JP2016218190A

JP2016218190A - Optical two-tone signal generating method, and dp-mzm type optical modulator control method

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Publication number: JP2016218190A
Application number: JP2015101414A
Authority: JP
Inventors: ベッカリアブデルモウラ; Abdelmoula Bekkali; 西村　公佐; Kosuke Nishimura; 公佐西村
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-05-18
Also published as: JP6540952B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate two optical two-tone signals, the frequency interval between which is four times the frequency of input RF signals and that can realize generation of microwaves, millimeter waves and terahertz waves, by using two dual parallel Mach-Zehnder modulators (DP-MZM).SOLUTION: Two DP-MZM (dual parallel Mach-Zehnder modulator) type optical modulators each having first and second subordinate Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel on an upper arm and a lower arm, respectively, and a third main Mach-Zehnder interferometer consisting of an upper arm and a lower arm are cascade-connected, and a phase difference Δφis given between RF signals inputted to the first and second subordinate Mach-Zehnder interferometers of the first DP-MZM type optical modulator and RF signals inputted to the first and second subordinate Mach-Zehnder interferometers of the second DP-MZM type optical modulator.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、光無線統合システム（Seamless radio and optical integration）等に用いられる光ツートーン信号（Optical two-tone signal）の生成方法およびＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for generating an optical two-tone signal and a method for controlling a DP-MZM type optical modulator used in a seamless radio and optical integration system or the like.

従来から、ＲｏＦ（Radio-over-Fiver）技術を用いた光無線統合システムが提案されている。この光無線統合システムは、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波等の大容量の無線リンクを都合よく利用でき、高い伝送能力と長い伝送距離の両方の要件を満たし、ネットワークの柔軟性を支えるファイバーバックアップとして利用可能であり、非常に柔軟な通信システムとして期待されている。さらに、高度な変調フォーマットとビットレートに対する高い能力、透明性および可動性のため、このシステムは、大容量光ファイバーリンクの迅速な障害回復、最後の１マイルのソリューション、および既存の無線サービスのカバレッジと能力の拡張に適用可能となることが期待されている。 Conventionally, an optical wireless integrated system using RoF (Radio-over-Fiver) technology has been proposed. This integrated optical and wireless system can conveniently use high-capacity wireless links such as microwaves, millimeter waves, and terahertz waves, meets the requirements of both high transmission capacity and long transmission distance, and fiber backup that supports network flexibility And is expected as a very flexible communication system. In addition, because of the high capacity, transparency and mobility for advanced modulation formats and bit rates, this system allows for rapid disaster recovery of high-capacity fiber optic links, the last mile solution, and coverage of existing wireless services. It is expected to be applicable to capacity expansion.

非特許文献１には、１ポートのＲＦ（Radio Frequency）信号をＤＰ−ＭＺＭ（Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator）型光変調器に入力し、高周波側と低周波側の二つの２次サイドバンドのみを発生させて、それらの周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させる技術が開示されている。非特許文献１では、入力側の理想的な「Ｙ分岐（Y-branch)」の分岐比（以下、分岐比には記号「α」を用いる。理想的な分岐比はα＝０．５である）が達成されるように、チップ上に実装された「活性電極（Active Electrode）」を利用する。 In Non-Patent Document 1, a 1-port RF (Radio Frequency) signal is input to a DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulator, and only two secondary sidebands on the high frequency side and low frequency side are input. To generate an optical two-tone signal whose frequency interval is four times the frequency of the input RF signal. In Non-Patent Document 1, the ideal “Y-branch” branch ratio on the input side (hereinafter, the symbol “α” is used as the branch ratio. The ideal branch ratio is α = 0.5. (Active Electrode) mounted on the chip is utilized so that (there is).

