JP4821912B2 - 光ホモダイン受信機の同期回路及び光ホモダイン受信機 - Google Patents
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Description
以下、本発明による光ホモダイン受信機の同期回路及び光ホモダイン受信機の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第1の実施形態に係る光ホモダイン受信機は、光BPSK変調信号を受信、復調するものである。
図1は、第1の実施形態に係る光ホモダイン受信機の要部構成を示すブロック図である。第1の実施形態の光ホモダイン受信機100には、受信された復調対象の光BPSK変調信号(以下、被復調BPSK信号と呼ぶ)が入力され、それを復調して送信側が送信しようとした情報を得るものであるが、図1には、主として、被復調BPSK信号の搬送波成分に局発光の位相を合わせる同期構成を示している。
次に、第1の実施形態に係る光ホモダイン受信機100における復調動作及び同期動作を説明する。
ELO=uLO(t)exp{ωt+ξ(t)} …(2)
θ(t)=φ(t)−ξ(t) …(3)
NRZ−PSKの場合、uS(t)は一定値なり、RZ‐PSKの場合はパルス状の関数となる。uLO(t)に関しては、一定値、パルス状のどちらでの場合でも可能である。後者は、パルス光源を局発光光源にする場合である。受信信号がRZ‐PSKであり、パルス光源を局発光の光源に用いる場合には、受信信号のパルスのタイミングと局発光(参照信号)のパルスのタイミングを厳密に合わせる必要がある。このため、受信信号から電気的に抽出したパルスのタイミング、つまり被復調BPSK信号のクロックを用いて局発光の光源をパルス変調する必要がある。但し、この部分は、第1の実施形態において本質的でないため、図中には示していない(後述する第2の実施形態でも同様とする)。
PQ∝uS(t)2uLO(t)2sin{d(t)+θ(t)} …(5)
これらの信号PI及びPQは減算器105で減算されると共に、加算器106で加算され、それぞれ、第2の変調器駆動回路111、第1の変調器駆動回路107へ入力される。CW光源108からの連続光は、第1の強度変調器109において、第1の変調器駆動回路107からの変調信号によって強度変調されて第3のバランスドフォトディテクタ112に入力されると共に、第2の強度変調器110において、第2の変調器駆動回路111からの変調信号によって強度変調されて第3のバランスドフォトディテクタ112に入力される。2つの強度変調光は、第3のバランスドフォトディテクタ112で2乗検波された後、差がとられる。第3のバランスドフォトディテクタ112から出力される電気信号は(6)式に示す比例式が成り立つ。
…(6)
すなわち、ループフィルタ113へ入力される信号はsin(2θ(t))の位相誤差情報を持っている。RZ−PSKの場合にはuLO(t)、uS(t)の包絡線はビットレートと同一のパスル列となるため、ローパスフィルタの一種であるループフィルタ113で除去される。この際、直流成分に近い成分を持つsin{2θ(t)}が平滑化された分のみがループフィルタ113を導通する。この位相誤差情報が通常のコスタスループ型PLL(非特許文献3参照)と同様に光VCO114にフィードバックされ、sin{2θ(t)}が0になるように制御される。
=±uS(t)2uLO(t)2 …(7)
(A−3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、I軸信号及びQ軸信号の加算信号及び減算信号によって連続光をそれぞれ強度変調し、得られた2つの光強度変調信号を2乗検波した後、差をとって位相誤差信号を形成するようにしたので、電気的な乗算器を用いることなく、位相誤差信号を得ることができる。
次に、本発明による光ホモダイン受信機の同期回路及び光ホモダイン受信機の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第2の実施形態に係る光ホモダイン受信機も、光BPSK変調信号を受信、復調するものである。
