JPH0716175B2 - 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 - Google Patents
光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置Info
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- JPH0716175B2 JPH0716175B2 JP61159737A JP15973786A JPH0716175B2 JP H0716175 B2 JPH0716175 B2 JP H0716175B2 JP 61159737 A JP61159737 A JP 61159737A JP 15973786 A JP15973786 A JP 15973786A JP H0716175 B2 JPH0716175 B2 JP H0716175B2
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- Japan
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 33
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 21
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 24
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
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- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信装置、特に光ヘテロダイン・ホモダイン
検波通信装置に関するものである。
検波通信装置に関するものである。
信号光と局部発振光を合波させ、その中間周波成分を検
波し信号光を復調する光ヘテロダイン・ホモダイン検波
方式は、信号光検波感度の劣化の原因となる光検波装置
が有する熱雑音の影響等を少なくできるため、信号光を
直接検波する方式に比べ信号光検波感度を大幅に向上す
ることができる。従って、微小光量の計測，光通信分野
などへの適用が検討されている。
波し信号光を復調する光ヘテロダイン・ホモダイン検波
方式は、信号光検波感度の劣化の原因となる光検波装置
が有する熱雑音の影響等を少なくできるため、信号光を
直接検波する方式に比べ信号光検波感度を大幅に向上す
ることができる。従って、微小光量の計測，光通信分野
などへの適用が検討されている。
このような光ヘテロダイン・ホモダイン検波方式におい
ては、局部発振光量を大きくするほど、前記熱雑音の影
響は低減されるが、増加させすぎると局部発振光の光強
度雑音の影響が増加するため、かえって信号光検波感度
が劣化する。従って、従来は信号光検波感度が最大とな
るように局部発振光を設定、すなわち、熱雑音，光強度
雑音，ショット雑音からなる雑音の総和と検波信号との
比が最大になるように設定していた。
ては、局部発振光量を大きくするほど、前記熱雑音の影
響は低減されるが、増加させすぎると局部発振光の光強
度雑音の影響が増加するため、かえって信号光検波感度
が劣化する。従って、従来は信号光検波感度が最大とな
るように局部発振光を設定、すなわち、熱雑音，光強度
雑音，ショット雑音からなる雑音の総和と検波信号との
比が最大になるように設定していた。
一方、更に信号光検波感度の向上が望まれているなか、
光強度雑音の抑圧効果を有するバランストレシーバ型の
光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置（以下バランスト
レシーバと略す）が注目され始めている。このバランス
トレシーバの構成は、ユーエン氏によるオプティクス・
レターズ,18巻,1983年,177〜179ページの文献、町田氏
による昭和60年度電子通信学会総合全国大会予稿集４−
306〜307ページの文献等に詳しく掲載されている。
光強度雑音の抑圧効果を有するバランストレシーバ型の
光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置（以下バランスト
レシーバと略す）が注目され始めている。このバランス
トレシーバの構成は、ユーエン氏によるオプティクス・
レターズ,18巻,1983年,177〜179ページの文献、町田氏
による昭和60年度電子通信学会総合全国大会予稿集４−
306〜307ページの文献等に詳しく掲載されている。
第４図にバランストレシーバの構成をブロック図で示