一般に、純度の高い光ツートーン信号を発生させるためには、必要とされる高周波側と低周波側の二つのサイドバンド（周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の２ｎ倍とするとして、±ｎ次サイドバンド）のパワーを可能な限り高くしつつ、主キャリア成分および不要サイドバンド成分（±ｎ次サイドバンド以外ののサイドバンド）のパワーを抑制する必要がある。非特許文献１では、活性電極を利用してＹ分岐の分岐比αを理想的な値（すなわち０．５）に制御することで、これを実現している。 In general, in order to generate a high-purity optical two-tone signal, two sidebands on the high frequency side and low frequency side required (assuming that the frequency interval is 2n times the frequency of the input RF signal, the ± nth order side It is necessary to suppress the power of the main carrier component and unnecessary sideband components (sidebands other than ± n-order sidebands) while making the power of the band) as high as possible. In Non-Patent Document 1, this is realized by controlling the branching ratio α of the Y branch to an ideal value (that is, 0.5) using the active electrode.

また、非特許文献２には、ＤＰ−ＭＺＭに印加される３つの直流（ＤＣ：Direct Current）バイアスと２つのＲＦ駆動信号を最適化することによって、「周波数コム」と呼称されるフラットなスペクトル応答を生成する技術が開示されている。非特許文献２では、理想的なＹ分岐の分岐比において、「Dual Parallel MZI（Mach-Zehnder Interferometer, ＤＰ−ＭＺＭと同じ意味）」から出力される信号を表わす一般的な数式が示されている。 Non-Patent Document 2 describes a flat spectrum called “frequency comb” by optimizing three direct current (DC) biases and two RF drive signals applied to the DP-MZM. Techniques for generating a response are disclosed. Non-Patent Document 2 shows a general formula representing a signal output from “Dual Parallel MZI (same meaning as Mach-Zehnder Interferometer, DP-MZM)” in an ideal branch ratio of Y branch. .

非特許文献３には、６倍の周波数を有するマイクロ波信号を生成するための方式が開示されている。この方式では、任意の光学または電気フィルタを用いずに、ＭＺＭ型光強度変調器（IM）とＤＰ−ＭＺＭ（Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator）型光変調器を縦続接続（カスケード接続）する。また、非特許文献４には、２つの縦続接続されたＭＺＭ型光変調器を使用して、４倍の周波数を有する光ミリ波信号を生成するための方式が開示されている。また、非特許文献５には、２つの縦続接続されたＭＺＭ型光変調器を使用して、８倍の周波数を有するマイクロ波信号を生成するための方式が開示されている。 Non-Patent Document 3 discloses a method for generating a microwave signal having a frequency six times higher. In this system, an MZM type optical intensity modulator (IM) and a DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulator are connected in cascade (cascade connection) without using any optical or electrical filter. Non-Patent Document 4 discloses a method for generating an optical millimeter-wave signal having four times the frequency using two cascaded MZM type optical modulators. Non-Patent Document 5 discloses a method for generating a microwave signal having a frequency eight times using two cascaded MZM type optical modulators.

