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JPS61105529A - Polarization controller - Google Patents

Polarization controller

Info

Publication number
JPS61105529A
JPS61105529A JP59227177A JP22717784A JPS61105529A JP S61105529 A JPS61105529 A JP S61105529A JP 59227177 A JP59227177 A JP 59227177A JP 22717784 A JP22717784 A JP 22717784A JP S61105529 A JPS61105529 A JP S61105529A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
polarization
signal
polarization state
detecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59227177A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takamasa Imai
崇雅 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP59227177A priority Critical patent/JPS61105529A/en
Publication of JPS61105529A publication Critical patent/JPS61105529A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0136Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce influences of noise upon a control circuit to extend the dynamic range and improve the precision and the speed of control by synthesizing a local oscillated light with monitor lights separated from a signal light and subjecting the synthetic light to heterodyne or homodyne detection and controlling the polarization state of the signal light on a basis of the polarization state obtained by this heterodyne or homodyne detection. CONSTITUTION:A local oscillated light F is synthesized with monitor lights D and E, and the beat output is detected to detect the polarization state of a signal light A. that is, the polarization state is detected by heterodyne detection. Since an electric signal including information related to light intensities detected by photodetectors 6, 7, 11, and 12 is processed in an intermediate frequency band, a drift generated in case of DC amplification is not generated in an amplifying circuit of this electric signal. Since the detected optical signal is an AC, there are no influences of dark currents upon photodetectors 6, 7, 11, and 12, and influences of thermal noise amplifiers 61, 71, 111, and 112 are reduced considerably, and the dynamic range is extended.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は信号光の偏波面を制御する装置に関する。特に
、低受光電力でかつ高速に信号光の偏波面を制御する装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for controlling the plane of polarization of signal light. In particular, the present invention relates to a device that controls the plane of polarization of signal light at low reception power and at high speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

信号光の偏波面の状態を制御するためには、その信号光
の偏波状態を検出する必要がある。従来の偏波制御装置
は、被制御光の偏波状態を検出するために、その一部を
分岐し、その被制御光の各偏波出力を直接検波していた
。さらに、この検波による出力を、被制御光の光路内に
設けた偏波状態制御素子に帰還し、被制御光の偏波制御
を行っていた。
In order to control the polarization state of the signal light, it is necessary to detect the polarization state of the signal light. In order to detect the polarization state of the controlled light, a conventional polarization control device branches a part of the controlled light and directly detects each polarized wave output of the controlled light. Furthermore, the output from this detection is fed back to a polarization state control element provided in the optical path of the controlled light to perform polarization control of the controlled light.

第6図は、従来例偏波制御装置のブロック構成図を示す
FIG. 6 shows a block diagram of a conventional polarization control device.

入射する信号光Aは、A波長板1および〃波長板2を通
過した後に、ビームスプリッタ3により出力光Bとモニ
タ光Cとに分離される。モニタ光Cは、さらに、ビーム
スプリッタ4により二つのモニタ光り、Eに分離される
Incoming signal light A is separated into output light B and monitor light C by beam splitter 3 after passing through A wavelength plate 1 and wave plate 2 . The monitor light C is further separated into two monitor lights E by a beam splitter 4.

モニタ光りは、ウォラストンプリズム5で直交偏光成分
が分離され、光検出器6.7および差動増幅器8により
、二つの直交偏光成分の差が検出される。モニタ光Eは
、2波長板9を通過し、ウォラストンプリズムIOで直
交偏光成分が分離され、光検出器1).12および差動
増幅器13により、二つの直交偏光成分の差が検出され
る。ここで、二つのウォラストンプリズム5.10の主
軸方向は互いに45″傾いて配置され、ウォラストンプ
リズム5の主軸方向とA波長板9の主軸方向とは一致し
て配置される。
The monitor light is separated into orthogonal polarization components by the Wollaston prism 5, and the difference between the two orthogonal polarization components is detected by the photodetector 6.7 and the differential amplifier 8. The monitor light E passes through the two-wavelength plate 9, and the orthogonal polarization components are separated by the Wollaston prism IO. 12 and a differential amplifier 13, the difference between the two orthogonal polarization components is detected. Here, the principal axes of the two Wollaston prisms 5 and 10 are arranged at an angle of 45'' with respect to each other, and the principal axes of the Wollaston prism 5 and the A wavelength plate 9 are arranged to coincide with each other.

