JP2007335952A - Optical microwave mixer - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical microwave mixer capable of attaining a higher S/N ratio than that of prior arts. <P>SOLUTION: The optical microwave mixer includes: a PBS 2 for splitting input light into two polarization components orthogonal to each other; a PBS 11 for again splitting the two input lights split by the PBS 2 and received respectively via first and second optical paths into two orthogonal polarization components; an electrooptic modulation element 3 for applying intensity modulation in response to RF modulation to the transmitted light through the application of an applied voltage with the radio frequency; an electrooptic modulation element 10 for applying intensity modulation in response to RF modulation to the transmitted light through the application of an applied voltage with the radio frequency; first bias adjustment means 5, 6 for performing bias adjustment to maximize the modulation factor by the electrooptic modulation element 3; second bias adjustment means 7, 8 for executing bias adjustment to maximize the modulation factor by the electrooptic modulation element 10; and optical receiving means 12 to 15 for applying photoelectric conversion to the two orthogonal polarization components split by the PBS 11 and received to provide an output. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、光にマイクロ波の変調を施す光マイクロ波ミキサに関するものである。   The present invention relates to an optical microwave mixer that applies microwave modulation to light.

光マイクロ波ミキサではないが、従来のこの種の技術としては、図9に示す偏波制御回路が存在する(例えば、特許文献1参照)。この偏波制御回路について、図9を参照しながら説明する。図9は、従来の偏波制御回路の構成を示す図である。   Although this is not an optical microwave mixer, there is a polarization control circuit shown in FIG. 9 as a conventional technology of this type (see, for example, Patent Document 1). This polarization control circuit will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional polarization control circuit.

図9において、従来の偏波制御回路は、偏波分離型ビームスプリッター(PBS)101と、ミラー102と、光強度検出手段103と、処理回路108と、ミラー109と、偏波面回転素子110と、マッハツェンダー型光干渉計120とが設けられている。   In FIG. 9, the conventional polarization control circuit includes a polarization splitting beam splitter (PBS) 101, a mirror 102, a light intensity detection means 103, a processing circuit 108, a mirror 109, and a polarization plane rotation element 110. A Mach-Zehnder optical interferometer 120 is provided.

光強度検出手段103は、光分岐器104、105と、光強度検出器106、107とが設けられている。   The light intensity detection means 103 is provided with light splitters 104 and 105 and light intensity detectors 106 and 107.

マッハツェンダー型光干渉計120は、第1入力ポート121と、第2入力ポート122と、ビームスプリッター(BS)123と、位相シフタ124と、ミラー125と、ミラー126と、ビームスプリッター(BS)127と、第1出力ポート128と、第2出力ポート129とが設けられている。   The Mach-Zehnder optical interferometer 120 includes a first input port 121, a second input port 122, a beam splitter (BS) 123, a phase shifter 124, a mirror 125, a mirror 126, and a beam splitter (BS) 127. In addition, a first output port 128 and a second output port 129 are provided.

また、図9において、PBS101と光分岐器104、PBS101と光分岐器105、光分岐器104と光強度検出器106、光分岐器105と光強度検出器107、光分岐器104とBS123、光分岐器105とBS123、BS123と位相シフタ124、位相シフタ124とBS127、およびBS123とBS127は、それぞれ空間の光路となっている。さらに、光強度検出器106と処理回路108、光強度検出器107と処理回路108、および処理回路108と位相シフタ124との間は、電気回路で接続されており、例えば同軸ケーブル等の電線ケーブルにより接続されている。   Further, in FIG. 9, PBS 101 and optical splitter 104, PBS 101 and optical splitter 105, optical splitter 104 and optical intensity detector 106, optical splitter 105 and optical intensity detector 107, optical splitter 104 and BS 123, optical The branching device 105 and BS123, the BS123 and the phase shifter 124, the phase shifter 124 and BS127, and the BS123 and BS127 are optical paths in space, respectively. Further, the light intensity detector 106 and the processing circuit 108, the light intensity detector 107 and the processing circuit 108, and the processing circuit 108 and the phase shifter 124 are connected by an electric circuit. Connected by.

次に、従来の偏波制御回路の動作について説明する。まず、外部から入力された任意の偏光状態の光波を、PBS101により互いに直交する直線偏光成分であるA成分とB成分に分離する。   Next, the operation of the conventional polarization control circuit will be described. First, a light wave in an arbitrary polarization state input from the outside is separated into A component and B component which are linearly polarized components orthogonal to each other by the PBS 101.

その後、A成分およびB成分の一部を取り出すための光分岐器104、105、およびそれぞれの光強度をモニタするための光強度検出器106、107からなる光強度検出手段103により、それぞれの光強度を検出し、処理回路108により、A成分およびB成分の光強度の比較を行って強度の強い成分を判定し、その結果を出力する。なお、両成分の強度が等しい場合はどちらかの成分を選択するようにあらかじめ決定しておく。   Thereafter, each light is detected by light intensity detecting means 103 including optical branching units 104 and 105 for extracting a part of the A component and B component, and light intensity detectors 106 and 107 for monitoring the respective light intensities. The intensity is detected, and the processing circuit 108 compares the light intensities of the A component and the B component to determine the strong component, and outputs the result. In addition, when the intensity | strength of both components is equal, it determines beforehand so that either component may be selected.

その後、偏波面回転素子110により、B成分の偏光方向を90度回転してA成分の偏光方向と同一になるようにする。   Thereafter, the polarization direction of the B component is rotated by 90 degrees by the polarization plane rotation element 110 so as to be the same as the polarization direction of the A component.

また、マッハツェンダー型光干渉計120は、第1および第2入力ポート121、122、ならびに第1および第2出力ポート128、129を有し、第1入力ポート121から入力されてBS123を透過した成分に対して位相シフトを与えるための位相シフタ124を含む。   The Mach-Zehnder optical interferometer 120 has first and second input ports 121 and 122, and first and second output ports 128 and 129, which are input from the first input port 121 and transmitted through the BS 123. A phase shifter 124 is provided for providing a phase shift to the component.

ここで、位相シフタ124の位相シフトが0である場合は、第1入力ポート121からの入力が第2出力ポート129に出力され、第2入力ポート122からの入力が第1出力ポート128に出力されるようにあらかじめ調整しておく。また、位相シフタ124の位相シフトがπである場合は、第1入力ポート121からの入力が第1出力ポート128に出力され、第2入力ポート122からの入力が第2出力ポート129に出力されるようにあらかじめ調整しておく。   Here, when the phase shift of the phase shifter 124 is 0, the input from the first input port 121 is output to the second output port 129, and the input from the second input port 122 is output to the first output port 128. Make adjustments in advance. When the phase shift of the phase shifter 124 is π, the input from the first input port 121 is output to the first output port 128, and the input from the second input port 122 is output to the second output port 129. Make adjustments in advance.

さらに、A成分およびB成分をそれぞれ第1入力ポート121および第2入力ポート122への入力とし、処理回路108からの出力結果に基づいて次のように制御する。すなわち、A成分の強度がB成分のそれより強ければ、位相シフトを0にしてA成分が第2出力ポート129から出力され、B成分の強度がA成分のそれより強ければ、位相シフトをπにしてB成分が第2出力ポート129から出力されるように制御する。そして、第2出力ポート129からの出力光を外部出力光として利用する。   Further, the A component and the B component are input to the first input port 121 and the second input port 122, respectively, and the following control is performed based on the output result from the processing circuit 108. That is, if the intensity of the A component is stronger than that of the B component, the phase shift is set to 0 and the A component is output from the second output port 129. If the intensity of the B component is stronger than that of the A component, the phase shift is set to π. Thus, control is performed so that the B component is output from the second output port 129. Then, the output light from the second output port 129 is used as external output light.

特開平9−281537号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-281537

しかしながら、従来の偏波制御回路では、BS127で分離後の第2出力ポート129の光のみを外部出力光として利用し、第1出力ポート128の光については外部出力光として使用していない。したがって、上記構成に電気光学変調素子等を加えて光マイクロ波ミキサを構成すると、変調信号を正弦波とした場合、2つの出力光のうち1つしか使用しないため、光強度の利用効率として3dB以上のロスを生じるという問題点があった。   However, in the conventional polarization control circuit, only the light of the second output port 129 after being separated by the BS 127 is used as external output light, and the light of the first output port 128 is not used as external output light. Therefore, if an optical microwave mixer is configured by adding an electro-optic modulation element or the like to the above configuration, when the modulation signal is a sine wave, only one of the two output lights is used, so that the light intensity utilization efficiency is 3 dB. There was a problem of causing the above loss.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、従来よりも高いS/N比を得ることができる光マイクロ波ミキサを得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an optical microwave mixer capable of obtaining a higher S / N ratio than the conventional one.

この発明に係る光マイクロ波ミキサは、入力光を2つの互いに直交する偏光成分に分離する第1の偏波分離型ビームスプリッターと、前記第1の偏波分離型ビームスプリッターにより分離され第1及び第2の光路を経て入力された2つの入力光を再度2つの互いに直交する偏光成分に分離する第2の偏波分離型ビームスプリッターと、前記第1の光路に配置され、RF周波数を伴う印加電圧を加えて透過光にRFの周波数変調に応じた強度変調を施す第1の電気光学変調素子と、前記第2の光路に配置され、RF周波数を伴う印加電圧を加えて透過光にRFの周波数変調に応じた強度変調を施す第2の電気光学変調素子と、前記第1の電気光学変調素子による変調度が最大になるようにバイアス調整を行う第1のバイアス調整手段と、前記第2の電気光学変調素子による変調度が最大になるようにバイアス調整を行う第2のバイアス調整手段と、前記第2の偏波分離型ビームスプリッターにより分離され第3及び第4の光路を経て入力された2つの互いに直交する偏光成分を光電変換して出力する光受信手段とを設けたものである。   An optical microwave mixer according to the present invention includes a first polarization separation beam splitter that separates input light into two mutually orthogonal polarization components, and a first polarization separation beam splitter that is separated by the first polarization separation beam splitter. A second polarization splitting beam splitter that splits two input lights input through the second optical path into two mutually orthogonal polarization components, and an application with an RF frequency disposed in the first optical path A first electro-optic modulation element that applies a voltage to modulate the intensity of the transmitted light according to the frequency modulation of the RF, and is disposed in the second optical path, and applies an applied voltage with an RF frequency to A second electro-optic modulation element that performs intensity modulation in accordance with frequency modulation; a first bias adjustment means that performs bias adjustment so that the degree of modulation by the first electro-optic modulation element is maximized; The second bias adjusting means for adjusting the bias so that the degree of modulation by the electro-optic modulation element is maximized and the second polarization separation type beam splitter, and are inputted through the third and fourth optical paths. And two optical receiving means for photoelectrically converting and outputting two orthogonal polarization components.