Y. Yamaguchi, S. Nakajima, A. Kanno, T. Kawanishi, M. Izutsu, H. Nakajima: “Frequency-Quadruple Optical Two-Tone Signal Generation Using Integrated High Extinction-Ratio Mach-Zehnder Modulator”, TuEC-5, APMP/MWP 2014, Hokkaido, Japan.Y. Yamaguchi, S. Nakajima, A. Kanno, T. Kawanishi, M. Izutsu, H. Nakajima: “Frequency-Quadruple Optical Two-Tone Signal Generation Using Integrated High Extinction-Ratio Mach-Zehnder Modulator”, TuEC-5, APMP / MWP 2014, Hokkaido, Japan. I. L. Gheorma and G. K. Gopalakrishnan,, “Flat Frequency Comb Generation With an Integrated Dual-Parallel Modulator,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 19, no. 13, pp. 1011-1013, July. 2007.I. L. Gheorma and G. K. Gopalakrishnan ,, “Flat Frequency Comb Generation With an Integrated Dual-Parallel Modulator,” IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 19, no. 13, pp. 1011-1013, July. 2007. Yongsheng Gao, Aijun Wen, Qingwei Yu, Ningning Li, Guibin Lin, Shuiying Xiang, and Lei Shang: “Microwave Generation With Photonic Frequency Sextupling Based on Cascaded Modulators”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 26, NO. 12, JUNE 15, 2014.Yongsheng Gao, Aijun Wen, Qingwei Yu, Ningning Li, Guibin Lin, Shuiying Xiang, and Lei Shang: “Microwave Generation With Photonic Frequency Sextupling Based on Cascaded Modulators”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 26, NO. 12, JUNE 15 , 2014. Ying Zhao, Xiaoping Zheng, he Wen, and Hanyi Zhang: “Simplified optical millimeter-wave generation configuration by frequency quadrupling using two cascaded Mach-Zehnder modulators” OPTICS LETTERS / Vol. 34, No. 21 / November 1, 2009.Ying Zhao, Xiaoping Zheng, he Wen, and Hanyi Zhang: “Simplified optical millimeter-wave generation configuration by frequency quadrupling using two cascaded Mach-Zehnder modulators” OPTICS LETTERS / Vol. 34, No. 21 / November 1, 2009. Wangzhe Li, Student Member, IEEE, and Jianping Yao, Senior Memver, IEEE: “Microwave Generation Based on Optical Domain Microwave Frequency Octupling”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 22, NO. 1, JANUARY 1, 2010.Wangzhe Li, Student Member, IEEE, and Jianping Yao, Senior Memver, IEEE: “Microwave Generation Based on Optical Domain Microwave Frequency Octupling”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 22, NO. 1, JANUARY 1, 2010.

しかしながら、非特許文献１の手法では、活性電極が必要となるため、装置の複雑さが増大する可能性があり、また、活性電極について制御するための手法が新たに必要になってしまう。また、非特許文献１の手法では、ＲＦ信号によって２つの平行なＭＺＩのうちの一つだけを駆動する。この手法は、制御方法の複雑さを減らすためにはメリットがある。しかし、その手法では、周波数間隔を２倍にする場合の２次以上の不要なサイドバンドや、周波数間隔を４倍にする場合の１次と３次以上の不要なサイドバンドを十分抑制することは困難である。 However, since the method of Non-Patent Document 1 requires an active electrode, the complexity of the apparatus may increase, and a new method for controlling the active electrode becomes necessary. In the method of Non-Patent Document 1, only one of two parallel MZIs is driven by an RF signal. This technique is advantageous for reducing the complexity of the control method. However, the technique sufficiently suppresses unnecessary sidebands of the second or higher order when the frequency interval is doubled and unnecessary sidebands of the first and third orders when the frequency interval is quadrupled. It is difficult.

非特許文献２では、理想的なＹ分岐の分岐比の下で用いられる数式が示されているが、実装置では、理想的なＹ分岐の分岐比を得ることは容易ではなない。非特許文献２では、理想的でないＹ分岐の分岐比をどのように処理するかについては何ら示されていない。また、周波数間隔が入力したＲＦ信号の周波数の２倍、４倍・・・のいずれかであるサイドバンド成分のみを生成し、その他の不要成分（主キャリア成分およびその他のサイドバンド成分）を抑制する、光ツートーン信号の生成手法も示されていない。 Non-Patent Document 2 shows a mathematical expression used under an ideal Y-branch branch ratio, but it is not easy to obtain an ideal Y-branch branch ratio in an actual apparatus. Non-Patent Document 2 does not describe how to handle a branch ratio of a non-ideal Y branch. In addition, it generates only sideband components whose frequency interval is either twice, four times the frequency of the input RF signal, and suppresses other unnecessary components (main carrier component and other sideband components). No optical two-tone signal generation technique is shown.

