2に示している。光受信器101の光信号入力部から入力される光時分割多重信号の時間波形は、図2中の(a)であり、信号チャネルα,β,γ,δが多重されている。このとき、光時分割多重信号は、中心周波数fから変調速度fだけスペクトルが広がっている。また、信号発生器102と位相変調器103により、図2の(b)に示すような、目的の信号チャネルαに位相変調の立ち上がりが重なるように、変調速度fの1/4の速度で光時分割信号を位相変調することで、光時分割多重信号に位相変動と同時に周波数変動が生じる。この結果、図2の(c)に示すような、目的の信号チヤネルαがΔfだけ高周波側にシフトした光信号が出力される。前記光信号のスペクトルのうち、信号チャネルαに相当するスペクトルのみを光バンドパスフィルタ104を用いて透過することにより、図2の(d)に示すように、目的の信号チャネルαのみを多重分離することができ、多重分離した信号を光増幅器105、光検波器106、復調器107を用いて復調することができる。
五十嵐浩司、加藤一弘、菊地和朗著、“光周波数領域における信号処理を基本とする160Gbit/sOTDM用光受信器”、2006年電子情報通信学会ソサイエティ大会B−10−65(2006)、2006年9月22日、p259.
Here, FIG. 2 shows the relationship between the time waveform of the signal and the frequency component (hereinafter, spectrum) in (a), (b), (c), and (d) in FIG. The time waveform of the optical time division multiplexed signal input from the optical signal input unit of the optical receiver 101 is (a) in FIG. 2, and the signal channels α, β, γ, and δ are multiplexed. At this time, the spectrum of the optical time division multiplexed signal spreads from the center frequency f s by the modulation speed f B. Further, by the signal generator 102 and the phase modulator 103, as shown in (b) of FIG. 2, the rising edge of the phase modulation overlaps with the target signal channel α at a rate of 1/4 of the modulation rate f B. By phase-modulating the optical time division signal, the frequency variation occurs simultaneously with the phase variation in the optical time division multiplexed signal. As a result, an optical signal in which the target signal channel α is shifted to the high frequency side by Δf as shown in FIG. 2C is output. By transmitting only the spectrum corresponding to the signal channel α out of the spectrum of the optical signal using the optical bandpass filter 104, only the target signal channel α is demultiplexed as shown in FIG. The demultiplexed signal can be demodulated using the optical amplifier 105, the optical detector 106, and the demodulator 107.
Koji Igarashi, Kazuhiro Kato, Kazuo Kikuchi, “Optical Receiver for 160 Gbit / s OTDM Based on Signal Processing in the Optical Frequency Domain”, Society of Information and Communication Society Society B-10-65 (2006), September 2006 May 22, p259.

図1に示した従来の光受信器では、光領域で光時分割多重信号を多重分離するため、電気領域で多重分離する場合に比べて、高速な光時分割多重信号を多重分離することが可能となる。しかし、この方式は、比較的高価な光部品を多く利用するため、経済的に光受信器を構成することが難しい。   Since the conventional optical receiver shown in FIG. 1 demultiplexes the optical time division multiplexed signal in the optical domain, it can demultiplex the optical time division multiplexed signal at a higher speed than the case of demultiplexing in the electrical domain. It becomes possible. However, since this method uses many relatively expensive optical components, it is difficult to construct an optical receiver economically.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、光時分割多重信号受信時における多重分離を、光増幅器や位相変調器のような高価な光部品の数を削減して、経済的な構成により実現する光受信器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to perform demultiplexing at the time of receiving an optical time division multiplexed signal in an expensive optical component such as an optical amplifier or a phase modulator. An object of the present invention is to provide an optical receiver which can be realized by an economical configuration with a reduced number.

本発明による第1の態様は、光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、信号発生器と、前記信号発生器の出力により直接周波数偏移変調された光信号を強度一定で出力する直接変調光源と、前記光時分割多重信号と前記直接変調光源から出力された直接周波数偏移変調信号とを合波する光結合器と、前記光結合器で合波された光時分割多重信号と直接周波数偏移変調信号を光ヘテロダイン受信して中間周波信号を出力する光検波器と、前記光検波器から出力された中間周波信号のうち目的の信号に相当する中間周波信号を透過して多重分離する電気バンドパスフィルタと、前記電気バンドパスフィルタで多重分離した信号を復調して前記目的の信号を出力する中間周波信号復調器とを備えることを特徴とする。
これにより、周波数偏移変調光を局部発振光として用いた光ヘテロダイン受信によって、高速に伝送される光時分割多重信号の目的の信号チャネルのみを受信することができるため、光増幅器や位相変調器を含むような、高価でかつ複雑な構成の光受信装置を用いることなく多重分離することが可能となる。
According to a first aspect of the present invention, in an optical receiver for demultiplexing and receiving an optical time division multiplexed signal, a signal generator and an optical signal directly frequency shift modulated by the output of the signal generator are output at a constant intensity. A direct modulation light source, an optical coupler for multiplexing the optical time division multiplexed signal and a direct frequency shift keying signal output from the direct modulation light source, and an optical time division multiplexing multiplexed by the optical coupler. An optical detector for receiving an optical heterodyne signal and a direct frequency shift keying signal and outputting an intermediate frequency signal; and transmitting an intermediate frequency signal corresponding to a target signal among the intermediate frequency signals output from the optical detector. And an intermediate frequency signal demodulator that demodulates the signal demultiplexed by the electric bandpass filter and outputs the target signal .
As a result, only the target signal channel of the optical time division multiplexed signal transmitted at high speed can be received by optical heterodyne reception using frequency shift modulated light as local oscillation light. It is possible to perform demultiplexing without using an optical receiver having an expensive and complicated configuration.

