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JPH01208922A - Optical transmission system - Google Patents

Optical transmission system

Info

Publication number
JPH01208922A
JPH01208922A JP63033776A JP3377688A JPH01208922A JP H01208922 A JPH01208922 A JP H01208922A JP 63033776 A JP63033776 A JP 63033776A JP 3377688 A JP3377688 A JP 3377688A JP H01208922 A JPH01208922 A JP H01208922A
Authority
JP
Japan
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optical
light
frequency
wavelength
signal
Prior art date
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Granted
Application number
JP63033776A
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Japanese (ja)
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JP2655862B2 (en
Inventor
Yoshiaki Yamabayashi
由明 山林
Satoki Kawanishi
悟基 川西
Masatoshi Saruwatari
猿渡 正俊
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH01208922A publication Critical patent/JPH01208922A/en
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Abstract

PURPOSE:To optimize separately a wavelength for the operation of a light emitting/photodetecting element and a wavelength for an optical signal propagated through a transmission line by utilizing it that a crystal having a nonlinear optical coefficient is used for an optical parametric frequency conversion element and converting the light emitting/light receiving wavelength and the wavelength in the transmission line. CONSTITUTION:A light source 11 emits light beams in frequency omega1 and a light source 12 emits light beam in frequency omega2. The light beams are summed by an optical coupler 13 and fed to a parametric optical frequency converter 14. The parametric optical frequency converter 14 outputs an optical signal having a frequency omega3 being a difference between the frequencies omega1 and omega2, and given to an optical fiber transmission line 4 through a lines system 15. Then the frequency omega3 satisfying the relation of omegas omega3=omega1-omega2 is selected as the transmission wavelength. The information to be sent is given to one or both the light sources 11, 12 to modulate the output light. As a result, the wavelength for the operation of the light emitting/light receiving element and the wavelength propagated through the transmission line are optimized independently respectively.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、発光および受光素子の動作波長と、伝送路を
伝搬する光信号の波長を、非線形光学効果を用いてそれ
ぞれ独立に最適化できるようにした光伝送方式に関する
Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" The present invention allows the operating wavelengths of light emitting and light receiving elements and the wavelength of optical signals propagating through a transmission path to be independently optimized using nonlinear optical effects. The present invention relates to an optical transmission system.

「従来の技術」 従来、光伝送システムは、基本的に第6図に示される構
成を取ってきた。
"Prior Art" Conventionally, optical transmission systems have basically taken the configuration shown in FIG. 6.

すなわち、電気的な入力信号は、送信部l内の発光素子
2によって光信号に変換され、レンズ系3を介して光フ
アイバ伝送路4に供給される。光フアイバ伝送路4を通
って伝送された光信号は、受信部5内の受光素子6によ
り受光され、電気的な出力信号として取り出される。
That is, an electrical input signal is converted into an optical signal by the light emitting element 2 in the transmitter l, and is supplied to the optical fiber transmission line 4 via the lens system 3. The optical signal transmitted through the optical fiber transmission line 4 is received by the light receiving element 6 in the receiving section 5 and extracted as an electrical output signal.

この種の光フアイバ伝送路4として最も広く用いられて
いる石英系光ファイバにおいては、波長が1.5μm付
近のものが最低損失波長であることが見いだされている
。その最低損失の理論限界は、0 、1 dB/kmを
下回らないといわれている。
It has been found that in silica-based optical fibers, which are most widely used as this type of optical fiber transmission line 4, the lowest loss wavelength is around 1.5 μm. It is said that the theoretical limit of the lowest loss is not less than 0.1 dB/km.

これを凌ぐものとして、フッ化物系やカルコゲナイド系
の材料の探索、ファイバ化の試みが続けられている。
In order to overcome this, attempts are being made to search for fluoride-based and chalcogenide-based materials and to fabricate them into fibers.

最低損失より短波長側における損失の下限は、レイリー
散乱である。これは波長が短くなるほど一様に増加する
傾向にあり、材料による差は余り大きくない。他方、最
低損失より長波長側の損失の下限は、波長の増加に従っ
て一様に増加する。
The lower limit of the loss on the shorter wavelength side than the minimum loss is Rayleigh scattering. This tends to increase uniformly as the wavelength becomes shorter, and the difference depending on the material is not very large. On the other hand, the lower limit of the loss on the longer wavelength side than the minimum loss uniformly increases as the wavelength increases.

これは、構成分子の格子振動によるものであるため、材
料に依存する度合が大きい。
This is due to the lattice vibration of the constituent molecules, so it is highly dependent on the material.

