JPH0251133A - 光信号ビームを光学的にヘテロダイン検出またはホモダイン検出する装置 - Google Patents
光信号ビームを光学的にヘテロダイン検出またはホモダイン検出する装置Info
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- JPH0251133A JPH0251133A JP1145035A JP14503589A JPH0251133A JP H0251133 A JPH0251133 A JP H0251133A JP 1145035 A JP1145035 A JP 1145035A JP 14503589 A JP14503589 A JP 14503589A JP H0251133 A JPH0251133 A JP H0251133A
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- 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
- 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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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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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】
(産業上の利用分野)
本発明は、局部発振器と、信号ビームを直角偏光された
2つの成分に分割する少くとも1つの偏光感知ビーム分
割器と、信号ビームからの放射を局部発振器からの放射
に組合わせる少くとも1つのビーム組合わせ素子と、組
合わされた放射を更に処理するために適当な少くとも1
つの電気信号ビームへ変換する検出装置とを備える光信
号ビームを光学的にヘテロダイン検出またはホモダイン
検出する装置に関するものである。
2つの成分に分割する少くとも1つの偏光感知ビーム分
割器と、信号ビームからの放射を局部発振器からの放射
に組合わせる少くとも1つのビーム組合わせ素子と、組
合わされた放射を更に処理するために適当な少くとも1
つの電気信号ビームへ変換する検出装置とを備える光信
号ビームを光学的にヘテロダイン検出またはホモダイン
検出する装置に関するものである。
(従来の技術)
光学的にヘテロダイン検出するための装置は光学的信号
伝送において用いられる。ヘテロダイン検出装置におい
て信号ビームを局部発振器により放出された光ビームに
混合することにより、信号対雑音比と背景放射の弁別に
おいて信号ビームの直接検出と比較してかなり良い結果
が得られる。
伝送において用いられる。ヘテロダイン検出装置におい
て信号ビームを局部発振器により放出された光ビームに
混合することにより、信号対雑音比と背景放射の弁別に
おいて信号ビームの直接検出と比較してかなり良い結果
が得られる。
(従来の技術)
光放射のヘテロダイン検出の原理は、雑誌「アイイーイ
ーイー・スペクトラム(IEEE Spectrum
)、1968年10月号、77〜87ページ所裁のオー
・イー・ドランゲ(0,E、Delange )の論文
「オブテチカル・ヘテロダイン・デテクション(Opt
ical Heterodyne Detectior
+) Jに広範囲に記載されている。その論文において
述べられているように、信号ビームと局部発振器ビーム
との偏光状態はできるだけ一致することが重要である。
ーイー・スペクトラム(IEEE Spectrum
)、1968年10月号、77〜87ページ所裁のオー
・イー・ドランゲ(0,E、Delange )の論文
「オブテチカル・ヘテロダイン・デテクション(Opt
ical Heterodyne Detectior
+) Jに広範囲に記載されている。その論文において
述べられているように、信号ビームと局部発振器ビーム
との偏光状態はできるだけ一致することが重要である。
これを行うための可能な解決技術は信号ビームを、互い
に直角で、固定された偏光の向きを有する2本の副ビー
ムに分割することである。次にそれら2本のビームは、
同じ向きに偏向されている局部発振器ビームに組合わさ
れる。
に直角で、固定された偏光の向きを有する2本の副ビー
ムに分割することである。次にそれら2本のビームは、
同じ向きに偏向されている局部発振器ビームに組合わさ
れる。
原理的に、ビームを分割し、かつビームを組合わせるた
めには、信号ビームと局部発振器ビームを分割するため
の2つの偏光感知ビーム分割器と、形成された2本の副
ビームを組合わせるための2つのビーム組合わせ素子と
の4つの部品を必要とする。
めには、信号ビームと局部発振器ビームを分割するため
の2つの偏光感知ビーム分割器と、形成された2本の副
ビームを組合わせるための2つのビーム組合わせ素子と
の4つの部品を必要とする。
まず信号ビームを局部発振器ビームに組合わせ、次にそ
れを偏光感知ビーム分割器により2本の直角偏向された
副ビームに分割することによって、ビーム組合わせ素子
の一方を無くすことができる。
れを偏光感知ビーム分割器により2本の直角偏向された
副ビームに分割することによって、ビーム組合わせ素子
の一方を無くすことができる。
ビーム組合わせ素子は2つの入力端子をHするばかりで
なく、必ず2つの出力端子も有するから、2つの偏光感
知ビーム分割器は全ての信号放射を吸収および検出する
ために必要なものである。
なく、必ず2つの出力端子も有するから、2つの偏光感
知ビーム分割器は全ての信号放射を吸収および検出する
ために必要なものである。
(発明が解決しようとする課題)