この発明に係る光マイクロ波ミキサは、従来よりも高いS/N比を得ることができるという効果を奏する。   The optical microwave mixer according to the present invention has an effect that an S / N ratio higher than the conventional one can be obtained.

実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサについて図1から図5までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。図3は、この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサで2つの信号光の位相差を解消するための構成を示す図である。図4は、この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの別の構成を示す図である。図5は、この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサで入力光が直線偏光で偏波保存型光ファイバを使用する場合の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Embodiment 1 FIG.
An optical microwave mixer according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a diagram showing a configuration of an optical microwave mixer according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a configuration for eliminating a phase difference between two signal lights by the optical microwave mixer according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing another configuration of the optical microwave mixer according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a configuration when the input light is linearly polarized light and a polarization maintaining optical fiber is used in the optical microwave mixer according to Embodiment 1 of the present invention. In the following, in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図1において、この実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサは、ファイバコリメータ1と、偏波分離型ビームスプリッター(PBS)2と、電気光学変調素子3と、ミラー4と、λ/2波長板5と、λ/4波長板6と、λ/2波長板7と、λ/4波長板8と、ミラー9と、電気光学変調素子10と、偏波分離型ビームスプリッター(PBS)11と、ファイバコリメータ12、13と、余剰光ファイバ14と、光受信器15とが設けられている。   1, the optical microwave mixer according to the first embodiment includes a fiber collimator 1, a polarization splitting beam splitter (PBS) 2, an electro-optic modulation element 3, a mirror 4, and a λ / 2 wavelength plate. 5, a λ / 4 wavelength plate 6, a λ / 2 wavelength plate 7, a λ / 4 wavelength plate 8, a mirror 9, an electro-optic modulation element 10, a polarization splitting beam splitter (PBS) 11, Fiber collimators 12 and 13, an extra optical fiber 14, and an optical receiver 15 are provided.

なお、ファイバコリメータという文言は、光ファイバとコリメートレンズ系により構成され、光ファイバから入力される光をコリメート光として空間に出力する、もしくはコリメートされている入力光を光ファイバに結合する機能を有する部品のことを指す。   The term fiber collimator is composed of an optical fiber and a collimating lens system, and has a function of outputting light input from the optical fiber to space as collimated light, or coupling collimated input light to the optical fiber. Refers to parts.

図1において、ファイバコリメータ12と光受信器15、およびファイバコリメータ13と余剰光ファイバ14、余剰光ファイバ14と光受信器15との間は、光回路で接続されており、例えば光ファイバにより接続されている。   In FIG. 1, the fiber collimator 12 and the optical receiver 15, the fiber collimator 13 and the surplus optical fiber 14, and the surplus optical fiber 14 and the optical receiver 15 are connected by an optical circuit, for example, connected by an optical fiber. Has been.

ファイバコリメータ1は、入力光をコリメート光として空間に出力する機能を有している。また、PBS2は、入力光を2つの互いに直交する偏光成分に分離する機能を有している。電気光学変調素子3、10は、RF周波数を伴う印加電圧を加えることにより、素子を通過した透過光にRFの周波数変調に応じた強度変調を施す機能を有している。ミラー4、9は、入力光を90度折り曲げる機能を有している。λ/2波長板5、7、およびλ/4波長板6、8は、変調度が最大になるようにバイアス調整を行う機能を有している。PBS11は、2つの入力光を再度互いに直交する偏光成分に分離する機能を有している。ファイバコリメータ12、13は、コリメートされている入力光を光ファイバに結合する機能を有している。余剰光ファイバ14は、通過する光が光受信器15に到達するまでの時間に遅延を生じさせる機能を有している。また、光受信器15は、2つの入力光を光電変換し、かつその和信号を出力する機能を有している。   The fiber collimator 1 has a function of outputting input light to space as collimated light. The PBS 2 has a function of separating input light into two mutually orthogonal polarization components. The electro-optic modulation elements 3 and 10 have a function of applying intensity modulation according to RF frequency modulation to transmitted light that has passed through the element by applying an applied voltage with an RF frequency. The mirrors 4 and 9 have a function of bending the input light by 90 degrees. The λ / 2 wavelength plates 5 and 7 and the λ / 4 wavelength plates 6 and 8 have a function of performing bias adjustment so that the degree of modulation is maximized. The PBS 11 has a function of separating two input lights into polarized components orthogonal to each other again. The fiber collimators 12 and 13 have a function of coupling collimated input light to an optical fiber. The surplus optical fiber 14 has a function of causing a delay in the time until the passing light reaches the optical receiver 15. The optical receiver 15 has a function of photoelectrically converting two input lights and outputting a sum signal thereof.

つぎに、この実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの動作について図面を参照しながら説明する。図2は、この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの動作を示す図である。   Next, the operation of the optical microwave mixer according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the operation of the optical microwave mixer according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、ファイバコリメータ1の光ファイバ端よりレーザ光を入力する。   First, laser light is input from the optical fiber end of the fiber collimator 1.

次に、ファイバコリメータ1から空間に出射されたレーザ光を、PBS2により2つの互いに直交する偏光成分に分離した後、それぞれのレーザ光について、例えばLN(LiNbO)結晶のような電気光学変調素子3、10を挿入し通過させる。その際、電気光学変調素子3、10に正弦波のRF周波数を伴う印加電圧を加えることにより、素子を通過した2つの透過光にRFの周波数変調に応じた強度変調を施す。 Next, after the laser beam emitted from the fiber collimator 1 is separated into two mutually orthogonal polarization components by the PBS 2, an electro-optic modulation element such as an LN (LiNbO 3 ) crystal is used for each laser beam. 3 and 10 are inserted and passed. At that time, by applying an applied voltage with a sinusoidal RF frequency to the electro-optic modulation elements 3 and 10, intensity modulation corresponding to the frequency modulation of the RF is applied to the two transmitted lights that have passed through the element.

さらに、図1のように、λ/2波長板5、7、およびλ/4波長板6、8を挿入し、波長板を回転させ、変調度が最大になるようにバイアス調整を行う。ここで、λ/2波長板5、7、およびλ/4波長板6、8は、PBS2とPBS11の間のそれぞれ2つの光路の間であればどこに配置してもよく、1つの光路にλ/2波長板とλ/4波長板をそれぞれ1個ずつ含んでいればよい。   Further, as shown in FIG. 1, the λ / 2 wave plates 5 and 7 and the λ / 4 wave plates 6 and 8 are inserted, the wave plates are rotated, and the bias adjustment is performed so that the modulation degree is maximized. Here, the λ / 2 wave plates 5 and 7 and the λ / 4 wave plates 6 and 8 may be arranged anywhere between the two optical paths between the PBS 2 and the PBS 11 and may be placed in one optical path. It is only necessary to include one / 2 wavelength plate and one λ / 4 wavelength plate.

また、PBS2とPBS11の間に、図1のように、ミラー4、9を配置し、それぞれのレーザ光を90度折り曲げた後、PBS11により再度2つのレーザ光を互いに直交する偏光成分に分離する。   Further, as shown in FIG. 1, mirrors 4 and 9 are arranged between PBS2 and PBS11, and after bending each laser beam by 90 degrees, the two laser beams are again separated into mutually orthogonal polarized components by PBS11. .

ここで、PBS11で分離した2つのレーザ光を、両方ともファイバコリメータ12および13を介して光ファイバに結合させる。   Here, the two laser beams separated by the PBS 11 are both coupled to the optical fiber via the fiber collimators 12 and 13.

さらに、2つのファイバコリメータ12、13で結合後の一方の光路に、伝搬することで、電気光学変調素子3、10に印加した電圧の変調周波数の逆数の半分の奇数倍の遅延時間が生じるような余剰光ファイバ14を追加し、光電変換後、2つの和信号が得られるような光受信器15により受信する。   Further, by propagating to one optical path after being coupled by the two fiber collimators 12 and 13, a delay time that is an odd multiple of half the reciprocal of the modulation frequency of the voltage applied to the electro-optic modulation elements 3 and 10 is generated. An extra optical fiber 14 is added, and after photoelectric conversion, it is received by an optical receiver 15 that can obtain two sum signals.

次に、この実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの効果について説明する。図1において、ファイバコリメータ12および13で結合後得られる2つの変調がかかったレーザ光である変調信号光は、例えば図2のように、一方が正弦波の強度変調がかかった変調信号光とすると、もう一方は、エネルギー的には入力光パワーであるDC成分から上記正弦波成分を差し引いた成分となるので、図2のように上記信号光に対して半波長分位相がずれた正弦波信号光となる。   Next, the effect of the optical microwave mixer according to the first embodiment will be described. In FIG. 1, the modulated signal light, which is two modulated laser lights obtained after being combined by the fiber collimators 12 and 13, is, for example, as shown in FIG. Then, the other component is a component obtained by subtracting the sine wave component from the DC component that is the input optical power in terms of energy, so that the sine wave is shifted in phase by half a wavelength from the signal light as shown in FIG. It becomes signal light.

そこで、上記の動作でも説明したように、2つのファイバコリメータ12、13で結合後の一方の光路に、伝搬することで、電気光学変調素子3、10に印加した電圧の変調周波数の逆数の半分の奇数倍の遅延時間が生じるような余剰光ファイバ14を追加し、光電変換後、2つの和信号が得られるような光受信器15により受信することで、信号光パワーとして最大3dBの増加が得られ、電力つまりS/N比では最大6dBの増加が得られる、という効果を持つ。   Therefore, as described in the above operation, by propagating to one optical path after being coupled by the two fiber collimators 12 and 13, half of the reciprocal of the modulation frequency of the voltage applied to the electro-optic modulation elements 3 and 10 is obtained. By adding an extra optical fiber 14 that causes an odd multiple of the delay time and receiving it by an optical receiver 15 that can obtain two sum signals after photoelectric conversion, the signal light power can be increased by a maximum of 3 dB. As a result, the power, that is, the S / N ratio can be increased by a maximum of 6 dB.