従って、分子の格子振動による吸収がより長波長側にあ
る材料が、より低損失化できろ可能性を持っているとい
える。例えば、フッ化物系では、4μm付近に1 / 
l 000dB/kmの最低損失が存在すると予想され
ている。よって、この種のファイバを用いれば、現在利
用されている波長よりさらに長波長において、かなりの
長距離伝送が可能であることになる。
Therefore, it can be said that materials whose absorption due to lattice vibration of molecules is on the longer wavelength side have the potential for lower loss. For example, in a fluoride system, 1/
It is expected that there will be a minimum loss of l 000 dB/km. Therefore, if this type of fiber is used, considerable long-distance transmission will be possible at wavelengths longer than currently used wavelengths.

[発明が解決しようとする課題」 しかしながら、現在光伝送システムの発光・受光素子の
主流を占める半導体素子においては、その発光・受光波
長が長波長になればなるほど問題が大きくなる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in semiconductor devices, which currently occupy the mainstream of light-emitting and light-receiving elements in optical transmission systems, problems become more serious as the wavelengths of light emission and light reception become longer.

例えば、発光素子である半導体レーザは、注入されたキ
ャリア(N子、正孔)が再結合する際の誘導放出を利用
するものであるが、長波長においては、オージェ再結合
と呼ばれる非発光性の再結合の確率が大きくなり、発光
効率は低下する傾向にある。
For example, semiconductor lasers, which are light-emitting devices, utilize stimulated emission when injected carriers (N atoms, holes) recombine, but at long wavelengths, a non-luminous phenomenon called Auger recombination occurs. The probability of recombination increases, and the luminous efficiency tends to decrease.

また、受光素子の主流を占めるフォトダイオードは、現
在のところ、InGaAsからなる3元系のものが最ら
長波長まで感度があるが、これとても1.6μmが限界
である。
Furthermore, as for photodiodes, which are the mainstream of light-receiving elements, at present, ternary type ones made of InGaAs have sensitivity up to the longest wavelength, but this has a limit of 1.6 μm.

従って、超長波長での超長距離伝送を実現するためには
、これら発光・受光素子の問題を解決する必要があった
Therefore, in order to realize ultra-long distance transmission at ultra-long wavelengths, it was necessary to solve these problems with light-emitting and light-receiving elements.

本発明は、このような背景の下になされたもので、光パ
ラメトリツク波長変換技術を用いて、発光・受光素子が
動作する波長と、伝送路を伝搬する光信号の波長を、別
々に最適化することを可能とした光伝送方式を提供する
ことを目的としている。
The present invention was made against this background, and uses optical parametric wavelength conversion technology to separately optimize the wavelength at which the light emitting/light receiving element operates and the wavelength of the optical signal propagating through the transmission line. The aim is to provide an optical transmission system that makes it possible to

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するために、この発明は、電気信号を人
力して光信号を出力する送信装置と、この送信装置の出
力光信号を送信端から学信端へ伝送する光伝送路と、こ
の光伝送路の受信端から送出される出力光を電気信号に
変換して出力する受信装置とを備えた光伝送方式におい
て、上記送信装置は、 2つの光源と、 これらの光源からの光信号を合波する光結合器と、 光学的非線形性を有する光学結晶を備え、前記2つの光
源からの光の周波数の差もしくは和に相当する周波数を
有する光信号を出力する光周波数変換器と を具備することを特徴とする。
"Means for Solving the Problems" In order to solve the above problems, the present invention provides a transmitting device that manually generates an electrical signal and outputs an optical signal, and a transmitting device that transmits the output optical signal from a transmitting end to an academic terminal. In an optical transmission system that includes an optical transmission line that transmits light to a receiver, and a receiver that converts output light sent from the receiving end of the optical transmission line into an electrical signal and outputs it, the transmitter has two light sources and , an optical coupler that combines optical signals from these light sources, and an optical crystal that has optical nonlinearity, and which outputs an optical signal having a frequency corresponding to the difference or sum of the frequencies of the lights from the two light sources. It is characterized by comprising an optical frequency converter that outputs.

また、上記光伝送方式において、 上記受信装置は、 1つの光源と、 この光源からの光と受信光信号とを合波する光結合器と
、 光学的非線形性を有する光学結晶を備え、前記光源から
の光と受信光信号の周波数の和もしくは差に相当する周
波数を有する光信号を出力する光周波数変換器と を具備することを特徴とする。
Further, in the optical transmission system, the receiving device includes: one light source; an optical coupler that combines light from the light source and a received optical signal; and an optical crystal having optical nonlinearity, The present invention is characterized by comprising an optical frequency converter that outputs an optical signal having a frequency corresponding to the sum or difference of the frequencies of the light from and the received optical signal.

