JP2003307533A - 電界センシング・光伝送システム - Google Patents
電界センシング・光伝送システムInfo
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- JP2003307533A JP2003307533A JP2002112194A JP2002112194A JP2003307533A JP 2003307533 A JP2003307533 A JP 2003307533A JP 2002112194 A JP2002112194 A JP 2002112194A JP 2002112194 A JP2002112194 A JP 2002112194A JP 2003307533 A JP2003307533 A JP 2003307533A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微弱な電波あるいは微弱な電界に対しても実
用的な性能を有する電界センシング・光伝送システムを
提供すること。 【解決手段】 互いに垂直な二つの直線偏光からなる無
変調光を出射する光源と、前記無変調光を伝送する光フ
ァイバと、前記無変調光を偏波分離する偏波カップラ
と、偏波分離された一方の無変調光を電気信号によって
変調する光変調器と、電界を検知するアンテナと、検知
された電気信号を前記光変調器に印加する際の入力フィ
ルタおよび電気的アンプと、変調光を伝送する光ファイ
バと、伝送された前記変調光を電気信号に変換するＯ/
Ｅ変換器を備える電界センシング・光伝送システムとす
る。
用的な性能を有する電界センシング・光伝送システムを
提供すること。 【解決手段】 互いに垂直な二つの直線偏光からなる無
変調光を出射する光源と、前記無変調光を伝送する光フ
ァイバと、前記無変調光を偏波分離する偏波カップラ
と、偏波分離された一方の無変調光を電気信号によって
変調する光変調器と、電界を検知するアンテナと、検知
された電気信号を前記光変調器に印加する際の入力フィ
ルタおよび電気的アンプと、変調光を伝送する光ファイ
バと、伝送された前記変調光を電気信号に変換するＯ/
Ｅ変換器を備える電界センシング・光伝送システムとす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光変調器を利用し
て電界を検知して、その信号光を離れた地点に伝送した
後、再び電気信号に変換する電界センシング・光伝送シ
ステムに係り、特に、放送用、通信用などの中継装置で
ある電波受信・光伝送システムあるいはＥＭＣ分野での
電界測定装置に用いて好適な電界センシング・光伝送シ
ステム装置に関する。
て電界を検知して、その信号光を離れた地点に伝送した
後、再び電気信号に変換する電界センシング・光伝送シ
ステムに係り、特に、放送用、通信用などの中継装置で
ある電波受信・光伝送システムあるいはＥＭＣ分野での
電界測定装置に用いて好適な電界センシング・光伝送シ
ステム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の分岐干渉型光導波路を有する光変
調器を備えた電界センシング・光伝送システムには、い
くつかのタイプがある。図３に示すタイプは、最も基本
的なタイプである。すなわち、図３は従来の電界センシ
ング・光伝送システムの一例を示す図であり、４１は電
界を検知するアンテナ、４２はＬｉＮｂＯ３光変調器、
４３ａは偏波保持光ファイバ、４３ｂはシングルモード
光ファイバ、４４は光源、４５はＯ/Ｅ変換器である。
調器を備えた電界センシング・光伝送システムには、い
くつかのタイプがある。図３に示すタイプは、最も基本
的なタイプである。すなわち、図３は従来の電界センシ
ング・光伝送システムの一例を示す図であり、４１は電
界を検知するアンテナ、４２はＬｉＮｂＯ３光変調器、
４３ａは偏波保持光ファイバ、４３ｂはシングルモード
光ファイバ、４４は光源、４５はＯ/Ｅ変換器である。
【０００３】このような構成により、電波あるいは電界
を検知して光信号に変換した後、伝送して、再び電気信
号に変換する装置は、電波の中継装置や電界の測定装置
として使用されている。
を検知して光信号に変換した後、伝送して、再び電気信
号に変換する装置は、電波の中継装置や電界の測定装置
として使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような電界セン
シング・光伝送システムで用いられるＬｉＮｂＯ3光変
調器の使用可能な周波数帯域は数ＧＨz に広がる。しか
しながら、ＬｉＮｂＯ３光変調器の変調度は低く、極め
て微弱な電波を受信するのは原理的に困難であるという
問題点がある。
シング・光伝送システムで用いられるＬｉＮｂＯ3光変
調器の使用可能な周波数帯域は数ＧＨz に広がる。しか
しながら、ＬｉＮｂＯ３光変調器の変調度は低く、極め
