JPS6135032A - ホモダイン検出を使用する光波伝送システム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はコヒレント光波伝送システムに関する。よシ詳
細には受信された情報変調搬送波システム及び受信され
た基準搬送波信号に応答して動作するホモダイン検出器
装置を使用するシステムに関する。

科学及び技術の最近の幾つかの発展によって、ファイバ
光学通信システムの市場における重要性がますます大き
くなつ。てきている。

莫大な通信能力を地上の地点間、あるいは広海を越える
地点間に経済的にしかも高い信頼性にて提供することが
できる。

現在の光学ファイバ通信システムは伝送回線に沿う再生
器の受信機内及び端子の所に位置する受信機内の直接検
出を使用する。しかし、この直接検出器は、限定された
ＳＮ比を持つ。

コヒレント検出器として知られる別の形式の検出器がこ
の直接検出器が提供するよりもかなシ大きなＳＮ比を提
供することは周知のことである。コヒレント検出器はヘ
テロダイン検出技法あるいはホモダイン検出技法のいず
れかを使用する。現在のヘトロダイン及びホモダイン検
出装置は受信機内にローカル発振器を使用する。このロ
ーカル発振器はコヒレント光の別個のソースである。両
方の装置とも、ローカル発振器信号は受信されたコヒレ
ント光波信号と混合される。その後、受信された光波信
号内に含まれる情報内容はこの混合信号から検出される
。

１つの大きな問題は別個のローカル発、振器信号の周波
数及び／あるいは位相が受信された信号の周波数及び位
相を常に追跡することが必要であることである。典型的
には、この問題を解決するために光学位相固定ループが
使用される。非常に高速が必要なため、この位相ロック
ループは十分に正確に制御することが非常に困難である
。送信機信号及びローカル発振器信号の両方を生成する
だめの信号レーザーソースを使用する実験において好ま
しい結果が得られている。これはヘテロダイン検出装置
とホモダイン検出装置の動作を送信機が位置する場所に
制約する。同時に、これは長いケーブル経路に沿う送信
機から遠くに位置するコヒレントシステム再生器の設計
を困難にする。

発明の要旨 これら及びその他の問題は２つのコヒレント電磁波信号
を含むビームを伝搬するための光学伝搬媒体を含むコヒ
レント電磁波伝送システムによって解決される。受信さ
れると、この２つの信号は情報成分と基準成分に分離さ
れる。基準成分は情報成分とコヒレントな増幅基準成分
を生成するだめの光学増幅器を駆動する。ホモダイン検
出内でコヒレント増幅基準成分と情報成分を混合するこ
とによってベースバンド情報信号が生成される。

送信機の所で２つのコヒレント信号を生成し、これらの
１つを変調し、この両方を共通媒体を通じて伝送するこ
とが必要となる。このコヒレント信号を受信すると、受
信機はこれらを異って増幅し、現時点においては制御が
困難あるいは不可能な独立的に動作するローカル発振器
を使用することなくベースバンド情報信号を検出する。

発明の実施例 第１図には電磁波信号を送信機１０から媒体３０を通じ
て受信機４０に伝送するだめの伝送システムが示される
。送信機１ｏは互いに直角に偏波されたペアのコヒレン
トビームを生成す・る。片方のビームは情報信号にて位
相偏移されたビームであシ、他方は基準ビームである。

この２つのビームは送信機１０内で互いに結付され結合
ビームとして受信機４０に伝搬するために伝送媒体３０
に加えられる。伝送媒体３０は長距離間を伝送するため
の任意の電磁波伝送媒体、例えば、光ファイバ、他の光
学ガイド、空気、真空、あるいは他の媒体である。ここ
で説明の一例としての実施態様においては、この伝送媒
体には長距離光ファイバ及び位相偏移キー変調器である
送信変調器が使用されるものと仮定される。

この他の変調方法を使用することも可能である。受信機
４０は、送信機１０と離れて位置するが、結合ビームに
よって運ばれるベースバンド情報信号のホモダイン検出
を行なうための光学コヒレント検出器を含む。

第２図は送信機１０をより詳細に示す。コヒレント電磁
波エネルギーのソース１２、例えば、レーザーあるいは
他の装置が単一線形偏波電磁波ビーム１３を生成し、こ
れを偏波ビームスプリッタ−１４に加えるように構成さ
れる。偏波ビームスプリッタ−は周知の任意のビームス
プリッタ−でよく、これは内側反射面に当たる線形偏波
ビーム１３に応答して２つのコヒレントビーム２１及び
２２を生成する。ビーム２１及びビーム２２は偏波ビー
ムスプリッタ−１４から直角に偏波されて出現する。結
果として直角に偏波されたビーム２１及び２２は偏波ビ
ームスプリッタ−からそれぞれ位相偏移キー変調器２４
及び結合器２８に伝送される。

