JP2006114996A - ロック検出装置及び光フェーズロックループシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力光信号及びビート光信号の第1の位相比較信号を出力する第1の位相検出器10と、第1の位相比較信号を整形するループフィルタ20と、整形した第1の位相比較信号に基づいてビート光信号を出力する光学電圧制御発振器(OVCO)30と、を備える光フェーズロックループ装置1と、ビート光信号の位相をシフトする位相シフト器としてのπ/2シフト器130Aと、入力光信号及び位相シフトされたビート光信号の第2の位相比較信号を出力する第2の位相検出器140と、を備え、π/2シフト器130Aは、ビート光信号に対して、第2の位相検出器140で比較される2つの光信号の位相が同期した場合に、その位相比較信号が0にならないπ/2を位相シフトする。
【選択図】図1
Description
1.100[GHz]以上の信号に対する電気ミキサの製作が困難。
2.100[GHz]以上の電気信号を出力するVCOの製作が困難。
このため、100[GHz]以上の電気信号を出力するフェーズロックループ装置は製作が困難である。
入力光信号及びビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力する第1の位相検出器と、当該第1の位相比較信号を整形するループフィルタと、当該整形された第1の位相比較信号に基づいて前記ビート光信号を出力する光学電圧制御発振器と、を備える光フェーズロックループ装置のロックを検出するロック検出器であって、
前記ビート光信号の位相をシフトする位相シフト器と、
前記入力光信号及び前記位相シフトされたビート光信号の位相を比較し第2の位相比較信号を出力する第2の位相検出器と、を備え、
前記位相シフト器は、前記ビート光信号に対して、前記第2の位相検出器で比較される2つの光信号の位相が同期した場合に、その位相比較信号が0にならない量を位相シフトすることを特徴とするロック検出装置である。
入力光信号及びビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力する第1の位相検出器と、当該第1の位相比較信号を整形するループフィルタと、当該整形された第1の位相比較信号に基づいて前記ビート光信号を出力する光学電圧制御発振器と、を備える光フェーズロックループ装置のロックを検出するロック検出器であって、
前記入力光信号の位相をシフトする位相シフト器と、
前記ビート光信号及び前記位相シフトされた入力光信号の位相を比較し第2の位相比較信号を出力する第2の位相検出器と、を備え、
前記位相シフト器は、前記ビート光信号に対して、前記第2の位相検出器で比較される2つの光信号の位相が同期した場合に、その位相比較信号が0にならない量を位相シフトすることを特徴とするロック検出装置である。
前記位相シフト器は、光路長の違いにより前記ビート光信号の位相をシフトすることを特徴とする。
前記第1及び第2の位相検出器のうちの少なくとも一つは、
前記入力光信号及び前記ビート光信号を合波する合波部と、
前記合波された光信号を用いて、非線形効果により前記入力光信号及び前記ビート光信号の位相差に対応する位相比較信号を出力する位相比較部と、を備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、Si−APDであることを特徴とする。
前記Si−APDは、前記入力光信号の波長に対応する反射防止膜が施されたことを特徴とする。
前記位相比較部の前段に光アイソレータを備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、光電子増倍管であることを特徴とする。
前記位相比較部は、第二高調波発生結晶と、当該第二高調波発生結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、周期分極反転LiNbO3結晶と、当該周期分極反転LiNbO3結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、高非線形ファイバと、当該高非線形ファイバから新たに発生した波長の光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする。
請求項1から11のいずれか一項に記載のロック検出装置と、
前記光フェーズロックループ装置と、
を備えることを特徴とする光フェーズロックループシステムである。
入力光信号及びビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力する第1の位相検出器と、当該第1の位相比較信号を整形するループフィルタと、当該整形された第1の位相比較信号に基づいて前記ビート光信号を出力する光学電圧制御発振器と、を備える光フェーズロックループ装置を備え、
前記光学電圧制御発振器は、お互いに異なる周波数の光信号を出力する第1及び第2の光源と、当該第1及び第2の光源から出力される光信号を波長板により調整して前記光学電圧制御発振器から出力する光ビート信号の位相をシフトする位相シフト器と、前記調整された光信号を合波し、第1及び第2のビート光信号に分離するビームスプリッタと、を備え、
前記第1の位相検出器は、前記入力光信号及び前記第1のビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力し、
前記入力光信号及び前記第2のビート光信号の位相を比較し第2の位相比較信号を出力する第2の位相検出器を備え、
前記位相シフト器は、前記第1及び第2の光源から出力される光信号に対して、前記第2の位相検出器で比較される2つの光信号の位相が同期した場合に、その位相比較信号が0にならない量を調整することを特徴とする光フェーズロックループシステムである。
前記位相シフト器は、前記第1の光源の出力信号が透過するλ/2波長板と、前記第2の光源の出力信号が透過するλ/4波長板と、を備え、
