JP2003512796A - 光信号の変調周波数、特にマイクロ波あるいはミリメートル波変調周波数を監視する監視装置 - Google Patents

光信号の変調周波数、特にマイクロ波あるいはミリメートル波変調周波数を監視する監視装置

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JP2003512796A
JP2003512796A JP2001532145A JP2001532145A JP2003512796A JP 2003512796 A JP2003512796 A JP 2003512796A JP 2001532145 A JP2001532145 A JP 2001532145A JP 2001532145 A JP2001532145 A JP 2001532145A JP 2003512796 A JP2003512796 A JP 2003512796A
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monitoring device
signal
crystal
frequency
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ディディエ、エルブ
ルネ、コキーユ
ジャン‐フランソワ、カディウ
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France Telecom SA
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/0338—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect structurally associated with a photoconductive layer or having photo-refractive properties

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、光信号の変調周波数を制御するため、より詳細にはマイクロ波あるいはミリメートル波周波数にて変調された光信号の変調周波数を制御するための装置に関する。本発明によると、この装置は、フォトリフラクティブ結晶（７）、光検出器（６）、および結晶（７）に変調された光信号の少なくとも一部と結晶上にブラッグ格子を光誘導するための書込み光信号を送るための手段（８ａ、８ｂ、８ｃ；９ａ、９ｂ、９ｃ）を備え、変調された光信号と書込み光信号の結晶（７）に対する向きはある与えられた光信号波長において光検出器（６）が結晶（７）によって反射された信号の強度を検出するように選択され、この強度は光信号が検出されるべき変調周波数にて変調されたとき最大に達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、光信号の変調周波数を監視するための監視装置、より詳細にはマイ
クロ波あるいはミリメートル波変調周波数を監視するための監視装置に関する。
【０００２】 通常は無線伝送のために用いられる周波数、すなわち主にマイクロ波あるいは
ミリメートル波にて変調された信号を伝送するために光ファイバを用いるハイブ
リッド伝送システムに対する提案が既になされている。
【０００３】 これに関しては、例えば、以下の２つの文献、すなわち： −J.F.Cadiou、D.Tanguy、E.Penard、P.Jaffre、H.Schmuck、E.Vergnolおよび
D.Mathoorasingによる論文「Hybrid fiber-radio systems in the mm-wave rang
e:A comparison between available optical sources（ミリ波レンジにおけるフ
ァイバ無線ハイブリッドシステム：利用可能な光源間の比較）」,International
Topical Meeting on Microwave Photonics,5MWP'98,Princeton,New Jersey,pp.
59-62,1998；および −E.Vergnol、F.Devaux、D.TanguyおよびE.Penardによる論文「Integrated li
ghtwave millimetric single-sideband source:Design and issues（集積光波ミ
リメートル波単側波帯光源：設計と論点）」,Journal of Lightwave Technology
,Vol.16,No.7,pp.1276-1284,1998を参照されたい。
【０００４】 このようなハイブリッドシステムにおいて遭遇される主要な問題の一つは、光
信号を変調する発振器を長期に渡って安定化できる必要性にある。
【０００５】 様々な搬送波間の干渉を回避するために、変調周波数のドリフトを防止する必
要がある。
【０００６】 本発明の一つの目的は、従って、光信号の変調周波数、より具体的にはマイク
ロ波あるいはミリメートル波変調周波数の監視を可能にする監視装置を提唱する
ことにある。
【０００７】 フォトリフラクティブ結晶を備える光フィルタはずっと以前から知られている
。
【０００８】 これらは以下の原理に基づいて機能する。
【０００９】 正しく方位されたフォトリフラクティブ結晶に、最初にある与えられた波長λ ｅ の書込み光信号が加えられ、次にフィルタリングされるべき光信号が加えられ
