JP2000258479A

JP2000258479A - 光リモートアンテナ

Info

Publication number: JP2000258479A
Application number: JP11056296A
Authority: JP
Inventors: Mitsukazu Kondo; 充和近藤
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】光変調器に特性の変動があっても、常に正確
な測定を遂行し、あるいは、安定して電波の受信ができ
る光リモートアンテナを提供すること。【解決手段】光変調器モジュール１１内に配設した光
起電素子２１の電力によって駆動する信号発生器１２の
出力電気信号を、導波路型光変調器の位相シフト光導波
路３４の上を含む近傍に設けた変調制御電極３５に印加
する構成をなす光リモートアンテナ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波を光信号に
変換して検出する光リモートアンテナに関する。この種
の光リモートアンテナは、無線通信や放送等に使用され
る信号電波の受信や、ＥＭＣ分野で電波の強さや周波
数、電磁ノイズの検出等に使用される。

【０００２】

【従来の技術】情報網の発展に伴い、主要な情報伝送媒
体である電磁波の利用密度が増加し、その形態は、より
高周波域へと広がっている。通信システムにおいても、
高周波化が比較的容易な光ファイバ伝送路と無線の融合
が進んでいる。

【０００３】また、コンピュータなどの情報機器や通信
装置、ロボットなどのＦＡ機器、自動車の制御装置な
ど、多くの電子装置には、外部から到来する電磁波の影
響を受けて誤動作する危険が常に存在する。外来電磁波
の対策を行うには、まず各装置や機器が発生する電磁波
を正確に測定することが重要である。

【０００４】そこで、光変調器にアンテナロッドを接続
し、受信された電磁波を光信号に変換し、その光信号の
強度や周波数の検出を通じて電磁波を測定する光リモー
トアンテナが開発されている。電気信号から変換し、光
ファイバを伝送する光信号は、電磁ノイズの影響を受け
ないため、受信した電磁波を正確に測定する基礎とな
る。

【０００５】図６は、従来の光リモートアンテナの構成
の一例を示す図である。矢印付きの破線は、伝搬する光
の向きを示す（以下において同じ）。図７は、光リモー
トアンテナにセンサヘッドとして用いられる反射型の光
変調器モジュールの構成図である。光変調器モジュール
４１には、導波路型光変調器の１つである反射型の分岐
干渉型光変調器が内蔵されている。分岐干渉型光変調器
は、ｚカットのニオブ酸リチウム結晶の基板３１上に、
チタン拡散処理によって形成された入出射光導波路３３
と位相シフト光導波路３４、反射板３８、および、変調
電極３６から構成されている。

【０００６】アンテナ１８に誘起された電圧は、変調電
極３６に導かれ、位相シフト光導波路３４に印加され
る。光源１４の出射光は、長距離の光ファイバ２５、光
サーキュレータ１５、光ファイバ２６を順次通って光変
調器モジュール４１に入射する。入出射光導波路３３に
入射した光は、２つの位相シフト光導波路３４にエネル
ギーが分割され、反射板３８で反射されたのち、再び入
出射光導波路３３をとおって光ファイバ２６に出射され
る。出射光の強度は、位相シフト光導波路３４に印加さ
れた電圧に応じて変化する。長距離の光ファイバ２７を
伝搬して光検出器１６に入射する光の強度を光検出器１
６で検出することにより、アンテナ１８に誘起される電
磁波の強度や周波数、電磁波に含まれている信号などを
検出することができる。光ファイバ２５、２６、２７を
伝搬する光信号は、電磁ノイズの影響を全く受けないの
で、アンテナ１８に誘起された電圧信号が正確に伝達さ
れる。

【０００７】光リモートアンテナの特徴の１つは、光
変調器により入射光を変調して変調光を生成するため、
アンテナに接続される光変調器は、受動部品のみで構成
され、電源を要しないことである。光ファイバは、伝送
損失が低く、かつ信号の漏洩やノイズの取込がないこと
と相まって、センサヘッドとなる光変調器を、光源や光
検出器から遠く隔たった場所に設置することが可能であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光リモ
ートアンテナの構成では、光変調器が光源や光検出器か
ら遠く離れた場所に設置されるがゆえに、光変調器の動
作状態をその場で把握することができず、そのために、
光変調器の動作状態に応じたフィードバック制御をかけ
ることができないといった問題があった。

【０００９】光リモートアンテナは、それ自体は電源を
要しない前述の特徴をもとに、長期間、あるいは過酷な
環境のもとでの使用においても、安定に作動することが
求められる。