本発明による第2の態様は、光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、連続光を出力する光源と、信号発生器と、前記信号発生器の出力により、前記光源から出力された連続光を強度一定で周波数偏移変調もしくは位相偏移変調する外部変調器と、前記光時分割多重信号と前記外部変調器から出力された周波数偏移変調信号もしくは位相偏移変調信号とを合波する光結合器と、前記光結合器で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号もしくは位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信して中間周波信号を出力する光検波器と、前記光検波器から出力された中間周波信号のうち目的の信号に相当する中間周波信号を透過して多重分離する電気バンドパスフィルタと、前記電気バンドパスフィルタで多重分離した信号を復調して前記目的の信号を出力する中間周波信号復調器とを備えることを特徴とする。
これにより、周波数偏移変調光もしくは位相偏移変調光を局部発振光として用いた光ヘテロダイン受信によって、高速に伝送される光時分割多重信号の目的の信号チャネルのみを光ヘテロダイン受信することができるため、光増幅器を含むような、高価でかつ複雑な構成の光受信装置を用いることなく多重分離することが可能となる。
According to a second aspect of the present invention, in an optical receiver for demultiplexing and receiving an optical time division multiplexed signal, a light source that outputs continuous light, a signal generator, and an output of the signal generator are output from the light source. An external modulator for performing frequency shift keying or phase shift keying on the continuous light with constant intensity, the optical time division multiplexed signal, and the frequency shift keying signal or phase shift keying signal output from the external modulator. An optical coupler for multiplexing, an optical detector for optically heterodyne receiving an optical time division multiplexed signal and a frequency shift keying signal or a phase shift keying signal combined by the optical coupler, and outputting an intermediate frequency signal ; , an electrical band-pass filter for demultiplexing transmitted through the intermediate frequency signal corresponding to the desired signal in the intermediate frequency signal output from the optical detector, a signal demultiplexing by the electrical bandpass filter recovery Characterized in that to and an intermediate frequency signal demodulator for outputting a signal of the object.
As a result, only the target signal channel of the optical time division multiplexed signal transmitted at high speed can be optically heterodyne received by optical heterodyne reception using frequency shift keyed light or phase shift keyed light as local oscillation light. Therefore, demultiplexing can be performed without using an expensive and complicated optical receiver including an optical amplifier.

本発明による第3の態様は、第1または第2の態様の光受信器において、光検波器として差動受信型光検波器を用いることを特徴とする。
これにより、第1または第2の態様の光受信器において、光ヘテロダイン検波を行った際に生じる光時分割多重信号のベースバンド成分を除去することが可能となり、より受信特性の高い光受信器を構成することが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the optical receiver of the first or second aspect, a differential reception type optical detector is used as the optical detector.
As a result, in the optical receiver of the first or second aspect, it becomes possible to remove the baseband component of the optical time division multiplexed signal generated when optical heterodyne detection is performed, and the optical receiver having higher reception characteristics. Can be configured.

