JPH01108534A - 光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダイン検出装置 - Google Patents
光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダイン検出装置Info
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- JPH01108534A JPH01108534A JP63241160A JP24116088A JPH01108534A JP H01108534 A JPH01108534 A JP H01108534A JP 63241160 A JP63241160 A JP 63241160A JP 24116088 A JP24116088 A JP 24116088A JP H01108534 A JPH01108534 A JP H01108534A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
- H04B10/614—Coherent receivers comprising one or more polarization beam splitters, e.g. polarization multiplexed [PolMux] X-PSK coherent receivers, polarization diversity heterodyne coherent receivers
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/61—Coherent receivers
- H04B10/63—Homodyne, i.e. coherent receivers where the local oscillator is locked in frequency and phase to the carrier signal
-
- H—ELECTRICITY
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- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
- H04B10/64—Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、局部発振器と、この局部発振器からの放射光
と信号ビームの放射光とを結合するビーム結合素子と、
偏光状態に作用を及ぼすと共に限定された制御範囲を有
する複数個の可調整素子と、これら偏光状態に作用を及
ぼす可調整素子を調整する制御回路とを具え、前記制御
回路が偏光状態のエンドレス制御を行なうように適合さ
れている光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダ
イン検出装置に関するものである。
と信号ビームの放射光とを結合するビーム結合素子と、
偏光状態に作用を及ぼすと共に限定された制御範囲を有
する複数個の可調整素子と、これら偏光状態に作用を及
ぼす可調整素子を調整する制御回路とを具え、前記制御
回路が偏光状態のエンドレス制御を行なうように適合さ
れている光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダ
イン検出装置に関するものである。
さらに、本発明は、このような装置が設けられている光
信号を受信する受信機にも関するものである。
信号を受信する受信機にも関するものである。
光信号ビームを直接検出する場合に比べて、ヘテロダイ
ン又はホモダイン検出によれば、S/N比及び迷光の除
去に関して種々の利点が達成される。放射光のヘテロダ
イン検出の原理は、1968年10月に発行された雑誌
″アイ、イー、イー、イー。
ン又はホモダイン検出によれば、S/N比及び迷光の除
去に関して種々の利点が達成される。放射光のヘテロダ
イン検出の原理は、1968年10月に発行された雑誌
″アイ、イー、イー、イー。
スヘクトラム(IEEE Spectrum) ” 、
第77頁〜第85頁に記載されている論文「オプティカ
ル ヘテロダイン デイテクション(Optical
HeterodyneDetection) Jオー、
イー、デイラング(0,E、 Delange)著に広
く説明されている。この論文に説明されているように、
変調信号ビームの偏光状態と局部発振器ビームの偏光状
態とができるだけ相関していることが重要である。
第77頁〜第85頁に記載されている論文「オプティカ
ル ヘテロダイン デイテクション(Optical
HeterodyneDetection) Jオー、
イー、デイラング(0,E、 Delange)著に広
く説明されている。この論文に説明されているように、
変調信号ビームの偏光状態と局部発振器ビームの偏光状
態とができるだけ相関していることが重要である。
光伝送系には光導波体や光ファイバが用いられている。
これら光導波体や光ファイバは、数100に1に亘って
延在し、温度、ひずみ及び圧力の変化のような制御不可
能な外部からの影響を受けてしまう。このため、光ファ
イバに沿って伝播する放射光の偏光状態が上記影響によ
って乱されてしまう。光ファイバの入力側で直線偏光し
ている信号ビームは、−船釣に光ファイバの出力側では
楕円偏光になってしまう。外部からの影響は時間と共に
変化するので、楕円偏光の楕円度及び方向も時間と共に
変化する。
延在し、温度、ひずみ及び圧力の変化のような制御不可
能な外部からの影響を受けてしまう。このため、光ファ
イバに沿って伝播する放射光の偏光状態が上記影響によ
って乱されてしまう。光ファイバの入力側で直線偏光し
ている信号ビームは、−船釣に光ファイバの出力側では
楕円偏光になってしまう。外部からの影響は時間と共に
変化するので、楕円偏光の楕円度及び方向も時間と共に
変化する。
信号ビームの時間と共に変化する偏光状態を補償するた
め、信号ビーム又は局部発振器ビームの偏光状態を制御
することが必要になる。1986年に発行された雑誌゛
エレクトロニクス レターズ(Electronics
Letters)”第22巻、No、25、第134
1頁〜第1343頁に記載されている文献「エンドレス
ボラライゼーシゴン コントロール エクスペリメント
ウィズ スリー エレメンツ オプ リミテッド プ
リフリンジェンス レンジ(Endlesspolar
