JP2001160787A - Optical radio access point - Google Patents

Optical radio access point

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JP2001160787A
JP2001160787A JP34408399A JP34408399A JP2001160787A JP 2001160787 A JP2001160787 A JP 2001160787A JP 34408399 A JP34408399 A JP 34408399A JP 34408399 A JP34408399 A JP 34408399A JP 2001160787 A JP2001160787 A JP 2001160787A
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JP
Japan
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photodiode
access point
wireless access
optical
optical wireless
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JP34408399A
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Seiji Fukushima
誠治 福島
Yutaka Matsuoka
松岡  裕
Kaoru Yoshino
薫 吉野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical radio access point which is used for a small and inexpensive optical sub-carrier transmission-type radio access system with simple structure and small power consumption. SOLUTION: The optical radio access point is used for the radio access system based on an optical sub-carrier transmission system, which optically connects sub-carrier multiplex light to a photodiode, converts sub-carrier multiplex light into a high frequency signal by the photodiode and radiates the high frequency signal from an antenna through a bias circuit applying DC bias to the photodiode. The photodiode is set to be the high output photodiode (single travel-type high output photodiode, for example) whose high frequency power outputted from the photodiode single body is large and from which desired high frequency signal output is obtained. The optical radio access point has at least a means supplying the high frequency signal to the antenna without an amplification circuit.

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、マイクロ波または
ミリ波を用いた移動体通信、無線LANシステム、放送
網などで好適に用いられる光サブキャリア伝送方式に基
づく無線アクセスシステムの光無線アクセスポイントに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wireless access point of a wireless access system based on an optical subcarrier transmission system which is suitably used in mobile communication using microwaves or millimeter waves, a wireless LAN system, a broadcast network, and the like. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】光サブキャリア伝送方式は、光無線ホス
ト局で、レーザ光を高周波の無線信号で変調し、光ファ
イバにより光無線アクセスポイントまで伝送し、光無線
アクセスポイントで無線信号に変換し、信号を電波で無
線端末まで送る方式である。
2. Description of the Related Art In the optical subcarrier transmission system, an optical wireless host station modulates a laser beam with a high-frequency wireless signal, transmits the modulated light to an optical wireless access point through an optical fiber, and converts the laser light into a wireless signal at the optical wireless access point. , A signal is transmitted to a wireless terminal by radio waves.

【0003】この概要を図4を用いて説明する。システ
ムは、光無線ホスト局21、光ファイバ20、光無線ア
クセスポイント22、無線端末23とからなる。まず、
光無線ホスト局21は送信すべき無線信号を、いったん
レーザ光に重畳する。本レーザ光は、サブキャリア多重
光と呼ばれる。光無線ホスト局21は、送信機24と光
源25とから構成される。すなわち、無線端末23へ向
けて送信すべき高周波信号は送信機24で生成される。
これは、光源25を駆動できるように出力レベルが適当
に増幅または減衰されていれば、従来の無線送信機がそ
のまま使える。光源25は高周波信号を光に重畳し、サ
ブキャリア多重光(SCM光)を生成する。生成法は、
主に2種類が知られていて、レーザダイオード(LD)
直接変調法と外部変調法である。LD直接変調法では、
LDに、しきい値を超える電流と高周波信号を同時に印
加して、高周波信号に比例した強度変調光を得る。一
方、外部変調法では、一定強度で出射されるレーザ光
に、外部光変調器を用いて強度変調光を得る。
[0003] This outline will be described with reference to FIG. The system includes an optical wireless host station 21, an optical fiber 20, an optical wireless access point 22, and a wireless terminal 23. First,
The optical wireless host station 21 once superimposes the wireless signal to be transmitted on the laser light. This laser light is called subcarrier multiplexed light. The optical wireless host station 21 includes a transmitter 24 and a light source 25. That is, a high-frequency signal to be transmitted to the wireless terminal 23 is generated by the transmitter 24.
If the output level is appropriately amplified or attenuated so that the light source 25 can be driven, the conventional wireless transmitter can be used as it is. The light source 25 superimposes a high-frequency signal on light to generate subcarrier multiplexed light (SCM light). The generation method is
Two main types are known, laser diode (LD)
A direct modulation method and an external modulation method. In the LD direct modulation method,
A current exceeding a threshold value and a high-frequency signal are simultaneously applied to the LD to obtain intensity-modulated light proportional to the high-frequency signal. On the other hand, in the external modulation method, intensity-modulated light is obtained by using an external light modulator for laser light emitted at a constant intensity.

【0004】SCM光は、光ファイバ20により、光無
線アクセスポイント22へと伝送される。ここで、SC
M光は、フォトダイオードとアンプからなる光電変換器
26で高周波信号に戻される。高周波信号はアンテナ2
7から空間へ放射される。光源25、光ファイバ20、
光電変換器26という複雑な系で無線信号を伝送するの
は、マイクロ波より波長の短い周波数では、同軸ケーブ
ルなどの無線の伝送路は、光フィイバと比較して損失が
大きいからである。また、価格の観点からも光ファイバ
は同軸ケーブルより優れている。
[0004] The SCM light is transmitted to the optical wireless access point 22 via the optical fiber 20. Where SC
The M light is returned to a high frequency signal by a photoelectric converter 26 including a photodiode and an amplifier. High frequency signal is antenna 2
Radiated from 7 into space. Light source 25, optical fiber 20,
Wireless signals are transmitted by the complex system of the photoelectric converter 26 because at a frequency shorter than a microwave, a wireless transmission path such as a coaxial cable has a larger loss than an optical fiber. Optical fibers are also superior to coaxial cables in terms of price.

