JP2000278218A - Frequency modulator - Google Patents

Frequency modulator

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JP2000278218A JP2000010929A JP2000010929A JP2000278218A JP 2000278218 A JP2000278218 A JP 2000278218A JP 2000010929 A JP2000010929 A JP 2000010929A JP 2000010929 A JP2000010929 A JP 2000010929A JP 2000278218 A JP2000278218 A JP 2000278218A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a phase noise included in an FM modulation signal while realizing frequency modulation with high frequencies at a broad band. SOLUTION: A 1st optical modulator 102 converts an electric signal Si into an optical frequency modulation signal L1, and gives the signal L1 to a 1st optical receiver 110 together with a non modulation light L2 outputted from a local oscillation light source 103. The 1st optical receiver 110 generates an FM modulation signal that is a beat signal between the two lights. A filter 111 receives this FM modulation signal, extracts only its carrier component, which is given to a frequency converter 112, where the component is frequency- converted as a signal Sx. A 2nd optical modulator 113 uses the signal Sx after frequency conversion to apply optical amplitude modulation or optical intensity modulation to the non modulation light L2 from the local oscillation light source 103. A 2nd optical receiver 114 receives a signal L2X after the optical modulation and the optical signal L1 from the 1st optical modulator 102 and provides an output of the MF modulation signal Sfm that is a beat signal between the two optical signals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザによ
る光周波数変調と光ヘテロダイン検波とを利用して、広
帯域な周波数変調信号(以下「FM変調信号」という)
を発生させる変調装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband frequency modulation signal (hereinafter referred to as "FM modulation signal") utilizing optical frequency modulation by a semiconductor laser and optical heterodyne detection.
And a modulation device for generating the following.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14は、従来の周波数変調装置の構成
を示すブロック図である。この周波数変調装置は、例え
ば文献(K.Kikushima, et al, "Optical Super Wide-Ba
nd FMModulation Scheme and Its Application to Mult
i-Channel AM Video Transmission Systems", IOOC'95
Technical Digest, Vol.5 PD2-7, pp.33-34)に、その
動作などが詳しく説明されている。図14に示したこの
周波数変調装置は、信号源700と、光変調器702
と、局発光源703と、第1の光導波路706と、第2
の光導波路708と、光受信器714とを備えている。
2. Description of the Related Art FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional frequency modulation device. This frequency modulation device is described, for example, in the literature (K. Kikushima, et al, "Optical Super Wide-Ba
nd FMModulation Scheme and Its Application to Mult
i-Channel AM Video Transmission Systems ", IOOC'95
Technical Digest, Vol.5 PD2-7, pp.33-34) describes its operation in detail. The frequency modulation device shown in FIG. 14 includes a signal source 700 and an optical modulator 702.
, A local light source 703, a first optical waveguide 706, and a second
708 and an optical receiver 714.

【0003】上記の周波数変調装置において、信号源7
00は、FM変調すべき元信号となる電気信号Siを出
力する。光変調器702は、例えば半導体レーザで構成
される。一般に、半導体レーザは、注入電流一定の条件
では一定の光周波数f1の光を出力し、その注入電流を
振幅変調すると、光周波数も変調を受けて、光周波数f
1を中心とした光周波数変調信号を出力する。光変調器
702は、この性質により、信号源700から入力され
た電気信号Siを光周波数変調信号L1に変換し、出力
する。局発光源703は、一定の光周波数f2の無変調
光L2を出力する。光変調器702および局発光源70
3から出力される各光L1,L2は、それぞれ第1の光
導波路706および第2の光導波路708を介して、光
受信器714に入力される。光受信器714は、自乗検
波特性を有するフォトダイオードなどで構成され、入力
される2つの光L1,L2の光周波数差に相当する周波
数fs=|f1−f2|において当該2つの光のビート
信号を出力する(この動作は「光ヘテロダイン検波」と
呼ばれる)。このようにして得られたビート信号は、信
号源700からの電気信号Siを元信号とした周波数変
調信号Sfmとなる。
In the above-described frequency modulation device, the signal source 7
00 outputs an electric signal Si which is an original signal to be FM-modulated. The optical modulator 702 is formed of, for example, a semiconductor laser. In general, a semiconductor laser outputs light at a constant optical frequency f1 under the condition of a constant injection current, and when the injection current is amplitude-modulated, the optical frequency is also modulated, and the optical frequency f1
An optical frequency modulation signal centered at 1 is output. Due to this property, the optical modulator 702 converts the electric signal Si input from the signal source 700 into an optical frequency modulation signal L1, and outputs the signal. The local light source 703 outputs unmodulated light L2 having a constant optical frequency f2. Optical modulator 702 and local light source 70
The lights L1 and L2 output from 3 are input to the optical receiver 714 via the first optical waveguide 706 and the second optical waveguide 708, respectively. The optical receiver 714 is composed of a photodiode having a square-law detection characteristic or the like, and a beat signal of the two lights L1 and L2 at a frequency fs = | f1-f2 | corresponding to an optical frequency difference between the two lights. (This operation is called “optical heterodyne detection”). The beat signal thus obtained becomes a frequency modulation signal Sfm using the electric signal Si from the signal source 700 as an original signal.

【0004】以上のようにして、図14に示した従来の
周波数変調装置では、半導体レーザの高い周波数変調効
率(一般の電気回路方式の場合における周波数変調効率
の10倍以上)を利用することによって、一般の電気回
路では作成困難な非常に高周波かつ広帯域な(周波数偏
移量の大きい)FM変調信号を容易に生成することがで
きる。
As described above, the conventional frequency modulation device shown in FIG. 14 utilizes the high frequency modulation efficiency of a semiconductor laser (10 times or more the frequency modulation efficiency of a general electric circuit system). In addition, it is possible to easily generate an FM modulation signal having a very high frequency and a wide band (having a large amount of frequency shift), which is difficult to generate with a general electric circuit.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザ等の光源は一般に電気発振器と比較して位相雑音
が大きいため、上記従来の周波数変調装置は、それによ
って生成されたFM変調信号の復調の際に白色雑音成分
が増大するという特有の問題を有している。すなわち、
光変調器702からの光周波数変調信号L1および局発
光源703からの無変調光L2が図15(A)に示すよ
うな周波数スペクトルを有する場合には、光受信器71
4から出力されるFM変調信号Sfmの周波数スペクトル
は図15(B)に示すようなものとなる。図15(A)
および(B)に示されるように、FM変調信号Sfmに含
まれる位相雑音は、光周波数変調信号L1および無変調
光L2のそれぞれに含まれる位相雑音の総和となるた
め、このFM変調信号Sfmを復調する際に白色雑音成分
が増大する。
However, since a light source such as a semiconductor laser generally has a larger phase noise than an electric oscillator, the above-mentioned conventional frequency modulation apparatus has a problem in demodulating an FM modulation signal generated thereby. In addition, there is a specific problem that the white noise component increases. That is,
If the optical frequency modulation signal L1 from the optical modulator 702 and the unmodulated light L2 from the local light source 703 have a frequency spectrum as shown in FIG.
The frequency spectrum of the FM-modulated signal Sfm output from 4 is as shown in FIG. FIG. 15 (A)
As shown in (B) and (B), the phase noise included in the FM modulation signal Sfm is the sum of the phase noises included in each of the optical frequency modulation signal L1 and the unmodulated light L2. When demodulating, the white noise component increases.

【0006】それ故に、本発明の目的は、半導体レーザ
による光周波数変調と光ヘテロダイン検波とを組み合わ
せた構成により、高周波かつ広帯域な周波数変調を実現
しながら、生成される周波数変調信号に含まれる位相雑
音を抑圧し、雑音特性に優れた周波数変調装置を提供す
ることである。
Therefore, an object of the present invention is to realize a high-frequency and wide-band frequency modulation while realizing a high-frequency and wide-band frequency modulation by a configuration combining optical frequency modulation by a semiconductor laser and optical heterodyne detection. An object of the present invention is to provide a frequency modulation device that suppresses noise and has excellent noise characteristics.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段および発明の効果】第1の
発明は、光周波数の互いに異なる第1および第2の光を
それぞれ出力する第1および第2の光源を用いた光周波
数変調および光ヘテロダイン検波により、入力電気信号
を周波数変調信号に変換し、FM変調信号として出力す
る周波数変調装置であって、前記入力電気信号で周波数
変調された前記第1の光を第1の光信号として出力する
第1の光変調器と、前記第1および第2の光から自乗検
波特性に基づく光検波によって得られるビート信号の搬
送波成分に相当する無変調ビート信号を生成するビート
信号生成部と、前記無変調ビート信号の周波数を変換す
ることにより周波数変換信号を生成する周波数変換器
と、前記第1の光信号と前記第2の光とのうち一方を前
記周波数変換信号で光振幅変調または光強度変調するこ
とにより第2の光信号を生成する第2の光変調器と、前
記第1の光信号と前記第2の光とのうちの他方および前
記第2の光信号を受け取って、自乗検波特性に基づく光
検波により前記FM変調信号を生成する光受信器と、を
備える。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention A first invention is an optical frequency modulation and optical system using first and second light sources respectively outputting first and second lights having different optical frequencies. What is claimed is: 1. A frequency modulation device that converts an input electric signal into a frequency modulation signal by heterodyne detection, and outputs the frequency-modulated signal as an FM modulation signal, wherein the first light frequency-modulated by the input electric signal is output as a first optical signal. A first optical modulator, a beat signal generation unit that generates an unmodulated beat signal corresponding to a carrier component of a beat signal obtained by optical detection based on the squared detection characteristic from the first and second lights, A frequency converter that generates a frequency conversion signal by converting the frequency of an unmodulated beat signal; and one of the first optical signal and the second light is the frequency conversion signal. A second optical modulator that generates a second optical signal by performing amplitude modulation or optical intensity modulation, and outputs the other of the first optical signal and the second light and the second optical signal. An optical receiver that receives the signal and generates the FM modulation signal by optical detection based on the squared detection characteristic.

【0008】上記第1の発明によれば、2つの光源(第
1および第2の光源)と2つの自乗検波器(ビート信号
生成部および光受信器)とにより2つの光ヘテロダイン
系が実現され、第1の光源に対応する第1の光変調器と
局発光源に相当する第2の光源とビート信号生成部とで
構成される第1の光ヘテロダイン系において生成される
ビート信号の搬送波成分(中心周波数成分)を周波数変
換することにより得られる周波数変換信号で、第1の光
変調器と第2の光源(局発光源)と光受信器とで構成さ
れる第2の光ヘテロダイン系における2つの光のうちい
ずれか一方が振幅変調または強度変調される。これによ
り、第2の光ヘテロダイン系において生成されるビート
信号であるFM変調信号の位相雑音を抑圧し、雑音特性
に優れた周波数変調を実現できる。
According to the first aspect, two optical heterodyne systems are realized by two light sources (first and second light sources) and two square-law detectors (beat signal generator and optical receiver). A carrier component of a beat signal generated in a first optical heterodyne system including a first light modulator corresponding to the first light source, a second light source corresponding to a local light source, and a beat signal generation unit (Center frequency component) is a frequency conversion signal obtained by frequency conversion, and is used in a second optical heterodyne system including a first optical modulator, a second light source (local light source), and an optical receiver. Either one of the two lights is subjected to amplitude modulation or intensity modulation. As a result, the phase noise of the FM modulation signal, which is a beat signal generated in the second optical heterodyne system, is suppressed, and frequency modulation with excellent noise characteristics can be realized.

【0009】第2の発明は、第1の発明において、前記
第1の光変調器は、直接変調によって前記第1の光信号
を生成し、前記ビート信号生成部は、前記第1の光信号
および前記第2の光を受け取って、自乗検波特性に基づ
く光検波により、前記第1の光信号および前記第2の光
の光周波数の差に相当する中心周波数を有する変調され
た電気信号である変調ビート信号を生成する受光素子
と、前記変調ビート信号からその搬送波成分を抽出し、
当該搬送波成分を前記無変調ビート信号として出力する
フィルタとを含むことを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect, the first optical modulator generates the first optical signal by direct modulation, and the beat signal generating section generates the first optical signal. And a modulated electric signal having a center frequency corresponding to a difference between an optical frequency of the first optical signal and an optical frequency of the second light by optical detection based on the square-law detection characteristic upon receiving the second light. A light receiving element for generating a modulated beat signal, and extracting the carrier component from the modulated beat signal;
A filter that outputs the carrier component as the unmodulated beat signal.

【0010】上記第2の発明によれば、直接変調によっ
て第1の光信号が生成され、この第1の光信号と第2の
光とから生成される変調ビート信号から搬送波成分であ
る無変調ビート信号がフィルタによって抽出され、その
無変調ビート信号を周波数変換することにより得られる
周波数変換信号で、第2の光ヘテロダイン系における2
つの光のうちいずれか一方が振幅変調または強度変調さ
れる。これにより、光受信器により生成されるFM変調
信号の位相雑音を抑圧し、雑音特性に優れた周波数変調
を実現できる。
According to the second aspect of the present invention, the first optical signal is generated by the direct modulation, and the non-modulated carrier wave component is obtained from the modulated beat signal generated from the first optical signal and the second light. A beat signal is extracted by a filter, and is a frequency-converted signal obtained by frequency-converting the unmodulated beat signal.
Either of the two lights is subjected to amplitude modulation or intensity modulation. As a result, phase noise of the FM modulation signal generated by the optical receiver can be suppressed, and frequency modulation with excellent noise characteristics can be realized.

【0011】第3の発明は、第1の発明において、前記
第1の光変調器は、無変調光である前記第1の光を出力
する前記第1の光源と、前記第1の光源から出力された
前記第1の光を前記入力電気信号で変調することにより
前記第1の光信号を生成する外部光変調器とを含み、前
記第2の光源は、無変調光を前記第2の光として出力
し、前記ビート信号生成部は、無変調光である前記第1
および第2の光を受け取って、自乗検波特性に基づく光
検波により前記無変調ビート信号を生成する受光素子を
含むことを特徴とする。
[0013] In a third aspect based on the first aspect, the first optical modulator comprises: a first light source that outputs the first light that is unmodulated light; An external optical modulator that generates the first optical signal by modulating the output first light with the input electric signal, wherein the second light source converts the unmodulated light into the second optical signal. Output as light, and the beat signal generating section outputs the first unmodulated light.
And a light receiving element that receives the second light and generates the non-modulated beat signal by optical detection based on the squared detection characteristic.

【0012】上記第3の発明によれば、外部変調によっ
て第1の光から変調光である第1の光信号に変換され、
ビート信号生成部では、無変調光である第1及び第2の
光から無変調ビート信号が生成される。このため、変調
ビート信号からその搬送波成分を抽出するためのフィル
タが不要となる。
According to the third aspect, the first light is converted into the first light signal which is the modulated light by the external modulation,
In the beat signal generation unit, an unmodulated beat signal is generated from the first and second lights that are unmodulated lights. Therefore, a filter for extracting the carrier component from the modulated beat signal becomes unnecessary.

【0013】第4の発明は、第1の発明において、前記
第1の光変調器は、前記入力電気信号の振幅変化を前記
第1の光の光周波数の変化に一意に変換することによ
り、所定の中心周波数f1の前記第1の光信号を生成
し、前記第2の光源は、所定の周波数f2の光を前記第
2の光として出力し、前記ビート信号生成部は、前記第
1の光信号と前記第2の光とを受け取って、自乗検波特
性に基づく光検波により、前記第1の光信号および前記
第2の光の光周波数の差に相当する周波数fs=|f1
−f2|において、変調された電気信号である変調ビー
ト信号を生成する受光素子と、前記変調ビート信号から
その搬送波成分を抽出し、当該搬送波成分を前記無変調
ビート信号として出力するフィルタとを含み、前記周波
数変換器は、前記無変調ビート信号を所定の周波数fx
の信号に変換し、変換後の当該信号を前記周波数変換信
号として出力し、前記第2の光変調器は、前記第1の光
信号と前記第2の光とのうち一方を周波数fx の前記周
波数変換信号で光振幅変調または光強度変調することに
より第2の光信号を生成し、前記光受信器は、前記第1
の光信号と前記第2の光とのうちの他方および前記第2
の光信号を受け取って、自乗検波特性に基づく光検波に
より、周波数fL =|fs−fx | において前記FM
変調信号を生成することを特徴とする。
In a fourth aspect based on the first aspect, the first optical modulator uniquely converts a change in the amplitude of the input electric signal into a change in the optical frequency of the first light. The second light source generates the first light signal having a predetermined center frequency f1, the second light source outputs light having a predetermined frequency f2 as the second light, and the beat signal generation unit generates the first light signal. An optical signal and the second light are received, and a frequency fs = | f1 corresponding to a difference between the optical frequencies of the first optical signal and the second light is obtained by optical detection based on the squared detection characteristic.
−f2 |, including a light receiving element that generates a modulated beat signal that is a modulated electric signal, and a filter that extracts a carrier component from the modulated beat signal and outputs the carrier component as the unmodulated beat signal. The frequency converter converts the unmodulated beat signal to a predetermined frequency fx
And the converted signal is output as the frequency-converted signal. The second optical modulator converts one of the first optical signal and the second light into a signal having a frequency fx. A second optical signal is generated by performing optical amplitude modulation or optical intensity modulation with a frequency conversion signal, and the optical receiver includes the first optical signal.
The other of the optical signal and the second light and the second
At the frequency fL = | fs-fx | by the optical detection based on the squared detection characteristic.
A modulation signal is generated.