isation control experilll
ent with threeelements of
11m1ted birefringence ra
nge)Jには、このような偏光制御が開示されており
、この偏光制御では偏光状態を制御すると共にそれぞれ
限定された制御範囲を有する可調整素子により信号ビー
ムの偏光状態が絶え間なく補償されている。
め、信号ビーム又は局部発振器ビームの偏光状態を制御
することが必要になる。1986年に発行された雑誌゛
エレクトロニクス レターズ(Electronics
Letters)”第22巻、No、25、第134
1頁〜第1343頁に記載されている文献「エンドレス
ボラライゼーシゴン コントロール エクスペリメント
ウィズ スリー エレメンツ オプ リミテッド プ
リフリンジェンス レンジ(Endlesspolar
isation control experilll
ent with threeelements of
11m1ted birefringence ra
nge)Jには、このような偏光制御が開示されており
、この偏光制御では偏光状態を制御すると共にそれぞれ
限定された制御範囲を有する可調整素子により信号ビー
ムの偏光状態が絶え間なく補償されている。
本発明においてエンドレス制御は、信号ビームの偏光状
態が連続的に変化する場合に信号ビームの偏光状態を同
一方向に追従させることができ、いかなる瞬時において
も信号ビームと局部発振器ビームとの間の偏光状態の差
が、検出装置によって最終的に検出された信号に重大な
信号喪失が生ずる程大きくならない補償制御を意味する
ものと理解されるべきである。全ての可調整素子が限定
された制御範囲を有する場合の偏光制御に関し上記事項
は、以下のことを意味する。すなわち、偏光状態に作用
を及ぼす可調整素子の1個がその制御範囲の限界を超え
易い場合この素子を再調整し、他の素子の適切な調整操
作により偏光制御つまり信号受信を十分に維持する必要
がある。
態が連続的に変化する場合に信号ビームの偏光状態を同
一方向に追従させることができ、いかなる瞬時において
も信号ビームと局部発振器ビームとの間の偏光状態の差
が、検出装置によって最終的に検出された信号に重大な
信号喪失が生ずる程大きくならない補償制御を意味する
ものと理解されるべきである。全ての可調整素子が限定
された制御範囲を有する場合の偏光制御に関し上記事項
は、以下のことを意味する。すなわち、偏光状態に作用
を及ぼす可調整素子の1個がその制御範囲の限界を超え
易い場合この素子を再調整し、他の素子の適切な調整操
作により偏光制御つまり信号受信を十分に維持する必要
がある。
光伝送系は広い範囲に亘って使用されることが期待され
ており、中央局間で情報を伝送する場合だけでなく中央
局から例えば末端の加入者局に情報を伝送する場合にも
使用することが期待されている。このような末端局に対
しては、末端局に設置される検出装置が高価なものとな
ってはならず、しかも偏光状態の制御素子並びに関連す
る制御回路が最小の部品点数で構成されることが特に重
要である。
ており、中央局間で情報を伝送する場合だけでなく中央
局から例えば末端の加入者局に情報を伝送する場合にも
使用することが期待されている。このような末端局に対
しては、末端局に設置される検出装置が高価なものとな
ってはならず、しかも偏光状態の制御素子並びに関連す
る制御回路が最小の部品点数で構成されることが特に重
要である。
従って、本発明の目的は、比較的安価に製造でき、最小
の部品点数で構成し得る光信号ビームの光学式ヘテロダ
イン又はホモダイン検出装置を提供するものである。
の部品点数で構成し得る光信号ビームの光学式ヘテロダ
イン又はホモダイン検出装置を提供するものである。
本発明による光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホ
モダイン検出装置は、偏光状態に作用を及ぼす可調整素
子を2個だけ有することを特徴とする。後述するように
、別の条件が満足されるならば偏光状態に作用を及ぼす
2個の可調整素子を2個用いるだけで、信号ビームの偏
光状態と局部発振器ビームの偏光状態との間で十分な相
関を維持できることが見い出されている。
モダイン検出装置は、偏光状態に作用を及ぼす可調整素
子を2個だけ有することを特徴とする。後述するように
、別の条件が満足されるならば偏光状態に作用を及ぼす
2個の可調整素子を2個用いるだけで、信号ビームの偏
光状態と局部発振器ビームの偏光状態との間で十分な相
関を維持できることが見い出されている。
本発明の第1実施例は構造的に見て最も簡単なものであ
り、十分に大きな信号強度を有する信号ビームを用いる
場合に用いることができる。けだし、この第1実施例に
おいては偏光状態に作用を及ぼす素子を再調整する場合
最終的に検出された信号に高々3dBの減衰が生ずるお
それがあるためである。この信号強度は、いわゆる″シ
ョットノイズ限界゛°よりも大きいことが必要であり、
換言すれば光信号を電気信号に変換する際に光電変換器
に生ずるノイズレベルよりも大きいことが必要である。
り、十分に大きな信号強度を有する信号ビームを用いる
場合に用いることができる。けだし、この第1実施例に
おいては偏光状態に作用を及ぼす素子を再調整する場合
最終的に検出された信号に高々3dBの減衰が生ずるお
それがあるためである。この信号強度は、いわゆる″シ
ョットノイズ限界゛°よりも大きいことが必要であり、
換言すれば光信号を電気信号に変換する際に光電変換器
に生ずるノイズレベルよりも大きいことが必要である。
本発明による光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホ
モダイン検出装置の第2実施例は、偏光状態に作用を及
ぼす可調整素子と前記ビーム結合素子との間の放射光路
中に偏光感知ビームスプリッタ及び別のビーム結合素子
を配置し、偏光感知ビームスプリッタが前記放射光路を
、前記別のビーム結合素子において再び結合される2個
の放射枝路に分割し、前記放射枝路の一方の枝路に、こ
の放射枝路を通る放射光の偏光状態を直交する偏光状態
に変換する偏光状態変換器が設けられていることを特徴
とする。従って、信号ビームの偏光状態は、ビームスプ
リッタ及び別のビーム結合素子により直線偏光に変換さ
れる。2個の放射枝路の2個のサブビームの各々の強度
及び別のビーム結合素子の入力部における2個のサブビ
ーム間の位相差は、偏光状態に作用を及ぼす可調整素子
