JPS6010293B2 - 光ヘテロダイン検波装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光へテロダイン検波装置に関するものである。

近年、光半導体素子や光フアィバの高品質化が進み、光
通信の実用化が急速に進展している。この光通信の実用
化に欠くことのできないものが光検波装置である。光検
波方式として直接検波方式とへテロダィン検波方式が挙
げられるが後者は局部発振光を十分強くすることにより
信号を熱雑音や晴電流雑音、背景光雑音等に無関係に検
出でき、また、光検出器は特に増培作用を有している必
要がないなどの優れた特徴を持っており、光通信特に光
フアィバ通信の理想的な方式として考えられている。し
かしながら、このへテロダィン検波方式を実現するに当
り、信号光と局部発振光とを合成する部分に従釆はハー
フミラー等が用いられていたために、ヘテロダィン検波
装置はその寸法が大きく、かつじん挨、湿気、機械的振
動などの影響を受けやすいものであった。

本発明の目的は、信号光と局部発振光とを合成する部分
に後屈折性物質と検光子とを組み合わせて用いることに
より上記欠点を改良し、小型で機械的振動や周囲の影響
を受けにくい光へテロダィン検波装置を提供することに
ある。

本発明によれば、局部発振光源と、信号光と局部発振光
を合成するための平行な入射及び出射端面を有し、屈折
率に対する主軸の方向が前記入射端面の垂直方向と一致
していない複屈折性物質と、検光子と、光検出器とを含
む光へテロダィン検波装置が得られる。

以下の説明のために、まず複屈折怪物質に光が垂直に入
射した場合の光の複屈折曲こついて述べる。

一般に複屈折性物質に光を垂直に入射させると物質中で
光は２光線に分離して進む。

しかもそれらの光は入射端面で屈折して伝播する。複屈
折性物質が光学的に一触性であると、２光線は直進する
常光線と屈折して進む異常状態とに分れる。複屈折性物
質が一軸性の場合（入射端面に垂直な方向をＺ軸とする
）、その光学軸が松面内にありかつＺ軸と角度０をなし
、また主軸の一つがｙ軸と一致していると、ｘｙ面に平
行な入射端面に垂直入射した光はＺ藤平行な常光線とＺ
Ｘ面内でＺ軸と角度Ｊだけ異なる異常光線に分離する。
角度少と角度８の間にはねｎレ＝害毒云奉還夢多
（１）の関係がある。

ここでｍ＝ｎ。／ｎｅで、ｎ。及びｎｅはそれぞれ常光
線及び異常光線に対する主屈折率である。角度小は角度
８がｔａｎａ＝１／ｍの関係を満すとき最大となりその
値は側にぢご羊 （２） の式から求めることができる。

この条件の下では出射端面が入射端面と平行でそれらの
間隔がｄであると、常光線と異常光線の分離幅ＤはＤ＝
害毒羊ｄ （３） で表わされる。

逆に偏光面が互いに直交する２本の直線偏光を距離Ｄだ
け離して入射させるとそれらの２光線は出射端面で合成
されて１光線となって出射していく。複屈折性物質とし
ては液晶や一軸性又は二軸性の複屈折性結晶を用いるこ
とができる。

たとえば方解石（ｎ。＝１６５０ ｎｅ＝１４８５）の
場合、角度０を４〆２Ｍこすると角度小は最大（Ｊ＝６
ｏ２３）となる。したがって厚さｄを１仇奴とすれば分
離幅Ｄは１．０劫吻となる。次に図面を用いて本発明を
説明する。

第１図は本発明の第一の実施例を示し、１は直線偏光を
発生する局部発振光源、２は平行な入射及び出射端面を
有し、屈折率に対する主軸の方向が入射端面の垂直方向
と一致していない複屈折性物質、３は透過可能な直線偏
光の偏光面の方向が複屈折性物質２の内部を伝播する光
の偏光面と一致しない検光子、４は光検出器、そして５
は光フアィバから出射してくる直線偏光の信号光である
。