【0014】上記第4の発明によれば、第1の光変調器
により入力電気信号が光周波数変調信号に変換され、第
1の光変調器と局発光源に相当する第2の光源とビート
信号生成部とで構成される第1の光ヘテロダイン系にお
いて、ビート信号生成部から出力される無変調ビート信
号である搬送波成分が周波数変換され、第1の光変調器
と第2の光源(局発光源)と光受信器とで構成される第
2の光ヘテロダイン系において、第1の光変調器または
第2の光源から出力される光のいずれか一方が、上記の
周波数変換された搬送波成分で振幅変調または強度変調
される。これにより、光受信器から出力されるビート信
号であるFM変調信号の位相雑音を抑圧し、雑音特性に
優れた周波数変調を実現できる。
According to the fourth aspect, the input electric signal is converted into the optical frequency modulation signal by the first optical modulator, and the first optical modulator and the second light source corresponding to the local light source are connected to the beat light source. In a first optical heterodyne system including a signal generation unit, a carrier component which is an unmodulated beat signal output from the beat signal generation unit is frequency-converted, and the first optical modulator and the second light source (station) In a second optical heterodyne system composed of a light-emitting source) and an optical receiver, one of the light output from the first optical modulator and the light from the second light source is converted into the frequency-converted carrier wave component. Is subjected to amplitude modulation or intensity modulation. As a result, the phase noise of the FM signal, which is the beat signal output from the optical receiver, is suppressed, and frequency modulation with excellent noise characteristics can be realized.

【0015】第5の発明は、第1の発明において、前記
入力電気信号を互いに逆相の第1および第2の電気信号
に分岐させる分波器と、前記第2の電気信号を光強度変
調によって第3の光信号に変換する第3の光変調器と、
を更に備え、前記第1の光変調器は、直接変調によって
前記第1の電気信号の振幅変化を前記第1の光の光周波
数の変化に一意に変換することにより、所定の中心周波
数f1の前記第1の光信号を生成し、前記第2の光源
は、所定の周波数f2の光を前記第2の光として出力
し、前記ビート信号生成部は、前記第1の光信号と前記
第2の光とを受け取って、自乗検波特性に基づく光検波
により、前記第1の光信号および前記第2の光の光周波
数の差に相当する周波数fs=|f1−f2|におい
て、変調された電気信号である変調ビート信号を生成す
る受光素子と、前記変調ビート信号からその搬送波成分
を抽出し、当該搬送波成分を前記無変調ビート信号とし
て出力するフィルタとを含み、前記周波数変換器は、前
記無変調ビート信号を所定の周波数fx の信号に変換
し、変換後の当該信号を前記周波数変換信号として出力
し、前記第2の光変調器は、前記第1の光信号と前記第
2の光とのうち一方を周波数fx の前記周波数変換信号
で光振幅変調または光強度変調することにより第2の光
信号を生成し、前記光受信器は、前記第1の光信号と前
記第2の光とのうちの他方および前記第2の光信号を受
け取って、自乗検波特性に基づく光検波により、周波数
fL =|fs−fx| において前記FM変調信号を生成
するとともに、前記第3の光信号を受け取って、前記光
検波により、前記第3の光信号に含まれる光強度変調成
分に相当する電気信号を生成することを特徴とする。
In a fifth aspect based on the first aspect, the duplexer branches the input electrical signal into first and second electrical signals having phases opposite to each other, and optical intensity modulation of the second electrical signal. A third optical modulator for converting into a third optical signal by
And the first optical modulator uniquely converts a change in the amplitude of the first electric signal into a change in the optical frequency of the first light by direct modulation, thereby obtaining a predetermined center frequency f1. The first light signal is generated, the second light source outputs light having a predetermined frequency f2 as the second light, and the beat signal generation unit outputs the first light signal and the second light signal. And modulated by the optical detection based on the squared detection characteristic at the frequency fs = | f1-f2 | corresponding to the difference between the optical frequencies of the first optical signal and the second light. A light-receiving element that generates a modulated beat signal that is a signal; and a filter that extracts a carrier component of the modulated beat signal and outputs the carrier component as the unmodulated beat signal. Place the modulated beat signal And outputs the converted signal as the frequency-converted signal. The second optical modulator converts one of the first optical signal and the second light into a frequency fx signal. generating a second optical signal by performing optical amplitude modulation or optical intensity modulation with the frequency-converted signal of fx, wherein the optical receiver includes the other of the first optical signal and the second optical signal and the second optical signal. The second optical signal is received, the FM modulation signal is generated at a frequency fL = | fs-fx | by optical detection based on the squared detection characteristic, and the third optical signal is received and the optical detection is performed. Thus, an electrical signal corresponding to a light intensity modulation component included in the third optical signal is generated.

【0016】上記第5の発明によれば、周波数変調の元
信号である入力電気信号が互いに逆相の第1および第2
の電気信号に分岐し、第1の光変調器により第1の電気
信号が光周波数変調信号である第1の光信号に変換さ
れ、第1の光変調器と局発光源に相当する第2の光源と
ビート信号生成部とで構成される第1の光ヘテロダイン
系において、ビート信号生成部から出力される無変調ビ
ート信号である搬送波成分が周波数変換され、第1の光
変調器と第2の光源(局発光源)と光受信器とで構成さ
れる第2の光ヘテロダイン系において、第1の光変調器
または第2の光源から出力される光のいずれか一方が、
上記の周波数変換された搬送波成分で振幅変調または強
度変調される。さらに、第3の光変調器により第2の電
気信号が光強度変調信号である第3の光信号に変換され
て光受信器に入力され、そこで自乗検波により強度変調
−直接検波成分(IM−DD成分)が生成される。この
IM−DD成分により、第1の光信号に含まれる光強度
変調成分(これは直接変調に起因して発生する)に相当
するIM−DD成分が光受信器において相殺される。こ
れにより、光受信器から出力されるビート信号であるF
M変調信号の位相雑音を抑圧し、かつ不要成分を低減し
た品質の良好な周波数変調を実現できる。
According to the fifth aspect, the input electric signal, which is the original signal of the frequency modulation, has the first and second phases opposite to each other.
The first optical signal is converted into a first optical signal which is an optical frequency modulation signal by the first optical modulator, and the first optical signal is converted into the first optical signal and the second optical signal corresponding to the local light source. In the first optical heterodyne system including the light source and the beat signal generator, the carrier component, which is the unmodulated beat signal output from the beat signal generator, is frequency-converted, and the first optical modulator and the second optical modulator are used. In a second optical heterodyne system including a light source (local light source) and an optical receiver, one of the light output from the first optical modulator or the second light source is:
Amplitude modulation or intensity modulation is performed on the frequency-converted carrier wave component. Further, the second electric signal is converted by the third optical modulator into a third optical signal, which is an optical intensity modulation signal, and input to the optical receiver, where the intensity modulation-direct detection component (IM- DD component) is generated. With the IM-DD component, the IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component (which occurs due to the direct modulation) included in the first optical signal is canceled in the optical receiver. Thereby, the beat signal F which is output from the optical receiver is obtained.
It is possible to suppress the phase noise of the M-modulated signal and reduce the unnecessary components to realize good quality frequency modulation.

【0017】第6の発明は、第5の発明において、前記
光受信器の前記自乗検波特性に基づく光検波によって生
成される強度変調−直接検波成分のうち前記第1の光信
号に含まれる光強度変調成分に相当する第1のIM−D
D成分と、当該生成される強度変調−直接検波成分のう
ち前記第3の光信号に含まれる光強度変調成分に相当す
る第2のIM−DD成分とを、互いに逆相かつ同一振幅
とする位相・振幅調整手段を更に備えることを特徴とす
る。
In a sixth aspect based on the fifth aspect, the light included in the first optical signal in the intensity modulation-direct detection component generated by optical detection based on the square detection characteristic of the optical receiver. First IM-D corresponding to intensity modulation component
The D component and the second IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the third optical signal among the generated intensity modulation-direct detection components have opposite phases and the same amplitude. A phase / amplitude adjusting means is further provided.

【0018】上記第6の発明によれば、第1の光信号に
含まれる光強度変調成分に相当する第1のIM−DD成
分と、第3の光信号に含まれる光強度変調成分に相当す
る第2のIM−DD成分とが、互いに逆相かつ同一振幅
となるように、その位相および振幅が調整される。この
ため、光受信器から出力されるIM−DD成分がより確
実に抑圧され、より高品質な高周波・広帯域FM変調信
号を生成することができる。
According to the sixth aspect, the first IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the first optical signal and the light intensity modulation component corresponding to the third optical signal are included. The phase and amplitude of the second IM-DD component are adjusted so that they have the opposite phase and the same amplitude. For this reason, the IM-DD component output from the optical receiver is more reliably suppressed, and a higher quality high frequency / broadband FM modulated signal can be generated.

【0019】第7の発明は、第1の発明において、前記
入力電気信号を互いに逆相の第1および第2の電気信号
に分岐する分波器と、所定の中心周波数f2の変調光で
ある前記第2の光を第4の光信号として出力する第4の
光変調器と、を更に備え、前記第1の光変調器は、直接
変調によって前記第1の電気信号の振幅変化を前記第1
の光の光周波数の変化に一意に変換することにより、所
定の中心周波数f1の前記第1の光信号を生成し、前記
第4の光変調器は、直接変調によって前記第2の電気信
号の振幅変化を前記第2の光の光周波数の変化に一意に
変換することにより、所定の中心周波数f2の前記第4
の光信号を生成し、前記ビート信号生成部は、前記第1
および第4の光信号を受け取って、自乗検波特性に基づ
く光検波により、前記第1および第4の光信号の光周波
数の差に相当する周波数fs=|f1−f2|におい
て、変調された電気信号である変調ビート信号を生成す
る受光素子と、前記変調ビート信号からその搬送波成分
を抽出し、当該搬送波成分を前記無変調ビート信号とし
て出力するフィルタとを含み、前記周波数変換器は、前
記無変調ビート信号を所定の周波数fx の信号に変換
し、変換後の当該信号を前記周波数変換信号として出力
し、前記第2の光変調器は、前記第1の光信号と前記第
4の光信号のうち一方を周波数fx の前記周波数変換信
号で光振幅変調または光強度変調することにより第2の
光信号を生成し、前記光受信器は、前記第1の光信号と
前記第4の光信号のうちの他方および前記第2の光信号
を受け取って、自乗検波特性に基づく光検波により、周
波数fL=|fs−fx |において前記FM変調信号を
生成することを特徴とする。
According to a seventh aspect based on the first aspect, there is provided a duplexer for splitting the input electric signal into first and second electric signals having phases opposite to each other, and a modulated light having a predetermined center frequency f2. A fourth optical modulator that outputs the second light as a fourth optical signal, wherein the first optical modulator detects a change in the amplitude of the first electrical signal by the direct modulation. 1
The first optical signal having a predetermined center frequency f1 is generated by uniquely converting the optical signal into a change in the optical frequency of the light, and the fourth optical modulator generates the first optical signal by direct modulation. By uniquely converting the change in amplitude into a change in the optical frequency of the second light, the fourth change of the predetermined center frequency f2 is obtained.
And the beat signal generating unit generates the first optical signal.
And the fourth optical signal, and by means of optical detection based on the square-law detection characteristic, an electric signal modulated at a frequency fs = | f1-f2 | corresponding to a difference between the optical frequencies of the first and fourth optical signals. A light-receiving element that generates a modulated beat signal that is a signal; and a filter that extracts a carrier component of the modulated beat signal and outputs the carrier component as the unmodulated beat signal. The modulated beat signal is converted into a signal having a predetermined frequency fx, and the converted signal is output as the frequency-converted signal. The second optical modulator includes the first optical signal and the fourth optical signal. One of which is subjected to optical amplitude modulation or optical intensity modulation with the frequency conversion signal having the frequency fx to generate a second optical signal, and the optical receiver includes the first optical signal and the fourth optical signal. Out of Receiving the second optical signal and the second optical signal, and generating the FM modulated signal at a frequency fL = | fs-fx | by optical detection based on the squared detection characteristic.

【0020】上記第7の発明によれば、周波数変調の元
信号である入力電気信号が互いに逆相の第1および第2
の電気信号に分岐し、第1の光変調器での直接変調によ
り第1の電気信号が光周波数変調信号である第1の光信
号に変換され、第4の光変調器での直接変調により第2
の電気信号が光周波数変調信号である第4の光信号に変
換される。そして、第1の光変調器と第4の光変調器と
ビート信号生成部とで構成される第1の光ヘテロダイン
系において、ビート信号生成部から出力される無変調ビ
ート信号である搬送波成分が周波数変換され、第1の光
変調器と第4の光変調器と光受信器とで構成される第2
の光ヘテロダイン系において、第1の光変調器または第
4の光変調器から出力される光のいずれか一方が、上記
の周波数変換された搬送波成分で振幅変調または強度変
調される。これにより、光受信器から出力されるビート
信号であるFM変調信号の位相雑音を抑圧し、雑音特性
に優れた周波数変調を実現できる。また、上記のよう
に、第1の光変調器と第4の光変調器とがプッシュプル
動作を行うことによって周波数変調信号が生成されるた
め、直接変調において生じる光強度変調成分に起因する
不要成分であるIM−DD成分が相殺される。これによ
り、不要成分を低減した品質の良好な周波数変調を実現
できる。
According to the seventh aspect, the input electric signal, which is the original signal of the frequency modulation, has the first and second phases opposite to each other.
The first electric signal is converted into a first optical signal which is an optical frequency modulation signal by direct modulation by the first optical modulator, and is directly converted by the fourth optical modulator. Second
Is converted into a fourth optical signal which is an optical frequency modulation signal. Then, in the first optical heterodyne system including the first optical modulator, the fourth optical modulator, and the beat signal generator, the carrier component that is the unmodulated beat signal output from the beat signal generator is used. The frequency is converted, and a second optical modulator including a first optical modulator, a fourth optical modulator, and an optical receiver is formed.
In the optical heterodyne system, one of the light output from the first optical modulator and the light output from the fourth optical modulator is amplitude-modulated or intensity-modulated by the frequency-converted carrier component. As a result, the phase noise of the FM signal, which is the beat signal output from the optical receiver, is suppressed, and frequency modulation with excellent noise characteristics can be realized. Further, as described above, since the first optical modulator and the fourth optical modulator perform a push-pull operation to generate a frequency modulation signal, unnecessary frequency modulation components caused by direct modulation are unnecessary. The IM-DD component, which is the component, is canceled. As a result, it is possible to realize high-quality frequency modulation in which unnecessary components are reduced.

【0021】第8の発明は、第7の発明において、前記
光受信器の前記自乗検波特性に基づく光検波によって生
成される強度変調−直接検波成分のうち前記第1の光信
号に含まれる光強度変調成分に相当する第1のIM−D
D成分と、当該生成される強度変調−直接検波成分のう
ち前記第4の光信号に含まれる光強度変調成分に相当す
る第3のIM−DD成分とを、互いに逆相かつ同一振幅
とする位相・振幅調整手段を更に備えることを特徴とす
る。
In an eighth aspect based on the seventh aspect, the light included in the first optical signal in the intensity modulation-direct detection component generated by optical detection based on the square detection characteristic of the optical receiver. First IM-D corresponding to intensity modulation component
The D component and the third IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the fourth optical signal among the generated intensity modulation-direct detection components have opposite phases and the same amplitude. A phase / amplitude adjusting means is further provided.

【0022】上記第8の発明によれば、第1の光信号に
含まれる光強度変調成分に相当する第1のIM−DD成
分と、第4の光信号に含まれる光強度変調成分に相当す
る第3のIM−DD成分とが、互いに逆相かつ同一振幅
となるように、その位相および振幅が調整される。この
ため、光受信器から出力されるIM−DD成分がより確
実に抑圧され、より高品質な高周波・広帯域FM変調信
号を生成することができる。
According to the eighth aspect, the first IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the first optical signal and the light intensity modulation component included in the fourth optical signal. The phase and amplitude of the third IM-DD component are adjusted so that the third IM-DD component and the third IM-DD component have opposite phases and the same amplitude. For this reason, the IM-DD component output from the optical receiver is more reliably suppressed, and a higher quality high frequency / broadband FM modulated signal can be generated.

【0023】第9の発明は、第1の発明において、前記
第1の光変調器と前記ビート信号生成部との間に挿入さ
れ、前記第1の光信号からその光搬送波成分を抽出する
光フィルタを更に備え、前記第2の光源は、無変調光を
前記第2の光として出力し、前記ビート信号生成部は、
前記光フィルタによって抽出された光搬送波成分と前記
第2の光とを受け取って、自乗検波特性に基づく光検波
により前記無変調ビート信号を生成する受光素子を含む
ことを特徴とする。
According to a ninth aspect, in the first aspect, an optical signal is inserted between the first optical modulator and the beat signal generating section to extract an optical carrier component from the first optical signal. The apparatus further includes a filter, wherein the second light source outputs unmodulated light as the second light, and the beat signal generator includes:
A light receiving element that receives the optical carrier component extracted by the optical filter and the second light, and generates the unmodulated beat signal by optical detection based on a square detection characteristic.

【0024】上記第9の発明によれば、第1の光変調器
により入力電気信号が光周波数変調信号である第1の光
信号に変換され、第1の光変調器と局発光源に相当する
第2の光源とビート信号生成部とで構成される第1の光
ヘテロダイン系において、第1の光変調器とビート信号
生成部との間に挿入された光フィルタによって、第1の
光信号からその光搬送波成分が抽出され、ビート信号生
成部では、この光搬送波成分と第2の光とからフィルタ
を用いることなく無変調ビート信号が生成され、この無
変調ビート信号すなわち搬送波成分を周波数変換するこ
とにより周波数変換信号が生成される。そして、第1の
光変調器と第2の光源と光受信器とで構成される第2の
光ヘテロダイン系において、第1の光変調器または第2
の光源から出力される光のいずれか一方が、上記の周波
数変換信号(周波数変換された搬送波成分)によって振
幅変調または強度変調される。これにより、光受信器か
ら出力されるビート信号であるFM変調信号の位相雑音
を抑圧し、雑音特性に優れた周波数変調を実現できる。
According to the ninth aspect, the input electric signal is converted into the first optical signal, which is an optical frequency modulation signal, by the first optical modulator, and corresponds to the first optical modulator and the local light source. In a first optical heterodyne system composed of a second light source and a beat signal generator, the first optical signal is inserted by an optical filter inserted between the first optical modulator and the beat signal generator. The unmodulated beat signal is extracted from the optical carrier component and the unmodulated beat signal is generated in the beat signal generating unit from the optical carrier component and the second light without using a filter. By doing so, a frequency conversion signal is generated. Then, in the second optical heterodyne system including the first optical modulator, the second light source, and the optical receiver, the first optical modulator or the second optical heterodyne system is used.
Either light output from the light source is amplitude-modulated or intensity-modulated by the frequency-converted signal (frequency-converted carrier component). As a result, the phase noise of the FM signal, which is the beat signal output from the optical receiver, is suppressed, and frequency modulation with excellent noise characteristics can be realized.