ビーム２１は位相偏移キーイング変調器２４に加えられ
るが、該変調器２４は情報ソース２６からベースバンド
情報信号も受信する。この情報信号は光学搬送波ビーム
２１を位相偏移変調する。情報ソース２６は１つあるい
は複数の周知のソース、例えば、電話あるいは電報回路
、テレビ装置、コンピュータ、あるいは他のアナログあ
るいはデジタル情報を生成する装置である。結果として
の情報変調ビーム２７及び非変調ビーム、つまシ基準ビ
ーム２２は、光学結合器２Ｂに加えられる。

光学結合器２Ｂ内において、２つのコヒレントで直角に
偏波されたビーム２１及び２８は単一の出力ビーム２９
に結合される。この結合されたビーム２９は伝送媒体３
０内に加えられこれを通じて伝送される。

ビーム２９によってアナログ情報とデジタル情報のいず
れを伝送することも可能であるが、以下の説明ではデジ
タル情報の場合の例を示す。

第３図にはデジタル情報の場合のビーム２２と２７の間
のベクトル関係が図式的に示される。基準信号であるビ
ーム２２はゼロ度にて、つまり水平軸Ｅｘに沿って、線
形的に偏波される。情報変調搬送波信号であるビーム２
７は９０度の正及び負にて、つまシ垂直軸Ｅｙに沿って
線形的に偏波されたビームとして示される。これらは互
いに直角の平面内で偏波されるため、ビーム２２とビー
ム２７は互いに直角に偏波される。

情報変調搬送波信号ベクトルは位相偏移変調されている
ため、これは第３図の垂直軸上の互いに反対に偏波され
たベクトルとして示さｎる論理Ｏを表わす９０度負の位
置か、あるいは論理１を表わす反対の９０度負の位置の
いずれかにくる。基準ビームは変調されないため、これ
は常に正の水平軸に沿うベクトルを持つ。合成偏波ベク
トル、つまり、情報変調搬送波信号と基準信号の結合の
結果は、情報の状態、つまシ０か１によって、この２つ
の位置のいずれかをとる。これら２つの合成状態は、第
３図の状態”　ｏ　”及び状態ｕ　Ｉ　Ｉ＋を表わすベ
クトルで示されるように直角に偏波される。

第４図及び第５図は直角に偏波された情報変調信号と基
準信号の時間関数を周期的な合成ベクトルとともに斜視
図にて示す。第４図の垂直の時間対ｙ平面の時間軸に沿
って位相偏移キー、つまり情報変調搬送波信号を辰わす
一例としての偏波正弦波が示される。この例では、個々
の情報パルス内に搬送波波形の４サイクルが含まれる。

時間ＴＯで開始し時間Ｔ１で終了する第１のタイムスロ
ットにおいて、論理ゼロが伝送される。第１のタイムス
ロットの期間において、論理０を表わすため搬送波波形
は開始時間Ｔｏにおいて正となシ、時間Ｔ１で終了する
４サイクルを通じて位相の変化を示すことなくこの状態
を継続する。

第２のタイムスロットにおいて、論理１が伝送される。

時間Ｔ１において、情報信号は搬送波の位相を１８０度
変化させて論理１を表わす。この位相の変化は第４図の
情報変調搬送波波形の時間Ｔ１において示される。時間
Ｔ１と時間Ｔ２の間の第２のタイムスロットにおいて、
情報変調搬送波信号は最初に負となシ、第２のタイムス
ロットを通じてこれ以上の位相変化を起こすことなくこ
の状態を継続する。

時間Ｔ２と時間Ｔ３の第３のタイムスロットにおいて、
もう１つの論理１が伝送される。

論理１を表わすために、情報変調搬送波信号は時間Ｔ２
において負となる。直前のタイムスロットにおいて論理
１が伝送されていたため、情報変調搬送波信号は第２と
第３のタイムスロット間で位相の変化を起こすことなく
前の状態を継続する。

時間Ｔ３と時間Ｔ４の間の第４のタイムスロットにおい
て、別の論理Ｏが伝送される。

この情報変調搬送波信号は時間Ｔ３において１を表わす
ために正となる。ここで再び情報変調搬送波信号に１８
０度の位相偏移が起こる。ここでも、時間Ｔ３と時間Ｔ
４の間の第４のタイムスロットの間に搬送波の４サイク
ルが起こる。

時間Ｔｏから４つの全てのタイムスロットまでを通じて
、基準信号が正弦波として示されているが、これは水平
の時間対Ｘ平面内に線形的に偏波される。この基準信号
は位相変化あるいは振幅変化を起こすことなく継続的に
伝送される。