【0005】最後に、放射された無線信号は、アンテナ
27と受信機28とからなる無線端末23にて受信され
る。この方式を移動体通信や無線LANに適用すれば、
アクセスポイントが小型、低価格となり、システム全体
の小型化、低価格化に寄与できる。
[0005] Finally, the radiated radio signal is received by a radio terminal 23 comprising an antenna 27 and a receiver 28. If this method is applied to mobile communication and wireless LAN,
The access point is small and low-priced, which can contribute to miniaturization and low cost of the entire system.

【0006】図5に、従来技術に基づく光無線アクセス
ポイントの構成を示す。図中、2はインダクタ、3は電
源、4はキャパシタ、5はアンテナ、6はレンズ、8は
pinフォトダイオード(pin−PD)、9はアンプ
である。
FIG. 5 shows the configuration of an optical wireless access point based on the prior art. In the figure, 2 is an inductor, 3 is a power supply, 4 is a capacitor, 5 is an antenna, 6 is a lens, 8 is a pin photodiode (pin-PD), and 9 is an amplifier.

【0007】高周波信号で変調されたレーザ光は、SC
M光として、レンズ6を介してpin−PD8へ入射さ
れる。pin−PDは、高速動作が可能であるため光フ
ァイバ通信で広く使用されている。この構成では、電源
3の直流電圧がアンプ9に直接接続され、またpin−
PD8にはインダクタ2を介して接続されている。pi
n−PD8の信号は、さらにキャパシタ4を介してアン
プ9に接続されている。アンプ9の出力はアンテナ5へ
と伝えられる。
[0007] The laser light modulated by the high frequency signal is SC
The light is incident on the pin-PD 8 via the lens 6 as M light. The pin-PD is widely used in optical fiber communication because it can operate at high speed. In this configuration, the DC voltage of the power supply 3 is directly connected to the amplifier 9 and the pin-
The PD 8 is connected via the inductor 2. pi
The signal of the n-PD 8 is further connected to the amplifier 9 via the capacitor 4. The output of the amplifier 9 is transmitted to the antenna 5.

【0008】pin−PD8からアンテナ5の間の動作
の詳細は次のとおりである。光検出器としてのフォトダ
イオードは一般に逆バイアスで使用されるので、電源3
により逆バイアスが印加される。電圧はおおむね−2〜
−5V程度である。このとき、pin−PD8の出力に
含まれる高周波成分のみが、次段のアンプ9に効率よく
伝えられるようにキャパシタ4が挿入され、また高周波
成分が電源側へ流れないように交流遮断のためのインダ
クタ2が挿入される。インダクタ2とキャパシタ4の構
成は、一般にバイアスティーと呼ばれる。pin−PD
では、強いSCM光を照射するとキャリアの蓄積による
バンド構造の変調が生じ、出力が飽和しやすい。入射す
るSCM光をさらに強くすると、素子破壊に到り易い。
したがって、pin−PDでは、大電力または大電流を
出力することができない。そこで、十分な高周波電力を
得るためにアンプ9が用いられる。当然、アンプ9には
電力供給が必要であり、電源3から電力が供給される。
アンプ9で増幅された高周波信号は、アンテナ5により
空中に放射される。周波数は2GHz程度のマイクロ波
帯からミリ波帯まで従来の構成で実現できる。
The details of the operation between the pin-PD 8 and the antenna 5 are as follows. Since a photodiode as a photodetector is generally used with a reverse bias, a power supply 3
Applies a reverse bias. Voltage is about -2 ~
It is about -5V. At this time, the capacitor 4 is inserted so that only the high-frequency component contained in the output of the pin-PD 8 is efficiently transmitted to the amplifier 9 in the next stage, and the high-frequency component for AC interruption is prevented so that the high-frequency component does not flow to the power supply side. The inductor 2 is inserted. The configuration of the inductor 2 and the capacitor 4 is generally called a bias tee. pin-PD
In this case, when a strong SCM light is irradiated, the band structure is modulated by the accumulation of carriers, and the output is likely to be saturated. If the incident SCM light is further strengthened, the device is likely to be destroyed.
Therefore, the pin-PD cannot output a large power or a large current. Therefore, the amplifier 9 is used to obtain sufficient high-frequency power. Naturally, power supply is required for the amplifier 9, and power is supplied from the power supply 3.
The high-frequency signal amplified by the amplifier 9 is radiated into the air by the antenna 5. The frequency can be realized by a conventional configuration from a microwave band of about 2 GHz to a millimeter wave band.

