JP2007049258A - 光搬送波抑圧両側波帯変調器を用いた4倍波発生システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上記課題は,上記の課題は,第1のDSB-SC変調器(2)と,第2のDSB-SC変調器(3)と,前記第1のDSB-SC変調器(2)及び第2のDSB-SC変調器(3)に印加する変調信号を発生するための信号源(4)の変調信号を,DSB-SC変調器(2)の上側波帯信号をDSB-SC変調器(3)が変調した下側波帯信号(f0)と,DSB-SC変調器(2)の下側波帯信号をDSB-SC変調器(3)が変調した上側波帯信号(f0)とが互に打ち消しあうように制御する信号制御部(5)とを具備する4倍波発生システムなどにより解決される。
【選択図】 図1
Description
図1は,本発明の第一の側面に係る4倍波発生システムの基本構成を示すブロック図である。図1に示されるように,この4倍波発生システム(1)は,第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と,前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と直列に接続された第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)と,前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)及び第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を発生するための信号源(4)と,前記信号源(4)が前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を,前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される上側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した下側波帯信号と,前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される下側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した上側波帯信号とが互に打ち消しあうように制御する信号制御部(5)とを具備する,光搬送波抑圧両側波帯変調器を用いた4倍波発生システムである。なお,各変調器は,光ファイバなどの公知の導波路により接続されてもよい。
DSB-SC変調器として,公知のDSB-SC変調器を適宜用いることができる。たとえば,特開平2004-252386号公報の図37にあるように,LN導波路上に形成されたマッハツェンダー導波路(MZ)と,MZの両アームに設けられた位相変調器(PM)と,MZの一方のアームに設けられた固定位相器を有するDSB-SC変調器があげられる。なお,従来の光SSB(シンク゛ルサイト゛ハ゛ント゛)変調器や光FSK(周波数シフトキーイング)変調器をDSB-SC変調器として用いてもよい。2つのDSB-SC変調器へ印加される変調信号は,同一の信号源から分岐した信号を用いることが好ましい。
以下では,4倍波発生システムの基本動作について説明する。まず,第1のDSB-SC変調器(2)に光を入力する。この光が通常光搬送波(キャリア信号)ともよばれるものであり,通常単一波長の光である。このキャリア信号の周波数をf0[Hz]とする。そして,信号源(4)が,ラジオ周波数信号などの変調信号をDSB-SC変調器に印加することで,DSB-SC変調器はキャリア信号に変調を施す。なお,この変調信号の周波数(変調周波数)をfm[Hz]とする。なお,fm[Hz]として,1MHz〜100GHzがあげられ,好ましくは1GHz〜10GHzがあげられるが,10GHz〜40GHzでもよい。特に40GHz程度の変調信号を用いれば,後述のとおり160GHz程度の無線信号を得ることができることとなる。
4倍波発生システムは,たとえば,光搬送波抑圧両側波帯変調器,サーキュレータ,及びミラーを用いたシステムとしても実現できる。このシステムでは,DSB-SC変調器が1つで済むので,システムの省スペース化やコストの削減などを達成できる。
次に本発明の光信号の取得方法の例について説明する。この光信号の取得方法は,基本的には,キャリアを抑圧したDSB-SC変調を行うことで,出力信号から周波数がf0の成分を少なく抑えた周波数(f0±2fm)の光信号を得ることができるというものである。
(i) メインマッハツェンダー導波路からの出力が大きくなるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧及び2つのサブマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程と,(ii)メインマッハツェンダー導波路からの出力が小さくなるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程と,(iii) メインマッハツェンダー導波路からの出力が小さくなるように,いずれかのサブマッハツェンダー電極のバイアス電圧を減少させる工程と,(iv)メインマッハツェンダー導波路の出力が小さくなるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程とを含む光信号の取得方法である。