により決定される。よって、この可調整素子を調整する
ことにより、2個のサブビーム間での干渉範囲は別のビ
ーム結合素子により決定される。偏光状態は信号強度の
低下が回避されるように他の素子を用いて制御されるの
で、偏光状態に作用を及ぼす一方の素子を再調整するこ
とができる。2個の放射枝路の光路長を2個のサブビー
ム間の選択した固定位相差に従って適切に適合すること
により、別のビーム結合素子から出射する信号ビームの
最大振幅が得られる。
モダイン検出装置の第2実施例は、偏光状態に作用を及
ぼす可調整素子と前記ビーム結合素子との間の放射光路
中に偏光感知ビームスプリッタ及び別のビーム結合素子
を配置し、偏光感知ビームスプリッタが前記放射光路を
、前記別のビーム結合素子において再び結合される2個
の放射枝路に分割し、前記放射枝路の一方の枝路に、こ
の放射枝路を通る放射光の偏光状態を直交する偏光状態
に変換する偏光状態変換器が設けられていることを特徴
とする。従って、信号ビームの偏光状態は、ビームスプ
リッタ及び別のビーム結合素子により直線偏光に変換さ
れる。2個の放射枝路の2個のサブビームの各々の強度
及び別のビーム結合素子の入力部における2個のサブビ
ーム間の位相差は、偏光状態に作用を及ぼす可調整素子
により決定される。よって、この可調整素子を調整する
ことにより、2個のサブビーム間での干渉範囲は別のビ
ーム結合素子により決定される。偏光状態は信号強度の
低下が回避されるように他の素子を用いて制御されるの
で、偏光状態に作用を及ぼす一方の素子を再調整するこ
とができる。2個の放射枝路の光路長を2個のサブビー
ム間の選択した固定位相差に従って適切に適合すること
により、別のビーム結合素子から出射する信号ビームの
最大振幅が得られる。
本発明による光信号ビームの光学式へテログイン又はホ
モダイン検出装置の別の実施例は、前記ビーム結合素子
が2個の出力部を有し、これら出力部からの放射光が、
放射光を電気信号に変換する2個の光電変換器に入射し
、これら光電変換器の出力部が差動増幅器の入力部に接
続されていることを特徴とする。バランスした検出を行
なうことにより、別のビーム結合素子からのほぼ全ての
放射光が検出される。2個の出力部からの信号は逆相と
なっているから、そこに現われるAC成分は一緒に加算
され、電気信号として現われるDC成分は相殺される。
モダイン検出装置の別の実施例は、前記ビーム結合素子
が2個の出力部を有し、これら出力部からの放射光が、
放射光を電気信号に変換する2個の光電変換器に入射し
、これら光電変換器の出力部が差動増幅器の入力部に接
続されていることを特徴とする。バランスした検出を行
なうことにより、別のビーム結合素子からのほぼ全ての
放射光が検出される。2個の出力部からの信号は逆相と
なっているから、そこに現われるAC成分は一緒に加算
され、電気信号として現われるDC成分は相殺される。
このDC成分は、結合された放射ビーム中の高周波成分
から発生する。
から発生する。
さらに、本発明による装置は、前記偏光状態に作用を及
ぼす2個の可調整素子が、信号ビームの放射光路中に配
置されていることを特徴とする。
ぼす2個の可調整素子が、信号ビームの放射光路中に配
置されていることを特徴とする。
この結果、信号ビームの偏光状態は、局部発振器から出
射する放射光に対して一定の偏光状態となる。
射する放射光に対して一定の偏光状態となる。
さらに、本発明による装置の実施例は、前記偏光状態に
作用を及ぼす2個の可調整素子を線形複−10〜 屈折素子としたことを特徴とする。これらの素子はあま
り高価ではなく、しかも可動部分を有していない。これ
らの素子は、例えば光ファイバにひずみ或いは圧力を発
生する、つまり光ファイバに複屈折効果をもたらすピエ
ゾ電気的ファイバスクィーザとすることができる。
作用を及ぼす2個の可調整素子を線形複−10〜 屈折素子としたことを特徴とする。これらの素子はあま
り高価ではなく、しかも可動部分を有していない。これ
らの素子は、例えば光ファイバにひずみ或いは圧力を発
生する、つまり光ファイバに複屈折効果をもたらすピエ
ゾ電気的ファイバスクィーザとすることができる。
一方、本発明による装置は、前記偏光状態に作用を及ぼ
す2個の可調整素子の少なくとも1個を、偏光方向を回
転させる素子としたことを特徴とする。この偏光面回転
素子は、微小な結合損失を以て放射光路に配置すること
ができ、例えばファラディ回転素子とすることができる
。
す2個の可調整素子の少なくとも1個を、偏光方向を回
転させる素子としたことを特徴とする。この偏光面回転
素子は、微小な結合損失を以て放射光路に配置すること
ができ、例えばファラディ回転素子とすることができる
。
以下図面に基いて本発明の詳細な説明する。
第1図において、参照符号10は遠距離単一モード光伝
送ファイバの最終段を示す。この光ファイバを伝播する
信号ビームを、ビーム結合素子30において例えば半導
体レーザで構成される局部発振器20からの放射光と結
合する。このビーム結合素子30を出射した放射光を2
個の光電変換器41及び42により検出する。第1図に
おいてビーム結合素子30はファイバーオプテックカッ
プラとして示したが、同様な機能を有する別の型式の素
子例えばハーフミラ−を用いることもできる。或は、2
個の光電検出器41及び42の代りに、このような検出
器1個だけにより本発明によるヘテロダイン検出装置を
実現することができる。しかしながら、この場合カップ
ラ30の他方の出力部からの放射光が喪失されることを
意味する。一方、この場合非対称カップラを用いること
により信号に与える有害な効果を制限することができる
。
送ファイバの最終段を示す。この光ファイバを伝播する
信号ビームを、ビーム結合素子30において例えば半導
体レーザで構成される局部発振器20からの放射光と結
合する。このビーム結合素子30を出射した放射光を2
個の光電変換器41及び42により検出する。第1図に
おいてビーム結合素子30はファイバーオプテックカッ
プラとして示したが、同様な機能を有する別の型式の素
子例えばハーフミラ−を用いることもできる。或は、2
個の光電検出器41及び42の代りに、このような検出
器1個だけにより本発明によるヘテロダイン検出装置を
実現することができる。しかしながら、この場合カップ
ラ30の他方の出力部からの放射光が喪失されることを
意味する。一方、この場合非対称カップラを用いること
により信号に与える有害な効果を制限することができる
。