すなわち、この発明は、非線形光学係数を有する結晶が
光パラメトリツク周波数変換素子として利用できること
を利用し、発光・受光波長と伝送路内の波長を変換する
ものである。
That is, the present invention utilizes the fact that a crystal having a nonlinear optical coefficient can be used as an optical parametric frequency conversion element to convert the wavelength of light emitted and received light and the wavelength within a transmission line.

「作用」 反像対祢性を欠いた結晶に光電界を加えると、結晶中に
誘起される分極は、印加電界に必ずしも比例せず、歪成
分を含む。これはすなわち印加電界周波数の高調波成分
が発生していることを意味している。
"Effect" When a photoelectric field is applied to a crystal lacking anti-optical strength, the polarization induced in the crystal is not necessarily proportional to the applied electric field and includes a distortion component. This means that harmonic components of the applied electric field frequency are generated.

例えば、適当な条件下で水晶結晶にルビーレーザ光(波
長λ=0.694μm)を入射させると、第2高調波光
(波長λ=0.347μm)が発生する。
For example, when ruby laser light (wavelength λ=0.694 μm) is made incident on a quartz crystal under appropriate conditions, second harmonic light (wavelength λ=0.347 μm) is generated.

これは、光領域における非線形パラメトリック相互作用
のもっとも単純な例である。もっと−船釣には、周波数
ω、の信号光を周波数ω2のビームと混合することによ
り、周波数ω3が、 ωl+ω2=ω3    ・・・・・・(1)を満たす
ような光を得ることかできる。これを周波数上昇変換と
いう。同様に、 ω、−ω、=ω3    ・・・・・・(2)を満たす
光を発生させることも可能であり、こちらを周波数下降
変換と呼ぶことにする。
This is the simplest example of nonlinear parametric interaction in the optical domain. More - For boat fishing, by mixing the signal light of frequency ω with the beam of frequency ω2, it is possible to obtain light whose frequency ω3 satisfies ωl + ω2 = ω3 (1). . This is called frequency up conversion. Similarly, it is also possible to generate light that satisfies ω, -ω, = ω3 (2), and this will be referred to as frequency downconversion.

本発明は、このような光周波数変換技術を利用して上記
の問題を解決するものである。
The present invention uses such optical frequency conversion technology to solve the above problems.

「実施例」 以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。"Example" Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1 第1図は、この発明の実施例!による光周波数変換送信
装置の構成を示すブロック図である。
Example 1 Figure 1 is an example of this invention! 1 is a block diagram showing the configuration of an optical frequency conversion transmitting device according to FIG.

図において、光源11は周波数ω1の光を発光し、光源
12は周波数ω、の光を発光するものである。これらの
光は、光結合器13にて合流され、パラメトリック光周
波数変換器14に供給される。
In the figure, a light source 11 emits light with a frequency ω1, and a light source 12 emits light with a frequency ω. These lights are combined at an optical coupler 13 and supplied to a parametric optical frequency converter 14.

パラメトリック光周波数変換器14は、周波数ω3とω
、との差の周波数ω3(=ω1−ω、)を有する光信号
を出力し、レンズ系15を通して光フアイバ伝送路4に
供給する。
The parametric optical frequency converter 14 has frequencies ω3 and ω
, and outputs an optical signal having a frequency ω3 (=ω1−ω,), which is the difference between the two, and supplies it to the optical fiber transmission line 4 through the lens system 15.

この場合、使用する伝送媒体(この例では、光フアイバ
伝送路4)の損失と分散から、最適な伝送距離と伝送速
度を与える波長が決定される。
In this case, the wavelength that provides the optimum transmission distance and transmission speed is determined from the loss and dispersion of the transmission medium used (in this example, the optical fiber transmission line 4).

上で述べたように、理想的な損失特性は、理論的にある
程度推測することが可能であるが、現実には、僅かな不
純物が無視できない吸収を引き起こすことがあるので、
実際に敷設される段階での最低損失波長を予測すること
は困難である。
As mentioned above, ideal loss characteristics can be theoretically estimated to some extent, but in reality, even a small amount of impurity can cause non-negligible absorption.
It is difficult to predict the minimum loss wavelength at the stage of actual installation.