なお、上記信号光パワーとして3dB、電力つまりS/N比は6dBの増加が得られるのは、余剰光ファイバ14による伝搬遅延時間が変調周波数の逆数の半分の奇数倍と完全に一致するときのみである。   Note that the signal light power is increased by 3 dB and the power, that is, the S / N ratio, is 6 dB only when the propagation delay time due to the surplus optical fiber 14 completely coincides with an odd multiple of half of the reciprocal of the modulation frequency. It is.

次に、λ/2波長板5、7の必要性について以下説明する。λ/2波長板5、7は、位相差がπであり、一般に偏角φで配置されたとき、偏光を2φだけ回転するもので、直線偏光の光は直線偏光を保ったまま偏光面を2φ回転させる。一方、λ/4波長板6、8は、位相差がπ/2であり、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する。ここで、電気光学変調素子3、10を透過後の透過率をT、素子を含めた全光路内の位相差をΓとすると、TとΓの関係は、次の式(1)で表される。   Next, the necessity of the λ / 2 wave plates 5 and 7 will be described below. The λ / 2 wave plates 5 and 7 have a phase difference of π, and generally rotate polarized light by 2φ when arranged at a declination angle φ, so that linearly polarized light has a plane of polarization while maintaining linearly polarized light. Rotate 2φ. On the other hand, the λ / 4 wavelength plates 6 and 8 have a phase difference of π / 2, and convert linearly polarized light into circularly polarized light and circularly polarized light into linearly polarized light. Here, when the transmittance after transmission through the electro-optic modulation elements 3 and 10 is T, and the phase difference in the entire optical path including the elements is Γ, the relationship between T and Γ is expressed by the following equation (1). The

Figure 2007335952
Figure 2007335952

ここで、光路内にλ/2波長板5、7とλ/4波長板6、8を含み、電気光学変調素子3、10に印加電圧を加えて位相差πが生じるときの電圧をVπとすると、変調電圧Vsinωtを印加したときのΓは、次の式(2)で表される。 Here, the voltage when the phase difference π is generated by applying an applied voltage to the electro-optic modulation elements 3 and 10 including the λ / 2 wavelength plates 5 and 7 and the λ / 4 wavelength plates 6 and 8 in the optical path is expressed as V π. Then, Γ when the modulation voltage V m sinω m t is applied is expressed by the following equation (2).

Figure 2007335952
Figure 2007335952

式(2)を式(1)に代入すると、V≪Vπとして、次の式(3)が得られる。 Substituting equation (2) into equation (1), the following equation (3) is obtained as V m << V π .

Figure 2007335952
Figure 2007335952

次に、光路内にλ/4波長板6、8のみを含むときのΓは、次の式(4)で表される。   Next, Γ when only the λ / 4 wave plates 6 and 8 are included in the optical path is expressed by the following equation (4).

Figure 2007335952
Figure 2007335952

式(4)を式(1)に代入すると、V≪Vπとして、次の式(5)が得られる。 When Expression (4) is substituted into Expression (1), the following Expression (5) is obtained as V m << V π .

Figure 2007335952
Figure 2007335952

式(3)と式(5)を比較すると、λ/2波長板5、7の有無による違いは、透過率の変調の正負が逆になるだけである。ただし、実際には電気光学変調素子3、10を透過することで偏光の向きが微妙に変化する恐れもあるため、図1では、λ/2波長板5、7を加え、偏光の向きを自由に調整できるようにした。   Comparing equation (3) and equation (5), the difference due to the presence / absence of the λ / 2 wave plates 5 and 7 is only that the sign of transmittance modulation is reversed. However, in actuality, there is a possibility that the direction of polarized light may be slightly changed by transmitting through the electro-optic modulation elements 3 and 10, so in FIG. 1, the λ / 2 wavelength plates 5 and 7 are added to freely change the direction of polarized light. I was able to adjust to.

なお、上記ではバイアス調整手段として、λ/2波長板5、7およびλ/4波長板6、8を用いたが、式(3)、もしくは式(5)を満たすには、透過率が1/2になるようにバイアスされていればいいので、例えば電気光学変調素子3、10にVπ/2のオフセット電圧を印加するという手段を用いてもよい。 In the above description, the λ / 2 wavelength plates 5 and 7 and the λ / 4 wavelength plates 6 and 8 are used as bias adjusting means. However, in order to satisfy the formula (3) or the formula (5), the transmittance is 1 For example, a means of applying an offset voltage of V π / 2 to the electro-optic modulation elements 3 and 10 may be used as long as it is biased to be / 2.

また、ファイバコリメータ12および13により結合後、一方の光路に、伝搬することで、電気光学変調素子3、10に印加した電圧の変調周波数の逆数の半分の奇数倍の遅延時間が生じるような余剰光ファイバ14を追加する旨、前述したが、実際に加える光ファイバ長と計算上の光ファイバ長に違いがあっても、その違いで生じる遅延時間が変調周波数の逆数に対して十分無視できるような程度であれば構わない。例えば、RF変調周波数を200MHzとすると、変調周波数の半波長の遅延が生じるような余剰光ファイバ長Lは、光ファイバの屈折率を1.5、光速を3×10m/sとすると、次の式(6)で計算される。 Further, after being coupled by the fiber collimators 12 and 13 and propagating to one optical path, a surplus that causes a delay time that is an odd multiple of half the reciprocal of the modulation frequency of the voltage applied to the electro-optic modulation elements 3 and 10. Although the optical fiber 14 is added as described above, even if there is a difference between the actually added optical fiber length and the calculated optical fiber length, the delay time caused by the difference can be sufficiently ignored with respect to the reciprocal of the modulation frequency. It doesn't matter as long as it is. For example, if the RF modulation frequency is 200 MHz, the surplus optical fiber length L 1 that causes a half-wavelength delay of the modulation frequency is assumed that the refractive index of the optical fiber is 1.5 and the speed of light is 3 × 10 8 m / s. Is calculated by the following equation (6).

Figure 2007335952
Figure 2007335952

したがって、例えば実際に加える光ファイバ長が0.505mだとすると、計算上の光ファイバ長との違いは0.5cmとなり、この違いで生じる遅延時間は変調周波数の逆数に対して十分無視できるので、光ファイバ長の調整は不要としてもよい。   Therefore, for example, if the optical fiber length actually added is 0.505 m, the difference from the calculated optical fiber length is 0.5 cm, and the delay time caused by this difference is sufficiently negligible with respect to the reciprocal of the modulation frequency. Adjustment of the fiber length may be unnecessary.

また、図1では、PBS2で分離後、それぞれの偏光成分について変調を施し、再度PBS11で合波して信号光を得ているため、2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。   Further, in FIG. 1, after being separated by the PBS 2, each polarization component is modulated and combined by the PBS 11 again to obtain the signal light. Therefore, if there is a phase difference between the two signal lights, The degree of modulation will deteriorate.

そこで、上記問題の解決策として、例えば図3のように、PBS2からPBS11までの光路で電気光学変調素子3を透過する方を光路A、PBS2からPBS11までの光路で電気光学変調素子10を透過する方を光路Bとし、光路Aの距離をL、光路Bの距離をL、またRF信号が伝搬するRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離をL’、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離をL’とすると、次の式(7)が満たされるようにL’やL’を調整すればよい。 Therefore, as a solution to the above problem, for example, as shown in FIG. 3, the light passing through the electro-optic modulation element 3 in the optical path from PBS2 to PBS11 is passed through the electro-optic modulation element 10 in the optical path A, The optical path B is the optical path B, the optical path A is the distance L A , the optical path B is the distance L B , the distance from the RF signal output unit 51 through which the RF signal propagates to the electro-optic modulation element 3 is L A ′, When the distance from the output unit 51 to the electro-optic modulation element 10 is L B ′, L A ′ and L B ′ may be adjusted so that the following expression (7) is satisfied.

Figure 2007335952
Figure 2007335952

また、この実施の形態1における入力光は、未変調のレーザ光とし、それにRFの変調を施すことを目的としていたが、別の使用方法として、例えばRF変調をあらかじめ含んだレーザ光を、ダウンコンバートしてベースバンド帯周波数に変換する、といったように、レーザ光に施された変調周波数を所望の周波数に変化させることも可能である。   In addition, the input light in the first embodiment is an unmodulated laser beam and is intended to be subjected to RF modulation. However, as another method of use, for example, a laser beam including RF modulation in advance is down-converted. It is also possible to change the modulation frequency applied to the laser light to a desired frequency, such as converting to a baseband frequency.

また、図1では、ミラー4、9をそれぞれの光路に1つずつ設置したが、例えば図4のように、一方の光路にミラーを2つ設置し、片方の光路のみを180度折り曲げる構成にしても構わない。ただし、前述したように、PBS2で分離後の2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。そこで、上記問題の解決策として、例えば図3において、式(7)が満たされるようにRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離L’や、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離L’を調整すればよい。 In FIG. 1, one mirror 4 and one mirror 9 are installed in each optical path. For example, as shown in FIG. 4, two mirrors are installed in one optical path, and only one of the optical paths is bent 180 degrees. It doesn't matter. However, as described above, if there is a phase difference between the two signal lights separated by the PBS 2, the degree of modulation after multiplexing will deteriorate. Therefore, as a solution to the above problem, for example, in FIG. 3, the distance L A ′ from the RF signal output unit 51 to the electro-optic modulation element 3 or the electro-optics from the RF signal output unit 51 so that Expression (7) is satisfied. The distance L B ′ to the modulation element 10 may be adjusted.

また、この実施の形態1において使用する光ファイバの種類については、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、偏波保存型光ファイバのどれでも構わない。   The type of optical fiber used in the first embodiment may be any of a single mode optical fiber, a multimode optical fiber, and a polarization maintaining optical fiber.