次に,本発明の高消光比を達成するための変調方法を説明する。本発明の高消光比を達成するための変調方法は,基本的には以下の工程を含むものである。(i) メインMZ導波路からの出力が大きくなるように,メインMZ電極(電極C)のバイアス電圧及び2つのサブMZ電極のバイアス電圧を調整する工程と,(ii)メインMZ導波路からの出力が小さくなるように,電極Cのバイアス電圧を調整する工程と,(iii) メインMZ導波路からの出力が小さくなるように,いずれかのサブMZ電極のバイアス電圧を減少させる工程と,(iv)メインMZ導波路の出力が小さくなるように,電極Cのバイアス電圧を調整する工程とを含む(i)出力が最大となるように各バイアス電圧を調整する。(ii)RFC電極のバイアス電圧を,出力が最小となるように調整する。(iii)DCA電極又はDCB電極のバイアス電圧を所定量(わずかに)増減する。すると,一方の出力が減少し,一方の出力が増加する。(iv)出力が減少した電極その出力が最小となるようにバイアス電圧を調整する。(v)DCC電極のバイアス電圧を,出力が最小となるように調整する。なお,上記(iii)と(iv)の工程を繰り返し行うことは,本発明の好ましい実施態様である。以下では,各工程について説明する。
この工程は,メインMZ導波路からの出力が大きくなるように(好ましくはできるだけ大きくなるように,より好ましくは最大となるように),電極Cのバイアス電圧及び2つのサブMZ電極のバイアス電圧を調整する工程である。MZC24からの出力光の強度が大きくなるようにDCA電極25,DCB電極26及びRFC電極29に印加する電圧値を調整するための工程である。メインMZ導波路MZC24は,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,各MZ電極に印加する各バイアス電圧を調整してもよい。
この工程は,メインMZ導波路MZC24からの出力光の強度が小さくなるように,メインMZRFC電極に印加されるバイアス電圧を調整するための工程である。メインMZ導波路MZC24は,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,メインMZRFC電極に印加するのバイアス電圧を調整してもよい。
この工程では,メインMZ導波路からの出力が小さくなるように,いずれかのサブMZ電極のバイアス電圧を減少させる。この工程では,いずれか一方のサブMZ電極のバイアス電圧を減少させた場合に,メインMZ導波路からの出力が小さくなるので,そのメインMZ導波路からの出力が小さくなる方のサブMZ電極のバイアス電圧を小さくするように制御する。DCA電極又はDCB電極をわずかに増加又は減少させるための工程である。この工程で電圧値が強制的に変化される電極は,予め決めておいてもよい。この工程でまた,減少又は増加する電圧値は,も予め決めておいてもよい。このような変化電圧値として,0.01V〜0.5Vがあげられ,好ましくは0.05V〜0.1Vである。すると,本工程により一方のMZメインMZ導波路からの出力強度が減少し,他方のMZ導波路からの出力強度が増加する。する。メインMZ導波路MZC24やサブMZは,たとえば,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,バイアス電圧を調整してもよい。
この工程は,メインMZ導波路の出力が小さくなるように,電極Cのバイアス電圧を調整するための工程である。メインMZ導波路は,たとえば,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,バイアス電圧を調整してもよい。なお,本工程,又は前記(iii)の工程と本工程とを,繰り返し行っても良い。先の工程で,出力光の強度が減少した方のサブMZ導波路に印加するバイアス電圧を調整し,出力が減少したサブMZからの出力光の強度を小さくするための工程である。サブMZは,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,バイアス電圧を調整してもよい。
この工程は,RFC電極のバイアス電圧を,メインMZの出力が最小となるように調整するための工程である。メインMZは,図示しない測定系と連結されているので,測定系による出力値を観測しつつ,バイアス電圧を調整してもよい。
上記の(iv)及び(v)の工程を繰り返すことにより,出力が減少し,それにより消光比が増大するバイアス点を得ることができる。図示しない測定系による出力値を観測しつつ,バイアス電圧を調整し,良好なバイアス点を得たものとしてもよい。
図6は,上記の4倍波発生システムを用いた無線信号発生装置の基本構成を示すブロック図である。図6に示されるように,本発明の第2の側面に係る無線信号発生装置(21)は, 光源と接続可能な変調光信号発生装置としての上記した4倍波発生システム(22)と,前記変調光信号発生装置からの出力光を検出する光検出器(23)と,前記光検出器が検出した光信号を無線信号へと変換するアンテナ(24)とを具備し,前記変調光信号発生装置の変調周波数を制御することで,所定の周波数を有する無線信号を発生する無線信号発生装置(21)である。なお,光源(25)として,先に説明したものを適宜利用できる。
光検出器は,変調光信号発生装置の出力光を検出し,電気信号に変換するための手段である。光検出器として,公知のものを採用できる。光検出器として,例えばフォトダイオードを含むデバイスを採用できる。特に好ましい光検出器は高速検出をすることができる高速光検出器である。光検出器は,例えば,光信号を検出し,電気信号に変換するものがあげられる。光検出器によって,光信号の強度,周波数などを検出できる。光検出器として,たとえば「米津宏雄著”光通信素子工学”−発光・受光素子−,工学図書株式会社,第6版,平成12年発行」に記載されているものを適宜採用できる。
アンテナは,光検出器が変換した電気信号を,無線信号として放出するための手段である。アンテナとして,公知のアンテナを用いることができる。
変調光信号発生装置(22)としての4倍波発生システムが,f0+2fmの信号とf0-2fmの信号を発生し,それを光検出器により検出し,アンテナにより無線信号に変換して,無線信号として放出する。これによりf0+2fmの無線信号とf0-2fmの無線信号とを得ることができる。
また,上記した光信号を用いれば,差周波を得ることで,容易に4 fmの無線信号を得ることもできる。とくに,キャリアを抑圧するDSB−SC変調によりf0+2fmの信号とf0-2fmの信号を得た場合は,キャリア成分が抑圧されているので,より精度のよい無線信号を得ることができる。