さらに、分散特性を考慮すると、最適伝送波長が最低損
失波長に一致するとは必ずしもいえない。
Furthermore, in consideration of dispersion characteristics, it cannot be said that the optimum transmission wavelength necessarily matches the minimum loss wavelength.

最適な波長はこれら全てを勘案して決定される。The optimal wavelength is determined by taking all of these into account.

第1図における光源11(周波数ωl)および光源+2
(周波数ω、)が満たすべき条件は、これらの周波数差
(ω1−ω、)が、上記の最適波長に対応する光周波数
ω、に等しくなる、もしくは最も近くなることである。
Light source 11 (frequency ωl) and light source +2 in FIG.
The condition that (frequency ω,) should satisfy is that the difference between these frequencies (ω1−ω,) be equal to or closest to the optical frequency ω, which corresponds to the above-mentioned optimal wavelength.

つまり ω、#ω3=ω1−ω、    ・・・・・・(3)を
満たす周波数ω3を伝送波長に選ぶ。
In other words, ω, #ω3=ω1−ω, The frequency ω3 that satisfies (3) is selected as the transmission wavelength.

伝送すべき情報は、これらの光源11,12の片方、も
しくは両方に入力し、これらの出力光を変調する。
Information to be transmitted is input to one or both of these light sources 11 and 12, and their output lights are modulated.

一般に、伝送波長より短い波長成分は、レイリー散乱を
強く受けるので、光源11,12からの出力光そのもの
が伝送路に入力されても、これが受信端まで到達して検
出されることはないと考えてもよい。
In general, wavelength components shorter than the transmission wavelength are strongly subjected to Rayleigh scattering, so even if the output light itself from the light sources 11 and 12 is input to the transmission path, it is thought that it will not reach the receiving end and be detected. You can.

第2図(イ)は、片方をパルス変調する場合を示してい
る。周波数の最も高い、つまり最も短波長の光源11を
強くすることにより、パラメトリック増幅が可能になり
、光源12から出力される変調されたパルスよりも、周
波数ω3の伝送信号パルスの方を、より高出力化できる
。この場合、光源11は、一定振幅でよいので高速変調
に適さない大出力の固体・気体レーザでも利用できる。
FIG. 2(A) shows the case where one side is pulse modulated. By increasing the strength of the light source 11 with the highest frequency, that is, the shortest wavelength, parametric amplification becomes possible, making the transmitted signal pulse with frequency ω3 higher than the modulated pulse output from the light source 12. Can be output. In this case, the light source 11 can be a high-output solid-state/gas laser, which is not suitable for high-speed modulation, since it can have a constant amplitude.

一方、第2図(ロ)は、光源11および光源12から出
力された両方の光を変調する場合を示している。
On the other hand, FIG. 2(b) shows a case where both the light output from the light source 11 and the light source 12 are modulated.

例えば、光源11からは周波数ω8のクロックパルスを
出力し、光源12からはデータで変調された信号光を出
力することにより、バラメトリッり光周波数変換器14
からは、同図(c)に示すような、周波数ω3の信号光
が得られる。この場合、周波数変換器14は、いわゆる
NRZ/RZ変換器を兼ねることができる。ここでも、
第2図(イ)の例のように、光源IIを強くすることに
より、パラメトリック増幅が可能になることはいうまで
もない。
For example, the light source 11 outputs a clock pulse with a frequency of ω8, and the light source 12 outputs signal light modulated with data, so that the parametric optical frequency converter 14
From this, a signal light having a frequency ω3 as shown in FIG. 3(c) is obtained. In this case, the frequency converter 14 can also serve as a so-called NRZ/RZ converter. even here,
It goes without saying that parametric amplification becomes possible by increasing the strength of the light source II, as in the example shown in FIG. 2(a).

実施例2 第3図は、この発明の第2実施例による光周波数変換受
信装置の構成を示すブロック図である。
Embodiment 2 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an optical frequency conversion receiver according to a second embodiment of the present invention.

同図(イ)は、光周波数上昇変換して受信する受信装置
の構成を示すものである。図において、光フアイバ伝送
路4を通して伝送された周波数ω3の受信光信号は、ポ
ンプ光源21から出力された周波数ω、のポンプ光と光
結合器22にて合流され、パラメトリック光周波数変換
器23に供給される。パラメトリック光周波数変換器2
3は、これらの周波数の和ω、(−ω3+ω4)の周波
数を有する信号光を出力する。この信号光は、光フィル
タ24を通して受信部25の受光素子26に送られる。
FIG. 2(a) shows the configuration of a receiving device that performs up-conversion of optical frequency and receives the signal. In the figure, the received optical signal of frequency ω3 transmitted through the optical fiber transmission line 4 is combined with the pump light of frequency ω output from the pump light source 21 at the optical coupler 22, and then sent to the parametric optical frequency converter 23. Supplied. Parametric optical frequency converter 2
3 outputs signal light having a frequency of the sum of these frequencies ω, (−ω3+ω4). This signal light is sent to the light receiving element 26 of the receiving section 25 through the optical filter 24.