【００１０】本発明は、外部から電源を供給することな
く、光変調器に特性の変動があっても、常に正確な測定
を遂行し、あるいは、安定して電波の受信ができる光リ
モートアンテナを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電磁波に応じ
て電圧を誘起するアンテナと、光源と、光源から出射さ
れた光を電圧に応じて変調して変調光を生成する光変調
手段と、変調光に応じて装置出力を生成する出力手段と
を含む光リモートアンテナであって、光変調手段は、基
板上に形成された導波路型光変調器、および、基板と光
ファイバとの接続部を含む光変調器モジュールで構成さ
れ、光変調器モジュール内の基板の近傍に、光起電素子
が配設され、光起電素子には、光起電力を駆動電源と
し、一定電圧信号を出力する信号発生器が接続され、信
号発生器の出力電気信号が導波路型光変調器の位相シフ
ト光導波路の上を含む近傍に設けられた変調制御電極に
入力される構成をなす光リモートアンテナである。

【００１２】本発明の光リモートアンテナでは、光起電
素子に、二次電池やスーパーキャパシタを含むコンデン
サからなる平滑貯蔵手段が接続されている。平滑貯蔵手
段は、光起電素子によって生じた電力の変動を平滑にし
貯蔵する

【００１３】また、本発明の光リモートアンテナには、
出力手段は、光変調手段によって光変調した信号発生器
の出力信号の出力信号成分が常に一定となるように、光
源の出力を制御する制御回路が備えられている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００１５】図１は、本発明による光リモートアンテナ
の構成図である。図２は、本発明の光リモートアンテナ
に使用する反射型の分岐干渉型光変調器を内蔵した光変
調器モジュールの構成図である。光源１８、光サーキュ
レータ１５、および、出力手段１７に含まれる光検出器
１６は、図６に示した従来の光リモートアンテナに使用
したものと同じである。光変調器モジュール１１のパッ
ケージ２２内には、太陽電池などの光起電素子２１が設
置されている。図２に示すように、アンテナ１８に接続
される変調電極３６とは別に、分岐した位相シフト光導
波路３４の一方の近傍には、変調制御電極３５が配置さ
れている。変調制御電極３５には、光起電素子２１を電
源とし、一定電圧信号を出力する信号発生器１２の出力
信号が印加される。また、信号発生器１２には、二次電
池、スーパーキャパシタなどからなるコンデンサが平滑
貯蔵手段１３として、光起電素子２１と並列に接続され
ている。

【００１６】光起電素子２１は、散乱光や光導波路から
放射される光を、有効に受光し、電気エネルギーに変換
するように、光変調器モジュール１１のパッケージ２２
内部に、基板３１の周囲を取り囲み、基板３１の温度制
御を妨げない範囲で配置されている。図示はしていない
が、さらに、基板３１の上下にも光起電素子２１が配置
されている。光起電素子２１としては太陽電池が効果的
である。

【００１７】光ファイバ２６と入出射光導波路３３との
接続部での損失は、小さくなく、また、入出射光導波路
３３と位相シフト光導波路３４との接続部では、構造
上、約半分の光のエネルギーが損失となり、放射され
る。信号発生器１２の消費電力が一般に比較的小さいこ
ともあって、信号発生器１２の駆動に必要な電力を光起
電素子２１のみによって得ることができる。光変調器モ
ジュール１１の内部に配置された光起電素子２１は、全
体として大きな電力が得られるように、１２分割されて
いる。基板３１の上下面に配置され、同様に分割されて
いる光起電素子（図示せず）も含め、信号発生器１２を
駆動するに十分な電力が得られる。二次電池、スーパー
キャパシタからなる平滑貯蔵手段１３により、光起電素
子２１の光起電力の変動が吸収され、信号発生器１２の
安定駆動と、一定した信号レベルを出力することができ
る。

【００１８】アンテナ１８に誘起された電圧信号は、変
調電極３６に印加され、また、信号発生器１２の出力信
号は変調制御電極３５に印加され、両者は重畳して光信
号に変調され、光検出器１６を含む出力手段１７に入射
される。ここで、変調制御電極３５に印加する信号発生
器１２の出力信号の周波数は、アンテナ１８に誘起され
る電圧信号に比べ、低く設定しておけば、二つの信号は
互いに影響を受けない。

【００１９】出力手段１７に入射された光信号は、内部
に含まれる光検出器（図示せず）で電気信号に変換され
た上で、アンテナ１８に誘起された信号成分と、信号発
生器１２の出力信号成分に分離される。出力手段１７で
信号発生器１２の出力信号成分の変動を検出したとすれ
ば、光変調器モジュール１１に感度変化が生じたことに
なる。そして、感度変化の影響を受けて、アンテナ１８
に誘起された電圧信号成分も、変化して出力手段１７に
入力されていることになる。

【００２０】本発明のリモートアンテナは、図１に示す
ように、出力手段１７において、信号発生器１２の出力
信号成分が、常に一定になるように、出力手段１７の制
御回路により、光源１４の出力光強度にフィードバック
制御する構成となっている。その結果として、光変調器
モジュール１１の感度は、常に一定に維持され、アンテ
ナ１８に誘起された電圧信号は、安定した条件で受信さ
れる。