差動増幅器8の出力は波長板回転制御回路14に入力さ
れる。波長板回転制御回路14は、差動増幅器8の出力
が「0」となるように、すなわち、モニタ光りの直交偏
光成分の差が「0」となるように、〃波長板2の軸方向
を回転制御する。これにより、信号光Aの主軸方向を、
ウォラストンプリズム10の主軸方向と一致させること
ができる。
The output of the differential amplifier 8 is input to the wave plate rotation control circuit 14. The wave plate rotation control circuit 14 rotates the axial direction of the wave plate 2 so that the output of the differential amplifier 8 becomes "0", that is, the difference between the orthogonal polarization components of the monitor light becomes "0". Control rotation. As a result, the principal axis direction of the signal light A is
It can be made to coincide with the main axis direction of the Wollaston prism 10.

差動増幅器13の出力は波長板回転制御回路15に入力
される。波長板回転制御回路15は、尊動増幅器13の
出力・が「0」となるように、×波長板lの軸方向を回
転制御する。これにより、信号光Aが直線偏光に制御さ
れる。
The output of the differential amplifier 13 is input to the wave plate rotation control circuit 15. The wave plate rotation control circuit 15 controls the rotation of the x wave plate l in the axial direction so that the output of the differential amplifier 13 becomes "0". Thereby, the signal light A is controlled to be linearly polarized light.

このような従来例偏波制御装置は、信号光Aの偏波状態
を、ウォラストンプリズムlOの主軸方向と一致した直
線偏光に制御することができる。また、差動増幅器8の
出力の正負により、〃波長板2の回転方向を決定するこ
とにより、ウォラストンプリズム10の二つの主軸の任
意の一方に、被制御光Aの最大出力方向を一致させるこ
とができる。
Such a conventional polarization control device can control the polarization state of the signal light A to be linearly polarized light that coincides with the main axis direction of the Wollaston prism IO. Furthermore, by determining the rotational direction of the wave plate 2 depending on the positive/negative output of the differential amplifier 8, the maximum output direction of the controlled light A can be made to coincide with any one of the two main axes of the Wollaston prism 10. be able to.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このような従来例偏波制御装置は、差動増幅器8および
13が直流増幅器であるため、その出力のドリフトが生
じる欠点があった。すなわち、検出した偏波状態に誤差
が生じ、偏波の制御精度が劣化する欠点があった。また
、光伝送では主に1〜24帯の光信号を用いるが、この
ような波長帯の光信号の検出に使用されるゲルマニウム
光検出器は、暗電流が大きいためダイナミックレンジが
制限され、偏波状態の検出精度を高めることができず、
したがって偏波の制御精度が制限される欠点があった 光検出器の暗電流による信号雑音比を改善するために、
差動増幅器8お゛よび13の出力に十分に時定数の大き
な積分器を取り付ることもできるが、このような積分器
を設けると偏波制御の応答時間が長くなる欠点があった
In such a conventional polarization control device, since the differential amplifiers 8 and 13 are DC amplifiers, there is a drawback that a drift occurs in the output thereof. That is, there is a drawback that an error occurs in the detected polarization state and the polarization control accuracy deteriorates. Additionally, optical signals in the 1 to 24 bands are mainly used in optical transmission, and the germanium photodetectors used to detect optical signals in these wavelength bands have a large dark current, which limits their dynamic range and causes polarization. It is not possible to improve the detection accuracy of wave conditions,
Therefore, in order to improve the signal-to-noise ratio due to the dark current of the photodetector, which had the disadvantage of limiting polarization control accuracy,
Although it is possible to attach an integrator with a sufficiently large time constant to the outputs of the differential amplifiers 8 and 13, the provision of such an integrator has the disadvantage that the response time of polarization control becomes longer.