このような構成において、受光素子26が最高の特性す
なわち、高速応答性、低雑音性、量子効率、増倍率等を
示す光周波数をω、とすると、これは前述したように、
一般に伝送波長よりも短波長側にある可能性が高い。伝
送周波数ω、とポンプ光の周波数ω4との和がω、に等
しいか、可能な限り近いことが求められる。つまり、 ωrLrω、=ω3+ω4  ・・・・・・(4)とな
るようなポンプ光周波数ω、を選ぶ必要がある。
In such a configuration, if the optical frequency at which the light-receiving element 26 exhibits the best characteristics, i.e., high-speed response, low noise, quantum efficiency, multiplication factor, etc. is ω, then this is, as described above,
In general, it is likely to be on the shorter wavelength side than the transmission wavelength. The sum of the transmission frequency ω and the pump light frequency ω4 is required to be equal to or as close as possible to ω. In other words, it is necessary to select the pump light frequency ω such that ωrLrω,=ω3+ω4 (4).

このとき、必要であれば光フィルタ24で周波数ω3、
ω4の光を阻止し、周波数ω5の光だけを受光素子26
に導くようにする。このような受信器の構成は、直接検
波、コヒーレント検波を問わず適用することができる。
At this time, if necessary, use the optical filter 24 to set the frequency ω3,
The light receiving element 26 blocks the light of frequency ω4 and only receives the light of frequency ω5.
Let it guide you. Such a receiver configuration can be applied to both direct detection and coherent detection.

さらに、第3図(ロ)に示すように、伝送周波数ω3に
対して、マイクロ波周波数程度の周波数差Δωを有する
周波数ω4(=ω、+Δω)のポンプ光をポンプ光源3
1から出力し、光フアイバ伝送路4からの受信光信号と
光結合器32で合流した後、パラメトリック光周波数変
換器33へ導いて周波数下降変換を行い、マイクロ波信
号を直接得るタイプの受信装置を構成することも可能で
ある。
Furthermore, as shown in FIG. 3 (b), pump light of frequency ω4 (=ω, +Δω) having a frequency difference Δω of about the microwave frequency with respect to the transmission frequency ω3 is transmitted to the pump light source 3.
1, the received optical signal from the optical fiber transmission line 4 is combined with the optical coupler 32, and then guided to the parametric optical frequency converter 33 for frequency downconversion, thereby directly obtaining a microwave signal. It is also possible to configure

周波数変換器33から出力されたマイクロ波信号は、受
信部34内の受信素子35にて検出される。この場合、
受信素子35は、マイクロ波を受信するものでよく、光
波長に対する感度は不要になる。
The microwave signal output from the frequency converter 33 is detected by the receiving element 35 in the receiving section 34. in this case,
The receiving element 35 may be one that receives microwaves, and does not need to be sensitive to optical wavelengths.

実施例3 第4図は、この発明の実施例3による光伝送方式におけ
る中間中継器の構成を示すブロック図である。
Embodiment 3 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an intermediate repeater in an optical transmission system according to Embodiment 3 of the present invention.

ここでは、パルス変調の場合を考え、簡単のために、水
中u ?+Zの受信側・送信側両方におけるポンプ周波
数を同じ周波数ω、であるとする。
Here, we consider the case of pulse modulation, and for simplicity, we consider the case of underwater u? Assume that the pump frequencies on both the receiving and transmitting sides of +Z are the same frequency ω.

受信光信号Sa(周波数ω3)は、ポンプ光源41から
のポンプ光sbと合波フィルタ42で合わされ、光パラ
メトリツク上昇変換器43において、周波数ω1(=ω
+ω)の信号光Scに変換される。
The received optical signal Sa (frequency ω3) is combined with the pump light sb from the pump light source 41 in the multiplexing filter 42, and in the optical parameter increase converter 43, the frequency ω1 (=ω
+ω) into signal light Sc.