す。このバランストレシーバでは、分岐比1:1の光カッ
プラ95を介して局部発振光源99から放射される局部発振
光92と信号光源98から放射される信号光91を合波した
時、２合波光93,94の中間周波成分の位相と光強度雑音
成分との関係が各合波光93,94間で180゜異なっているこ
とを利用し、光強度雑音のみを打ち消すようにしたもの
である。
す。このバランストレシーバでは、分岐比1:1の光カッ
プラ95を介して局部発振光源99から放射される局部発振
光92と信号光源98から放射される信号光91を合波した
時、２合波光93,94の中間周波成分の位相と光強度雑音
成分との関係が各合波光93,94間で180゜異なっているこ
とを利用し、光強度雑音のみを打ち消すようにしたもの
である。
即ち、光検出器（検波器）96からなるポートＩと光検出
器（検波器）97からなるポートIIで中間周波成分は180
゜位相差を持ち、差動合成器100で復調される。一方、
光強度雑音は各ポートで同位相であるため、差動合成器
100によって抑圧される。従って、バランストレシーバ
は局部発振光92を大きくしても光強度雑音の影響を少な
く、かつ、熱雑音の影響はほぼなくなるため、信号光検
波感度はほぼショット雑音のみで制限されるようにな
る。即ち、理想的限界に近づく。
器（検波器）97からなるポートIIで中間周波成分は180
゜位相差を持ち、差動合成器100で復調される。一方、
光強度雑音は各ポートで同位相であるため、差動合成器
100によって抑圧される。従って、バランストレシーバ
は局部発振光92を大きくしても光強度雑音の影響を少な
く、かつ、熱雑音の影響はほぼなくなるため、信号光検
波感度はほぼショット雑音のみで制限されるようにな
る。即ち、理想的限界に近づく。
第４図のバランストレシーバにおいて、局部発振光量に
対応して信号光検波感度を最大（以後、最大信号光検波
感度と呼ぶ）にするには、２系列光検出器96,97に入力
する局部発振光量比ｋ（今後、２系列間光量比と呼ぶ）
を1:1に、また２系列光検出器の利得を同一にする必要
がある。
対応して信号光検波感度を最大（以後、最大信号光検波
感度と呼ぶ）にするには、２系列光検出器96,97に入力
する局部発振光量比ｋ（今後、２系列間光量比と呼ぶ）
を1:1に、また２系列光検出器の利得を同一にする必要
がある。
なお、光カップラ95の分岐比等が1:1でない場合に、局
部発振光量に対応した最も良い信号光検波感度を得るに
は、２系列間光量比ｋに応じて２系列光検出器間に最適
の利得差を与えればよい。この場合、最大信号光検波感
度とほぼ同一の信号光検波感度が得られる。
部発振光量に対応した最も良い信号光検波感度を得るに
は、２系列間光量比ｋに応じて２系列光検出器間に最適
の利得差を与えればよい。この場合、最大信号光検波感
度とほぼ同一の信号光検波感度が得られる。
しかし、光カップラ95の分岐比は一般に波長依存性を持
つので、信号光源98,局部発振光源99の温度変動に伴う
波長のシフトが２系列間光量比ｋを変動させることがあ
った。また光検出器96,97の経時変化，衝撃などによる
位置ずれによってもｋが変動することがあった。
つので、信号光源98,局部発振光源99の温度変動に伴う
波長のシフトが２系列間光量比ｋを変動させることがあ
った。また光検出器96,97の経時変化，衝撃などによる
位置ずれによってもｋが変動することがあった。
このような２系列間光量比ｋの変動は信号光検波感度を
劣化させるが、従来このような変動に対して受信感度を
一定に保てる装置はなかった。
劣化させるが、従来このような変動に対して受信感度を
一定に保てる装置はなかった。
本発明の目的は、２系列間光量比ｋの変動に対応して常
に最も良い信号光検波感度が得られるバランストレシー
バ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置を提供する
ことにある。
に最も良い信号光検波感度が得られるバランストレシー
バ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置を提供する
ことにある。
本発明は、局部発振光と信号光とを方向性光結合器で合
波して得た２つの合波光を２系列の光検出器で各々検出
して電気信号に変換した後、この電気信号成分同士を18
0゜位相差を持たせ差動合成するバランストレシーバ型
の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、 前記２系列の光検出器にそれぞれ入力する前記合波光の
光量の比をモニターする手段と、モニターされた前記光
量の比に対応して前記２系列の光検出器間の電気利得差
