JP2003131180A - 光サブキャリア変調器 - Google Patents

光サブキャリア変調器

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JP2003131180A
JP2003131180A JP2001327893A JP2001327893A JP2003131180A JP 2003131180 A JP2003131180 A JP 2003131180A JP 2001327893 A JP2001327893 A JP 2001327893A JP 2001327893 A JP2001327893 A JP 2001327893A JP 2003131180 A JP2003131180 A JP 2003131180A
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JP
Japan
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modulator
optical
frequency signal
laser light
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JP2001327893A
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Seiji Fukushima
誠治 福島
Tatsuya Shimizu
達也 清水
Yoshiyuki Doi
芳行 土居
Hiroshi Ito
弘 伊藤
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミリ波にも適用可能であり、かつ低コストな
光サブキャリア変調器を実現する。 【解決手段】 高周波信号源から出力される高周波信号
を光サブキャリア信号に変換する光サブキャリア変調器
において、高周波信号を2分岐し、互いの位相を反転さ
せて出力する分岐移相手段と、分岐移相手段から出力さ
れる一方の高周波信号により変調されたレーザ光を出力
するレーザ光源と、レーザ光源から出力されるレーザ光
を分岐移相手段から出力される他方の高周波信号により
変調する光変調器とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【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
網で用いられる光サブキャリア変調器に関する。
【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、この変調
光を光ファイバを介して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て信
号を電波で無線端末まで伝送する方式である。その光無
線ホスト局の処理である無線信号でレーザ光を変調する
のが光サブキャリア変調器である。
【0003】光サブキャリア変調器としては、これまで
レーザダイオードの直接変調、半導体光変調器やLiNb
3 光変調器(LN変調器)が用いられている。いずれ
も、技術的な問題あるいは実用上の価格の問題などか
ら、一般に40GHz程度までの変調に用いられてきた。
【0004】一方、周波数が40GHzを越える無線信号の
変調では、搬送波抑圧変調と呼ばれるLN変調器の特殊
な使い方による発生法が知られている。この方法を用い
た従来の光サブキャリア変調器の構成例および動作原理
を図5に示す。図5(a) は構成例を示し、図5(b) 〜
(d) は動作原理を示す。
【0005】図5(a) において、レーザダイオード(L
D)1は、電流源6から供給される定電流により駆動さ
れ、出力パワーと波長が一定な連続レーザ光を出射す
る。この連続レーザ光は、電圧源7および高周波信号源
5に接続されたLN変調器8に入力され、高周波信号源
5が発生する周波数の2倍の周波数の変調が行われる。
【0006】図5(b) はLN変調器8における印加電圧
に対する光透過率の関係を示す。図5(c) はLN変調器
8に印加する高周波信号の波形、図5(d) はLN変調器
8の出力光波形を示す。LN変調器8の光透過率は、図
5(b) に示すように印加電圧に対して正弦関数の2乗に
比例する。すなわち、光透過率をT、比例定数をA、半
波長電圧をVpi、オフセット電圧をVo 、印加電圧をV
とすると、これらの間には T=Asin2{2π(V−Vo)/Vpi} の関係がある。ここで、LN変調器8には電圧源7から
Vo の定電圧を印加する。この状態で図5(c) に示すよ
うに、高周波信号源5から正弦波かつ振幅全体が2Vpi
を越えない高周波信号を印加すると、図5(d) に示す出
力光が得られる。すなわち、入力された高周波信号の周
波数に対して、出力光の周波数は2倍に変換されている
ことが分かる。したがって、この方法を用いれば、30G
Hz帯域のLN変調器によって60GHzに変調された光サブ
キャリアを得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、LN変調器
を用いた搬送波抑圧変調は、上記のような特徴をもつ反
面、次のような課題がある。LN変調器のオフセット電
圧Vo は、LN変調器1台ごとに異なる定数であるの
で、必要な光サブキャリア変調器1台ごとに電圧源7の
電圧設定が必要である。さらに、オフセット電圧Vo は
経時的にも変化することが知られており、安定に動作さ
せるためには光サブキャリア変調器はその監視装置と電
圧源7へのフィードバック回路が必要であった。
【0008】さらに、搬送波抑圧変調法で用いられるL
N変調器の駆動電圧は一般に高く、概ねVpi=5V程度
であり、これを駆動する高周波信号源は18dBm(63m
W)程度の高出力を発生するものが必要であった。
【0009】本発明は、ミリ波にも適用可能であり、か
つ低コストな光サブキャリア変調器を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、高周波信号源から出力される高周波信号を光サブキ