ヘテロダイン受信器において実際に用いられるビーム組
合わせ素子は光フアイバ偏光維持方向性結合器である。
合わせ素子は光フアイバ偏光維持方向性結合器である。
その方向性結合器は2つの先導波器を有する。その先導
波器は約5−の長さにわたって、互いに短い距離をおい
て平行に延びる。各先導波器の両端が数+側(数ダース
C1n)の長さの光ファイバ、いわゆるピグテール、へ
結合される。
波器は約5−の長さにわたって、互いに短い距離をおい
て平行に延びる。各先導波器の両端が数+側(数ダース
C1n)の長さの光ファイバ、いわゆるピグテール、へ
結合される。
信号ビームと局部発振器ビームを加えるため、および組
合わされたビームを検出装置へ更に導くために、それら
のピグテールの端部が別の光ファイバへ結合される。方
向性結合器の長さを比較的長くする必要があるばかりで
なく、とくにピグテールの長さのために、その装置はか
なり広いスペースを必要とする。ピグテールを曲げるこ
とができることは本当であるが、ヘテロダイン検出器の
光部品の直線寸法が少くとも約20CG+であるように
その曲げの曲率半径は約10印よりあまり小さくするべ
きではない。
合わされたビームを検出装置へ更に導くために、それら
のピグテールの端部が別の光ファイバへ結合される。方
向性結合器の長さを比較的長くする必要があるばかりで
なく、とくにピグテールの長さのために、その装置はか
なり広いスペースを必要とする。ピグテールを曲げるこ
とができることは本当であるが、ヘテロダイン検出器の
光部品の直線寸法が少くとも約20CG+であるように
その曲げの曲率半径は約10印よりあまり小さくするべ
きではない。
その装置の別の欠点は、種々の光部品と先導波器の間の
結合に損失が起ることである。したがってその結合は伝
送すべき信号を減衰させる。
結合に損失が起ることである。したがってその結合は伝
送すべき信号を減衰させる。
本発明の目的は、小さいスペースしか必要とせず、かつ
損失が小さい光ヘテロダイン検出用の環境な装置を得る
ことである。
損失が小さい光ヘテロダイン検出用の環境な装置を得る
ことである。
(課題を解決するための手段)
そのために、本発明の装置は、偏光感知ビーム分割器と
前記ビーム組合わせ素子は1つの構造的に統合された単
一・の光部品に構成されることを特徴とするものである
。検出装置の寸法が限られるように、統合された光部品
はより短いピグテールを有する。更に、結合による放射
の損失が減少するように、結合を行う導波器の間の結合
の数が少い。
前記ビーム組合わせ素子は1つの構造的に統合された単
一・の光部品に構成されることを特徴とするものである
。検出装置の寸法が限られるように、統合された光部品
はより短いピグテールを有する。更に、結合による放射
の損失が減少するように、結合を行う導波器の間の結合
の数が少い。
本発明の光学的ヘテロゲイン検出装置の第1の実施例で
は、統合された光部品が、第1の平面内に偏光感知ビー
ム分割層を有し、第2の平1iilu=trに偏光を感
知しないビーム分割層を有し、第1の゛[l而と第2の
平面に互いにほぼ直角に延長する。この第1の実施例に
おいては、入来信号ビームと局部発振器ビームがビーム
分割層により直角偏向された2本の軸ビームにおのおの
分割され、それからそれぞれの副信号ビームが対応して
偏向された副局部発振器ビームに組合わされる。
は、統合された光部品が、第1の平面内に偏光感知ビー
ム分割層を有し、第2の平1iilu=trに偏光を感
知しないビーム分割層を有し、第1の゛[l而と第2の
平面に互いにほぼ直角に延長する。この第1の実施例に
おいては、入来信号ビームと局部発振器ビームがビーム
分割層により直角偏向された2本の軸ビームにおのおの
分割され、それからそれぞれの副信号ビームが対応して
偏向された副局部発振器ビームに組合わされる。
本発明の光学的ヘテロダイン検出装置の第2の実施例で
は、統合された光部品が、第1の平面内に偏光感知ビー
ム分割層を有し、第2の平面内に偏光を感知しないビー
ム分割層を有し、第1の平面と第2の平面は互いにほぼ
直角に延長する。偏光を感知しない前記ビーム分割層は
ビーム組合わせ素子として機能する。統合された光部品
へ信号ビームと局部発振器ビームを異なるやり方で加え
ることにより、ビームは偏光感知ビーム分割器により組
合わされ、それから直角偏光された副ビームに分割され
る。入射ビームは偏光感知ビーム分割器の平面上の1点
において一致する必要があるだけであるから、この実施
例の位置合わせはより簡単である。更に、偏光感知ビー
ム分割器の一部を無くてすますことができ、そのために
より簡単で、−層安価な部品を用いることができるよう
になる。
は、統合された光部品が、第1の平面内に偏光感知ビー
ム分割層を有し、第2の平面内に偏光を感知しないビー
ム分割層を有し、第1の平面と第2の平面は互いにほぼ
直角に延長する。偏光を感知しない前記ビーム分割層は
ビーム組合わせ素子として機能する。統合された光部品
へ信号ビームと局部発振器ビームを異なるやり方で加え
ることにより、ビームは偏光感知ビーム分割器により組
合わされ、それから直角偏光された副ビームに分割され
る。入射ビームは偏光感知ビーム分割器の平面上の1点
において一致する必要があるだけであるから、この実施
例の位置合わせはより簡単である。更に、偏光感知ビー
ム分割器の一部を無くてすますことができ、そのために
より簡単で、−層安価な部品を用いることができるよう
になる。
本発明の光学的ヘテロゲイン検出装置の第3の実施例で
は、統合された光部品が、2つの偏光感知ビーム分割層
と、1つのに偏光を感知しないビーム分割層を有し、そ
れらのビーム分割層は互いに平行に配置され、前記偏光
を感知しない前記ビーム分割層はビーム組合わせ素子と
して機能する。
は、統合された光部品が、2つの偏光感知ビーム分割層
と、1つのに偏光を感知しないビーム分割層を有し、そ