本発明は、以上の欠点を解決し、低出力の比制御光の偏
波状態を高速の応答時間で制御可能な偏波制御装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and provide a polarization control device that can control the polarization state of low-power ratio control light with a high-speed response time.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の偏波制御回路は、信号光からモニタ光を分岐す
る手段と、このモニタ光を直交する二つの偏波成分に分
離する手段と、この手段により分離された偏波成分をそ
れぞれ光電気変換する手段と、この手段により変換され
た電気信号の強度差により上記直交する偏波成分の強度
差を検出する手段と、この検出する手段の出力に基づい
て上記信号光の偏波状態を制御する手段とを備えた偏波
制御装置において、局部発振光を発生する手段と、上記
分岐する手段により分岐されたモニタ光およびこの局部
発振光を合波する手段とを備え、上記強度差を検出する
手段は、上記分離された偏波成分と上記局部発振光との
ビート信号を検出する手段を含むことを特徴とする。
The polarization control circuit of the present invention includes means for branching monitor light from signal light, means for separating this monitor light into two orthogonal polarization components, and a means for splitting the polarization components separated by this means into optical and electrical components. means for converting, means for detecting the intensity difference between the orthogonal polarization components based on the intensity difference of the electrical signal converted by the means, and controlling the polarization state of the signal light based on the output of the detecting means. A polarization control device comprising: means for generating locally oscillated light; and means for combining the monitor light branched by the branching means and the locally oscillated light, and detecting the intensity difference. The means for detecting a beat signal of the separated polarized wave component and the locally oscillated light is characterized in that the means for detecting a beat signal of the separated polarized wave component and the locally oscillated light.

〔作用〕[Effect]

本発明の偏波状態検出装置は、信号光から分離されたモ
ニタ光に局部発振光を合波し、これをヘテロゲイン検波
またはホモダイン検波し、これにより得られた偏波状態
に基づいて信号光の偏波状態を制御する。
The polarization state detection device of the present invention combines local oscillation light with monitor light separated from signal light, performs heterogain detection or homodyne detection on this, and detects the signal light based on the polarization state obtained thereby. Control polarization state.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第一実施例偏波制御装置のブロック構成
図である。
FIG. 1 is a block diagram of a polarization control device according to a first embodiment of the present invention.

信号光Aは、l波長板1およびl波長板2を通過した後
に、ビームスプリンタ3により出力光Bとモニタ光Cと
に分離される。モニタ光Cは、ビームスプリッタ4によ
り、局部発振光発振器16の出力した局部発振光Fと合
波され、二つのモニタ光り、Eに分離される。
After passing through the l-wave plate 1 and l-wave plate 2, the signal light A is separated into output light B and monitor light C by the beam splinter 3. The monitor light C is multiplexed by the beam splitter 4 with the local oscillation light F output from the local oscillation optical oscillator 16, and is separated into two monitor lights E.

モニタ光りは、ウォラストンプリズム5で直交偏光成分
が分離され、光検出器6.7により検出されて、電気信
号に変換される。モニタ光Eは、l波長板9を通過し、
ウォラストンプリズム10で直交偏光成分が分離され、
光検出器1).12により電気信号に変換される。ここ
で、二つのウォラストンプリズム5.10の主軸方向は
互いに45″傾いて配置され、ウォラストンプリズム5
の主軸方向とl波長板9の主軸方向とは一致して配置さ
れる。
The monitor light is separated into orthogonal polarization components by the Wollaston prism 5, detected by a photodetector 6.7, and converted into an electrical signal. The monitor light E passes through the l wavelength plate 9,
Orthogonal polarization components are separated by the Wollaston prism 10,
Photodetector 1). 12 into an electrical signal. Here, the principal axes of the two Wollaston prisms 5.10 are arranged at an angle of 45'' to each other, and the Wollaston prisms 5.
The main axis direction of the 1-wave plate 9 and the main axis direction of the l-wave plate 9 are arranged to coincide with each other.

光検出器6は、増幅器61、整流回路62および低域濾
波器63を経由して、差動増幅器8の一方の入力端子に
接続される。光検出器7は、増幅器71、整流回路72
および低域濾波器73を経由して、差動増幅器8の他方
の入力端子に接続される。差動増幅器8の出力は波長板
回転制御回路14に入力される。波長板回転制御回路1
4は、l波長板2の軸方向を回転制御する。
The photodetector 6 is connected to one input terminal of the differential amplifier 8 via an amplifier 61, a rectifier circuit 62, and a low-pass filter 63. The photodetector 7 includes an amplifier 71 and a rectifier circuit 72.
and is connected to the other input terminal of the differential amplifier 8 via the low-pass filter 73. The output of the differential amplifier 8 is input to the wave plate rotation control circuit 14. Wave plate rotation control circuit 1
4 controls the rotation of the axial direction of the l-wave plate 2.

