JPS6355531A

JPS6355531A - 光コヒ−レント通信用偏波自動制御装置

Info

Publication number: JPS6355531A
Application number: JP61199253A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Yoshida; 尚弘吉田; Masao Nakagawa; 正雄中川; Osamu Hirota; 修広田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-08-25
Filing date: 1986-08-25
Publication date: 1988-03-10

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、光コヒーレント通信における偏波、自動制御
装置に関する。

〔概　　　要〕

本発明は、局部発振光の偏波状態を中間周波出力の振幅
値を評価関数としてこれが最大になるように制御するこ
とで、受信光の偏波状態と一致させることにより、構成
簡単にして中継間距離を増大しうる偏波自動制御装置に
関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕光通
信は光の振幅の大小を用いて情報を伝送するものが一般
的である。これに対して近年、光の位相あるいは周波数
を用いて情報を伝送する光コヒーレント通信が提案され
ている。この光コヒーレント通信は、ノイズの影響をう
けにくいので中継距離を格段と増大できる。

従来の光コヒーレント通信における偏波自動制御方式と
して主として局部発振光の偏波状態は直線偏波とし、受
信光の偏波状態を光学的にモニターし、すなわち、受信
光を水平と垂直の方向成分に分割し、それらの成分の比
と位相差の２つの変数から受信光の偏波状態を解析しな
がら比較し、受信光の偏波状態と局部発振光の偏波状態
の誤差を偏波制御装置へ送ることで偏波状態を補正しよ
うとするものである。

これにより、受信光と局部発振光の偏波状態を一致させ
て、中間周波数の振幅を最大にせしめて、データの検出
の誤まりを最小にするものである。

しかし、従来の方式によれば、偏波状態を観測する為に
受信光の一部を用いるために送信側から送られた情報を
とりだす信号検波以外に使用する光検波器が袢チク必要
であり、これらが受信光のパワーを消費するため信号依
存性雑音である量子雑音の影響を強く受けＳＮ比の劣化
につながるなどの問題がある。

又、偏波状態を制御する方法として光ファイバに側圧を
加えることによって生じる複屈折を用いる方法と光ファ
イバの曲げ、ねじりによって生じる複屈折を用いる方法
さらに電気光学結晶を用いる方法がある。

しかし、初めの２つの方法はファイバの耐久性、装置の
大型化などの問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光装置の
部分を減らし、電気的な回路部分を増やすことにより装
置の簡易化、小型化をうながしかつコストも低減できる
うえに、偏波状態の七二りのために受信光のパワーをつ
かうことがないので中継間隔の拡大が望め、光コヒーレ
ント通信用偏波自動制御装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するために、第１図に示す
ように、局部発振光の発生手段１と、受信光と局部発振
光を合波する合波手段２と、該合波された光信号を電気
信号に変換する光電気変換手段３と、前記電気信号の送
信側からの送信データを検波するための中間周波数を取
り出す中間周波数抽出手段４と、その振幅を検波する振
幅検波手段７と、該振幅検波手段７に接続され前記受信
光あるいは局部発振光の偏波・面を可変する偏波面可変
手段５と、前記偏波面可変手段を前記電気信号の振幅値
が最大となるように制御する制御手段６とを有すること
を特徴とする光コヒーレント通信用偏波自動制御装置を
提供することにより達成される。

第１図は、偏波面可変手段５をつかって一局部発振光の
偏波状態を可変としたが、受信′光の光路に対して配設
された偏波面可変手段５′をつかって制御してもよい。

〔実　　施　　例〕

以下図によって本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図において、受信光をハーフミラ−２４を介し、光
電変換素子２１に加え、ここで得られる電気信号をヘテ
ロダイン検波した後、中間周波増幅フィルタ２２の出力
を振幅検波器１１で振幅値を検波し、Ａ／Ｄ変換器１２
でアナログ信号をデジタル信号に変換する。中間周波増
幅フィルタ２２の他の出力は受信データ復稠器に送られ
る。

Ａ／Ｄ変換器１２でＡ／Ｄ変換された信号はマイクロプ
ロセッサ１３でたとえば山登り法のアルゴリズムに基づ
いて前記振幅値が最大となるような方向に処理される− ここで、山登り法とは、最適制御の分野で用いられる方
法であり、最大値がわからない状態である程度の時間を
かけてそれを探索する技術である。

