JP2704205B2 - Optical receiver - Google Patents
Optical receiverInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、通信・情報処理において、光パルスの受信
の際、信号光のS/N（signal−noise）比の劣化を極力少
なくして光子数を測定する、すなわち、信号光の情報を
受信する装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention minimizes deterioration of the signal-noise (S / N) ratio of signal light when receiving an optical pulse in communication and information processing. The present invention relates to a device for measuring the number of photons, that is, for receiving signal light information.
［従来の技術］ 光受信技術としては、これまでに、信号光パルスの
「エネルギーの部分的抽出」によって検出する受信法
と、QND（Quantum nondemolish）測定とよばれる「エネ
ルギーの部分的抽出」を用いない方法が提案されてい
る。[Prior art] As the optical receiving technology, the receiving method of detecting by "partial extraction of energy" of signal light pulse and "partial extraction of energy" called QND (Quantum nondemolish) measurement have been used. A method that does not use it has been proposed.
前者は電磁波のエネルギーを分岐する際にショット雑
音と呼ばれる雑音が抽出した信号および残りの信号に付
加される。このとき、dB表示された、抽出した信号に対
する測定系のS/N比と残りの信号のS/N比との和は分岐前
の信号光のS/N比に等しい。したがって、十分高いS/N比
で情報を抽出すると、測定後の信号光のS/N比は大きく
劣化する。In the former, when the energy of the electromagnetic wave is branched, noise called shot noise is added to the extracted signal and the remaining signal. At this time, the sum of the S / N ratio of the measurement system with respect to the extracted signal and the S / N ratio of the remaining signal in dB is equal to the S / N ratio of the signal light before branching. Therefore, if information is extracted with a sufficiently high S / N ratio, the S / N ratio of the signal light after measurement is significantly deteriorated.
後者の場合（たとえば特願昭63−060112号）、信号光
の光子数情報をプローブ光の位相情報に光カー効果、す
なわち、光を入射した時に、その光の強度に比例して屈
折率が上がる効果を用いてコピーしている。この場合、
測定前後で信号光のS/N比は変化しない。In the latter case (for example, Japanese Patent Application No. 63-060112), the photon number information of the signal light is added to the phase information of the probe light by the optical Kerr effect, that is, when light is incident, the refractive index is proportional to the intensity of the light. Copying with the effect of going up. in this case,
The S / N ratio of the signal light does not change before and after the measurement.
［発明が解決しようとする課題］ 従来、光カー効果を持つ媒質として光ファイバを用い
るとき、プローブ光と参照光とが直交する偏波にある場
合や、プローブ光と参照光とが時間的に離れている場合
に、プローブ光の位相情報の上に、信号情報以外にGAWB
S雑音（Physical Review B31,1985,pp5244,R.M.Shelby
他）と呼ばれる雑音が付与される欠点があった。たとえ
ば、光ファイバ10Km、入射光30mWの時、10dB以上の雑音
が付与される。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, when an optical fiber is used as a medium having the optical Kerr effect, when the probe light and the reference light are in orthogonal polarization, or when the probe light and the reference light If they are far apart, the GAWB
S noise (Physical Review B31, 1985, pp5244, RMShelby
There is a disadvantage that noise called "other" is added. For example, when the optical fiber is 10 km and the incident light is 30 mW, noise of 10 dB or more is added.
従来、プローブ光と参照光には通常のレーザが使用さ
れている。ところで、光電磁波には量子雑音と呼ばれる
雑音が必ず付与されている。この雑音は電磁波の複素振
幅に付与され、その実数部と虚数部の雑音の分散の積は
1/16以上である（不確定性原理，応用物理 54巻,1985,
pp671,山本）という性質を持つ。通常のレーザ光はコヒ
ーレント状態と呼ばれるものに近い。コヒーレント状態
というのは、実数部の雑音の分散、虚数部の雑音の分散
がともに1/4という状態である（不確定性原理，応用物
理 54巻,1985,pp671,山本）。したがって、通常のレー
ザ光を用いる光ホモダイン検波の場合には、分散が1/4
以上という量子雑音が付与され、受信S/N比の劣化がも
たらされる欠点があった。Conventionally, ordinary lasers have been used for probe light and reference light. Incidentally, noise called quantum noise is always added to the optical electromagnetic wave. This noise is added to the complex amplitude of the electromagnetic wave, and the product of the variance of the noise of the real part and the imaginary part is
1/16 or more (Uncertainty principle, applied physics 54, 1985,
pp671, Yamamoto). Normal laser light is close to what is called a coherent state. The coherent state is a state in which the variance of the noise of the real part and the variance of the noise of the imaginary part are both 1/4 (Uncertainty principle, Applied Physics Vol. 54, 1985, pp671, Yamamoto). Therefore, in the case of optical homodyne detection using ordinary laser light, the dispersion is 1/4.