光検出器1)は、増幅器1)1、整流回路1)2および
低域濾波器1)3を経由して、差動増幅器13の一方の
入力端子に接続される。光検出器12は、増幅器121
、整流回路122および低域濾波器123を経由して、
差動増幅器13の他方の入力端子に接続される。差動増
幅器13の出力は波長板回転制御回路15に入力される
。波長板回転制御回路15は、l波長板1の軸方向を回
転制御する。
The photodetector 1) is connected to one input terminal of a differential amplifier 13 via an amplifier 1) 1, a rectifier circuit 1) 2 and a low-pass filter 1) 3. The photodetector 12 is an amplifier 121
, via the rectifier circuit 122 and the low-pass filter 123,
It is connected to the other input terminal of the differential amplifier 13. The output of the differential amplifier 13 is input to the wave plate rotation control circuit 15. The wave plate rotation control circuit 15 controls the rotation of the l-wave plate 1 in the axial direction.

信号光Aの偏光状態の制御は、従来例と同様である。す
なわち、波長板回転制御回路14は、差動増幅器8の出
力が「0」となるように、l波長板2の軸方向を機械的
に回転制御する。これにより、信号光Aの主軸方向を、
ウォラストンプリズム10の主軸方向と一致させる。波
長板回転制御回路15は、差動増幅器13の出力が「0
」となるように、l波長板1の軸方向を機械的に回転制
御する。これにより、信号光Aを直線偏光に制御する。
Control of the polarization state of signal light A is the same as in the conventional example. That is, the wave plate rotation control circuit 14 mechanically controls the rotation of the l-wave plate 2 in the axial direction so that the output of the differential amplifier 8 becomes "0". As a result, the principal axis direction of the signal light A is
The main axis direction of the Wollaston prism 10 is made to coincide with the main axis direction. The wave plate rotation control circuit 15 controls the output of the differential amplifier 13 to be "0".
” The axial direction of the l-wave plate 1 is mechanically controlled to rotate so that Thereby, the signal light A is controlled to be linearly polarized light.

ここで本発明の特徴とするところは、モニタ光り、Eに
局部発振光Fを合波し、そのビート出力を検出して信号
光Aの偏光状態を検出するところにある。すなわちヘテ
ロダイン検波により偏光状態を検出する。
The feature of the present invention is that the local oscillation light F is combined with the monitor light E, and the polarization state of the signal light A is detected by detecting its beat output. That is, the polarization state is detected by heterodyne detection.

本実施例では、光検出器6.7.1)および12が検出
した光強度に関連した情報を含む電気信号は、中間周波
数帯で処理される。したがって、この電気信号の増幅回
路には、直流増幅の場合に発生するようなドリフトを発
生することがない。また、検出した光信号が交流である
から、光検出器6.7.1)および12の暗電流の影響
がな(、増幅器61.71.1)1および121の熱雑
音による影響は著しく小さくなり、ダイナミックレンジ
を拡大することができる。
In this example, the electrical signals containing information related to the light intensity detected by the photodetectors 6.7.1) and 12 are processed in an intermediate frequency band. Therefore, this electric signal amplification circuit does not generate a drift that occurs in the case of DC amplification. In addition, since the detected optical signal is AC, there is no influence of dark current of photodetector 6.7.1) and 12 (and amplifier 61.71.1), and the influence of thermal noise of 1 and 121 is extremely small. This allows the dynamic range to be expanded.

本実施例を定量的に説明する。This example will be explained quantitatively.

ウォラストンプリズム5または10により分離される二
つの偏波成分の、一つの偏波成分の信号光について説明
する。この信号光の電界、電力および角周波数をそれぞ
れ、Es 、P、およびω、で表し、局部発振光の電界
、電力および角周波数をそれぞれ、Et 、P tおよ
びω、で表す。さらに、信号光と局部発振光との電界の
位相差をδとし、時間をtする。このとき、信号光の電
界E、および局部発振光の電界ELは、 Es oc7pvcosω、 t       −−−
−−−−=(1)ELoe7p、  cos(ω、、t
+δ)   −−−−−−(2)と表される。二乗検波
により光検出器6に流れる電流は、 Ioc (Ps+ PL+ 2−JPsPtcosCΔ
ωt+δ)−−−−−−−・(3) で表される。ここで、Δωは、1ω、−ω、1を表す。
The signal light of one of the two polarization components separated by the Wollaston prism 5 or 10 will be explained. The electric field, power, and angular frequency of this signal light are represented by Es, P, and ω, respectively, and the electric field, power, and angular frequency of the locally oscillated light are represented by Et, Pt, and ω, respectively. Furthermore, the phase difference between the electric fields of the signal light and the local oscillation light is δ, and the time is t. At this time, the electric field E of the signal light and the electric field EL of the local oscillation light are Es oc7pvcosω, t ---
-----=(1) ELoe7p, cos(ω,,t
+δ) −−−−−−(2). The current flowing through the photodetector 6 due to square law detection is Ioc (Ps+ PL+ 2-JPsPtcosCΔ
ωt+δ)−−−−−−・(3) It is expressed as follows. Here, Δω represents 1ω, −ω, and 1.