前後の振幅値（評価関数）を比較しながら、前より高く
なれシそのまま進み、低くなったときにもとにもどり、
進みもどりする点を最大値とする。

すなわち、振幅値と１つの評価関数から、偏波可変回路
の水平、垂直方向の光の振幅値の比と、垂直と水平の空
間的な位相差の２つの量を制御できるものである。ここ
で合波の中間周波数の増幅値という１つの評価量から、
合波前のローカル光すなわち受信光の水平と垂直成分の
比と位相差という２つの量を制御できるので制御系およ
び装置が大幅に簡素化する０次に、２つの出力を電力増
幅することにより、偏波制御信号発生器１４から通切な
出力を発生する。マイクロプロセンサ１３で用いるアル
ゴリズムは具体的には最急降下法、Ｎｅｗ　ｔｏｎ法等
を用いるのが通している。ヘテロゲイン／ホモダイン検
波に用いる局部発振光として１個の発光素子１５からの
１本の光を分波器１６又はプリズム、ハーフ・ミラーで
２本に分ける。その２本の光を方向性結合器１７に入れ
、ここでそれぞれの光の強度を偏波制御信号発生器１４
からの制御信号で制御する。次にこの２つの出力のうち
の一方に〃波長板１８を挿入し２本の光の偏波状態を直
交させ、さらに偏波制御素子１９も挿入しここで２本の
光の間に位相差を偏波制御信号発生器１４からの制御信
号を用いて発生させる。方向性結合器１７で２波の光強
度の比が制御され、２波長板１８と偏波制御素子１９で
水平と垂直偏光の形成とそれらの位相差の付与が行われ
るこの水平、垂直偏光の光信号の制御の程度により、分
波器１６で分渡された局部発振光の偏光面を制御する。

そしてこれら２本の光を再び合波器又は合波のための空
間２０で合波する。そして、結局水平と垂直偏光の強度
比とそれらの位相差という２つの変数が振幅値という１
つの出力信号によって制御されることになる。したがっ
て、振幅値という１つの変数を観測すれば、前述の２つ
の変数を最適化することによって、空間２０の出力の局
部発振光の偏波面を制御できる。これらの操作は光の偏
波状態維持の為、ファイバを用いずに空間で行うことが
望ましい。こうして信号光の偏波状態と整合のとれた局
部発振光を作り出すことが可能となる。

以上説明したように、本発明による光コヒーレント通信
用偏波自動制御装置によれば、制御だけのために光信号
を一切用いていないため受信光の光強度の紛失がな（中
継間隔の拡大が望める。

第１図は、制御手段６をつかって局部発振光の偏波状態
を可変としたが、受信光の光路に対して配設された偏波
面可変手段５′をつかって４の出力で制御してもよい。

また、局部発振光、および受信光の偏波状態は、ファイ
バーを機能的に変形することによって可変としてもよい
。

第３図は、ホモダイン復調方式を用いた場合であり、第
２図に示した実施例と異なる点は、中間周波数の抽出で
なく、直流分カット手段８で直流分カットを行う点とベ
ースバンドのデジタル信号の増幅検波である点であり、
第２図の実施例と同様の効果を生じる。

従来は、受信光の水平偏光波成分と垂直偏光波成分の比
、それらの位相差の２つの変数を光学的に観測しそれら
を用いて、偏波状態の制御を同様に２つの変数を可変さ
せて行なっていた。これに対して、本発明では、受信光
の２つの変数を光学的に観測する手段を全く用いないで
、受信光と局部発振光による中間周波数の振幅値という
１つの変数のみを観測し、これを最大にすることによっ
て２つの変数を制御し、偏光面を最適化するものである
。したがって、１つの変数のみをしかも電気的な量を観
測すればよいので受信光を分渡し、垂直、水平偏光面と
その位相差を検出する売残ａ１１系が必要なくなる。し
たがって、構成が簡単小型化することができる。

〔発明の効果〕

本発明の光コヒーレント通信用偏波自動制御装置によれ
ば、装置の小型化だけでなく、雑音による形響が少ない
うえに、中継間隔の長い光コヒーレント通信が可能とな
るという効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のブロック図、第２図は、
第１図に示した実施例をより具体的にしたブロック図、第３図は、本発明の他の実施例のブロック図である。１・・・発光手段、２・・・合波手段、３・・・光電気変換手段、４・・・中間周波数抽出手段、５・・・偏波面可変手段、６・・・制御手段、

Claims

【特許請求の範囲】１）局部発振光の発生手段（１）と、受信光と局部発振
光を合波する合波手段（２）と、該合波された光信号を
電気信号に変換する光電気変換手段（３）と、前記電気
信号の送信側からの送信データを検波するための中間周
波数を取り出す中間周波数抽出手段（４）と、その振幅
を検波する振幅検波手段（７）と、該振幅検波手段（７
）に接続され前記受信光あるいは局部発振光の偏波面を
可変する偏波面可変手段（５）と、前記偏波面可変手段
を前記電気信号の振幅値が最大になるように制御する制
御手段（６）とを有することを特徴とする光コヒーレン
ト通信用偏波自動制御装置。２）局部発振光の発生手段（１）と、受信光と局部発振
光を合波する合波手段（２）と、該合波された光信号を
電気信号に変換する光電気変換手段（３）と、前記電気
信号から直流分をカットする手段（８）とデジタルデー
タとなる電気信号の振幅を検波する振幅検波手段（７）
と、前記受信光あるいは局部発振光の偏波面を可変する
偏波面可変手段（５）と、前記偏波面可変手段を前記電
気信号の振幅値が最大になるように制御する制御手段（
６）とを有することを特徴とする光コヒーレント通信用
偏波自動制御装置。