また、非特許文献３に開示されている技術では、ＭＺＭ型光強度変調器（IM）とＤＰ−ＭＺＭ（Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator）型光変調器を縦続接続（カスケード接続）するが、不要なサイドバンド成分を抑制するためには、精密な調整をしなければならない。また、非特許文献４および５に開示されている技術では、２つの縦続接続されたＭＺＭ（Mach-Zehnder Modulator）を使用するが、同様に精密な調整が必要であり、より簡便な調整で不要なサイドバンドを抑圧できる手法が望まれる。 Further, in the technique disclosed in Non-Patent Document 3, an MZM type optical intensity modulator (IM) and a DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulator are connected in cascade (cascade connection). In order to suppress a significant sideband component, precise adjustments must be made. In addition, the technologies disclosed in Non-Patent Documents 4 and 5 use two cascaded MZMs (Mach-Zehnder Modulators), but they also require precise adjustments and are not required for simpler adjustments. A technique that can suppress sidebands is desired.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、２台のＤＰ−ＭＺＭを用いて、簡単な手法で、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波の発生を実現する、周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍となる光ツートーン信号を生成することができる、光ツートーン信号の生成方法およびＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の制御方法を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the frequency interval is input by using two DP-MZMs to generate microwaves, millimeter waves, and terahertz waves with a simple method. An object of the present invention is to propose an optical two-tone signal generation method and a DP-MZM type optical modulator control method capable of generating an optical two-tone signal that is four times the frequency of the RF signal.

最初に、一般的な光ツートーン信号の発生方法を説明する。コヒーレントな光信号を光変調器に入力し、奇数次もしくは偶数次のいずれか一方のサイドバンド成分が強調されるようにＤＣバイアス点を調整した状態で、一定の周波数f_RFのＲＦ信号を入力して前記コヒーレントな光信号を変調する。なお、後述するような構成によって複数のサイドバンド成分のうち特定の次数のサイドバンドのみを強調し、その他の不要サイドバンド成分および主キャリア成分を抑制することが可能である。 First, a general method for generating an optical two-tone signal will be described. Input a coherent optical signal to the optical modulator, and input an RF signal with a constant frequency f _RF with the DC bias point adjusted so that either the odd-order or even-order sideband components are emphasized Then, the coherent optical signal is modulated. In addition, it is possible to emphasize only a specific-order sideband among a plurality of sideband components and to suppress other unnecessary sideband components and main carrier components by a configuration as described later.

しかし、一般的に、サイドバンド成分の強度は、次数が高くなるにつれて低下する。そのため、たとえば１台のＤＰ−ＭＺＭを用いて±１次のサイドバンド成分を強調した場合と、同じＤＰ−ＭＺＭの駆動条件を変更して±２次のサイドバンド成分を強調した場合は、±１次のサイドバンド成分の方が高い強度を容易に得られる。 However, in general, the strength of the sideband component decreases as the order increases. For this reason, for example, when ± 1st order sideband component is emphasized using one DP-MZM, and when + 2nd order sideband component is emphasized by changing the driving condition of the same DP-MZM, ± The primary sideband component can easily obtain higher strength.

さらに、±２次のサイドバンド成分を強調するように駆動した場合、同じ偶数次である主キャリア成分（０次成分）が残留しやすく、これを抑制するためには様々な駆動条件を精密に調整する必要がある。 Furthermore, when driven to emphasize ± second-order sideband components, the same even-order main carrier component (zero-order component) tends to remain, and various drive conditions are precisely set to suppress this. It needs to be adjusted.

以上の理由から、±１次のサイドバンドを強調して入力ＲＦ信号の周波数f_RFの２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生する場合、±２次のサイドバンドを強調して入力ＲＦ信号の周波数f_RFの４倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生する場合と比較して、より簡便な調整で高い不要成分の抑圧比を実現することができる。 For the above reasons, when generating an optical two-tone signal having a frequency interval twice as high as the frequency f _RF of the input RF signal by emphasizing the ± first-order sideband, the input RF is emphasized by emphasizing the ± second-order sideband. Compared with the case where an optical two-tone signal having a frequency interval four times the signal frequency _RF is generated, a higher unnecessary component suppression ratio can be realized by simpler adjustment.