ャリア信号に変換する光サブキャリア変調器において、
高周波信号を2分岐し、互いの位相を反転させて出力す
る分岐移相手段と、分岐移相手段から出力される一方の
高周波信号により変調されたレーザ光を出力するレーザ
光源と、レーザ光源から出力されるレーザ光を分岐移相
手段から出力される他方の高周波信号により変調する光
変調器とを備える。
【0011】なお、光変調器として電界吸収型光変調器
を用い、レーザ光源とモノリシック集積した構成として
もよい(請求項2)。
【0012】請求項3に記載の発明は、高周波信号源か
ら出力される高周波信号を光サブキャリア信号に変換す
る光サブキャリア変調器において、連続光を発生するレ
ーザ光源と、高周波信号を2分岐し、互いの位相を反転
させて出力する分岐移相手段と、レーザ光源から出力さ
れる連続光を分岐移相手段から出力される一方の高周波
信号により変調する第1の光変調器と、第1の光変調器
から出力される変調光を分岐移相手段から出力される他
方の高周波信号により変調する第2の光変調器とを備え
る。
【0013】なお、第1の光変調器および第2の光変調
器として電界吸収型光変調器を用い、レーザ光源とモノ
リシック集積した構成としてもよい(請求項4)。
【0014】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本発
明の光サブキャリア変調器の第1の実施形態の構成を示
す。
【0015】図1において、レーザダイオード(LD)
1は、電流源6から所定のバイアス電流が供給される。
レーザダイオード1の出力光は光変調器2に入力され
る。光変調器2は、電圧源7から所定のバイアス電圧が
印加される。高周波信号源5から出力される高周波信号
は、電力分配器3に入力されて電力が2等分され、その
一方がレーザダイオード1に供給されるとともに、他方
が移相器4を介して位相反転させて光変調器2に供給さ
れる。なお、電力分配器3と移相器4は1つの素子で同
様の機能を果たすものを用いてもよい。
【0016】ここで、高周波信号源5は、例えば周波数
12.5GHz帯を発生させるマイクロ波の無線送信機であ
り、出力は15dBmである。レーザダイオード1は、例え
ば波長1.55μm帯DFBレーザダイオードが用いられ、
高周波信号源5からの高周波信号(電力12dBm)によ
り、1.55μm帯のレーザ光を変調して出力する。なお、
レーザダイオード1は、直接変調の高周波特性がよい状
態で使用するために、電流源6から電流閾値の3倍の電
流にバイアスされており、これにより12.5GHz帯の直接
変調を行うことができる。光変調器2は、帯域15GHzの
例えば半導体量子井戸構造を採用した電界吸収型光変調
器を用いることができる。この光変調器2は高消光比が
得られるように電圧源7によって−2Vに逆バイアスさ
れている。
【0017】図2は、第1の実施形態の動作原理を示
す。図2において、(a) は高周波信号源5から出力され
る高周波信号電流、(b) はレーザダイオード1の出力光
強度、(c) は光変調器2の光透過率、(d) は光変調器2
の出力光強度である。なお、いずれも横軸は時間であ
る。
【0018】図2(a) の高周波信号電流は、搬送波周波
数12.5GHzに対応して周期T=80psである。レーザダイ
オード1からは、この電流と相似した出力光が出射され
る。光変調器2では、高周波信号源5の高周波信号が移
相器4により位相反転して印加されるので、その光透過
率は図2(c) に示されるように位相反転している。光変
調器2の出力光は、図2(b) と(c) の積となるので図2
(d) に示すようになり、その周期は図2(a) 〜(c) の周
期80psの半分の40psとなる。すなわち、サブキャリアの
周波数は、元の搬送波周波数12.5GHzの2倍の25GHzと
なることが分かる。
【0019】このように第1の実施形態の構成では、レ
ーザダイオードや光変調器に特段周波数特性の優れた部
品を使うことなく、部品特性の2倍の周波数の光サブキ
ャリアを発生させることができる。また、従来構成のよ
うなオフセット電圧の監視や制御回路も不要となる。
【0020】(第2の実施形態)図3は、本発明の光サ
ブキャリア変調器の第2の実施形態の構成を示す。本実
施形態の特徴は、第1の実施形態においてレーザダイオ
ード1を直接変調していたものを外部変調器を用いて変
調するところにある。
【0021】図3において、レーザダイオード(LD)
1は、電流源6から供給される定電流により駆動され、
出力パワーと波長が一定な連続レーザ光を出射する。こ
の連続レーザ光は、第1の光変調器2aに入力される。
光変調器2aは、第1の電圧源7aから所定のバイアス
電圧が印加される。第1の光変調器2aの変調光は、第
2の光変調器2bに入力される。光変調器2bは、第2
の電圧源7bから所定のバイアス電圧が印加される。高
周波信号源5から出力される高周波信号は、電力分配器
3に入力されて電力が2等分され、その一方が第1の光
変調器2aに供給されるとともに、他方が移相器4を介
して位相反転させて第2の光変調器2bに供給される。
【0022】ここで、高周波信号源5は、例えば周波数
30GHz帯を発生させるマイクロ波の無線送信機である。
レーザダイオード1は、例えば波長1.55μm帯DBRレ
ーザダイオードが用いられ。光変調器2a,2bは、帯
域30GHzの例えば半導体量子井戸構造を採用した電界吸
収型光変調器を用いることができる。この光変調器2は
高消光比が得られるように、電圧源7によって−2Vに
逆バイアスされている。
【0023】図4は、第2の実施形態の動作原理を示
す。図4において、(a) は高周波信号源5から出力され
る高周波信号電流、(b) はレーザダイオード1の出力光
強度(一定)、(c) は光変調器2aの光透過率、(d) は
光変調器2bの光透過率、(e)は光変調器2の出力光強
度である。なお、いずれも横軸は時間である。
【0024】図4(a)の高周波信号電流は、搬送波周波
数30GHzに対応して周期T=33.3psである。光変調器2