本発明による第4の態様は、光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、前記光時分割多重信号を分岐する第1の光分岐器と、信号発生器と、前記信号発生器の出力により周波数偏移変調もしくは位相偏移変調された光信号を出力する変調光源と、前記変調光源の出力光信号を分岐する第2の光分岐器と、前記第2の光分岐器の出力光信号に光遅延を与える少なくとも1つの光遅延器と、前記第2の光分岐器の出力光信号と、前記第1の光分岐器の出力光信号とを合波する第1の光結合器と、前記光遅延器に対応して設けられ、前記光遅延器の出力光信号と、前記第1の光分岐器の出力光信号とを合波する少なくとも1つの第2の光結合器と、前記第1および第2の光結合器に対応して設けられ、前記第1および第2の光結合器で合波された出力光信号を光ヘテロダイン受信して中間周波信号を出力する複数の光検波器と、前記複数の光検波器に対応して設けられ、前記光検波器から出力された中間周波信号のうち目的の信号に相当する中間周波信号を透過して多重分離する複数の電気バンドパスフィルタと、前記複数の電気バンドパスフィルタに対応して設けられ、前記電気バンドパスフィルタで多重分離した信号を復調して前記目的の信号を出力する複数の中間周波信号復調器とを備えることを特徴とする。
これにより、複数の信号チャネルを同時に多重分離受信することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical receiver for demultiplexing and receiving an optical time division multiplexed signal, a first optical branching device for branching the optical time division multiplexed signal, a signal generator, and the signal generator. A modulated light source that outputs an optical signal that has been frequency-shift-modulated or phase-shift-modulated by the output of the output, a second optical splitter that branches the output optical signal of the modulated light source, and an output of the second optical splitter A first optical coupler that multiplexes at least one optical delay unit that adds an optical delay to the optical signal, an output optical signal of the second optical splitter, and an output optical signal of the first optical splitter; And at least one second optical coupler that is provided corresponding to the optical delay unit and multiplexes the output optical signal of the optical delay unit and the output optical signal of the first optical branching unit, It provided corresponding to said first and second optical coupler, the first and second optical coupler A plurality of optical detectors to output an intermediate frequency signal multiplexed output optical signal optical heterodyne receiver, said plurality of provided corresponding to the light detector, an intermediate frequency signal outputted from the optical detector A plurality of electrical bandpass filters that transmit and demultiplex an intermediate frequency signal corresponding to a target signal, and a signal that is provided corresponding to the plurality of electrical bandpass filters and demultiplexed by the electrical bandpass filter And a plurality of intermediate frequency signal demodulators for outputting the target signal .
Thereby, a plurality of signal channels can be demultiplexed and received simultaneously.

本発明による第5の態様は、第4の態様の光受信器において、光検波器として差動受信型光検波器を用いることを特徴とする。
これにより、第4の態様の光受信器において、光ヘテロダイン検波を行った際に生じる光時分割多重信号のベースバンド成分を除去することが可能となり、より受信特性の高い光受信器を構成することが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical receiver of the fourth aspect, a differential reception type optical detector is used as the optical detector.
As a result, in the optical receiver of the fourth aspect, it becomes possible to remove the baseband component of the optical time division multiplexed signal generated when optical heterodyne detection is performed, and an optical receiver with higher reception characteristics is configured. It becomes possible.

本発明は、光時分割多重信号受信時において、局部発振光として周波数偏移変調光もしくは位相偏移変調光を用いた光ヘテロダイン受信を行うことで、高速な信号の多重分離を低速な光部品と電気部品のみを用いて行うことができるようになるので、その結果、経済的な構成で多重分離受信装置を実現することが可能となる。   The present invention performs high-speed signal demultiplexing by performing optical heterodyne reception using frequency shift keyed light or phase shift keyed light as local oscillation light when receiving optical time division multiplexed signals. As a result, it is possible to realize a demultiplexing receiver with an economical configuration.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。第1の実施の形態に係る光受信器201は、図3に示すように、信号発生器202と、信号発生器202の出力により直接周波数偏移変調された光信号を出力する直接変調光源203と、光受信器201の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と直接変調光源203から出力された光信号とを合波する光結合器204と、光結合器204で合波された光時分割多重信号と直接変調光源203から出力された光信号を光ヘテロダイン受信する光検波器205と、光検波器205の出力信号の一部の帯域を透過する電気バンドパスフィルタ206と、電気バンドパスフィルタ206の出力を復調し、目的の信号を出力する中間周波信号復調器207を備える。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the optical receiver according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the optical receiver 201 according to the first embodiment includes a signal generator 202 and a direct modulation light source 203 that outputs an optical signal that is directly frequency shift modulated by the output of the signal generator 202. And an optical coupler 204 that combines the optical time division multiplexed signal input from the optical signal input unit of the optical receiver 201 and the optical signal output from the direct modulation light source 203, and the optical coupler 204 An optical detector 205 for optical heterodyne reception of the optical time-division multiplexed signal and the optical signal output from the direct modulation light source 203, an electrical bandpass filter 206 that transmits a part of the band of the output signal of the optical detector 205, An intermediate frequency signal demodulator 207 that demodulates the output of the electric bandpass filter 206 and outputs a target signal is provided.

このとき、信号発生器202は、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することが可能であり、中間周波信号復調器207は、例えば包絡線検波器と電気ローパスフィルタを用いて構成することが可能である。   At this time, the signal generator 202 can be configured using, for example, an oscillator and an electric amplifier, and the intermediate frequency signal demodulator 207 can be configured using, for example, an envelope detector and an electric low-pass filter. It is.