て微弱な電波を受信するのは原理的に困難であるという
問題点がある。
【０００５】本発明は、微弱な電波あるいは微弱な電界
においても実用的な性能を有する電界センシング・光伝
送システムを提供することを目的とする。
においても実用的な性能を有する電界センシング・光伝
送システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電界センシング
・光伝送システムにおいては、伝送された互いに垂直な
二つの直線偏光の無変調光を、偏波カップラにより偏光
分離し、一方をアンテナからの電気信号によって変調す
る光変調器に入力し、他方を電気的アンプの駆動電力に
変換して用いる光エネルギーとして利用することによ
り、システムの低価格化および高感度化を行う。
・光伝送システムにおいては、伝送された互いに垂直な
二つの直線偏光の無変調光を、偏波カップラにより偏光
分離し、一方をアンテナからの電気信号によって変調す
る光変調器に入力し、他方を電気的アンプの駆動電力に
変換して用いる光エネルギーとして利用することによ
り、システムの低価格化および高感度化を行う。
【０００７】詳しくは、本発明の電界センシング・光伝
送システムは、互いに垂直な二つの直線偏光を出射する
無変調光源と、前記無変調光を伝送する光ファイバと、
前記無変調光を偏波分離する偏波カップラと、前記偏波
分離された一方の無変調光をアンテナからの電気信号に
よって変調する光変調器と、電界を検知するアンテナ
と、検知された電気信号を前記光変調器に印加する際の
入力フィルタおよび電気的アンプと、変調光を伝送する
光ファイバと、伝送された前記変調光を電気信号に変換
するＯ/Ｅ変換器を備える。
送システムは、互いに垂直な二つの直線偏光を出射する
無変調光源と、前記無変調光を伝送する光ファイバと、
前記無変調光を偏波分離する偏波カップラと、前記偏波
分離された一方の無変調光をアンテナからの電気信号に
よって変調する光変調器と、電界を検知するアンテナ
と、検知された電気信号を前記光変調器に印加する際の
入力フィルタおよび電気的アンプと、変調光を伝送する
光ファイバと、伝送された前記変調光を電気信号に変換
するＯ/Ｅ変換器を備える。
【０００８】また、本発明の電界センシング・光伝送シ
ステムにおいては、前記電気的アンプの電源として伝送
された光エネルギーを電力に変換する光電変換素子を備
えるとよい。
ステムにおいては、前記電気的アンプの電源として伝送
された光エネルギーを電力に変換する光電変換素子を備
えるとよい。
【０００９】さらに、本発明の電界センシング・光伝送
システムにおいては、偏波カップラを用いて偏波分離さ
れた一方の光を光電変換して前記電気的アンプに電力供
給することができる。
システムにおいては、偏波カップラを用いて偏波分離さ
れた一方の光を光電変換して前記電気的アンプに電力供
給することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の一形態に
ついて、図面に基づいて説明する。
ついて、図面に基づいて説明する。
【００１１】図１は本発明による電波受信・光伝送シス
テムの構成を示すブロック図である。１１は電波を受信
するアンテナ、１２は入力フィルタ、１３は電気的アン
プ、１４はセンサヘッド、１５は光給電部、１６は偏波
カップラ、１７ａと１７ｂはシングルモード光ファイ
バ、１８ａと１８ｂは無変調光を発生する光源、１９は
偏光プリズム、２０はＯ/Ｅ変換器である。
テムの構成を示すブロック図である。１１は電波を受信
するアンテナ、１２は入力フィルタ、１３は電気的アン
プ、１４はセンサヘッド、１５は光給電部、１６は偏波
カップラ、１７ａと１７ｂはシングルモード光ファイ
バ、１８ａと１８ｂは無変調光を発生する光源、１９は
偏光プリズム、２０はＯ/Ｅ変換器である。
【００１２】なおここで、ブロック間を結ぶ線のうち太
い実線が光ファイバからなる光の経路を表し、その経路
の付近に示された円の中の矢印は偏光方向を表してい
る。また、中程度の太さの実線は電気信号が通る経路を
示している。そして、これらの経路に沿って示された一
方向の矢印は、電気または光の流れる方向を表してい
る。
い実線が光ファイバからなる光の経路を表し、その経路
の付近に示された円の中の矢印は偏光方向を表してい
る。また、中程度の太さの実線は電気信号が通る経路を
示している。そして、これらの経路に沿って示された一
方向の矢印は、電気または光の流れる方向を表してい
る。
【００１３】このシステムの動作に関し、まず、光給電
（電気的アンプを駆動する電力の光エネルギーによる供
給）の方式について説明する。
（電気的アンプを駆動する電力の光エネルギーによる供
給）の方式について説明する。
【００１４】光源１８ａ、１８ｂで発生した無変調光
は、２つの直交する直線偏光として、偏光プリズム１９