図11は,本実験に用いた実験系の概略図である。この例では,図12に示されるような光変調器を用いており,サブMZ導波路電極であるRFA電極A及びRFB電極BにRF信号とDC信号とが印加される。FSK変調器のサブマッハツェンダーでメインマッハツェンダーのアーム間の強度バランスを調整し,消光比の高い強度変調器を実現する。電極RFAA,RFB電極BにDCバイアスを印加し,バランスを調整した。RFC電極Cでオン/オフを行った。
FSK 変調器のサブマッハツェンダーでメインマッハツェンダーのアーム間の強度バランスを調整し,消光比の高い強度変調器を実現し,DSB-SC 変調時のキャリア抑圧比の改善を図った。これにより,光FSK変調器をDSB−SC変調器として用いることができることが示される。
実施例3における実験系として以下のものを用いた。光源として,アジレント社製HP8166Aと81689Aを組合せて用いた。設定値は,1550nmであり,実測値は1549.925nmであった。また,強度の設定値は5.94dBmであり,実測値は 2.68dBmであった。偏波コントローラを経て,出力光をFSK変調器に入力した。バイアス電源として,アドバンテスト社製R6144を3台を用いた。光変調器として,住友大阪セメント社製T.SBX1.5-10-AOC-P-FN SN 728x711 153-0001-001を用いた。測定系として,光スペクトルアナライザーであるアドバンテスト(Advantest)Q8384を用いた。パワーメーターとして,安藤電気製AQ2733を用いた。なお,時間波形はゼロスパンとした。ラジオ周波数信号の信号源として,(i) 社製SMR20と,アジレント(Agilent)社製83050Aとを組合せたもの(又は,アジレント(Agilent)社製87300C,パワーメータアジレント(Power meter Agilent) E4419を用い,4412Aを出力モニタとして用いた。),又は(ii) ローデアンドシュワルツ社製SMR20とSHF社製SHF 200CPとBPFバンドパスフィルター8c7-10.5G-50-S11を用い,10.5G でBPF(バンドパスフィルターー)を通して高調波のないRF信号を発生した。
バランス調整ありとなしの場合で,それぞれ,OFF状態にして,RFC電極Cに10.5GHz のRF信号を供給した。変調の深さは,3 次成分がバランス調整後のキャリア成分より大きくならない程度に抑えた(3次が支配的な場合には高消光比のメリットがない)。 それぞれ,光スペクトルを測定した。RF信号はアンプの後にBPFを通して高調波を抑えた。キャリア抑圧の最適バイアスはRF供給時には少しずれるので,RF 投入後,再調整した。
出力が最大となるバイアス電圧は,それぞれRFA電極Aが-1.6V,RFB電極Bが-1.5V,RFC電極が-1.1Vであった。出力最小となるバイアス電圧は,それぞれRFA電極Aが,-2.2V,RFB電極Bが-1.4V,RFC電極Cが-7.16Vであった。本発明によるバランス補正を行う場合と行わない場合とで消光比を比較するために以下の実験を行った。
2 第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器
3 第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器
4 信号源
5 信号制御部
Claims (7)
- 第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と,
前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と直列に接続された第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)と,
前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)及び第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を発生するための信号源(4)と,
前記信号源(4)が前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を,
前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される上側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した下側波帯信号と;前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される下側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した上側波帯信号とが互に打ち消しあうように制御する信号制御部(5)とを具備する,
光搬送波抑圧両側波帯変調器を用いた4倍波発生システム。 - 前記信号制御部(5)は,前記信号源(4)が前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を,
前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される上側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した下側波帯信号と,
前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される下側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した上側波帯信号との位相差が180°となるように制御する請求項1に記載の光搬送波抑圧両側波帯変調器を用いた4倍波発生システム。 - 前記信号制御部(5)は,
前記信号源(4)が前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を,それらの位相差が90度となるように制御する,