れらのビーム分割層は互いに平行に配置され、前記偏光
を感知しない前記ビーム分割層はビーム組合わせ素子と
して機能する。
光部品は2つの入力端子と4つの出力端子を白゛する。
2つの入力端子または出力端子が部品の2つの側へ接続
され、ただ1つの入力端子または出力端子が他の2つの
側へ接続される。この実施例の利点は、入力端子の側が
どのような出力接続も有しないことである。これにより
信号ビームと局部発振器ビームを整合させるための自由
度が高くなる。
され、ただ1つの入力端子または出力端子が他の2つの
側へ接続される。この実施例の利点は、入力端子の側が
どのような出力接続も有しないことである。これにより
信号ビームと局部発振器ビームを整合させるための自由
度が高くなる。
本発明の装置の第4の実施例においては、統合さた光部
品は少くとも1つの反射面を有し、この反射面は、前記
放射ビームを偏向させるために入射放射ビームまたは射
出放射の光路中に配置される。これにより、別々の手段
を必要とすることなしに、入射放射ビームと射出放射ビ
ームが異なる位置でそれぞれ供給または取出されるよう
にする導波器を得る可能性が生ずる。
品は少くとも1つの反射面を有し、この反射面は、前記
放射ビームを偏向させるために入射放射ビームまたは射
出放射の光路中に配置される。これにより、別々の手段
を必要とすることなしに、入射放射ビームと射出放射ビ
ームが異なる位置でそれぞれ供給または取出されるよう
にする導波器を得る可能性が生ずる。
この実施例では、前記反射面は統合された部品内の放射
ビームの光路が配置される平面に対して約45度の角度
で延長する。
ビームの光路が配置される平面に対して約45度の角度
で延長する。
そのようにして、入射放射ビームと射出放射ビームを光
部品の「上伸月または「下側」に配置できる。第1の方
向から来るビームを偏向させるために少くとも1つの反
射面が入射ビームの光路中に配置され、射出ビームを第
二の方向へ偏向させるために少くとも1つの反射面が射
出ビームの光路中に配置され、前記第一の方向と前記第
二の方向は直径上の反対方向にされる。これにより、入
射放射ビームを光部品の「上側」に配置できるようにさ
れ、射出放射ビームを光部品の「下側」に配置できるよ
うにされる。これにより、導波器は光部品と放射感知検
出器の間にもはや必要とされず、導波器を光部品の面の
上に直接配置できるという利点も得られる。
部品の「上伸月または「下側」に配置できる。第1の方
向から来るビームを偏向させるために少くとも1つの反
射面が入射ビームの光路中に配置され、射出ビームを第
二の方向へ偏向させるために少くとも1つの反射面が射
出ビームの光路中に配置され、前記第一の方向と前記第
二の方向は直径上の反対方向にされる。これにより、入
射放射ビームを光部品の「上側」に配置できるようにさ
れ、射出放射ビームを光部品の「下側」に配置できるよ
うにされる。これにより、導波器は光部品と放射感知検
出器の間にもはや必要とされず、導波器を光部品の面の
上に直接配置できるという利点も得られる。
従来のコヒーレント検出装置より少いが、本発明の装置
は反射が起るいくつかの入射面と射出面、とくに光導波
器と統合された光部品を有する。それらの反射が信号を
乱すことがあるから、反射はできるだけ避けるべきであ
る。これはたとえば反射防止被覆を設けることにより行
うことができる。
は反射が起るいくつかの入射面と射出面、とくに光導波
器と統合された光部品を有する。それらの反射が信号を
乱すことがあるから、反射はできるだけ避けるべきであ
る。これはたとえば反射防止被覆を設けることにより行
うことができる。
統合された光部品の面に残っている反射の影響を更に減
少させるために、本発明の装置では、統合された光部品
は、前記放射ビームを偏向させるために入射放射ビーム
または射出放射ビームの光路中に配置される少くとも1
つの反射面を有する。
少させるために、本発明の装置では、統合された光部品
は、前記放射ビームを偏向させるために入射放射ビーム
または射出放射ビームの光路中に配置される少くとも1
つの反射面を有する。
入射面と射出面の少くとも一方は、それを通る放射にた
いして僅かに斜めに配置されるから、面に反射された放
射は先導波器内に備えられず、したがって信号は乱され
ない。
いして僅かに斜めに配置されるから、面に反射された放
射は先導波器内に備えられず、したがって信号は乱され
ない。
また、この目的のために、1988年9月にブライトン
(Brighton)において開催された第14回EC
0C会議において発表され、その会議の報告書の215
〜218ページに掲載されているシー・ケー・ワンプ(
C,に、Wong) のゼネラル・パーパス・シング
ル自モード・レープ・パッケージ・プロバイテッド−ウ
ィズーアーパラレルφビーム・アウトプット◆ハビング
ー60dB・インターフェイス0フイードバツク(Ge
neral Purposcsingle abode
1aser package prov4ded w
ith aparallel beaIl outp
ut having−60dB 1nterrac
cf’eed back ) J論文から知られている
。
(Brighton)において開催された第14回EC
0C会議において発表され、その会議の報告書の215
〜218ページに掲載されているシー・ケー・ワンプ(
C,に、Wong) のゼネラル・パーパス・シング
ル自モード・レープ・パッケージ・プロバイテッド−ウ
ィズーアーパラレルφビーム・アウトプット◆ハビング
ー60dB・インターフェイス0フイードバツク(Ge
neral Purposcsingle abode
1aser package prov4ded w
ith aparallel beaIl outp
ut having−60dB 1nterrac
cf’eed back ) J論文から知られている
。