ここで、図3中の(a)、(b)、(c)、(d)における信号の時間波形とスペクトルの関係の一例を図4に示している。光受信器201の光信号入力部から入力される光時分割多重信号の時間波形は、図4中の(a)であり、信号チャネルα,β,γ,δが多重されている。このとき、光時分割多重信号は、中心周波数fから変調速度fだけスペクトルが広がっている。また、信号発生器202と直接変調光源203により、図4の(b)に示すような、中心周波数fLOかつ強度一定かつ変調速度fの1/4の速度で周波数が−Δf〜+Δfまで変動する局部発振光を出力する。次に、光時分割多重信号と局部発振光を光結合器204を用いて合波するが、このとき、光時分割多重信号の目的の信号チャネルαのピークと局部発振光の周波数変動が+Δfになるタイミングとを一致させるように合波する。その後、光検波器205より出力することにより、光ヘテロダイン受信を起こし、図4の(c)に示すような、目的の信号チャネルαが中心周波数f−fLOからΔfだけ低周波側にシフトした中間周波信号が出力される。中間周波信号のスペクトルのうち、信号チャネルαに相当するスペクトルのみを電気バンドパスフィルタ206を用いて透過することにより、図4の(d)に示すように、目的の信号チャネルαのみを多重分離することができ、多重分離した信号を中間周波信号復調器207を用いて復調することで目的の信号チャネルαを復調することができる。 Here, FIG. 4 shows an example of the relationship between the time waveform of the signal and the spectrum at (a), (b), (c), and (d) in FIG. The time waveform of the optical time division multiplexed signal input from the optical signal input unit of the optical receiver 201 is (a) in FIG. 4, and the signal channels α, β, γ, and δ are multiplexed. At this time, the spectrum of the optical time division multiplexed signal spreads from the center frequency f s by the modulation speed f B. Further, by the signal generator 202 and the direct modulation light source 203, as shown in FIG. 4B, the frequency is -Δf to + Δf at a center frequency f LO, a constant intensity, and a quarter of the modulation speed f B. Fluctuating local oscillation light is output. Next, the optical time division multiplexed signal and the local oscillation light are combined using the optical coupler 204. At this time, the peak of the target signal channel α of the optical time division multiplexed signal and the frequency fluctuation of the local oscillation light are + Δf. It combines so that it may become the timing which becomes. Thereafter, output from the optical detector 205 causes optical heterodyne reception, and the target signal channel α is shifted from the center frequency f s −f LO to the lower frequency side by Δf as shown in FIG. The intermediate frequency signal is output. By passing only the spectrum corresponding to the signal channel α out of the spectrum of the intermediate frequency signal using the electric bandpass filter 206, only the target signal channel α is demultiplexed as shown in FIG. The target signal channel α can be demodulated by demodulating the demultiplexed signal using the intermediate frequency signal demodulator 207.

なお、上述した構成において信号チャネルα以外の信号チャネルを受信する場合には、目的の信号チャネルのピークに、局部発振光源の周波数変動が+Δfとなるタイミングが一致するように光結合器204で合波すればよい。   When a signal channel other than the signal channel α is received in the above-described configuration, the optical coupler 204 matches the timing of the frequency fluctuation of the local oscillation light source to + Δf with the peak of the target signal channel. Just wave.

また、図4に示す実施の形態において、電気バンドパスフィルタ206において、中間周波信号の中心周波数f−fLOからΔfだけ高周波側にシフトしたスペクトルを透過することで、信号チャネルγを受信することも可能であり、加えて、目的の信号チャネルのピークに、局部発振光源の周波数変動が−Δfとなるタイミングが一致するように光結合器204で合波することで任意の信号チャネルを受信することができる。 In the embodiment shown in FIG. 4, the signal band γ is received by transmitting the spectrum shifted by Δf from the center frequency f s −f LO of the intermediate frequency signal to the high frequency side in the electric bandpass filter 206. In addition, an arbitrary signal channel can be received by multiplexing with the optical coupler 204 so that the timing at which the frequency fluctuation of the local oscillation light source becomes −Δf coincides with the peak of the target signal channel. can do.

このとき、電気バンドパスフィルタ206から出力する中間周波信号を無線信号として利用することも可能である。図4は、光時分割多重信号の中心周波数fがfLOより高周波である場合を示しているが、逆に光時分割多重信号の中心周波数fがfLOより低周波である場合にも同様に信号の多重分離動作が実現可能であることは言うまでもない。 At this time, the intermediate frequency signal output from the electric band pass filter 206 can be used as a radio signal. FIG. 4 shows a case where the center frequency f s of the optical time division multiplexed signal is higher than f LO, but conversely when the center frequency f s of the optical time division multiplexed signal is lower than f LO. Similarly, it goes without saying that a signal demultiplexing operation can be realized.