【0009】さて、従来の光無線アクセスポイントの問
題点は、上述したように、pin−PDの出力電力であ
る。すなわち、pin−PD単体から出力される電力は
小さいため、もしpin−PD単体で光無線アクセスポ
イントを構成すれば、十分なサービスエリアをカバーす
ることができない。そこで、アンプとそれに見合った電
源により、所望の高周波電力に増幅することになるが、
マイクロ波帯からミリ波帯のアンプは、一般に高価で、
多くの電力を消費する。その結果、光無線アクセスポイ
ントは大型、高価、大電力消費といった問題があった。
[0009] A problem with the conventional optical wireless access point is the output power of the pin-PD as described above. That is, since the power output from the pin-PD alone is small, if an optical wireless access point is constituted by the pin-PD alone, a sufficient service area cannot be covered. Then, by the amplifier and the power supply corresponding to it, it will be amplified to the desired high frequency power,
Amplifiers from the microwave band to the millimeter wave band are generally expensive,
Consumes a lot of power. As a result, the optical wireless access point has problems such as large size, high cost, and large power consumption.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術における問題点を解決するものであって、小
型、簡便な構造、低コストで、かつ小電力消費の光無線
アクセスポイントを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to provide an optical wireless access point having a small size, a simple structure, low cost, and low power consumption. Is to do.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項1に記載のように、サブ
キャリア多重光をフォトダイオードに光学結合させ、前
記フォトダイオードでサブキャリア多重光を高周波信号
に変換し、前記フォトダイオードに直流バイアスを印加
するバイアス回路を介して、前記高周波信号をアンテナ
より放射する光サブキャリア伝送方式に基づく無線アク
セスシステムに用いられる光無線アクセスポイントにお
いて、前記フォトダイオードを、フォトダイオード単体
から出力される高周波電力が大きく、所望の高周波信号
出力が得られる高出力フォトダイオードとなし、高出力
フォトダイオードとなし、増幅回路なしに前記高周波信
号を、前記アンテナに供給する手段を少なくとも具備す
る光無線アクセスポイントとするものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object of the present invention, the present invention is configured as described in the claims. That is, a bias circuit that optically couples subcarrier multiplexed light to a photodiode, converts the subcarrier multiplexed light into a high-frequency signal with the photodiode, and applies a DC bias to the photodiode as described in claim 1. In an optical wireless access point used in a wireless access system based on an optical subcarrier transmission system that radiates the high-frequency signal from an antenna, a high-frequency power output from the photodiode alone is large and a desired high-frequency An optical wireless access point having at least means for supplying the high-frequency signal to the antenna without a high-output photodiode capable of obtaining a signal output, without a high-output photodiode, and without an amplifier circuit.

【0012】ここで言う、高出力フォトダイオードと
は、単一走行キャリアフォトダイオードのように、強い
光照射のもとで、飽和と素子破壊が生じにくく、高速動
作と高直線性が実現できるものであり、マイクロ波〜ミ
リ波帯のSCM伝送に応用することができ、光電変換
後、電力増幅なしに、十分な強度の電波をアンテナから
放射できるものである。この動作は、逆バイアス時のみ
ならず、ゼロバイアスまたは低バイアス時にも実現で
き、このため、バイアス回路や電源を省略することが可
能となる。
[0012] The high-output photodiode referred to here is a single-transport carrier photodiode that can hardly cause saturation and element destruction under strong light irradiation and can realize high-speed operation and high linearity. It can be applied to SCM transmission in the microwave to millimeter wave band, and can emit radio waves of sufficient intensity from the antenna without power amplification after photoelectric conversion. This operation can be realized not only at the time of the reverse bias but also at the time of the zero bias or the low bias, so that the bias circuit and the power supply can be omitted.

【0013】また、請求項2に記載のように、請求項1
において、前記高出力フォトダイオードは、単一走行キ
ャリアフォトダイオードを用いた光無線アクセスポイン
トとするものである。
[0013] Also, as described in claim 2, claim 1
In the above, the high output photodiode is an optical wireless access point using a single traveling carrier photodiode.

【0014】また、請求項3に記載のように、請求項1
または請求項2に記載の光無線アクセスポイントにおい
て、前記バイアス回路は、高出力フォトダイオードを直
流的に短絡するインダクタと、アンテナヘ高周波信号を
供給するキャパシタとを少なくとも具備する光無線アク
セスポイントとするものである。
[0014] Also, as described in claim 3, claim 1
3. The optical wireless access point according to claim 2, wherein the bias circuit is an optical wireless access point including at least an inductor for short-circuiting a high-output photodiode in a DC manner and a capacitor for supplying a high-frequency signal to an antenna. It is.

【0015】また、請求項4に記載のように、請求項1
または請求項2に記載の光無線アクセスポイントにおい
て、前記バイアス回路は、高出力フォトダイオードに直
流電圧を印加する電源と、該電源への高周波の流入を阻
止するインダクタと、アンテナヘ高周波信号を供給する
キャパシタとを少なくとも具備する光無線アクセスポイ
ントとするものである。
In addition, as described in claim 4, claim 1
3. The optical wireless access point according to claim 2, wherein the bias circuit supplies a power supply for applying a DC voltage to the high-output photodiode, an inductor for preventing a high-frequency current from flowing into the power supply, and a high-frequency signal to the antenna. An optical wireless access point including at least a capacitor.

【0016】また、請求項5に記載のように、請求項1
ないし請求項4のいずれか1項に記載の光無線アクセス
ポイントにおいて、前記サブキャリア多重光を高出力フ
ォトダイオードに光学結合させる光学系を除いた他の構
成要素を、1枚の基板上にハイブリッド集積してなる光
無線アクセスポイントとするものである。
In addition, as described in claim 5, claim 1
5. The optical wireless access point according to claim 4, wherein components other than an optical system for optically coupling said subcarrier multiplexed light to a high-output photodiode are hybridized on a single substrate. It is an integrated optical wireless access point.