を可変せしめる手段とを具備することを特徴としてい
る。
波して得た２つの合波光を２系列の光検出器で各々検出
して電気信号に変換した後、この電気信号成分同士を18
0゜位相差を持たせ差動合成するバランストレシーバ型
の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、 前記２系列の光検出器にそれぞれ入力する前記合波光の
光量の比をモニターする手段と、モニターされた前記光
量の比に対応して前記２系列の光検出器間の電気利得差
を可変せしめる手段とを具備することを特徴としてい
る。
次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置の第１の実施例の構成及び動作原理を説明するブ
ロック図である。
波装置の第１の実施例の構成及び動作原理を説明するブ
ロック図である。
この光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置は、信号光源
18と、局部発振光源19と、光ファイバよりなる光ファイ
バカップラ15と、２系列の光検出器（検波器）16,17
と、差動増幅器24とを備え、バランストレシーバ型の構
成を採っている。本実施例の検波装置は、さらに、２系
列の光検出器のそれぞれに入力する合波光の光量の比を
モニターするための割り算器23と、モニターされた光量
の比に対応して２系列の光検出器16,17間の電気利得差
を可変せしめる可変利得増幅器22を備えている。
18と、局部発振光源19と、光ファイバよりなる光ファイ
バカップラ15と、２系列の光検出器（検波器）16,17
と、差動増幅器24とを備え、バランストレシーバ型の構
成を採っている。本実施例の検波装置は、さらに、２系
列の光検出器のそれぞれに入力する合波光の光量の比を
モニターするための割り算器23と、モニターされた光量
の比に対応して２系列の光検出器16,17間の電気利得差
を可変せしめる可変利得増幅器22を備えている。
以上の構成の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置にお
いて、信号光源18と局部発振光源19から放射された信号
光11と局部発振光12はそれぞれ光ファイバ20,21に入力
後、光ファイバカップラ15で合波される。得られた合波
光13,14は光ファイバカップラ15の分岐比で決まる割合
で分波され、各検波器系列の光検出器16,17に入力され
る。
いて、信号光源18と局部発振光源19から放射された信号
光11と局部発振光12はそれぞれ光ファイバ20,21に入力
後、光ファイバカップラ15で合波される。得られた合波
光13,14は光ファイバカップラ15の分岐比で決まる割合
で分波され、各検波器系列の光検出器16,17に入力され
る。
このとき、信号光量をIS、局部発振光量をIL,2系列間光
量比をｋとすれば、各光検出器16,17が出力する中間周
波成分強度は同一であり、ｋ（１−ｋ）IS ILとなる。
量比をｋとすれば、各光検出器16,17が出力する中間周
波成分強度は同一であり、ｋ（１−ｋ）IS ILとなる。
一方、光ヘテロダイン・ホモダイン検波方式では、一般
にIL》ISであり、光強度雑音はほとんど局部発振光源19
に起因する。従って、光強度雑音（＜iL 2＞）は、光フ
ァイバカップラ15の分岐比に従い分けられ、Ｉ系列光検
出器16にはｋ＜iL＞、II系列検出器17には（１−ｋ）＜
iL＞の振幅比でそれぞれ入力する。
にIL》ISであり、光強度雑音はほとんど局部発振光源19
に起因する。従って、光強度雑音（＜iL 2＞）は、光フ
ァイバカップラ15の分岐比に従い分けられ、Ｉ系列光検
出器16にはｋ＜iL＞、II系列検出器17には（１−ｋ）＜
iL＞の振幅比でそれぞれ入力する。
従って、最も良い信号光検波感度を得るには、I,II系列
光検出器16,17に入力するそれぞれの強度雑音を打ち消
すために、すなわち、強度を同一にするように、２系列
光検出器間に最適利得差を与える必要がある。
光検出器16,17に入力するそれぞれの強度雑音を打ち消
すために、すなわち、強度を同一にするように、２系列
光検出器間に最適利得差を与える必要がある。
第２図は、本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置が用いる原理を説明するための特性図である。
波装置が用いる原理を説明するための特性図である。
第２図は２系列間光量比ｋをパラメータとして２系列光
検出器に入力する局部発振光量の総和を20mWとした場合
の、２系列光検出器間の利得差に対するパワーペナルテ
ィの変化を示したものである。ここで、パワーペナルテ