There is a drawback that the above-described quantum noise is applied and the reception S / N ratio is deteriorated.
本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、その
目的は、光パルスの受信の際に、エネルギー損失を伴わ
ず、かつ高S/N比で信号光の情報を受信することのでき
る光受信器を提供することにある。The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a light pulse capable of receiving signal light information at a high S / N ratio without energy loss when receiving an optical pulse. It is to provide a receiver.
［課題を解決するための手段］ 本発明では、上記目的を達成するために、量子光ソリ
トンの衝突の特性を利用する。[Means for Solving the Problems] In the present invention, in order to achieve the above object, the collision characteristics of quantum optical solitons are utilized.
すなわち、本発明は、偏波面を有するプローブ光パル
スと、プローブ光パルスの偏波面と同一波長かつ同一偏
波面を有する参照光パルスと、プローブ光パルスと同一
偏波面を有する波長の異なる信号光パルスとを受けて、
信号光パルスがプローブ光パルスと参照光パルスとの間
に挟まるように、合流させる波長分離フィルタと、波長
分離フィルタからの信号光パルス、プローブ光パルスお
よび参照光パルスを一端に受ける光ファイバと、光ファ
イバの他端から得られる出射光より信号光パルスを分離
する波長分離フィルタと、波長分離フィルタからの出力
光よりプローブ光パルスと参照光パルスとを分離する光
スイッチと、その分離されたプローブ光パルスと参照光
パルスとの間に相対的遅延を与える遅延回路と、互いに
遅延されたプローブ光パルスおよび参照光パルスを干渉
させる手段と、その干渉手段によって得られるそれぞれ
対応する光パルスから電気信号を検出する手段と、その
検出された電気信号の差を求めてプローブ光パルスと参
照光パルスとの差動検出出力を得る手段とを具え、プロ
ーブ光パルス、参照光パルスおよび信号光パルスが光フ
ァイバの負の分散領域にあり、プローブ光パルス、参照
光パルスおよび信号光パルスの光子数と半値幅を光ソリ
トンを形成すべく定めたことを特徴とする。That is, the present invention provides a probe light pulse having a polarization plane, a reference light pulse having the same wavelength and the same polarization plane as the probe light pulse, and a signal light pulse having a different polarization having the same polarization plane as the probe light pulse. In response,
As the signal light pulse is sandwiched between the probe light pulse and the reference light pulse, a wavelength separation filter to be merged, the signal light pulse from the wavelength separation filter, an optical fiber receiving one end of the probe light pulse and the reference light pulse, A wavelength separation filter for separating a signal light pulse from output light obtained from the other end of the optical fiber, an optical switch for separating a probe light pulse and a reference light pulse from output light from the wavelength separation filter, and the separated probe A delay circuit for providing a relative delay between the light pulse and the reference light pulse, means for interfering the probe light pulse and the reference light pulse delayed with each other, and an electric signal from the corresponding light pulse obtained by the interference means Means for detecting the difference between the detected light signal and the difference between the probe light pulse and the reference light pulse. Means for obtaining a detection output, wherein the probe light pulse, the reference light pulse, and the signal light pulse are in the negative dispersion region of the optical fiber, and the number of photons and the half-value width of the probe light pulse, the reference light pulse, and the signal light pulse are lighted. It is characterized in that it is determined to form a soliton.