この重畳された情報変調搬送波信号と基準信号が各サイ
クルにおいてサンプル採集さ五るときは、これら信号は
両方とも第４図の数個のベクトルによって示されるごと
く、そのピーク値にある。

第５図の時間軸に沿って、重畳された情報変調搬送波信
号と基準信号に対する一連の合成ベクトルが示される。

これら合成ベクトルは第４図に示される情報変調搬送波
信号と基準信号のベクトルの現在のペアから派生される
。従って、第４図の第１と第４のタイムスロットの各々
において、４つの論理ゼロ合成ベクトルが存在する。第
１のタイムスロットにおけるこの４つの合成ベクトルは
第１図の伝送媒体３０内に伝送された論理０を表わす。

第４のタイムスロットにおいても、伝送媒体内に伝送さ
れた別の論理Ｏを表わす４つの合成ベクトルが存在する
。同様に、第５図の第２及び第３のタイムスロットの各
々においても４つの合成ベクトルが存在する。これらグ
ループの４つの合成ベクトルの各々は第１図の伝送媒体
３０内に伝送された論理１を表わす。

伝送媒体３０内で、結合ビーム２９は受信機４０に伝搬
される間に伝搬妨害を受ける。

ビーム２９内に含まれる直角の偏波状態の両方が媒体３
０内の同一の伝送妨害を受ける。

結果として、この２つの状態は媒体３０を通じての伝送
の結果として同一・の影響を受けることとなる。これら
はコヒレントを保ち、これらの互いに直角の偏波関係を
維持する。

この２つの状態はそれらの直角の偏波関係は維持するが
、ビームは第１図の受信機４０の所に送信機１０の出力
の所と異なる偏波状態で出現する可能性がある。例えば
、この２つの直角の状態の相対位相は第１図の伝送経路
３０の複屈折のために変化することがある。

この経路の遠方端において、ビームの偏波は任意の角度
に回転する。この回転の角度は２つの伝送された偏波状
態の両方について完全にあるいは概むね等しい。通常、
伝送媒体の遠方端において、この２つの受信される信号
状態は線形的でなく楕円的に偏波される。好都合なこと
に、この２つの信号状態はその直角の偏波関係を維持す
る。

第６図にはこの２つの状態が受信機４０の所に受信され
たときいかに偏波されるかその一例を示す。この例にお
いては、これら状態は点線の楕円にて示されるごとく、
基準軸に対して任意の角度にて楕円的に偏波される。

Ｘ軸に沿って個々の偏波状態の最大成分が異なることが
わかる。ミスアライメント、つまり、Ｘ軸に沿う最大成
分間の差εが受信機内の帰還装置によってこの２つのビ
ームの偏波の方位を制御するのに使用される。理想的に
は、この帰還装置は偏波の状態をＸ軸に沿うこの２つの
偏波状態の最大成分が概むね等しくなるまで、つまシ、
ミスアライメントεが最少になるまで変化させる。

第７図はＸ軸に沿う最大成分が概むね同規模である偏波
の２つの状態の概むね理想的なオリエンテーションを示
す。理想的なオリエンテーションが得られると、これら
のＸ軸成分は等しくなシ、これらの主軸はＸ軸の上下４
５度にくる。

第８図には、ホモダイン受信機４０がよシ詳細に示され
る。伝送媒体３０は受信ビーム、つまシコヒレント情報
偏波信号及び基準信号をモード変換器４１に加えるが、
該変換器は偏波のこれら状態を制御しながら変化させる
。

モード変換器の入力には任意の偏波状態が加えられるが
、この出力の所には偏波の理想的な状態が生成される。

モード変換器４１の出力の所では、Ｘ軸に沿う光の成分
の規模はとの偏波の２つの状態に対して等しくなる。こ
の理想的な偏波は偏波楕円の主軸がビームスプリッタ−
４６の軸に対して４５度の方位を持つときに得られる。

このビームスプリッタ−軸は第７図に図式的に示される
軸である。

適当なモード変換器は合衆国特許第４３８４，７６０号
において、偏波変成器として開示されている。リード４
３上の電気的偏波制御信号に応答して、モード変換器４
１は受信ビームの偏波状態を任意の方位から所定の方位
に変化させる。この制御信号は位相マツチＴＥ／ＴＭ変
換器が合衆国特許第４，３８４，７６０号の偏波変成器
内の同等結合に設定された入力ＴＥ／ＴＭ位相偏移制御
端子に加えられる。

モード変換器４１によって生成される直角の偏波信号状
態の各々は第７図に示されるＸ及びＹ軸に沿うと成分４
８及びＹ成分５２からなる。これら成分の全てはコヒレ
ントである。