ィはショット雑音のみで決まる信号光検波感度からの劣
化分として定義している。
検出器に入力する局部発振光量の総和を20mWとした場合
の、２系列光検出器間の利得差に対するパワーペナルテ
ィの変化を示したものである。ここで、パワーペナルテ
ィはショット雑音のみで決まる信号光検波感度からの劣
化分として定義している。
第２図より、２系列間光量比ｋに変動が生じると、最も
良い信号光検波感度を与える２系列光検出器間の利得差
がシフトすることがわかる。すなわち、２系列光検出器
間の利得差を一定のままにしておけば２系列間光量比ｋ
の変動により信号光検波感度に劣化が生じることにな
る。
良い信号光検波感度を与える２系列光検出器間の利得差
がシフトすることがわかる。すなわち、２系列光検出器
間の利得差を一定のままにしておけば２系列間光量比ｋ
の変動により信号光検波感度に劣化が生じることにな
る。
第１図に示す本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン
検波装置は、２系列間光量比ｋの変動に対して常に最も
良い信号光検波感度を与えるように構成されている。即
ち、２系列間光量比ｋの変化は、光検出器16,17で各検
波器系列に入力する光量をモニターした後、割り算器23
に入力し、割り算器23において割り算を行うことにより
読み取られる。この後、読み取られた２系列間光量比ｋ
に対応して、可変利得増幅器22の利得を制御して、常に
最も良い信号光検波感度が得られるように２系列光検出
器間の利得差を与えている。従って、差動増幅器24から
の出力で得られる信号光検波感度は、２系列間光量比ｋ
に対応して常に最も良い性能が得られる。
検波装置は、２系列間光量比ｋの変動に対して常に最も
良い信号光検波感度を与えるように構成されている。即
ち、２系列間光量比ｋの変化は、光検出器16,17で各検
波器系列に入力する光量をモニターした後、割り算器23
に入力し、割り算器23において割り算を行うことにより
読み取られる。この後、読み取られた２系列間光量比ｋ
に対応して、可変利得増幅器22の利得を制御して、常に
最も良い信号光検波感度が得られるように２系列光検出
器間の利得差を与えている。従って、差動増幅器24から
の出力で得られる信号光検波感度は、２系列間光量比ｋ
に対応して常に最も良い性能が得られる。
第３図は、本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検
波装置の第２の実施例である。
波装置の第２の実施例である。
この光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置は、第１図の
構成に、さらに、光ファイバカップラ25,26と、モニタ
ー用の光検出器27,28を設け、割り算器23へはこれら光
検出器27,28から検出された光量を入力するようになっ
ている。その他の構成は、第１図の実施例と同様であ
り、従って、同一の構成要素には第１図と同一の番号を
付して示している。
構成に、さらに、光ファイバカップラ25,26と、モニタ
ー用の光検出器27,28を設け、割り算器23へはこれら光
検出器27,28から検出された光量を入力するようになっ
ている。その他の構成は、第１図の実施例と同様であ
り、従って、同一の構成要素には第１図と同一の番号を
付して示している。
本実施例では、２系列間光量比ｋは、光ファイバカップ
ラ15で分波された合波光の一部を光ファイバカップラ2
5,26を用いてモニター光29,30として取り出した後、光
検出器27,28で検出して割り算器23により読み取られ
る。光ファイバカップラ25,26の分岐比は同一のものを
用いることが望ましいが、同一でなくとも既知であれ
ば、あらかじめ割り算器に補正値を与えておけばよい。
また、光ファイバカップラ25,26の分岐比は、合波光13,
14の出力がモニター光29,30の出力に比べて充分に大き
くなるように設定する。
ラ15で分波された合波光の一部を光ファイバカップラ2
5,26を用いてモニター光29,30として取り出した後、光
検出器27,28で検出して割り算器23により読み取られ
る。光ファイバカップラ25,26の分岐比は同一のものを
用いることが望ましいが、同一でなくとも既知であれ
ば、あらかじめ割り算器に補正値を与えておけばよい。
また、光ファイバカップラ25,26の分岐比は、合波光13,
14の出力がモニター光29,30の出力に比べて充分に大き
くなるように設定する。
従って、第３図の実施例の構成においても、差動増幅器
24からの出力で得られる信号光検波感度は、２系列間光
量比ｋに対応して常に最も良い性能が得られる。
24からの出力で得られる信号光検波感度は、２系列間光