ただし、入力光が直線偏光で、偏波保存型光ファイバを使用する場合は、図1のような構成でなくても、1つの電気光学変調素子で十分上記記載の効果を得ることができるので、例えば図5のように、PBS2、ミラー4、9、λ/2波長板7、λ/4波長板8、および電気光学変調素子10を取り除いた構成であっても構わない。   However, when the input light is linearly polarized light and a polarization-maintaining optical fiber is used, the above-described effects can be sufficiently obtained with one electro-optic modulation element even if the configuration is not as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, the configuration may be such that the PBS 2, the mirrors 4, 9, the λ / 2 wavelength plate 7, the λ / 4 wavelength plate 8, and the electro-optic modulation element 10 are removed.

また、ファイバコリメータ1、12、13は、別にファイバコリメータでなくても、光ファイバとコリメート光として空間に出力する、あるいはコリメート光を光ファイバに結合するようなレンズ光学系(ファイバ結合手段)であっても構わない。   Further, the fiber collimators 1, 12, and 13 are not a fiber collimator, but are lens optical systems (fiber coupling means) that output optical fibers and collimated light to space or couple collimated light to optical fibers. It does not matter.

また、図1では、ファイバコリメータ1、12、13を用いて光ファイバにより入出力光を伝搬しているが、これを空間伝搬に変更し、余剰光ファイバ14を余剰の空間光路(余剰光路)として、例えば光受信器15を空間結合型のものを用い、出力光のうちの一方をミラーなどを利用して2つの出力光を平行にし、光受信器15に結合させてもよい。   In FIG. 1, the input / output light is propagated through the optical fiber using the fiber collimators 1, 12, and 13. However, this is changed to spatial propagation, and the surplus optical fiber 14 is replaced with an extra spatial optical path (extra optical path). For example, a spatially coupled optical receiver 15 may be used, and one of the output lights may be coupled to the optical receiver 15 by making two output lights parallel by using a mirror or the like.

ただし、上記空間伝搬に対し、光ファイバによる伝搬を行うことで、小型化が可能になり、高い信頼性を有し、取り扱いが容易となり、高い配置自由性を有する等の効果が得られる。   However, with respect to the above spatial propagation, propagation by an optical fiber enables miniaturization, high reliability, easy handling, and high placement freedom.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る光マイクロ波ミキサについて図6を参照しながら説明する。図6は、この発明の実施の形態2に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。
Embodiment 2. FIG.
An optical microwave mixer according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical microwave mixer according to Embodiment 2 of the present invention.

図6において、図1と同一の部分には共通の符号を付し、その箇所についての説明は省略する。図6において、光受信器15の代わりに、バランストレシーバー16が設けられている。   In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 6, a balanced receiver 16 is provided instead of the optical receiver 15.

図6において、ファイバコリメータ12および13と、バランストレシーバー16との間は、光回路で接続されており、例えば光ファイバにより接続されている。   In FIG. 6, the fiber collimators 12 and 13 and the balanced receiver 16 are connected by an optical circuit, for example, by an optical fiber.

バランストレシーバー16は、2つの入力光を光電変換し、かつその差信号を出力する機能を有している。   The balanced receiver 16 has a function of photoelectrically converting two input lights and outputting a difference signal thereof.

次に、この実施の形態2に係る光マイクロ波ミキサ(図6)の動作で、上記実施の形態1の光マイクロ波ミキサ(図1)と異なる点について説明する。PBS11により再度信号光を合波するまでは上記実施の形態1と同一であるが、その後、ファイバコリメータ12および13により光ファイバに結合した信号光を、入力する2つの光を光電変換し、かつその差信号を得られるようなバランストレシーバー16を用いて受信する。   Next, differences in the operation of the optical microwave mixer (FIG. 6) according to the second embodiment from the optical microwave mixer (FIG. 1) of the first embodiment will be described. Until the signal light is multiplexed again by the PBS 11, it is the same as in the first embodiment. Thereafter, the signal light coupled to the optical fiber by the fiber collimators 12 and 13 is subjected to photoelectric conversion of the two input lights, and Reception is performed using a balanced receiver 16 that can obtain the difference signal.

また、図6の光マイクロ波ミキサの効果で図1と異なる点について説明する。前述したように、ファイバコリメータ12およびファイバコリメータ13で結合後得られる2つの信号光は、それぞれ正負が逆転した正弦波信号光になるため、上記実施の形態1の光マイクロ波ミキサと同じく、信号光パワーとして最大3dBの増加が得られ、電力つまりS/N比では最大6dBの増加が得られる、という効果を持つ。   Further, differences from FIG. 1 due to the effect of the optical microwave mixer of FIG. 6 will be described. As described above, the two signal lights obtained after being combined by the fiber collimator 12 and the fiber collimator 13 become sine wave signal lights whose signs are reversed, so that the signal is the same as in the optical microwave mixer of the first embodiment. The optical power can be increased up to 3 dB, and the power, that is, the S / N ratio can be increased up to 6 dB.

また、図1では余剰光ファイバ14により、電気光学変調素子3、10に印加した電圧の変調周波数の逆数の半分の奇数倍の遅延を発生させていたが、図6ではバランストレシーバー16を用いることで差信号を得られるため、図1と比較して余剰光ファイバ14が不要であるという効果をさらに持つことになる。これは、例えば、変調周波数が100kHzのような低周波の場合、変調周波数の半波長の遅延が生じるような余剰光ファイバ長Lが、光ファイバの屈折率を1.5、光速を3×10m/sとすると、次の式(8)のように計算される。 In FIG. 1, the surplus optical fiber 14 generates a delay that is an odd multiple of half of the reciprocal of the modulation frequency of the voltage applied to the electro-optic modulation elements 3 and 10, but in FIG. 6, a balanced receiver 16 is used. Thus, since the difference signal can be obtained, the extra optical fiber 14 is further unnecessary as compared with FIG. For example, when the modulation frequency is a low frequency such as 100 kHz, the surplus optical fiber length L 2 that causes a half-wavelength delay of the modulation frequency has an optical fiber refractive index of 1.5 and a light speed of 3 ×. If it is 10 8 m / s, it is calculated as the following formula (8).

Figure 2007335952
Figure 2007335952

したがって、変調周波数が低周波の場合には、上記実施の形態1の方式を用いると膨大な光ファイバ長が必要となり、この実施の形態2の方式が特に有効になる、と言える。   Therefore, when the modulation frequency is low, it can be said that the use of the method of the first embodiment requires a huge optical fiber length, and the method of the second embodiment is particularly effective.

なお、上記信号光パワーとして3dB、電力つまりS/N比は6dBの増加が得られるのは、ファイバコリメータ12および13からバランストレシーバー16に到達するまでの2つの光ファイバの長さが完全に等しいとき、あるいはファイバコリメータ12および13からバランストレシーバー16に到達するまでの2つの光ファイバの長さの差による遅延時間が、電気光学変調素子3、10に印加した電圧の変調周波数の逆数の半分の奇数倍と完全に等しいときのみである。   The signal light power is increased by 3 dB and the power, that is, the S / N ratio is increased by 6 dB because the length of the two optical fibers from the fiber collimators 12 and 13 to the balanced receiver 16 is completely The delay time due to the difference between the lengths of the two optical fibers when they are equal or until they reach the balanced receiver 16 from the fiber collimators 12 and 13 is the reciprocal of the modulation frequency of the voltage applied to the electro-optic modulation elements 3 and 10. Only when it is exactly equal to an odd multiple of half.

また、上記実施の形態1と同様に、λ/2波長板5、7の有無による違いは、透過率の変調の正負が逆になるだけだが、実際には電気光学変調素子3、10を透過することで偏光の向きが微妙に変化する恐れもあるため、図6では、λ/2波長板5、7を加え、偏光の向きを自由に調整できるようにした。   Similarly to the first embodiment, the difference depending on the presence / absence of the λ / 2 wavelength plates 5 and 7 is that the positive / negative of the modulation of the transmittance is reversed, but actually the electro-optic modulation elements 3 and 10 are transmitted. As a result, the direction of polarized light may change slightly. In FIG. 6, λ / 2 wavelength plates 5 and 7 are added so that the direction of polarized light can be freely adjusted.

また、上記ではバイアス調整手段として、λ/2波長板5、7およびλ/4波長板6、8を用いたが、式(3)、もしくは式(5)を満たすには、透過率が1/2になるようにバイアスされていればいいので、例えば電気光学変調素子3、10にVπ/2のオフセット電圧を印加するという手段を用いてもよい。 In the above description, the λ / 2 wavelength plates 5 and 7 and the λ / 4 wavelength plates 6 and 8 are used as bias adjusting means. However, in order to satisfy the formula (3) or the formula (5), the transmittance is 1 For example, a means of applying an offset voltage of V π / 2 to the electro-optic modulation elements 3 and 10 may be used as long as it is biased to be / 2.

また、ファイバコリメータ12および13により結合後、バランストレシーバー16に到達するまでの2つの光ファイバの長さは等しくしておく旨、前述したが、2つの光ファイバ長に違いがあっても、式(1)で検討したように、その違いで生じる遅延時間が変調周波数の逆数に対して十分無視できるような程度であれば、等しくなくても構わない。   In addition, as described above, the lengths of the two optical fibers until they reach the balanced receiver 16 after being combined by the fiber collimators 12 and 13 are the same as described above. As discussed in the equation (1), the delay time caused by the difference is not necessarily equal as long as it is sufficiently negligible with respect to the reciprocal of the modulation frequency.

また、前述したように、図6において、PBS2で分離後の2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。そこで、上記問題の解決策として、例えば図3において、式(7)が満たされるようにRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離L’や、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離L’を調整すればよい。 Further, as described above, in FIG. 6, if there is a phase difference between the two signal lights separated by PBS 2, the degree of modulation after multiplexing will deteriorate. Therefore, as a solution to the above problem, for example, in FIG. 3, the distance L A ′ from the RF signal output unit 51 to the electro-optic modulation element 3 or the electro-optics from the RF signal output unit 51 so that Expression (7) is satisfied. The distance L B ′ to the modulation element 10 may be adjusted.