［作 用］ 負の波長分散領域にある光パルスは、光カー効果を有
する光ファイバを伝搬すると、安定に伝搬するものとそ
うでないものとに分離する。前者は光ソリトンと呼ば
れ、光子数、位相、運動量、パルスの中心位置を用いて
量子化される。次に表わす式は１−ソリトン解と呼ば
れ、左辺は単位長さ当りの光子数を与える式である。[Operation] When an optical pulse in the negative wavelength dispersion region propagates through an optical fiber having the optical Kerr effect, it is separated into those that stably propagate and those that do not. The former is called an optical soliton and is quantized using the number of photons, phase, momentum, and the center position of the pulse. The following equation is called a 1-soliton solution, and the left side is an equation that gives the number of photons per unit length.
ここで、ｚはパルス伝搬方向座標、ｘはパルスの局所
的座標、x0はパルスの局所座標系における中心位置、k,
k′,k″は、波数、波数を角周波数で１階微分（群速度
の逆数）、波数を角周波数で２階微分したもの（群速度
の逆数の分散）であり、κはカー効果定数、Ｎはパルス
に含まれる光子数、φ０は、初期位相である。ここで、
光子数Ｎと位相phi0、運動量hkとパルスの中心位置x0は
それぞれ独立な共役関係になっている。 Here, z is the pulse propagation direction coordinate, x is the local coordinates of the pulse, x 0 is a center position in the local coordinate system of the pulse, k,
k ′, k ″ are the wave number, the first derivative of the wave number with angular frequency (reciprocal of the group velocity), and the second derivative of the wave number with angular frequency (dispersion of the reciprocal of group velocity), and κ is the Kerr effect constant , N is the number of photons contained in the pulse, and φ 0 is the initial phase, where:
The number N of photons and the phase phi 0 , the momentum hk and the center position x 0 of the pulse have an independent conjugate relationship.
次に１−ソリトンが２つある時、その衝突の特性とソ
リトンを用いたQND測定を説明する。Next, when there are two 1-solitons, the characteristics of the collision and the QND measurement using the solitons will be described.
ksおよびkpが、それぞれ、信号ソリトンおよびプロー
ブソリトンの波数である時、信号ソリトンとプローブソ
リトンとを衝突後、波長分波フィルタで分離するため
に、次の条件 ［ソリトン幅の逆数］＜2|ks−kp| （２） が必要になる。さらに次の条件 ［信号パルスの波数の揺らぎの分散］ が満たされるとき、信号ソリトンの光子数情報は破壊さ
れずにプローブソリトンの位相にコピーされる。（３）
式は、速度の速いソリトンパルスが速度の遅いソリトン
パルスを完全に追い抜くために必要な条件である。
（４）式は、信号ソリトンの波数の揺らぎによるプロー
ブソリトンの位相揺らぎが無視できる条件である。この
ようにして、パルス部分的エネルギー抽出を必要としな
い光子計測が可能となる。When k s and k p are the wave numbers of the signal soliton and the probe soliton, respectively, the following condition [reciprocal of the soliton width] < 2 | k s −k p | (2) is required. Further conditions [Dispersion of fluctuation of wave number of signal pulse] Is satisfied, the photon number information of the signal soliton is copied to the phase of the probe soliton without being destroyed. (3)
The equation is the condition necessary for a fast soliton pulse to completely overtake a slow soliton pulse.
Equation (4) is a condition under which the phase fluctuation of the probe soliton due to the fluctuation of the wave number of the signal soliton can be ignored. In this way, photon measurements that do not require pulsed partial energy extraction are possible.
上記のような光ソリトンを用いたQND測定と従来のパ
ルスを用いた測定の差異は、次の３つの点にある。The difference between the QND measurement using the optical soliton as described above and the measurement using the conventional pulse lies in the following three points.
（ａ）パルスピーク電場が大きくなり、しかも安定に長
距離にわたってパルス同士が相互作用するため、QND測
定に必要十分な非線形結合が確保できること。(A) Since the pulse peak electric field becomes large and the pulses interact with each other over a long distance stably, sufficient nonlinear coupling necessary for QND measurement can be secured.
