JP2689875B2 - 光信号受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信に用いられる。本
発明は偏波ダイバーシチ型光ヘテロダイン受信機の自動
周波数制御に利用する。本発明は、受信光の偏波変動に
よる符号誤り率特性の劣化を防止することができる自動
周波数制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に一般的な自動周波数制御回路を有
する偏波ダイバーシチ型光ヘテロダイン受信機の基本的
構成例を示す。この例では、入射された受信光は偏波分
離カップラ４０１にて入射偏波面に応じて分離され、第
一の光検波回路４０２および第二の光検波回路４０３に
て局部発振光と合波した後に、ヘテロダイン検波され中
間周波数信号に変換される。この中間周波数信号は第一
の可変利得増幅器４０４および第二の可変利得増幅器４
０５にて増幅され、それぞれ第一の復調器４０６および
第二の増幅器４０７に導かれてベースバンド信号に復調
される。ベースバンド合成器４０８はこの二つのベース
バンド信号を合成して出力する。

【０００３】中間周波数信号は第一の復調器４０６およ
び第二の復調器４０７の手前で２分岐され、ＡＧＣ制御
を行う利得制御回路４０９に与えられる。これにより第
一の復調器４０６および第二の復調器４０７と切換器４
１０とに入力される中間周波数信号の振幅は、受信光の
レベルや偏波状態に依存することなく常に一定となる。
切換器４１０は２系列の受信形の中間周波数信号レベル
の大小、つまり受信光の偏波状態の変動に応じて、レベ
ルの大きい方の信号が周波数弁別器４１１に導かれるよ
うに切り換わる。周波数弁別器４１１の出力は光周波数
制御回路４１２に与えられ、この出力信号を基に局部発
振光源４１３の光周波数の制御、すなわち自動周波数制
御を行う。これにより中間周波数は常にある一定の周波
数となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図２は自動周波数制御
回路の動作を説明する図である。中間周波数信号レベル
の大小により切換器４１０が動作するとき、この切り換
え点が偏波比α＝０．５の点で行われるならば、２系列
の受信系の中間周波数信号レベルが同じであることか
ら、周波数弁別器４１１への入力信号レベルは切り換え
時でも連続的に変化する。

【０００５】しかし、一般にこの切換器４１０には切り
換え点で安定動作するようヒステリシスが設けられてい
る。そのため、切り換え点は１点ではなく図２中に示す
ようにＫ₁ 、Ｋ₂ の２箇所あり、それぞれの点における
各受信系の中間周波数信号レベルは一致しない。したが
って、周波数弁別器４１１への入力信号レベルは切換器
４１０の動作とともに不連続に変化することから、周波
数弁別器４１１の出力電圧も不連続となり、中間周波数
に変動が生じてしまう。結果的には切り換えと同時に符
号誤り率特性に劣化を起こすことがある。

【０００６】また、特開平１−１５４０３６号公報ある
いは特開平２−３９７４１号公報には中間周波信号を合
成して周波数弁別器に供給する構成が開示されている
が、このように単に合成器を設ける構成では偏波の異な
る二つのヘテロダイン検波手段の出力レベルが接近して
くると、ひんぱんに切換えが行われた場合と同等にな
り、周波数弁別器に入力する周波数が急激に変動する欠
点がある。

【０００７】本発明はこのような背景のもとに行われた
ものであって、自動周波数制御を行っている受信系が切
り換わった場合においても中間周波数が変動せず、安定
した自動周波数制御を行うことができる回路を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一つの光信号
入力の二つの異なる偏波信号について局部発振光源（１
５）を共通にしてそれぞれ設けられた２系統のヘテロダ
イン検波手段（２、４、６、および３、５、７）と、こ
の２系統のヘテロダイン検波手段の出力ベースバンド信
号を合成するベースバンド合成器（８）とを備え、この
２系統のヘテロダイン検波手段の中間周波信号の周波数
変動が最小になるように前記局部発振光源（１５）の光
周波数制御を行う自動周波数制御手段（１３、１４）を
備えた、光信号受信装置において、この自動周波数制御
手段（１３、１４）に与えられる中間周波信号の入力回
路に、前記２系統のヘテロダイン検波手段の各中間周波
信号を合成する合成器（１２）を備え、この中間周波信
号を合成する合成器（１２）の各入力に与えられる中間
周波信号の通路にそれぞれ可変利得手段（１０、１１）
が挿入され、この可変利得手段を中間周波信号のレベル
が高い側の利得が大きく低い側の利得が小さくなるよう
に制御する制御手段（９）を備えたことを特徴とする。