したがって、信号光と局部発振光とのビート出力の電力
PI%すなわち、 P s ocP s P t            
−・・−14)を測定することにより、信号光の電力P
、に比例した出力が得られる。
Therefore, the power PI% of the beat output of the signal light and the local oscillation light is P s ocP s P t
−・・−14) By measuring the power P of the signal light,
, an output proportional to .

したがって、光検出器6.7からの出力を、増幅器61
.71、整流回路62.72および低域濾波器63.7
3により増幅、整流および低域濾波し、その出力を差動
増幅器8で比較し、また、光検出器1).12からの出
力を、増幅器1)1.121 、整流回路1)2.12
2および低域濾波器1)3.123により増幅、整流お
よび低域濾波し、その出力を差動増幅器13で比較する
ことにより、従来例と同様に信号光Aの偏波状態を検出
することができる。
Therefore, the output from the photodetector 6.7 is transferred to the amplifier 61.
.. 71, rectifier circuit 62.72 and low pass filter 63.7
Amplification, rectification, and low-pass filtering are performed by the photodetectors 1), .3, and the outputs are compared by the differential amplifier 8. 12, the output from amplifier 1) 1.121, rectifier circuit 1) 2.12
2 and low-pass filter 1) By amplifying, rectifying, and low-pass filtering using 3.123 and comparing the outputs with differential amplifier 13, the polarization state of signal light A is detected as in the conventional example. Can be done.

本実施例における偏波状態検出の信号雑音比は、主とし
て、(4)式で表されるビート出力の電力PIと、局部
発振光によるショットノイズとの比によって決定される
。信号光Aの周波数帯域に応じて最適設計されたPIN
型ホトダイオードおよび電界効果トランジスタ増幅器を
用いた場合の、従来例による直接検波時の信号雑音比(
S/N) oおよび本発明実施例によるヘテロゲイン検
波時の信号雑音比(S/N) cは、 (S/N)o = ((ηe / h ν)”Ps” 
)÷((2e(L +Ps ηe/hν)+ iN” 
) Δν〕、−−−−−−−・(5) (S/N)c = ((2Ps PL  (ηe/h 
ν)”)÷((2e(in Ps W e/h V +
Ps ηe/h v )+ 1 、lR)Δν)   
   −−−−−−−(6)と表される。ここで、 η:光検出器の量子効率、 e:電子電荷、 hニブランク定数、 シ:入力光の周波数、 P、:信号光の電力、 PL :局部発振光の電力、 i4 :光検出器の暗電流、 iH:増幅器の等値入力雑音、 Δシ:周波数帯域 である。等値入力雑音1N′は、増幅器により定まる定
数Cを用いて、 iH”J−τ・Δν と表される。現状のPIN型ホトダイオードおよび電界
効果トランジスタ増幅器を用いた場合には、1a=1n
A。
The signal-to-noise ratio for polarization state detection in this embodiment is mainly determined by the ratio between the beat output power PI expressed by equation (4) and shot noise due to locally oscillated light. PIN optimally designed according to the frequency band of signal light A
Signal-to-noise ratio (
S/N) o and the signal-to-noise ratio (S/N) c during hetero gain detection according to the embodiment of the present invention are (S/N)o = ((ηe / h ν)"Ps"
)÷((2e(L +Ps ηe/hν)+iN”
) Δν], −−−−−−・(5) (S/N)c = ((2Ps PL (ηe/h
ν)”)÷((2e(in Ps W e/h V +
Ps ηe/h v )+ 1, lR)Δν)
-----------(6) Here, η: quantum efficiency of the photodetector, e: electron charge, h blank constant, C: frequency of input light, P: power of signal light, PL: power of local oscillation light, i4: power of photodetector dark current, iH: equivalent input noise of the amplifier, Δshi: frequency band. Equivalent input noise 1N' is expressed as iH"J-τ・Δν using a constant C determined by the amplifier. When using the current PIN type photodiode and field effect transistor amplifier, 1a=1n
A.