以上の構成において、複屈折怪物質２の内部を伝播する
光の常光線に相当する信号光５は複屈折性物質２を直進
して検光子３へ進む。

一方異常光線に相当する局部発振光源１からの光は後屈
折性物質２を屈折して伝播し「その出射端面で信号光５
とその伝播軸において一致して検光子３に進む。光へテ
ロダィン検波では、局部発振光と信号光の偏波面は一致
している必要がある。検光子３は局部発振光源１からの
光と信号光５とから偏波面の合った成分をとり出すもの
で、常光線と異常光線とは偏波面が互いは９０度の角度
をなしているから「 ２つの光の偏波面に対して互いに
４５度の角度の偏波成分をとり出すことにより、２つの
光から偏波面の等しい成分をとり出す。検光子３からの
局部発振光源１からの光と信号光５の、それぞれ一部の
光成分が取り出されて光検出器４に入射する。光検出器
４はこれらの２光線から成る干渉光線を受ける。この結
果振幅、周波数又は位相が変調された信号光５の光は強
度変調光に変換されて情報信号がとり出される。第２図
は本発明の第二の実施例を示し、１は局部発振光源、２
は前述の後屈折性物質、３は検光子、４は光検出器、そ
して５は光フアィバから出射した信号光である。

ここで局部発振光源１からの光と信号光は互いに偏光面
が直交した直壁偏光で、それらは複屈折性物質２の内部
を伝播する光のそれぞれ常光線及び異常光線に対応する
。この構成において、第一の実施例の場合と同様に、検
光子３を通った。信号光５と局部発振光源１からの光と
は互いに干渉して光検出器４に達する。この結果、振幅
、周波数又は位相が変調された信号光５からその変調信
号に応じた強度変調成分がとり出される。

上記第一及び第二の実施例によると、信号光５の強度が
微弱であっても局部発振光源１からの光に高出力なもの
を用いたり、検光子３の透過直線偏光の偏光面の方向を
適当に選ぶことによって信号光５から低雑音で高品質な
信号を容易にとり出すことができる。

また、主な構成要素は平面で平行な端面を有しているの
で装置全体の一体化が容易である。第一及び第二の実施
例において、説明を簡単にするために複屈折性物質２へ
入射する２本の光は直線偏光であったがこれに限定され
ず、いずれか一方が直線偏光又は両者とも偏っていない
光であってもよいことは当然である。

また第一及び第二の実施例において、信号光５や局部発
振光源１からの光を、レンズ作用を有する物体を通して
もよい。

レンズ物体として軸方向に光を通し軸方向に垂直な断面
で中心部から周辺に向かった屈折率が次第に減少する透
明体等を用いることができる。また上記実施例において
、光検出器４は検光子３に密着して配置されてもよく、
また、これらの間にレンズ物体を設けてもよいことは明
らかである。

また、信号光５は、光フアィバの出力端面を複屈折怪物
質２に近接させて得てもよいことは明らかである。

さらに上記実施例では信号光５が光フアイバから出射し
てくる光である場合について説明したが、これに限定さ
れず空間伝播する光やレンズガイドを伝播してくる光で
あってもよいことは当然である。

最後に本発明が有する特徴を列挙すれば、小型で周囲の
影響を受けにくくかつ全体の一体化が容易な光へテロダ
ィン検波装置が得られること、直接偏光の信号光の場合
には低雑音で高品質な信号を極めて高い効率で取り出す
ことができること等である。

【図面の簡単な説明】 第１図、及び第２図は本発明のそれぞれ第一及び第二の
実施例を示し、１は局部発振光源、２は複屈折性物質、
３は検光子、４は光検出器、そして５は信号光である。 オー図汁２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 局部発振光源と、この光源からの局部発振光と信号
   光とを合成するための平行な入射及び出射端面を有し、
   屈折率に対する主軸の方向が前記入射端面の垂直方向と
   一致していない複屈折性物質と、検光子と、光検出器と
   を含む光ヘテロダイン検波装置。