このポンプ光源41からのポンプ光sbは、第5図(b
)に示すように、電圧制御発振器(VCO)44からの
正弦波で微少に強度変調されるものとし、その平均光電
力は、自動電力制御器(APC)45で安定化しておく
。また、モニタ46は、受信光信号Saの平均受信電力
をモニタする。なお、上記VCO44から出力される正
弦波の周波数は、第5図(a) 、 (b)に示すよう
に、受信光信号Saの変調周波数に等しくなるように、
また、受信光信号Saとポンプ光sbの各変調成分の位
相が90度ずれたところでフェーズロックされるように
制御される。
The pump light sb from this pump light source 41 is as shown in FIG.
), the intensity is slightly modulated by a sine wave from a voltage controlled oscillator (VCO) 44, and the average optical power is stabilized by an automatic power controller (APC) 45. Furthermore, the monitor 46 monitors the average received power of the received optical signal Sa. The frequency of the sine wave output from the VCO 44 is adjusted so that it is equal to the modulation frequency of the received optical signal Sa, as shown in FIGS. 5(a) and 5(b).
Further, control is performed so that the phases of the received optical signal Sa and the modulated components of the pump light sb are phase-locked when they are shifted by 90 degrees.

光パラメトリツク上昇変換器43からの出力信号Sc(
第5図(C))は、光分岐47で二分され、−方は光識
別器48で光信号のまま識別されて光信号Se(第5図
(e))として出力される。
The output signal Sc from the optical parametric increase converter 43 (
5(C)) is divided into two by an optical branch 47, and the negative half is identified as an optical signal by an optical discriminator 48 and outputted as an optical signal Se (FIG. 5(e)).

もう一方は、モニタ49で電気信号に変換された後、増
幅器50および低域濾波器(LPF)51を通して相関
信号Sd(第5図(d))となる。相関信号Sdは、差
動増幅器51を用いてモニタ46からの信号との差を取
ってから、VCO44の制御信号として入力する。これ
は、受信光電力の変動によって、VCO44が不用意に
発振周波数を変えることを防ぐための処置である。
The other signal is converted into an electrical signal by a monitor 49 and then passed through an amplifier 50 and a low-pass filter (LPF) 51 to become a correlation signal Sd (FIG. 5(d)). The difference between the correlation signal Sd and the signal from the monitor 46 is calculated using the differential amplifier 51, and then input as a control signal to the VCO 44. This is a measure to prevent the VCO 44 from inadvertently changing its oscillation frequency due to fluctuations in received optical power.

ここで、受信光信号Saとポンプ光sbの変調成分の位
相が互いに90度ずれているときに、相関信号Sdが零
になるように、位相と増幅器50の利得を調整しておく
。こうすることにより、受信光信号Saの位相が、第5
図に示すように遅れる場合には相関信号Sdが増大し、
逆に進む場合には相関信号Sdが減少するようにできる
ので、受信光信号Saの位相変動を検出でき、VCO4
4の発振周波数を受信光信号Saの変調周波数と一致さ
せ、かつこれらの位相が90度ずれた点でフェーズロツ
クすることが可能となる。
Here, the phase and the gain of the amplifier 50 are adjusted so that the correlation signal Sd becomes zero when the phases of the modulation components of the received optical signal Sa and the pump light sb are shifted by 90 degrees from each other. By doing this, the phase of the received optical signal Sa becomes the fifth
As shown in the figure, when there is a delay, the correlation signal Sd increases,
When proceeding in the opposite direction, the correlation signal Sd can be made to decrease, so the phase fluctuation of the received optical signal Sa can be detected, and the VCO4
It is possible to make the oscillation frequency of 4 coincide with the modulation frequency of the received optical signal Sa, and to perform phase locking at a point where their phases are shifted by 90 degrees.

VCO44からの信号は、電力増幅器52で増幅された
後、パルス発生器54に供給へれ、クロックパルスを発
生させる。さらに、このクロックパルスは、送信側ポン
プ光源55で光クロツクパルスSr(第5図(f))に
変換され、先の光識別器48の出力Seと合波フィルタ
56で合わされ、光パラメトリツク下降変換器57に入
力され、第2図(ロ)で示したような動作で、上記信号
SeとSfとの周波数差ω3(=ω、−ω、)を周波数
とする送信信号Sg(第5図(g))が得られる。
The signal from the VCO 44 is amplified by a power amplifier 52 and then supplied to a pulse generator 54 to generate clock pulses. Furthermore, this clock pulse is converted into an optical clock pulse Sr (FIG. 5(f)) by the transmitting side pump light source 55, and is combined with the output Se of the optical discriminator 48 by the multiplexing filter 56 to perform optical parametric downconversion. 57, and by the operation shown in FIG. 2(B), the transmission signal Sg (FIG. g)) is obtained.