C=lO−’ A” /Hz である、また局部発振光発振器16として半導体レーザ
を使用した場合には、OdBm程度の局部発振光出力電
力PLOが得られる。約100 Mb/sの伝送速度の
コヒーレント伝送では、被制御光Aの電力は−60dB
mとなる。このため、偏波制御用のモニタ光の光電力を
−80dBm程度以下にする必要がある。
C=lO-'A''/Hz, and when a semiconductor laser is used as the local oscillation optical oscillator 16, a local oscillation optical output power PLO of about OdBm can be obtained.With a transmission speed of about 100 Mb/s, In coherent transmission, the power of controlled light A is -60 dB
m. Therefore, it is necessary to reduce the optical power of the monitor light for polarization control to about -80 dBm or less.

第2図は、直接検波およびヘテロダイン検波による、周
波数帯域に対する信号雑音比を示す。
FIG. 2 shows the signal-to-noise ratio versus frequency band for direct detection and heterodyne detection.

偏波状態を正確に検出するために20dBの信号雑音比
を必要とすると、第2図に示したように、従来の直接検
波では帯域が2 kHzとなるが、本実施例では350
kHzの帯域が得られる。したがって、ヘテロゲイン検
波を行うことにより、100倍程度高速で偏波の制御を
行うことが可能となる。
If a signal-to-noise ratio of 20 dB is required to accurately detect the polarization state, as shown in Fig. 2, the band is 2 kHz in conventional direct detection, but in this example, the band is 350 kHz.
A kHz band is obtained. Therefore, by performing heterogain detection, polarization can be controlled about 100 times faster.

第3図は、本実施例の追尾特性の実験結果を示し、信号
電力が−70,3dBmで、局部発振光電力が−17,
6dB−のときの、制御前の偏波主軸偏差θ1および楕
円率χ、と、制御後の偏波主軸偏差θ。
Figure 3 shows the experimental results of the tracking characteristics of this example, where the signal power was -70.3 dBm and the local oscillation optical power was -17.3 dBm.
The polarization principal axis deviation θ1 and ellipticity χ before control and the polarization principal axis deviation θ after control at 6 dB-.

および楕円率χ。とを示す。and ellipticity χ. and

この実験は、psi;型のレーザダイオードからの1.
5−の出力光を二つに分離し、一方を局部−発振光とし
て使用し、他方を音響光学周波数シックにより150M
Hzシフトさせて信号光とした擬似ヘテロゲイン伝送装
置を用いた。信号光は4.2に+wの単一モード光ファ
イバおよび可変減衰器を通して偏波制御装置に入射させ
ている。
This experiment was performed using a psi; type laser diode.
Separate the output light of 5- into two parts, use one as a local oscillation light, and use the other as a 150M acousto-optic frequency filter.
A pseudo-hetero gain transmission device was used in which the signal light was shifted in Hz. The signal light is input to the polarization control device through a +w single mode optical fiber and a variable attenuator.

第4図は、本発明第二実施例偏波制御装置の要部プロ・
7り構成図である。第3図はホモダイン検波を行うため
の構成を示し、モニタ光りの偏波状態を検出する構成を
示すが、モニタ光Eの偏波状態を検出する構成も同等で
ある。
FIG. 4 shows the main parts of the polarization control device according to the second embodiment of the present invention.
7 is a configuration diagram. Although FIG. 3 shows a configuration for performing homodyne detection and a configuration for detecting the polarization state of monitor light, the configuration for detecting the polarization state of monitor light E is also equivalent.

局部発振光発振器16が出力した局部発振光Fは、位相
変調器17を通過し、ビームスプリンタ4によリ、二つ
のモニタ光り、Eに合波される。
The local oscillation light F output from the local oscillation optical oscillator 16 passes through the phase modulator 17, and is multiplexed into two monitor lights E by the beam splinter 4.

モニタ光りは、ウォラストンプリズム5で直交偏光成分
が分離され、光検出器6.7により光電気変換される。
The monitor light is separated into orthogonal polarization components by the Wollaston prism 5, and photoelectrically converted by the photodetector 6.7.