【0025】第10の発明は、第1の発明において、前
記入力電気信号を互いに逆相の第1および第2の電気信
号に分岐する分波器と、所定の中心周波数f2の変調光
である前記第2の光を第4の光信号として出力する第4
の光変調器と、前記第1の光変調器と前記ビート信号生
成部との間に挿入された第1の光フィルタと、前記第4
の光変調器と前記ビート信号生成部との間に挿入された
第2の光フィルタと、を更に備え、前記第1の光変調器
は、直接変調によって前記第1の電気信号の振幅変化を
前記第1の光の光周波数の変化に一意に変換することに
より、所定の中心周波数f1の前記第1の光信号を生成
し、前記第4の光変調器は、直接変調によって前記第2
の電気信号の振幅変化を前記第2の光の光周波数の変化
に一意に変換することにより、所定の中心周波数f2の
前記第4の光信号を生成し、前記第1の光フィルタは、
前記第1の光信号からその光搬送波成分を抽出し、前記
第2の光フィルタは、前記第4の光信号からその光搬送
波成分を抽出し、前記ビート信号生成部は、前記第1お
よび第2の光フィルタによって抽出された両光搬送波成
分を受け取って、自乗検波特性に基づく光検波により、
当該両光搬送波成分の光周波数の差に相当する周波数f
s=|f1−f2|において前記無変調ビート信号を生
成する受光素子を含み、前記周波数変換器は、前記無変
調ビート信号を所定の周波数fx の信号に変換し、変換
後の当該信号を前記周波数変換信号として出力し、前記
第2の光変調器は、前記第1の光信号と前記第4の光信
号のうち一方を周波数fx の前記周波数変換信号で光振
幅変調または光強度変調することにより第2の光信号を
生成し、前記光受信器は、前記第1の光信号と前記第4
の光信号のうちの他方および前記第2の光信号を受け取
って、自乗検波特性に基づく光検波により、周波数fL
=|fs−fx |において前記FM変調信号を生成する
ことを特徴とする。
According to a tenth aspect, in the first aspect, a splitter for splitting the input electric signal into first and second electric signals having phases opposite to each other, and modulated light having a predetermined center frequency f2. A fourth output of the second light as a fourth optical signal;
An optical modulator, a first optical filter inserted between the first optical modulator and the beat signal generator,
And a second optical filter inserted between the optical modulator and the beat signal generation unit, wherein the first optical modulator detects an amplitude change of the first electric signal by direct modulation. The fourth optical modulator generates the first optical signal having a predetermined center frequency f1 by performing a unique conversion to a change in the optical frequency of the first light, and the fourth optical modulator directs the second optical signal by a direct modulation.
By uniquely converting the change in the amplitude of the electric signal into a change in the optical frequency of the second light, the fourth optical signal having a predetermined center frequency f2 is generated, and the first optical filter includes:
The second optical filter extracts the optical carrier component from the first optical signal, the second optical filter extracts the optical carrier component from the fourth optical signal, and the beat signal generator includes the first and second optical signals. Receiving the two optical carrier components extracted by the second optical filter and performing optical detection based on the squared detection characteristic,
A frequency f corresponding to the difference between the optical frequencies of the two optical carrier components
s = | f1−f2 |, a light receiving element for generating the unmodulated beat signal, the frequency converter converts the unmodulated beat signal into a signal of a predetermined frequency fx, and converts the converted signal to the signal Outputting as a frequency-converted signal, wherein the second optical modulator modulates one of the first optical signal and the fourth optical signal with the frequency-converted signal having the frequency fx by light amplitude modulation or light intensity modulation. Generates a second optical signal, and the optical receiver generates the second optical signal by using the first optical signal
Receiving the other one of the optical signals and the second optical signal, and performing optical detection based on the squared detection characteristic, the frequency fL
= | Fs-fx |, wherein the FM modulation signal is generated.

【0026】上記第10の発明によれば、周波数変調の
元信号である入力電気信号が互いに逆相の第1および第
2の電気信号に分岐し、第1の光変調器での直接変調に
より第1の電気信号が光周波数変調信号である第1の光
信号に変換され、第4の光変調器での直接変調により第
2の電気信号が光周波数変調信号である第4の光信号に
変換される。そして、第1の光変調器と第4の光変調器
とビート信号生成部とで構成される第1の光ヘテロダイ
ン系において、第1の光フィルタによって第1の光信号
からその光搬送波成分が抽出され、第2の光フィルタに
よって第4の光信号からその光搬送波成分が抽出され、
ビート信号生成部ではこれらの光搬送波成分からフィル
タを用いることなく無変調ビート信号が生成される。こ
の無変調ビート信号すなわち搬送波成分を周波数変換す
ることにより周波数変換信号が生成され、第1の光変調
器と第4の光変調器と光受信器とで構成される第2の光
ヘテロダイン系において、第1の光変調器または第4の
光変調器から出力される光のいずれか一方が、上記の周
波数変換信号(周波数変換された搬送波成分)によって
振幅変調または強度変調される。これにより、光受信器
から出力されるビート信号であるFM変調信号の位相雑
音を抑圧し、かつ不要成分を低減した品質の良好な周波
数変調を実現できる。
According to the tenth aspect, the input electric signal, which is the original signal of the frequency modulation, is branched into the first and second electric signals having phases opposite to each other, and is directly modulated by the first optical modulator. The first electric signal is converted into a first optical signal that is an optical frequency modulation signal, and the second electric signal is converted into a fourth optical signal that is an optical frequency modulation signal by direct modulation in a fourth optical modulator. Is converted. Then, in the first optical heterodyne system including the first optical modulator, the fourth optical modulator, and the beat signal generating unit, the first optical filter converts the optical carrier component of the first optical signal from the first optical signal. Extracted, and the optical carrier component thereof is extracted from the fourth optical signal by the second optical filter,
The beat signal generator generates an unmodulated beat signal from these optical carrier components without using a filter. A frequency-converted signal is generated by frequency-converting the unmodulated beat signal, that is, the carrier wave component. In the second optical heterodyne system composed of the first optical modulator, the fourth optical modulator, and the optical receiver, , One of the light output from the first optical modulator or the fourth optical modulator is amplitude-modulated or intensity-modulated by the above-mentioned frequency conversion signal (frequency-converted carrier component). As a result, it is possible to suppress the phase noise of the FM modulation signal, which is the beat signal output from the optical receiver, and realize high-quality frequency modulation in which unnecessary components are reduced.

【0027】第11の発明は、第10の発明において、
前記光受信器の前記自乗検波特性に基づく光検波によっ
て生成される強度変調−直接検波成分のうち前記第1の
光信号に含まれる光強度変調成分に相当する第1のIM
−DD成分と、当該生成される強度変調−直接検波成分
のうち前記第4の光信号に含まれる光強度変調成分に相
当する第3のIM−DD成分とを、互いに逆相かつ同一
振幅とする位相・振幅調整手段を更に備えることを特徴
とする。
According to an eleventh aspect, in the tenth aspect,
A first IM corresponding to a light intensity modulation component included in the first optical signal among intensity modulation-direct detection components generated by optical detection based on the square detection characteristics of the optical receiver.
The DD component and the third IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the fourth optical signal among the generated intensity modulation-direct detection components are set to have the same amplitude and the opposite phase to each other. And a phase / amplitude adjusting means for performing the adjustment.

【0028】上記第11の発明によれば、上記第8の発
明と同様、第1の光信号に含まれる光強度変調成分に相
当する第1のIM−DD成分と、第4の光信号に含まれ
る光強度変調成分に相当する第3のIM−DD成分と
が、互いに逆相かつ同一振幅となるように、その位相お
よび振幅が調整される。このため、光受信器から出力さ
れるIM−DD成分がより確実に抑圧され、より高品質
な高周波・広帯域FM変調信号を生成することができ
る。
According to the eleventh aspect, as in the eighth aspect, the first IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the first optical signal and the fourth optical signal The phase and amplitude of the third IM-DD component corresponding to the included light intensity modulation component are adjusted such that the third IM-DD component has the opposite phase and the same amplitude. For this reason, the IM-DD component output from the optical receiver is more reliably suppressed, and a higher quality high frequency / broadband FM modulated signal can be generated.

【0029】第12の発明は、第1の発明において、前
記第1の光源から前記ビート信号生成部を介して前記光
受信器に至る経路の光および電気伝搬時間と、前記第1
の光源から直接に前記光受信器に至る経路の光伝搬時間
とを互いに等しくする第1の伝搬時間調整手段と、前記
第2の光源から前記ビート信号生成部を介して前記光受
信器に至る経路の光および電気伝搬時間と、前記第2の
光源から直接に前記光受信器に至る経路の光伝搬時間と
を互いに等しくする第2の伝搬時間調整手段とを更に備
えることを特徴とする。
According to a twelfth aspect based on the first aspect, the light and electric propagation time of a path from the first light source to the optical receiver via the beat signal generation section,
First propagation time adjusting means for equalizing the light propagation times of the path directly from the light source to the optical receiver, and from the second light source to the optical receiver via the beat signal generator. The apparatus further includes a second propagation time adjusting unit that makes light and electric propagation times of the path equal to light propagation times of a path from the second light source directly to the optical receiver.

【0030】上記第12の発明によれば、第1の光源か
ら出力されて2つに分岐した光信号のそれぞれが、各構
成部を通過し、あるいは光電気変換や電気光変換等の処
理を経て、光受信器に到達するまでの伝搬時間が互いに
等しくなるように設定され、かつ、第2の光源から出力
されて2つに分岐した光のそれぞれが、各構成部を通過
し、あるいは光電気変換や電気光変換等の処理を経て、
光受信器に到達するまでの伝搬時間を互いに等しくなる
ように設定される。これにより、光受信器から出力され
るビート信号であるFM変調信号の位相雑音をより適切
に抑圧し、さらに雑音特性に優れた周波数変調を実現で
きる。
According to the twelfth aspect, each of the two branched optical signals output from the first light source passes through each component or performs processing such as photoelectric conversion or electro-optical conversion. Then, the propagation times until reaching the optical receiver are set to be equal to each other, and each of the lights output from the second light source and branched into two passes through each component, or After processing such as electrical conversion and electro-optical conversion,
The propagation times to reach the optical receiver are set to be equal to each other. This makes it possible to more appropriately suppress the phase noise of the FM modulation signal, which is the beat signal output from the optical receiver, and to realize frequency modulation with excellent noise characteristics.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の各実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0032】(第1の実施形態)図1および図2(A)
〜(C)を参照しつつ本発明の第1の実施形態に係る周
波数変調装置について以下に説明する。
(First Embodiment) FIGS. 1 and 2A
The frequency modulation device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0033】図1は、第1の実施形態に係る周波数変調
装置の構成を示すブロック図である。この周波数変調装
置は、信号源100と、第1の光変調器102と、局発
光源103と、第1の光分岐回路104と、第2の光分
岐回路105と、第1の光導波路106と、第2の光導
波路107と、第3の光導波路108と、第4の光導波
路109と、第1の光受信器110およびフィルタ11
1を含むビート信号生成部200と、周波数変換器11
2と、第2の光変調器113と、第2の光受信器114
とを備えている。この周波数変調装置は、光周波数の互
いに異なる2つの光(第1の光L1および第2の光L
2)をそれぞれ出力する2つの光源(第1および第2の
光源)を用いた光周波数変調および光ヘテロダイン検波
により、信号源100から出力される電気信号Siを周
波数変調信号に変換し、これをFM変調信号Sfmとして
出力する。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the frequency modulation device according to the first embodiment. The frequency modulation device includes a signal source 100, a first optical modulator 102, a local light source 103, a first optical branch circuit 104, a second optical branch circuit 105, and a first optical waveguide 106. , A second optical waveguide 107, a third optical waveguide 108, a fourth optical waveguide 109, a first optical receiver 110 and a filter 11
1 including the beat signal generation unit 200 and the frequency converter 11
2, a second optical modulator 113, and a second optical receiver 114
And This frequency modulation device includes two lights having different optical frequencies (a first light L1 and a second light L).
The electric signal Si output from the signal source 100 is converted into a frequency-modulated signal by optical frequency modulation and optical heterodyne detection using two light sources (first and second light sources) respectively outputting 2). Output as FM modulation signal Sfm.

【0034】次に、図1に示す周波数変調装置の動作を
詳細に説明する。第1の光変調器102は、直接変調方
式の光変調器であって、通常、光周波数変調効果を有す
る第1の光源である半導体レーザで構成され、信号源1
00から出力される電気信号Siによってその半導体レ
ーザへの注入電流を振幅変調することにより、中心光周
波数f1の光周波数変調信号L1を第1の光として出力
する。第1の光変調器102から出力された光信号L1
は、第1の光分岐回路104で2つの光信号に分岐し、
これらのうち一方の光信号は第2の光導波路107を介
してビート信号生成部200における第1の光受信器1
10に、他方の光信号は第1の光導波路106を介して
第2の光受信器114に、それぞれ入力される。局発光
源103は、第2の光源に相当し、光周波数f2の無変
調光L2を第2の光として出力する。局発光源103か
ら出力された光L2は、第2の光分岐回路105で2つ
の光に分岐し、これらのうち一方の光は第4の光導波路
109を介してビート信号生成部200における第1の
光受信器110に、他方の光は第3の光導波路108を
介して第2の光変調器113に、それぞれ入力される。
Next, the operation of the frequency modulation device shown in FIG. 1 will be described in detail. The first optical modulator 102 is an optical modulator of a direct modulation system, and is usually formed of a semiconductor laser which is a first light source having an optical frequency modulation effect, and has a signal source 1
By amplitude-modulating the injection current to the semiconductor laser with the electric signal Si output from 00, the optical frequency modulation signal L1 having the central optical frequency f1 is output as the first light. The optical signal L1 output from the first optical modulator 102
Is split into two optical signals by the first optical splitter 104,
One of these optical signals is transmitted via the second optical waveguide 107 to the first optical receiver 1 in the beat signal generator 200.
10, the other optical signal is input to the second optical receiver 114 via the first optical waveguide 106, respectively. The local light source 103 corresponds to a second light source, and outputs unmodulated light L2 having an optical frequency f2 as second light. The light L2 output from the local light source 103 is split into two lights by a second optical splitting circuit 105, and one of these lights is transmitted through a fourth optical waveguide 109 to the second light splitter 105 in the beat signal generator 200. One optical receiver 110 and the other light are input to the second optical modulator 113 via the third optical waveguide 108, respectively.

【0035】ビート信号生成部200は、第1の光分岐
回路104で分岐した第1の光である光信号L1と第2
の光分岐回路105で分岐した第2の光L2とを受け取
り、下記の動作により、第1および第2の光L1,L2
の光周波数の差に相当する周波数fs=|f1−f2|
を有する無変調の電気信号(以下「無変調ビート信号」
という)Sbを生成する。すなわち、第1の光受信器1
10は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等の受
光素子で構成され、第1の光変調器102からの光信号
L1と局発光源103からの光L2とを受け取って、そ
の自乗検波特性に基づく光ヘテロダイン検波により、そ
れらの光周波数差fs(=|f1−f2|)を中心周波
数とするビート信号(以下「変調ビート信号」という)
Sbfmを生成する。この変調ビート信号Sbfmは、第1
の光変調器102から出力される光周波数変調信号L1
をダウンコンバートしたFM変調信号である。図2
(A)は、この変調ビート信号Sbfmの周波数スペクト
ルを、信号源100から出力される電気信号Siが周波
数fpを中心とする信号と想定した場合について示した
ものである。この変調ビート信号Sbfmはフィルタ11
1に入力される。このフィルタ111は、帯域通過フィ
ルタであって、FM変調信号である上記変調ビート信号
Sbfmの搬送波成分(中心周波数fsの成分)のみを抽
出し、無変調ビート信号Sbとして出力する。
The beat signal generation section 200 generates the first optical signal L1 branched by the first optical branching circuit 104 and the second optical signal L1.
And the second light L2 branched by the optical branching circuit 105 of the first and second lights L1 and L2 by the following operation.
Fs = | f1-f2 | corresponding to the difference between the optical frequencies of
Unmodulated electric signal (hereinafter referred to as “unmodulated beat signal”)
Sb). That is, the first optical receiver 1
Reference numeral 10 denotes a light receiving element such as a photodiode having a square detection characteristic, which receives the optical signal L1 from the first optical modulator 102 and the light L2 from the local light source 103, and based on the square detection characteristic. By optical heterodyne detection, a beat signal having the optical frequency difference fs (= | f1−f2 |) as a center frequency (hereinafter, referred to as “modulated beat signal”)
Generate Sbfm. This modulated beat signal Sbfm is
Optical frequency modulation signal L1 output from the optical modulator 102 of FIG.
Is a down-converted FM modulated signal. FIG.
(A) shows the case where the frequency spectrum of the modulated beat signal Sbfm is assumed to be a signal centered on the frequency fp from the electric signal Si output from the signal source 100. The modulated beat signal Sbfm is applied to the filter 11
1 is input. The filter 111 is a band-pass filter, and extracts only a carrier component (a component of the center frequency fs) of the modulated beat signal Sbfm, which is an FM modulated signal, and outputs it as a non-modulated beat signal Sb.

【0036】周波数変換器112は、例えば周波数fL
の局部発振信号SL により、フィルタ111から出力さ
れる搬送波成分である無変調ビート信号Sbを周波数変
換(例えば、ダウンコンバート)し、周波数fx (=|
fs−fL |)の信号を周波数変換信号Sxとして出力
する。図2(B)は、このような周波数変換器112の
入力信号である無変調ビート信号Sbおよび出力信号で
ある周波数変換信号Sxの周波数スペクトルを、局部発
振信号SL の周波数スペクトルと共に示している。
The frequency converter 112 has a frequency fL, for example.
The non-modulated beat signal Sb, which is a carrier component output from the filter 111, is frequency-converted (for example, down-converted) by the local oscillation signal SL, and the frequency fx (= |
fs−fL |) is output as a frequency conversion signal Sx. FIG. 2B shows the frequency spectrum of the unmodulated beat signal Sb as the input signal of the frequency converter 112 and the frequency spectrum of the frequency converted signal Sx as the output signal together with the frequency spectrum of the local oscillation signal SL.