で合成された後、シングルモード光ファイバ１７ａによ
って、電波の受信点まで送られ、偏波カップラ１６によ
り同一強度に偏光分離され、光給電部１５において、電
力に変換され、電気的アンプ１３に供給される。ここ
で、光源１８ａ、１８ｂは、それぞれ波長およそ１.３
４μｍ、出力１００ｍＷの半導体励起固体レーザであ
る。また、光給電部１５は光電変換素子であるフォトダ
イオードと昇圧回路を用いて構成されている。
は、２つの直交する直線偏光として、偏光プリズム１９
で合成された後、シングルモード光ファイバ１７ａによ
って、電波の受信点まで送られ、偏波カップラ１６によ
り同一強度に偏光分離され、光給電部１５において、電
力に変換され、電気的アンプ１３に供給される。ここ
で、光源１８ａ、１８ｂは、それぞれ波長およそ１.３
４μｍ、出力１００ｍＷの半導体励起固体レーザであ
る。また、光給電部１５は光電変換素子であるフォトダ
イオードと昇圧回路を用いて構成されている。
【００１５】次に、電波による光変調、光伝送および電
気信号の再生について説明する。アンテナ１１で受信さ
れた電波は入力フィルタ１２を通過後、電気的アンプ１
３に入力される。
気信号の再生について説明する。アンテナ１１で受信さ
れた電波は入力フィルタ１２を通過後、電気的アンプ１
３に入力される。
【００１６】次いで、電気的アンプ１３で増幅された電
気信号は、センサヘッド１４に入力される。このときの
増幅利得は１６ｄＢである。
気信号は、センサヘッド１４に入力される。このときの
増幅利得は１６ｄＢである。
【００１７】続いて、図２を用いてセンサヘッド１４に
ついて説明する。図２はセンサヘッドを示す図であり、
図２（ａ）はセンサヘッドの構成を示すブロック図、図
２（ｂ）はＬｉＮｂＯ3光変調器の構造を示す斜視図で
ある。
ついて説明する。図２はセンサヘッドを示す図であり、
図２（ａ）はセンサヘッドの構成を示すブロック図、図
２（ｂ）はＬｉＮｂＯ3光変調器の構造を示す斜視図で
ある。
【００１８】図２（ａ）に示すように、センサヘッド１
４は共振回路３７とＬｉＮｂＯ3光変調器３８からな
る。また、このＬｉＮｂＯ3光変調器３８の構造は図２
（ｂ）に示すとおりであり、３１ａと３１ｂは偏波保持
光ファイバまたはシングルモード光ファイバ、３２ａと
３２ｂは入出射光導波路、３３ａと３３ｂは位相シフト
光導波路、そして、３４ａと３４ｂは変調電極であり、
共振回路を介して、電気信号が印加される。この変調器
の作用は電気信号による強度変調光の生成である。
４は共振回路３７とＬｉＮｂＯ3光変調器３８からな
る。また、このＬｉＮｂＯ3光変調器３８の構造は図２
（ｂ）に示すとおりであり、３１ａと３１ｂは偏波保持
光ファイバまたはシングルモード光ファイバ、３２ａと
３２ｂは入出射光導波路、３３ａと３３ｂは位相シフト
光導波路、そして、３４ａと３４ｂは変調電極であり、
共振回路を介して、電気信号が印加される。この変調器
の作用は電気信号による強度変調光の生成である。
【００１９】図１に戻って、無変調光を、センサヘッド
１４に供給する方式を説明する。光源１８ａと１８ｂは
半導体励起固体レーザであり、２つの波長間のビートが
受信帯域外に出るように、２つの波長はわずかに異なっ
ている。これらの光出力は偏光プリズム１９で偏波合成
された後、シングルモード光ファイバ１７ａにより電波
の受信点へ伝送されて、偏波カップラ１６に入力され
る。
１４に供給する方式を説明する。光源１８ａと１８ｂは
半導体励起固体レーザであり、２つの波長間のビートが
受信帯域外に出るように、２つの波長はわずかに異なっ
ている。これらの光出力は偏光プリズム１９で偏波合成
された後、シングルモード光ファイバ１７ａにより電波
の受信点へ伝送されて、偏波カップラ１６に入力され
る。
【００２０】この偏波カップラ１６は、入力された光を
直交する２つの偏光成分に分離する作用を行う。
直交する２つの偏光成分に分離する作用を行う。
【００２１】このとき出力される２つの偏光成分の光強
度は等しい。なぜなら、ひとつの偏光成分に着目すると
き、シングルモード光ファイバ１７ａの屈折率の微細な
変化により、一方の光源１８ａで生成された光の波長を
持つ成分の強度が変化しても、他方の光源１８ｂで生成
された光の波長を持つ成分の強度が逆符号で等量だけ変
化するからである。言い換えると、シングルモード光フ
ァイバ１７ａに入力されるとき、光源１８ａからの直線
偏光と光源１８ｂからの直線偏光は直交していたからで
ある。
度は等しい。なぜなら、ひとつの偏光成分に着目すると
き、シングルモード光ファイバ１７ａの屈折率の微細な
変化により、一方の光源１８ａで生成された光の波長を
持つ成分の強度が変化しても、他方の光源１８ｂで生成
された光の波長を持つ成分の強度が逆符号で等量だけ変
化するからである。言い換えると、シングルモード光フ
ァイバ１７ａに入力されるとき、光源１８ａからの直線
偏光と光源１８ｂからの直線偏光は直交していたからで