光検出器6の出力は、増幅器61、整流回路62、およ
び低域濾波器63を介してピーク検出器64に入力され
る。光検出器7の出力は、増幅器71、整流回路72、
および低域濾波器73を介してピーク検出器74に入力
される。ピーク検出器64.74の出力は差動増幅器8
に入力される。差動増幅器8と波長板回転制御回路14
との間には、サンプル保持回路81が挿入される。
The output of the photodetector 6 is input to a peak detector 64 via an amplifier 61, a rectifier circuit 62, and a low-pass filter 63. The output of the photodetector 7 is transmitted through an amplifier 71, a rectifier circuit 72,
and is input to a peak detector 74 via a low-pass filter 73. The output of the peak detector 64.74 is sent to the differential amplifier 8.
is input. Differential amplifier 8 and wave plate rotation control circuit 14
A sample holding circuit 81 is inserted between the two.

位相変調器17は、LiNb0:+等で構成され、局部
発振光Fを伝送速度より十分に遅い速度で変調する。ピ
ーク検出器64.74は、変調周期内でのビート出力の
ピーク値を検出する。この二つの出力により、差動増幅
器8で比較して偏波状態を検出する。
The phase modulator 17 is composed of LiNb0:+ or the like, and modulates the locally oscillated light F at a speed sufficiently lower than the transmission speed. Peak detectors 64 and 74 detect the peak value of the beat output within the modulation period. These two outputs are compared by a differential amplifier 8 to detect the polarization state.

本実施例では、ホモダイン検波により、高速で偏波制御
を行う。
In this embodiment, polarization control is performed at high speed by homodyne detection.

第5図は、本発明第三実施例偏波制御装置の要部ブロッ
ク構成図である。
FIG. 5 is a block diagram of main parts of a polarization control device according to a third embodiment of the present invention.

コヒーレント伝送では、光信号受信側で、受信した信号
光A′と局部発振光Fとをビームスプリッタ3で合波す
る。このとき、信号光A′の一部がビームスプリンタ3
で反射され、局部発振光Fの一部がビームスプリッタ3
を透過する。本実施例はこれにより生じた光をモニタ光
Cとして用いている。このモニタ光Cはビームスプリン
タ4により二つのモニタ光り、Eに分離され、それぞれ
ウォラストンプリズム5.10に入射し、以下上述の実
施例と同様にして偏波状態を検出する。本実施例は、コ
ヒーレント伝送の光信号受信により生じる不要成分をモ
ニタ光として利用できるので、実質的に伝送路に損失を
発生させずに、偏波状態を検出して制御することができ
る。
In coherent transmission, the received signal light A' and local oscillation light F are combined by a beam splitter 3 on the optical signal receiving side. At this time, a part of the signal light A' is transmitted to the beam splinter 3.
A part of the local oscillation light F is reflected by the beam splitter 3.
Transmit. In this embodiment, the light generated by this is used as the monitor light C. This monitor light C is separated into two monitor lights E by a beam splinter 4, each of which enters a Wollaston prism 5.10, and the polarization state is detected in the same manner as in the above embodiment. In this embodiment, since unnecessary components generated by receiving optical signals of coherent transmission can be used as monitor light, the polarization state can be detected and controlled without substantially causing loss in the transmission path.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の偏波制御装置によれば、
制御回路の雑音の影響を小さくし、そのダイナミックレ
ンジを大きくすることができ、制御精度および速度を向
上することができる。これにより、光信号の偏波状態、
特に、単一モード光ファイバ内の偏波状態を、直接検波
する方法に比較して構成度かつ高速に制御できる。また
、コヒーレント伝送の受信装置に用いた場合には、モニ
タ光による損失分を実質的になくすことができる。
As explained above, according to the polarization control device of the present invention,
The influence of noise on the control circuit can be reduced, its dynamic range can be increased, and control accuracy and speed can be improved. As a result, the polarization state of the optical signal,
In particular, the polarization state within a single mode optical fiber can be controlled more configurably and at higher speed than with a direct detection method. Further, when used in a coherent transmission receiving device, loss due to monitor light can be substantially eliminated.