第1の実施の形態のような構成とすることにより、高速に伝送される光時分割多重信号の多重分離動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて実現することが可能となる。また、光ヘテロダイン受信を用いて光電変換を行うことから、信号を増幅受信することが可能であり、図1に示す従来技術で必要であった光増幅器を用いる必要がない。さらに、光部品に比べ経済的な電気部品を多く用いて多重分離するため、光周波数領域で信号処理を行う必要が無く、経済的な受信器を構成することが可能となる。   By adopting the configuration as in the first embodiment, it is possible to realize the demultiplexing operation of the optical time division multiplexed signal transmitted at a high speed by using components having a relatively low frequency compared with the signal speed. Become. In addition, since photoelectric conversion is performed using optical heterodyne reception, signals can be amplified and received, and it is not necessary to use an optical amplifier required in the prior art shown in FIG. Furthermore, since demultiplexing is performed by using more economical electrical components than optical components, it is not necessary to perform signal processing in the optical frequency domain, and an economical receiver can be configured.

(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。第2の実施の形態に係る光受信器301は、図5に示すように、連続光を出力する光源302と、信号発生器303と、信号発生器303の出力により、光源302の出力する連続光を周波数偏移変調もしくは位相偏移変調する外部変調器304と、光受信器301の光信号入力部から入力される光時分割多重信号と外部変調器304から出力された周波数偏移変調信号もしくは位相偏移変調信号とを合波する光結合器305と、光結合器305で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号もしくは位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信する光検波器306と、光検波器306の出力信号の一部の帯域を透過する電気バンドパスフィルタ307と、電気バンドパスフィルタ307の出力を復調し、目的の信号を出力する中間周波信号復調器308を備える。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical receiver according to the second embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 5, the optical receiver 301 according to the second embodiment includes a light source 302 that outputs continuous light, a signal generator 303, and a continuous output output from the light source 302 based on the output of the signal generator 303. An external modulator 304 that performs frequency shift keying or phase shift keying of light, an optical time division multiplexed signal that is input from the optical signal input unit of the optical receiver 301, and a frequency shift keyed signal that is output from the external modulator 304 Alternatively, an optical coupler 305 that multiplexes the phase shift keying signal, and an optical detection that optically heterodyne receives the optical time division multiplexed signal and the frequency shift keying signal or the phase shift keying signal combined by the optical coupler 305. 306, an electric bandpass filter 307 that transmits a part of the band of the output signal of the optical detector 306, and an intermediate frequency signal that demodulates the output of the electric bandpass filter 307 and outputs a target signal. They comprise a demodulator 308.

このとき、信号発生器303は、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することが可能であり、中間周波信号復調器308は、例えば包絡線検波器と電気ローパスフィルタを用いて構成することが可能である。
第2の実施の形態における動作原理は第1の実施の形態の場合と同様である。
At this time, the signal generator 303 can be configured using, for example, an oscillator and an electric amplifier, and the intermediate frequency signal demodulator 308 can be configured using, for example, an envelope detector and an electric low-pass filter. It is.
The operation principle in the second embodiment is the same as that in the first embodiment.

第2の実施の形態のような構成とすることにより、高速に伝送される光時分割多重信号の多重分離動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて実現することが可能となる。さらに、光部品に比べ経済的な電気部品を多く用いて多重分離するため、光周波数領域で信号処理を行う必要が無く、経済的な受信器を構成することが可能となる。また、一般的に高速変調時において強度変調成分が生じることから、変調速度が制限される直接変調光源と比較し、光部品数が増加するものの、外部変調器を用いることで、さらに高速な信号の多重分離動作を実現することができる。   By adopting the configuration as in the second embodiment, it is possible to realize the demultiplexing operation of the optical time division multiplexed signal transmitted at a high speed by using a component having a relatively low frequency compared with the signal speed. Become. Furthermore, since demultiplexing is performed by using more economical electrical components than optical components, it is not necessary to perform signal processing in the optical frequency domain, and an economical receiver can be configured. In general, intensity modulation components are generated during high-speed modulation, but the number of optical components is increased compared to a direct modulation light source with a limited modulation speed. Multiple demultiplexing operations can be realized.

(第3の実施の形態)
図6は、本発明の第3の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。第3の実施の形態に係る光受信器401は、図6に示すように、信号発生器402と、信号発生器402の出力により直接周波数偏移変調された光信号を出力する直接変調光源403と、光受信器401の光信号入力部から入力された光時分割多重信号と直接変調光源403から出力された光信号とを合波する光結合器404と、光結合器404で合波された光時分割多重信号と直接変調光源203から出力された光信号を光ヘテロダイン受信する差動受信型光検波器405と、差動受信型光検波器405の出力信号の一部の帯域を透過する電気バンドパスフィルタ406と、電気バンドパスフィルタ406の出力を復調し、目的の信号を出力する中間周波信号復調器407を備える。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical receiver according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, an optical receiver 401 according to the third embodiment includes a signal generator 402 and a direct modulation light source 403 that outputs an optical signal that is directly frequency shift modulated by the output of the signal generator 402. And an optical coupler 404 that combines the optical time division multiplexed signal input from the optical signal input unit of the optical receiver 401 and the optical signal output from the direct modulation light source 403, and the optical coupler 404 A differential reception optical detector 405 for optical heterodyne reception of the optical time division multiplexed signal and the optical signal output from the direct modulation light source 203, and a part of the band of the output signal of the differential reception optical detector 405 is transmitted. And an intermediate frequency signal demodulator 407 that demodulates the output of the electric bandpass filter 406 and outputs a target signal.