（ｂ）通常のパルスは、自己位相変調により、パルス先
頭部でred shift,パルス後頭部でblue shiftする。プロ
ーブパルスのこのような位相シフトは、QND測定に悪影
響を及ぼすが、光ソリトンでは負の波長分散と光カー効
果がバランスして、自己位相変調を抑圧できる。(B) Normal pulses undergo red shift at the beginning of the pulse and blue shift at the back of the pulse by self-phase modulation. Although such a phase shift of the probe pulse has an adverse effect on the QND measurement, in the optical soliton, the negative chromatic dispersion and the optical Kerr effect are balanced, and the self-phase modulation can be suppressed.
（ｃ）同様に、光子数雑音に応じて位相雑音が大きくな
る量子状態が変化する自己スクイジングもQND測定に悪
影響を及ぼすが、これも光ソリトンでは、光子数に比例
して抑圧できる。(C) Similarly, self-squeezing, in which the quantum state in which the phase noise increases in accordance with the photon number noise, also adversely affects the QND measurement, can also be suppressed in the optical soliton in proportion to the photon number.
従来の光ファイバを用いたQND（量子非破壊）測定の
際に付与されるGAWBS雑音は、プローブ光と参照光が直
交する偏波にある場合や、プローブ光と参照光が十分時
間的に離れている場合に観測される。GAWBS雑音は、周
波数1GHz以上ではカットオフになるため、もし、同一偏
波のプローブ光パルスと参照光パルスを1nsec以下の時
間間隔で伝搬すれば、プローブ光と参照光には同じGAWB
S雑音が付与されるので、その差動出力においてはGAWBS
雑音を抑圧できる。したがって、遅延を与えた２つのパ
ルスで光干渉計を構成すれば、従来の光ファイバを用い
たQND（量子非破壊）測定よりも高いS/N比が得られる。GAWBS noise that is applied during QND (quantum non-destructive) measurement using a conventional optical fiber may occur when the probe light and the reference light are orthogonally polarized or when the probe light and the reference light are separated sufficiently in time. Observed when Since the GAWBS noise is cut off at frequencies above 1 GHz, if a probe light pulse and a reference light pulse of the same polarization are propagated at a time interval of 1 nsec or less, the same GAWB is used for the probe light and the reference light.
Since S noise is added, the differential output is GAWBS
Noise can be suppressed. Therefore, if an optical interferometer is constituted by two pulses with a delay, a higher S / N ratio can be obtained than in a conventional QND (quantum non-destructive) measurement using an optical fiber.
さらに、縮退パラメトリック増幅器を用いて、プロー
ブ光パルスと参照光パルスをスクイズド状態に準備して
おけば、すなわち、振幅雑音の実数部（もしくは虚数
部）の雑音を通常のレーザを使用する場合よりも抑圧し
ておけば、光ホモダイン検波の際のS/N比の改善が行わ
れる。Furthermore, if the probe light pulse and the reference light pulse are prepared in a squeezed state using a degenerate parametric amplifier, that is, the noise of the real part (or imaginary part) of the amplitude noise can be reduced as compared with the case of using a normal laser. If it is suppressed, the S / N ratio at the time of optical homodyne detection is improved.