【0017】また、請求項6に記載のように、請求項1
ないし請求項4のいずれか1項に記載の光無線アクセス
ポイントにおいて、前記サブキャリア多重光を高出力フ
ォトダイオードに光学結合させる光学系を除いた他の構
成要素を、1枚の半導体基板上にモノリシック集積して
なる光無線アクセスポイントとするものである。
Further, as described in claim 6, claim 1 is
5. The optical wireless access point according to claim 4, wherein components other than an optical system for optically coupling the subcarrier multiplexed light to a high-output photodiode are provided on a single semiconductor substrate. This is an optical wireless access point that is monolithically integrated.

【0018】本発明の光無線アクセスポイントは、サブ
キャリア多重光を高周波信号に変換する高出力フォトダ
イオードと、前記サブキャリア多重光を前記高出力フォ
トダイオードに光学結合させる光学系と、前記高出力フ
ォトダイオードに直流バイアスを印加するバイアス回路
と、変換された高周波信号を放射するアンテナとを少な
くとも具備する構造の光無線アクセスポイントである。
An optical wireless access point according to the present invention comprises: a high-power photodiode for converting subcarrier multiplexed light into a high-frequency signal; an optical system for optically coupling the subcarrier multiplexed light to the high-power photodiode; An optical wireless access point having at least a bias circuit for applying a DC bias to a photodiode and an antenna for emitting a converted high-frequency signal.

【0019】また、前記高出力フォトダイオードは単一
走行キャリアフォトダイオードを用いるものであり、単
一走行キャリアフォトダイオードとしては、面入射型、
端面入射屈折型、導波型、全反射型などの単一走行キャ
リアフォトダイオードの中から1種以上、任意に選択し
て、光無線アクセスポイントに適用することが可能であ
る。
Further, the high-output photodiode uses a single traveling carrier photodiode.
It is possible to arbitrarily select one or more of single traveling carrier photodiodes such as an end-incidence refraction type, a waveguide type, and a total reflection type, and apply them to the optical wireless access point.

【0020】加えて、前記バイアス回路は、前記高出力
フォトダイオードを直流的に短絡するインダクタと、ア
ンテナヘ高周波信号を供給するキャパシタとを少なくと
も具備するものである。
In addition, the bias circuit includes at least an inductor for short-circuiting the high-output photodiode in a DC manner, and a capacitor for supplying a high-frequency signal to an antenna.

【0021】さらに、前記バイアス回路は、前記高出力
キャリアフォトダイオードに直流電圧を印加する電源
と、前記電源への高周波の流入を阻止するインダクタ
と、アンテナヘ高周波信号を供給するキャパシタとを少
なくとも具備するものである。
Further, the bias circuit includes at least a power supply for applying a DC voltage to the high-output carrier photodiode, an inductor for preventing a high frequency from flowing into the power supply, and a capacitor for supplying a high-frequency signal to an antenna. Things.

【0022】また、本発明は光無線アクセスポイントの
構成要素を1枚の基板の上にハイブリッド集積した構造
とするものである。
Further, the present invention has a structure in which the components of the optical wireless access point are hybrid-integrated on a single substrate.

【0023】また、本発明は光無線アクセスポイントの
構成要素を1枚の半導体基板の上にハイブリッド集積し
た構造とするものである。
Further, the present invention has a structure in which the components of the optical wireless access point are hybrid-integrated on a single semiconductor substrate.

【0024】このような構造とすることにより、光サブ
キャリア伝送方式に基づく無線アクセスシステムにおけ
る光無線アクセスポイントを、小型、簡便、低コスト、
小電力消費にすることができる効果がある。また、光無
線アクセスポイントの設置数は膨大であることから、本
発明の作用のうち、低コスト化、低消費電力化のメリッ
トは計り知れない。本発明のうち、電源回路さえ必要と
しない無給電の光無線アクセスポイントは極めて小型で
あり、オフィス内、ビル内、電柱上など、いかなる場所
にも簡易に配置することが可能である。
With such a structure, an optical wireless access point in a wireless access system based on an optical subcarrier transmission system can be reduced in size, simplicity, cost, and
This has the effect of reducing power consumption. Further, since the number of optical wireless access points to be installed is enormous, the merits of lowering costs and lowering power consumption among the effects of the present invention are immense. In the present invention, the non-powered optical wireless access point that does not even require a power supply circuit is extremely small and can be easily arranged in any place such as in an office, a building, or on a power pole.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】〈実施の形態1〉本実施の形態の
特徴は、光検出器として面入射型単一走行キャリアフォ
トダイオード(UTC−PD)を用いることと、無給電
でSCM光からマイクロ波またはミリ波への変換を行う
ことである。なお、面入射型単一走行キャリアフォトダ
イオード(UTC−PD)に関する参考文献として、
(1)UTC−PD〔Tadao Ishibashi,Satoshi Kodam
a,Naofumi Shimizu,and Tomofumi Furuta,“High-speed
response of uni-traveling-carrier photodiodes,”J
pn.J.Appl.Phys.36,6263-6268(1997).〕および(2)
単一走行キャリアフォトダイオード〔石橋忠夫、清水直
文、古田知史、「InP/InGaAs単一走行キャリアフォトダ
イオードの出力飽和について」;電子情報通信学会、第
2回マイクロ波フォトニクス(MWP)研究会、論文MWP97-
13、p.21(1998年2月4日)〕が挙げられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <Embodiment 1> This embodiment is characterized in that a surface-incidence type single traveling carrier photodiode (UTC-PD) is used as a photodetector and that SCM light is supplied without power supply. The conversion to microwave or millimeter waves. In addition, as a reference about a surface incidence type single traveling carrier photodiode (UTC-PD),
(1) UTC-PD [Tadao Ishibashi, Satoshi Kodam
a, Naofumi Shimizu, and Tomofumi Furuta, “High-speed
response of uni-traveling-carrier photodiodes, ”J
pn.J.Appl.Phys.36,6263-6268 (1997)] and (2)
Uni-traveling carrier photodiode [Tadao Ishibashi, Naofumi Shimizu, Toshifumi Furuta, "On the output saturation of InP / InGaAs mono-traveling carrier photodiode"; IEICE, No.
2nd Workshop on Microwave Photonics (MWP), Paper MWP97-
13, p.21 (February 4, 1998)].