上述した1968年10月に発行された雑誌゛′ファイ
ーイーイー スペクトラム(IEEE Spectru
m)第77頁〜第85頁に記載されているオー、イー、
ブランク(0,E、 Delange)による文献に記
載されているように、光電変換器41及び42の出力信
号はAC成分を含み、このAC成分の周波数は信号ビー
ムと局部発振器ビームとの間の周波数差に等しく、その
変調成分は信号ビームの変調成分に対応している。
ーイーイー スペクトラム(IEEE Spectru
m)第77頁〜第85頁に記載されているオー、イー、
ブランク(0,E、 Delange)による文献に記
載されているように、光電変換器41及び42の出力信
号はAC成分を含み、このAC成分の周波数は信号ビー
ムと局部発振器ビームとの間の周波数差に等しく、その
変調成分は信号ビームの変調成分に対応している。
光電変換器41及び42からの電気信号を差動増幅器6
0において結合する。変換器41及び42からの電気信
号のAC成分は逆相であるから、差動増幅器60の出力
信号は最大値となる。
0において結合する。変換器41及び42からの電気信
号のAC成分は逆相であるから、差動増幅器60の出力
信号は最大値となる。
最良の変調伝送を達成するため、信号ビームの偏光状態
に変化が生じても信号ビームの偏光状態と局部発振器ビ
ームの偏光状態とを等しくする必要がある。この位相変
化を補償するため、信号ビームの放射光路中に偏光状態
に作用を及ぼす2個の調整可能な素子51及び52を配
置する。これら可調整素子51及び52は、主軸が互い
に45°の角度で延在する線形複屈折素子、例えばこの
ファイバに圧力を付加するつまり複屈折性を達成するフ
ァイバ スクィーザ(Fiber 5queezer)
、或は例えばハラデイ−回転素子のような偏光方向を回
転させる素子とすることができる。種々の素子に対する
放射光路の互換性により、素子51及び52を局部発振
器ビームの放射光路、例えば破線で示す位置52′及び
51′に配置することもできる。図示の実施例において
、可調整素子51及び52は接続部71及び72を介し
て制御回路70からの制御信号により制御される。最良
の調整状態からの変位を微小なものと=13− するため、すなわち最大の信号で調整を行なうため信号
ビームの偏光状態の変化を検出して最良の調整に適合さ
せることができる。
に変化が生じても信号ビームの偏光状態と局部発振器ビ
ームの偏光状態とを等しくする必要がある。この位相変
化を補償するため、信号ビームの放射光路中に偏光状態
に作用を及ぼす2個の調整可能な素子51及び52を配
置する。これら可調整素子51及び52は、主軸が互い
に45°の角度で延在する線形複屈折素子、例えばこの
ファイバに圧力を付加するつまり複屈折性を達成するフ
ァイバ スクィーザ(Fiber 5queezer)
、或は例えばハラデイ−回転素子のような偏光方向を回
転させる素子とすることができる。種々の素子に対する
放射光路の互換性により、素子51及び52を局部発振
器ビームの放射光路、例えば破線で示す位置52′及び
51′に配置することもできる。図示の実施例において
、可調整素子51及び52は接続部71及び72を介し
て制御回路70からの制御信号により制御される。最良
の調整状態からの変位を微小なものと=13− するため、すなわち最大の信号で調整を行なうため信号
ビームの偏光状態の変化を検出して最良の調整に適合さ
せることができる。
本発明番こよる偏光制御の操作をポイン俣ヤ球を用いて
第2a図に示す。このボインケヤ球上に各偏光状態を球
面上の点として表わす。L及びRで示されるボインケヤ
球の北極及び南極は左回り円偏光及び右回り円偏光をそ
れぞれ表わし、赤道上の点は直線偏光を表わし方位角が
零の位置は水平偏光に対応し180°の方位角の位置は
垂直偏光に対応する。これらの点をH及びVでそれぞれ
示す。
第2a図に示す。このボインケヤ球上に各偏光状態を球
面上の点として表わす。L及びRで示されるボインケヤ
球の北極及び南極は左回り円偏光及び右回り円偏光をそ
れぞれ表わし、赤道上の点は直線偏光を表わし方位角が
零の位置は水平偏光に対応し180°の方位角の位置は
垂直偏光に対応する。これらの点をH及びVでそれぞれ
示す。
さらに、図面上赤道面のH及びVの間の半分の点をA及
びBで示す。
びBで示す。
線形複屈折素子の偏光状態に与える作用は、ボインケヤ
球の赤道面内の軸を中心とする回転に対応する。偏光状
態の回転は、極軸L−Rを中心とする回転に対応する。
球の赤道面内の軸を中心とする回転に対応する。偏光状
態の回転は、極軸L−Rを中心とする回転に対応する。
偏光状態に作用する素子の作用は、後述するように偏光
状態に対応するボインケヤ球の表面の横切る点の変位と
して説明される。
状態に対応するボインケヤ球の表面の横切る点の変位と
して説明される。
局部発振器はポインケヤ球の点Hに対応する水平直線偏
光した放射光を発生するものとし、伝送光ファイバの出
射部の信号ビームの偏光状態はボインケヤ球上の任意の
点Pで表わされるものとし、偏光制御は点Pの偏光状態
を点Hの偏光状態に変換するものとする。第1図に示す
偏光制御では、この偏光変換を次のようにして行なう。
光した放射光を発生するものとし、伝送光ファイバの出
射部の信号ビームの偏光状態はボインケヤ球上の任意の
点Pで表わされるものとし、偏光制御は点Pの偏光状態
を点Hの偏光状態に変換するものとする。第1図に示す
偏光制御では、この偏光変換を次のようにして行なう。
素子51により点Pを赤道面内の軸H−Vを中心にして
極り及びR並びに点H及び■を通る大きな円上の点P′
まで回転させる。この線形複屈折素子51の主軸は局部
発振器からの放射光の偏光方向に対して水平方向(平行
)又は垂直方向(直交)に向いている。
極り及びR並びに点H及び■を通る大きな円上の点P′
まで回転させる。この線形複屈折素子51の主軸は局部
発振器からの放射光の偏光方向に対して水平方向(平行
)又は垂直方向(直交)に向いている。
主軸が第1の線形複屈折素子51の主軸に対して45゜
の角度で延在する第2の線形複屈折素子52により、点
P′を軸A−Bを中心にして大きな円に沿って点Hまで
回転させる。この偏光制御は、点P′が同一の半球上に
、第2a図においては上側の半球上に常に存在するよう
に適合させることができる。
の角度で延在する第2の線形複屈折素子52により、点
P′を軸A−Bを中心にして大きな円に沿って点Hまで
回転させる。この偏光制御は、点P′が同一の半球上に