た場合、この結晶上にホログラフィク格子が形成され、フィルタリングされるべ
き信号が、以下によって与えられるフィルタ波長λｆにて反射される： λｆ＝λｅ（1-[sin(α)/n]２)１／２ ここで、ｎは結晶の屈折率を表し、αは制御光信号とフィルタリングされるべき
光信号の間の角度を表す。
【００１０】 このタイプのフォトリフラクティブ結晶光フィルタが詳細に本出願者のフラン
ス特許出願第2 739 508号において開示されている。
【００１１】 本発明は、光信号の変調周波数を監視するための監視装置、より詳細にはマイ
クロ波あるいはミリメートル波周波数にて変調された光信号の変調周波数を監視
するための監視装置を提供する。この監視装置は、フォトリフラクティブ結晶、
光検出器およびこの結晶に最初に変調された光信号の少なくとも一部を加え、次
にこの結晶上にブラッグ格子を光誘導するための書込み光信号を加えるための手
段を備え、変調された光信号と書込み光信号の結晶に対する向きは光信号のある
与えられた波長において光検出器が結晶によって反射された信号に対する強度を
検出するように選択され、この強度は光信号が検出されるべき変調周波数におい
て変調されたとき最大に達する。
【００１２】 一つの好ましい実施例においては、この監視装置は変調された光信号から書込
み光信号を導くための手段を備える。
【００１３】 より具体的には、一つの好ましい実施例においては、書込み光信号は変調され
た光信号の一部から成る。
【００１４】 この発明は、さらにその出力信号が光信号を変調するために用いられる発振器
の周波数を制御するための装置も提供する。この装置はサーボ制御ループを備え
、この制御ループは： −発振器によって変調された光信号の少なくとも一部を入力として受信する上
述のタイプの監視装置；および −監視装置の光検出器からの出力信号の関数として発振器の周波数を修正する
ための手段を備える。
【００１５】 本発明は、さらに、エミッタ手段、エミッタ手段によって出力される信号を変
調するための変調器手段、変調器手段を制御するためのマイクロ波あるいはミリ
メートル波周波数信号を生成するための発振器、および変調された信号がそれを
通じて伝送される光ファイバラインを備えるハイブリッド伝送システムを提供す
る。このシステムは、さらに、発振器の周波数を制御するための上述のタイプの
装置を備える。
【００１６】 本発明はさらに光信号の変調周波数を制御するためのシステムを提供する。こ
のシステムは、（第一の特徴として）システムが制御すべき変調周波数の各側波
帯の各監視周波数に中心を合わせられた上述のタイプの２つの監視装置を備え、
このシステムは（第二の特徴として）さらに２つの監視装置の光検出器からの出
力がその入力に注入される差動増幅器を備える。
【００１７】 本発明はさらにエミッタ手段、エミッタ手段によって出力される信号を変調す
るための変調器手段、変調器手段を制御するためのマイクロ波あるいはミリメー
トル波周波数信号を生成するための発振器、および変調された信号がそれを通じ
て伝送される光ファイバラインを備えるハイブリッド伝送システムに関する。こ
のシステムは（特徴として）さらに発振器の周波数を制御するための上述のタイ
プのシステムを備える。
【００１８】 本発明の他の特徴および長所が以下の説明から明らかになるものである。
【００１９】 この説明は純粋に解説のためのものであり、制限するためのものではない。こ
の説明は付録の図面を参照に読まれるべきである。
【００２０】 図１はレーザダイオード１、レーザダイオード１によって出力された光信号を
変調する変調器２、変調器２を制御する周波数発生器３、および変調器２から出
力された信号の変調周波数を監視するための監視装置４を示す。
【００２１】 一例として、レーザダイオードは1543ナノメートル（nm）なる波長にて発光す
るダイオードから成り；変調器２はマッハツェンダー（Mach-Zehnder）タイプの
変調器から成り；周波数発生器３は21ギガヘルツ（GHz）から27GHzの範囲内の可
変周波数を生成する。
【００２２】 監視装置４は、フォトリフラクティブ結晶タイプ（photorefractive crystal
type）のフィルタ手段５、およびフィルタ手段５によって反射されたフィルタリ
ングされた信号がこれに加えられる光検出器６を備える。
【００２３】 フィルタ手段５は、例えば、フランス特許出願第2 739 508号において開示さ
れるタイプから成るが、詳しくはこれを参照されたい。
【００２４】 フィルタ手段５は、フォトリフラクティブ結晶７、および３つのファイバコリ
メータ８ａ、８ｂおよび８ｃを備える。これらファイバコリメータは、フォトリ
フラクティブ結晶７に対して固定された位置に配置され、それぞれ、コリメータ
８ａはフィルタリングするための光信号を結晶７に加えるために光ファイバ９ａ
に接続され、コリメータ８ｂは書込み光信号（write optical signal）を結晶７
に加えるために光ファイバ９ｂに接続され、コリメータ８ｃは結晶７によって反
射されたフィルタリングされた信号を光検出器６に送るために光ファイバ９ｃに
接続される。
【００２５】 より具体的には、ファイバ９ｂによって伝送される書込み光信号はファイバ９
ａによって伝送されるフィルタリングのための光信号と同一とされ、監視装置４
は、その変調周波数が監視されるべき光信号をファイバ９ａと９ｂの両方に結合
することを可能にする結合器１０を備える。