【0026】図1は、本実施の形態における光無線アク
セスポイントの構成を示す模式図である。図において、
1はUTC−PD、2はインダクタ、4はキャパシタ、
5はアンテナ、6はレンズである。光ファイバにより伝
送されたSCM光は、レンズ6によって、UTC−PD
1へ集光される。UTC−PD1の周辺回路は、次のよ
うに直流と高周波に分けて考えることができる。直流回
路としては、キャパシタ4より右は遮断されており、U
TC−PD1とインダクタ2だけで短絡回路が形成され
る。したがって、UTC−PD1のバイアス状態は、ゼ
ロバイアスとみなすことができる。交流回路としては、
インダクタ2より下は遮断されており、UTC−PD1
の高周波出力は、キャパシタ4を介してアンテナ5へ導
入され、さらにアンテナ5から空中へと放射される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical wireless access point according to the present embodiment. In the figure,
1 is UTC-PD, 2 is an inductor, 4 is a capacitor,
5 is an antenna, and 6 is a lens. The SCM light transmitted by the optical fiber is transmitted to the UTC-PD by the lens 6.
The light is focused to 1. The peripheral circuit of the UTC-PD1 can be divided into DC and high frequency as follows. As a DC circuit, the right side of the capacitor 4 is cut off.
A short circuit is formed only by the TC-PD1 and the inductor 2. Therefore, the bias state of UTC-PD1 can be regarded as zero bias. As an AC circuit,
The portion below the inductor 2 is shut off and the UTC-PD1
Is introduced into the antenna 5 via the capacitor 4 and radiated from the antenna 5 into the air.

【0027】UTC−PDの詳細は、特願平8−837
04号(特開平9−275224号公報)に述べられて
いるのでここでは省略する。UTC−PDの特徴は、強
い光照射のもとでも飽和と素子破壊が生じにくく、高速
動作と高直線性が実現できることである。したがって、
マイクロ波〜ミリ波帯のSCM伝送に応用すれば、光電
変換後、電力増幅なしで十分な強度の電波をアンテナか
ら放射させることができる。この動作は逆バイアス時の
みならず、ゼロバイアスまたは低バイアス時にも実現で
きる。このため、バイアス回路や電源を省略することも
可能である。
The details of UTC-PD are described in Japanese Patent Application No. 8-837.
04 (JP-A-9-275224), and a description thereof will be omitted. A feature of the UTC-PD is that saturation and element destruction hardly occur even under strong light irradiation, and high-speed operation and high linearity can be realized. Therefore,
If applied to SCM transmission in the microwave to millimeter wave band, radio waves having sufficient intensity can be emitted from the antenna without power amplification after photoelectric conversion. This operation can be realized not only at the time of reverse bias but also at the time of zero bias or low bias. Therefore, the bias circuit and the power supply can be omitted.

【0028】上記のようにして作製したUTC−PD
は、波長1.55μm帯、サブキャリア周波数5.8GH
z帯のSCM光に対して、0.5A/Wの変換効率(ゼロ
バイアス時)を示した。試作した実施の形態1のアンテ
ナ5として、インピーダンス50Ωのバッチアンテナを
用いた。また、インダクタ2とキャパシタ4にはチップ
部品を用いて、レンズ6を除いて、すべてセラミック基
板上にハイブリッド集積した。UTC−PD1に、波長
1.55μm帯、サブキャリア周波数 5.8GHz帯、
平均光強度12.6mW、光変調指数100%のSCM
光を入射し、アンテナ5の入力端にて、1mWの5.8
GHz帯のマイクロ波電力を確認することができた。ま
た、ミリ波電力が空中に放射されていることも、受信機
によって確認された。
UTC-PD manufactured as described above
Is a 1.55 μm wavelength band and a subcarrier frequency of 5.8 GH
A conversion efficiency of 0.5 A / W (at zero bias) was shown for z-band SCM light. As the prototype antenna 5 of the first embodiment, a batch antenna having an impedance of 50Ω was used. Further, chip components were used for the inductor 2 and the capacitor 4 and all except for the lens 6 were hybrid-integrated on a ceramic substrate. UTC-PD1 has a wavelength of 1.55 μm, a subcarrier frequency of 5.8 GHz,
SCM with an average light intensity of 12.6 mW and a light modulation index of 100%
Light is incident, and 1 mW of 5.8 is applied at the input end of the antenna 5.
The microwave power in the GHz band could be confirmed. The receiver also confirmed that millimeter-wave power was radiated into the air.