、第2a図においては上側の半球上に常に存在するよう
に適合させることができる。
従って、素子52の制御範囲は0〜π以上に亘っている
必要はない。一方、素子51は少なくとも2πの制御範
囲を持つ必要がある。
必要はない。一方、素子51は少なくとも2πの制御範
囲を持つ必要がある。
限定された制御範囲を有する素子を用いて信号ビームの
偏光状態を定常的に追従させるために、少なくとも1個
の素子が2πに亘って変化して信号ビームの偏光状態と
局部発振器ビームの偏光状態との間で十分に対応させる
必要がある。
偏光状態を定常的に追従させるために、少なくとも1個
の素子が2πに亘って変化して信号ビームの偏光状態と
局部発振器ビームの偏光状態との間で十分に対応させる
必要がある。
上述した実施例において、この作用を果たす素子は素子
51である。第2a図及び第2b図は、信号ビームの2
個の偏光状態について可調整素子51がいかにして2π
に亘って変化するのかを示す。尚、これらの偏光状態は
ボインケヤ球の前側の半球における偏光状態と、後側半
球における偏光状態である。
51である。第2a図及び第2b図は、信号ビームの2
個の偏光状態について可調整素子51がいかにして2π
に亘って変化するのかを示す。尚、これらの偏光状態は
ボインケヤ球の前側の半球における偏光状態と、後側半
球における偏光状態である。
第2a図において参照符号Pは信号ビームの偏光状態を
示し参照符号Hは局部発振器ビームの偏光状態を示す。
示し参照符号Hは局部発振器ビームの偏光状態を示す。
偏光状態は素子51だけによって、球面上の中心が軸H
−V上に位置すると共に点Pを通る円上にある全ての点
の偏光状態に変化させることができる。素子51は垂直
方向の偏光成分を変化させないので、最終的に検出され
た信号のS/N比は素子51の変化に対して一定であり
、点Pは点Hから900以上に亘って離れていないので
、信号ビームと局部発振器ビームの2個の偏光状態が完
全に一致している場合S/N比は高々3clB以下であ
る。従って、限定された信号損失だけで素子51の調整
を任意に、つまり2πに亘って変化させることができる
。一方、素子52は零に再調整された状態に維持される
。
−V上に位置すると共に点Pを通る円上にある全ての点
の偏光状態に変化させることができる。素子51は垂直
方向の偏光成分を変化させないので、最終的に検出され
た信号のS/N比は素子51の変化に対して一定であり
、点Pは点Hから900以上に亘って離れていないので
、信号ビームと局部発振器ビームの2個の偏光状態が完
全に一致している場合S/N比は高々3clB以下であ
る。従って、限定された信号損失だけで素子51の調整
を任意に、つまり2πに亘って変化させることができる
。一方、素子52は零に再調整された状態に維持される
。
第2b図において参照符号Qはボインケヤ球の後側半球
の偏光状態を示す。2πの範囲に亘る素子51の調整変
化によりこの素子の出力側における偏光状態は、後側半
球上の点Qを通り軸H−Vを中心とする破線で示す円上
に亘って変化する。素子52が適切に調整されこの偏光
状態が軸A−Bを中心にしてπに亘って変位すると、素
子52の出力側の偏光状態は前側半球上の点Q′を通る
破線の円上を移動する。この素子52の調整により、点
Q及びQ′は赤道面内の軸A−Bを中心とするπに亘る
回転によって互いに関係付けられることになる。
の偏光状態を示す。2πの範囲に亘る素子51の調整変
化によりこの素子の出力側における偏光状態は、後側半
球上の点Qを通り軸H−Vを中心とする破線で示す円上
に亘って変化する。素子52が適切に調整されこの偏光
状態が軸A−Bを中心にしてπに亘って変位すると、素
子52の出力側の偏光状態は前側半球上の点Q′を通る
破線の円上を移動する。この素子52の調整により、点
Q及びQ′は赤道面内の軸A−Bを中心とするπに亘る
回転によって互いに関係付けられることになる。
第2a図に示す状態と同様に、素子51の調整変化が2
πに亘り且つ素子52の調整が前述したように行なわれ
る場合この偏光状態はポインケヤ球の前側半球上の円に
沿って移動し、一方、この偏光状態と点H七の間の距離
は等しく維持される。
πに亘り且つ素子52の調整が前述したように行なわれ
る場合この偏光状態はポインケヤ球の前側半球上の円に
沿って移動し、一方、この偏光状態と点H七の間の距離
は等しく維持される。
2個の複屈折素子51及び52を直交座標を基準にして
調整変化させることにより、素子51の調整変化の一部
におけるS/Nとして前述した方法によって得られるS
/Nよりも一層良好なS/N比が得られる。例えば、こ
の調整は、変化した偏光状態がサイクルの一部において
赤道上にとどまるように変化させることもできる。
調整変化させることにより、素子51の調整変化の一部
におけるS/Nとして前述した方法によって得られるS
/Nよりも一層良好なS/N比が得られる。例えば、こ
の調整は、変化した偏光状態がサイクルの一部において
赤道上にとどまるように変化させることもできる。
上述した実施例と同様に、本発明による偏光制御はπの
範囲を有する素子51と2πの範囲を有する素子52と
を用いて行なうこともできる。しかしながら、3dBに
亘る信号損失の限界は、信号ビームのボインケヤ球の表
面における偏光状態Pが点Hから90°離れる瞬時、す
なわち点Pが点り、B。
範囲を有する素子51と2πの範囲を有する素子52と
を用いて行なうこともできる。しかしながら、3dBに
亘る信号損失の限界は、信号ビームのボインケヤ球の表
面における偏光状態Pが点Hから90°離れる瞬時、す
なわち点Pが点り、B。
R及びAを通る大きな円上に位置する瞬時において再調
整が行なわれる場合に限り可能になる。点Pの偏光状態
は素子51により赤道面の点A又は点Bの一方の偏光状
態に変換される。これら点A又はBにおいて、素子52
の調整は、偏光状態にいかなる影響も及ぼすことはなく
、素子52が出力側の偏光状態を変えることなく、2π
に亘って回転することができる。
整が行なわれる場合に限り可能になる。点Pの偏光状態
は素子51により赤道面の点A又は点Bの一方の偏光状
態に変換される。これら点A又はBにおいて、素子52
の調整は、偏光状態にいかなる影響も及ぼすことはなく
、素子52が出力側の偏光状態を変えることなく、2π
に亘って回転することができる。
本発明による装置は、偏光状態を制御する別の型式の素
子を有することもできる。例えば、偏光状態を調整し得
る可調整素子としてファラディ回転素子のような偏光方