ある。
【００２２】従って、シングルモード光ファイバを用い
ることによって必要となる偏光変動の補償方式（シング
ルモード光ファイバで光を伝送したときに、光変調器に
供給される特定の偏光方向を持つ無変調光の強度が変動
することを補償する方式）は、上記のようにして実現さ
れる。
ることによって必要となる偏光変動の補償方式（シング
ルモード光ファイバで光を伝送したときに、光変調器に
供給される特定の偏光方向を持つ無変調光の強度が変動
することを補償する方式）は、上記のようにして実現さ
れる。
【００２３】このようにして得られた、偏波カップラ１
６からの２つの出力の一方は、偏波保持ファイバによっ
てセンサヘッド１４へ導かれ、ＬｉＮｂＯ3光変調器に
は特定の偏光を持つ一定強度の無変調光が入力される。
６からの２つの出力の一方は、偏波保持ファイバによっ
てセンサヘッド１４へ導かれ、ＬｉＮｂＯ3光変調器に
は特定の偏光を持つ一定強度の無変調光が入力される。
【００２４】もう一方の出力は先に説明した通り、シン
グルモード光ファイバにより光給電部１５に導かれる。
グルモード光ファイバにより光給電部１５に導かれる。
【００２５】センサヘッド１４においては、電気的アン
プ１３で増幅された電気信号により光強度変調が行われ
る。
プ１３で増幅された電気信号により光強度変調が行われ
る。
【００２６】その後、センサヘッド１４の光出力は、シ
ングルモード光ファイバ１７ｂにより伝送されて、送信
点において、Ｏ/Ｅ変換器２０で電気信号に変換された
後、増幅などの電気的処理を受けて、再び電波として送
信される。
ングルモード光ファイバ１７ｂにより伝送されて、送信
点において、Ｏ/Ｅ変換器２０で電気信号に変換された
後、増幅などの電気的処理を受けて、再び電波として送
信される。
【００２７】本発明による電波受信・光伝送システムに
おいては、（１）シングルモード光ファイバを使用する
ことによって必要となる偏光変動の補償方式と、（２）
光変調器に印加する電気信号の強度を高めるための電気
的アンプの電源電力に変換される光エネルギーの供給方
式が効率的に実現され、実用性の高いシステムとなって
いる。
おいては、（１）シングルモード光ファイバを使用する
ことによって必要となる偏光変動の補償方式と、（２）
光変調器に印加する電気信号の強度を高めるための電気
的アンプの電源電力に変換される光エネルギーの供給方
式が効率的に実現され、実用性の高いシステムとなって
いる。
【００２８】また、上記の実施の形態では、電波受信・
光伝送システムについて説明したが、本発明によって得
られる高感度特性と伝送光の有効利用性はＥＭＣ分野で
の電界測定装置においても同様である。
光伝送システムについて説明したが、本発明によって得
られる高感度特性と伝送光の有効利用性はＥＭＣ分野で
の電界測定装置においても同様である。
【００２９】すなわち、シングルモード光ファイバを使
用することによって必要となる偏光変動の補償方式とし
て、波長がわずかに異なり、偏光面が直交する２つの直
線偏光を合成して伝送した後、偏波カップラの作用を利
用して、等しい強度の直線偏光に分離し、一方を光変調
器に入力する無変調光として利用する方式と、同時に他
方を光電変換により電気的アンプの電源として利用する
方式は、高感度化と光エネルギー利用の高効率化の双方
において、実用性の高いシステムを実現させている。
用することによって必要となる偏光変動の補償方式とし
て、波長がわずかに異なり、偏光面が直交する２つの直
線偏光を合成して伝送した後、偏波カップラの作用を利
用して、等しい強度の直線偏光に分離し、一方を光変調
器に入力する無変調光として利用する方式と、同時に他
方を光電変換により電気的アンプの電源として利用する
方式は、高感度化と光エネルギー利用の高効率化の双方
において、実用性の高いシステムを実現させている。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高感度で実用性の高い電界センシング・光伝送システム
を提供することが可能となる。
高感度で実用性の高い電界センシング・光伝送システム
を提供することが可能となる。
【図１】本発明の実施の一形態による電界センシング・
光伝送システムの構成を示すブロック図。
光伝送システムの構成を示すブロック図。
【図２】センサヘッドを示す図。図２（ａ）はセンサヘ
ッドの構成を示すブロック図。図２（ｂ）はＬｉＮｂＯ
3光変調器の構造を示す斜視図。
ッドの構成を示すブロック図。図２（ｂ）はＬｉＮｂＯ
3光変調器の構造を示す斜視図。
【図３】従来の電界センシング・光伝送システムの一例
を示す図。
を示す図。
１１ アンテナ
１２ 入力フィルタ
１３ 電気的アンプ
１４ センサヘッド
１５ 光給電部
１６ 偏波カップラ
１７ａ，１７ｂ シングルモード光ファイバ
１８ａ，１８ｂ 無変調光を発生する光源