請求項1に記載の光搬送波抑圧両側波帯変調器を用いた4倍波発生システム。 - 前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)とに入力する光信号の遅延と,それら2つの変調器(2,3)に印加される変調信号の遅延との差が,nを整数とし,fm[Hz]を2つの変調器(2,3)に印加される変調信号の周波数としたときに,
(2n+1)/4fm [秒]となる請求項1に記載の光搬送波抑圧両側波帯変調器を用いた4倍波発生システム。 - 光源と接続可能な変調光信号発生装置としての請求項1に記載の光搬送波抑圧両側波帯変調器を用いた4倍波発生システム(22)と,
前記変調光信号発生装置からの出力光を検出する光検出器(23)と,
前記光検出器が検出した光信号を無線信号へと変換するアンテナ(24)とを具備し,
前記変調光信号発生装置の変調周波数を制御することで,所定の周波数を有する無線信号を発生する無線信号発生装置(21)。 - 第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と,前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と直列に接続された第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)と,前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)及び第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を発生するための信号源(4)と,前記信号源(4)が前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)と第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)に印加する変調信号を,前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される上側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した下側波帯信号と;前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2)から出力される下側波帯信号を前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)が変調した上側波帯信号とが互に打ち消しあうように制御する信号制御部(5)とを具備し,
前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2),又は前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)のいずれか又は両方は,第1のサブマッハツェンダー導波路と,第2のサブマッハツェンダー導波路と,前記第1のサブマッハツェンダー導波路及び前記第2のサブマッハツェンダー導波路とを含み,光の入力部と,変調された光の出力部とを具備するメインマッハツェンダー導波路と,前記第1のサブマッハツェンダー導波路を構成する2つのアームに印加される電圧を調整するための第一のサブマッハツェンダー電極と,前記第2のサブマッハツェンダー導波路を構成する2つのアームに印加される電圧を調整するための第二のサブマッハツェンダー電極と,メインマッハツェンダー導波路に印加される電圧を調整するためのメインマッハツェンダー電極とを具備する光変調器であり,
前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2),又は前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)の
(i) メインマッハツェンダー導波路からの出力が大きくなるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧及び2つのサブマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程と,
(ii)メインマッハツェンダー導波路からの出力が小さくなるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程と,
(iii) メインマッハツェンダー導波路からの出力が小さくなるように,いずれかのサブマッハツェンダー電極のバイアス電圧を減少させる工程と,
(iv)メインマッハツェンダー導波路の出力が小さくなるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程とを含む
光信号の取得方法。 - 前記第1の光搬送波抑圧両側波帯変調器(2),又は前記第2の光搬送波抑圧両側波帯変調器(3)の
(i) メインマッハツェンダー導波路からの出力が最大となるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧及び2つのサブマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程と,
(ii)メインマッハツェンダー導波路からの出力が最小となるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程と,
(iii) メインマッハツェンダー導波路からの出力が最小となるように,いずれかのサブマッハツェンダー電極のバイアス電圧を減少させる工程と,
(iv)メインマッハツェンダー導波路の出力が最小となるように,メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程とを含む,
請求項6に記載の光信号の取得方法。
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