前記ビームスプリッタは、前記λ/2波長板を透過した光信号及び前記λ/4波長板を透過した光信号を合波し、第1のビート光信号と、当該第1のビート光信号と位相が90度ずれた第2のビート光信号とに分離することを特徴とする。
前記第1及び第2の位相検出器のうちの少なくとも一つは、
前記入力光信号及び前記ビート光信号を合波する合波部と、
前記合波された光信号を用いて、非線形効果により前記入力光信号及び前記ビート光信号の位相差に対応する位相比較信号を出力する位相比較部と、を備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、Si−APDであることを特徴とする。
前記Si−APDは、前記入力光信号の波長に対応する反射防止膜が施されたことを特徴とする。
前記位相比較部の前段に光アイソレータを備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、光電子増倍管であることを特徴とする。
前記位相比較部は、第二高調波発生結晶と、当該第二高調波発生結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、周期分極反転LiNbO3結晶と、当該周期分極反転LiNbO3結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする。
前記位相比較部は、高非線形ファイバと、当該高非線形ファイバから新たに発生した波長の光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする。
図1〜図7を参照して、本発明に係る第1の実施の形態を説明する。先ず、図1〜図5を参照して、本実施の形態の光フェーズロックループシステム1αの装置構成を説明する。図1に、本実施の形態の光フェーズロックループシステム1αの構成を示す。図1に示すように、光フェーズロックループシステム1αは、光フェーズロックループ装置1と、入力光信号と光フェーズロックループ装置1のビート光信号との位相を比較してロックを検出するロック検出装置100Aとを有する。
P1+P3=P2+P4+(or−)c/(4×f×n) …(1)
ここで、cは光速であり、fがOVCO30のビート光信号の周波数であり、nが光路の屈折率である。
図8を参照して、本発明に係る第2の実施の形態を説明する。図8に、本実施の形態の光フェーズロックループシステム1βの構成を示す。図8に示すように、光フェーズロックループシステム1βは、第1の実施の形態と同様の光フェーズロックループ装置1と、ロック検出装置100Bとを備えて構成される。
図9〜図17を参照して、上記第1及び第2の実施の形態において、位相検出器10,140の構成の変形例としての第1の変形例を説明する。
図16及び図17を参照して、上記第1の実施の形態及び第1の変形例に対する第2の変形例を説明する。上記各実施の形態(及び第1の変形例)では、π/2シフト器130A,130Bとして、光路長を変化させて光信号の位相をπ/2シフトする構成としたが、本変形例では、波長板を用いて光信号の位相をπ/2シフトする構成を説明する。図5において、P1+P3=P2+P4の関係を満たすとき、波長板及びPBS(Polarization beam splitter)を用いて、光信号に実効的な光路差を生じさせることができる。また、波長板及びPBSを用いる構成では、入力光信号の周波数を可変にしても調整無しで動作する。
1,300 光フェーズロックループ装置
10,140 位相検出器
11,310 光カプラ
11A ビームスプリッタ
12 Si−APD
12A Si−APD本体
12B ARコート
13,13A,13B,13F,13G,13H レンズ
13C 光学素子
13D 出力端
13E 入力端
14 光増幅器
15 光アイソレータ
16 PMT
17 SHG結晶
18 PPLN
19 HNLF
1A BPF
320 位相比較器
20,330 ループフィルタ
30,340 OVCO
31,32,341,342 LD
33,343 光カプラ
100A,100B 光位相検出装置
110,120 分波器
130A,130B π/2シフト器
130a,130b 可変光学遅延回路
131,132 ミラー
133 ピエゾ素子
134 光ファイバ
30A OVCO
34 λ/4波長板
35 λ/2波長板
36 PBS
200 フェーズロックループ装置
210 信号源
220 電気ミキサ
230 ループフィルタ
240 VCO
250 プリスケーラ
Claims (22)
- 入力光信号及びビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力する第1の位相検出器と、当該第1の位相比較信号を整形するループフィルタと、当該整形された第1の位相比較信号に基づいて前記ビート光信号を出力する光学電圧制御発振器と、を備える光フェーズロックループ装置のロックを検出するロック検出器であって、
前記ビート光信号の位相をシフトする位相シフト器と、
前記入力光信号及び前記位相シフトされたビート光信号の位相を比較し第2の位相比較信号を出力する第2の位相検出器と、を備え、
前記位相シフト器は、前記ビート光信号に対して、前記第2の位相検出器で比較される2つの光信号の位相が同期した場合に、その位相比較信号が0にならない量を位相シフトすることを特徴とするロック検出装置。 - 入力光信号及びビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力する第1の位相検出器と、当該第1の位相比較信号を整形するループフィルタと、当該整形された第1の位相比較信号に基づいて前記ビート光信号を出力する光学電圧制御発振器と、を備える光フェーズロックループ装置のロックを検出するロック検出器であって、
前記入力光信号の位相をシフトする位相シフト器と、
前記ビート光信号及び前記位相シフトされた入力光信号の位相を比較し第2の位相比較信号を出力する第2の位相検出器と、を備え、