向を回転させる2個の素子を用いることができ、2個の
ファラディ素子を用いる場合これら素子の間に例えば主
軸が水平偏光方向に対して45°の角度で延在するλ/
4板のような静止線形複屈折性結晶を配置する。この実
施例を第3a図に示す。第3a図において参照符号53
及び54は2個の偏光方向回転素子を示し、参照符号5
4は複屈折性結晶を示す。第3a図における他の素子は
、第1図において同一符号で示した素子と同一であるか
ら、詳細な説明は省略する。
子を有することもできる。例えば、偏光状態を調整し得
る可調整素子としてファラディ回転素子のような偏光方
向を回転させる2個の素子を用いることができ、2個の
ファラディ素子を用いる場合これら素子の間に例えば主
軸が水平偏光方向に対して45°の角度で延在するλ/
4板のような静止線形複屈折性結晶を配置する。この実
施例を第3a図に示す。第3a図において参照符号53
及び54は2個の偏光方向回転素子を示し、参照符号5
4は複屈折性結晶を示す。第3a図における他の素子は
、第1図において同一符号で示した素子と同一であるか
ら、詳細な説明は省略する。
第3b図は上記装置の作用を示す。信号ビームの偏光状
態Pは、偏光方向回転素子53によって極り及びR並び
に赤道面上の点A及びBを通る大きな円上の点P′まで
変換される。線形複屈折素子55によってこの偏光状態
は、軸A−Bを中心にして90°回転し、赤道面の点P
″に到達する。次に、第2の偏光方向回転素子54によ
り、点P−の偏光状態から点Hの偏光状態に変換される
。
態Pは、偏光方向回転素子53によって極り及びR並び
に赤道面上の点A及びBを通る大きな円上の点P′まで
変換される。線形複屈折素子55によってこの偏光状態
は、軸A−Bを中心にして90°回転し、赤道面の点P
″に到達する。次に、第2の偏光方向回転素子54によ
り、点P−の偏光状態から点Hの偏光状態に変換される
。
素子53の調整は2πに亘って変化することができ、従
ってこの素子は偏光状態の再調整を行なうことができる
。けだし、この調整において点P′は、中心が極軸L−
R上に位置する円に沿って変位するためである。線形複
屈折素子55により、点P′の偏光状態は、中心が軸H
−V上に位置する破線の円上の点P”の偏光状態に変化
する。第3b図において、この円はポインケヤ球の後側
半球上に位置する。この偏光状態P”は、素子54によ
り例えばこの素子を常にπに亘って偏光状態を回転させ
るように調整することにより、前側半球上の点P”の偏
光状態に変換される。
ってこの素子は偏光状態の再調整を行なうことができる
。けだし、この調整において点P′は、中心が極軸L−
R上に位置する円に沿って変位するためである。線形複
屈折素子55により、点P′の偏光状態は、中心が軸H
−V上に位置する破線の円上の点P”の偏光状態に変化
する。第3b図において、この円はポインケヤ球の後側
半球上に位置する。この偏光状態P”は、素子54によ
り例えばこの素子を常にπに亘って偏光状態を回転させ
るように調整することにより、前側半球上の点P”の偏
光状態に変換される。
制御素子51又は52(或いは53又は54)の1個を
2πに亘って再調整する間に高々3dBの信号強度損失
が生ずる。この損失は、いわゆる“ショット、 ノイ
ズ リミテッド“°以上の十分に大きい信号強度におい
ては本質的な欠点とはならない。伝送される情報流が、
情報喪失することなく受信信号強度が最大値以下となる
期間を有していれば、情報流中の適当な期間中に再調整
を行なうことができる。信号ビームの偏光状態の揺動は
比較的ゆっくり変化するので、適当な期間かくままで待
機することは障害とはならない。
2πに亘って再調整する間に高々3dBの信号強度損失
が生ずる。この損失は、いわゆる“ショット、 ノイ
ズ リミテッド“°以上の十分に大きい信号強度におい
ては本質的な欠点とはならない。伝送される情報流が、
情報喪失することなく受信信号強度が最大値以下となる
期間を有していれば、情報流中の適当な期間中に再調整
を行なうことができる。信号ビームの偏光状態の揺動は
比較的ゆっくり変化するので、適当な期間かくままで待
機することは障害とはならない。
本発明による光学式検出装置では、数個の非可調整素子
を用い、この非可調整性素子によりただ1個の可調整性
素子を用いて偏光制御を行なうことができ、しかも再調
整中に第2の可調整性素子を用いてS/N比の悪化を防
止する。
を用い、この非可調整性素子によりただ1個の可調整性
素子を用いて偏光制御を行なうことができ、しかも再調
整中に第2の可調整性素子を用いてS/N比の悪化を防
止する。
第4図は、上記偏光制御の別の実施例を線図的に示す。
第1実施例と同様に、参照符号10は光伝送ファイバの
最終段を示し、参照符号20は局部発振器を示す。本例
において、偏光状態を制御する可調整素子は線形複屈折
素子56及び57とする。信号ビームがこれらの素子5
6及び57を通過した後、偏光感知ビームスプリッタに
おいて2個の相互に直交する直線偏光したサブビームに
分離する。これらサブビームの一方のサブビームは、例
えば45゜の角度で配置されλ/4板で構成される偏光
回転素子82を通過し、この偏光回転素子により直線偏
光したサブビームの偏光方向は90°回転することにな
る。これら2個のサブビームは同一の偏光方向を有する
ことになり、これら2個のサブビームを例えば3dBカ
ツプラ83により結合してから2個のビーム部分に再び
分割する。これら2個のビーム部分の強度は、オリジナ
ルの水平偏光ビーム成分及びオリジナルの垂直偏光ビー
ム成分との間の強度及び位相差により決定する。これら
の因子を可調整素子56により制御する。これら2個の
ビーム部分をカップラ31及び32において局部発振器
20からの放射光と結合する。カップラ31及び32の
2個の出力部から出射した結合放射光を4個の検出器4
1.42.43及び44により電気信号に変換し、これ
ら電気信号を差動増幅器61及び62において2個づつ
結合する。可調整素子56により楕円偏光を、その軸が
水平方向及び垂直方向を向くように回転させることによ
り、偏光感知ビームスプリッタ81の出力部に2個のサ
ブビーム間の一定の位相差が現われる。
最終段を示し、参照符号20は局部発振器を示す。本例
において、偏光状態を制御する可調整素子は線形複屈折
素子56及び57とする。信号ビームがこれらの素子5
6及び57を通過した後、偏光感知ビームスプリッタに
おいて2個の相互に直交する直線偏光したサブビームに