このような考察に基づき、本発明者らは、１台目のＤＰ−ＭＺＭを用いて不要成分の抑圧比が高い±１次のサイドバンド成分を発生し、さらにその±１次のサイドバンド成分を２台目のＤＰ−ＭＺＭを用いて同じ周波数f_RFのＲＦ信号で変調することで、±２次に相当するサイドバンド成分を生成する方式を発明した。 Based on such considerations, the present inventors generate ± first-order sideband components with a high suppression ratio of unnecessary components using the first DP-MZM, and further ± 1st-order sideband components. Was invented by generating a sideband component corresponding to ± 2nd order by modulating the signal with an RF signal of the same frequency f _RF using a second DP-MZM.

２台目のＤＰ−ＭＺＭを１台目のＤＰ−ＭＺＭと同じ信号源から分岐したＲＦ信号を用いることで、２台目のＤＰ−ＭＺＭから出力される光ツートーン信号の周波数間隔を、入力ＲＦ信号の周波数f_RFに対して正確に４倍の値にすることができる。 By using an RF signal obtained by branching the second DP-MZM from the same signal source as that of the first DP-MZM, the frequency interval of the optical two-tone signal output from the second DP-MZM can be changed to the input RF. The value can be exactly four times the frequency f _{RF of the} signal.

また、２台目のＤＰ−ＭＺＭは１台目のＤＰ−ＭＺＭと同様に高い不要成分の抑圧比が得られる条件で駆動できるので、出力される光ツートーン信号は高い不要成分の抑圧比を実現できる。 Also, the second DP-MZM can be driven under the condition that a high unnecessary component suppression ratio can be obtained in the same way as the first DP-MZM, so the output optical two-tone signal realizes a high unnecessary component suppression ratio. it can.

（１）上記の課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の光ツートーン信号の生成方法は、光ツートーン信号の生成方法であって、上側アームと下側アームにそれぞれ並列に配置された第１および第２の副マッハツェンダー干渉計および前記各副マッハツェンダー干渉計を含む上側アームおよび下側アームからなる第３の主マッハツェンダー干渉計を有するＤＰ−ＭＺＭ（Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator）型光変調器２台を縦続接続し、第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器にコヒーレントな光信号を入力し、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器から出力された光信号を第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器に入力し、前記各ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の前記第１の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_１、前記第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号の位相差Δφ、前記第１の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、前記第２の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_２、前記第２の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、並びに前記第３の主マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−３}によって、前記各マッハツェンダー干渉計を駆動する際に、前記第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に対する光信号の分配比率α：（１−α）に基づいて、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＲＦ駆動電圧Ｖ_２を補正すると共に、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号と前記第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号とに位相差Δφ_ｓを与えることを特徴とする。 (1) In order to solve the above problems, the present invention has taken the following measures. In other words, the optical two-tone signal generation method of the present invention is an optical two-tone signal generation method, which includes first and second sub-Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel in an upper arm and a lower arm, respectively, Two DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulators having a third main Mach-Zehnder interferometer composed of an upper arm and a lower arm including a sub Mach-Zehnder interferometer are connected in cascade. A coherent optical signal is input to the DP-MZM type optical modulator, and an optical signal output from the first DP-MZM type optical modulator is input to the second DP-MZM type optical modulator. RF drive voltages V ₁ to be applied to the first sub Mach-Zehnder interferometer DP-MZM optical _modulator, RF input to the first and second sub Mach-Zehnder interferometer RF drive voltage V ₂ applied No. retardation [Delta] [phi, DC bias voltage V _bias-1 to be applied to the first sub Mach-Zehnder _{interferometer,} with respect to the second sub Mach-Zehnder _{interferometer,} the second Each of the Mach-Zehnder interferometers by a DC bias voltage V _bias-2 applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer and a DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer. , The RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are corrected based on the optical signal distribution ratio α: (1−α) to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers. And an RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers of the first DP-MZM optical modulator and the second DP-MZM type Characterized in providing the phase difference [Delta] [phi _s in the RF signal input to the first and second sub Mach-Zehnder interferometer modulator.