ホモダイン受信機４０内において、これらコヒレント成
分４８及び５２はモード変換器４１によって生成され、
偏波ビームスプリッター４６に加えられる。このビーム
スプリッタ−４６はこの２つの出力ビームがそれぞれ２
つの４成分４８及び２つのＹ成分５２となるように方位
される。

この２つのと成分は第８図において矢印４８によって示
されるが、これは図面の平面に対して水平の方位を持つ
偏波ベクトルを表わす。これら成分は基準信号を表わす
ことも情報変化搬送波信号を表わすこともできるが、説
明の目的上、以降においては、矢印４８によって示され
るこの亙成分は基準成分を表わすものとす、る。これは
ビームスプリッタ−４６を変化を受けることなく通過さ
れ、直接に偏波保持光ファイバ４９に加えられる。この
光ファイバは、ＩＥＥＥジャーナルオブクウオンタムエ
レクトロニクス（ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｑｕ
ａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　）　１９８１年
１月号、Ｖｏｌ、ＱＥ−１７、ページ１６−２２の１．
Ｐ。

カミノー（１，Ｐ、　Ｋａｍｉｎｏｗ　）　　による論
文「光ファイバにおける偏波（Ｐｏ１ｒｉｚａｔｉｏｎ
　１ｎＯｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒｓ　）　Ｊ　　にお
いて説明されている。この基準成分は偏波の変化なしに
ファイバ４９を通じて伝送され、低レベル基準成分とし
て光学増幅器５０に加えられる。この光学僧幅器として
は任意の幾つかの装置、例えば、注入固戻し＝ザー、半
導体レーザーあるいは線形増幅器などが使用できる。好
甘しくけ、光学増幅器、あるいはレーザー５０は、この
基準成分を増幅し、偏波保持ファイバ５９上に増幅基準
成分、あるいは増幅発振信号を生成するが、この信号は
情報成分の搬送波周波数とコヒレントである。この増幅
された基準成分は偏波保持光ファイバ５９に結合される
が、これは第８図において矢印５７によって示される。

位相制御装置６０はファイバ５９上のこの増幅された基
準成分を受信し、この成分の位相をリード８４を通じて
加えられる位相制御信号に応答して変動させる。この位
相制御信号は伝送媒体内及び受信機アライメントの比較
的に遅い変動を補正するのに使用される。

位相制御信号の生成については後に述べる。

この位相調節された増幅基準成分は偏波保持ファイバ６
１を通じて伝送される。この位相調節増幅基準成分はこ
こでは矢印６２によって示されるが、これは図面の平面
に対して水平の偏波を表わす。

第８図には、点５２によって示される受信ビームの２つ
のｙ成分が示されるが、これは図面の平面に対して垂直
の偏波を表わす。これらＹ成分は受信ビームの情報成分
を表わす。

この情報成分は偏波状態の検出及び制御の両方に使用さ
れる。偏波の状態の方位とスプリッター４６のビーム軸
との固定した関係は偏波制御装置によって達成される。

偏波ビームスプリッタ−４６はこの情報成分を偏波保持
ファイバ５３に結合しこれを通じて分岐ビームスプリッ
タ−５５に伝送する。情報成分５２のエネルギーの殆ん
どはビームスプリッタ−５５に伝送されこれを通じても
う１つの偏波保持ファイバ５６に加えられる。情報成分
のエネルギーの少しの部分は分岐ビームスプリッタ−５
５によって偏波制御信号回路５８に反射されるが、該回
路５８は受信された光ビームの偏波状態の変化を制御す
るのに使用される。

偏波制御信号回路に加えられた情報成分の部分に応答し
て、この回路５８は電気偏波制御信号を生成する。第９
図に偏波制御信号回路５８のブロック図が示される。

第９図において、ビームスプリッタ−５５からのリード
８５上の光学信号は光学センサ９１によって検出される
。リード８６上のこの検出された信号は第１０図に示さ
れるような回線信号法速度でのパルスシーケンス８７を
含む。

＄１０図に示されるようにこのパルスシーケンスは単に
一連の交互の１及びゼロからなる。検出されたパルスシ
ーケンスの包絡線８８の規模は第６図のミスアラ、イメ
ントεと関連ずけられる。この規模は第８図のモード変
換器４１のＹ出力成分４８が”０”及びパ１”の信号法
状態の両方について均等パワーに設定されたときゼロと
なる。第９図の偏波制御信号回路５８の残シの部分はこ
の規模を最小限にするように構成される。第９図の光学
センサ９１からの第１０図の包絡線８８の規模が偏波誤
差信号であシ、これは包絡線検出器９２によってこのビ
ットパターンから抽出され、第９図のリード９３に加え
られる。