【０００９】前記可変利得手段（１０、１１）および制
御手段（９）は光信号の偏波変動に対して十分に大きい
時定数を有し、中間周波信号を合成する合成器（１２）
の二つの入力の相対位相を違える遅延回路（１６）が挿
入されることが望ましい。

【００１０】

【作用】受信光を偏波分離カップラで直交する二つの偏
波に分離し、そのそれぞれを光検波回路がヘテロダイン
検波して中間周波数信号とする。利得制御回路が二つの
可変利得増幅器によってそれぞれの復調器に入力される
信号レベルを一定にする制御を行う。復調器が入力信号
をベースバンド信号に復調し合成器を介して出力する。
合成器からの出力は周波数弁別器で中間周波数が検出さ
れ、光周波数制御回路がこの検出情報をもとに中間周波
数が常に一定値となるように局部発振光源を制御する。

【００１１】本発明の装置では、分岐した中間周波信号
の通路にそれぞれ可変利得手段（１０、１１）を挿入
し、中間周波信号のレベルが高い側を強調するように制
御する。すなわち、二つの異なる偏波についてのヘテロ
ダイン検波回路では、二つの偏波信号のレベルが近い場
合には、合成器の出力に実質的に二つの偏波信号の出力
がひんぱんに切換えられて出力され、その切換えの過渡
時にビット誤りが発生する。本発明のように中間周波信
号のレベルが高い側を強調しておくことにより、切換え
の飛躍的な頻度は少なくなる。またこの可変利得手段
（１０、１１）およびその制御手段（９）の時定数を大
きくとっておくことにより、切換えが行われるときには
滑らかに実行される。

【００１２】これにより、受信光の偏波変動により光周
波数制御系のバランスが崩れ、局部発振光源の光周波数
が変化することによる受信感度の劣化を防止することが
できる。

【００１３】

【実施例】次に本発明を図面に基づいて説明する。

【００１４】（第一実施例）図１は本発明第一実施例の
構成を示すブロック図である。

【００１５】本発明第一実施例は、一つの光信号入力の
偏波分離カプッラ１からの二つの異なる偏波信号につい
て局部発振光源１５を共通にしてそれぞれ設けられた２
系統のヘテロダイン検波手段と、この２系統のヘテロダ
イン検波手段の出力ベースバンド信号を合成するベース
バンド合成器８とを備え、この２系統のヘテロダイン検
波手段の中間周波信号の周波数変動が最小になるように
局部発振光源１５の光周波数制御を行う自動周波数制御
手段を備え、さらに、本発明の特徴として、この自動周
波数制御手段に与えられる中間周波信号の入力回路に、
前記２系統のヘテロダイン検波手段の各中間周波信号を
合成する合成器１２を備え、この中間周波信号を合成す
る合成器１２の各入力に与えられる中間周波信号の通路
にそれぞれ第三の可変利得増幅器１０および第四の可変
利得手段１１が挿入され、この可変利得手段を中間周波
信号のレベルが高い側の利得が大きく低い側の利得が小
さくなるように制御する利得制御回路９を備える。第三
の可変利得増幅器１０、第四の可変利得増幅器１１およ
び利得制御回路９は光信号の偏波変動に対して十分に大
きい時定数を有する。前記ヘテロダイン検波手段は、第
一の光検波回路２、第一の可変利得増幅器４、第一の復
調器６、および第二の光検波回路３、第二の可変利得増
幅器５、第二の復調器７により構成される。

【００１６】次に、このように構成された本発明第一実
施例の動作について説明する。

【００１７】周波数変調された受信光は偏波分離カップ
ラ１にて受信光の偏波面に応じて分離された後に、第一
の光検波回路２および第二の光検波回路３においてそれ
ぞれ局部発振光源１５からの局部発振光と合波されヘテ
ロダイン検波される。ここで得られた中間周波数信号は
第一の可変利得増幅器４および第二の可変利得増幅器５
にて増幅され、ＡＧＣ制御により振幅を一定にされた後
に２分岐される。

【００１８】２分岐された一方は信号の復調に用いられ
る。つまり後段に設けられた第一の復調器６および第二
の復調器７によりベースバンド信号に変換され、ベース
バンド合波器８にて二つのベースバンド信号は合成され
る。分岐された他方の中間周波数信号は、ＡＧＣ制御と
自動周波数制御のために用いられる。

【００１９】ＡＧＣ制御は、利得制御回路９で中間周波
数信号レベルの検出を行い、このレベルが常に一定値と
なるように第一の可変利得増幅器４、および第二の可変
利得増幅器５の利得を制御する。