このとき、信号発生器402は、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することが可能であり、中間周波信号復調器407は、例えば包絡線検波器と電気ローパスフィルタを用いて構成することが可能である。
第3の実施の形態における動作原理は第1の実施の形態の場合と同様である。
また、第2の実施の形態と同様、直接変調光源403の代わりに、連続光源と外部変調器を用いることも可能である。
At this time, the signal generator 402 can be configured using, for example, an oscillator and an electric amplifier, and the intermediate frequency signal demodulator 407 can be configured using, for example, an envelope detector and an electric low-pass filter. It is.
The operation principle in the third embodiment is the same as that in the first embodiment.
As in the second embodiment, a continuous light source and an external modulator can be used instead of the direct modulation light source 403.

第3の実施の形態のような構成とすることにより、高速に伝送される光時分割多重信号の多重分離動作を、信号速度に比べ比較的低周波な部品を用いて実現することが可能となる。さらに、光部品に比べ経済的な電気部品を多く用いて多重分離するため、光周波数領域で信号処理を行う必要が無く、経済的な受信器を構成することが可能となる。また、光へテロダイン受信時(光電変換時)に差動受信型光検波器を用いることで、光結合器404において信号を合波する際に生じる結合損失が無くなる上、光時分割多重信号の直接受信成分を相殺することから、受信特性を大きく改善することができ、かつ光検波後に生じる中間周波信号をより低周波側に寄せられることから、光検波器や電気部品の所望帯域を低減することが可能となるため、経済的な受信器構成に寄与することができる。   By adopting the configuration as in the third embodiment, it is possible to realize the demultiplexing operation of the optical time division multiplexed signal transmitted at a high speed by using a component having a relatively low frequency compared with the signal speed. Become. Furthermore, since demultiplexing is performed by using more economical electrical components than optical components, it is not necessary to perform signal processing in the optical frequency domain, and an economical receiver can be configured. Further, by using a differential reception type optical detector at the time of optical heterodyne reception (at the time of photoelectric conversion), there is no coupling loss that occurs when signals are combined in the optical coupler 404, and the optical time division multiplexed signal Since the reception component is directly canceled, the reception characteristics can be greatly improved, and the intermediate frequency signal generated after the optical detection can be shifted to the lower frequency side, thereby reducing the desired band of the optical detector and electrical components. Can contribute to an economical receiver configuration.

(第4の実施の形態)
図7は、本発明の第4の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。第4の実施の形態に係る光受信器501は、図7に示すように、光受信器501の光信号入力部から入力される光時分割多重信号を分岐する光分岐器502と、信号発生器503と、信号発生器503の出力を用いて周波数偏移変調もしくは位相偏移変調された光信号を出力する変調光源504と、変調光源504の出力光信号を分岐する光分岐器505と、光分岐器505の出力光信号に光遅延を与える複数の光遅延器506−2〜506−4と、光分岐器502の出力光信号と光分岐器505の出力光信号とを合波する光結合器507−1と、光分岐器502の出力光信号と光遅延器506−2〜506−4のそれぞれの出力光信号とを合波する光結合器507−2〜507−4と、光結合器507−1〜507−4の出力を受信し、信号を復調する光受信部508−1〜508−4を備える。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical receiver according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, an optical receiver 501 according to the fourth embodiment includes an optical branching device 502 that branches an optical time division multiplexed signal input from an optical signal input unit of the optical receiver 501, and a signal generator A modulator 503, a modulation light source 504 that outputs an optical signal that is frequency-shift-modulated or phase-shift-modulated using the output of the signal generator 503, an optical splitter 505 that branches the output optical signal of the modulation light source 504, A plurality of optical delay units 506-2 to 506-4 that add an optical delay to the output optical signal of the optical branching unit 505, and light that combines the output optical signal of the optical branching unit 502 and the output optical signal of the optical branching unit 505 A coupler 507-1, optical couplers 507-2 to 507-4 for combining the output optical signal of the optical branching device 502 and the output optical signals of the optical delay units 506-2 to 506-4, and optical Receive the outputs of couplers 507-1 to 507-4 and An optical receiver 508-1~508-4 for demodulating a.