第１１図はリード９３上の偏波誤差信号の規模の特性曲
線をリード４３上の偏波制御信号に対して示す。リード
９３上の誤差信号の規模は、第１０図の曲線８９によっ
て示されるごとく、第１図に示される伝送媒体に沿って
の周囲条件によって緩やかに変動する。これに加えて、
この規模は以下に説明のディザ−成分によって変調され
る。偏波誤差信号は第１１図に示されるように偏波制御
信号の偶関数であるため、制御のあいまいさが存在する
。このあいまいさを排除するために第９図に示される低
周波数発振器９８は偏波制御信号回路に対するディザ−
信号を生成する。

第１２図は偏波制御ディザ−信号９６の波形を示す。こ
の低周波数ティザ−信号は第９図のり−ド１０８上に発
生し、加算器１１０によって偏波制御信号に加えられる
。こうして偏波制御信号は変調される。この変調された
偏波制御信号は第８図のモード変換器４１の設定を変更
し、これによって第１０図のパルスシーケンスの包絡線
によって示されるように偏波誤差信号を変調する。

第９図の位相検出器１００は変調誤差信号変調の位相デ
ィザ−発振器９８からのディザ−信号の位相と比較し偏
波誤差信号内の制御のあいまいさを解決する。

リード９３上の偏波誤差信号はいき値増幅器９４に加え
られる。

第１３図はこの増幅器９４の特性曲線を示す。リード９
５を経てこの増幅器９４からの結果としての出力信号は
第９図の掛は算器１０５への入力として加えられる。リ
ード９３上の変調された偏波誤差信号はリード９９上の
ディザ−信号とともに位相検出器１００にも加えられる
。位相検出器１００はリード１０２上に正か負のいずれ
かの極性を持つ位相信号を生成する。この極性は偏波制
御信号が第１１図の曲線の左半分にあるか右半分にある
かによって決定される。リード１０２上の位相信号は掛
は算器回路１０５へのもう１つの入力として加えられる
。

掛は算器１０５からの出力信号はディザ−信号の周波数
の所ろあるいはこの付近の残留発振を除去するために低
域フィルタ１０６を通してろ波される。しかし、周囲の
変動によって生成されるゆるやかな変動１げこの信号内
にとどまる。低域フィルタ１ｏｓｕ、モード変換器４１
によってミスアライメントεをミスアライメントを最小
限にするために正に調節するか、負に調節するか、ある
いは全く調節しないかによって、正か負かあるいはゼロ
の信号を生成する。掛は算器出力信号の規模はミスアラ
イメントを調節するのにどの程度の修正が必要であるか
に依存する。

第１１図に再び戻シ、偏波制御信号がこの曲線の左半分
にあるものと仮足すると、正の極性のディザ−信号が加
えられると、加算された信号が偏波誤差信号曲線が長い
点線１１５によって示される所定の上限規模に向って下
方に押えられるようにされる。第９図の加算器１１０に
よって生成される偏波制御信号はリード４３を通じて第
８図のモード変換器４１の入力位相制御端子に加えられ
る。情報成分から分岐された論理１と論理ゼロのＸ軸成
分間の差の規模が減少を続ける限り、リード４３上の制
御信号はゼロが達成されるまで変動を続ける。このモー
ド変換器４１に加えられる偏波制御信号は受信されるビ
ームに加えられる偏波変動の量を変化させる。反対に、
負の極性のディザ−信号が加えられると、これは加算さ
れた信号か偏波誤差曲線が所定の規模限界１１５から上
向に離れるようにされる。

一方、偏波誤差信号が曲線１１１の右半分にあるときは
、負の極性のティザ−信号は偏波誤差信号曲線を所定限
界１１５に向けて下方に押える。正の極性のティザ−信
号は偏波誤差信号曲線を所定限界１１５から上向に離れ
るようにする。偏波誤差信号が限界１１５以下のときは
、増幅器９４は第１３図に示されるゼロ出力を生成する
。このゼロ出力は掛は算器を通じて、低域フィルタ及び
加算器を経て、リード４３に加えられる。結果として、
誤差信号が低いときは、モード変換器に偏波誤差信号は
供給されない。

この帰還制御構成の結果、基準成分の規模と情報成分の
規模は、これらが第８図のモード変換器４１から出現す
るとき、Ｘ−軸上及びｙ−軸上で概むね等しく保たれる
。これは基準成分と情報成分の偏波の状態間の固定関係
を確保する。

第８図の光ファイバ５６と６１に加えられる成分は直角
に偏波されるため、ファイバ５６がファイバ５６及び６
１内の成分がこれらが結合器６３内で再結合あるいは混
合されたとき同一平面内で偏波されるようにこの軸の回
りを９０度回転される。ファイバ５６内の矢印６７によ
って示される回転された情報成分は第８図の平面に水平
の偏波を表わす。