【0029】〈実施の形態2〉本実施の形態では、フォ
トダイオードとして端面入射屈折型単一走行キャリアフ
ォトダイオード(UTC−RFPD)を用いており、ま
たバイアス回路に電源を含まない。実施の形態1で説明
したUTC−PDでは、光はPDの半導体基板に対して
直角に入射するものであった。UTC−PDの場合、入
射光の一部は光電変換されず、変換効率が十分ではな
い。UTC−RFPDについては、高効率端面入射屈折
型単一走行キャリアフォトダイオード〔H.Fukano,Y.Mur
amoto,K.Takahata and Y.Matsuoka,“High efficiency
edge-illuminated uni-travelling-carrier-structure
refracting-facet photodiode,”ELECTRONICS LETTERS,
35(19),1664-1665(1999)〕に詳細に記載されている
ので、ここでは特徴だけを述べる。UTC−RFPDで
は、チップ端面から光を入射することが特徴であり、そ
の構造においては吸収されなかった光は、再びチップ上
面で反射されるため、効率良く光電変換される。よっ
て、UTC−RFPDは、UTC−PDより高効率であ
る。実際に、UTC−RFPDでは、0.8A/Wの効
率が得られた。また、実施の形態2では、ミリ波帯応用
を考え、−2V程度の逆バイアスを印加することとし
た。
<Embodiment 2> In this embodiment, an end-face incident refraction type single traveling carrier photodiode (UTC-RFPD) is used as a photodiode, and a power supply is not included in a bias circuit. In the UTC-PD described in the first embodiment, light is incident on the semiconductor substrate of the PD at right angles. In the case of UTC-PD, part of the incident light is not photoelectrically converted, and the conversion efficiency is not sufficient. For UTC-RFPD, a high-efficiency edge-incidence refraction type uni-traveling carrier photodiode [H. Fukano, Y. Mur
amoto, K. Takahata and Y. Matsuoka, “High efficiency
edge-illuminated uni-travelling-carrier-structure
refracting-facet photodiode, ”ELECTRONICS LETTERS,
35 (19), 1664-1665 (1999)], and only the features will be described here. The UTC-RFPD is characterized in that light is incident from the chip end face, and light that has not been absorbed in the structure is reflected again on the chip upper face, so that photoelectric conversion is efficiently performed. Therefore, UTC-RFPD is more efficient than UTC-PD. In fact, with UTC-RFPD, an efficiency of 0.8 A / W was obtained. In the second embodiment, a reverse bias of about -2 V is applied in consideration of the millimeter wave band application.

【0030】図2を参照して、実施の形態2を説明す
る。図において、2はインダクタ、3は電源、4はキャ
パシタ、5はアンテナ、6はレンズ、7はUTC−RF
PDである。基本的な構成は、実施の形態1とほぼ同様
である。使用したフォトダイオードがUTC−RFPD
であることは上述のとおりである。
Embodiment 2 will be described with reference to FIG. In the figure, 2 is an inductor, 3 is a power supply, 4 is a capacitor, 5 is an antenna, 6 is a lens, and 7 is UTC-RF.
PD. The basic configuration is almost the same as in the first embodiment. The used photodiode is UTC-RFPD
Is as described above.

【0031】ここで、バイアス回路に含まれる電源につ
いて説明する。UTC−PDおよびUTC−RFPD
は、ゼロバイアスにあっても良好な周波数特性を示す
が、60GHz帯のようなミリ波帯においては、ゼロバ
イアスでは多少効率が低下する。これを補償するため、
実施の形態2では、−2Vの電源3を挿入した。UTC
−RFPD7の周辺を直流動作で説明すれば、UTC−
RFPD7、インダクタ2、電源3の直列回路となる。
電圧−2Vの電源3が直接UTC−RFPD7に接続さ
れたのと等価である。交流の動作については、実施の形
態1の場合と同様なので省略する。
Here, the power supply included in the bias circuit will be described. UTC-PD and UTC-RFPD
Exhibits good frequency characteristics even at zero bias, but in a millimeter wave band such as the 60 GHz band, the efficiency is somewhat reduced at zero bias. To compensate for this,
In the second embodiment, the power supply 3 of -2 V is inserted. UTC
-If the surroundings of the RFPD 7 are described by DC operation, UTC-
It becomes a series circuit of the RFPD 7, the inductor 2, and the power supply 3.
This is equivalent to the power supply 3 having a voltage of −2 V being directly connected to the UTC-RFPD 7. The operation of the alternating current is the same as that of the first embodiment, and therefore the description is omitted.

【0032】上記のようにして作製された光無線アクセ
スポイントのUTC−RFPD7に波長1.55μm
帯、サブキャリア周波数60GHz帯、平均光強度4.
9mW、光変調指数100%のSCM光を入射し、アン
テナ5の入力端にて、1mWの60GHz帯のマイクロ
波電力を確認することができた。
The UTC-RFPD 7 of the optical wireless access point manufactured as described above has a wavelength of 1.55 μm.
Band, subcarrier frequency 60 GHz band, average light intensity 4.
SCM light having a light modulation index of 9% and a light modulation index of 100% was incident thereon, and 1 mW of microwave power in the 60 GHz band could be confirmed at the input end of the antenna 5.