【0037】第2の光変調器113は、第2の光導波路
108の途上に挿入、配置され、局発光源103から出
力される無変調光L2を、周波数変換器112から出力
される周波数変換信号Sxによって光学的に変調する。
すなわち、第2の光変調器113は、光振幅変調または
光強度変調によって無変調光L2を光変調信号L2xに変
換し、これを出力する。
The second optical modulator 113 is inserted and arranged on the way of the second optical waveguide 108, and converts the unmodulated light L 2 output from the local light source 103 into a frequency conversion output from the frequency converter 112. Optically modulated by the signal Sx.
That is, the second optical modulator 113 converts the unmodulated light L2 into an optically modulated signal L2x by optical amplitude modulation or optical intensity modulation, and outputs this.

【0038】第2の光受信器114は、自乗検波特性を
有するフォトダイオード等の受光素子で構成され、第1
の光変調器102からの光信号L1と第2の光変調器1
13からの光信号L2xとを受け取って、その自乗検波特
性に基づく光ヘテロダイン検波により、周波数fL (=
|fs−fx |)を中心周波数とするビート信号として
FM変調信号Sfmを生成する。このようにして生成され
たFM変調信号Sfmは、第1の光変調器102から出力
される光周波数変調信号L1をダウンコンバートした信
号であって、図2(C)に示すように位相雑音が抑圧さ
れている。
The second optical receiver 114 is constituted by a light receiving element such as a photodiode having a square-law detection characteristic,
The optical signal L1 from the optical modulator 102 and the second optical modulator 1
13 and receives the optical signal L2x from the optical fiber 13 and performs the optical heterodyne detection based on the squared detection characteristic to obtain the frequency fL (=
| Fs−fx |) is generated as a beat signal having a center frequency of FM modulation signal Sfm. The FM modulation signal Sfm generated in this manner is a signal obtained by down-converting the optical frequency modulation signal L1 output from the first optical modulator 102, and has a phase noise as shown in FIG. Have been oppressed.

【0039】本実施形態におけるFM変調信号の位相雑
音抑圧効果について、以下に数式を用いて説明する。第
1の光変調器102から出力される光周波数変調信号L
1の電界成分は、 E1(t)=A1[1+m1cos(2πfpt)]1/2cos[2πf1t+ΔFsin(2πfpt)+φ1] …(1) 局発光源103から出力される無変調光L2の電界成分
は、 E2(t)=A2cos(2πf2t+φ2) …(2) で、それぞれ表される。ここで、m1は、第1の光変調
器102における光(強度)変調度を表し、fpは、信
号源100から出力される電気信号Si(正弦波を想
定)の周波数を表し、f1およびf2は、第1の光変調
器102と局発光源103から出力される光の光周波数
をそれぞれ表し、φ1、φ2は、第1の光変調器102
と局発光源103から出力される光が有する位相雑音を
それぞれ表し、△Fは、信号源100から出力される電
気信号Siに対応して第1の光変調器102において与
えられる周波数偏移量を表す。
The effect of suppressing the phase noise of the FM modulation signal in the present embodiment will be described below using mathematical expressions. The optical frequency modulation signal L output from the first optical modulator 102
Field components 1, E 1 (t) = A 1 [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 cos [2πf 1 t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1] ... (1) station The electric field component of the unmodulated light L2 output from the light emitting source 103 is expressed by E 2 (t) = A 2 cos (2πf 2 t + φ 2 ) (2). Here, m1 represents the degree of light (intensity) modulation in the first optical modulator 102, fp represents the frequency of the electric signal Si (assuming a sine wave) output from the signal source 100, and f1 and f2. Represent the optical frequencies of the light output from the first optical modulator 102 and the local light source 103, respectively, and φ1 and φ2 represent the first optical modulator 102
Represents phase noise of light output from the local light source 103, and ΔF is a frequency shift amount provided in the first optical modulator 102 corresponding to the electric signal Si output from the signal source 100. Represents

【0040】第1の光受信器110がこれら2つの光L
1およびL2の合波光を受け取ると、第1の光受信器1
10で用いられる受光素子の自乗検波特性に基づき、次
式で表される光電流がその受光素子に流れる。 I1(t)=R1|E1(t)+E2(t)|2 =R1A1 2[1+m1cos(2πfpt)]cos2[2πf1t+ΔFsin(2πfpt)+φ1] +R1A2 2cos2(2πf2t+φ2) +2R1A1A2[1+m1cos(2πfpt)]1/2cos[2πf1t+ΔFsin(2πfpt)+φ1] ×cos(2πf22) …(3) ここで、R1は、第1の光受信器110で用いられる受
光素子の変換効率を表す。式(3)における第1項およ
び第2項に相当する信号成分は、第1の光受信器110
で用いられる受光素子の周波数応答制限によって検波さ
れない。なお、第1項に相当する信号成分には、第1の
光変調器102からの光信号L1における光強度変調成
分が直接検波されることによって生じるIM−DD(強
度変調−直接検波)成分も含まれるが、このIM−DD
成分は後述のフィルタ111で除去されるので無視して
もよい。
The first optical receiver 110 detects these two lights L
1 and L2, the first optical receiver 1
Based on the square-law detection characteristic of the light receiving element used in 10, a photocurrent expressed by the following equation flows through the light receiving element. I 1 (t) = R 1 | E 1 (t) + E 2 (t) | 2 = R 1 A 1 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] cos 2 [2πf 1 t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 ] + R 1 A 2 2 cos 2 (2πf 2 t + φ 2 ) + 2R 1 A 1 A 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 cos [2πf 1 t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 ] × cos (2πf 2 + φ 2 ) (3) where R1 represents the conversion efficiency of the light receiving element used in the first optical receiver 110. The signal components corresponding to the first term and the second term in the equation (3) are expressed by the first optical receiver 110
Is not detected due to the frequency response limitation of the light-receiving element used in step (1). The signal component corresponding to the first term includes an IM-DD (intensity modulation-direct detection) component generated by directly detecting the light intensity modulation component in the optical signal L1 from the first optical modulator 102. Included, but this IM-DD
The components are removed by a filter 111 described later and may be ignored.

【0041】式(3)における第3項をさらに展開する
と、 Ic1(t)=R2A1A2[1+m1cos(2πfpt)]1/2 ×[cos[2π(f1+f2)t+ΔFsin(2πfpt)+φ12] +cos[2π(f1-f2)t+ΔFsin(2πfpt)+φ12]] …(4) となる。式(4)における大括弧“[]”内の第1項に
相当する信号成分は、第1の光受信器110に用いられ
る受光素子の周波数応答限界によって検波されず、大括
弧“[]”内の第2項に相当する信号成分のみが出力さ
れる。この第2項は、信号源100から出力される電気
信号Siを元信号とし、搬送波周波数をfs=|f1−
f2|、周波数偏移量を△FとするFM変調信号を表し
ている。この第2項のFM変調信号は、第1の光変調器
102から出力される光信号L1が有する位相雑音φ1
と局発光源103から出力される光L2の位相雑音φ2
とで決まる位相雑音を有する。
Further expanding the third term in equation (3), I c1 (t) = R 2 A 1 A 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 × [cos [2π (f 1 + f 2 ) t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 + φ 2 ] + cos [2π (f 1 -f 2 ) t + ΔFsin (2πf p t) + φ 12 ]] ... (4) The signal component corresponding to the first term in the square bracket "[]" in the equation (4) is not detected due to the frequency response limit of the light receiving element used in the first optical receiver 110, and the square bracket "[]" Only the signal component corresponding to the second term is output. This second term uses the electric signal Si output from the signal source 100 as the original signal and sets the carrier frequency to fs = | f1-
f2 | represents an FM modulation signal with a frequency shift amount ΔF. The FM signal of the second term has a phase noise φ1 of the optical signal L1 output from the first optical modulator 102.
And the phase noise φ2 of the light L2 output from the local light source 103.
And has phase noise determined by

【0042】フィルタ111は、式(4)で表されるF
M変調信号における搬送波成分(中心周波数fsの成
分)として Is(t)=cos[2π(f1-f2)t+φ12] …(5) で表される信号成分である無変調ビート信号Sbのみを
通過させる。
The filter 111 has an F value represented by the equation (4).
It is a signal component expressed as I s (t) = cos [2π (f 1 −f 2 ) t + φ 1 −φ 2 ] (5) as a carrier component (a component of the center frequency fs) in the M-modulated signal. Only the unmodulated beat signal Sb is passed.

【0043】周波数変換器112は、周波数fL の局部
発振信号SL を用いて、式(5)で表される無変調ビー
ト信号Sbを周波数変換する。例えば、無変調ビート信
号Sbをダウンコンバートすることによって、周波数f
x =|f1−f2−fL |の信号として、 で表される信号(周波数変換信号Sx )に変換する。
The frequency converter 112 converts the frequency of the unmodulated beat signal Sb expressed by the equation (5) using the local oscillation signal SL having the frequency fL. For example, by down-converting the unmodulated beat signal Sb, the frequency f
x = | f1-f2-fL | (Frequency conversion signal Sx).

【0044】第2の光変調器113は、式(6)で表さ
れる周波数変換信号Sxにより、局発光源103から出
力される無変調光L2(式(2)参照)を例えば光振幅
変調し、電界成分が E2x(t)=A2cos(2πfxt+φ12)cos(2πf2t+φ2) …(7) で表される光変調信号L2xを出力する。
The second optical modulator 113 modulates the unmodulated light L2 (see equation (2)) output from the local light source 103 by, for example, optical amplitude modulation using the frequency conversion signal Sx represented by equation (6). Then, an optical modulation signal L2x having an electric field component expressed by E 2x (t) = A 2 cos (2πf x t + φ 12 ) cos (2πf 2 t + φ 2 ) (7) is output.

【0045】第2の光受信器114は、第1の光変調器
102からの光変調信号L1(式(1)参照)と、第2
の光変調器113からの光変調信号L2x(式(7)参
照)とを合波し、その自乗検波特性に基づき、 I2(t)=R2|E1(t)+E2x(t)|2 =R2A1 2[1+m1cos(2πfpt)]cos2[2πf1t+ΔFsin(2πfpt)+φ1] +R2A2 2cos2(2πfxt+φ12)cos2(2πf2t+φ2) +2R2A1A2[1+m1cos(2πfpt)]1/2cos[2πf1t+ΔFsin(2πfpt)+φ1] ×cos(2πfxt+φ12)cos(2πf22) …(8) で表される光電流を出力する。ここで、R2は、第2の
光受信器114で用いられる受光素子の変換効率を表
す。式(8)における第1項および第2項に相当する信
号成分は、第2の光受信器114に用いられる受光素子
の周波数応答制限によって検波されない。なお、第1項
に相当する信号成分には、第1の光変調器102からの
光信号L1における光強度変調成分が直接検波されるこ
とによって生じるIM−DD成分も含まれるが、このI
M−DD成分の周波数帯域がFM変調信号Sfmの周波数
帯域から離れている場合にはこの成分を無視してもよ
い。このIM−DD成分の周波数帯域がFM変調信号S
fmの周波数帯域と重なる場合には、後述の他の実施形態
の構成によりこの成分を抑圧することができる。
The second optical receiver 114 receives the optical modulation signal L1 (see equation (1)) from the first optical modulator 102 and the second
And the optical modulation signal L2x (see Equation (7)) from the optical modulator 113, and based on its square detection characteristics, I 2 (t) = R 2 | E 1 (t) + E 2x (t ) | 2 = R 2 A 1 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] cos 2 [2πf 1 t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 ] + R 2 A 2 2 cos 2 (2πf x t + φ 12 ) cos 2 (2πf 2 t + φ 2 ) + 2R 2 A 1 A 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 cos [2πf 1 t + ΔFsin (2πf p t ) + φ 1 ] × cos (2πf × t + φ 1 −φ 2 ) cos (2πf 2 + φ 2 ) (8) A photocurrent is output. Here, R2 represents the conversion efficiency of the light receiving element used in the second optical receiver 114. The signal components corresponding to the first and second terms in the equation (8) are not detected due to the frequency response limitation of the light receiving element used in the second optical receiver 114. The signal component corresponding to the first term includes an IM-DD component generated by directly detecting a light intensity modulation component in the optical signal L1 from the first optical modulator 102.
When the frequency band of the M-DD component is far from the frequency band of the FM modulation signal Sfm, this component may be ignored. The frequency band of this IM-DD component is FM modulated signal S
When the frequency band overlaps with the frequency band of fm, this component can be suppressed by the configuration of another embodiment described later.

【0046】式(8)における第3項をさらに展開する
と、 Ic2(t)=R2A1A2[1+m1cos(2πfpt)]1/2 ×[cos(2πfxt+φ12)cos[2π(f1+f2)t+ΔFsin(2πfpt)+φ12] +cos(2πfxt+φ12)cos[2π(f1-f2)t+ΔFsin(2πfpt)+φ12]] =(R2A1A2/2)[1+m1cos(2πfpt)]1/2 ×[cos[2π(f1+f2+fx)t+ΔFsin(2πfpt)+2φ1] +cos[2π(f1+f2-fx)t+ΔFsin(2πfpt)+2φ2] +cos[2π(f1-f2+fx)t+ΔFsin(2πfpt)+2(φ12)] +cos[2π(f1-f2-fx)t+ΔFsin(2πfpt)]] …(9) となる。式(9)における大括弧“[]”内の第1項お
よび第2項に相当する信号成分は、第2の光受信器11
4に用いられる受光素子の周波数応答限界によって検波
されず、大括弧“[]”内の第3項および第4項に相当
する信号成分のみがFM変調信号Sfmとして出力され
る。このうち第4項は、信号源100から出力される電
気信号Siを元信号とし、搬送波周波数をfL =|f1
−f2−fx|、周波数偏移量を△FとするFM変調信
号を表している。この第4項のFM変調信号は、第1の
光変調器102および局発光源103からそれぞれ出力
される光L1,L2の位相雑音φ1およびφ2に依存せ
ず、位相雑音のない信号である。
When the third term in the equation (8) is further expanded, I c2 (t) = R 2 A 1 A 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 × [cos (2πf x t + φ 12 ) cos [2π (f 1 + f 2 ) t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 + φ 2 ] + cos (2πf x t + φ 12 ) cos [2π (f 1 -f 2) t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 -φ 2]] = (R 2 A 1 A 2/2) [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 × [cos [2π (f 1 + f 2 + f x ) t + ΔFsin (2πf p t) + 2φ 1 ] + cos [2π (f 1 + f 2 -f x ) t + ΔFsin (2πf p t ) + 2φ 2 ] + cos [2π (f 1 -f 2 + f x ) t + ΔFsin (2πf p t) +2 (φ 12 )] + cos [2π (f 1 -f 2 -f x ) t + ΔFsin (2πf p t)] ] ... it is (9). The signal components corresponding to the first term and the second term in the square brackets “[]” in the equation (9) are output to the second optical receiver 11
The signal is not detected due to the frequency response limit of the light receiving element used in No. 4 and only the signal components corresponding to the third and fourth terms in square brackets “[]” are output as the FM modulation signal Sfm. In the fourth term, the electric signal Si output from the signal source 100 is used as an original signal, and the carrier frequency is set to fL = | f1.
−f2−fx |, which represents an FM modulation signal having a frequency shift amount ΔF. The FM modulated signal of the fourth term does not depend on the phase noises φ1 and φ2 of the lights L1 and L2 output from the first optical modulator 102 and the local light source 103, respectively, and is a signal having no phase noise.

【0047】なお、第2の光変調器113が、式(6)
で表される周波数変換信号Sx により、局発光源103
から出力される無変調光L2(式(2)参照)を光強度
変調する場合、第2の光変調器113から出力される光
変調信号の電界成分は E2y(t)=A2[1+m2cos(2πfxt+φ12)]1/2cos(2πf2t+φ
2) で表される。上記式は次式のように近似することができ
る。 E2y(t)=A2[1+(m2/2)cos(2πfxt+φ12)]cos(2πf2t+φ2) …(10) ここで、m2は、第2の光変調器113における光(強
度)変調度である。式(10)における中括弧“{}”
内の第1項は無変調光成分を表しているので、以下で
は、その中括弧“{}”内については第2項のみを考え
る。
Note that the second optical modulator 113 is given by the following equation (6).
The local light source 103 is generated by the frequency conversion signal Sx expressed by
When the unmodulated light L2 (see equation (2)) output from the optical modulator 103 is subjected to light intensity modulation, the electric field component of the optical modulation signal output from the second optical modulator 113 is E 2y (t) = A 2 [1 + m 2 cos (2πf x t + φ 12 )] 1/2 cos (2πf 2 t + φ
2 ). The above equation can be approximated as the following equation. E 2y (t) = A 2 [1+ (m 2/2) cos (2πf x t + φ 1 -φ 2)] cos (2πf 2 t + φ 2) ... (10) where, m2 is the 2 is a light (intensity) modulation degree in the second light modulator 113. Braces "@" in equation (10)
In the following, only the second term will be considered with respect to the inside of the curly bracket “{}”, since the first term in the above indicates an unmodulated light component.