このように、ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器２台を縦続接続し、各ＤＰ−ＭＺＭの各マッハツェンダー変調器を駆動するためのパラメータを決定し、さらに、第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に対する光信号の分配比率α：（１−α）に従ってＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＲＦ駆動電圧Ｖ_２を補正すると共に、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号と前記第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号との間に所定の位相差Δφ_ｓを与えることで、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが可能となる。 In this way, two DP-MZM type optical modulators are connected in cascade, the parameters for driving each Mach-Zehnder modulator of each DP-MZM are determined, and the first and second sub-Mach-Zehnder interferences are further determined. The optical drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are corrected in accordance with the distribution ratio α: (1-α) of the optical signal to the meter, and the first and second sub-types of the first DP-MZM type optical modulator are corrected. A predetermined phase difference Δφ _s between the RF signal input to the Mach-Zehnder interferometer and the RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers of the second DP-MZM type optical modulator. It is possible to generate a high-purity optical two-tone signal consisting only of desired sideband components in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal. That.

（２）また、本発明の光ツートーン信号の生成方法において、前記位相差Δφ_ｓは、π／２であることを特徴とする。 (2) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, the phase difference Δφ _s is π / 2.

このように、第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号と第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号の間に位相差π／２を与えることにより、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが容易に可能となる。 As described above, the RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers of the first DP-MZM type optical modulator and the first and second types of the second DP-MZM type optical modulator. By providing a phase difference π / 2 between the RF signals input to the sub Mach-Zehnder interferometer, only a desired sideband component in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal. It is possible to easily generate an optical two-tone signal having high purity.

（３）また、本発明の光ツートーン信号の生成方法は、前記各ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器において、分岐比αが０．５であるようなＤＰ−ＭＺＭを用いて入力ＲＦ信号の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を生成しようとする時、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_２、および光信号に半波長分に相当するπの位相変調を与える電圧Ｖ_πを用いて、パラメータδ_１およびδ_２を、δ_１，２＝（πＶ_１，２）／Ｖ_πと定義し、各パラメータδ_１-およびδ_２が、δ_１-＝δ_２となるように設定し、かつパラメータδ_１およびδ_２と各サイドバンド成分の強度との関係において、所望の１次サイドバンド成分を保持しつつ、不要なサイドバンド成分を抑制するためのパラメータδ_１およびδ_２の最適点は、所望の１次サイドバンド成分の強度が最大値となる点以下であって、５次サイドバンド成分が所定の閾値以下となる点以上となる範囲に分布することを特徴とする。 (3) Further, in the method for generating an optical two-tone signal according to the present invention, in each of the DP-MZM optical modulators, a DP-MZM having a branching ratio α of 0.5 is used to double the input RF signal. When an optical two-tone signal having a frequency interval of 5 is to be generated, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , and a voltage V _π that gives a phase modulation of π corresponding to a half wavelength to the optical signal are used. Thus, the parameters δ ₁ and δ ₂ are defined as δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π and the parameters δ _1- and δ ₂ are set so that δ _1- = δ _2. and in relation to the parameters [delta] ₁ and [delta] ₂ and intensity of each sideband component, while retaining the desired primary sideband components, for suppressing unwanted sideband component parameters [delta] ₁ and [delta] ₂ optimum The point is the desired primary sideband It is characterized in that it is distributed below the point where the intensity of the component becomes the maximum value and beyond the point where the fifth-order sideband component becomes a predetermined threshold value or less.

このように分岐比αが０．５であるＤＰ−ＭＺＭを駆動するためのパラメータを決定することにより、特に各パラメータδ_１-およびδ_２を所定の値（但しδ_１-＝δ_２である）に設定することで、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが可能となる。 Thus, by determining the parameters for driving the DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, each parameter δ ₁₋ and δ ₂ is set to a predetermined value (provided that δ ₁₋ = δ ₂ ). ), It is possible to generate a high-purity optical two-tone signal including only a desired sideband component in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal. .