【0033】〈実施の形態3〉本実施の形態では、レン
ズ6以外のすべての部品をモノリシック集積した。図3
は、本実施の形態3で例示した光無線アクセスポイント
の構成を示す上面図である。図において、4はキャパシ
タ、6はレンズ、10は導波型単一走行キャリアフォト
ダイオード(UTC−WGPD)、11はメアンダライ
ン、12はループアンテナ、13はInP基板である。
<Embodiment 3> In this embodiment, all the components except the lens 6 are monolithically integrated. FIG.
FIG. 9 is a top view showing the configuration of the optical wireless access point exemplified in the third embodiment. In the figure, 4 is a capacitor, 6 is a lens, 10 is a guided single traveling carrier photodiode (UTC-WGPD), 11 is a meander line, 12 is a loop antenna, and 13 is an InP substrate.

【0034】本実施の形態における光無線アクセスポイ
ントの製作手順は次の通りである。まず、InP基板1
3の上に、UTC−WGPDを製作する。この後、配線
および絶縁膜プロセスを行う。第1回目の配線プロセス
でメアンダライン11、ループアンテナ12を蒸着とパ
ターニングで形成する。次に、キャパシタ4を作るため
SiO2膜を蒸着とパターニングで形成する。最後に、
第2回目の配線プロセスでキャパシタ4の上面電極をキ
ャパシタ5の上部に形成する。ここで、メアンダライン
11はインダクタとして、UTC−WGPD10の直流
バイアスを0V、すなわち短絡回路にする働きがある。
SCM光から変換された高周波成分は、キャパシタ4を
介してループアンテナ12へと供給され、空間へと放射
される。アンテナとしては、1周が1波長に相当するル
ープアンテナを使用した。アンテナの指向性はループア
ンテナを含む面(紙面と平行)の上方向きであった。最
後にレンズ6をUTC−WGPD10と光学結合した。
The procedure for manufacturing the optical wireless access point according to the present embodiment is as follows. First, the InP substrate 1
On U.3, UTC-WGPD is manufactured. Thereafter, a wiring and insulating film process is performed. In the first wiring process, the meander line 11 and the loop antenna 12 are formed by vapor deposition and patterning. Next, an SiO 2 film is formed by vapor deposition and patterning to form the capacitor 4. Finally,
The upper electrode of the capacitor 4 is formed on the capacitor 5 in the second wiring process. Here, the meander line 11 functions as an inductor to set the DC bias of the UTC-WGPD 10 to 0 V, that is, to function as a short circuit.
The high frequency component converted from the SCM light is supplied to the loop antenna 12 via the capacitor 4, and is radiated to space. A loop antenna whose circumference corresponds to one wavelength was used as the antenna. The directivity of the antenna was upward from the plane including the loop antenna (parallel to the paper). Finally, the lens 6 was optically coupled to the UTC-WGPD 10.

【0035】実施の形態3では、サブキャリア周波数と
して60GHz帯を想定し、キャパシタ4、メアンダラ
イン11、ループアンテナ12、UTC−WGPD10
をInP基板13上にモノリシック集積した。モノリシ
ック集積により、組立てが簡単になり、部品間で生じる
高周波の損失も最小にすることができた。
In the third embodiment, a 60 GHz band is assumed as a subcarrier frequency, and a capacitor 4, a meander line 11, a loop antenna 12, a UTC-WGPD 10
Was monolithically integrated on the InP substrate 13. Monolithic integration has simplified assembly and minimized high frequency losses between components.

【0036】なお、実施の形態1〜3では、単一走行キ
ャリアフォトダイオードとして、面入射型、端面入射屈
折型、導波型をそれぞれ例に挙げて説明したが、これら
以外の、例えば全反射型の単一走行キャリアフォトダイ
オードであってもよく、単一走行キャリアフォトダイオ
ードとして同等の機能、性能を有するものであれば本発
明に適用することができる。
In the first to third embodiments, the surface traveling type, the end surface refraction type, and the waveguide type have been described as examples of the single traveling carrier photodiodes. A single traveling carrier photodiode may be used as long as it has the same function and performance as a single traveling carrier photodiode.

【0037】また、実施の形態1〜3では、単一走行キ
ャリアフォトダイオードの形態、電源の有無および集積
方法に関して、特定の組合せを開示したが、これらの組
み合わせについては任意に選択することが可能である。
Further, in the first to third embodiments, specific combinations are disclosed with respect to the form of the single traveling carrier photodiode, the presence or absence of a power supply, and the integration method. However, these combinations can be arbitrarily selected. It is.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、極めて小型、簡便な構
造、低コストで、かつ小電力消費の光無線アクセスポイ
ントを実現することができる。これを、光サブキャリア
伝送方式に基づく無線アクセスシステムに適用すれば、
全システムコストの多くを占めるアクセスポイントが低
価格となるため、全システムコストを大幅に低減するこ
とが可能となる。さらに、小型であるがゆえに、いかな
る場所にも光無線アクセスポイントを設置できるメリッ
トがある。
According to the present invention, it is possible to realize an optical wireless access point having an extremely small size, a simple structure, low cost, and low power consumption. If this is applied to a wireless access system based on the optical subcarrier transmission method,
Since access points, which account for a large portion of the total system cost, are inexpensive, the total system cost can be significantly reduced. Furthermore, since it is small, there is an advantage that an optical wireless access point can be installed at any place.

