JPH0771041B2 - 偏光変調を用いたコヒーレント光ファイバ通信システム - Google Patents

偏光変調を用いたコヒーレント光ファイバ通信システム

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JPH0771041B2
JPH0771041B2 JP4197418A JP19741892A JPH0771041B2 JP H0771041 B2 JPH0771041 B2 JP H0771041B2 JP 4197418 A JP4197418 A JP 4197418A JP 19741892 A JP19741892 A JP 19741892A JP H0771041 B2 JPH0771041 B2 JP H0771041B2
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    • H04B10/516Details of coding or modulation
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  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は光通信システム、特に偏光変調を
用いたコヒーレント光通信システムに関する。光信号の
偏光変調は、直接検出またはコヒーレント検出を行なう
光通信システムにおける情報伝送のための周知技術であ
る。コヒーレント検出システムは、光キャリアを無線周
波数へ変換することによって電子フィルタの選択特性を
光伝送に適用可能であり、これによって周波数分割多重
通信時に伝送媒体上の使用可能領域をより完全に開発で
きるので、特に注目を集めている。更に、第2及び第3
伝送ウィンドウ(1.3〜1.6μm)中に存在する比
較的高波長での光ファイバ伝送時には、コヒーレントシ
ステムが検出器のノイズを除去する作用を果たす。この
ようなシステムに偏光変調を採用することにより、振幅
変調の場合と同等の帯域占有性を確保しつつ、周波数変
調システムに匹敵する感度が得られるという利点があ
る。
【0002】このようなシステムの典型的な構成例が、
米国特許第3,435,229号または1987年4月
発行の“Electronics Letters", V
ol.23, No. 8, 9内に掲載されたE.Dietri
ch他による記事「偏光シフトキー操作による560M
ビット光信号のヘテロダイン伝送」に開示されている。
これら周知のシステムでは、光線源から放射された信号
が変調器へ供給される。変調器は、情報信号の論理値に
対応して、光線源から放射された光線の偏光状態を変調
する。これは、例えば情報信号の2個の論理レベルに対
してそれぞれ直交偏光状態を割り当てる等の方法で行わ
れる。受信側では、ライン信号が局部発振器から出力さ
れライン信号と同じ成分を示すように偏光された信号と
合成される。合成により得られた信号は偏光解析され、
その異なる成分は別々に電気信号に変換され、こうして
受信信号が適切に復調されることとなる。
【0003】このようなシステムにおいて、光キャリヤ
の偏光変調を行うには、光線源の外部に変調器を配設し
なければならない。コヒーレント光通信システムの典型
的な伝送速度(数百Mビット〜数Gビット)では、一般
に一体構成の光ガイド素子が変調器として使用されてい
る。しかし、この光ガイド素子は高価であることが多い
うえ、ガイド素子自体の減衰、及び光ファイバへの接続
を促すガイドとピグテールとの間の接続部に生ずる減衰
に起因して大きな損失が生じてしまう。本発明は、光線
源外部に装置を付設する必要なく、偏光変調を行えるコ
ヒーレント通信システムを提供するものである。本発明
の特徴は、特許請求の範囲に開示してある。本発明は、
異なる周波数で直交偏光光線を放射する2個の光線源を
用いることで、外部変調器を不要としたものである。外
部変調器を持たないから減衰の問題も生じない。また、
半導体レーザは一体構成の光変調器よりもはるかに低価
格であるから、コスト上の問題も解消又は最小限に抑制
できる。
【0004】上記の特性を持つ2個の光線は、検出シス
テム又は光ファイバ通信システムで偏光変動の影響を回
避するために使用されることが知られている。OFC '
91会議(1991年2月18日〜22日に亘り、カリ
フォルニア州サンディエゴにて開催)においてW.K.