このとき、伝送されるデータ信号そのものは全て光素子
で処理されるため、高速動作が期待できる。その他、高
速動作が求められるのは、VCO44とその出力でポン
プ光sb、srを発生させる回路部分であるが、広い帯
域にわたって平坦な利得特性を持つ必要はない。
At this time, the transmitted data signals themselves are all processed by optical elements, so high-speed operation can be expected. In addition, high-speed operation is required for the VCO 44 and the circuit portion that generates the pump lights sb and sr using its output, but it is not necessary to have flat gain characteristics over a wide band.

また、周波数変換光Scに相関信号Sdが重畳されるこ
とによって、光識別器48の出力Seに誤りを生じるよ
うであれば、光識別器48の前段に光リミット増幅器を
配置し、周波数変換先Scよりレベルの低い相関信号S
dの影響を除くようにすればよい。
In addition, if an error occurs in the output Se of the optical discriminator 48 due to the correlation signal Sd being superimposed on the frequency-converted light Sc, an optical limit amplifier is placed before the optical discriminator 48, and Correlation signal S lower in level than Sc
What is necessary is to remove the influence of d.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、発光・受光素子
が動作する波長と、伝送路を伝搬する波長を各々独立に
最適化することが可能である。また、パラメトリック相
互作用は増幅を伴うようにし得る利点がある。
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, it is possible to independently optimize the wavelength at which the light emitting/light receiving element operates and the wavelength at which the transmission path propagates. Parametric interactions also have the advantage of being accompanied by amplification.

さらに、上で述べた光送受信装置は、有線伝送に限らず
、無線伝送にも適用することができる。
Furthermore, the optical transmitter/receiver described above can be applied not only to wired transmission but also to wireless transmission.

大気の光に対する透過率特性は、波長にして108m付
近にピークがある。この波長帯をチャネルとし、半導体
発光・受光素子を用いようとする場合には、本発明以外
には現在のところ手段がない。
The transmittance characteristics for atmospheric light have a peak around 108 m in wavelength. If this wavelength band is used as a channel and a semiconductor light-emitting/light-receiving element is to be used, there is currently no means other than the present invention.

人工衛星対地上の通信を考えると、装置の小型化・軽量
化の観点から、衛星搭載機器としては半導体素子がふさ
れしいと言える。
When considering satellite-to-ground communications, semiconductor devices are suitable for on-board equipment from the standpoint of reducing the size and weight of the equipment.