また、この実施の形態2における入力光は、未変調のレーザ光とし、それにRFの変調を施すことを目的としていたが、別の使用方法として、例えばRF変調をあらかじめ含んだレーザ光を、ダウンコンバートしてベースバンド帯周波数に変換する、といったように、レーザ光に施された変調周波数を所望の周波数に変化させることも可能である。   In addition, the input light in the second embodiment is an unmodulated laser beam and is intended to be subjected to RF modulation. However, as another method of use, for example, a laser beam including RF modulation in advance is down-converted. It is also possible to change the modulation frequency applied to the laser light to a desired frequency, such as converting to a baseband frequency.

また、図6では、ミラー4、9をそれぞれの光路に1つずつ設置したが、前述したように、一方の光路にミラーを2つ設置し、片方の光路のみを180度折り曲げる構成にしても構わない。ただし、前述したように、PBS2で分離後の2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。そこで、上記問題の解決策として、例えば図3において、式(7)が満たされるようにRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離L’や、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離L’を調整すればよい。 In FIG. 6, one mirror 4 and 9 is installed in each optical path. However, as described above, two mirrors are installed in one optical path and only one optical path is bent 180 degrees. I do not care. However, as described above, if there is a phase difference between the two signal lights separated by the PBS 2, the degree of modulation after multiplexing will deteriorate. Therefore, as a solution to the above problem, for example, in FIG. 3, the distance L A ′ from the RF signal output unit 51 to the electro-optic modulation element 3 or the electro-optics from the RF signal output unit 51 so that Expression (7) is satisfied. The distance L B ′ to the modulation element 10 may be adjusted.

また、この実施の形態2において使用する光ファイバの種類については、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、偏波保存型光ファイバのどれでも構わない。   The type of optical fiber used in the second embodiment may be any of a single mode optical fiber, a multimode optical fiber, and a polarization maintaining optical fiber.

ただし、入力光が直線偏光で、偏波保存型光ファイバを使用する場合は、前述したように、図6のような構成でなくても、1つの電気光学変調素子で十分上記記載の効果を得ることができるので、PBS2、ミラー4、9、λ/2波長板7、λ/4波長板8、および電気光学変調素子10を取り除いた構成であっても構わない。   However, when the input light is linearly polarized light and a polarization-maintaining optical fiber is used, as described above, even if the configuration is not as shown in FIG. Since it can be obtained, the configuration may be such that the PBS 2, the mirrors 4, 9, the λ / 2 wavelength plate 7, the λ / 4 wavelength plate 8, and the electro-optic modulation element 10 are removed.

また、ファイバコリメータ1、12、13は、別にファイバコリメータでなくても、光ファイバとコリメート光として空間に出力する、あるいはコリメート光を光ファイバに結合するようなレンズ光学系であっても構わない。   The fiber collimators 1, 12, and 13 may not be separately fiber collimators, but may be lens optical systems that output optical fibers and collimated light to space or couple collimated light to optical fibers. .

また、図6ではファイバコリメータ1、12、13を用いて光ファイバにより入出力光を伝搬しているが、これを空間伝搬に変更し、例えばバランストレシーバー16に空間結合型のものを用い、出力光のうちの一方をミラーなどを利用して2つの出力光を平行にし、バランストレシーバー16に結合させてもよい。   Moreover, in FIG. 6, although the input / output light is propagated by the optical fiber using the fiber collimators 1, 12, and 13, this is changed to the spatial propagation, and for example, a balanced receiver 16 is used for the balanced receiver 16, One of the output lights may be coupled to the balanced receiver 16 by making the two output lights parallel by using a mirror or the like.

ただし、上記空間伝搬に対し、光ファイバによる伝搬を行うことで、小型化が可能になり、高い信頼性を有し、取り扱いが容易となり、高い配置自由性を有する等の効果が得られる。   However, with respect to the above spatial propagation, propagation by an optical fiber enables miniaturization, high reliability, easy handling, and high placement freedom.

実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係る光マイクロ波ミキサについて図7を参照しながら説明する。図7は、この発明の実施の形態3に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。
Embodiment 3 FIG.
An optical microwave mixer according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical microwave mixer according to Embodiment 3 of the present invention.

図7において、図1と同一の部分には共通の符号を付し、その箇所についての説明は省略する。図7において、光受信器15の代わりに、フォトダイオード(PD)17、18と、A/D変換器19、20と、反転器21と、加算器22とが設けられている。   In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 7, photodiodes (PD) 17 and 18, A / D converters 19 and 20, an inverter 21, and an adder 22 are provided instead of the optical receiver 15.

PD17およびPD18は、それぞれファイバコリメータ12およびファイバコリメータ13に接続され、A/D変換器19およびA/D変換器20は、それぞれPD17およびPD18に接続され、反転器21は、A/D変換器20に接続され、加算器22は、A/D変換器19および反転器21に接続されている。   PD17 and PD18 are connected to fiber collimator 12 and fiber collimator 13, respectively, A / D converter 19 and A / D converter 20 are connected to PD17 and PD18, respectively, and inverter 21 is an A / D converter. The adder 22 is connected to the A / D converter 19 and the inverter 21.

また、ファイバコリメータ12、13とPD17、18との間は、光回路で接続されており、例えば光ファイバにより接続されている。また、PD17、18とA/D変換器19、20との間、A/D変換器20と反転器21との間、およびA/D変換器19、反転器21と加算器22との間は、電気回路で接続されており、例えば同軸ケーブル等の電線ケーブルにより接続されている。   The fiber collimators 12 and 13 and the PDs 17 and 18 are connected by an optical circuit, for example, by an optical fiber. Further, between the PDs 17 and 18 and the A / D converters 19 and 20, between the A / D converter 20 and the inverter 21, and between the A / D converter 19, the inverter 21 and the adder 22. Are connected by an electric circuit, for example, by a cable such as a coaxial cable.

PD17、18は、光電変換する機能を有している。また、A/D変換器19、20は、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有している。また、反転器21は、信号の符号を反転して出力する機能を有している。また、加算器22は、入力される2つの信号を加算して出力する機能を有している。   The PDs 17 and 18 have a function of performing photoelectric conversion. The A / D converters 19 and 20 have a function of converting an analog signal into a digital signal. The inverter 21 has a function of inverting the sign of the signal and outputting it. The adder 22 has a function of adding and outputting two input signals.

次に、この実施の形態3に係る光マイクロ波ミキサ(図7)の動作で、上記実施の形態1の光マイクロ波ミキサ(図1)と異なる点について説明する。前述したように、ファイバコリメータ12およびファイバコリメータ13で結合後得られる2つの信号光は、それぞれ正負が逆転した正弦波信号光となる。そこで、図7のように、PD17、18により光電変換後、A/D変換器19、20で、A/D変換を行い、一方の信号に反転器21により符号を逆転させ、その後2つの信号を加算器22で加算する。   Next, differences in the operation of the optical microwave mixer (FIG. 7) according to the third embodiment from the optical microwave mixer (FIG. 1) of the first embodiment will be described. As described above, the two signal lights obtained after being combined by the fiber collimator 12 and the fiber collimator 13 become sine wave signal lights whose signs are reversed. Therefore, as shown in FIG. 7, after photoelectric conversion by the PDs 17 and 18, A / D conversion is performed by the A / D converters 19 and 20, and one signal is inverted by the inverter 21, and then the two signals are converted. Are added by the adder 22.

また、図7の光マイクロ波ミキサの効果で図1と異なる点について説明する。図7の光マイクロ波ミキサでは図1と同様、信号光パワーとして最大3dB、電力つまりS/N比では最大6dBの増加が得られるが、前述したとおり、図1の構成では、特にRF変調周波数が低周波となる場合、遅延時間が非常に長くなるため膨大な余剰光ファイバ14が必要となる。それに対し、図7の構成では電気信号に変換後、信号処理のみで調整を行っており、余剰光ファイバ14が不要であるという効果が発生する。   Further, differences from FIG. 1 due to the effect of the optical microwave mixer of FIG. 7 will be described. In the optical microwave mixer of FIG. 7, as in FIG. 1, the signal light power can be increased up to 3 dB, and the power, that is, the S / N ratio can be increased up to 6 dB. However, as described above, the configuration of FIG. When the frequency becomes low, the delay time becomes very long, so a huge amount of excess optical fiber 14 is required. On the other hand, in the configuration of FIG. 7, adjustment is performed only by signal processing after conversion into an electric signal, and an effect that the excess optical fiber 14 is unnecessary is generated.

なお、上記実施の形態1と同様に、λ/2波長板5、7の有無による違いは、透過率の変調の正負が逆になるだけだが、実際には電気光学変調素子3、10を透過することで偏光の向きが微妙に変化する恐れもあるため、図7では、λ/2波長板5、7を加え、偏光の向きを自由に調整できるようにした。   As in the first embodiment, the difference depending on the presence / absence of the λ / 2 wave plates 5 and 7 is that the positive / negative of the modulation of the transmissivity is reversed, but actually the electro-optic modulation elements 3 and 10 are transmitted. As a result, the direction of polarization may change slightly. Therefore, in FIG. 7, λ / 2 wavelength plates 5 and 7 are added so that the direction of polarization can be freely adjusted.

また、上記ではバイアス調整手段として、λ/2波長板5、7およびλ/4波長板6、8を用いたが、式(3)、もしくは式(5)を満たすには、透過率が1/2になるようにバイアスされていればいいので、例えば電気光学変調素子3、10にVπ/2のオフセット電圧を印加するという手段を用いてもよい。 In the above description, the λ / 2 wavelength plates 5 and 7 and the λ / 4 wavelength plates 6 and 8 are used as bias adjusting means. However, in order to satisfy the formula (3) or the formula (5), the transmittance is 1 For example, a means of applying an offset voltage of V π / 2 to the electro-optic modulation elements 3 and 10 may be used as long as it is biased to be / 2.

また、上記実施の形態2と同様に、この実施の形態3においても、ファイバコリメータ12および13により結合後、PD17、18に到達するまでの2つの光ファイバの長さは等しくしておく方が好ましいが、光ファイバ長に違いがあっても、その違いで生じる遅延時間が変調周波数の逆数に対して十分無視できるような程度であれば構わない。   Similarly to the second embodiment, also in this third embodiment, the lengths of the two optical fibers after reaching the PDs 17 and 18 after being coupled by the fiber collimators 12 and 13 should be made equal. Although it is preferable, even if there is a difference in optical fiber length, the delay time caused by the difference may be of a level that can be sufficiently ignored with respect to the reciprocal of the modulation frequency.