Burns、他により発表され、またその議事録第20
5頁で公開された論文「光ファイバ装置の偏光解消源」
には、別個のレーザから発生した2個の光線を合成して
ライン中に偏光解消された光線を得るシステムが記され
ている。しかし、この論文に記載のシステムは、本発明
のように情報の目的のために偏向を用いているのではな
い。論文の装置では各光線源が常に単一の周波数で光線
を放射するものであるが、本発明の主要な特徴の1つ
は、両光線を周波数変調する点にある。この周波数変調
を行わなければ、外部変調器を用いないで偏光変調する
ことは不可能である。というのは、それにはレーザのオ
ン・オフ振幅変調が必要になるが、これを行うとレーザ
が不安定となり、レーザを破損することが免れないから
である。
【0005】1987年8月27日発行の“Elect
ronics Letters", Vol. 23, No. 18
に掲載されたA.D.Kersey達による記事「コヒ
ーレント光ファイバヘテロダイン通信のための新しい偏
光不感性検出技術」には、コヒーレント通信システム用
偏光ダイバーシティヘテロダイン受信機における局部発
振器の出力信号を得るために、2個の異なる周波数をも
つ直交偏光光線を用いることが開示されている。この2
個の直交偏光を発生する偏光ビームスプリッタ、及び該
ビームスプリッタの下流側で2個の直交偏光光線の一方
の通路上のみに配置された音・光変調器によって、単一
の光線源から得られる。この場合も又、2個の光線は常
に一定周波数であり、従って、OFC '91で提出され
た論文について既に為された考察がこのシステムにもあ
てはまる。また、音・光変調器から出力される周波数変
位信号だけでなく該変調器を経ない他方の信号も共に使
用されると仮定したとしても、これから本発明を達成す
ることは不可能である。理由は、2つの光線のうちの一
方のみが周波数変調を受けるからである。
【0006】
【実施例】次に、図面を参照しつつ、本発明を説明す
る。各図中、薄いラインは光学的信号路を、濃いライン
は電気的信号路を、それぞれ表している。図1におい
て、可能な限り互いに近似した半導体レーザ1、2は二
値データフロー源3に接続されており、これによって各
レーザからの光線は情報ビットの補足シーケンスをもつ
前記フローにより周波数変調される。例えば、発生した
情報信号はレーザ1の制御装置4へ供給され、ここで直
流バイアス電圧VB1に重畳され、レーザを二値信号の
論理値0に対しては周波数f0 で、そして論理値1に対
しては周波数f1 で、それぞれ発振させる。また一方、
情報信号はインバータ6を介してレーザ2の制御装置5
へ供給され、ここで直流電圧VB2へ重畳され、論理値
1及び0に対してそれぞれ周波数f0 及びf1 に近いか
又は名目上等しい周波数f′0 及びf′1 でレーザ2を
発振させる。たとえ名目上は等しくとも、これら両光線
源の間には所定の周波数差(例えば常時存在するランダ
ム変動等により)が常に存在することは付記しておく必
要がある。この周波数差は実際上補償不可能であるが、
各レーザに対して2個の異なる周波数値が存在する本発
明ではこの周波数差の影響を被ることはない。以下、本
発明における両レーザは、それぞれ周波数f0 及びf1
で作動するものと想定する。
【0007】線形偏光された光線であるレーザ1から発
生した光線は、偏光ビームスプリッタ7へ向けて送出さ
れ、その伝送面上等で受光される。スプリッタ7は、ま
たレーザ2から半波長プレート8を介して送られてきた
光線をその反射面で受光する。従ってこの光線は、レー
ザ1から発生した光線の受光面と直交する面で偏光され
ることになる。各光線の通路に配置された絶縁体9、1
0は、反射光線がレーザ1、2へ再入射するのを阻止す
る作用を果たす。スプリッタ7は、2個の光線を合成し
て得られた単一光線を、模式的にレンズ11として示し
た光学系を介して従来の単モードファイバ12へ送出す
る。このファイバ1がシステム伝送ラインを構成してい
る。ファイバ12から出力される光線は、模式的にレン
ズ13として示した光学系により平行化され、リレイユ
ーバビネ補正板等から成る補正部14へ供給される。こ
の補正部14は、ファイバ12内の通過によって通常楕
円形になってしまったファイバから出力される光線を、
線形偏光状態に戻す。
【0008】補正された光線は、カプラ15内で半導体
レーザから成る局部発振器から発生した光線と合成され
る。この半導体レーザは、レーザ1、2のライン幅と可
能な限り近いライン幅を有し、f0 、f1 とは異なる周
波数fL で作動する。レーザ16により発生した光線
は、補正部17を介してカプラ15へ供給される。補正