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

第1図は本発明の実施例1による光周波数変換送信装置
の構成を示すブロック図、 第2図は本発明の実施例1による光周波数変換送信装置
の動作を示す波形図で、同図(イ)は片方を変調する場
合、同図(ロ)は両方を変調する場合である。 第3図は本発明の実施例2による光周波数変換受信装置
の構成を示すブロック図で、同図(イ)は光周波数上昇
変換して受信する受信装置の構成を示すブロック図、同
図(ロ)はマイクロ波に直接変換する受信装置の構成を
示すブロック図、第4図は本発明の実施例3による光伝
送方式における中間中継器の構成を示すブロック図、第
5図は同中間中継器の動作を示す波形図、第6図は従来
の光伝送システムの基本構成を示すブロック図である。 l・・・・・・送信部、2・・・・・・発光素子、3・
・・・・・レンズ系、4・・・・・・光フアイバ伝送路
、5・・・・・・受信部、6・・・・・・受光素子、1
1・・・・・・光源、12・・・・・・光源、13・・
・・・・光結合器、14・・・・・・パラメトリック光
周波数変換器、15・・・・・・レンズ系、21・・・
・・・ポンプ光源、22・・・・・・光結合器、23・
・・・・・パラメトリック光周波数変換器、24・・・
・・・光フィルタ、25・・・・・・受信部、26・・
・・・・受光素子、31・・・・・・ポンプ光源、32
・・・・・・光結合器、33・・・・・・パラメトリッ
ク光周波数変換器、34・・・・・・受信部、35・・
・・・・受信素子、41・・・・・・ポンプ光源、42
・・・・・・合波フィルタ、43・・・・・・光パラメ
トリツク上昇変換器、44・・・・・・VCo、45・
・・・・・APC(自動電力制御器)、46・・・・・
・モニタ、47・・・・・・光分岐、48・・・・・・
光識別器、49・・・・・・モニタ、50・・・・・・
増幅器、51・・・・・・LPF、52・・・・・・差
動増幅器、53・・・・・・電力増幅器、54・・・・
・・パルス発生器、55・・・・・・ポンプ光源、56
・・・・・・合波フィルタ、57・・・・・・光パラメ
トリツク下降変換器。 出願人  日本電信電話株式会社
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical frequency conversion transmitting device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the optical frequency converting transmitting device according to the first embodiment of the present invention. (a) is the case where one side is modulated, and (b) of the same figure is the case where both are modulated. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an optical frequency conversion receiving device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. B) is a block diagram showing the configuration of a receiving device that directly converts into microwaves, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an intermediate repeater in the optical transmission system according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the basic configuration of a conventional optical transmission system. l...Transmission unit, 2...Light emitting element, 3.
... Lens system, 4 ... Optical fiber transmission line, 5 ... Receiving section, 6 ... Light receiving element, 1
1...Light source, 12...Light source, 13...
...Optical coupler, 14...Parametric optical frequency converter, 15...Lens system, 21...
... Pump light source, 22 ... Optical coupler, 23.
...Parametric optical frequency converter, 24...
... Optical filter, 25 ... Receiving section, 26 ...
. . . Light receiving element, 31 . . . Pump light source, 32
...... Optical coupler, 33... Parametric optical frequency converter, 34... Receiving unit, 35...
...Reception element, 41 ...Pump light source, 42
...Mixing filter, 43 ... Optical parameter increase converter, 44 ... VCo, 45.
...APC (automatic power controller), 46...
・Monitor, 47... Optical branch, 48...
Optical identifier, 49...Monitor, 50...
Amplifier, 51...LPF, 52...Differential amplifier, 53...Power amplifier, 54...
... Pulse generator, 55 ... Pump light source, 56
. . . Combined filter, 57 . . . Optical parametric down converter. Applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電気信号を入力して光信号を出力する送信装置と
、この送信装置の出力光信号を送信端から受信端へ伝送
する光伝送路と、この光伝送路の受信端から送出される
出力光を電気信号に変換して出力する受信装置とを備え
た光伝送方式において、上記送信装置は、 2つの光源と、 これらの光源からの光信号を合波する光結合器と、 光学的非線形性を有する光学結晶を備え、前記2つの光
源からの光の周波数の差もしくは和に相当する周波数を
有する光信号を出力する光周波数変換器と を具備することを特徴とする光伝送方式。
(1) A transmitting device that inputs an electrical signal and outputs an optical signal, an optical transmission line that transmits the output optical signal of this transmitting device from the transmitting end to the receiving end, and the optical signal transmitted from the receiving end of this optical transmission path. In an optical transmission system that includes a receiving device that converts output light into an electrical signal and outputs it, the transmitting device includes two light sources, an optical coupler that combines optical signals from these light sources, and an optical coupler that combines optical signals from these light sources. An optical transmission system comprising: an optical frequency converter comprising an optical crystal having nonlinearity and outputting an optical signal having a frequency corresponding to the difference or sum of frequencies of light from the two light sources.
(2)電気信号を入力して光信号を出力する送信装置と
、この送信装置の出力光信号を送信端から受信端へ伝送
する光伝送路と、この光伝送路の受信端から送出される
出力光を電気信号に変換して出力する受信装置とを備え
た光伝送方式において、上記受信装置は、 1つの光源と、 この光源からの光と受信光信号とを合波する光結合器と
、 光学的非線形性を有する光学結晶を備え、前記光源から
の光と受信光信号の周波数の和もしくは差に相当する周
波数を有する光信号を出力する光周波数変換器と を具備することを特徴とする光伝送方式。
(2) A transmitting device that inputs an electrical signal and outputs an optical signal, an optical transmission line that transmits the output optical signal of this transmitting device from the transmitting end to the receiving end, and the optical signal transmitted from the receiving end of this optical transmission path. In an optical transmission system that includes a receiving device that converts output light into an electrical signal and outputs it, the receiving device includes one light source, an optical coupler that multiplexes the light from this light source and the received optical signal, and , an optical frequency converter comprising an optical crystal having optical nonlinearity and outputting an optical signal having a frequency corresponding to the sum or difference of the frequencies of the light from the light source and the received optical signal. Optical transmission method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999000697A1 (en) * 1997-06-26 1999-01-07 Corning Incorporated Modulation instability wavelength converter

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6249338A (en) * 1985-08-28 1987-03-04 Nec Corp Optical heterodyne/homodyne detecting receiver
JPS62100037A (en) * 1985-10-28 1987-05-09 Hitachi Ltd Optical transmission system

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