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例を説明する図であって、こ
こで、１は入力参照光パルス、２は入力プローブ光パル
スであって、これら光パルス１および２は同一波長かつ
同一偏波面を有し、光ソリトンを励起する。３は光パル
ス１および２とは波長が異なるが、同一偏波面を有する
入力信号光パルス、４は波長分離フィルタであり、これ
によって、光パルス1,2および３を合流させて、信号光
パルス３がプローブ光パルス２と参照光パルス１との間
に配置されるようにする。さらにこれら光パルス1,2お
よび３を負の分散のある光ファイバ５に入射させる。こ
こで、参照光パルス１、プローブ光パルス２および信号
光パルス３が光ファイバ５の負の分散領域であり、これ
ら光パルス1,2および３の光子数と半値幅を、光ソリト
ンを形成するように定めておく。しかして、波長分散に
よって、信号光パルス３はプローブ光パルス２を追い抜
き、出射参照光パルス６、出射プローブ光パルス７、出
射信号光パルス８の順序で光ファイバ５から出射する。
９は波長分離フィルタであって、これによって光ファイ
バ５からの出射光より信号光パルス10を分離する。11は
出射参照光パルス、12は出射プローブ光パルスであり、
光スイッチ13によって参照光パルス14とプローブ光パル
ス15とを分離してプローブ光15側に遅延を与える。その
遅延によって、プローブ光パルス15と参照光パルス14と
は、50％−50％ハーフミラー16上で干渉する。17および
18は光検出器であって、これら光検出器17および18によ
って光信号を電気信号に変換する。19は差動合成回路で
あり、これによってプローブ光パルス15と参照光パルス
14との位相差を差動出力として取り出す。FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention, where 1 is an input reference light pulse, 2 is an input probe light pulse, and these light pulses 1 and 2 have the same wavelength and the same polarization. It has a wavefront and excites optical solitons. Reference numeral 3 denotes an input signal light pulse having a wavelength different from that of the light pulses 1 and 2, but having the same polarization plane. Reference numeral 4 denotes a wavelength separation filter. 3 is arranged between the probe light pulse 2 and the reference light pulse 1. Further, these light pulses 1, 2 and 3 are made incident on an optical fiber 5 having a negative dispersion. Here, the reference light pulse 1, the probe light pulse 2 and the signal light pulse 3 are the negative dispersion region of the optical fiber 5, and the number of photons and the half width of these light pulses 1, 2 and 3 form an optical soliton. It is determined as follows. Thus, the signal light pulse 3 overtakes the probe light pulse 2 due to the wavelength dispersion, and is emitted from the optical fiber 5 in the order of the emission reference light pulse 6, the emission probe light pulse 7, and the emission signal light pulse 8.
Reference numeral 9 denotes a wavelength separation filter, which separates the signal light pulse 10 from the light emitted from the optical fiber 5. 11 is an emission reference light pulse, 12 is an emission probe light pulse,
The optical switch 13 separates the reference light pulse 14 and the probe light pulse 15 to give a delay to the probe light 15 side. Due to the delay, the probe light pulse 15 and the reference light pulse 14 interfere on the 50% -50% half mirror 16. 17 and
Reference numeral 18 denotes a photodetector, which converts an optical signal into an electric signal by the photodetectors 17 and 18. Reference numeral 19 denotes a differential combining circuit, which uses a probe light pulse 15 and a reference light pulse.
The phase difference from 14 is extracted as a differential output.
このような構造によれば、信号光パルスの光子数情報
はプローブ光の位相情報にコピーされ、かつGAWBS雑音
が抑圧されるため、従来技術よりS/N比の改善がなされ
る。According to such a structure, the photon number information of the signal light pulse is copied to the phase information of the probe light, and the GAWBS noise is suppressed, so that the S / N ratio is improved compared to the related art.
第２図は、上述した参照光パルス１またはプローブ光
パルス２を発生させる方法の一例として、互いに直交す
る偏波であり、かつその間に量子相関がある光パルス列
を発生させる方法を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method of generating an optical pulse train having mutually orthogonal polarized waves and having a quantum correlation therebetween as an example of a method of generating the above-described reference light pulse 1 or probe light pulse 2. is there.
第２図において、20はモード同期レーザ、21は基本パ
ルス列、22は第２高調波発生用結晶、23は第２高調波パ
ルス列、24は入射信号パルス列、25は波長分離フィル
タ、26はタイプ２縮退パラメトリック増幅器、27は出射
信号光パルス列（ｘ偏波）、28は出射アイドラー光パル
ス列（ｙ偏波）である。この信号光パルスとアイドラー
光パルスとは互いに直交する偏波で、かつそのあいだに
量子相関がある。その結果、x,y偏波方向に45度ずれた
偏波成分の光は、その直交する振幅の１成分について量
子雑音成分が抑圧される。In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a mode-locked laser, 21 denotes a basic pulse train, 22 denotes a second harmonic generation crystal, 23 denotes a second harmonic pulse train, 24 denotes an incident signal pulse train, 25 denotes a wavelength separation filter, and 26 denotes a type 2 filter. A degenerate parametric amplifier, 27 is an output signal light pulse train (x polarization), and 28 is an output idler light pulse train (y polarization). The signal light pulse and the idler light pulse have polarizations orthogonal to each other, and there is a quantum correlation between them. As a result, in the light of the polarization component shifted by 45 degrees in the x and y polarization directions, the quantum noise component is suppressed for one component of the orthogonal amplitude.