分離する。これらサブビームの一方のサブビームは、例
えば45゜の角度で配置されλ/4板で構成される偏光
回転素子82を通過し、この偏光回転素子により直線偏
光したサブビームの偏光方向は90°回転することにな
る。これら2個のサブビームは同一の偏光方向を有する
ことになり、これら2個のサブビームを例えば3dBカ
ツプラ83により結合してから2個のビーム部分に再び
分割する。これら2個のビーム部分の強度は、オリジナ
ルの水平偏光ビーム成分及びオリジナルの垂直偏光ビー
ム成分との間の強度及び位相差により決定する。これら
の因子を可調整素子56により制御する。これら2個の
ビーム部分をカップラ31及び32において局部発振器
20からの放射光と結合する。カップラ31及び32の
2個の出力部から出射した結合放射光を4個の検出器4
1.42.43及び44により電気信号に変換し、これ
ら電気信号を差動増幅器61及び62において2個づつ
結合する。可調整素子56により楕円偏光を、その軸が
水平方向及び垂直方向を向くように回転させることによ
り、偏光感知ビームスプリッタ81の出力部に2個のサ
ブビーム間の一定の位相差が現われる。
差動増幅器61及び62における電気信号は、種々の放
射光路の光路長差に基く位相差を有している。
射光路の光路長差に基く位相差を有している。
この位相差を回路91において電子的に位相変移させる
ことによって補正し、回路92により2個の電気信号を
加算することによりさらに別の処理、例えば音響再生又
は画像再生するために好適な信号が得られる。可調整素
子56及び57は信号検出兼制御回路70により接続部
71及び72を介して制御される。
ことによって補正し、回路92により2個の電気信号を
加算することによりさらに別の処理、例えば音響再生又
は画像再生するために好適な信号が得られる。可調整素
子56及び57は信号検出兼制御回路70により接続部
71及び72を介して制御される。
信号制御の作用及び再調整作業の過程は、第5図に示す
ポインケア球を参照して最良のものとして図示する。
ポインケア球を参照して最良のものとして図示する。
信号ビームの偏光状態、すなわち点Pにおける偏光を、
可調整線形複屈折素子56により軸H−Vを中心にして
点りを通り点Hと■との間の大きな円の半分の円上の点
P′まで回転する。この円上の点の偏光状態に関し、つ
まり点P′で示される点の偏光状態に関し水平偏光成分
と垂直偏光成分との間の位相差はπ/4に等しい。点P
の偏光状態から点り、H,R及び■を通る大きな円上の
点への変換は別な方法、例えば偏光方向を回転する素子
によって行なうことができる。
可調整線形複屈折素子56により軸H−Vを中心にして
点りを通り点Hと■との間の大きな円の半分の円上の点
P′まで回転する。この円上の点の偏光状態に関し、つ
まり点P′で示される点の偏光状態に関し水平偏光成分
と垂直偏光成分との間の位相差はπ/4に等しい。点P
の偏光状態から点り、H,R及び■を通る大きな円上の
点への変換は別な方法、例えば偏光方向を回転する素子
によって行なうことができる。
第4図のカップラ83の入力部に入射するサブビームは
互いに等しい偏光状態にあるばかりでなく、可調整素子
56によって調整されているため互いに一定の位相差を
有している。従って、オリジナルの偏光状態からの偏光
状態の変化は、2個の偏光成分の相対振幅の変化になる
。偏光感知ビームスプリッタ81とカップラ83との間
の光路長を適切に選択することにより、位相差は零まで
減少する。
互いに等しい偏光状態にあるばかりでなく、可調整素子
56によって調整されているため互いに一定の位相差を
有している。従って、オリジナルの偏光状態からの偏光
状態の変化は、2個の偏光成分の相対振幅の変化になる
。偏光感知ビームスプリッタ81とカップラ83との間
の光路長を適切に選択することにより、位相差は零まで
減少する。
カップラ83の機能は2個のサブビームの振幅差を等化
することであり、この振幅差は偏光感知ビーム部に入射
する信号ビームの楕円度の変化に従って変化する。
することであり、この振幅差は偏光感知ビーム部に入射
する信号ビームの楕円度の変化に従って変化する。
再調整することにより、すなわち2πの任意数倍に亘っ
て偏光状態を変化させることにより、信号ビームの偏光
状態が点H及び■並びに2個の極り及び■を通る大きな
円上の点Qの偏光状態になる瞬時に可調整素子56が有
効に作動する。第2の偏光制御素子、すなわち主軸が第
1の素子56の主軸に対して45°の角度で配置され赤
道面の軸A−Bを中心にして偏光状態を回転させる線形
複屈折素子57により、点Qの偏光状態を点H又は点V
の偏光状態に変換する。可調整素子56は素子57から
出射した水平直線偏光又は垂直直線偏光に対して何んら
作用を及ぼさないので、素子56は偏光状態を任意に変
化させることになる。素子56により2πの任意数倍に
亘る調整変化が生じた後、素子57により零に再調整さ
れることになる。
て偏光状態を変化させることにより、信号ビームの偏光
状態が点H及び■並びに2個の極り及び■を通る大きな
円上の点Qの偏光状態になる瞬時に可調整素子56が有
効に作動する。第2の偏光制御素子、すなわち主軸が第
1の素子56の主軸に対して45°の角度で配置され赤
道面の軸A−Bを中心にして偏光状態を回転させる線形
複屈折素子57により、点Qの偏光状態を点H又は点V
の偏光状態に変換する。可調整素子56は素子57から
出射した水平直線偏光又は垂直直線偏光に対して何んら
作用を及ぼさないので、素子56は偏光状態を任意に変
化させることになる。素子56により2πの任意数倍に
亘る調整変化が生じた後、素子57により零に再調整さ
れることになる。
第6図は本発明の上記実施例における偏光制御及び再調
整作業の測定結果をグラフとして示す。
整作業の測定結果をグラフとして示す。
横軸は時間変化(1)を示し、縦軸は2個の線形複屈折
素子55及び56に印加される制御電圧V55及びVS
2並びに最終的に検出された信号強度Iを示す。なお、
全て相対強度で示す。
素子55及び56に印加される制御電圧V55及びVS
2並びに最終的に検出された信号強度Iを示す。なお、
全て相対強度で示す。
第1図は本発明による装置の第1実施例の構成を示す線
図、 第2a図及び第2b図は第1実施例の作用をポインケヤ
球を参照して示す線図、 第3a図及び第3b図はファラディ回転子が装着されて
いる実施例の構成及びその作用を示す線図、第4図は本