【0048】第2の光受信器114は、第1の光変調器
102からの光変調信号L1(式(1)参照)と、第2
の光変調器113からの光変調信号L2x(式(10)に
おける中括弧“{}”内の第2項参照)を合波し、その
自乗検波特性に基づき、 I2(t)=R2|E1(t)+E2y(t)|2 =R2A1 2[1+m1cos(2πfpt)]cos2[2πf1t+ΔFsin(2πfpt)+φ1] +R2A2 2(m2 2/4)cos2(2πfxt+φ12)cos2(2πf2t+φ2) +2R2A1A2[1+m1cos(2πfpt)]1/2cos[2πf1t+ΔFsin(2πfpt)+φ1] ×(m2/2)cos(2πfxt+φ12)cos(2πf22) …(11) で表される光電流を出力する。式(11)における第1
項および第2項に相当する信号成分は、第2の光受信器
114に用いられる受光素子の周波数応答制限によって
検波されない。なお、第1項に相当する信号成分には、
第1の光変調器102からの光信号L1における光強度
変調成分が直接検波されることによって生じるIM−D
D成分も含まれるが、このIM−DD成分の周波数帯域
がFM変調信号Sfmの周波数帯域から離れている場合に
はこの成分を無視してもよい。このIM−DD成分の周
波数帯域がFM変調信号Sfmの周波数帯域と重なる場合
には、後述の他の実施形態の構成によりこの成分を抑圧
することができる。
The second optical receiver 114 receives an optical modulation signal L1 (see equation (1)) from the first optical modulator 102 and a second
Of the optical modulation signal L2x from the optical modulator 113 (see the second item in the curly bracket “{}” in the equation (10)), and based on its square detection characteristic, I 2 (t) = R 2 | E 1 (t) + E 2y (t) | 2 = R 2 A 1 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] cos 2 [2πf 1 t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 ] + R 2 A 2 2 (m 2 2/4) cos 2 (2πf x t + φ 1 -φ 2) cos 2 (2πf 2 t + φ 2) + 2R 2 A 1 A 2 [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 cos [2πf 1 t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 ] × (m 2/2) cos (2πf x t + φ 1 -φ 2) cos (2πf 2 + φ 2) ... and outputs a photocurrent represented by (11). The first in equation (11)
The signal component corresponding to the term and the second term is not detected due to the frequency response limitation of the light receiving element used in the second optical receiver 114. The signal component corresponding to the first term includes:
IM-D generated by directly detecting the light intensity modulation component in the optical signal L1 from the first optical modulator 102
Although the D component is also included, if the frequency band of the IM-DD component is far from the frequency band of the FM modulation signal Sfm, this component may be ignored. When the frequency band of the IM-DD component overlaps the frequency band of the FM modulation signal Sfm, this component can be suppressed by the configuration of another embodiment described later.

【0049】式(11)における第3項をさらに展開す
ると、 Ic2(t)=(R2A1A2m2/2)[1+m1cos(2πfpt)]1/2 ×[cos(2πfxt+φ12)cos[2π(f1+f2)t+ΔFsin(2πfpt)+φ12] +cos(2πfxt+φ12)cos[2π(f1-f2)t+ΔFsin(2πfpt)+φ12]] =(R2A1A2m2/4)[1+m1cos(2πfpt)]1/2 ×[cos[2π(f1+f2+fx)t+ΔFsin(2πfpt)+2φ1] +cos[2π(f1+f2-fx)t+ΔFsin(2πfpt)+2φ2] +cos[2π(f1-f2+fx)t+ΔFsin(2πfpt)+2(φ12)] +cos[2π(f1-f2-fx)t+ΔFsin(2πfpt)]] …(12) となる。式(12)における大括弧“[]”内の第4項
は、式(9)と同様に、信号源100から出力される電
気信号Siを元信号とし、搬送波周波数をfL =|f1
−f2−fx |、周波数偏移量を△FとするFM変調信
号を表している。この第4項のFM変調信号は、第1の
光変調器102および局発光源103からそれぞれ出力
される光L1,L2の位相雑音φ1およびφ2に依存せ
ず、位相雑音のない信号である。
[0049] With the third term the further development in equation (11), I c2 (t ) = (R 2 A 1 A 2 m 2/2) [1 + m 1 cos (2πf p t)] 1/2 × [cos (2πf x t + φ 12 ) cos [2π (f 1 + f 2 ) t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 + φ 2 ] + cos (2πf x t + φ 12 ) cos [2π (f 1 -f 2) t + ΔFsin (2πf p t) + φ 1 -φ 2]] = (R 2 A 1 A 2 m 2/4) [1 + m 1 cos (2πf p t )] 1/2 × [cos [2π (f 1 + f 2 + f x) t + ΔFsin (2πf p t) + 2φ 1] + cos [2π (f 1 + f 2 -f x) t + ΔFsin (2πf p t) + 2φ 2 ] + cos [2π (f 1 -f 2 + f x ) t + ΔFsin (2πf p t) +2 (φ 12 )] + cos [2π (f 1 -f 2 -f x ) t + ΔFsin (2πf p t )]] ... it is (12). The fourth term in square brackets “[]” in the equation (12) uses the electric signal Si output from the signal source 100 as the original signal and sets the carrier frequency to fL = | f1 as in the equation (9).
−f2−fx |, which represents an FM modulation signal having a frequency shift amount ΔF. The FM modulated signal of the fourth term does not depend on the phase noises φ1 and φ2 of the lights L1 and L2 output from the first optical modulator 102 and the local light source 103, respectively, and is a signal having no phase noise.

【0050】なお、式(9)と式(12)の比較により
明らかなように、第2の光受信器114から出力される
FM変調信号L2xの大きさ(振幅)に関しては、第2の
光変調器113において光振幅変調を適用した方が2倍
大きく、このFM変調信号を伝送する場合等に、CNR
(搬送波対雑音電力比)において有利である。従って、
以下では、第2の光変調器113において光振幅変調を
適用する場合についてのみ説明する。
As apparent from the comparison between Expressions (9) and (12), the magnitude (amplitude) of the FM modulated signal L2x output from the second optical receiver 114 is equal to that of the second optical receiver 114. Applying the optical amplitude modulation in the modulator 113 is twice as large, and when transmitting this FM modulation signal, the CNR
(Carrier to noise power ratio). Therefore,
In the following, only the case where optical amplitude modulation is applied in the second optical modulator 113 will be described.

【0051】以上説明したように、第1の実施形態によ
れば、2つの光源を用いた光ヘテロダイン構成におい
て、光源の位相雑音に依存することなく、位相雑音のな
い高周波・広帯域FM変調信号を生成することができ
る。
As described above, according to the first embodiment, in an optical heterodyne configuration using two light sources, a high-frequency / broadband FM modulation signal without phase noise can be obtained without depending on the phase noise of the light sources. Can be generated.

【0052】(第2の実施形態)図3および図4(A)
〜(C)を参照しつつ本発明の第2の実施形態に係る周
波数変調装置について以下に説明する。
(Second Embodiment) FIGS. 3 and 4A
A frequency modulation device according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0053】図3は、第2の実施形態に係る周波数変調
装置の構成を示すブロック図である。この周波数変調装
置は、図1に示した第1の実施形態の構成に加えて、分
波器301と第3の光変調器315と第5の光導波路3
17とを備える。なお、図3において、第1の実施形態
における構成要素と同じ構成要素には同一の参照符号が
付されている。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the frequency modulation device according to the second embodiment. This frequency modulation device has a demultiplexer 301, a third optical modulator 315, and a fifth optical waveguide 3 in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
17 are provided. In FIG. 3, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0054】次に、図3に示す本実施形態の動作を説明
する。ただし、本実施形態の構成は、前述の第1の実施
形態に準ずるため、相違点のみを以下に説明する。本実
施形態の周波数変調装置では、分波器301は、信号源
100から出力された電気信号Siを、互いに逆相の関
係になるように第1および第2の電気信号Si1,Si2に
分岐させて出力する。第1の光変調器102は、分波器
301から出力された第1の電気信号Si1を、第1の実
施形態と同様に、光周波数変調信号L1に変換し、出力
する。第3の光変調器315は、通常、半導体レーザで
構成され、分波器301から出力された第2の電気信号
Si2を、光強度変調信号L3に変換し、出力する。この
光信号L3は、第5の光導波路317を介して第2の光
受信器114に入力される。
Next, the operation of the present embodiment shown in FIG. 3 will be described. However, since the configuration of the present embodiment conforms to the above-described first embodiment, only differences will be described below. In the frequency modulation device of the present embodiment, the demultiplexer 301 branches the electric signal Si output from the signal source 100 into the first and second electric signals Si1 and Si2 so that the electric signals Si have a phase opposite to each other. Output. The first optical modulator 102 converts the first electric signal Si1 output from the demultiplexer 301 into an optical frequency modulation signal L1, and outputs the same, as in the first embodiment. The third optical modulator 315 is usually composed of a semiconductor laser, converts the second electric signal Si2 output from the demultiplexer 301 into an optical intensity modulation signal L3, and outputs it. This optical signal L3 is input to the second optical receiver 114 via the fifth optical waveguide 317.

【0055】第2の光受信器114は、第1の光変調器
102からの光信号L1と第2の光変調器113からの
光信号L2xとを受け取って、その自乗検波特性に基づく
光ヘテロダイン検波より、それらの光信号L1およびL
2xの光周波数差を中心周波数とするビート信号としてF
M変調信号Sfmを生成し、かつ、第3の光変調器315
からの光強度変調信号L3を受け取って、その自乗検波
特性に基づく直接検波により、その光強度変調信号L3
からIM−DD(強度変調−直接検波)成分を生成す
る。第1の光変調器102において、第1の実施形態で
説明したように半導体レーザによる直接変調方式を採用
した場合、第1の光変調器102からの光信号L1は、
光周波数変調成分と共に光強度変調成分をも含む。その
ため、第2の光受信器114は、図4(A)に示すよう
に、第1の光変調器102からの光信号L1と第2の光
変調器113からの光信号L2xとを受け取って、光ヘテ
ロダイン検波により、それら2つの光信号のビート信号
であるFM変調信号を生成すると同時に、直接検波によ
り、第1の光変調器102からの光信号に含まれる光強
度変調成分に相当する第1のIM−DD(強度変調−直
接検波)成分Simdd1を生成する。この第1のIM−D
D成分Simdd1 は、本来必要となるFM変調信号Sfmに
対する不要成分であり、特に、図4(A)に示すよう
に、第1のIM−DD成分Simdd1 の占有周波数帯域が
FM変調信号Sfmの周波数帯域と重なる場合には、FM
変調信号Sfmの品質を大きく劣化させる。第2の光受信
器114は、第3の光変調器315からの光強度変調信
号L3をも受け取って、直接検波により、図4(B)に
示すように、その光強度変調信号L3に相当するIM−
DD成分、すなわち前記第1のIM−DD成分Simdd1
と逆相である第2のIM−DD成分Simdd2 を生成す
る。この第2のIM−DD成分Simdd2 で第1のIM−
DD成分Simdd1 が相殺されることにより、図4(C)
に示すように、前記第1のIM−DD成分Simdd1 が抑
圧される。
The second optical receiver 114 receives the optical signal L1 from the first optical modulator 102 and the optical signal L2x from the second optical modulator 113, and performs optical heterodyne based on the square detection characteristic. From the detection, those optical signals L1 and L1
As a beat signal having a 2x optical frequency difference as the center frequency, F
An M modulation signal Sfm is generated, and the third optical modulator 315
From the light intensity modulation signal L3, and the light intensity modulation signal L3
, An IM-DD (intensity modulation-direct detection) component is generated. When the first optical modulator 102 employs the direct modulation method using the semiconductor laser as described in the first embodiment, the optical signal L1 from the first optical modulator 102 is
The light intensity modulation component is included together with the light frequency modulation component. Therefore, the second optical receiver 114 receives the optical signal L1 from the first optical modulator 102 and the optical signal L2x from the second optical modulator 113, as shown in FIG. The optical heterodyne detection generates an FM modulation signal which is a beat signal of the two optical signals, and the direct detection simultaneously generates an FM intensity signal corresponding to an optical intensity modulation component included in the optical signal from the first optical modulator 102. One IM-DD (intensity modulation-direct detection) component Simdd1 is generated. This first IM-D
The D component Simdd1 is an unnecessary component for the FM modulation signal Sfm that is originally required. In particular, as shown in FIG. 4A, the occupied frequency band of the first IM-DD component Simdd1 is the frequency of the FM modulation signal Sfm. If it overlaps the band, FM
The quality of the modulated signal Sfm is greatly degraded. The second optical receiver 114 also receives the light intensity modulated signal L3 from the third optical modulator 315, and by direct detection, corresponds to the light intensity modulated signal L3 as shown in FIG. IM-
DD component, that is, the first IM-DD component Simdd1
And a second IM-DD component Simdd2 having a phase opposite to the above. The second IM-DD component Simdd2 forms the first IM-DD component.
As the DD component Simdd1 is offset, FIG.
As shown in (1), the first IM-DD component Simdd1 is suppressed.

【0056】以上説明したように、第2の実施形態によ
れば、光信号L1に含まれる光強度変調成分に起因した
不要成分であるIM−DD成分の発生を抑え、位相雑音
のない高品質な高周波・広帯域FM変調信号Sfmを生成
することができる。
As described above, according to the second embodiment, the generation of the IM-DD component, which is an unnecessary component due to the light intensity modulation component included in the optical signal L1, is suppressed, and high quality without phase noise is achieved. A high frequency / broadband FM modulation signal Sfm can be generated.

【0057】(第3の実施形態)図5を参照しつつ本発
明の第3の実施形態に係る周波数変調装置について以下
に説明する。
(Third Embodiment) A frequency modulation device according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0058】図5は、第3の実施形態に係る周波数変調
装置の構成を示すブロック図である。この周波数変調装
置は、図1に示した第1の実施形態の構成において、局
発光源103に代えて、分波器301と第4の光変調器
516とを備える。なお、図5において、第1の実施形
態における構成要素と同じ構成要素には同一の参照符号
が付されている。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the frequency modulation device according to the third embodiment. This frequency modulation device includes a demultiplexer 301 and a fourth optical modulator 516 in place of the local light source 103 in the configuration of the first embodiment shown in FIG. Note that, in FIG. 5, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0059】次に、図5に示す本実施形態の動作を説明
する。本実施形態の周波数変調装置では、分波器301
は、信号源100から出力された電気信号Siを、互い
に逆相の関係になるように第1および第2の電気信号S
i1,Si2に分岐させて出力する。第1の光変調器102
は、分波器301から出力された第1の電気信号Si1
を、第1の実施形態と同様に、光周波数変調信号L1に
変換し、出力する。第1の光変調器102から出力され
た光信号L1は、第1の光分岐回路104で2つの光信
号に分岐し、これらのうち一方の光信号は第2の光導波
路107を介してビート信号生成部200における第1
の光受信器110に、他方の光信号は第1の光導波路1
06を介して第2の光受信器114に、それぞれ入力さ
れる。
Next, the operation of the present embodiment shown in FIG. 5 will be described. In the frequency modulation device of the present embodiment, the duplexer 301
Converts the electric signal Si output from the signal source 100 into the first and second electric signals S
The output is branched to i1 and Si2. First optical modulator 102
Is the first electric signal Si1 output from the duplexer 301.
Is converted to an optical frequency modulation signal L1 and output as in the first embodiment. The optical signal L1 output from the first optical modulator 102 is split into two optical signals by a first optical splitter 104, and one of these is beat-beated via a second optical waveguide 107. First in the signal generation unit 200
The other optical signal is transmitted to the first optical waveguide 1
06 to the second optical receiver 114 respectively.

【0060】第4の光変調器516は、直接変調方式の
光変調器であって、通常、半導体レーザ等で構成され、
分波器301から出力される第2の電気信号Si2を光周
波数変調信号L2に変換し、出力する。第4の光変調器
516において直接変調方式が採用されているため、第
1の光変調器102と同様、出力される光信号L2は、
光周波数変調成分と共に光強度変調成分をも含む。第4
の光変調器516から出力された光信号L2は、第2の
光分岐回路105で2つの光信号に分岐し、これらのう
ち一方の光信号は第4の光導波路109を介してビート
信号生成部200における第1の光受信器110に、他
方の光信号は第3の光導波路108を介して第2の光変
調器113に、それぞれ入力される。
The fourth optical modulator 516 is an optical modulator of a direct modulation system, and is usually composed of a semiconductor laser or the like.
The second electric signal Si2 output from the demultiplexer 301 is converted into an optical frequency modulation signal L2 and output. Since the fourth optical modulator 516 employs the direct modulation method, the output optical signal L2 is, like the first optical modulator 102,
The light intensity modulation component is included together with the light frequency modulation component. 4th
The optical signal L2 output from the optical modulator 516 is divided into two optical signals by the second optical branching circuit 105, and one of these optical signals is generated through the fourth optical waveguide 109 to generate a beat signal. The first optical receiver 110 of the unit 200 and the other optical signal are input to the second optical modulator 113 via the third optical waveguide 108, respectively.

【0061】ビート信号生成部200は、第1の光分岐
回路104で分岐した光信号L1と第2の光分岐回路1
05で分岐した光信号L2とを受け取り、下記の動作に
より、第1および第2の光信号L1,L2の光周波数の
差に相当する周波数fs=|f1−f2|を有する無変
調の電気信号Sbを生成する。すなわち、第1の光受信
器110は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等
の受光素子で構成され、第1の光変調器102からの光
信号L1と第4の光変調器516からの光信号L2とを
受け取って、その自乗検波特性に基づく光ヘテロダイン
検波により、それらの光周波数差fs(=|f1−f2
|)を中心周波数とする変調ビート信号Sbfmを生成す
る。この変調ビート信号Sbfmは、第1の光変調器10
2から出力される光周波数変調信号L1をダウンコンバ
ートしたFM変調信号である。フィルタ111は、この
変調ビート信号Sbfmの搬送波成分(中心周波数fsの
成分)のみを抽出し、無変調ビート信号Sbとして出力
する。
The beat signal generation unit 200 is configured to output the optical signal L1 branched by the first optical branching circuit 104 and the second optical branching circuit 1
05, and receives the optical signal L2 branched at 05, and by the following operation, an unmodulated electric signal having a frequency fs = | f1-f2 | corresponding to the difference between the optical frequencies of the first and second optical signals L1 and L2. Generate Sb. That is, the first optical receiver 110 is constituted by a light receiving element such as a photodiode having a square-law detection characteristic, and the optical signal L1 from the first optical modulator 102 and the optical signal from the fourth optical modulator 516. L2 and the optical frequency difference fs (= | f1-f2) by optical heterodyne detection based on the squared detection characteristic.
A modulated beat signal Sbfm having a center frequency of |) is generated. This modulated beat signal Sbfm is transmitted to the first optical modulator 10
2 is an FM-modulated signal obtained by down-converting the optical frequency-modulated signal L <b> 1 output from the signal L <b> 2. The filter 111 extracts only the carrier component (the component of the center frequency fs) of the modulated beat signal Sbfm and outputs the same as the unmodulated beat signal Sb.