部17により光線は基準軸に対して例えば45度偏光さ
れ、これにより該光線はファイバ12から到達した光線
の各成分の面で偏光された成分を呈することとなる。絶
縁体9、10と同じ作用をする絶縁体18が、発振器1
6と補正部17との間に配置されている。合成により得
られた光線は、グラン−テイラープリズム等の偏光分離
器19により偏光解析される。該分離器19は、例えば
水平偏光成分を第1光検出器20へ送出し、垂直偏光成
分を第2検出器21へ向けて反射させる。局部発振器及
び情報ビットの偏光方向を図2に模式的に示した。
【0009】周波数F0 =fL −f0 及びF1 =fL
1 のビートを含む光検出器20、21から出力される
電気信号は、増幅器22、23内でそれぞれ増幅され、
例えば周波数F0 に同調された互いに等しい濾過帯域を
もつバンドパスフィルタ24、25内でそれぞれ濾過さ
れた後、平方復調器26、27内でそれぞれ復調され
る。復調器27から出力された信号は、減算器28内で
復調器26から出力された信号から差し引かれ、これに
より動的特性が倍増する。減算により得られた信号は、
その基本帯域範囲を定めるためにローパスフィルタ29
へ供給される。ゼロクロス検出器等のスレッショルド回
路30は、再生されたデータ信号を発生する。
【0010】本発明装置の作用は、以上の説明より明ら
かである。二値データフロー源3により発生したデータ
信号の各ビットに対応してレーザ1、2がバイアスされ
るという構成により、周波数の異なる2個の直交偏光さ
れた光線が同時にライン上へ送出される。具体的に言え
ば、ライン信号は、ビット0に対しては周波数f0 の水
平偏光成分及び周波数f1 の垂直偏光成分を含み、一方
ビット1に対しては周波数f1 の水平偏光成分及び周波
数f0 の垂直偏光成分を含む。従ってライン信号は、偏
光の変調及び周波数の変調を同時に受けることとなる。
受信側では、偏光変調を行う従来のコヒーレントシステ
ムと同様に、ライン信号が局部発振器16から発生した
信号と合成され、2個の直交偏光光線が検出器20、2
1へ送出される。これら両光線の偏光状態はいずれも周
波数変調の影響をなお保持しているから、両検出器2
0、21は周波数F0 =fL −f0 及びF1 =fL −f
1 のビートを発生する。周波数F1 のビートはバンドパ
スフィルタ24、25により除去され、これにより受信
機内の後段の各回路は、偏光状態に関連する情報のみを
含む信号を処理することになる。具体的には、復調器2
6、27は、ビット0及びビット1の存在をそれぞれ示
す周波数F0 の変調信号を供給する。減算器28は、そ
の正または負入力にそれぞれ復調信号を受信し、これに
より周波数F0 の信号を搬送した側、すなわち送信され
たビットの論理値に対応した異なる値の信号を供給す
る。その後、フィルタ29及びスレッショルド回路30
が、デジタルシーケンスを再生することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るコヒーレント通信システムの模
式図である。
【図2】 偏光状態の模式図である。
【符号の説明】
1、2 光線源 3 二値データフロー源 4、5 レーザ制御装置 6 インバータ 7 偏光ビームスプリッタ 8 半波長プレート 9、10 絶縁体 11 レンズ 12 単モードファイバ 13 レンズ 14 補正器 15 カプラ 16 レーザ 17 補正器 18 絶縁体 19 偏光分離器 20、21 光検出器 22、23 増幅器 24、25 バンドパスフィルタ 26、27 平方復調器 28 減算器 29 ローパスフィルタ 30 スレッショルド回路
フロントページの続き (72)発明者 レナート・カポニ イタリー国、トリノ、ヴイア・ピガフエツ タ 6 (72)発明者 ジユゼツペ・マローネ イタリー国、トリノ、ヴイア・オローパ 120ビス (56)参考文献 特開 昭60−89138(JP,A) 特表 平3−503705(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二値デジタル情報信号により偏光変調さ
    れた光信号を伝送する方法において、2個の線形偏光光
    線源(1、2)が情報信号により補足的に周波数変調さ
    れ、これによって第1光線源(1)は情報信号の第1及
    び第2論理レベルにそれぞれ対応した第1及び第2周波
    数で光線を放射し、第2光線源(2)は情報信号の第2
    及び第1論理レベルにそれぞれ対応し第1及び第2周波
    数とほぼ等しい第3及び第4周波数で信号を発生し、2