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は光学的にヘテロダイン検出またはホモダイン検
出する装置を線図的に示す。光伝送ファイバ10からの
放射ビームがレンズ21により平行ビームに変えられて
から偏光感知ビーム分割器20へ入射する。偏光感知ビ
ーム分割器20において信号ビームは直線偏光された副
ビームへ分割される。それらの副ビームはレンズ22と
23により2本の光ファイバ41と42の端部上に集束
させられる。1本の副ビームからの放射が光ファイバ4
1により第1の光フアイバ結合器51の入力端子へ導か
れる。他の副ビームからの放射が先ファイバ43により
第2の光フアイバ結合器52の入力端子へ導かれる。両
方の光フアイバ結合器は第2の入力端子を有する。その
第2の入力端子へ局部発振器11から直線偏光された放
射が同様にして加えられる。局部発振器11において発
生された放射はレンズ12と光ファイバ13と、レンズ
31を介して入射ビーム第2の偏光感知ビーム分割器3
0に入射する。その第2の偏光感知ビーム分割器は入射
した放射を直線偏光された2つの成分に分割する。それ
らの成分はレンズ33と光ファイバ42、およびレンズ
32と光ファイバ44をそれぞれ介して光フアイバ結合
器51と52の他の入力端子へそれぞれ加えられる。そ
れらの光フアイバ結合器においては2つの入力端子から
の放射が組合わされ、組合わされた放射は2つの出力端
子を通って光フアイバ結合器を出る。
出する装置を線図的に示す。光伝送ファイバ10からの
放射ビームがレンズ21により平行ビームに変えられて
から偏光感知ビーム分割器20へ入射する。偏光感知ビ
ーム分割器20において信号ビームは直線偏光された副
ビームへ分割される。それらの副ビームはレンズ22と
23により2本の光ファイバ41と42の端部上に集束
させられる。1本の副ビームからの放射が光ファイバ4
1により第1の光フアイバ結合器51の入力端子へ導か
れる。他の副ビームからの放射が先ファイバ43により
第2の光フアイバ結合器52の入力端子へ導かれる。両
方の光フアイバ結合器は第2の入力端子を有する。その
第2の入力端子へ局部発振器11から直線偏光された放
射が同様にして加えられる。局部発振器11において発
生された放射はレンズ12と光ファイバ13と、レンズ
31を介して入射ビーム第2の偏光感知ビーム分割器3
0に入射する。その第2の偏光感知ビーム分割器は入射
した放射を直線偏光された2つの成分に分割する。それ
らの成分はレンズ33と光ファイバ42、およびレンズ
32と光ファイバ44をそれぞれ介して光フアイバ結合
器51と52の他の入力端子へそれぞれ加えられる。そ
れらの光フアイバ結合器においては2つの入力端子から
の放射が組合わされ、組合わされた放射は2つの出力端
子を通って光フアイバ結合器を出る。
組合わされた副ビームは光ファイバ61,6263.6
4を通って光−電変換器71. 72゜73.74へそ
れぞれ導かれる。
4を通って光−電変換器71. 72゜73.74へそ
れぞれ導かれる。
光フアイバ結合器からの2つの出力信号の位相は互いに
逆であるから、結合器から放射を受ける2つの光−電変
換器の電気的出力信号は、それらの出力信号を差動増幅
器へ加えることにより組合わされる。光−電変換器71
と72からの信号は差動増幅器81において組合わされ
、光−電変換器73と74からの出力信号は差動増幅器
82において組合わされる。最後に、差動増幅器81と
82の出力信号は回路90において組合わされる。
逆であるから、結合器から放射を受ける2つの光−電変
換器の電気的出力信号は、それらの出力信号を差動増幅
器へ加えることにより組合わされる。光−電変換器71
と72からの信号は差動増幅器81において組合わされ
、光−電変換器73と74からの出力信号は差動増幅器
82において組合わされる。最後に、差動増幅器81と
82の出力信号は回路90において組合わされる。
その回路の出力信号は、伝送光ファイバ10を介してこ
の装置へ加えられる光伝送信号ビームと同じ情報で変調
される電気信号である。
の装置へ加えられる光伝送信号ビームと同じ情報で変調
される電気信号である。
第2図は光学的ヘテロダイン検出またはホモダイン検出
する別の装置を線図的に示す。第2図に示されている装
置は第1図に示されている装置に部分的に一致する。
する別の装置を線図的に示す。第2図に示されている装
置は第1図に示されている装置に部分的に一致する。
第2図において、信号ビームの放射と局部発振器ビーム
まず光フアイバ結合器53へ加えられてから、組合わさ
れた2本の射出ビームが光ファイバ45とレンズ25お
よび光ファイバ46とレンズ35をそれぞれ介して偏光
感知ビーム分割器24.34へそれぞれ入射する。各偏
光感知ビーム分割器は互いに直角方向に直線偏向された
2本の副ビームを供給する。それらの副ビームはレンズ
26と光ファイバ73、レンズ27と光ファイバ61、
レンズ36と光ファイバ64、レンズ37と光ファイバ
62をそれぞれ介して光−電変換器73.73,74.
72へそれぞれ加えられる。それらの光−電変換器から
の電気的出力信号は、第1図に示されている装置におけ
るのと同じやり方で更に処理される。第1図に示されて
いる装置と比較して、第2図に示されている装置は使用
する光フアイバ結合器の数が1つ少い。
まず光フアイバ結合器53へ加えられてから、組合わさ
れた2本の射出ビームが光ファイバ45とレンズ25お
よび光ファイバ46とレンズ35をそれぞれ介して偏光
感知ビーム分割器24.34へそれぞれ入射する。各偏
光感知ビーム分割器は互いに直角方向に直線偏向された
2本の副ビームを供給する。それらの副ビームはレンズ
26と光ファイバ73、レンズ27と光ファイバ61、
レンズ36と光ファイバ64、レンズ37と光ファイバ
62をそれぞれ介して光−電変換器73.73,74.