【0062】周波数変換器112は、この無変調ビート
信号Sbを周波数変換(例えば、ダウンコンバート)
し、周波数fx (=|fs−fL |)の信号である周波
数変換信号Sxを出力する。
The frequency converter 112 converts the frequency of the unmodulated beat signal Sb (for example, down-converts).
Then, a frequency conversion signal Sx, which is a signal of the frequency fx (= | fs-fL |), is output.

【0063】第2の光変調器113は、第2の光導波路
108の途上に挿入、配置され、第4の光変調器516
から出力される光信号L2を、周波数変換器112から
出力される周波数変換信号Sxによって光学的に変調す
る。すなわち、第2の光変調器113は、光振幅変調ま
たは光強度変調によって光信号L2を光変調信号L2xに
変換し、これを出力する。
The second optical modulator 113 is inserted and arranged on the way of the second optical waveguide 108, and the fourth optical modulator 516 is provided.
Is optically modulated by the frequency conversion signal Sx output from the frequency converter 112. That is, the second optical modulator 113 converts the optical signal L2 into an optical modulation signal L2x by optical amplitude modulation or optical intensity modulation, and outputs this.

【0064】第2の光受信器114は、第1の光変調器
102からの光信号L1と第2の光変調器113からの
光信号L2xとを受け取って、その自乗検波特性に基づく
光ヘテロダイン検波により、周波数fL (=|fs−f
x |)を中心周波数とするビート信号として、位相雑音
の抑圧されたFM変調信号Sfmを生成する(図2(C)
参照)。また、第2の光受信器114は、その自乗検波
特性に基づく直接検波により、第1の光変調器102か
らの光信号L1に含まれる光強度変調成分に相当する第
1のIM−DD成分を生成すると共に、第4の光変調器
516からの光信号L2に含まれる光強度変調成分をも
受け取って、その自乗検波特性に基づく直接検波によ
り、前記第1のIM−DD成分と逆相である第3のIM
−DD成分を生成する。この第3のIM−DD成分によ
って第1のIM−DD成分が相殺され、これによりIM
−DD成分の抑圧されたFM変調信号Sfmが得られる。
The second optical receiver 114 receives the optical signal L1 from the first optical modulator 102 and the optical signal L2x from the second optical modulator 113, and performs optical heterodyne based on its square detection characteristics. By detection, the frequency fL (= | fs-f
x |) is generated as the beat signal having the center frequency as the FM signal Sfm in which the phase noise is suppressed (FIG. 2C).
reference). In addition, the second optical receiver 114 performs the direct detection based on the squared detection characteristic to obtain the first IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the optical signal L1 from the first optical modulator 102. And also receives an optical intensity modulation component included in the optical signal L2 from the fourth optical modulator 516, and performs direct detection based on its squared detection characteristic to perform an inverse phase with the first IM-DD component. The third IM that is
Generate a DD component. The third IM-DD component cancels out the first IM-DD component, thereby
An FM modulation signal Sfm with a suppressed -DD component is obtained.

【0065】以上説明したように、第3の実施形態によ
れば、光信号L1に含まれる光強度変調成分に起因した
不要成分であるIM−DD成分の発生を抑え、位相雑音
のない高品質な高周波・広帯域FM変調信号Sfmを生成
することができる。
As described above, according to the third embodiment, the generation of the IM-DD component, which is an unnecessary component due to the light intensity modulation component included in the optical signal L1, is suppressed, and high quality without phase noise is achieved. A high frequency / broadband FM modulation signal Sfm can be generated.

【0066】(第4の実施形態)図6を参照しつつ本発
明の第4の実施形態に係る周波数変調装置について以下
に説明する。
(Fourth Embodiment) A frequency modulation device according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0067】図6は、第4の実施形態に係る周波数変調
装置の構成を示すブロック図である。この周波数変調装
置は、図1に示した第1の実施形態の構成において、電
気的なフィルタ111に代えて光フィルタ617を備え
る。なお、図6において、第1の実施形態における構成
要素と同じ構成要素には同一の参照符号が付されてい
る。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the frequency modulation device according to the fourth embodiment. This frequency modulation device includes an optical filter 617 instead of the electric filter 111 in the configuration of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0068】次に、図6に示す本実施形態の動作を説明
する。ただし、本実施形態の構成は、前述の第1の実施
形態に準ずるため、相違点のみを以下に説明する。本実
施形態の周波数変調装置では、光フィルタ617は、第
1の光変調器102からの光信号L1のうち第1の光分
岐回路104で分岐して第1の光受信器108へ向かう
光信号L1の光搬送波成分L1cのみを通過させる。第1
の光受信器110は、その光フィルタ617を通過した
光搬送波成分L1cと局発光源103からの光L2とを受
け取って、その自乗検波特性に基づく光ヘテロダイン検
波により、それらの光周波数差fsに相当する周波数を
有する無変調ビート信号Sbを生成する。周波数変換器
112は、この無変調ビート信号Sbを周波数変換し、
周波数fx の周波数変換信号Sxを出力する。第2の光
変調器113は、局発光源103から出力される光L2
に対し、前記周波数変換器112から出力される周波数
変換信号Sxを用いて光変調(光振幅変調または光強度
変調)を施し、光変調信号L2xを出力する。第2の光受
信器114は、第1の光変調器102からの光信号L1
と第2の光変調器113からの光信号L2xとを受け取っ
て、その自乗検波特性に基づく光ヘテロダイン検波によ
り、周波数fL (=|fs−fx|)を中心周波数とす
るビート信号として、位相雑音の抑圧されたFM変調信
号Sfmを生成する。
Next, the operation of the present embodiment shown in FIG. 6 will be described. However, since the configuration of the present embodiment conforms to the above-described first embodiment, only differences will be described below. In the frequency modulation device according to the present embodiment, the optical filter 617 splits the optical signal L <b> 1 from the first optical modulator 102 by the first optical splitter 104 and goes to the first optical receiver 108. Only the optical carrier component L1c of L1 is passed. First
The optical receiver 110 receives the optical carrier component L1c that has passed through the optical filter 617 and the light L2 from the local light source 103, and performs optical heterodyne detection based on its square detection characteristics to obtain an optical frequency difference fs. An unmodulated beat signal Sb having a corresponding frequency is generated. The frequency converter 112 converts the frequency of the unmodulated beat signal Sb,
The frequency conversion signal Sx having the frequency fx is output. The second optical modulator 113 outputs the light L2 output from the local light source 103.
Is subjected to light modulation (light amplitude modulation or light intensity modulation) using the frequency conversion signal Sx output from the frequency converter 112 to output a light modulation signal L2x. The second optical receiver 114 receives the optical signal L1 from the first optical modulator 102.
And the optical signal L2x from the second optical modulator 113, and by optical heterodyne detection based on its square detection characteristic, a phase noise is obtained as a beat signal having a frequency fL (= | fs-fx |) as a center frequency. Is generated.

【0069】以上説明したように、第4の実施形態によ
れば、2つの光源を用いた光ヘテロダイン構成におい
て、光源の位相雑音に依存することなく、位相雑音のな
い高周波・広帯域FM変調信号を生成することができ
る。
As described above, according to the fourth embodiment, in an optical heterodyne configuration using two light sources, a high-frequency / broadband FM modulation signal without phase noise can be obtained without depending on the phase noise of the light sources. Can be generated.

【0070】なお、上述の第3の実施形態のように局発
光源103に代えて第4の光変調器516を備える構成
(図5参照)においては、図7に示すように、上記第4
の実施形態と同様に第2の光導波路107の途上に第1
の光フィルタ617を備えると共に、第4の光導波路1
09の途上にも第2の光フィルタ627を備え、第4の
光変調器516から出力されて第2の光分岐回路105
で分岐し第1の光受信器110に向かう光信号L2のう
ち、第2の光フィルタ627がその光搬送波成分のみを
通過させるようにしてもよい。このような構成によれ
ば、第3の実施形態と同様、第1の光受信器110から
は無変調ビート信号Sbが出力されるため、電気的なフ
ィルタ111を用いることなく、位相雑音のない高周波
・広帯域FM変調信号を生成することができる。
In the configuration in which the fourth light modulator 516 is provided instead of the local light source 103 as in the third embodiment (see FIG. 5), as shown in FIG.
As in the case of the first embodiment, the first
And the fourth optical waveguide 1
09, a second optical filter 627 is provided.
The second optical filter 627 may pass only the optical carrier component of the optical signal L2 branched to the first optical receiver 110. According to such a configuration, as in the third embodiment, since the unmodulated beat signal Sb is output from the first optical receiver 110, no phase noise is generated without using the electric filter 111. A high frequency / broadband FM modulation signal can be generated.

【0071】(第5の実施形態)図8を参照しつつ本発
明の第5の実施形態に係る周波数変調装置について以下
に説明する。
(Fifth Embodiment) A frequency modulation device according to a fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0072】図8は、第5の実施形態に係る周波数変調
装置の構成を示すブロック図である。この周波数変調装
置は、図1に示した第1の実施形態の構成において、直
接変調方式の第1の光変調器102に代えて、第1の光
L1として光周波数f1の無変調光を出力する光源10
1と外部変調方式により周波数変調を行う光変調器(以
下「外部光変調器」という)102eとを備え、フィル
タ111が削除されている。図8に示すように、光源1
01から出力された無変調光L1は第1の光分岐回路1
04に入力される。また、外部光変調器102eは、第
1の光導波路106の途上に挿入、配置され、信号源1
00から元信号としての電気信号Siを受け取る。な
お、図8において、第1の実施形態における構成要素と
同じ構成要素には同一の参照符号が付されている。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the frequency modulation device according to the fifth embodiment. This frequency modulation device outputs unmodulated light of the optical frequency f1 as the first light L1 instead of the first optical modulator 102 of the direct modulation method in the configuration of the first embodiment shown in FIG. Light source 10
1 and an optical modulator (hereinafter referred to as "external optical modulator") 102e that performs frequency modulation by an external modulation method, and the filter 111 is omitted. As shown in FIG.
01 is output from the first optical branching circuit 1
04 is input. Further, the external optical modulator 102e is inserted and arranged on the way of the first optical waveguide 106, and the signal source 1
From 00, an electric signal Si as an original signal is received. In FIG. 8, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0073】次に、図8に示す本実施形態の動作を説明
する。本実施形態の周波数変調装置では、光源101か
ら出力された無変調光L1は第1の光分岐回路104で
2つの光に分岐し、それらの2つの光のうち一方の光は
外部光変調器102eに入力され、他方の光は第1の光
受信器110に入力さされる。
Next, the operation of the present embodiment shown in FIG. 8 will be described. In the frequency modulation device of the present embodiment, the unmodulated light L1 output from the light source 101 is split into two lights by the first optical splitter 104, and one of the two lights is changed to the external light modulator. 102e, and the other light is input to the first optical receiver 110.

【0074】外部光変調器102eは、光源101から
の無変調光L1を信号源100からの電気信号Siによ
って変調することにより、中心光周波数f1の光周波数
変調信号L1mを生成する。この光信号L1mは第2の光受
信器114に入力される。第1の光受信器110は、光
源101からの無変調光L1と局発光源103からの無
変調光L2とを受け取って、その自乗検波特性に基づく
光ヘテロダイン検波により、それらの光周波数差fs=
|f1−f2|に相当する周波数を有する無変調ビート
信号Sbを生成する。周波数変換器112は、この無変
調ビート信号Sbを周波数変換し、周波数fx の周波数
変換信号Sxを出力する。第2の光変調器113は、局
発光源103からの光L2に対し、前記周波数変換器1
12から出力される周波数変換信号Sxを用いて光変調
(光振幅変調または光強度変調)を施し、光変調信号L
2xを出力する。この光変調信号L2xも第2の光受信器1
14に入力される。第2の光受信器114は、第1の光
変調器102からの光信号L1と第2の光変調器113
からの光信号L2xとを受け取って、その自乗検波特性に
基づく光ヘテロダイン検波により、周波数fL (=|f
s−fx |)を中心周波数とするビート信号として、位
相雑音の抑圧されたFM変調信号Sfmを生成する。
The external light modulator 102e modulates the unmodulated light L1 from the light source 101 with the electric signal Si from the signal source 100 to generate an optical frequency modulation signal L1m having the center light frequency f1. This optical signal L1m is input to the second optical receiver 114. The first optical receiver 110 receives the unmodulated light L1 from the light source 101 and the unmodulated light L2 from the local light source 103, and performs an optical heterodyne detection based on the square detection characteristics thereof to obtain an optical frequency difference fs. =
An unmodulated beat signal Sb having a frequency corresponding to | f1-f2 | is generated. The frequency converter 112 converts the frequency of the unmodulated beat signal Sb and outputs a frequency converted signal Sx having a frequency fx. The second optical modulator 113 converts the light L2 from the local light source 103 into the frequency converter 1
12 is subjected to optical modulation (optical amplitude modulation or optical intensity modulation) using the frequency conversion signal Sx output from the
Output 2x. This optical modulation signal L2x is also transmitted to the second optical receiver 1
14 is input. The second optical receiver 114 receives the optical signal L1 from the first optical modulator 102 and the second optical modulator 113
From the optical signal L2x, and the frequency fL (= | f
An FM modulated signal Sfm in which phase noise is suppressed is generated as a beat signal having a center frequency of s-fx |).

【0075】以上のように、第5の実施形態によれば、
第4の実施形態と同様、第1の光受信器110からは無
変調ビート信号Sbが出力されるため、電気的なフィル
タ111を用いることなく、位相雑音のない高周波・広
帯域FM変調信号を生成することができる。しかも、第
5の実施形態では、光源101からの無変調光L1が第
1の光受信器110に入力されるため、第4の実施形態
とは異なり、光フィルタも不要である。
As described above, according to the fifth embodiment,
As in the fourth embodiment, since the unmodulated beat signal Sb is output from the first optical receiver 110, a high-frequency / broadband FM modulated signal without phase noise is generated without using the electric filter 111. can do. Moreover, in the fifth embodiment, since the unmodulated light L1 from the light source 101 is input to the first optical receiver 110, unlike the fourth embodiment, no optical filter is required.

【0076】(第1の変形例)上記の各実施形態におい
て、第2の光変調器113は、第2の光導波路108の
途上に挿入され、局発光源103から出力される無変調
光L2または第4の光変調器516から出力される光信
号L2を周波数変換信号Sxによって光学的に変調して
いるが、これに代えて、第2の光変調器113を第1の
光導波路106の途上に挿入することにより、第1の変
調器102から出力される光信号L1を周波数変換信号
Sxによって光学的に変調するようにしてもよい。図9
は、このような周波数変調装置の構成の一例を示すブロ
ック図である。この周波数変調装置は、図1に示した第
1の実施形態の変形例(以下「第1の変形例」という)
であって、第1の実施形態において第2の光導波路10
8の途上に挿入されていた第2の光変調器113を、第
1の光導波路106の途上に備えている。
(First Modification) In each of the above embodiments, the second optical modulator 113 is inserted in the middle of the second optical waveguide 108 and the unmodulated light L 2 output from the local light source 103. Alternatively, the optical signal L2 output from the fourth optical modulator 516 is optically modulated by the frequency conversion signal Sx, but instead, the second optical modulator 113 is connected to the first optical waveguide 106. By inserting the optical signal L1 on the way, the optical signal L1 output from the first modulator 102 may be optically modulated by the frequency conversion signal Sx. FIG.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of such a frequency modulation device. This frequency modulation device is a modification of the first embodiment shown in FIG. 1 (hereinafter, referred to as a “first modification”).
In the first embodiment, the second optical waveguide 10
The second optical modulator 113 inserted on the way of No. 8 is provided on the way of the first optical waveguide 106.

【0077】第1の実施形態等では、第2の光変調器1
13は、周波数fx (=|fs−fL |)の周波数変換
信号Sxで光周波数f2の無変調光L2を光振幅変調ま
たは光強度変調することにより、図10(A)に示すよ
うな光周波数スペクトルを有する光変調信号L2xを生成
する(ただしf1>f2とする)。
In the first embodiment and the like, the second optical modulator 1
Reference numeral 13 denotes an optical frequency as shown in FIG. 10A by modulating the unmodulated light L2 of the optical frequency f2 with the optical amplitude modulation or the optical intensity with the frequency conversion signal Sx of the frequency fx (= | fs-fl |). An optical modulation signal L2x having a spectrum is generated (where f1> f2).

【0078】これに対し、第1の変形例の周波数変調装
置では、第2の光変調器113は、周波数fx (=|f
s−fL |)の周波数変換信号Sxで中心周波数f1の
光信号L1を光振幅変調または光強度変調することによ
り、図10(B)に示すような光周波数スペクトルを有
する光変調信号L1xを生成する(同様にf1>f2とす
る)。第1の変形例における第2の光受信器114は、
この光変調信号L1xと局発光源103から出力される周
波数f2の無変調光L2とを受け取って、その自乗検波
特性に基づく光ヘテロダイン検波により、周波数fL
(=|fs−fx|)を中心周波数とするビート信号と
してFM変調信号Sfmを生成する。すなわち、第1の実
施形態において得られるFM変調信号Sfmと実質的に同
一のFM変調信号が生成される。したがって、第1の変
形例の構成によっても、第1の実施形態の場合等と同
様、光源の位相雑音に依存することなく、位相雑音のな
い高周波・広帯域FM変調信号を生成することができ
る。
On the other hand, in the frequency modulation device according to the first modification, the second optical modulator 113 controls the frequency fx (= | f
An optical modulation signal L1x having an optical frequency spectrum as shown in FIG. 10B is generated by optically modulating or optically modulating the optical signal L1 having the center frequency f1 with the frequency conversion signal Sx of (s-fL |). (Similarly, f1> f2). The second optical receiver 114 in the first modification example
This optical modulation signal L1x and the unmodulated light L2 of frequency f2 output from the local light source 103 are received, and the frequency fL is obtained by optical heterodyne detection based on the square detection characteristic.
An FM modulation signal Sfm is generated as a beat signal having (= | fs−fx |) as a center frequency. That is, an FM modulated signal substantially the same as the FM modulated signal Sfm obtained in the first embodiment is generated. Therefore, according to the configuration of the first modified example, similarly to the case of the first embodiment and the like, it is possible to generate a high-frequency / broadband FM modulation signal without phase noise without depending on the phase noise of the light source.