    個の光線源により放射された光線の偏光状態は情報信号
    の各ビットに対応して直交するように設定され、2本の
    直交偏光した光線は合成され、周波数の異なる2個の直
    交偏光成分を含む信号を各ビット毎に伝送ライン上へ送
    出することを特徴とする二値デジタル情報信号により偏
    光変調された光信号の伝送方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、変調信
    号のコヒーレントヘテロダイン検出は、これらの信号を
    局部発振器(16)から伝送されてきた信号と合成する
    ことにより受信側で行われ、光線源(1、2)により放
    射された信号と同等の偏光を有する2個の成分を示すよ
    うな偏光を有し、ライン信号と局部発振信号との間の合
    成により得られた信号中の2個の直交偏光成分が分離さ
    れた後電気信号に変換されると共に個別に復調され、こ
    の復調に先立って、各光線源(1、2)により放射され
    る信号に対応する態様で周波数変調される2個の成分の
    変換により生じた電気信号が濾過されて2個の周波数の
    内の一方が除去され、変調は情報信号の各ビット毎に何
    れかの偏光成分の変換により生じた信号に対して行われ
    ることを特徴とする光信号伝送方法。
  3. 【請求項3】 二値デジタル情報信号の2個の論理レベ
    ルに対応した2個の偏光直交状態を示すことのできる光
    信号をライン上へ送出する手段(1、2、8、7)を有
    する送信機を含む、偏光変調を用いたコヒーレント光フ
    ァイバヘテロダイン伝送システムにおいて、前記ライン
    上への信号送出手段は、 第1面内で線形偏光された光線を放射し、情報信号によ
    り駆動され、前記信号が、2個の論理レベルのうち第1
    レベルか第2レベルかのいずれを示すかによって定まる
    第1周波数または第2周波数で光線を放射するようにな
    っている第1光線源(1)と、 第1面と直交する第2面内で線形偏光される光線を放射
    し、第1光線源を補足する形で情報信号によりバイアス
    され、前記信号が2個の論理レベルのうち第2レベルか
    第1レベルかのいずれを示すかによって、それぞれ、定
    まる第1周波数または第2周波数とほぼ等しい第3周波
    数または第4周波数で光線を放射するようになっている
    第2光線源(2、8)と、 2個の光線源により放射された光線を合成して光ファイ
    バ伝送ライン上へ送出される単一光線とする手段(7)
    であって、情報信号の2個の論理レベルの各々に対して
    2個の異なる周波数の直交偏光成分からなる手段(7)
    と、 を含むことを特徴とする偏光変調を用いたコヒーレント
    光ファイバヘテロダイン伝送システム。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のシステムにおいて、該
    システムは更にヘテロダイン受信機を備え、このヘテロ
    ダイン受信機内において局部発振器(16)がライン信
    号と合成される信号を発生すると共に、ライン信号の2
    個の偏光状態に対応する態様で2個の直交偏光された成
    分を発生するようにして偏光状態を示し、偏光分離装置
    (19)は、合成により生じた信号を2個の直交偏光さ
    れた成分に分割し、該両成分は各変換装置(21、2
    2)内で別個に電気信号へ変換され、両変換装置(2
    1、22)の後段には電気信号を復調する回路(26、
    27)がそれぞれ配置され、 前記偏光分離装置(19)が補足的に周波数変調された
    信号を2個の変換装置へ向けて送出し、該各変換装置は
    各光線源(1、2)から放射された信号に対して周波数
    変調を再生し、そして変換装置(21、22)に後続し
    ては、電気信号中に存在する2個の周波数のうちの一方
    のみを有する信号を復調回路(26、27)へ向けて通
    過させるフィルタ(24、25)がそれぞれ配置されて
    いることを特徴とする請求項3に記載の偏光変調を用い
    たコヒーレント光ファイバヘテロダイン伝送システム。
JP4197418A 1991-07-04 1992-07-02 偏光変調を用いたコヒーレント光ファイバ通信システム Expired - Lifetime JPH0771041B2 (ja)

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