量比ｋに対応して常に最も良い性能が得られる。
以上説明したように本発明によれば、バランストレシー
バ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、
２系列間光量比ｋに対応して最も良い信号光検波感度が
得られるように、２系列間光量比ｋをモニターし、この
値に応じてバランストレシーバの２系列光検出器間に利
得差を与えるようにしているので、２系列間光量比の変
動が生じても常に最も良い信号光検波感度が得られる効
果がある。
バ型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、
２系列間光量比ｋに対応して最も良い信号光検波感度が
得られるように、２系列間光量比ｋをモニターし、この
値に応じてバランストレシーバの２系列光検出器間に利
得差を与えるようにしているので、２系列間光量比の変
動が生じても常に最も良い信号光検波感度が得られる効
果がある。
第１図は本発明による光ヘテロダイン・ホモダイン検波
装置の第１の実施例のブロック図、 第２図は本発明の原理を説明するための特性図、 第３図は本発明による第２の実施例のブロック図、 第４図は従来のバランストレシーバ型の光ヘテロダイン
・ホモダイン検波装置のブロック図である。 11……信号光 12……局部発振光 13,14……信号光と局部発振光の合波光 15,25,26……光ファイバカップラ 16,17,27,28……光検出器 18……信号光源 19……局部発振光源 20,21……光ファイバ 22……可変利得増幅器 23……割り算器 24……差動増幅器 29,30……モニター光
装置の第１の実施例のブロック図、 第２図は本発明の原理を説明するための特性図、 第３図は本発明による第２の実施例のブロック図、 第４図は従来のバランストレシーバ型の光ヘテロダイン
・ホモダイン検波装置のブロック図である。 11……信号光 12……局部発振光 13,14……信号光と局部発振光の合波光 15,25,26……光ファイバカップラ 16,17,27,28……光検出器 18……信号光源 19……局部発振光源 20,21……光ファイバ 22……可変利得増幅器 23……割り算器 24……差動増幅器 29,30……モニター光
Claims (1)
- 【請求項１】局部発振光と信号光とを方向性光結合器で
合波して得た２つの合波光を２系列の光検出器で各々検
出して電気信号に変換した後、この電気信号成分同士を
180゜位相差を持たせ差動合成するバランストレシーバ
型の光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置において、 前記２系列の光検出器にそれぞれ入力する前記合波光の
光量の比をモニターする手段と、モニターされた前記光
量の比に対応して前記２系列の光検出器間の電気利得差
を可変せしめる手段とを具備することを特徴とする光ヘ
テロダイン・ホモダイン検波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159737A JPH0716175B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP61159737A JPH0716175B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316728A JPS6316728A (ja) | 1988-01-23 |
| JPH0716175B2 true JPH0716175B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=15700166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61159737A Expired - Lifetime JPH0716175B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 光ヘテロダイン・ホモダイン検波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716175B2 (ja) |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP61159737A patent/JPH0716175B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316728A (ja) | 1988-01-23 |
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