【００２０】自動周波数制御はそれぞれの受信系からの
中間周波数信号が第三の可変利得増幅器１０および第四
の可変利得増幅器１１に入力される。この二つの可変利
得増幅器の出力は合成器１２にて合成され、その出力は
後段に設けられた周波数弁別器１３に入力される。周波
数弁別器１３は中間周波数信号を検出し、光周波数制御
回路１４により局部発振光源１５の制御を行い中間周波
数が常に一定値となるように制御する。

【００２１】受信光の偏波が変動すると、それぞれの受
信系に生じる中間周波数信号のレベルも変動を起こす。
利得制御回路９はこのそれぞれの中間周波数信号レベル
を検出し、これに応じて第三の可変利得増幅器１０およ
び第四の可変利得増幅器１１の利得が適切となるように
制御を行う。つまり中間周波数信号レベルが強い方の側
の受信系に接続された可変利得増幅器の利得を大きく
し、逆に信号レベルが小さい方の側の可変利得制御器の
利得を小さくする。これにより二つの中間周波数信号を
合成する合成器１２の出力は、偏波変動による各受信系
に現れる中間周波数信号レベルに関係なく常に一定とな
る。

【００２２】また、この利得可変制御も図２に示すよう
に、中間周波数信号レベルに応じて切換器のように階段
状に動作（従来例）するのではなく、連続的に行われる
ことから、周波数弁別器１３の出力電圧が突然変動して
局部発振光源１５の光周波数が変わり、符号誤り率特性
を劣化させることを防止する。

【００２３】（第二実施例）図３は本発明第二実施例の
構成を示すブロック図である。

【００２４】本発明第二実施例は、第三の可変利得増幅
器１０の前段に、中間周波信号を合成する合成器１２の
二つの入力の相対位相を違えるために中間周波数信号を
遅延させる遅延回路１６が設けられ、その他は第一実施
例同様に構成される。これは２系統の中間周波数信号の
相対位相が強い相関を持つことから、信号光の偏波状態
に応じて同相から逆相の間で変動するため、中間周波数
信号の合成の条件によっては、合成後の信号が消滅して
しまう場合が出てくる。遅延回路１６を設けて二つの中
間周波数信号の相対位相をずらすことにより、互いの位
相の相関を低減させることができる。これによって中間
周波数信号の合成後の信号を信号光偏波状態によらず、
定常的に取り出すことが可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
信光の偏波変動によりそれぞれの受信系に生じる中間周
波数信号のレベルが変わり、中間周波数が変化を生じ
て、符号誤り率特性を劣化させることを防ぐことができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明第一実施例および従来例における自動周
波数制御動作を説明する図。

【図３】本発明第二実施例の構成を示すブロック図。

【図４】従来例の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１、４０１ 偏波分離カップラ ２、４０２ 第一の光検波回路 ３、４０３ 第二の光検波回路 ４、４０４ 第一の可変利得増幅器 ５、４０５ 第二の可変利得増幅器 ６、４０６ 第一の復調器 ７、４０７ 第二の復調器 ８、４０８ ベースバンド合成器 ９、４０９ 利得制御回路 １０ 第三の可変利得増幅器 １１ 第四の可変利得増幅器 １２ 合成器 １３、４１１ 周波数弁別器 １４、４１２ 光周波数制御回路 １５、４１３ 局部発振光源 １６ 遅延回路 ４１０ 切換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/142 10/152 10/26 10/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つの光信号入力の二つの異なる偏波信
   号について局部発振光源を共通にしてそれぞれ設けられ
   た２系統のヘテロダイン検波手段と、この２系統のヘテ
   ロダイン検波手段の出力ベースバンド信号を合成するベ
   ースバンド合成器とを備え、 この２系統のヘテロダイン検波手段の中間周波信号の周
   波数変動が最小になるように前記局部発振光源の光周波
   数制御を行う自動周波数制御手段を備えた光信号受信装
   置において、 この自動周波数制御手段に与えられる中間周波信号の入
   力回路に、前記２系統のヘテロダイン検波手段の各中間
   周波信号を合成する合成器を備え、 この中間周波信号を合成する合成器の各入力に与えられ
   る中間周波信号の通路にそれぞれ可変利得手段が挿入さ
   れ、この可変利得手段を中間周波信号のレベルが高い側
   の利得が大きく低い側の利得が小さくなるように制御す
   る制御手段を備え、 前記可変利得手段および前記制御手段は光信号の偏波変
   動に対して十分に大きい時定数を有する ことを特徴とす
   る光信号受信装置。
2. 【請求項２】 前記中間周波信号を合成する合成器の二
   つの入力の相対位相を違える遅延回路が挿入された請求
   項１記載の光信号受信装置。