前記位相シフト器は、前記ビート光信号に対して、前記第2の位相検出器で比較される2つの光信号の位相が同期した場合に、その位相比較信号が0にならない量を位相シフトすることを特徴とするロック検出装置。 - 前記位相シフト器は、光路長の違いにより前記ビート光信号の位相をシフトすることを特徴とする請求項1又は2に記載のロック検出装置。
- 前記第1及び第2の位相検出器のうちの少なくとも一つは、
前記入力光信号及び前記ビート光信号を合波する合波部と、
前記合波された光信号を用いて、非線形効果により前記入力光信号及び前記ビート光信号の位相差に対応する位相比較信号を出力する位相比較部と、を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のロック検出装置。 - 前記位相比較部は、Si−APDであることを特徴とする請求項4に記載のロック検出装置。
- 前記Si−APDは、前記入力光信号の波長に対応する反射防止膜が施されたことを特徴とする請求項5に記載のロック検出装置。
- 前記位相比較部の前段に光アイソレータを備えることを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載のロック検出装置。
- 前記位相比較部は、光電子増倍管であることを特徴とする請求項4に記載のロック検出装置。
- 前記位相比較部は、第二高調波発生結晶と、当該第二高調波発生結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする請求項4に記載のロック検出装置。
- 前記位相比較部は、周期分極反転LiNbO3結晶と、当該周期分極反転LiNbO3結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする請求項4に記載のロック検出装置。
- 前記位相比較部は、高非線形ファイバと、当該高非線形ファイバから新たに発生した波長の光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする請求項4に記載のロック検出装置。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載のロック検出装置と、
前記光フェーズロックループ装置と、
を備えることを特徴とする光フェーズロックループシステム。 - 入力光信号及びビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力する第1の位相検出器と、当該第1の位相比較信号を整形するループフィルタと、当該整形された第1の位相比較信号に基づいて前記ビート光信号を出力する光学電圧制御発振器と、を備える光フェーズロックループ装置を備え、
前記光学電圧制御発振器は、お互いに異なる周波数の光信号を出力する第1及び第2の光源と、当該第1及び第2の光源から出力される光信号を波長板により調整して前記光学電圧制御発振器から出力する光ビート信号の位相をシフトする位相シフト器と、前記調整された光信号を合波し、第1及び第2のビート光信号に分離するビームスプリッタと、を備え、
前記第1の位相検出器は、前記入力光信号及び前記第1のビート光信号の位相を比較し第1の位相比較信号を出力し、
前記入力光信号及び前記第2のビート光信号の位相を比較し第2の位相比較信号を出力する第2の位相検出器を備え、
前記位相シフト器は、前記第1及び第2の光源から出力される光信号に対して、前記第2の位相検出器で比較される2つの光信号の位相が同期した場合に、その位相比較信号が0にならない量を調整することを特徴とする光フェーズロックループシステム。 - 前記位相シフト器は、前記第1の光源の出力信号が透過するλ/2波長板と、前記第2の光源の出力信号が透過するλ/4波長板と、を備え、
前記ビームスプリッタは、前記λ/2波長板を透過した光信号及び前記λ/4波長板を透過した光信号を合波し、第1のビート光信号と、当該第1のビート光信号と位相が90度ずれた第2のビート光信号とに分離することを特徴とする請求項13に記載の光フェーズロックループシステム。 - 前記第1及び第2の位相検出器のうちの少なくとも一つは、
前記入力光信号及び前記ビート光信号を合波する合波部と、
前記合波された光信号を用いて、非線形効果により前記入力光信号及び前記ビート光信号の位相差に対応する位相比較信号を出力する位相比較部と、を備えることを特徴とする請求項13又は14に記載の光フェーズロックループシステム。 - 前記位相比較部は、Si−APDであることを特徴とする請求項15に記載の光フェーズロックループシステム。
- 前記Si−APDは、前記入力光信号の波長に対応する反射防止膜が施されたことを特徴とする請求項16に記載の光フェーズロックループシステム。
- 前記位相比較部の前段に光アイソレータを備えることを特徴とする請求項15から17のいずれか一項に記載の光フェーズロックループシステム。
- 前記位相比較部は、光電子増倍管であることを特徴とする請求項15に記載の光フェーズロックループシステム。
- 前記位相比較部は、第二高調波発生結晶と、当該第二高調波発生結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする請求項15に記載の光フェーズロックループシステム。
- 前記位相比較部は、周期分極反転LiNbO3結晶と、当該周期分極反転LiNbO3結晶から出力した光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする請求項15に記載の光フェーズロックループシステム。
- 前記位相比較部は、高非線形ファイバと、当該高非線形ファイバから新たに発生した波長の光を受光して位相比較信号を出力する受光部と、を備えることを特徴とする請求項15に記載の光フェーズロックループシステム。
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