a,2bに印加される高周波信号は、移相器4により位
相が互いに反転して印加されるので、その光透過率は図
4(c),(d) に示されるように位相反転している。光変調
器2の出力光は、図4(b),(c),(d) の3重積となるので
図4(e) に示すようになり、その周期は図2(a),(c),
(d) の周期33.3psの半分の16.7psとなる。すなわち、サ
ブキャリアの周波数は、元の搬送波周波数30GHzの2倍
の60GHzとなることが分かる。
【0025】このように第2の実施形態の構成は、光変
調器を2段接続した構成により2倍の周波数の光サブキ
ャリアを発生できる。すなわち、帯域30GHzまでの部品
の構成で60GHzの光サブキャリアを発生させることがで
きるので、光サブキャリア変調器を安価に製造すること
ができる。また、従来構成のようなオフセット電圧の監
視や制御回路も不要となる。
【0026】なお、第1の実施形態および第2の実施形
態において、光変調器として電界吸収型光変調器を用い
る場合には、レーザダイオードと電界吸収型光変調器を
モノリシック集積した光部品を用いることも可能であ
り、同様に良好に動作することを確認している。
【0027】さらに、電界吸収型光変調器は約1VPP
電圧振幅で駆動させることができる。したがって、第2
の実施形態においても、2つの光変調器を駆動するため
に必要な電力はわずか7dBm(5mW)程度である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光サブキ
ャリア変調器は、高周波信号源およびレーザダイオード
や光変調器などの光部品のもつ帯域の2倍の周波数の光
サブキャリアを発生させることができる。すなわち、ミ
リ波帯の発振器やミリ波帯までの帯域をもつ光変調器は
一般に非常に高価であるが、本発明の光サブキャリア変
調器は、所望の高周波信号の半分の周波数帯域の部品で
対応することができるので、著しいコスト低減が可能と
なる。
【0029】また、周波数100 GHz以上の光サブキャリ
アの発生は技術的に難しいが、本発明を用いることによ
り帯域50GHz程度の市販の高周波部品と光部品で構成す
ることが可能である。
【0030】さらに、本発明では必要な高周波信号源の
出力も小さくてすむので、送信機コスト低減に効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光サブキャリア変調器の第1の実施形
態の構成を示すブロック図。
【図2】第1の実施形態の動作原理を説明する図。
【図3】本発明の光サブキャリア変調器の第2の実施形
態の構成を示すブロック図。
【図4】第2の実施形態の動作原理を説明する図。
【図5】従来の光サブキャリア変調器の構成例および動
作原理を示す図。
【符号の説明】
1 レーザダイオード 2 光変調器 3 電力分配器 4 移相器 5 高周波信号源 6 電流源 7 電圧源 8 LN変調器(LiNbO3 光変調器)
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 10/152 (72)発明者 土居 芳行 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 (72)発明者 伊藤 弘 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) 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 FA02 KA18 5F073 AA63 AA74 AB12 AB21 BA01 5K002 AA02 BA04 BA05 BA13 CA14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波信号源から出力される高周波信号
    を光サブキャリア信号に変換する光サブキャリア変調器
    において、 前記高周波信号を2分岐し、互いの位相を反転させて出
    力する分岐移相手段と、 前記分岐移相手段から出力される一方の高周波信号によ
    り変調されたレーザ光を出力するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出力されるレーザ光を前記分岐移相
    手段から出力される他方の高周波信号により変調する光
    変調器とを備えたことを特徴とする光サブキャリア変調
    器。
  2. 【請求項2】 前記光変調器として電界吸収型光変調器
    を用い、前記レーザ光源とモノリシック集積した構成で
    あることを特徴とする請求項1に記載の光サブキャリア
    変調器。
  3. 【請求項3】 高周波信号源から出力される高周波信号
    を光サブキャリア信号に変換する光サブキャリア変調器
    において、 連続光を発生するレーザ光源と、 前記高周波信号を2分岐し、互いの位相を反転させて出
    力する分岐移相手段と、 前記レーザ光源から出力される連続光を前記分岐移相手
    段から出力される一方の高周波信号により変調する第1
    の光変調器と、 前記第1の光変調器から出力される変調光を前記分岐移
    相手段から出力される他方の高周波信号により変調する
    第2の光変調器とを備えたことを特徴とする光サブキャ
    リア変調器。
  4. 【請求項4】 前記第1の光変調器および前記第2の光
    変調器として電界吸収型光変調器を用い、前記レーザ光
    源とモノリシック集積した構成であることを特徴とする
    請求項3に記載の光サブキャリア変調器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006246104A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長分割多重送信装置、光波長分割多重伝送システム、光送信回路

Cited By (2)

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