72へそれぞれ加えられる。それらの光−電変換器から
の電気的出力信号は、第1図に示されている装置におけ
るのと同じやり方で更に処理される。第1図に示されて
いる装置と比較して、第2図に示されている装置は使用
する光フアイバ結合器の数が1つ少い。
第2図に示されている2つの装置は光フアイバ結合器と
、接続光ファイバと、それに接続されたピグテールとを
有するという欠点を持つ。ピグテールの長さは数十(至
)であり、しかも急角度で曲げることはできない。した
がって、そのヘテロダイン検出装置はかなり大きいスペ
ースを占め、典型的な直線寸法は約20国である。
、接続光ファイバと、それに接続されたピグテールとを
有するという欠点を持つ。ピグテールの長さは数十(至
)であり、しかも急角度で曲げることはできない。した
がって、そのヘテロダイン検出装置はかなり大きいスペ
ースを占め、典型的な直線寸法は約20国である。
第3図は本発明の光ヘテロダイン検出装置の第一の実施
例を示す。偏光感知ビーム分割器と光フアイバ結合器が
1つの統合された光部品140にまとめられる。この光
部品は、互いに直角方向に延長する2つの平面140と
142を有する。平面141に偏光感知ビーム分割層が
設けられ、偏光を感知しないビーム分割層が平面142
に設けられる。信号ビームが伝送光ファイバ110から
レンズ121を介して加えられる。それと同様に、局部
発振器ビームが局部発振器11からレンズ1112と光
ファイバ113と、レンズ131とを介して光部品へ加
えられる。両方のビームは、平面141内のビーム分割
層により互いに直角な方向に偏光された副ビームに分割
される。これが第3図に記号()と()により示されて
いる。
例を示す。偏光感知ビーム分割器と光フアイバ結合器が
1つの統合された光部品140にまとめられる。この光
部品は、互いに直角方向に延長する2つの平面140と
142を有する。平面141に偏光感知ビーム分割層が
設けられ、偏光を感知しないビーム分割層が平面142
に設けられる。信号ビームが伝送光ファイバ110から
レンズ121を介して加えられる。それと同様に、局部
発振器ビームが局部発振器11からレンズ1112と光
ファイバ113と、レンズ131とを介して光部品へ加
えられる。両方のビームは、平面141内のビーム分割
層により互いに直角な方向に偏光された副ビームに分割
される。これが第3図に記号()と()により示されて
いる。
まっすぐに進むビームの偏光方向は平行方向く )とし
て表され、平面141上で反射されるビームの偏光方向
は垂直方向()として表される。平行な偏光方向を持つ
2本の副ビームが偏光を感知しないビーム分割器により
平面142内の同じ位置において分割される。信号ビー
ムのうちまっすぐに進む部分は局部発振器の反射された
部分に−致し、反射された部分はまっすぐに進む信号ビ
ーム部分に一致する。したがって、偏光を感知しないビ
ーム分割層はビーム組合わせ素子として機能する。その
結果として得られた2つの組合わされた副ビームはレン
ズ122と光ファイバ161およびレンズ123と光フ
ァイバ162をそれぞれ介して光−電変換器171,1
72へそれぞれ加えられる。それと同様に、局部発振器
ビームと信号ビームの垂直偏向された副ビームが組合わ
され、レンズ132と光ファイバ】63およびレンズ1
33と光ファイバ164をそれぞれ介して光−電変換器
173,174へそれぞれ加えられる。
て表され、平面141上で反射されるビームの偏光方向
は垂直方向()として表される。平行な偏光方向を持つ
2本の副ビームが偏光を感知しないビーム分割器により
平面142内の同じ位置において分割される。信号ビー
ムのうちまっすぐに進む部分は局部発振器の反射された
部分に−致し、反射された部分はまっすぐに進む信号ビ
ーム部分に一致する。したがって、偏光を感知しないビ
ーム分割層はビーム組合わせ素子として機能する。その
結果として得られた2つの組合わされた副ビームはレン
ズ122と光ファイバ161およびレンズ123と光フ
ァイバ162をそれぞれ介して光−電変換器171,1
72へそれぞれ加えられる。それと同様に、局部発振器
ビームと信号ビームの垂直偏向された副ビームが組合わ
され、レンズ132と光ファイバ】63およびレンズ1
33と光ファイバ164をそれぞれ介して光−電変換器
173,174へそれぞれ加えられる。
それらの光−電変換器の電気的出力信号は差動増幅器1
81,182と組合わせ回路190により、第1図を参
照して説明したのと同じやり方で処理される。
81,182と組合わせ回路190により、第1図を参
照して説明したのと同じやり方で処理される。
第4図は本発明の装置の第2の実施例を示す。
この実施例においては、信号ビームと局部発振器ビーム
が偏光を感知しないビーム分割層を有する平面142上
の同じ位相に入射するようにしてそれらのビームが光部
品140へ加えられ、それから平面141において直角
に偏光された副ビームに分割される。
が偏光を感知しないビーム分割層を有する平面142上
の同じ位相に入射するようにしてそれらのビームが光部
品140へ加えられ、それから平面141において直角
に偏光された副ビームに分割される。
局部発振器ビームと信号ビームは平面142において、
まっすぐに進む部分と反射される部分に分割される。信
号ビームのうちまっすぐに進む部分は局部発振器の反射
された部分に一致し、信号ビームの反射された部分は局
部発振器ビームのまっすぐに進む部分に一致する。平面
141内の偏光感知ビーム相互間からの直線偏光された
福ビームはレンズ122と光ファイバ161、レンズ1
23と光ファイバ162、レンズ132と6173、レ
ンズ133と6174をそれぞれ介して光−1s変17
1,172.173,174へそれぞれ加えられる。そ
れらの光−電変換器からの電気差動増幅器181,18
2と組合わせ回路190により処理するのに適当である
。
まっすぐに進む部分と反射される部分に分割される。信
号ビームのうちまっすぐに進む部分は局部発振器の反射
された部分に一致し、信号ビームの反射された部分は局
部発振器ビームのまっすぐに進む部分に一致する。平面
141内の偏光感知ビーム相互間からの直線偏光された