【００２１】表１は、本発明の光リモートアンテナに用
いた光源１４、および、光変調器モジュール１１等の、
詳細な内容を示す表である。

【００２２】

【表１】

【００２３】光変調器モジュール１１において、入射光
の減衰量は９.２ｄＢであり、太陽電池からなる光起電
素子２１による電力は、連続で平均０.８ｍＷ程度を示
し、信号発生器１２が必要とする消費電力（１００μＷ
程度）を上回り、必要な電力は、十分に確保されること
が確認された。。

【００２４】図５は、光リモートアンテナの稼働時にお
ける各要素の出力状態を示す図である。図５において、
（ａ）は、フィードバック制御をかけないときの、アン
テナ１８に誘起された電圧信号成分の、出力手段１７に
よる出力信号強度である。光変調器モジュール１１内の
温度上昇により、変調特性が変化し、出力の減少として
表れた。（ｂ）は、信号発生器１２の出力信号成分の、
出力手段１７における出力信号の変化である。階段状に
減少している出力信号の変化（ｂ）は、光変調器モジュ
ール１１の感度の変化を示している。

【００２５】そこで、出力手段１７の制御回路によっ
て、信号発生器１２の出力信号成分の変化分を、光源１
４にフィードバック制御した。（ｃ）は、フィードバッ
ク制御し結果の、光源１４の出力光強度である。（ｄ）
は、アンテナ１８に誘起された電圧信号成分の、出力手
段１７における出力信号強度を示す。光変調器モジュー
ル１１の感度は一定に維持される。

【００２６】図３、および図４は、それぞれ、本発明の
光リモートアンテナに使用する他の分岐干渉型光変調器
を内蔵した光変調器モジュールを示す図である。それぞ
れ、位相シフト光導波路３４と変調制御電極３５の相対
的な配置を異にしている。なお、図４の分岐干渉型光変
調器には、ｘカットのニオブ酸リチウム結晶の基板３２
が用いられている。

【００２７】なお、反射型の分岐干渉型光変調器内蔵モ
ジュールの代わりに、透過型の分岐干渉型光変調器を内
蔵した構成としても、同様の効果を得ることができる。

【００２８】光リモートアンテナには、長期間、あるい
は過酷な環境のもとでの使用においても、安定した感度
が求められる。本発明の光リモートアンテナでは、前述
した制御機能により、光変調器モジュール１１の感度を
一定に維持することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外部から電源を供給することなく、センサヘッドとして
の光変調器の特性に変動があっても、動作状況を常に正
確な測定を遂行し、あるいは、安定して電波の受信がで
きる光リモートアンテナを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光リモートアンテナの構成図。

【図２】本発明の光リモートアンテナに使用する反射型
の分岐干渉型光変調器を内蔵した光変調器モジュールの
構成図。

【図３】光リモートアンテナに使用する他の分岐干渉型
光変調器を内蔵した光変調器モジュールを示す図。

【図４】光リモートアンテナに使用する他の分岐干渉型
光変調器を内蔵した光変調器モジュールを示す図。

【図５】光リモートアンテナの稼働時における各要素の
出力状態を示す図。

【図６】従来の光リモートアンテナの構成を示す図。

【図７】反射型の光変調器モジュールの構成図。

【符号の説明】１１光変調器モジュール１２信号発生器１３平滑貯蔵手段１４光源１５光サーキュレータ１６光検出器１７出力手段１８アンテナ２１光起電素子２２パッケージ２５，２６，２７光ファイバ３１，３２基板３３入出射光導波路３４位相シフト光導波路３５変調制御電極３６，３７変調電極３８反射板４１光変調器モジュール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁波に応じて電圧を誘起するアンテナ
と、光源と、該光源から出射された光を前記電圧に応じ
て変調して変調光を生成する光変調手段と、前記変調光
に応じて装置出力を生成する出力手段とを含む光リモー
トアンテナにおいて、前記光変調手段は、基板上に形成
された導波路型光変調器、および、前記基板と光ファイ
バとの接続部を含む光変調器モジュールで構成され、該
光変調器モジュール内の前記基板の近傍には、光起電素
子が配設され、該光起電素子には、該光起電素子の光起
電力を駆動電源とし、一定電圧信号を出力する信号発生
器が接続され、該信号発生器の出力信号が該導波路型光
変調器の光導波路の上を含む近傍に設けられた変調制御
電極に入力される構成をなしていることを特徴とする光
リモートアンテナ。
【請求項２】前記光起電素子には、該光起電素子によ
って生じた電力の変動を平滑にし、貯蔵する平滑貯蔵手
段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の光
リモートアンテナ。
【請求項３】前記平滑貯蔵手段は、二次電池、および
／またはスーパーキャパシタを含むコンデンサからなる
ことを特徴とする請求項２記載の光リモートアンテナ。
【請求項４】前記出力手段は、光変調した前記出力信
号の出力信号成分が常に一定となるように、前記光源の
出力を制御する制御回路を備えていることを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光リモート
アンテナ。