【0079】(第2の変形例)以上説明した各実施形態
において、より望ましくは、第1の光変調器102(正
確にはこの光変調器102を構成する半導体レーザ等の
光源)から出力された第1の光L1が第1の光導波路1
06を介して直接に第2の光受信器114に到達するま
での伝搬時間と、その光L1が第2の光導波路107、
第1の光受信器110および第2の光変調器113等を
介して第2の光受信器114に到達するまでの伝搬時間
とが互いに等しく、かつ、局発光源103または第4の
光変調器516(正確にはこの光変調器516を構成す
る光源)から出力された第2の光L2が第3の光導波路
108および第2の光変調器113を介して第2の光受
信器114に到達するまでの伝搬時間と、その光L2が
第4の光導波路109、第1の光受信器110および第
2の光変調器113等を介して第2の光受信器114に
到達するまでの伝搬時間とが、互いに等しくなるように
設定する。
(Second Modification) In each of the embodiments described above, it is more desirable to output from the first optical modulator 102 (more precisely, a light source such as a semiconductor laser constituting the optical modulator 102). The first light L1 is transmitted to the first optical waveguide 1
06, the propagation time until the light reaches the second optical receiver 114 directly, and the light L1 is transmitted to the second optical waveguide 107,
The propagation times until reaching the second optical receiver 114 via the first optical receiver 110 and the second optical modulator 113 are equal to each other, and the local light source 103 or the fourth optical modulation The second light L2 output from the optical modulator 516 (more precisely, the light source constituting the optical modulator 516) is transmitted to the second optical receiver 114 via the third optical waveguide 108 and the second optical modulator 113. And the time that the light L2 reaches the second optical receiver 114 via the fourth optical waveguide 109, the first optical receiver 110, the second optical modulator 113, and the like. Are set to be equal to each other.

【0080】例えば、上記第1および第2の光L1,L
2の伝搬経路を構成する光導波路等の光学的経路または
電気的経路に1つまたは複数の光学的または電気的な遅
延回路を伝搬時間の調整手段として挿入することによ
り、このような設定を実現することができる。この伝搬
時間の調整手段としては、コストなどの面で、光学的な
調整手段よりも電気的な調整手段の方が好ましい。図1
1は、図1に示した第1の実施形態の変形例(以下「第
2の変形例」という)の構成を示すブロック図であっ
て、電気的な遅延回路で構成される遅延調整器710が
上記調整手段として周波数変換器112と第2の光変調
器113との間に挿入された周波数変調装置の構成を示
している。なお、遅延調整器710の挿入位置は、上記
位置に限定されるものではなく、周波数変換器112と
第2の光変調器113との間に代えて、例えば、フィル
タ111と周波数変換器112との間、または、第1の
光受信器11とフィルタ111との間に、遅延調整器7
10を挿入してもよい。
For example, the first and second lights L1, L
Such a setting is realized by inserting one or a plurality of optical or electrical delay circuits as means for adjusting the propagation time into an optical path or an electric path such as an optical waveguide constituting the second propagation path. can do. As the means for adjusting the propagation time, an electric adjusting means is preferable to an optical adjusting means in terms of cost and the like. FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a modification (hereinafter, referred to as “second modification”) of the first embodiment shown in FIG. Shows the configuration of a frequency modulation device inserted between the frequency converter 112 and the second optical modulator 113 as the adjusting means. Note that the insertion position of the delay adjuster 710 is not limited to the above-described position. For example, instead of the position between the frequency converter 112 and the second optical , Or between the first optical receiver 11 and the filter 111,
10 may be inserted.

【0081】このような伝搬時間の調整手段によって上
記の設定を実現することにより、第2の光受信器114
から出力されるFM変調信号Sfmの位相雑音をより確実
に抑圧し、さらに高品質な高周波・広帯域FM変調信号
を生成することができる。
The above-mentioned setting is realized by such a propagation time adjusting means, so that the second optical receiver 114
, It is possible to more reliably suppress the phase noise of the FM modulation signal Sfm output from the LM and generate a high-quality high-frequency / broadband FM modulation signal.

【0082】(第3および第4の変形例)上記の第2の
実施形態および第3の実施形態において、より望ましく
は、第2の光受信器114において生成される第1のI
M−DD成分と第2のIM−DD成分とが、あるいは第
1のIM−DD成分と第3のIM−DD成分とが、互い
に逆相でかつ振幅が等しくなるように設定する。より具
体的には、それらのIM−DD成分の位相を調整すべ
く、分波器301で分岐した一方の信号である第1の電
気信号Si1が、第1の光変調器102により光信号L1
に変換され、第1の光導波路106を介して第2の光受
信器114に到達するまでの伝搬時間と、分波器301
で分岐した他方の信号である第2の電気信号Si2が、第
3の光変調器315または第4の光変調器516によっ
て光信号L3またはL2に変換され、第5の光導波路3
17または第3の光導波路108を介して第2の光受信
器114に到達するまでの伝搬時間とが、互いに等しく
なるように設定する。また、第2の光受信器114が受
け取る光信号において第1のIM−DD成分と第2のI
M−DD成分にそれぞれ対応する光強度変調成分の振幅
が互いに等しく、または、第1のIM−DD成分と第3
のIM−DD成分にそれぞれ対応する光強度変調成分の
振幅が互いに等しくなるように設定する。
(Third and Fourth Modifications) In the above-described second and third embodiments, more preferably, the first I signal generated in the second optical receiver 114 is used.
The M-DD component and the second IM-DD component, or the first IM-DD component and the third IM-DD component are set so that they are out of phase with each other and have the same amplitude. More specifically, in order to adjust the phases of the IM-DD components, the first electric signal Si1 which is one of the signals branched by the demultiplexer 301 is converted into an optical signal L1 by the first optical modulator 102.
And the propagation time required to reach the second optical receiver 114 via the first optical waveguide 106;
Is converted into an optical signal L3 or L2 by the third optical modulator 315 or the fourth optical modulator 516, and the fifth optical waveguide 3
The propagation times until reaching the second optical receiver 114 via the third or third optical waveguide 108 are set to be equal to each other. Also, the first IM-DD component and the second I-DD in the optical signal received by the second optical
The amplitudes of the light intensity modulation components respectively corresponding to the M-DD components are equal to each other, or the first IM-DD component and the third IM-DD component have the same amplitude.
Are set so that the amplitudes of the light intensity modulation components respectively corresponding to the IM-DD components are equal to each other.

【0083】例えば、上記の信号の伝搬経路を構成する
電気的経路または光学的経路(光導波路)に、1つまた
は複数の電気的または光学的な遅延回路および可変利得
増幅器(または減衰器)などを信号の位相および振幅の
調整手段として挿入することにより、このような設定を
実現することができる。このような位相および振幅の調
整手段としては、コストなどの面で、光学的な調整手段
よりも電気的な調整手段の方が好ましい。図12は、図
3に示した第2の実施形態の変形例(以下「第3の変形
例」という)の構成を示すブロック図であって、電気的
な遅延回路と可変利得増幅器で構成される遅延・振幅調
整器720が上記調整手段として分波器301と第3の
光変調器315との間に挿入された周波数変調装置の構
成を示している。また、図13は、図5に示した第3の
実施形態の変形例(以下「第4の変形例」という)の構
成を示すブロック図であって、上記の調整手段として同
様の構成の遅延・振幅調整器730が分波器301と第
4の光変調器516との間に挿入された周波数変調装置
の構成を示している。なお、遅延・振幅調整器720、
730の挿入位置は、上記位置に限定されるものではな
く、例えば、分波器301と第1の光変調器102との
間に挿入してもよい。
For example, one or a plurality of electric or optical delay circuits and a variable gain amplifier (or attenuator) may be added to the electric path or the optical path (optical waveguide) constituting the signal propagation path. Is inserted as a means for adjusting the phase and amplitude of the signal, such a setting can be realized. As such a phase and amplitude adjustment unit, an electric adjustment unit is more preferable than an optical adjustment unit in terms of cost and the like. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a modification (hereinafter, referred to as a “third modification”) of the second embodiment shown in FIG. 3, and is configured by an electric delay circuit and a variable gain amplifier. This shows a configuration of a frequency modulation device in which a delay / amplitude adjuster 720 is inserted between the demultiplexer 301 and the third optical modulator 315 as the adjusting means. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a modification (hereinafter, referred to as a “fourth modification”) of the third embodiment shown in FIG. 5. The configuration of the frequency modulation device in which the amplitude adjuster 730 is inserted between the demultiplexer 301 and the fourth optical modulator 516 is shown. The delay / amplitude adjuster 720,
The insertion position of 730 is not limited to the above position, and may be inserted, for example, between the duplexer 301 and the first optical modulator 102.

【0084】このような位相および振幅の調整手段によ
って上記の設定を実現することにより、第2の光受信器
114から出力されるIM−DD成分がより確実に抑圧
され、さらに高品質な高周波・広帯域FM変調信号を生
成することができる。
By realizing the above setting by such a phase and amplitude adjusting means, the IM-DD component output from the second optical receiver 114 is more reliably suppressed, and a higher-quality high-frequency A wideband FM modulated signal can be generated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る周波数変調装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態に係る周波数変調装置における
第1の光受信器からの出力信号の周波数スペクトルを示
す模式図(A)、第1の実施形態に係る周波数変調装置
における周波数変換器の入出力信号の周波数スペクトル
を示す模式図(B)、および、第1の実施形態に係る周
波数変調装置における第2の光受信器からの出力信号の
周波数スペクトルを示す模式図(C)。
FIG. 2A is a schematic diagram (A) showing a frequency spectrum of an output signal from a first optical receiver in the frequency modulation device according to the first embodiment, and a frequency converter in the frequency modulation device according to the first embodiment; FIG. 2B is a schematic diagram illustrating the frequency spectrum of the input / output signal of FIG. 1B, and FIG. 2C is a schematic diagram illustrating the frequency spectrum of the output signal from the second optical receiver in the frequency modulation device according to the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施形態に係る周波数変調装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】第2の実施形態に係る周波数変調装置において
第1および第2の光変調器から出力され第2の光受信器
に入力される光信号に対応する検波後の信号の周波数ス
ペクトルを示す模式図(A)、第2の実施形態に係る周
波数変調装置において第3の光変調器から出力され第2
の光受信器に入力される光信号に対応する検波後の信号
の周波数スペクトルを示す模式図(B)、および、第2
の実施形態に係る周波数変調装置における第2の光受信
器からの出力信号の周波数スペクトルを示す模式図
(C)。
FIG. 4 shows a frequency spectrum of a signal after detection corresponding to an optical signal output from the first and second optical modulators and input to the second optical receiver in the frequency modulation device according to the second embodiment. FIG. 9A is a schematic diagram showing a frequency modulation device according to a second embodiment.
(B) showing a frequency spectrum of a signal after detection corresponding to an optical signal input to the optical receiver of FIG.
FIG. 11C is a schematic diagram (C) illustrating a frequency spectrum of an output signal from the second optical receiver in the frequency modulation device according to the embodiment.

【図5】本発明の第3の実施形態に係る周波数変調装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態に係る周波数変調装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】第4の実施形態に係る周波数変調装置の他の構
成を示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing another configuration of the frequency modulation device according to the fourth embodiment.

【図8】本発明の第5の実施形態に係る周波数変調装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】第1の実施形態の変形例である第1の変形例に
係る周波数変調装置の構成を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a first modification which is a modification of the first embodiment.

【図10】第1、第2、第4および第5の各実施形態に
係る周波数変調装置において第2の光受信器に入力され
る光信号の光周波数スペクトルを示す模式図(A)、お
よび、第1の変形例に係る周波数変調装置において第2
の光受信器に入力される光信号の光周波数スペクトルを
示す模式図(B)。
FIG. 10 is a schematic diagram (A) illustrating an optical frequency spectrum of an optical signal input to a second optical receiver in the frequency modulation device according to each of the first, second, fourth, and fifth embodiments; In the frequency modulation device according to the first modification, the second
FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an optical frequency spectrum of an optical signal input to the optical receiver illustrated in FIG.

【図11】第1の実施形態の他の変形例である第2の変
形例に係る周波数変調装置の構成を示すブロック図。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a second modification which is another modification of the first embodiment.

【図12】第2の実施形態の変形例である第3の変形例
に係る周波数変調装置の構成を示すブロック図。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a third modification which is a modification of the second embodiment.

【図13】第3の実施形態の変形例である第4の変形例
に係る周波数変調装置の構成を示すブロック図。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a frequency modulation device according to a fourth modification which is a modification of the third embodiment.

【図14】従来の周波数変調装置の構成を示すブロック
図。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional frequency modulation device.

【図15】従来の周波数変調装置における光受信器に入
力される光信号の光周波数スペクトルを示す模式図
(A)、および、従来の周波数変調装置における光受信
器からの出力信号の周波数スペクトルを示す模式図
(B)。
FIG. 15A is a schematic diagram illustrating an optical frequency spectrum of an optical signal input to an optical receiver in a conventional frequency modulation device, and FIG. 15B is a diagram illustrating a frequency spectrum of an output signal from the optical receiver in the conventional frequency modulation device. Schematic diagram (B) shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 …信号源 102 …第1の光変調器 102e…外部光変調器 103 …局発光源 104 …第1の光分岐回路 105 …第2の光分岐回路 106 …第1の光導波路 107 …第2の光導波路 108 …第3の光導波路 109 …第4の光導波路 110 …第1の光受信器 111 …フィルタ 112 …周波数変換器 113 …第2の光変調器 114 …第2の光受信器 200 …ビート信号生成部 301 …分波器 315 …第3の光変調器 516 …第4の光変調器 617,627…光フィルタ 710 …遅延調整器 720,730…遅延・振幅調整器 Si …(入力)電気信号 Sbfm …変調ビート信号 Sb …無変調ビート信号 Sx …周波数変換信号 Sfm …FM変調信号(周波数変調信号) REFERENCE SIGNS LIST 100 signal source 102 first optical modulator 102 e external optical modulator 103 local light source 104 first optical branch circuit 105 second optical branch circuit 106 first optical waveguide 107 second , A third optical waveguide 109, a fourth optical waveguide 110, a first optical receiver 111, a filter 112, a frequency converter 113, a second optical modulator 114, a second optical receiver 200 ... Beat signal generation unit 301... Demultiplexer 315... Third optical modulator 516... Fourth optical modulator 617, 627. Optical filter 710. ) Electric signal Sbfm: Modulated beat signal Sb: Unmodulated beat signal Sx: Frequency conversion signal Sfm: FM modulation signal (frequency modulation signal)

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/02 10/18 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H04B 10/02 10/18