福ビームはレンズ122と光ファイバ161、レンズ1
23と光ファイバ162、レンズ132と6173、レ
ンズ133と6174をそれぞれ介して光−1s変17
1,172.173,174へそれぞれ加えられる。そ
れらの光−電変換器からの電気差動増幅器181,18
2と組合わせ回路190により処理するのに適当である
。
この実施例の利点は、光部品中の平面142内のただ1
つの位置において信号ビームからの放射が局部発振器か
らの放射と必ず一致することである。したがって、光部
品と光部品に対するビームの位置合わせと、ビーム相互
間の位置合わせがより簡単になる。更に、この実施例の
利点は、偏光感知ビーム分割器を平面141の一方の側
だけに配置する必要があることである。したがって、光
部品を僅かに3つの部品で構成でき、そのために部品の
製造が簡単になり、したがって−層安価になる。
つの位置において信号ビームからの放射が局部発振器か
らの放射と必ず一致することである。したがって、光部
品と光部品に対するビームの位置合わせと、ビーム相互
間の位置合わせがより簡単になる。更に、この実施例の
利点は、偏光感知ビーム分割器を平面141の一方の側
だけに配置する必要があることである。したがって、光
部品を僅かに3つの部品で構成でき、そのために部品の
製造が簡単になり、したがって−層安価になる。
第5は信号ビームをヘテロダイン検出する本発明の装置
の第3の実施例を示す。この実施例においては、光部品
140は3つのビーム分割器143.144.i45で
構成されると考えることができる。各ビーム分割器のベ
ース平面は正方形であって、各ビーム分割器は、頂角が
50度である2個の3角プリズムで構成される。それら
のプリズムの斜辺は相互に向き合わされる。それらのプ
リズムの間にビーム分割層が設けられる。ビーム分割器
143においてはそのビーム分割層は偏光を感知せず、
他の2つのビーム分割器144と145においては、こ
れは偏光感知ビーム分割層である。それら3つのビーム
分割器のビーム分割層は相互に平行に配置される。その
他の点ではこの実施例は第4図に示されている実施例と
同じである。また、この実施例の動作は先に説明した実
施例の動作についての説明から明らかであろう。
の第3の実施例を示す。この実施例においては、光部品
140は3つのビーム分割器143.144.i45で
構成されると考えることができる。各ビーム分割器のベ
ース平面は正方形であって、各ビーム分割器は、頂角が
50度である2個の3角プリズムで構成される。それら
のプリズムの斜辺は相互に向き合わされる。それらのプ
リズムの間にビーム分割層が設けられる。ビーム分割器
143においてはそのビーム分割層は偏光を感知せず、
他の2つのビーム分割器144と145においては、こ
れは偏光感知ビーム分割層である。それら3つのビーム
分割器のビーム分割層は相互に平行に配置される。その
他の点ではこの実施例は第4図に示されている実施例と
同じである。また、この実施例の動作は先に説明した実
施例の動作についての説明から明らかであろう。
この実施例の利点は、光部品140の辺のうち、信号ビ
ームと局部発振器ビームが結合される辺には他の光ファ
イバは結合されないことである。そのだめに入射ビーム
の整列が簡単になる。この利点は、順次行われる各種の
結合の結果が評価される実験的な状況において、または
接続を繰返し変更することが求められる別の状況におい
てとくに明らかになる。
ームと局部発振器ビームが結合される辺には他の光ファ
イバは結合されないことである。そのだめに入射ビーム
の整列が簡単になる。この利点は、順次行われる各種の
結合の結果が評価される実験的な状況において、または
接続を繰返し変更することが求められる別の状況におい
てとくに明らかになる。
信号ビームまたは局部発振器ビームの主光線に一致する
軸144′または145′を中心としてビーム分割器1
.44,145の向きを任意に選択できることに注目す
べきである。
軸144′または145′を中心としてビーム分割器1
.44,145の向きを任意に選択できることに注目す
べきである。
第6a図は、統合された光部品が、入射ビームと射出ビ
ームを偏向させる反射面を有する実施例を有する。この
実施例は第4図に示されている実施例を変更したもので
あるから、それの詳しい説明は第4図を参照して行うこ
とにする。第6図には変更した部品だけが示されている
。
ームを偏向させる反射面を有する実施例を有する。この
実施例は第4図に示されている実施例を変更したもので
あるから、それの詳しい説明は第4図を参照して行うこ
とにする。第6図には変更した部品だけが示されている
。
第4図に示されている実施例と同様に、光部品は偏光感
知ビーム分割器141と偏光を感知しないビーム分割器
]42を有する。光部品140の4つの各側面が反射面
143,145,147または148を構成するように
、光部品140の側面は45度の角度で傾斜させられる
。それらの反射面によっ°C1入射ビームと射出ビーム
が組合わされる前、およびビーム分割器141と142
により分割された後で、それらの反射面によりそれらの
入射ビームと射出ビームを反射させることが可能にされ
る。第6a図に示されている平面図においては、入射ビ
ームと射出ビームの位置が破線円121,131,12
3,132,133で示されている。
知ビーム分割器141と偏光を感知しないビーム分割器
]42を有する。光部品140の4つの各側面が反射面
143,145,147または148を構成するように
、光部品140の側面は45度の角度で傾斜させられる
。それらの反射面によっ°C1入射ビームと射出ビーム
が組合わされる前、およびビーム分割器141と142
により分割された後で、それらの反射面によりそれらの
入射ビームと射出ビームを反射させることが可能にされ
る。第6a図に示されている平面図においては、入射ビ
ームと射出ビームの位置が破線円121,131,12
3,132,133で示されている。
第6b図は第6a図のB−B線に沿う断面図である。信
号ビームが光ファイバ110からコリメータレンズ12
1を介して光部品140に入射する。この光部品におい