発明による装置の第2実施例の構成を示す線図、 第5図はボインケヤ球により第2実施例の作用を示す線
図、 第6図は検出信号のレベル変化及び偏光状態に作用を及
ぼす素子の調整を時間の関数として示すグラフである。 10・・・光ファイバ 20・・・局部発振器3
0・・・ビーム結合素子 41.42・・・光電変換
器51.52・・・線形複屈折素子 60・・・作動増幅器 70・・・制御回路26
一
図、 第2a図及び第2b図は第1実施例の作用をポインケヤ
球を参照して示す線図、 第3a図及び第3b図はファラディ回転子が装着されて
いる実施例の構成及びその作用を示す線図、第4図は本
発明による装置の第2実施例の構成を示す線図、 第5図はボインケヤ球により第2実施例の作用を示す線
図、 第6図は検出信号のレベル変化及び偏光状態に作用を及
ぼす素子の調整を時間の関数として示すグラフである。 10・・・光ファイバ 20・・・局部発振器3
0・・・ビーム結合素子 41.42・・・光電変換
器51.52・・・線形複屈折素子 60・・・作動増幅器 70・・・制御回路26
一
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、局部発振器と、この局部発振器からの放射光と信号
ビームの放射光とを結合するビーム結合素子と、偏光状
態に作用を及ぼすと共に限定された制御範囲を有する複
数個の可調整素子と、これら偏光状態に作用を及ぼす可
調整素子を調整する制御回路とを具え、前記制御回路が
偏光状態のエンドレス制御を行なうように適合されてい
る光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダイン検
出装置において、前記偏光状態に作用を及ぼす可調整素
子を2個だけ有することを特徴とする光信号ビームの光
学式ヘテロダイン又はホモダイン検出装置。 2、前記偏光状態に作用を及ぼす可調整素子と前記ビー
ム結合素子との間の放射光路中に、偏光感知ビームスプ
リッタ及び別のビーム結合素子を配置し、偏光感知ビー
ムスプリッタが前記放射光路を、前記別のビーム結合素
子において再び結合される2個の放射枝路に分割し、前
記放射枝路の一方の枝路に、この放射枝路を通る放射光
の偏光状態を直交する偏光状態に変換する偏光状態変換
器が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダイン検出
装置。 3、前記ビーム結合素子が2個の出力部を有し、これら
出力部からの放射光が、放射光を電気信号に変換する2
個の光電変換器に入射し、これら光電変換器の出力部が
差動増幅器の入力部に接続されていることを特徴とする
請求項1又は2に記載の光信号ビームの光学式ヘテロダ
イン又はホモダイン検出装置。 4、前記偏光状態に作用を及ぼす2個の可調整素子が、
信号ビームの放射光路中に配置されていることを特徴と
する請求項1、2又は3に記載の光信号ビームの光学式
ヘテロダイン又はホモダイン検出装置。 5、前記偏光状態に作用を及ぼす2個の可調整索子を線
形複屈折素子としたことを特徴とする請求項1、2、3
又は4に記載の光信号ビームの光学式ヘテロダイン又は
ホモダイン検出装置。 6、前記偏光状態に作用を及ぼす2個の可調整素子の少
なくとも1個を、偏光方向を回転させる素子としたこと
を特徴とする請求項1、2、3又は4に記載の光信号ビ
ームの光学式ヘテロダイン又はホモダイン検出装置。 7、請求項1から6までのいずれか1項に記載の光信号
ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダイン検出装置が
設けられている光信号を受信するのに適当な受信機。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8702307 | 1987-09-09 | ||
NL8702307 | 1987-09-28 |
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---|---|
JPH01108534A true JPH01108534A (ja) | 1989-04-25 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP63241160A Pending JPH01108534A (ja) | 1987-09-28 | 1988-09-28 | 光信号ビームの光学式ヘテロダイン又はホモダイン検出装置 |
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---|---|
EP (1) | EP0310174B1 (ja) |
JP (1) | JPH01108534A (ja) |
CA (1) | CA1307029C (ja) |
DE (1) | DE3880248T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005258442A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Tyco Telecommunications (Us) Inc | 偏光制御方法および装置 |
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NL9100852A (nl) * | 1991-05-16 | 1992-12-16 | Nederland Ptt | Modusomzetter. |
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- 1988-09-23 CA CA000578310A patent/CA1307029C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-28 JP JP63241160A patent/JPH01108534A/ja active Pending
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DE3880248T2 (de) | 1993-10-28 |
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EP0310174B1 (en) | 1993-04-14 |
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