上では、ファイバ５６が回転されると説明しだが、実際
の設計では、共通平面内の所望の偏波を達成するために
ファイバ５６あるいは６１のいずれを回転することもで
きる。

結合器６３内において、この２つのコヒレント成分が２
つの別個の経路内を互いに重畳される。これら成分は結
合器６３内で偏波を７ライメントされるため、これら界
の振幅は互いに加算及び干渉して、２つの補間的である
が、コヒレントの出力ビームロ４及び６５を生成する。

この出力ビームは・基準成分６２と情報成分６７の間で
起こる相対的な位相偏移のだめ強度変調される。出力ビ
ームロ４及び６５は光学的にバランスされたミキサー装
置内にペアの光学検出器６６及び６８を含む光学二重検
出器を駆動する。このペアの検出器は筒レベル基準成分
６２に起因する過剰ノイズを最小限にする。

モード変換器４１から結合器６３までの構成には、基準
成分を情報成分を増幅するのと異なる方法にて増幅する
だめの装置が含捷れる。ここに説明の構成では、基準成
分は情報成分と比較して強く増幅されるが、この反対で
もよい。重要なことは、これら成分がコヒレントである
ことである。もう１つの重要な特徴は、基準成分が異っ
て増幅されることである。

光学検出器６６及び６８は電気出力信号を生成するが、
どれは光ビーム６４及び６５の強度に従って振幅変調さ
れる。このビーム６４及び６５に応答して検出器６６及
び６８によって生成される平均光電流はり、Ｃ，成分と
ベースバンド情報信号の両方を含む。検出器によって生
成されるベースバンド情報信号は互いに１８０度位相が
ずれている。いずれか１つの検出器内で発生する過剰の
ローカル発振ノイズは他方の検出器内で発生するローカ
ル発振ノイズと位相が等しい。検出器６６及び６８から
の出力光電流は、それぞれ、リードγ１及び７２を通じ
て、引き算器回路７５の分離入力に加えられる。異なる
信号、つまシリ−ドア１及び７２上のベースバンド情報
信号間の差を表わす信号がリード７６上に生成される。

この２つの出力光電流間の差を取ることによって、結果
的にベースバンド情報信号が２倍にされ、過剰ノイズが
相殺される。この差信号は伝送中の所望のベースバンド
情報信号を含む。

光学二重検出器の装置及び動作のより完全な説明がＨ，
Ｐ、ニーエン（Ｈ，Ｐ、　Ｙｕｅｎ　）による論文ＦＣ
２、ＣＬＥＯ１１９８３年及びＧ、Ｌ、アバス（ａ、Ｌ
、　Ａｂｂａｓ　）及びＶ、Ｗ。

Ｓ、チェーン（Ｖ、　Ｗ、　Ｓ、　Ｃｈａｎ　）らによ
るＩ　ＥＥＥグロベコム（ＩＥＥＥＧＬＯＢＥＣＯＭ）
、１９８３年におい０行なわれている。

′眠気出力増幅器８０はリード８２上に出力信号を生成
するが、これは伝送されるベースバンド情報の増幅バー
ジョンである。このベースバンド情報はまたリード８３
を通じて位相制御信号１５０に加えられる。この位相制
御信号１５０はリード８４上に電気位相制御信号を生成
する。この信号は基準成分の位相を制御するために位相
制御装置６０に加えられる。位相制御信号回路１５０の
ブロック図は後に説明の第１４図に示される。

第１５図において、リード８３上のベースバンド情報信
号の規模は基準成分６２と第８図の情報信号成分６Ｔの
間の位相ミスアライメント、つまり位相誤差と関連させ
られる。

第１５図の一例としてのベースバンド情報信号１４５は
シーケンスの包絡線を鮮明に示す交互の１と０のシーケ
ンスである。ベースバンド情報信号の包絡線１４６の規
模は位相ミスアライメントがゼロのとき最大である。制
御回路１５０は結合器６３０所のこの位相ミスアライメ
ント、つまシ差異をリード８３上に発生するベースバン
ド情報信号の包絡線の規模を最大限にすることによって
最小限にする。

第１４図の回路１５０において、ベースバンド情報信号
のパルス流の包絡線は包絡線検出器１５２によって抽出
され、リード１５３上に生成される。リード５３上に生
成されるベースバンド情報信号のこの包絡線は相対位相
ミスアライメント、つまシ差異に関連ずけられ、位相エ
ラー信号と呼ばれる。位相制御信号回路１５０の残りは
この包絡線の期模を最大限にするように構成される。

第１６図は第８図と第１４図のベースバンド情報信号の
包絡線の規模、つまシ、リード１５３上の位相誤差信号
に対するリード８４上の位相制御信号を示すことによっ
て回路１５０の残シの部分の特性曲線を示す。