第３図（Ａ）は通常のレーザ光を用いた場合、および
第３図（Ｂ）は第２図の方法で形成されたスクイズド光
を用いた本発明の場合の各雑音成分比を説明する図であ
る。ここで、a1およびa2は、それぞれ、電場の複素振幅
の実数部および虚数部を表わす。FIG. 3 (A) illustrates the respective noise component ratios in the case of using normal laser light, and FIG. 3 (B) illustrates the respective noise component ratios in the case of the present invention using the squeezed light formed by the method of FIG. FIG. Here, a 1 and a 2 represent the real part and the imaginary part of the complex amplitude of the electric field, respectively.
第３図（Ａ）において、29はLO（局部発振）光パルス
（ｙ偏波）、30および31は位相変調を受けた光パルス
（ｘ偏波）、32および33は差動合成モホダイン検出器出
力を表わす。第３図（Ｂ）において、34はLO光パルス、
35および36はプローブ光パルス、37および38は差動合成
ホモダイン検出器出力を表わす。ここで、円や楕円は各
光パルスの雑音成分の複素振幅を表わしている。また、
光パルス29と30の差動合成ホモダイン検出器出力は光パ
ルス32となり、同様に光パルス29と31に対しては光パル
ス33が得られる。本発明においても、光パルス34と35
を、第１図示の光検出器17および18で検出した電気信号
を差動合成回路19に供給して得た差動合成ホモダイン検
出器出力に対応する光パルス37が得られる。同様に光パ
ルス34と36に対しては光パルス38が得られる。In FIG. 3 (A), 29 is an LO (local oscillation) optical pulse (y polarization), 30 and 31 are phase modulated optical pulses (x polarization), and 32 and 33 are differential combined mohodyne detectors. Indicates output. In FIG. 3 (B), 34 is an LO light pulse,
35 and 36 represent probe light pulses, and 37 and 38 represent differential combined homodyne detector outputs. Here, circles and ellipses represent the complex amplitude of the noise component of each optical pulse. Also,
The output of the differentially synthesized homodyne detector of the light pulses 29 and 30 becomes a light pulse 32, and a light pulse 33 is similarly obtained for the light pulses 29 and 31. Also in the present invention, the light pulses 34 and 35
Is supplied to the differential synthesizing circuit 19 with the electric signal detected by the photodetectors 17 and 18 shown in FIG. 1 to obtain an optical pulse 37 corresponding to the output of the differential synthetic homodyne detector. Similarly, an optical pulse 38 is obtained for the optical pulses 34 and 36.
これら出力光パルス32,33,37および38のうちの一方向
の振幅より情報を読み出すので、この場合には、a2方向
だけで情報を読み出せば、出力光パルス32または34に比
べて、出力光パルス37または38の方が雑音成分が小さい
ことがわかる。Since reading information from the one-way amplitude of these output optical pulses 32,33,37 and 38, in this case, to read out information only with a 2 direction, compared to the output light pulse 32 or 34, It can be seen that the output light pulse 37 or 38 has a smaller noise component.
このように、本発明では、スクイズド光を用いるの
で、実数部の雑音の分散と虚数の雑音の分散のどちらか
一方が1/4より小さく、抑圧され、他方は1/4より大き
く、その積は1/16である（この場合にも不確定原理は満
足されている）が、抑圧された方の分散を用いること
で、S/N比を改善できる。As described above, in the present invention, since the squeezed light is used, one of the variance of the noise of the real part and the variance of the imaginary noise is smaller than 1/4 and suppressed, and the other is larger than 1/4 and the product thereof is larger than 1/4. Is 1/16 (the uncertainty principle is satisfied in this case as well), but the S / N ratio can be improved by using the suppressed dispersion.