このとき、信号発生器503は、例えば発振器と電気増幅器を用いて構成することが可能であり、変調光源504は、第1ないし第3の実施の形態のように、直接変調光源もしくは連続光源と外部変調器を用いて構成することが可能であり、光受信部508−1〜508−4は、第1ないし第3の実施の形態のように、光検波器と電気バンドパスフィルタと中間周波信号復調器もしくは差動受信型光検波器と電気バンドパスフィルタと中間周波復調器を用いて構成することが可能である。   At this time, the signal generator 503 can be configured using, for example, an oscillator and an electric amplifier, and the modulated light source 504 is a direct modulation light source or a continuous light source as in the first to third embodiments. The optical receivers 508-1 to 508-4 can be configured by using an external modulator, and the optical receivers 508-1 to 508-4 are configured with an optical detector, an electric bandpass filter, an intermediate frequency, as in the first to third embodiments. A signal demodulator or a differential reception type optical detector, an electric bandpass filter, and an intermediate frequency demodulator can be used.

このとき、基本的な動作原理は第1の実施の形態の場合と同様である。
光信号を受信する際に、複数の受信部に信号を分岐し、光遅延器506−2〜506−4を用いて受信したい信号チャネルに局部発振光の周波数変動のタイミングを一致させることで、複数の信号チャネルを同時に受信することが可能となる。
At this time, the basic operation principle is the same as that of the first embodiment.
When receiving an optical signal, the signal is branched to a plurality of receiving units, and the timing of the frequency fluctuation of the local oscillation light is made to coincide with the signal channel to be received using the optical delay units 506-2 to 506-4. A plurality of signal channels can be received simultaneously.

上述のように、本発明は、光時分割多重信号受信時における多重分離を、光領域と電気領域の信号処理を両方用いることで、光増幅器や位相変調器のような高価な光部品の数を削減して、経済的な構成により実現することができる。   As described above, according to the present invention, the number of expensive optical components such as optical amplifiers and phase modulators can be reduced by using both optical domain and electrical domain signal processing for demultiplexing when receiving optical time division multiplexed signals. Can be realized with an economical configuration.

従来の光受信器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional optical receiver. 従来の光受信器の内部で処理される信号の時間波形とスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the time waveform and spectrum of the signal processed inside the conventional optical receiver. 本発明の第1の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施の形態に係る光受信器の内部で処理される信号の時間波形とスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the time waveform and spectrum of the signal processed inside the optical receiver which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical receiver which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical receiver which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る光受信器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical receiver which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101,201,301,401,501 光受信器
102,202,303,402,503 信号発生器
103 位相変調器
104 光バンドパスフィルタ
105 光増幅器
106,205,306 光検波器
107 復調器
203,403 直接変調光源
204,305,404,507−1〜507−4 光結合器
206,307,406 電気バンドパスフィルタ
207,308,407 中間周波信号復調器
302 連続光源
304 外部変調器
405 差動受信型光検波器
502,505 光分岐器
504 変調光源
506−2〜506−4 光遅延器
508−1〜508−4 光受信部
101, 201, 301, 401, 501 Optical receiver 102, 202, 303, 402, 503 Signal generator 103 Phase modulator 104 Optical bandpass filter 105 Optical amplifier 106, 205, 306 Optical detector 107 Demodulator 203, 403 Direct modulation light source 204,305,404,507-1 to 507-4 Optical coupler 206,307,406 Electric band pass filter 207,308,407 Intermediate frequency signal demodulator 302 Continuous light source 304 External modulator 405 Differential reception type Optical detectors 502 and 505 Optical splitter 504 Modulated light source 506-2 to 506-4 Optical delay device 508-1 to 508-4 Optical receiver

Claims (5)