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光周波数の互いに異なる第1および第2
の光をそれぞれ出力する第1および第2の光源を用いた
光周波数変調および光ヘテロダイン検波により、入力電
気信号を周波数変調信号に変換し、FM変調信号として
出力する周波数変調装置であって、 前記入力電気信号で周波数変調された前記第1の光を第
1の光信号として出力する第1の光変調器と、 前記第1および第2の光から自乗検波特性に基づく光検
波によって得られるビート信号の搬送波成分に相当する
無変調ビート信号を生成するビート信号生成部と、 前記無変調ビート信号の周波数を変換することにより周
波数変換信号を生成する周波数変換器と、 前記第1の光信号と前記第2の光とのうち一方を前記周
波数変換信号で光振幅変調または光強度変調することに
より第2の光信号を生成する第2の光変調器と、 前記第1の光信号と前記第2の光とのうちの他方および
前記第2の光信号を受け取って、自乗検波特性に基づく
光検波により前記FM変調信号を生成する光受信器と、
を備える周波数変調装置。
1. First and second optical frequencies different from each other.
A frequency modulation device that converts an input electric signal into a frequency modulation signal by optical frequency modulation and optical heterodyne detection using first and second light sources that respectively output light, and outputs the signal as an FM modulation signal, A first optical modulator that outputs the first light frequency-modulated by the input electric signal as a first optical signal; and a beat obtained from the first and second lights by optical detection based on a square detection characteristic. A beat signal generation unit that generates an unmodulated beat signal corresponding to a carrier component of a signal; a frequency converter that generates a frequency conversion signal by converting the frequency of the unmodulated beat signal; A second optical modulator that generates a second optical signal by performing optical amplitude modulation or optical intensity modulation on one of the second light with the frequency conversion signal; Receiving the other and the second optical signal among the signal and the second light, and an optical receiver for generating the FM-modulated signal by an optical detection based on the square-law detection characteristic,
A frequency modulation device comprising:
【請求項2】 前記第1の光変調器は、直接変調によっ
て前記第1の光信号を生成し、 前記ビート信号生成部は、 前記第1の光信号および前記第2の光を受け取って、自
乗検波特性に基づく光検波により、前記第1の光信号お
よび前記第2の光の光周波数の差に相当する中心周波数
を有する変調された電気信号である変調ビート信号を生
成する受光素子と、 前記変調ビート信号からその搬送波成分を抽出し、当該
搬送波成分を前記無変調ビート信号として出力するフィ
ルタとを含む、請求項1に記載の周波数変調装置。
2. The first optical modulator generates the first optical signal by direct modulation, the beat signal generator receives the first optical signal and the second light, A light-receiving element that generates a modulated beat signal that is a modulated electric signal having a center frequency corresponding to a difference between optical frequencies of the first optical signal and the second light by optical detection based on a squared detection characteristic; The frequency modulation device according to claim 1, further comprising: a filter configured to extract a carrier component from the modulated beat signal and output the carrier component as the unmodulated beat signal.
【請求項3】 前記第1の光変調器は、 無変調光である前記第1の光を出力する前記第1の光源
と、 前記第1の光源から出力された前記第1の光を前記入力
電気信号で変調することにより前記第1の光信号を生成
する外部光変調器とを含み、 前記第2の光源は、無変調光を前記第2の光として出力
し、 前記ビート信号生成部は、無変調光である前記第1およ
び第2の光を受け取って、自乗検波特性に基づく光検波
により前記無変調ビート信号を生成する受光素子を含
む、請求項1に記載の周波数変調装置。
3. The first light modulator includes: a first light source that outputs the first light that is unmodulated light; and the first light modulator that outputs the first light that is output from the first light source. An external optical modulator that generates the first optical signal by modulating with an input electric signal, wherein the second light source outputs unmodulated light as the second light, and the beat signal generating unit 2. The frequency modulation device according to claim 1, further comprising: a light receiving element that receives the first and second lights that are unmodulated lights and generates the unmodulated beat signal by optical detection based on a square detection characteristic. 3.
【請求項4】 前記第1の光変調器は、前記入力電気信
号の振幅変化を前記第1の光の光周波数の変化に一意に
変換することにより、所定の中心周波数f1の前記第1
の光信号を生成し、 前記第2の光源は、所定の周波数f2の光を前記第2の
光として出力し、 前記ビート信号生成部は、 前記第1の光信号と前記第2の光とを受け取って、自乗
検波特性に基づく光検波により、前記第1の光信号およ
び前記第2の光の光周波数の差に相当する周波数fs=
|f1−f2|において、変調された電気信号である変
調ビート信号を生成する受光素子と、 前記変調ビート信号からその搬送波成分を抽出し、当該
搬送波成分を前記無変調ビート信号として出力するフィ
ルタとを含み、 前記周波数変換器は、前記無変調ビート信号を所定の周
波数fx の信号に変換し、変換後の当該信号を前記周波
数変換信号として出力し、 前記第2の光変調器は、前記第1の光信号と前記第2の
光とのうち一方を周波数fx の前記周波数変換信号で光
振幅変調または光強度変調することにより第2の光信号
を生成し、 前記光受信器は、前記第1の光信号と前記第2の光との
うちの他方および前記第2の光信号を受け取って、自乗
検波特性に基づく光検波により、周波数fL =|fs−
fx| において前記FM変調信号を生成する、請求項1
に記載の周波数変調装置。
4. The first optical modulator according to claim 1, wherein the first optical modulator uniquely converts a change in the amplitude of the input electric signal into a change in the optical frequency of the first light, so that the first optical modulator has a predetermined center frequency f1.
The second light source outputs light having a predetermined frequency f2 as the second light, and the beat signal generation unit outputs the first light signal and the second light. And the frequency fs = corresponding to the difference between the optical frequencies of the first optical signal and the second light by optical detection based on the squared detection characteristic.
| F1−f2 |, a light-receiving element that generates a modulated beat signal that is a modulated electric signal, and a filter that extracts a carrier component from the modulated beat signal and outputs the carrier component as the unmodulated beat signal. The frequency converter converts the unmodulated beat signal into a signal of a predetermined frequency fx, outputs the converted signal as the frequency converted signal, and the second optical modulator includes the One of the first optical signal and the second light is subjected to optical amplitude modulation or optical intensity modulation with the frequency conversion signal having a frequency fx to generate a second optical signal, and the optical receiver includes: Receiving the other of the first optical signal and the second optical signal and the second optical signal, and performing optical detection based on the square-law detection characteristic, the frequency fL = | fs−
generating the FM modulated signal at fx |.
The frequency modulation device according to claim 1.
【請求項5】 前記入力電気信号を互いに逆相の第1お
よび第2の電気信号に分岐させる分波器と、 前記第2の電気信号を光強度変調によって第3の光信号
に変換する第3の光変調器と、を更に備え、 前記第1の光変調器は、直接変調によって前記第1の電
気信号の振幅変化を前記第1の光の光周波数の変化に一
意に変換することにより、所定の中心周波数f1の前記
第1の光信号を生成し、 前記第2の光源は、所定の周波数f2の光を前記第2の
光として出力し、 前記ビート信号生成部は、 前記第1の光信号と前記第2の光とを受け取って、自乗
検波特性に基づく光検波により、前記第1の光信号およ
び前記第2の光の光周波数の差に相当する周波数fs=
|f1−f2|において、変調された電気信号である変
調ビート信号を生成する受光素子と、 前記変調ビート信号からその搬送波成分を抽出し、当該
搬送波成分を前記無変調ビート信号として出力するフィ
ルタとを含み、 前記周波数変換器は、前記無変調ビート信号を所定の周
波数fx の信号に変換し、変換後の当該信号を前記周波
数変換信号として出力し、 前記第2の光変調器は、前記第1の光信号と前記第2の
光とのうち一方を周波数fx の前記周波数変換信号で光
振幅変調または光強度変調することにより第2の光信号
を生成し、 前記光受信器は、前記第1の光信号と前記第2の光との
うちの他方および前記第2の光信号を受け取って、自乗
検波特性に基づく光検波により、周波数fL =|fs−
fx| において前記FM変調信号を生成するとともに、
前記第3の光信号を受け取って、前記光検波により、前
記第3の光信号に含まれる光強度変調成分に相当する電
気信号を生成する、請求項1に記載の周波数変調装置。
5. A splitter for splitting the input electric signal into first and second electric signals having phases opposite to each other, and a demultiplexer for converting the second electric signal into a third optical signal by light intensity modulation. A first optical modulator, wherein the first optical modulator uniquely converts a change in the amplitude of the first electrical signal into a change in the optical frequency of the first light by direct modulation. Generating the first optical signal having a predetermined center frequency f1, the second light source outputting light having a predetermined frequency f2 as the second light, and the beat signal generating section generating the first light signal. And the second light, and by optical detection based on the squared detection characteristic, the frequency fs = corresponding to the difference between the optical frequencies of the first optical signal and the second light.
| F1−f2 |, a light-receiving element that generates a modulated beat signal that is a modulated electric signal, and a filter that extracts a carrier component from the modulated beat signal and outputs the carrier component as the unmodulated beat signal. The frequency converter converts the unmodulated beat signal into a signal of a predetermined frequency fx, outputs the converted signal as the frequency converted signal, and the second optical modulator includes the One of the first optical signal and the second light is subjected to optical amplitude modulation or optical intensity modulation with the frequency conversion signal having a frequency fx to generate a second optical signal, and the optical receiver includes: Receiving the other of the first optical signal and the second optical signal and the second optical signal, and performing optical detection based on the square-law detection characteristic, the frequency fL = | fs−
fx | to generate the FM modulated signal;
The frequency modulation device according to claim 1, wherein the frequency modulation device receives the third optical signal and generates an electric signal corresponding to a light intensity modulation component included in the third optical signal by the optical detection.
【請求項6】 前記光受信器の前記自乗検波特性に基づ
く光検波によって生成される強度変調−直接検波成分の
うち前記第1の光信号に含まれる光強度変調成分に相当
する第1のIM−DD成分と、当該生成される強度変調
−直接検波成分のうち前記第3の光信号に含まれる光強
度変調成分に相当する第2のIM−DD成分とを、互い
に逆相かつ同一振幅とする位相・振幅調整手段を更に備
える、請求項5に記載の周波数変調装置。
6. A first IM corresponding to a light intensity modulation component included in the first optical signal among intensity modulation-direct detection components generated by optical detection based on the square detection characteristics of the optical receiver. The DD component and the second IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the third optical signal among the generated intensity modulation-direct detection components are set to have the same amplitude and the opposite phase to each other. The frequency modulation device according to claim 5, further comprising a phase / amplitude adjustment unit that performs the adjustment.
【請求項7】 前記入力電気信号を互いに逆相の第1お
よび第2の電気信号に分岐する分波器と、 所定の中心周波数f2の変調光である前記第2の光を第
4の光信号として出力する第4の光変調器と、を更に備
え、 前記第1の光変調器は、直接変調によって前記第1の電
気信号の振幅変化を前記第1の光の光周波数の変化に一
意に変換することにより、所定の中心周波数f1の前記
第1の光信号を生成し、 前記第4の光変調器は、直接変調によって前記第2の電
気信号の振幅変化を前記第2の光の光周波数の変化に一
意に変換することにより、所定の中心周波数f2の前記
第4の光信号を生成し、 前記ビート信号生成部は、 前記第1および第4の光信号を受け取って、自乗検波特
性に基づく光検波により、前記第1および第4の光信号
の光周波数の差に相当する周波数fs=|f1−f2|
において、変調された電気信号である変調ビート信号を
生成する受光素子と、 前記変調ビート信号からその搬送波成分を抽出し、当該
搬送波成分を前記無変調ビート信号として出力するフィ
ルタとを含み、 前記周波数変換器は、前記無変調ビート信号を所定の周
波数fx の信号に変換し、変換後の当該信号を前記周波
数変換信号として出力し、 前記第2の光変調器は、前記第1の光信号と前記第4の
光信号のうち一方を周波数fx の前記周波数変換信号で
光振幅変調または光強度変調することにより第2の光信
号を生成し、 前記光受信器は、前記第1の光信号と前記第4の光信号
のうちの他方および前記第2の光信号を受け取って、自
乗検波特性に基づく光検波により、周波数fL=|fs
−fx |において前記FM変調信号を生成する、請求項
1に記載の周波数変調装置。
7. A splitter for splitting the input electric signal into first and second electric signals having phases opposite to each other, and converting the second light, which is a modulated light having a predetermined center frequency f2, into a fourth light. A fourth optical modulator that outputs the signal as a signal, wherein the first optical modulator uniquely converts a change in the amplitude of the first electric signal into a change in the optical frequency of the first light by direct modulation. To generate the first optical signal having a predetermined center frequency f1, and the fourth optical modulator converts the change in the amplitude of the second electric signal into the second optical signal by direct modulation. The beat signal generating unit generates the fourth optical signal having a predetermined center frequency f2 by uniquely converting the optical signal into a change in optical frequency. The beat signal generating unit receives the first and fourth optical signals and performs square-law detection. By the optical detection based on the characteristic, the light of the first and fourth optical signals is Frequency fs = corresponds to the difference of the wave | f1-f2 |
A light receiving element that generates a modulated beat signal that is a modulated electric signal, and a filter that extracts a carrier component from the modulated beat signal and outputs the carrier component as the unmodulated beat signal. The converter converts the unmodulated beat signal into a signal having a predetermined frequency fx, outputs the converted signal as the frequency converted signal, and the second optical modulator includes the first optical signal and the first optical signal. The second optical signal is generated by subjecting one of the fourth optical signals to optical amplitude modulation or optical intensity modulation with the frequency conversion signal having the frequency fx, and the optical receiver includes the first optical signal and the second optical signal. The other of the fourth optical signal and the second optical signal are received, and the frequency fL = | fs is detected by optical detection based on the squared detection characteristic.
The frequency modulation device according to claim 1, wherein the FM modulation signal is generated at -fx |.
【請求項8】 前記光受信器の前記自乗検波特性に基づ
く光検波によって生成される強度変調−直接検波成分の
うち前記第1の光信号に含まれる光強度変調成分に相当
する第1のIM−DD成分と、当該生成される強度変調
−直接検波成分のうち前記第4の光信号に含まれる光強
度変調成分に相当する第3のIM−DD成分とを、互い
に逆相かつ同一振幅とする位相・振幅調整手段を更に備
える、請求項7に記載の周波数変調装置。
8. A first IM corresponding to a light intensity modulation component included in the first optical signal among intensity modulation-direct detection components generated by optical detection based on the square detection characteristics of the optical receiver. The DD component and the third IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the fourth optical signal among the generated intensity modulation-direct detection components are set to have the same amplitude and the opposite phase to each other. The frequency modulation device according to claim 7, further comprising a phase / amplitude adjustment unit that performs the operation.
【請求項9】 前記第1の光変調器と前記ビート信号生
成部との間に挿入され、前記第1の光信号からその光搬
送波成分を抽出する光フィルタを更に備え、 前記第2の光源は、無変調光を前記第2の光として出力
し、 前記ビート信号生成部は、前記光フィルタによって抽出
された光搬送波成分と前記第2の光とを受け取って、自
乗検波特性に基づく光検波により前記無変調ビート信号
を生成する受光素子を含む、請求項1に記載の周波数変
調装置。
9. The second light source further comprising an optical filter inserted between the first optical modulator and the beat signal generator, for extracting an optical carrier component from the first optical signal. Outputs unmodulated light as the second light, the beat signal generation unit receives the optical carrier component extracted by the optical filter and the second light, and performs optical detection based on the squared detection characteristic. The frequency modulation device according to claim 1, further comprising a light receiving element that generates the non-modulated beat signal according to the following.
【請求項10】 前記入力電気信号を互いに逆相の第1
および第2の電気信号に分岐する分波器と、 所定の中心周波数f2の変調光である前記第2の光を第
4の光信号として出力する第4の光変調器と、 前記第1の光変調器と前記ビート信号生成部との間に挿
入された第1の光フィルタと、 前記第4の光変調器と前記ビート信号生成部との間に挿
入された第2の光フィルタと、を更に備え、 前記第1の光変調器は、直接変調によって前記第1の電
気信号の振幅変化を前記第1の光の光周波数の変化に一
意に変換することにより、所定の中心周波数f1の前記
第1の光信号を生成し、 前記第4の光変調器は、直接変調によって前記第2の電
気信号の振幅変化を前記第2の光の光周波数の変化に一
意に変換することにより、所定の中心周波数f2の前記
第4の光信号を生成し、 前記第1の光フィルタは、前記第1の光信号からその光
搬送波成分を抽出し、 前記第2の光フィルタは、前記第4の光信号からその光
搬送波成分を抽出し、 前記ビート信号生成部は、前記第1および第2の光フィ
ルタによって抽出された両光搬送波成分を受け取って、
自乗検波特性に基づく光検波により、当該両光搬送波成
分の光周波数の差に相当する周波数fs=|f1−f2
|において前記無変調ビート信号を生成する受光素子を
含み、 前記周波数変換器は、前記無変調ビート信号を所定の周
波数fx の信号に変換し、変換後の当該信号を前記周波
数変換信号として出力し、 前記第2の光変調器は、前記第1の光信号と前記第4の
光信号のうち一方を周波数fx の前記周波数変換信号で
光振幅変調または光強度変調することにより第2の光信
号を生成し、 前記光受信器は、前記第1の光信号と前記第4の光信号
のうちの他方および前記第2の光信号を受け取って、自
乗検波特性に基づく光検波により、周波数fL=|fs
−fx |において前記FM変調信号を生成する、請求項
1に記載の周波数変調装置。
10. An input electric signal having a phase opposite to that of a first electric signal.
A branching filter that branches into a second electric signal and a second electric signal; a fourth optical modulator that outputs the second light that is modulated light having a predetermined center frequency f2 as a fourth optical signal; A first optical filter inserted between an optical modulator and the beat signal generator, a second optical filter inserted between the fourth optical modulator and the beat signal generator, The first optical modulator further comprises: a first modulator that directly converts a change in the amplitude of the first electrical signal into a change in the optical frequency of the first light by direct modulation, thereby obtaining a predetermined center frequency f1. The first optical signal is generated, and the fourth optical modulator uniquely converts an amplitude change of the second electric signal into a change of an optical frequency of the second light by direct modulation, Generating the fourth optical signal having a predetermined center frequency f2; Extracts the optical carrier component from the first optical signal, the second optical filter extracts the optical carrier component from the fourth optical signal, and the beat signal generation unit And receiving both optical carrier components extracted by the second optical filter,
The frequency fs = | f1-f2 corresponding to the difference between the optical frequencies of the two optical carrier components is obtained by optical detection based on the squared detection characteristic.
| Includes a light receiving element that generates the unmodulated beat signal, the frequency converter converts the unmodulated beat signal into a signal of a predetermined frequency fx, and outputs the converted signal as the frequency converted signal. The second optical modulator modulates one of the first optical signal and the fourth optical signal with the frequency converted signal having a frequency fx to modulate the second optical signal. The optical receiver receives the other of the first optical signal and the fourth optical signal and the second optical signal, and performs optical detection based on a squared detection characteristic, thereby obtaining a frequency fL = | Fs
The frequency modulation device according to claim 1, wherein the FM modulation signal is generated at -fx |.
【請求項11】 前記光受信器の前記自乗検波特性に基
づく光検波によって生成される強度変調−直接検波成分
のうち前記第1の光信号に含まれる光強度変調成分に相
当する第1のIM−DD成分と、当該生成される強度変
調−直接検波成分のうち前記第4の光信号に含まれる光
強度変調成分に相当する第3のIM−DD成分とを、互
いに逆相かつ同一振幅とする位相・振幅調整手段を更に
備える、請求項10に記載の周波数変調装置。
11. A first IM corresponding to a light intensity modulation component included in the first optical signal among intensity modulation-direct detection components generated by optical detection based on the square detection characteristics of the optical receiver. The DD component and the third IM-DD component corresponding to the light intensity modulation component included in the fourth optical signal among the generated intensity modulation-direct detection components are set to have the same amplitude and the opposite phase to each other. The frequency modulation device according to claim 10, further comprising a phase / amplitude adjustment unit that performs the phase / amplitude adjustment.
【請求項12】 前記第1の光源から前記ビート信号生
成部を介して前記光受信器に至る経路の光および電気伝
搬時間と、前記第1の光源から直接に前記光受信器に至
る経路の光伝搬時間とを互いに等しくする第1の伝搬時
間調整手段と、 前記第2の光源から前記ビート信号生成部を介して前記
光受信器に至る経路の光および電気伝搬時間と、前記第
2の光源から直接に前記光受信器に至る経路の光伝搬時
間とを互いに等しくする第2の伝搬時間調整手段と、を
更に備える、請求項1に記載の周波数変調装置。
12. The light and electric propagation time of a path from the first light source to the optical receiver via the beat signal generating unit, and a light path and an electric propagation time of a path directly from the first light source to the optical receiver. First propagation time adjusting means for making light propagation times equal to each other; light and electric propagation times of a path from the second light source to the optical receiver via the beat signal generation unit; 2. The frequency modulation device according to claim 1, further comprising: a second propagation time adjusting unit configured to make light propagation times of a path from the light source directly to the optical receiver equal to each other. 3.
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