また、前述したように、図7において、PBS2で分離後の2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。そこで、上記問題の解決策として、例えば図3において、式(7)が満たされるようにRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離L’や、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離L’を調整すればよい。 Further, as described above, in FIG. 7, if there is a phase difference between the two signal lights separated by PBS 2, the modulation degree after multiplexing deteriorates. Therefore, as a solution to the above problem, for example, in FIG. 3, the distance L A ′ from the RF signal output unit 51 to the electro-optic modulation element 3 or the electro-optics from the RF signal output unit 51 so that Expression (7) is satisfied. The distance L B ′ to the modulation element 10 may be adjusted.

また、この実施の形態3における入力光は、未変調のレーザ光とし、それにRFの変調を施すことを目的としていたが、別の使用方法として、例えばRF変調をあらかじめ含んだレーザ光を、ダウンコンバートしてベースバンド帯周波数に変換する、といったように、レーザ光に施された変調周波数を所望の周波数に変化させることも可能である。   In addition, the input light in the third embodiment is an unmodulated laser beam and is intended to be subjected to RF modulation. However, as another method of use, for example, a laser beam including RF modulation in advance is down-converted. It is also possible to change the modulation frequency applied to the laser light to a desired frequency, such as converting to a baseband frequency.

また、図7では、ミラー4、9をそれぞれの光路に1つずつ設置したが、前述したように、一方の光路にミラーを2つ設置し、片方の光路のみを180度折り曲げる構成にしても構わない。ただし、前述したように、PBS2で分離後の2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。そこで、上記問題の解決策として、例えば図3において、式(7)が満たされるようにRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離L’や、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離L’を調整すればよい。 In FIG. 7, one mirror 4 and one mirror 9 are installed in each optical path. However, as described above, two mirrors are installed in one optical path, and only one of the optical paths is bent 180 degrees. I do not care. However, as described above, if there is a phase difference between the two signal lights separated by the PBS 2, the degree of modulation after multiplexing will deteriorate. Therefore, as a solution to the above problem, for example, in FIG. 3, the distance L A ′ from the RF signal output unit 51 to the electro-optic modulation element 3 or the electro-optics from the RF signal output unit 51 so that Expression (7) is satisfied. The distance L B ′ to the modulation element 10 may be adjusted.

また、この実施の形態3において使用する光ファイバの種類については、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、偏波保存型光ファイバのどれでも構わない。   In addition, the type of optical fiber used in the third embodiment may be any of a single mode optical fiber, a multimode optical fiber, and a polarization maintaining optical fiber.

ただし、入力光が直線偏光で、偏波保存型光ファイバを使用する場合は、前述したように、図7のような構成でなくても、1つの電気光学変調素子で十分上記記載の効果を得ることができるので、PBS2、ミラー4、9、λ/2波長板7、λ/4波長板8、および電気光学変調素子10を取り除いた構成であっても構わない。   However, when the input light is linearly polarized light and a polarization-maintaining optical fiber is used, as described above, even if the configuration is not as shown in FIG. Since it can be obtained, the configuration may be such that the PBS 2, the mirrors 4, 9, the λ / 2 wavelength plate 7, the λ / 4 wavelength plate 8, and the electro-optic modulation element 10 are removed.

また、上記実施の形態1と同様に、ファイバコリメータ1、12、13は、別にファイバコリメータでなくても、光ファイバとコリメート光として空間に出力する、あるいはコリメート光を光ファイバに結合するようなレンズ光学系であっても構わない。   Similarly to the first embodiment, the fiber collimators 1, 12, and 13 are not separately provided with a fiber collimator, but output to the space as an optical fiber and collimated light, or couple the collimated light to the optical fiber. It may be a lens optical system.

また、図7では、ファイバコリメータ1、12、13を用いて光ファイバにより入出力光を伝搬しているが、これを空間伝搬に変更し、例えばPD17、18を空間結合型のものを用いて結合させてもよい。   In FIG. 7, the input / output light is propagated by the optical fiber using the fiber collimators 1, 12, and 13, but this is changed to the spatial propagation, and for example, the PDs 17 and 18 are spatially coupled. It may be combined.

ただし、上記空間伝搬に対し、光ファイバによる伝搬を行うことで、小型化が可能になり、高い信頼性を有し、取り扱いが容易となり、高い配置自由性を有する等の効果が得られる。   However, with respect to the above spatial propagation, propagation by an optical fiber enables miniaturization, high reliability, easy handling, and high placement freedom.

実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係る光マイクロ波ミキサについて図8を参照しながら説明する。図8は、この発明の実施の形態4に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。
Embodiment 4 FIG.
An optical microwave mixer according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical microwave mixer according to Embodiment 4 of the present invention.

図8において、図7と同一の部分には共通の符号を付し、その箇所についての説明は省略する。図8において、A/D変換器19、20、反転器21、加算器22の代わりに、移相器23と、合波器24とが設けられている。   In FIG. 8, the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 8, a phase shifter 23 and a multiplexer 24 are provided instead of the A / D converters 19 and 20, the inverter 21, and the adder 22.

移相器23は、PD18に接続され、合波器24は、PD17および移相器23に接続されている。   The phase shifter 23 is connected to the PD 18, and the multiplexer 24 is connected to the PD 17 and the phase shifter 23.

また、PD18と移相器23との間、およびPD17、移相器23と合波器24との間は、電気回路で接続されており、例えば同軸ケーブル等の電線ケーブルにより接続されている。   Further, the PD 18 and the phase shifter 23 and the PD 17 and the phase shifter 23 and the multiplexer 24 are connected by an electric circuit, for example, by an electric cable such as a coaxial cable.

移相器23は、アナログ信号の位相を自由に調整する機能を有している。また、合波器24は、アナログ信号を合波して出力する機能を有している。   The phase shifter 23 has a function of freely adjusting the phase of the analog signal. The multiplexer 24 has a function of combining and outputting analog signals.

次に、この実施の形態4に係る光マイクロ波ミキサ(図8)の動作で、上記実施の形態3の光マイクロ波ミキサ(図7)と異なる点について説明する。前述したように、ファイバコリメータ12およびファイバコリメータ13で結合後得られる2つの信号光は、それぞれ正負が逆転した正弦波信号光となる。そこで、図8のように、PD17、18により光電変換後、一方の信号に移相器23を用いて半波長分位相をずらした後、2つの信号を合波器24で合波する。   Next, differences in the operation of the optical microwave mixer (FIG. 8) according to the fourth embodiment from the optical microwave mixer (FIG. 7) of the third embodiment will be described. As described above, the two signal lights obtained after being combined by the fiber collimator 12 and the fiber collimator 13 become sine wave signal lights whose signs are reversed. Therefore, as shown in FIG. 8, after photoelectric conversion by the PDs 17 and 18, one signal is phase-shifted by a half wavelength using the phase shifter 23, and then the two signals are multiplexed by the multiplexer 24.

また、図8の光マイクロ波ミキサの効果について説明する。図7では半波長分位相をずらす調整をデジタル信号で行ったのに対し、図8では同じ調整をアナログ信号で行っており、図8は図7と同様の効果を持っているが、図8では位相の調整に移相器23を用いているため、位相を自由に調整可能となり、上記実施の形態1〜3と比較して、光ファイバ長の調整が完全に不要になる、という長所を持っている。   The effect of the optical microwave mixer of FIG. 8 will be described. In FIG. 7, the adjustment for shifting the phase by a half wavelength is performed with a digital signal, whereas in FIG. 8, the same adjustment is performed with an analog signal, and FIG. 8 has the same effect as FIG. Then, since the phase shifter 23 is used for adjusting the phase, the phase can be adjusted freely, and the adjustment of the optical fiber length is completely unnecessary as compared with the first to third embodiments. have.

なお、上記実施の形態1と同様に、λ/2波長板5、7の有無による違いは、透過率の変調の正負が逆になるだけだが、実際には電気光学変調素子3、10を透過することで偏光の向きが微妙に変化する恐れもあるため、図8では、λ/2波長板5、7を加え、偏光の向きを自由に調整できるようにした。   As in the first embodiment, the difference depending on the presence / absence of the λ / 2 wave plates 5 and 7 is that the positive / negative of the modulation of the transmissivity is reversed, but actually the electro-optic modulation elements 3 and 10 are transmitted. As a result, the direction of polarized light may change slightly. In FIG. 8, λ / 2 wavelength plates 5 and 7 are added so that the direction of polarized light can be freely adjusted.

また、上記ではバイアス調整手段として、λ/2波長板5、7およびλ/4波長板6、8を用いたが、式(3)、もしくは式(5)を満たすには、透過率が1/2になるようにバイアスされていればいいので、例えば電気光学変調素子3、10にVπ/2のオフセット電圧を印加するという手段を用いてもよい。 In the above description, the λ / 2 wavelength plates 5 and 7 and the λ / 4 wavelength plates 6 and 8 are used as bias adjusting means. However, in order to satisfy the formula (3) or the formula (5), the transmittance is 1 For example, a means of applying an offset voltage of V π / 2 to the electro-optic modulation elements 3 and 10 may be used as long as it is biased to be / 2.

また、前述したように、図8において、PBS2で分離後の2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。そこで、上記問題の解決策として、例えば図3において、式(7)が満たされるようにRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離L’や、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離L’を調整すればよい。 Further, as described above, in FIG. 8, if there is a phase difference between the two signal lights separated by the PBS 2, the degree of modulation after multiplexing will deteriorate. Therefore, as a solution to the above problem, for example, in FIG. 3, the distance L A ′ from the RF signal output unit 51 to the electro-optic modulation element 3 or the electro-optics from the RF signal output unit 51 so that Expression (7) is satisfied. The distance L B ′ to the modulation element 10 may be adjusted.

また、この実施の形態4における入力光は、未変調のレーザ光とし、それにRFの変調を施すことを目的としていたが、別の使用方法として、例えばRF変調をあらかじめ含んだレーザ光を、ダウンコンバートしてベースバンド帯周波数に変換する、といったように、レーザ光に施された変調周波数を所望の周波数に変化させることも可能である。   In addition, the input light in the fourth embodiment is an unmodulated laser light and is intended for RF modulation. However, as another method of use, for example, laser light including RF modulation in advance is down-converted. It is also possible to change the modulation frequency applied to the laser light to a desired frequency, such as converting to a baseband frequency.