１９ 偏光プリズム
２０ Ｏ/Ｅ変換器
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに垂直な二つの直線偏光からなる無
変調光を出射する光源と、前記無変調光を伝送する光フ
ァイバと、前記無変調光を偏波分離する偏波カップラ
と、偏波分離された一方の無変調光を電気信号によって
変調する光変調器と、電界を検知するアンテナと、検知
された電気信号を前記光変調器に印加する際の入力フィ
ルタおよび電気的アンプと、変調光を伝送する光ファイ
バと、伝送された前記変調光を電気信号に変換するＯ/
Ｅ変換器を備えることを特徴とする電界センシング・光
伝送システム。 - 【請求項２】 前記電気的アンプの電源として、光エネ
ルギーを電力に変換する光電変換素子が備えられている
ことを特徴とする請求項１に記載の電界センシング・光
伝送システム。 - 【請求項３】 前記偏波カップラにより偏波分離された
もう一方の光を光電変換して前記電気的アンプに電力供
給することを特徴とする請求項１または２に記載の電界
センシング・光伝送システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112194A JP2003307533A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 電界センシング・光伝送システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112194A JP2003307533A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 電界センシング・光伝送システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003307533A true JP2003307533A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29394770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002112194A Pending JP2003307533A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 電界センシング・光伝送システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003307533A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165651A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 光給電情報伝送装置 |
| JP2008021292A (ja) * | 2006-06-12 | 2008-01-31 | Takashi Kurokawa | センサ装置 |
| JP2009271731A (ja) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Takashi Kurokawa | センシングシステム |
| US8005513B2 (en) | 2006-03-16 | 2011-08-23 | Cellynx, Inc. | Cell phone signal booster |
| JP2013042453A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 電波受信・光伝送システム |
| JP2013101644A (ja) * | 2012-12-22 | 2013-05-23 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | センシングシステム |
| JP2015164299A (ja) * | 2015-03-02 | 2015-09-10 | 日本放送協会 | 電波受信・光伝送システム |
| JP2017053731A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 日本放送協会 | リモートアンテナシステム |
-
2002
- 2002-04-15 JP JP2002112194A patent/JP2003307533A/ja active Pending
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| JP4641787B2 (ja) * | 2004-12-02 | 2011-03-02 | 関西電力株式会社 | 光給電情報伝送装置 |
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