てはビームは反射面143により反射されて偏光感知ビ
ーム分割器142を通り、その間に局部発振器ビームの
一部に組合わされ、偏光感知ビーム分割層142により
相互に直角方向に偏光された福ビームに分割される。福
ビームの一方は反射面148により反射され、導波器1
62内のレンズ123を通って検出器162に入射する
。
号ビームが光ファイバ110からコリメータレンズ12
1を介して光部品140に入射する。この光部品におい
てはビームは反射面143により反射されて偏光感知ビ
ーム分割器142を通り、その間に局部発振器ビームの
一部に組合わされ、偏光感知ビーム分割層142により
相互に直角方向に偏光された福ビームに分割される。福
ビームの一方は反射面148により反射され、導波器1
62内のレンズ123を通って検出器162に入射する
。
第7a図、第7b図および第7C図は本発明の統合され
た光部品の別の実施例を示す。第6a図に示されている
実施例とは対照的に、入射ビームは上側から入射し、射
出ビームは下側から出る。
た光部品の別の実施例を示す。第6a図に示されている
実施例とは対照的に、入射ビームは上側から入射し、射
出ビームは下側から出る。
このようにすると、たとえば放射感知検出器を下側に直
接設けることにより射出ビー・ムを捕える手段として下
側を全部用いることができる。
接設けることにより射出ビー・ムを捕える手段として下
側を全部用いることができる。
第−i b図と第7C図はそれぞれ第7a図のB−B線
とC−C線に沿う断面図である。第7b図において、信
号ビームは導波器110とコリメータレ〉ズ121を通
って入射する。その信号ビームは反射面144により反
射されて、ビーム分割層142と141を通り、それか
ら反射面148により反射されて検出器172に入射す
る。第7C図は、偏光感知ビーム分割器142を通り、
反射面143により反射されて検出器173に入射する
ビームを示す。
とC−C線に沿う断面図である。第7b図において、信
号ビームは導波器110とコリメータレ〉ズ121を通
って入射する。その信号ビームは反射面144により反
射されて、ビーム分割層142と141を通り、それか
ら反射面148により反射されて検出器172に入射す
る。第7C図は、偏光感知ビーム分割器142を通り、
反射面143により反射されて検出器173に入射する
ビームを示す。
光部品の空気とガラスの間の境界における放射損失を減
少させるために、およびとくにそれらの境界における反
射を阻止するために、光部品の入射面と射出面には反射
防止膜が付着される。しかし反射防止膜だけでは反射光
の乱す作用を阻止するためには必ずしも常に十分ではな
い。入射面と射出面の法線が射出面を通る放射ビームの
方向に対して約1度の角度で延長するように、本発明に
従って、光部品の入射面と射出面が斜めに配置される。
少させるために、およびとくにそれらの境界における反
射を阻止するために、光部品の入射面と射出面には反射
防止膜が付着される。しかし反射防止膜だけでは反射光
の乱す作用を阻止するためには必ずしも常に十分ではな
い。入射面と射出面の法線が射出面を通る放射ビームの
方向に対して約1度の角度で延長するように、本発明に
従って、光部品の入射面と射出面が斜めに配置される。
これが第6図に概略が示されている。光部品と先導波器
の端部を除き、第6図は第4図とほとんど同じである。
の端部を除き、第6図は第4図とほとんど同じである。
以下に説明しない素子の説明については第4図を参照す
る。光部品240は入射面と射出面を有し、それらの面
の法線はそれらの面を通る放射ビームの方向に対して約
1度の角度で延長する。しかし、偏光感知ビーム分割層
242と中立のビーム分割層241は放射ビームに関し
て、第4図の対応する面142,141と同じ位置を有
する。入射面と射出面は斜めに配置されているから、そ
れにより反射された放射は導波器により捕えられず、し
たがって検出装置に悪影響を及ぼさない。このようにし
て反射の悪影響が無くされるから、光部品240の面に
高度の反射防止膜を(=1着する必要はなく、残留反射
率が約0.5%である反射防止膜を付着するだけで十分
である。
る。光部品240は入射面と射出面を有し、それらの面
の法線はそれらの面を通る放射ビームの方向に対して約
1度の角度で延長する。しかし、偏光感知ビーム分割層
242と中立のビーム分割層241は放射ビームに関し
て、第4図の対応する面142,141と同じ位置を有
する。入射面と射出面は斜めに配置されているから、そ
れにより反射された放射は導波器により捕えられず、し
たがって検出装置に悪影響を及ぼさない。このようにし
て反射の悪影響が無くされるから、光部品240の面に
高度の反射防止膜を(=1着する必要はなく、残留反射
率が約0.5%である反射防止膜を付着するだけで十分
である。
光部品240の側面の最小傾斜角は導波器までの距離と
導波器の直径に依存し、数十分の1度から数度の範囲で
ある。また、導波器110゜113.161,162,
163.164の端面を放射ビームの方向に対して傾斜
して配置できる。
導波器の直径に依存し、数十分の1度から数度の範囲で
ある。また、導波器110゜113.161,162,
163.164の端面を放射ビームの方向に対して傾斜
して配置できる。
これ以上の詳細については、1988年9月にブライト
ン(BrlghtO口)において開かれた前記EC0C
88における前記シー・ケー・ワンプ(C,K。
ン(BrlghtO口)において開かれた前記EC0C
88における前記シー・ケー・ワンプ(C,K。
WOng)の前記論文を参照されたい。
第1図および第2図は本発明により解消される諸欠点を
示す、それぞれ異なるヘテロダイン検出装置を示す略図
、第3図は本発明の検出装置の第一の実施例を示す略図
、第4図は本発明の検出装置の第二の実施例の略図、第
5図は本発明の検出装置の第三の実施例の略図、第6a
図および第6b図は入射ビームと射出ビームの放射路中
に反射面を有する光部品の実施例を示し、第7a図、第
7b図および第7c図は別の実施例を示し、第8図は反
射による悪影響を可能な最大限度まで減少する実施例を
示す。 io、13,41,42.43.61. 62゜63.