また、図8では、ミラー4、9をそれぞれの光路に1つずつ設置したが、前述したように、一方の光路にミラーを2つ設置し、片方の光路のみを180度折り曲げる構成にしても構わない。ただし、前述したように、PBS2で分離後の2つの信号光に位相差があると、合波後の変調度は劣化することになる。そこで、上記問題の解決策として、例えば図3において、式(7)が満たされるようにRF信号出力部51から電気光学変調素子3までの距離L’や、RF信号出力部51から電気光学変調素子10までの距離L’を調整すればよい。 In FIG. 8, one mirror 4 and one mirror 9 are installed in each optical path. However, as described above, two mirrors are installed in one optical path and only one optical path is bent 180 degrees. I do not care. However, as described above, if there is a phase difference between the two signal lights separated by the PBS 2, the degree of modulation after multiplexing will deteriorate. Therefore, as a solution to the above problem, for example, in FIG. 3, the distance L A ′ from the RF signal output unit 51 to the electro-optic modulation element 3 or the electro-optics from the RF signal output unit 51 so that Expression (7) is satisfied. The distance L B ′ to the modulation element 10 may be adjusted.

また、この実施の形態4において使用する光ファイバの種類については、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、偏波保存型光ファイバのどれでも構わない。   The type of optical fiber used in the fourth embodiment may be any of a single mode optical fiber, a multimode optical fiber, and a polarization maintaining optical fiber.

ただし、入力光が直線偏光で、偏波保存型光ファイバを使用する場合は、前述したように、図8のような構成でなくても、1つの電気光学変調素子で十分上記記載の効果を得ることができるので、PBS2、ミラー4、9、λ/2波長板7、λ/4波長板8、および電気光学変調素子10を取り除いた構成であっても構わない。   However, when the input light is linearly polarized light and a polarization-maintaining optical fiber is used, as described above, even if the configuration is not as shown in FIG. Since it can be obtained, the configuration may be such that the PBS 2, the mirrors 4, 9, the λ / 2 wavelength plate 7, the λ / 4 wavelength plate 8, and the electro-optic modulation element 10 are removed.

また、上記実施の形態1と同様に、ファイバコリメータ1、12、13は、別にファイバコリメータでなくても、光ファイバとコリメート光として空間に出力する、あるいはコリメート光を光ファイバに結合するようなレンズ光学系であっても構わない。   Similarly to the first embodiment, the fiber collimators 1, 12, and 13 are not separately provided with a fiber collimator, but output to the space as an optical fiber and collimated light, or couple the collimated light to the optical fiber. It may be a lens optical system.

また、図8では、ファイバコリメータ1、12、13を用いて光ファイバにより入出力光を伝搬しているが、これを空間伝搬に変更し、例えばPD17、18を空間結合型のものを用いて結合させてもよい。   Further, in FIG. 8, the input / output light is propagated by the optical fiber using the fiber collimators 1, 12, and 13, but this is changed to the spatial propagation, and for example, the PDs 17 and 18 are spatially coupled. It may be combined.

ただし、上記空間伝搬に対し、光ファイバによる伝搬を行うことで、小型化が可能になり、高い信頼性を有し、取り扱いが容易となり、高い配置自由性を有する等の効果が得られる。   However, with respect to the above spatial propagation, propagation by an optical fiber enables miniaturization, high reliability, easy handling, and high placement freedom.

この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサで2つの信号光の位相差を解消するための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for eliminating the phase difference of two signal light with the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサの別の構成を示す図である。It is a figure which shows another structure of the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る光マイクロ波ミキサで入力光が直線偏光で偏波保存型光ファイバを使用する場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure in case the input light is a linearly polarized light and uses a polarization-maintaining optical fiber with the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係る光マイクロ波ミキサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical microwave mixer which concerns on Embodiment 4 of this invention. 従来の偏波制御回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional polarization control circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 ファイバコリメータ、2 偏波分離型ビームスプリッター(PBS)、3 電気光学変調素子、4 ミラー、5 λ/2波長板、6 λ/4波長板、7 λ/2波長板、8 λ/4波長板、9 ミラー、10 電気光学変調素子、11 偏波分離型ビームスプリッター(PBS)、12 ファイバコリメータ、13 ファイバコリメータ、14 余剰光ファイバ、15 光受信器、16 バランストレシーバー、17 フォトダイオード(PD)、18 フォトダイオード(PD)、19 A/D変換器、20 A/D変換器、21 反転器、22 加算器、23 移相器、24 合波器、51 RF信号出力部。   1 Fiber Collimator, 2 Polarization Separating Beam Splitter (PBS), 3 Electro-optic Modulator, 4 Mirror, 5 λ / 2 Wave Plate, 6 λ / 4 Wave Plate, 7 λ / 2 Wave Plate, 8 λ / 4 Wave Plate, 9 mirror, 10 electro-optic modulation element, 11 polarization splitting beam splitter (PBS), 12 fiber collimator, 13 fiber collimator, 14 extra optical fiber, 15 optical receiver, 16 balanced receiver, 17 photodiode (PD) ), 18 photodiode (PD), 19 A / D converter, 20 A / D converter, 21 inverter, 22 adder, 23 phase shifter, 24 multiplexer, 51 RF signal output section.

Claims (14)