【００２６】 周波数監視装置４は、こうして、長所として、参照光源を必要としないばかり
か、信号のスペクトルを複数のスペクトル線に分割するための手段も必要せず、
このため、構造が簡単となり、使用の柔軟性も向上する。
【００２７】 その周波数が監視されるべき光信号を書込み信号（write signal）として使用
するためには、結晶７上に少なくとも２つのホログラフィックブラッグ格子（ho
lographic Bragg gratings）が必要となるが、ただし、これは、とりわけ意図さ
れる用途に対しては結晶の特性に重大な影響は及ぼすものではない。
【００２８】 フォトリフラクティブ結晶７は、一例においては、鉄をドープされたリン化イ
ンジウム（InP:Fe）結晶から成り、この結晶は、一例においては、長さ18ミリメ
ートル（mm）、幅10mm、厚さ1mmとされ、これは〈001〉なる結晶方位を持つ。
【００２９】 勿論、他のフォトリフラクティブ結晶の使用も考えられる。
【００３０】 コリメート８ａと８ｂの間、つまり、フィルタリングされるべき光信号と書込
み光信号の間、およびコリメータ８ｂと８ｃの間、つまり、書込み光信号と反射
信号の間の角度αを両方とも3度とした場合に光検出器６によって出力される電
気信号の強度が図２に変調周波数の関数として示される。
【００３１】 この強度は、24.8GHzなる変調周波数（この変調は1.55マイクロメートル（μm
）なる放出波長に対して0.2nmだけオフセットされた波長を生成する）にて最大
となり、22GHz未満の周波数と27GHzを超える周波数では実質的に零となる。
【００３２】 こうして、この監視装置４によると光信号の変調周波数にわたっての極めて選
択的な監視が可能となるが、監視される周波数は、当然、書込み光信号として用
いられる信号の部分とフィルタリングするための光信号として働く信号の部分と
の間の角度αに依存する。
【００３３】 ただし、コリメータ８ｂと８ｃの間の角度は、必ずしも、コリメータ８ａと８
ｂの間の角度と同程度に高精度に固定される必要はない。
【００３４】 図３は、図１および２との関連で説明したタイプの監視装置４が、具体的にハ
イブリッド伝送システム内において光信号を変調するために用いる周波数を生成
するための発振器に対するサーボ制御ループ内で用いられる様子を示す。
【００３５】 図３に示す伝送システムは： −レーザダイオード１１； −ダイオード１１によって出力される光信号を振幅変調する変調器１２； −マイクロ波あるいはミリメートル波電気信号（milimetric electrical sign
al）を生成する発振器１３； −図１および２との関連で説明された監視装置４と類似し、その光検出器によ
って出力される信号が発振器１３の入力の所の発振器の発振周波数をその信号の
関数として修正するために回路に加えられる監視装置１４； −変調器１２の出力の所の光信号を伝送の目的のための光ファイバＦに、例え
ば、エミッタに向けて送るとともに、この信号の一部を取ってこれを監視装置１
４に加える結合器１５；および −例えば、符号化データに対応する二進信号を受信する入力を持ち、発振器１
３によって生成された電気信号を位相変調する位相変調器１６を備える。こうし
て位相変調された電気信号にて変調器１２が制御される。
【００３６】 両側波帯（double-sideband、DSB）変調を用いる場合は、フィルタ手段の角度
αは、このフィルタ手段が下側波帯と搬送波との間の周波数差に加え、搬送波と
上側波帯と搬送波との間の周波数差を検出できるように選択される。これら２つ
の差は同一であるが、ただし、結晶上の異なるブラッグ格子に対応することに注
意する。
【００３７】 単側波帯が用いられる場合は、１つのブラッグのチューニングのみが行なわれ
、フィルタ手段の角度αは、側波帯ラインと搬送波との間の差の関数として選択
される。
【００３８】 上に説明した以外の様々な実施例が可能である。
【００３９】 より具体的には、一つの好ましい実施例においては、変調周波数を制御するた
めのシステムは、上述のタイプの２つの監視装置を備え、各監視装置は、これら
監視装置がその一部を構成するシステムの検出周波数の対応する側波帯にオフセ
ットされた周波数に中心を合わせられる。
【００４０】 例えば、制御システムに対する25GHzなる周波数を検出したい場合は、このシ
ステム内に含まれる２つの監視装置は、それぞれ、24GHzと26GHzに中心を合わせ
られ、これら２つの監視装置の光検出器からの出力は、それぞれ、差動増幅器の
２つの入力に注入される。差動増幅器から出力されるこの信号が発振器をこの制
御システムの中心周波数にサーボ制御するための帰還ループ内で用いられる。こ
のような構造では、長所として、帰還ループのエレクトロニクスを簡素化できる
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一つの実施例を構成する検出器装置の原理を示すブロック図。
【図２】 図１の光検出器によって出力される電気信号の強度の様子を変調周波数の関数
として示すグラフ。
【図３】 本発明の一つの可能な実施例を構成する監視装置を介して周波数が安定化され
る光源を備えるシステムの原理を示すブロック図。
【符号の説明】