64,110.113□ 161,162゜163.1
64・・・光ファイバ、11・・・局部発振器、23.
24,34.30・・・偏光感知ビーム分割器、51.
52・・・光フアイバ結合器、71,72゜73.74
.’ 171,172・・・光−電変換器、81.82
,181,182・・・差動増幅器、9o。 190・・・組合わせ回路、110,113.1.61
゜162.163.164・・・導波器、140゜24
0・・・光部品、141,1.42・・・平面、143
゜144.145,147,148,241・・・ビー
ム分割器(反射面)、172,173・・・検出器。 出願人代理人 佐 藤 −雄 FIG、7t) FIG、8
示す、それぞれ異なるヘテロダイン検出装置を示す略図
、第3図は本発明の検出装置の第一の実施例を示す略図
、第4図は本発明の検出装置の第二の実施例の略図、第
5図は本発明の検出装置の第三の実施例の略図、第6a
図および第6b図は入射ビームと射出ビームの放射路中
に反射面を有する光部品の実施例を示し、第7a図、第
7b図および第7c図は別の実施例を示し、第8図は反
射による悪影響を可能な最大限度まで減少する実施例を
示す。 io、13,41,42.43.61. 62゜63.
64,110.113□ 161,162゜163.1
64・・・光ファイバ、11・・・局部発振器、23.
24,34.30・・・偏光感知ビーム分割器、51.
52・・・光フアイバ結合器、71,72゜73.74
.’ 171,172・・・光−電変換器、81.82
,181,182・・・差動増幅器、9o。 190・・・組合わせ回路、110,113.1.61
゜162.163.164・・・導波器、140゜24
0・・・光部品、141,1.42・・・平面、143
゜144.145,147,148,241・・・ビー
ム分割器(反射面)、172,173・・・検出器。 出願人代理人 佐 藤 −雄 FIG、7t) FIG、8
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、局部発振器と、信号ビームを直角偏光された2つの
成分に分割する少くとも1つの偏光感知ビーム分割器と
、信号ビームからの放射を局部発振器からの放射に組合
わせる少くとも1つのビーム組合わせ素子と、組合わさ
れた放射を更に処理するために適当な少くとも1つの電
気信号ビームへ変換する検出装置とを備える光信号ビー
ムを光学的にヘテロダイン検出またはホモダイン検出す
る装置において、前記偏光感知ビーム分割器と前記ビー
ム組合わせ素子は1つの構造的に統合された単一の光部
品に構成されることを特徴とする光信号ビームを光学的
にヘテロダイン検出またはホモダイン検出する装置。 2、請求項1記載の装置において、統合された光部品は
、第1の平面内に偏光感知ビーム分割層を有し、第2の
平面内に偏光を感知しないビーム分割層を有し、第1の
平面と第2の平面は互いにほぼ直角に延長し、偏光を感
知しない前記ビーム分割層はビーム組合わせ素子として
機能することを特徴とする装置。 3、請求項2記載の装置において、偏光を感知しないビ
ーム分割層は第1の平面のただ1つの側に配置されるこ
とを特徴とする装置。 4、請求項1記載の装置において、統合された光部品は
2つの偏光感知ビーム分割層と1つの偏光を感知しない
ビーム分割層を備え、前記ビーム分割層は互いに平行に
配置され、偏光を感知しない前記ビーム分割層はビーム
組合わせ素子として機能することを特徴とする装置。 5、請求項2、3または4記載の装置において、統合さ
れた光部品は少くとも1つの反射面を有し、この反射面
は、前記放射ビームを偏向させるために入射放射ビーム
または射出放射の光路中に配置されることを特徴とする
装置。 6、請求項5記載の装置において、前記反射面は前記光
路に対して約45度の角度で延長することを特徴とする
装置。 7、請求項5または6記載の装置において、前記反射面
は、統合された部品中の放射ビームの光路が配置される
平面に対して約45度の角度で延長することを特徴とす
る装置。 8、請求項7記載の装置において、第1の方向から来る
ビームを偏向させるために少くとも1つの反射面が入射
ビームの光路中に配置され、射出ビームを第2の方向へ
偏向させるために少くとも1つの反射面が射出ビームの
光路中に配置され、前記第1の方向と前記第2の方向は
直径上の反対方向であることを特徴とする装置。 9、請求項1、2、3または4記載の装置において、統
合された光部品は少くとも1つの入射面または射出面を
有し、それへの法線が前記入射面または前記射出面を通
る放射ビームの光路に対してある角度で延び、その角度
は約数十分の1度と数度の間の値を有することを特徴と
する装置。 10、請求項1〜9のいずれか1つに記載の装置に使用
するのに適当な統合された光部品。
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