第１４図のリード１５３上に出現する位相誤差信号は伝
送媒体３０に沿う周囲の状態、並びに受信機器内の状態
によってゆるやかに変動する。この周囲の変動は第１５
図において曲線１７５によって示される。周囲の変動に
加えて、ベースバンド情報信号、あるいは位相エラー信
号の包絡線は、後にさらに説明するディザリングによっ
て変調される。

ベースバンド情報信号の規模が第１６図に示すように位
相制御信号の偶関数であるため、制御のあいまいさが存
在する。このあいまいさを解決するために、低周波数デ
ィザ−発振器１５８は位相制御信号回路に対するディザ
−信号を生成する。この低周波数ティザ−信号はリード
１６８及び加算器１７０を通じてリード８４上の位相制
御信号に加えられる。

第１７図は位相制御ディザ−信号１７７の波形を示す。

第１７図の波形はベースバンド情報信号の包絡線に対す
るディザ−の影響を示すために第１５図の波形として同
一の時間スケール上にプロットされる。

リード８４上の変調位相制御信号は第８図の位相制御装
置６０の制御の設定を変更し、リード８３上のベースバ
ンド情報信号の規模を変調する。これは、勿論、また第
１４図の位相制御信号回路１５０内のり−ド１５３上に
出現する位相誤差信号の規模を変調する。

第１４図において、位相検出器１６０はリード１５３上
の位相誤差信号の位相をリード１５９上のディザ−信号
の位相と比較することによって制御のあいまいさを解決
する。位相検出器１５０の出力はり一ド１６２上の正あ
るいは負の極性のいずれかである。これは掛は算器１６
５の入力に加えられる。従って、リード１５３上の位相
誤差信号はいき値特性を持つ回路１５４によって増幅さ
れる。

第１８図は増幅器回路１５４の特性曲線を示す。この回
路１５４の出力はリード１５５上に出現するが、該リー
ド１５５は第２の入力として掛は算器１６５に加えられ
る。

リード１６２上の正あるいは負の極性信号によって掛は
算された後、この位相信号は低域フィルタ１６６を横断
するが、該フィルタ１６６は位相制御ディザ−信号の周
（Ｎ、数の所あるいは付近の残留発振を除去する。伝送
隊体あるいはシステムの他の部分の周囲変動によって生
成されるゆるやかな変動は位相信号内に保存される。

リード１６７上の位相信号は第８図の位相制御装置６０
がベースバンド情報信号の規模を最大にするために位相
を正に調節するが、負に調節するか、あるいは全く調節
する必要がないかによって、正、負、あるいはせ口のい
ずれかの信号である。

ベースバンド情報信号の規模が第１６図の曲線の左半分
であると仮定すると、情報信号に対して正の位相遷移を
持つ信号は合計された信号をベースバンド情報信号規模
曲線が長い点線１８５によって示される所望の下限規模
に向かうようにする。第１４図の加算器１７０によって
生成される信号は、リード８４を通じて第８図の位相制
御装置６０の制御端子に加えられる。位相間の差の規模
が減少を続ける限り、リード８４上の制御信号は最大に
向って増加する。位相調節装置によって加えられる制御
信号のこの増加は基準成分に加えられる位相変化の量を
増加する。

ベースバンド情報信号の規模の曲線１８１の右半分内に
あるときは、ディザ−信号の正の位相遷移はベースバン
ド情報信号の規模曲線を所望の限界１８５から離れるよ
うにする。

ディザ−信号の負の位相遷移はベースバンド情報信号の
規模曲線を所望の限界１８５に上げる。

ベースバンド情報信号の規模が限界１８５を越えると、
増幅器回路１５４は第１８図の特性によって示されるご
とく、ゼロ出力を生成する。このセロ出力は掛は算器、
低域フィルタ及び加算器を通じてリード８４に加えられ
る。従って、ベースバンド情報信号が下限を越えると、
位相誤差修正は行なわれない。

ベースバンド情報信号の規模は第１図のホモダイン受信
機４０に当たる受信光学パワー（Ｐ）とも関連するため
、いき値１８５はＰとも関連する。平均光学パワーが前
もって知られているときは、いき値をプリセットするこ
とができる。一方、この値が前もって知られてないとき
は、これは検出器６６．６８及び９１内の平均光電流か
ら誘導できる。従って光学パワーを監視することによっ
ていき値１８５を受信パワーの変動を反映できるよう劇
的に変動できる。

この帰還制御装置の結果として、基準成分と情報成分の
間の平均位相差は位相シフトを最小限にし、ベースバン
ド情報信号の規模を最大限にする値の所で比較的変動し
ないように保たれる。

位相制御は別個の位相制御装置として説明されたが、こ
れは光学増幅器５０の一部として提供される機能である
。光学増幅器に対するドライブ電流あるいは光学増幅器
の温朋の小さな調節で所望の制御機能を提供できる。