このように、本発明によれば、通常のレーザを用いる
場合よりも、振幅雑音成分の一方が抑圧されているの
で、S/N比が改善されることがわかる。As described above, according to the present invention, since one of the amplitude noise components is suppressed as compared with the case where a normal laser is used, it can be seen that the S / N ratio is improved.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、縮退パラメト
リック増幅器の出力光パルスをプローブ光パルスとして
用い、これを信号光パルスと衝突させることにより、信
号光パルスの光子数情報をプローブ光パルスの位相情報
にコピーし、量子雑音の影響を抑圧して、高S/N比で読
み出すことが可能である。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the output light pulse of the degenerate parametric amplifier is used as the probe light pulse, and this is collided with the signal light pulse, so that the photon number information of the signal light pulse can be obtained. It can be copied to the phase information of the probe light pulse and read at a high S / N ratio while suppressing the influence of quantum noise.
しかもまた、プローブ光パルスと参照光パルスを同一
偏波で1nsec以下の時間間隔で伝搬させることによりGAW
BS雑音を抑圧できる。In addition, by transmitting the probe light pulse and the reference light pulse at the same polarization at time intervals of 1 nsec or less, GAW
BS noise can be suppressed.
さらに加えて、各光パルスが光ソリトンになっている
と、十分な非線形相互作用が確保でき、自己位相変調や
スクイジングの悪影響を抑圧できる。In addition, if each optical pulse is an optical soliton, a sufficient nonlinear interaction can be secured, and the adverse effects of self-phase modulation and squeezing can be suppressed.
したがって、本発明によれば、このようにして、光子
対の量子非破壊測定を実施することができる。Therefore, according to the present invention, a quantum nondestructive measurement of a photon pair can be performed in this way.
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、 第２図は、プローブ光パルス列や参照光パルス列を発生
させる方法の一例として、互いに直交する偏波であり、
かつその間に量子相関がある光パルス列を発生させる方
法を説明する図、 第３図（Ａ）は通常のレーザ光を用いた場合、および第
３図（Ｂ）は第２図の方法で形成されたスクイズド光を
用いた本発明の場合の各雑音成分比を説明する図であ
る。 １……入力参照光パルス、 ２……入力プローブ光パルス、 ３……信号光パルス、 ４……波長分離フィルタ、 ５……光ファイバ、 ６……出射参照光パルス、 ７……出射プローブ光パルス、 ８……出射信号光パルス、 ９……波長分離フィルタ、 10……出力信号光パルス、 11……出力参照光パルス、 12……出力プローブ光パルス、 13……光スイッチ、 14……参照光パルス、 15……プローブ光パルス、 16……50％−50％ハーフミラー、 17……検波器、 18……検波器、 19……差動合成回路、 20……モード同期レーザ、 21……基本パルス列、 22……第２高調波発生用結晶、 23……第二高調波パルス列、 24……入射波パルス列、 25……波長分離フィルタ、 26……タイプ２縮退パラメトリック増幅器、 27……出射波パルス列（ｘ偏波）、 28……出射波パルス列（ｙ偏波）、 29……LO光パルス（ｙ偏波）、 30……位相変調を受けた光パルス（ｘ偏波）、 31……位相変調を受けた光パルス（ｘ偏波）、 32……ホモダイン検出器出力、 33……ホモダイン検出器出力、 34……LO光パルス、 35……プローブ光パルス、 36……プローブ光パルス、 37……ホモダイン検出器出力、 38……ホモダイン検出器出力。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an example of a method of generating a probe light pulse train and a reference light pulse train, in which polarized waves are orthogonal to each other,
FIG. 3A is a diagram for explaining a method of generating an optical pulse train having a quantum correlation between them, FIG. 3A shows a case where ordinary laser light is used, and FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating each noise component ratio in the case of the present invention using squeezed light. 1 ... input reference light pulse, 2 ... input probe light pulse, 3 ... signal light pulse, 4 ... wavelength separation filter, 5 ... optical fiber, 6 ... output reference light pulse, 7 ... output probe light Pulse, 8: output signal light pulse, 9: wavelength separation filter, 10: output signal light pulse, 11: output reference light pulse, 12: output probe light pulse, 13: optical switch, 14 ... Reference light pulse, 15: Probe light pulse, 16: 50% -50% half mirror, 17: Detector, 18: Detector, 19: Differential combining circuit, 20: Mode-locked laser, 21 … Basic pulse train, 22… Second harmonic generation crystal, 23… Second harmonic pulse train, 24… Incident wave pulse train, 25… Wavelength separation filter, 26… Type 2 degenerate parametric amplifier, 27… … Outgoing wave pulse train (x polarization), 28 …… Outgoing wave pal Row (y-polarized), 29: LO optical pulse (y-polarized), 30: Phase-modulated optical pulse (x-polarized), 31: Phase-modulated optical pulse (x-polarized) 32, homodyne detector output, 33, homodyne detector output, 34, LO light pulse, 35, probe light pulse, 36, probe light pulse, 37, homodyne detector output, 38, homodyne Detector output.