（４）また、本発明の光ツートーン信号の生成方法は、前記各ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器において、波数間隔を有する光ツートーン信号を生成しようとする時、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_２、および光信号に半波長分に相当するπの位相変調を与える電圧Ｖ_πを用いて、パラメータδ_１およびδ_２を、δ_１，２＝（πＶ_１，２）／Ｖ_πと定義し、分岐比αが０．５ではない場合に、パラメータδ_１-を一定値とし、パラメータδ_２を変化させることにより、パラメータδ_２と所望の１次サイドバンド成分に対する不要なサイドバンド成分の抑圧比との関係において、所望の１次サイドバンド成分を保持しつつ、不要なサイドバンド成分を抑制するためのパラメータδ_２の最適点は、所望の１次サイドバンド成分に対する３次サイドバンド成分の抑圧比が最大となる点を含む一定の範囲に分布することを特徴とする。 (4) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, when each DP-MZM type optical modulator attempts to generate an optical two-tone signal having a wave number interval, the RF drive voltage V ₁ , the RF Using the driving voltage V ₂ and the voltage V _π that gives the optical signal a phase modulation of π corresponding to a half wavelength, the parameters δ ₁ and δ ₂ are changed to δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π is defined as, when the splitting ratio α is not 0.5, the parameter [delta] _1-a a constant value, by varying the parameters [delta] _2, the parameter [delta] ₂ and unwanted sideband for the desired primary sideband component in relation to the suppression ratio of the components, while maintaining the desired primary sideband components, parameters [delta] ₂ of the optimum point for suppressing unwanted sideband component, third order for the desired primary sideband component Suppression ratio of Idobando component is characterized in that distributed in a certain range including a point where the maximum.

このようにＤＰ−ＭＺＭを駆動するためのパラメータを決定することにより、分岐比αが０．５ではない場合に、パラメータδ_１-を一定値とし、パラメータδ_２を変化させることで、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが可能となる。 By determining the parameters for driving the DP-MZM in this way, when the branching ratio α is not 0.5, the parameter δ ₁₋ is set to a constant value, and the parameter δ ₂ is changed to be generated. It is possible to generate a high-purity optical two-tone signal consisting only of a desired sideband component in which the frequency interval of the optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal.

（５）また、本発明の光ツートーン信号の生成方法は、前記各ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器において、分岐比αが０．５であるＤＰ−ＭＺＭを用いて入力ＲＦ信号の周波数の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を生成しようとする時、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_２、前記位相差Δφ、前記ＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、前記ＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、および前記ＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−３}は、光信号に半波長に相当するπの位相変調を与える電圧Ｖ_πを用いて、以下の表の通りに定められることを特徴とする。 (5) Further, in the method for generating an optical two-tone signal according to the present invention, in each of the DP-MZM type optical modulators, a DP-MZM having a branching ratio α of 0.5 is used to double the frequency of the input RF signal. When generating an optical two-tone signal having a frequency interval, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , and the DC bias voltage V _{bias− 2} and the DC bias voltage V _bias-3 are determined as shown in the following table using a voltage V _π that gives a phase modulation of π corresponding to a half wavelength to an optical signal.

このように分岐比αが０．５であるＤＰ−ＭＺＭを駆動するためのパラメータを決定することにより、特に各パラメータδ_１-およびδ_２を所定の値（但しδ_１-＝δ_２である）に設定することで、入力した光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分からなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが可能となる。

Thus, by determining the parameters for driving the DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, each parameter δ ₁₋ and δ ₂ is set to a predetermined value (provided that δ ₁₋ = δ ₂ ). ), It is possible to generate a high-purity optical two-tone signal composed of a desired sideband component in which the frequency interval of the input optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal.