逆に、前述のアルファネス（Ａｌｆｅｒｎｅｓｓ　）特
許において説明されているごとく、出力位相制御リード
の所のモード変換器４１に制御信号を加えることによっ
て位相制御機能を提供することもできる。これら説明の
構成によって第８図の位相制御装置６０は不用となる。

第８図において、ファイバの特別な構成を使用する要素
をモード変換器４１、ビームスプリッタ−４６及び５５
、光学増幅器５０、位相制御装置６０、及び結合器６３
０代わシに使用して容積をとる光学要素あるじはガラス
と空気の間のインターフェースを必要としない構成を提
供することができる。

上記は、本発明の１つあるいは複数の実施態様を説明す
るものである。これら実施態様及びこれらから明白なそ
の他の実施態様は本発明の範囲に入いるものである。

本発明は以下の詳細な説明を添付の図面を参照にして読
むことによってよシ完全に理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はホモダイン検出のために構成された受信機を含
む光学伝送システムのブロック図であり； 第２図は光学送信機のブロック図であり；第３図はペア
の直角線形偏波ビームのベクトル図であシ； 第４図は互いに直角の線形的に偏波された情報変調搬送
波信号及び線形的に偏波された基準信号の時間関数の斜
視図であシ； 第５図は第４図に示す信号から異なる時点において結果
として得られる一連のベクトルの斜視図であり； 第６図はビームが伝送媒体を通じて伝搬された後の受信
される直角楕円偏波光学ビームのグラフでめり； 第７図は第６図のペアの受信される直角に偏波された光
学ビーム状態のグラフであり；第８図は光学ホモタイン
検出のために構成された受信機のブロック図であシ： 第９図は第８図の受信機内に使用される偏波制御信号回
路の略図であり； 第１０図は偏波誤差信号の波形であり；第１１図は偏波
誤差信号規模と偏波制御信号の間の関係のグラフであシ
： 第１２図はディザ−信号の波形図であり；第１３図はそ
の特性曲線を示す図であり；第１４図は第８図の受信機
内に使用される位相制御信号回路の略図であシ； 第１５図は位相誤差信号波形図であシ：第１６図はベー
スバンド情報信号規模と位相制御信号の間の関係を示す
グラフであシ：第１７図はもう１つのディザ−信号波形
図であり、そして 第１８図はその特性曲線を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕。 １０・・・送信器、２８・・・光学結合器３０・・・伝
送媒体、４０・・・受信器Ｆ／に、／ ＦｌＧ、２ Ｆｌ６．３ 状態′１” Ｆｌ６．６ Ｆｌに、７ Ｆｌθ９ ＦＩＧ、　／／ 倫鍬り１新伶９ ＦＩＧ、／２ ＦＩＧ、　／３ ＦＩＧ、　／４ ＦＩＧ、　／６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、情報を伝送媒体を通じて伝送するコヒレント電磁波
   伝送システムにおいて、 互いにコヒレントな情報変調搬送波信号 及び基準搬送波信号を含むビームを伝送媒 体に伝送するために構成された送信機； 伝送媒体を通じて伝送されたビームに応 答して情報変調搬送波信号の成分に対する 増幅度と異なる増幅度を基準搬送波信号の 成分に加えるための振幅制御装置；及び 増幅された基準成分をコヒレント情報成 分と混合しベースバンド情報信号を生成す るための結合装置を含むことを特徴とする コヒレント電磁波伝送システム。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のコヒレント電磁波伝
   送システムにおいて、 ビームスプリッターが伝送媒体に結合さ れ、該ビームスプリッターが該電磁波信号 に応答してこれら信号を情報変調搬送波と 基準搬送波信号に分離するための装置を含 み、そして 該振幅制御装置が該基準搬送波信号に応 答して情報変調搬送波とコヒレントな増幅 された基準成分を生成するための光学増幅 器を含むことを特徴とするコヒレント電磁 波伝送システム。 ３、特許請求の範囲第２項に記載のコヒレント電磁波伝
   送システムにおいて、 該基準搬送波信号と該情報変調搬送波の 偏波の状態に応答して偏波の状態間の固定 関係を保持するための偏波制御装置を含む ことを特徴とするコヒレント電磁波伝送シ ステム。 ４、特許請求の範囲第３項に記載のコヒレント電磁波伝
   送システムにおいて、さらに 該ベースバンド情報信号に対応して位相 制御信号を生成するための位相制御信号発 生手段、及び 該位相制御信号に応答して該基準搬送波 信号と該情報変調搬送波間の相対位相を制 御するための位相制御手段を含むことを特 徴とするコヒレント電磁波伝送システム。