光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
信号発生器と、
前記信号発生器の出力により直接周波数偏移変調された光信号を強度一定で出力する直接変調光源と、
前記光時分割多重信号と前記直接変調光源から出力された直接周波数偏移変調信号とを合波する光結合器と、
前記光結合器で合波された光時分割多重信号と直接周波数偏移変調信号を光ヘテロダイン受信して中間周波信号を出力する光検波器と、
前記光検波器から出力された中間周波信号のうち目的の信号に相当する中間周波信号を透過して多重分離する電気バンドパスフィルタと、
前記電気バンドパスフィルタで多重分離した信号を復調して前記目的の信号を出力する中間周波信号復調器と、
を備えることを特徴とする光受信器。
In an optical receiver for demultiplexing and receiving optical time division multiplexed signals,
A signal generator;
A direct modulation light source that outputs an optical signal that is directly frequency shift modulated by the output of the signal generator at a constant intensity;
An optical coupler for combining the optical time division multiplexed signal and the direct frequency shift keying signal output from the direct modulation light source;
An optical detector that optically heterodyne-receives an optical time division multiplexed signal and a direct frequency shift keying signal combined by the optical coupler and outputs an intermediate frequency signal ;
An electrical bandpass filter that transmits and demultiplexes an intermediate frequency signal corresponding to a target signal among the intermediate frequency signals output from the optical detector;
An intermediate frequency signal demodulator that demodulates the signal demultiplexed by the electric bandpass filter and outputs the target signal;
An optical receiver comprising:
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
連続光を出力する光源と、
信号発生器と、
前記信号発生器の出力により、前記光源から出力された連続光を強度一定で周波数偏移変調もしくは位相偏移変調する外部変調器と、
前記光時分割多重信号と前記外部変調器から出力された周波数偏移変調信号もしくは位相偏移変調信号とを合波する光結合器と、
前記光結合器で合波された光時分割多重信号と周波数偏移変調信号もしくは位相偏移変調信号を光ヘテロダイン受信して中間周波信号を出力する光検波器と、
前記光検波器から出力された中間周波信号のうち目的の信号に相当する中間周波信号を透過して多重分離する電気バンドパスフィルタと、
前記電気バンドパスフィルタで多重分離した信号を復調して前記目的の信号を出力する中間周波信号復調器と、
を備えることを特徴とする光受信器。
In an optical receiver for demultiplexing and receiving optical time division multiplexed signals,
A light source that outputs continuous light;
A signal generator;
An external modulator that performs frequency shift modulation or phase shift modulation of the continuous light output from the light source at a constant intensity by the output of the signal generator;
An optical coupler for combining the optical time division multiplexed signal and the frequency shift keying signal or phase shift keying signal output from the external modulator ;
An optical detector that optically heterodyne-receives an optical time division multiplexed signal combined with the optical coupler and a frequency shift modulation signal or a phase shift modulation signal and outputs an intermediate frequency signal ;
An electrical bandpass filter that transmits and demultiplexes an intermediate frequency signal corresponding to a target signal among the intermediate frequency signals output from the optical detector;
An intermediate frequency signal demodulator that demodulates the signal demultiplexed by the electric bandpass filter and outputs the target signal;
An optical receiver comprising:
請求項1または2に記載の光受信器において、
前記光検波器として差動受信型光検波器を用いることを特徴とする光受信器。
The optical receiver according to claim 1 or 2,
A differential receiver type optical detector is used as the optical detector.
光時分割多重信号を多重分離受信する光受信器において、
前記光時分割多重信号を分岐する第1の光分岐器と、
信号発生器と、
前記信号発生器の出力により周波数偏移変調もしくは位相偏移変調された光信号を出力する変調光源と、
前記変調光源の出力光信号を分岐する第2の光分岐器と、
前記第2の光分岐器の出力光信号に光遅延を与える少なくとも1つの光遅延器と、
前記第2の光分岐器の出力光信号と、前記第1の光分岐器の出力光信号とを合波する第1の光結合器と、
前記光遅延器に対応して設けられ、前記光遅延器の出力光信号と、前記第1の光分岐器の出力光信号とを合波する少なくとも1つの第2の光結合器と、
前記第1および第2の光結合器に対応して設けられ、前記第1および第2の光結合器で合波された出力光信号を光ヘテロダイン受信して中間周波信号を出力する複数の光検波器と、
前記複数の光検波器に対応して設けられ、前記光検波器から出力された中間周波信号のうち目的の信号に相当する中間周波信号を透過して多重分離する複数の電気バンドパスフィルタと、
前記複数の電気バンドパスフィルタに対応して設けられ、前記電気バンドパスフィルタで多重分離した信号を復調して前記目的の信号を出力する複数の中間周波信号復調器と、
を備えることを特徴とする光受信器。
In an optical receiver for demultiplexing and receiving optical time division multiplexed signals,
A first optical branching device for branching the optical time division multiplexed signal;
A signal generator;
A modulated light source that outputs an optical signal that is frequency-shift modulated or phase-shift modulated by the output of the signal generator;
A second optical branching device for branching the output optical signal of the modulated light source;
At least one optical delay unit that provides an optical delay to the output optical signal of the second optical branching unit;
A first optical coupler that combines the output optical signal of the second optical splitter and the output optical signal of the first optical splitter;
At least one second optical coupler that is provided corresponding to the optical delayer and multiplexes the output optical signal of the optical delayer and the output optical signal of the first optical splitter;
A plurality of lights provided corresponding to the first and second optical couplers and receiving an optical heterodyne of the output optical signal combined by the first and second optical couplers and outputting an intermediate frequency signal A detector,
A plurality of electrical bandpass filters that are provided corresponding to the plurality of optical detectors and transmit and demultiplex an intermediate frequency signal corresponding to a target signal among the intermediate frequency signals output from the optical detector;
A plurality of intermediate frequency signal demodulators that are provided corresponding to the plurality of electrical bandpass filters, demodulate signals demultiplexed by the electrical bandpass filters, and output the target signal;
An optical receiver comprising:
請求項4に記載の光受信器において、
前記光検波器として差動受信型光検波器を用いることを特徴とする光受信器。
The optical receiver according to claim 4.
A differential receiver type optical detector is used as the optical detector.
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