１ レーザダイオード ２ 変調器 ３ 周波数発生器 ４ 周波数監視装置 ５ フィルタ手段 ６ 光検出器 ７ フォトリフラクティブ結晶 ８ ファイバコリメータ ９ 光ファイバ １１ レーザダイオード １２ 変調器 １３ 発振器 １４ 監視装置 １５ 結合器 １６ 位相変調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジャン‐フランソワ、カディウ フランス国トルブルデン、シュマン、ド、 トゥール、トレル Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB04 BA01 HA16 5K002 CA16 EA05 FA01 5K042 BA12 BA13 CA10 CA18 DA22 FA06 FA24

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号の変調周波数を監視するための監視装置であって、この装置が、フォト
    リフラクティブ結晶（７）、光検出器（６）、および前記結晶（７）に、第一に
    、変調された光信号の少なくとも一部分を加え、第二に、前記結晶上のブラッグ
    格子を光誘導するための書込み光信号を加えるための手段（８ａ、８ｂ、８ｃ；
    ９ａ、９ｂ、９ｃ）を備え、前記変調された光信号と前記書込み光信号の前記結
    晶（７）に対する向きは前記光信号のある与えられた波長において前記光検出器
    （６）が前記結晶（７）によって反射された信号の強度を検出するように構成さ
    れ、この強度は前記光信号が検出されるべき変調周波数にて変調されたとき最大
    に達することを特徴とする監視装置。
  2. 【請求項２】 前記変調された光信号から前記書込み光信号を導くための手段（１０）を備え
    ることを特徴とする請求項１記載の監視装置。
  3. 【請求項３】 前記書込み光信号が前記変調された光信号の一部から成ることを特徴とする請
    求項２記載の監視装置。
  4. 【請求項４】 さらに、前記結晶７に対して固定された位置に配置された３つのファイバコリ
    メータ（８ａ、８ｂ、８ｃ）を備え、これらのうちの一つのファイバコリメータ
    は、前記変調された光信号の一部を前記結晶７に加えるための光ファイバに接続
    され、もう一つのファイバコリメータは前記書込み光信号を前記結晶（７）に加
    えるための光ファイバに接続され、第三のファイバコリメータは前記結晶（７）
    によって反射されたフィルタリングされた信号を前記光検出器（６）に供給する
    ための光ファイバに接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
    載の監視装置。
  5. 【請求項５】 前記結晶（７）がInP:Feの結晶から成ることを特徴とする請求項１乃至４のい
    ずれかに記載の監視装置。
  6. 【請求項６】 マイクロ波あるいはミリメートル波周波数にて変調された光信号の変調周波数
    を監視するための監視装置であって、この監視装置が請求項１乃至５のいずれか
    に記載の監視装置から構成されることを特徴とする監視装置。
  7. 【請求項７】 その出力信号が光信号を変調するために用いられる発振器の周波数を監視する
    ための監視装置であって、この監視装置がサーボ制御ループを備え、この制御ル
    ープが： −発振器（１３）によって変調された光信号の少なくとも一部を入力として受
    信する請求項１乃至６のいずれかに記載の監視装置（４）；および −前記監視装置の光検出器（６）からの出力信号の関数として前記発振器の周
    波数を修正するための手段を備えることを特徴とする監視装置。
  8. 【請求項８】 エミッタ手段（１１）、エミッタ手段（１１）によって出力される信号を変調
    するための変調器手段（１２）、変調器手段（１２）を制御するためのマイクロ
    波あるいはミリメートル波周波数信号を生成するための発振器（１３）、および
    それを通じて変調された信号が伝送される光ファイバラインを備えるハイブリッ
    ド伝送システムであって、このシステムがさらに、前記発振器（１３）の周波数
    を制御するための請求項７記載の監視装置を備えることを特徴とするハイブリッ
    ド伝送システム。
  9. 【請求項９】 光信号の変調周波数を制御するためのシステムであって、このシステムが、シ
    ステムが制御すべき変調周波数の各側波帯の各監視周波数に中心を合わせられた
    請求項１乃至７のいずれかに記載の２つの監視装置を備え、このシステムがさら
    に前記２つの監視装置の光検出器からの出力がその入力に注入される差動増幅器
    を備えることを特徴とするシステム。
  10. 【請求項１０】 エミッタ手段、エミッタ手段によって出力される信号を変調するための変調器
    手段、変調器手段を制御するためのマイクロ波あるいはミリメートル波周波数信
    号を生成するための発振器、および変調された信号がそれに伝送される光ファイ
    バラインを備えるハイブリッド伝送システムであって、このシステムがさらに、
    前記発振器の周波数を制御するための請求項９記載のシステムを備えることを特
    徴とするハイブリッド伝送システム。
JP2001532145A 1999-10-21 2000-10-20 光信号の変調周波数、特にマイクロ波あるいはミリメートル波変調周波数を監視する監視装置 Pending JP2003512796A (ja)

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