入力光を2つの互いに直交する偏光成分に分離する第1の偏波分離型ビームスプリッターと、
前記第1の偏波分離型ビームスプリッターにより分離され第1及び第2の光路を経て入力された2つの入力光を再度2つの互いに直交する偏光成分に分離する第2の偏波分離型ビームスプリッターと、
前記第1の光路に配置され、RF周波数を伴う印加電圧を加えて透過光にRFの周波数変調に応じた強度変調を施す第1の電気光学変調素子と、
前記第2の光路に配置され、RF周波数を伴う印加電圧を加えて透過光にRFの周波数変調に応じた強度変調を施す第2の電気光学変調素子と、
前記第1の電気光学変調素子による変調度が最大になるようにバイアス調整を行う第1のバイアス調整手段と、
前記第2の電気光学変調素子による変調度が最大になるようにバイアス調整を行う第2のバイアス調整手段と、
前記第2の偏波分離型ビームスプリッターにより分離され第3及び第4の光路を経て入力された2つの互いに直交する偏光成分を光電変換して出力する光受信手段と
を備えたことを特徴とする光マイクロ波ミキサ。
A first polarization separation type beam splitter that separates input light into two mutually orthogonal polarization components;
A second polarization separation type beam splitter that separates two input lights separated by the first polarization separation type beam splitter and inputted through the first and second optical paths into two mutually orthogonal polarization components. When,
A first electro-optic modulation element that is disposed in the first optical path and applies intensity modulation according to RF frequency modulation to transmitted light by applying an applied voltage with an RF frequency;
A second electro-optic modulation element that is disposed in the second optical path and applies intensity modulation according to RF frequency modulation to transmitted light by applying an applied voltage with an RF frequency;
First bias adjusting means for performing bias adjustment so that a modulation degree by the first electro-optic modulation element is maximized;
Second bias adjusting means for performing bias adjustment so that the degree of modulation by the second electro-optic modulation element is maximized;
Optical receiving means for photoelectrically converting and outputting two orthogonal polarization components separated by the second polarization splitting beam splitter and inputted via the third and fourth optical paths, An optical microwave mixer.
前記光受信手段は、
前記第3の光路又は前記第4の光路に配置され、前記第1及び第2の電気光学変調素子に印加した電圧の変調周波数の逆数の半分の奇数倍の遅延時間が光の伝搬により生じるような余剰光路と、
前記第2の偏波分離型ビームスプリッター及び前記余剰光路からの2つの入力光を光電変換して和信号を出力する光受信器とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
A delay time that is an odd multiple of half the reciprocal of the modulation frequency of the voltage applied to the first and second electro-optic modulation elements arranged in the third optical path or the fourth optical path is caused by light propagation. Extra light path,
The optical microwave mixer according to claim 1, further comprising: an optical receiver that photoelectrically converts two input lights from the second polarization splitting beam splitter and the extra optical path and outputs a sum signal. .
前記光受信手段は、
前記第3及び第4の光路を経て入力された2つの互いに直交する偏光成分を光電変換して差信号を出力するバランストレシーバーを含み、
前記第2の偏波分離型ビームスプリッターから前記バランストレシーバーまでの第3及び第4の光路の長さが等しい
ことを特徴とする請求項1記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
A balanced receiver that photoelectrically converts two mutually orthogonal polarization components input via the third and fourth optical paths and outputs a difference signal;
The optical microwave mixer according to claim 1, wherein the third and fourth optical paths from the second polarization separation type beam splitter to the balanced receiver have the same length.
前記光受信手段は、
前記第3の光路に配置され、前記第2の偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第1のフォトダイオードと、
前記第4の光路に配置され、前記第2の偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第2のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオードからのアナログ信号をデジタル信号に変換する第1のA/D変換器と、
前記第2のフォトダイオードからのアナログ信号をデジタル信号に変換する第2のA/D変換器と、
前記第1のA/D変換器又は前記第2のA/D変換器からのデジタル信号の符号を反転して出力する反転器と、
前記第1のA/D変換器又は前記第2のA/D変換器及び前記反転器からの2つの信号を加算して出力する加算器とを含み、
前記第2の偏波分離型ビームスプリッターから前記第1のフォトダイオードまでの第3の光路と、前記第2の偏波分離型ビームスプリッターから前記第2のフォトダイオードまでの第4の光路の長さが等しい
ことを特徴とする請求項1記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
A first photodiode disposed in the third optical path and photoelectrically converting a polarization component from the second polarization splitting beam splitter;
A second photodiode disposed in the fourth optical path and photoelectrically converting a polarization component from the second polarization splitting beam splitter;
A first A / D converter for converting an analog signal from the first photodiode into a digital signal;
A second A / D converter for converting an analog signal from the second photodiode into a digital signal;
An inverter that inverts and outputs the sign of the digital signal from the first A / D converter or the second A / D converter;
An adder that adds and outputs two signals from the first A / D converter or the second A / D converter and the inverter;
The length of the third optical path from the second polarization splitting beam splitter to the first photodiode and the length of the fourth optical path from the second polarization splitting beam splitter to the second photodiode The optical microwave mixer according to claim 1, wherein the two are equal.
前記光受信手段は、
前記第3の光路に配置され、前記第2の偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第1のフォトダイオードと、
前記第4の光路に配置され、前記第2の偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第2のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオード又は前記第2のフォトダイオードからのアナログ信号の位相を自由に調整する移相器と、
前記第1のフォトダイオード又は前記第2のフォトダイオード及び前記移相器からの2つの信号を合波して出力する合波器とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
A first photodiode disposed in the third optical path and photoelectrically converting a polarization component from the second polarization splitting beam splitter;
A second photodiode disposed in the fourth optical path and photoelectrically converting a polarization component from the second polarization splitting beam splitter;
A phase shifter that freely adjusts the phase of an analog signal from the first photodiode or the second photodiode;
The optical microwave mixer according to claim 1, further comprising: a multiplexer that multiplexes and outputs two signals from the first photodiode or the second photodiode and the phase shifter. .
前記第1及び第2の電気光学変調素子に加えるRF変調信号を出力するRF信号出力部をさらに備え、
前記第1及び第2の偏波分離型ビームスプリッター間の第1の光路の第1の距離と前記RF信号出力部から前記第1の電気光学変調素子までの第3の距離との和が、前記第1及び第2の偏波分離型ビームスプリッター間の第2の光路の第2の距離と前記RF信号出力部から前記第2の電気光学変調素子までの第4の距離との和と等しい
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の光マイクロ波ミキサ。
An RF signal output unit for outputting an RF modulation signal to be applied to the first and second electro-optic modulation elements;
The sum of the first distance of the first optical path between the first and second polarization splitting beam splitters and the third distance from the RF signal output unit to the first electro-optic modulation element is: Equal to the sum of the second distance of the second optical path between the first and second polarization splitting beam splitters and the fourth distance from the RF signal output section to the second electro-optic modulation element The optical microwave mixer according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical microwave mixer is provided.
RF周波数を伴う印加電圧を加えて透過光にRFの周波数変調に応じた強度変調を施す電気光学変調素子と、
前記電気光学変調素子による変調度が最大になるようにバイアス調整を行うバイアス調整手段と、
前記バイアス調整手段から入力された入力光を2つの互いに直交する偏光成分に分離する偏波分離型ビームスプリッターと、
前記偏波分離型ビームスプリッターにより分離され第3及び第4の光路を経て入力された2つの互いに直交する偏光成分を光電変換して出力する光受信手段と
を備えたことを特徴とする光マイクロ波ミキサ。
An electro-optic modulation element that applies an applied voltage with an RF frequency to modulate intensity of the transmitted light according to the frequency modulation of the RF;
Bias adjusting means for adjusting the bias so that the degree of modulation by the electro-optic modulation element is maximized;
A polarization splitting beam splitter that splits input light input from the bias adjusting means into two mutually orthogonal polarization components;
And an optical receiving means for photoelectrically converting and outputting two mutually orthogonal polarization components separated by the polarization splitting beam splitter and inputted via the third and fourth optical paths. Wave mixer.
前記光受信手段は、
前記第3の光路又は前記第4の光路に配置され、前記電気光学変調素子に印加した電圧の変調周波数の逆数の半分の奇数倍の遅延時間が光の伝搬により生じるような余剰光路と、
前記偏波分離型ビームスプリッター及び前記余剰光路からの2つの入力光を光電変換して和信号を出力する光受信器とを含む
ことを特徴とする請求項7記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
An extra optical path disposed in the third optical path or the fourth optical path, such that a delay time that is an odd multiple of half the reciprocal of the modulation frequency of the voltage applied to the electro-optic modulation element is caused by light propagation;
The optical microwave mixer according to claim 7, further comprising: an optical receiver that photoelectrically converts two input lights from the polarization-separated beam splitter and the surplus optical path and outputs a sum signal.
前記光受信手段は、
前記第3及び第4の光路を経て入力された2つの互いに直交する偏光成分を光電変換して差信号を出力するバランストレシーバーを含み、
前記偏波分離型ビームスプリッターから前記バランストレシーバーまでの第3及び第4の光路の長さが等しい
ことを特徴とする請求項7記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
A balanced receiver that photoelectrically converts two mutually orthogonal polarization components input via the third and fourth optical paths and outputs a difference signal;
The optical microwave mixer according to claim 7, wherein the third and fourth optical paths from the polarization splitting beam splitter to the balanced receiver have the same length.
前記光受信手段は、
前記第3の光路に配置され、前記偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第1のフォトダイオードと、
前記第4の光路に配置され、前記偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第2のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオードからのアナログ信号をデジタル信号に変換する第1のA/D変換器と、
前記第2のフォトダイオードからのアナログ信号をデジタル信号に変換する第2のA/D変換器と、
前記第1のA/D変換器又は前記第2のA/D変換器からのデジタル信号の符号を反転して出力する反転器と、
前記第1のA/D変換器又は前記第2のA/D変換器及び前記反転器からの2つの信号を加算して出力する加算器とを含み、
前記偏波分離型ビームスプリッターから前記第1のフォトダイオードまでの第3の光路と、前記偏波分離型ビームスプリッターから前記第2のフォトダイオードまでの第4の光路の長さが等しい
ことを特徴とする請求項7記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
A first photodiode that is disposed in the third optical path and photoelectrically converts a polarization component from the polarization splitting beam splitter;
A second photodiode disposed in the fourth optical path and photoelectrically converting a polarization component from the polarization splitting beam splitter;
A first A / D converter for converting an analog signal from the first photodiode into a digital signal;
A second A / D converter for converting an analog signal from the second photodiode into a digital signal;
An inverter that inverts and outputs the sign of the digital signal from the first A / D converter or the second A / D converter;
An adder that adds and outputs two signals from the first A / D converter or the second A / D converter and the inverter;
The lengths of the third optical path from the polarization splitting beam splitter to the first photodiode and the fourth optical path from the polarization splitting beam splitter to the second photodiode are equal. The optical microwave mixer according to claim 7.
前記光受信手段は、
前記第3の光路に配置され、前記偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第1のフォトダイオードと、
前記第4の光路に配置され、前記偏波分離型ビームスプリッターからの偏光成分を光電変換する第2のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオード又は前記第2のフォトダイオードからのアナログ信号の位相を自由に調整する移相器と、
前記第1のフォトダイオード又は前記第2のフォトダイオード及び前記移相器からの2つの信号を合波して出力する合波器とを含む
ことを特徴とする請求項7記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
A first photodiode that is disposed in the third optical path and photoelectrically converts a polarization component from the polarization splitting beam splitter;
A second photodiode disposed in the fourth optical path and photoelectrically converting a polarization component from the polarization splitting beam splitter;
A phase shifter that freely adjusts the phase of an analog signal from the first photodiode or the second photodiode;
The optical microwave mixer according to claim 7, further comprising: a multiplexer that multiplexes and outputs two signals from the first photodiode or the second photodiode and the phase shifter. .
前記光受信手段は、
前記第2の偏波分離型ビームスプリッター又は前記偏波分離型ビームスプリッター及び前記光受信器の間、並びに前記第2の偏波分離型ビームスプリッター又は前記偏波分離型ビームスプリッター及び前記余剰光路の間に、空間伝搬光を光ファイバに結合する第1並びに第2のファイバ結合手段をさらに含み、
前記余剰光路は、光ファイバであり、
前記第1のファイバ結合手段及び前記光受信器の間、前記第2のファイバ結合手段及び前記余剰光路の間、並びに前記余剰光路及び前記光受信器の間は、光ファイバにより接続されている
ことを特徴とする請求項2又は8記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
Between the second polarization splitting beam splitter or the polarization splitting beam splitter and the optical receiver, and between the second polarization splitting beam splitter or the polarization splitting beam splitter and the extra optical path. Further comprising first and second fiber coupling means for coupling spatially propagated light to the optical fiber,
The surplus optical path is an optical fiber;
The first fiber coupling means and the optical receiver, the second fiber coupling means and the surplus optical path, and the surplus optical path and the optical receiver are connected by an optical fiber. The optical microwave mixer according to claim 2 or 8.
前記光受信手段は、
前記第2の偏波分離型ビームスプリッター又は前記偏波分離型ビームスプリッター及び前記バランストレシーバーの間に、空間伝搬光を光ファイバに結合する第1並びに第2のファイバ結合手段をさらに含み、
前記第1のファイバ結合手段及び前記バランストレシーバーの間、並びに前記第2のファイバ結合手段及び前記バランストレシーバーの間は、光ファイバにより接続されている
ことを特徴とする請求項3又は9記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
And further comprising first and second fiber coupling means for coupling spatially propagated light to an optical fiber between the second polarization splitting beam splitter or the polarization splitting beam splitter and the balanced receiver,
10. The first fiber coupling means and the balanced receiver, and the second fiber coupling means and the balanced receiver are connected by an optical fiber. Optical microwave mixer.
前記光受信手段は、
前記第2の偏波分離型ビームスプリッター又は前記偏波分離型ビームスプリッター及び前記第1のフォトダイオード間、並びに前記第2の偏波分離型ビームスプリッター又は前記偏波分離型ビームスプリッター及び前記第2のフォトダイオード間に、空間伝搬光を光ファイバに結合する第1並びに第2のファイバ結合手段をさらに含み、
前記第1のファイバ結合手段及び前記第1のフォトダイオードの間、並びに前記第2のファイバ結合手段及び前記第2のフォトダイオードの間は、光ファイバにより接続されている
ことを特徴とする請求項4、5、10又は11記載の光マイクロ波ミキサ。
The optical receiving means includes
The second polarization separation type beam splitter or the polarization separation type beam splitter and the first photodiode, and the second polarization separation type beam splitter or the polarization separation type beam splitter and the second A first and a second fiber coupling means for coupling spatially propagated light to the optical fiber between the photodiodes;
The first fiber coupling means and the first photodiode, and the second fiber coupling means and the second photodiode are connected by an optical fiber. The optical microwave mixer according to 4, 5, 10, or 11.
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