Claims (1)
ローブ光パルスの偏波面と同一波長かつ同一偏波面を有
する参照光パルスと、前記プローブ光パルスと同一偏波
面を有する波長の異なる信号光パルスとを受けて、前記
信号光パルスが前記プローブ光パルスと前記参照光パル
スとの間に挟まるように、合流させる波長分離フィルタ
と、 該波長分離フィルタからの前記信号光パルス、前記プロ
ーブ光パルスおよび前記参照光パルスを一端に受ける光
ファイバと、 該光ファイバの他端から得られる出射光より前記信号光
パルスを分離する波長分離フィルタと、 該波長分離フィルタからの出力光よりプローブ光パルス
と参照光パルスとを分離する光スイッチと、 その分離されたプローブ光パルスと参照光パルスとの間
に相対的遅延を与える遅延回路と、 互いに遅延されたプローブ光パルスおよび参照光パルス
を干渉させる手段と、 その干渉手段によって得られるそれぞれ対応する光パル
スから電気信号を検出する手段と、 その検出された電気信号の差を求めて前記プローブ光パ
ルスと前記参照光パルスとの差動検出出力を得る手段と
を具え、 前記プローブ光パルス、前記参照光パルスおよび前記信
号光パルスが前記光ファイバの負の分散領域にあり、前
記プローブ光パルス、前記参照光パルスおよび前記信号
光パルスの光子数と半値幅を光ソリトンを形成すべく定
めたことを特徴とする光受信器。1. A probe light pulse having a plane of polarization, a reference light pulse having the same wavelength as the plane of polarization of the probe light pulse, and a signal light having different wavelengths having the same plane of polarization as the probe light pulse. Receiving a pulse, the wavelength division filter to be merged so that the signal light pulse is sandwiched between the probe light pulse and the reference light pulse; and the signal light pulse from the wavelength separation filter, the probe light pulse And an optical fiber that receives the reference light pulse at one end; a wavelength separation filter that separates the signal light pulse from emission light obtained from the other end of the optical fiber; and a probe light pulse from output light from the wavelength separation filter. An optical switch for separating the reference light pulse from the reference light pulse, and a delay for providing a relative delay between the separated probe light pulse and the reference light pulse. Extension circuit, means for interfering the probe light pulse and the reference light pulse delayed with each other, means for detecting an electric signal from each corresponding light pulse obtained by the interfering means, and calculating a difference between the detected electric signals. Means for obtaining a differential detection output between the probe light pulse and the reference light pulse, wherein the probe light pulse, the reference light pulse and the signal light pulse are in a negative dispersion region of the optical fiber, An optical receiver, wherein the number of photons and the half width of the probe light pulse, the reference light pulse, and the signal light pulse are determined so as to form an optical soliton.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226511A JP2704205B2 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Optical receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226511A JP2704205B2 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Optical receiver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0274932A JPH0274932A (en) | 1990-03-14 |
| JP2704205B2 true JP2704205B2 (en) | 1998-01-26 |
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ID=16846271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63226511A Expired - Fee Related JP2704205B2 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Optical receiver |
Country Status (1)
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|---|---|
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106932767B (en) * | 2017-04-17 | 2023-08-11 | 浙江神州量子网络科技有限公司 | Quantum radar based on compressed light and radar detection method |
-
1988
- 1988-09-12 JP JP63226511A patent/JP2704205B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0274932A (en) | 1990-03-14 |
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