第2の実施形態の場合、第1及び第2のバランスドフォトディテクタ103及び104からの出力信号PI、PQがそれぞれ、第1の変調器駆動回路107、第2の変調器駆動回路111に与えられ、CW光源108からの連続光の強度変調に利用されるので、第3のバランスドフォトディテクタ112からの出力信号について、(9)式に示す比例式が成立する。(9)式は(10)式のように変形でき、(12)式の置換えを適用することにより、(10)式は(11)式のように変形できる。
=uS(t)4uLO(t)4sin[2{θ(t)+π/4}] …(10)
=uS(t)4uLO(t)4sin[2{ε(t)}] …(11)
ε(t)=θ(t)+π/4 …(12)
すなわち、ループフィルタ113へ入力される信号はsin[2{ε(t)}]の位相誤差情報を持っており、この位相誤差情報がループフィルタ113を介して平滑化されて通常のコスタスループ型PLL(非特許文献3参照)と同様に光VCO114にフィードバックされるので、sin[2{ε(t)}]が0になるように位相同期が制御される。
本発明は上記第1及び第2の実施形態のものに限定されるものではない。要は、入力された光BPSK変調信号と局部発振光とを干渉させて、位相が所定量だけ異なる第1及び第2の干渉信号を得、これら干渉信号をそのまま適用した、又は、これら干渉信号を操作して得た第1及び第2の変調信号に基づいて、第1及び第2の光強度変調信号を得、第1及び第2の光強度変調信号をそれぞれ2乗検波した後に差をとった信号が、入力された光BPSK変調信号と局部発振光との位相誤差を表すものになっていれば良く、干渉信号の形成方法や変調信号の形成方法などは、1及び第2の実施形態のものに限定されるものではない。
Claims (6)
- 入力された光BPSK変調信号に局部発振光を同期させる光ホモダイン受信機の同期回路において、
入力された光BPSK変調信号と局部発振光とを干渉させて、位相が所定量だけ異なる第1及び第2の干渉信号を得る干渉信号形成手段と、
上記第1の干渉信号をそのまま第1の変調信号として、若しくは、上記第1及び第2の干渉信号の合成信号を第1の変調信号として、第1の光強度変調信号を得る第1の強度変調光形成手段と、
上記第2の干渉信号をそのまま第2の変調信号として、若しくは、上記第1及び第2の干渉信号の合成信号を第2の変調信号として、第2の光強度変調信号を得る第2の強度変調光形成手段と、
上記第1及び第2の光強度変調信号をそれぞれ光電変換して2乗検波した後、差分をとって位相誤差信号を得る位相誤差取得手段と、
得られた位相誤差信号に応じて、生成する上記局部発振光の位相若しくは周波数を変更する局部発振光生成手段と
を有することを特徴とする光ホモダイン受信機の同期回路。 - 上記干渉信号形成手段は、上記光BPSK変調信号及び上記局部発振光が入力される90°ハイブリッドカプラと、上記90°ハイブリッドカプラの出力信号から、I軸信号及びQ軸信号を形成する直交成分信号形成部とを有し、
上記第1の強度変調光形成手段は、上記I軸信号及びQ軸信号を加算した信号を第1の変調信号として第1の光強度変調信号を得、
上記第2の強度変調光形成手段は、上記I軸信号から上記Q軸信号を減算した信号を第2の変調信号として第2の光強度変調信号を得る
ことを特徴とする請求項1に記載の光ホモダイン受信機の同期回路。 - 上記I軸信号を入力された光BPSK変調信号の復調信号として出力することを特徴とする請求項2に記載の光ホモダイン受信機の同期回路。
- 上記干渉信号形成手段は、上記光BPSK変調信号及び上記局部発振光が入力される90°ハイブリッドカプラと、上記90°ハイブリッドカプラの出力信号から、I軸信号及び反転Q軸信号を形成する直交成分信号形成部とを有し、
上記第1の強度変調光形成手段は、上記I軸信号を第1の変調信号として第1の光強度変調信号を得、
上記第2の強度変調光形成手段は、上記反転Q軸信号を第2の変調信号として第2の光強度変調信号を得る
ことを特徴とする請求項1に記載の光ホモダイン受信機の同期回路。 - 上記I軸信号及び上記反転Q軸信号を加算した信号を、入力された光BPSK変調信号の復調信号として出力することを特徴とする請求項4に記載の光ホモダイン受信機の同期回路。
- 入力された光BPSK変調信号に局部発振光を同期させる同期回路として、請求項1〜5のいずれかに記載の同期回路を適用したことを特徴とする光ホモダイン受信機。
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