本発明の装置をコヒーレント伝送用の単一モード光ファ
イバの受信側に設置し、局部発振光との偏波整合に用い
ることにより、伝送路としての偏波保存光ファイバを用
いることなしに、安定にコヒーレント伝送を実現できる
効果がある。
By installing the device of the present invention on the receiving side of a single-mode optical fiber for coherent transmission and using it for polarization matching with local oscillation light, stable transmission can be achieved without using a polarization-maintaining optical fiber as a transmission path. This has the effect of realizing coherent transmission.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明第一実施例偏波制御装置のブック構成図
。 第2図は周波数帯域に対する信号雑音比を示す図。 第3図は追尾特性を示す図。 第4図は本発明第二実施例偏波制御装置の要部ブロック
構成図。 第5図は本発明第三実施例偏波制御装置の要部ブロック
構成図。 第6図は従来例偏波制御装置のブロック構成図。 l・・・×波長板、2・・・2波長板、3.4・・・ビ
ームスプリッタ、5.1o・・・ウォラストンプリズム
、6.7・・・光検出器、8・・・差動増幅器、9・・
・A波長板、1).12・・・光検出器、13・・・差
動増幅器、14.15・・・波長板回転制御回路、16
・・・局部発振光発振器、17・・・位相変調器、61
.71.1)1.121・・・増幅器、62.72.1
)2.122・・・整流回路、63.73.1)3.1
23・・・低域濾波器、64.74・・・ピーク検出器
、81・・・サンプル保持回路。
FIG. 1 is a book configuration diagram of a polarization control device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the signal-to-noise ratio for frequency bands. FIG. 3 is a diagram showing tracking characteristics. FIG. 4 is a block diagram of main parts of a polarization control device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of main parts of a polarization control device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of a conventional polarization control device. l...x wavelength plate, 2...2 wavelength plate, 3.4...beam splitter, 5.1o...Wollaston prism, 6.7...photodetector, 8...difference dynamic amplifier, 9...
・A wavelength plate, 1). 12... Photodetector, 13... Differential amplifier, 14.15... Wave plate rotation control circuit, 16
... Local oscillation optical oscillator, 17 ... Phase modulator, 61
.. 71.1) 1.121...Amplifier, 62.72.1
)2.122... Rectifier circuit, 63.73.1)3.1
23...Low pass filter, 64.74...Peak detector, 81...Sample holding circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)信号光からモニタ光を分岐する手段と、このモニ
タ光を直交する二つの偏波成分に分離する手段と、 この手段により分離された偏波成分をそれぞれ光電気変
換する手段と、 この手段により変換された電気信号の強度差により上記
直交する偏波成分の強度差を検出する手段と、 この検出する手段の出力に基づいて上記信号光の偏波状
態を制御する手段と を備えた偏波制御装置において、 局部発振光を発生する手段と、 上記分岐する手段により分岐されたモニタ光およびこの
局部発振光を合波する手段と を備え、 上記強度差を検出する手段は、上記分離された偏波成分
と上記局部発振光とのビート信号を検出する手段を含む ことを特徴とする偏波制御装置。
(1) means for branching monitor light from signal light; means for separating this monitor light into two orthogonal polarization components; means for photoelectrically converting the polarization components separated by this means; means for detecting the intensity difference between the orthogonal polarization components based on the intensity difference of the electrical signal converted by the means; and means for controlling the polarization state of the signal light based on the output of the detecting means. The polarization control device includes means for generating locally oscillated light, and means for multiplexing the monitor light branched by the branching means and the locally oscillated light, and the means for detecting the intensity difference includes the above-mentioned separating means. A polarization control device comprising: means for detecting a beat signal of the polarized wave component and the locally oscillated light.
(2)モニタ光を分岐する手段と、モニタ光および局部
発振光を合波する手段とは、 共通の一つのビームスプリッタにより構成された特許請
求の範囲第(1)項に記載の偏波制御装置。
(2) Polarization control according to claim (1), wherein the means for branching the monitor light and the means for multiplexing the monitor light and the local oscillation light are constituted by one common beam splitter. Device.
(3)局部発振光を発生する手段は、局部発振光の位相
を変調する手段を含み 検出する手段はピーク値を検出するホモダイン検波手段
を含む 特許請求の範囲第(1)項に記載の偏波制御装置。
(3) The polarization according to claim (1), wherein the means for generating locally oscillated light includes means for modulating the phase of the locally oscillated light, and the means for detecting includes homodyne detection means for detecting a peak value. Wave control device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002103440A3 (en) * 2001-06-14 2003-07-03 Axe Inc Multi-stage polarization transformer
JP2006179600A (en) * 2004-12-21 2006-07-06 Komatsu Ltd Multistage amplification laser system

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