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

【図1】本発明の実施の形態1で例示した光無線アクセ
スポイントの構成の一例を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a configuration of an optical wireless access point exemplified in Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2で例示した光無線アクセ
スポイントの構成の一例を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an optical wireless access point exemplified in Embodiment 2 of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3で例示した光無線アクセ
スポイントの構成の一例を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an optical wireless access point exemplified in Embodiment 3 of the present invention.

【図4】従来の光サブキャリア伝送方式を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional optical subcarrier transmission system.

【図5】従来の光無線アクセスポイントの構成を示す模
式図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional optical wireless access point.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…UTC−PD 2…インダクタ 3…電源 4…キャパシタ 5…アンテナ 6…レンズ 7…UTC−RFPD 8…pin−PD 9…アンプ 10…UTC−WGPD 11…メアンダライン 12…ループアンテナ 13…InP基板 20…光ファイバ 21…光無線ホスト局 22…光無線アクセスポイント 23…無線端末 24…送信機 25…光源 26…光電変換器 27…アンテナ 28…受信機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... UTC-PD 2 ... Inductor 3 ... Power supply 4 ... Capacitor 5 ... Antenna 6 ... Lens 7 ... UTC-RFPD 8 ... Pin-PD 9 ... Amplifier 10 ... UTC-WGPD 11 ... Meander line 12 ... Loop antenna 13 ... InP board Reference Signs List 20 optical fiber 21 optical wireless host station 22 optical wireless access point 23 wireless terminal 24 transmitter 25 light source 26 photoelectric converter 27 antenna 28 receiver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 薫 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5K002 AA03 AA06 BA07 DA09 DA21 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kaoru Yoshino 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 5K002 AA03 AA06 BA07 DA09 DA21

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】サブキャリア多重光をフォトダイオードに
光学結合させ、前記フォトダイオードでサブキャリア多
重光を高周波信号に変換し、前記フォトダイオードに直
流バイアスを印加するバイアス回路を介して、前記高周
波信号をアンテナより放射する機能を有する、光サブキ
ャリア伝送方式に基づく無線アクセスシステムに用いら
れる光無線アクセスポイントにおいて、 前記フォトダイオードを、フォトダイオード単体から出
力される高周波電力が大きく、所望の高周波信号出力が
得られる高出力フォトダイオードとなし、増幅回路なし
に、前記高周波信号を前記アンテナに供給する手段を少
なくとも具備することを特徴とする光無線アクセスポイ
ント。
1. A sub-carrier multiplexed light is optically coupled to a photodiode, the sub-carrier multiplexed light is converted into a high-frequency signal by the photodiode, and the high-frequency signal is transmitted through a bias circuit for applying a DC bias to the photodiode. An optical wireless access point used in a wireless access system based on an optical subcarrier transmission system, which has a function of radiating an optical signal from an antenna. An optical wireless access point, comprising: at least a means for supplying the high-frequency signal to the antenna without a high-output photodiode capable of obtaining the above-mentioned, and without an amplifier circuit.
【請求項2】請求項1において、前記高出力フォトダイ
オードは、単一走行キャリアフォトダイオードであるこ
とを特徴とする光無線アクセスポイント。
2. The optical wireless access point according to claim 1, wherein said high-power photodiode is a uni-traveling carrier photodiode.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の光無線ア
クセスポイントにおいて、前記バイアス回路は、高出力
フォトダイオードを直流的に短絡するインダクタと、ア
ンテナヘ高周波信号を供給するキャパシタとを少なくと
も具備することを特徴とする光無線アクセスポイント。
3. The optical wireless access point according to claim 1, wherein the bias circuit includes at least an inductor for short-circuiting a high-output photodiode in a DC manner, and a capacitor for supplying a high-frequency signal to an antenna. An optical wireless access point, comprising:
【請求項4】請求項1または請求項2に記載の光無線ア
クセスポイントにおいて、前記バイアス回路は、高出力
フォトダイオードに直流電圧を印加する電源と、該電源
への高周波の流入を阻止するインダクタと、アンテナヘ
高周波信号を供給するキャパシタとを少なくとも具備す
ることを特徴とする光無線アクセスポイント。
4. The optical wireless access point according to claim 1, wherein said bias circuit comprises: a power supply for applying a DC voltage to a high-output photodiode; and an inductor for preventing a high frequency from flowing into said power supply. And a capacitor for supplying a high-frequency signal to the antenna.
【請求項5】請求項1ないし請求項4のいずれか1項に
記載の光無線アクセスポイントにおいて、前記サブキャ
リア多重光を高出力フォトダイオードに光学結合させる
光学系を除いた他の構成要素を、1枚の基板上にハイブ
リッド集積してなることを特徴とする光無線アクセスポ
イント。
5. An optical wireless access point according to claim 1, further comprising an optical system for optically coupling said subcarrier multiplexed light to a high-output photodiode. An optical wireless access point characterized by being hybrid-integrated on one substrate.
【請求項6】請求項1ないし請求項4のいずれか1項に
記載の光無線アクセスポイントにおいて、前記サブキャ
リア多重光を高出力フォトダイオードに光学結合させる
光学系を除いた他の構成要素を、1枚の半導体基板上に
モノリシック集積してなることを特徴とする光無線アク
セスポイント。
6. The optical wireless access point according to claim 1, further comprising an optical system for optically coupling said subcarrier multiplexed light to a high-output photodiode. An optical wireless access point which is monolithically integrated on a single semiconductor substrate.
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