（６）また、本発明の光変調器の制御方法は、上側アームと下側アームにそれぞれ並列に配置された第１および第２の副マッハツェンダー干渉計、および前記各副マッハツェンダー干渉計を含む上側アームと下側アームからなる第３の主マッハツェンダー干渉計を有するＤＰ−ＭＺＭ（Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator）型光変調器の制御方法であって、縦続接続された２台のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器のうち、第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器にコヒーレントな光信号を入力し、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器から出力された光信号を第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器に入力し、前記各ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の前記第１の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_１、前記第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号の位相差Δφ、前記第１の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、前記第２の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_２、前記第２の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、並びに前記第３の主マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−３}によって、前記各マッハツェンダー干渉計を駆動する際に、前記第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に対する光信号の分配比率α：（１−α）に基づいて、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＲＦ駆動電圧Ｖ_２を補正すると共に、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号と前記第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号とに位相差Δφ_ｓを与えることを特徴とする。 (6) Further, according to the control method of the optical modulator of the present invention, the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel on the upper arm and the lower arm, respectively, and the sub-Mach-Zehnder interferometers A method for controlling a DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulator having a third main Mach-Zehnder interferometer comprising an upper arm and a lower arm including two DP- Among the MZM optical modulators, a coherent optical signal is input to the first DP-MZM optical modulator, and the optical signal output from the first DP-MZM optical modulator is converted to the second DP- RF drive voltage V ₁ input to the MZM type optical modulator and applied to the first sub Mach-Zehnder interferometer of each DP-MZM type optical modulator, the first and second sub-Mach-Zehnder interferences Entered in the total RF drive voltage V ₂ applied that the phase difference Δφ of the RF signals, DC bias voltage V _bias-1 to be applied to the first sub Mach-Zehnder _{interferometer,} with respect to the second sub Mach-Zehnder interferometer, The DC bias voltage V _bias-2 applied to the second sub Mach-Zehnder interferometer and the DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer When driving the interferometer, the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are determined based on the optical signal distribution ratio α: (1-α) to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers. And correcting the RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers of the first DP-MZM optical modulator and the second DP- Characterized in providing the phase difference [Delta] [phi _s in the RF signal input to the first and second sub Mach-Zehnder interferometer ZM optical modulator.

このように、２台のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器を縦続接続し、各ＤＰ−ＭＺＭの各マッハツェンダー変調器を駆動するためのパラメータを決定し、さらに、第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に対する光信号の分配比率α：（１−α）に従ってＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＲＦ駆動電圧Ｖ_２を補正すると共に、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号と前記第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号とに位相差Δφ_ｓを与えるので、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが可能となる。 In this way, two DP-MZM type optical modulators are connected in cascade, parameters for driving each Mach-Zehnder modulator of each DP-MZM are determined, and the first and second sub-Mach-Zehnders are further determined. The RF drive voltage V1 and the RF drive voltage V2 are corrected according to the distribution ratio α of the optical signal to the interferometer: (1-α), and the _first and _second of the first DP-MZM type optical modulator are corrected. Since the phase difference Δφ _s is given to the RF signal input to the sub-Mach-Zehnder interferometer and the RF signals input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers of the second DP-MZM type optical modulator. Thus, it is possible to generate a high-purity optical two-tone signal composed of only a desired sideband component in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal.

（７）また、本発明の光変調器の制御方法において、前記位相差Δφ_ｓは、π／２であることを特徴とする。 (7) In the optical modulator control method of the present invention, the phase difference Δφ _s is π / 2.

このように、第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号と第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号とに位相差π／２を与えることにより、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが容易に可能となる。 As described above, the RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers of the first DP-MZM type optical modulator and the first and second types of the second DP-MZM type optical modulator. By giving a phase difference of π / 2 to the RF signal input to the sub Mach-Zehnder interferometer, only the desired sideband component in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal is used. Thus, it is possible to easily generate a high-purity optical two-tone signal.

本発明によれば、入力した光ツートーン信号の周波数間隔が、入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分からなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to generate a high-purity optical two-tone signal including a desired sideband component in which the frequency interval of the input optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal.

光ツートーン信号を用いる光無線統合システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical wireless integrated system using an optical two tone signal. 一つのＤＰ−ＭＺＭを用いた場合の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure at the time of using one DP-MZM. δ_１，２と、不要サイドバンドの抑圧比および所望サイドバンドの強度との関係を示す図である。It is a figure which shows (delta) ₁ , ₂ and the relationship between the suppression ratio of an unnecessary sideband, and the intensity | strength of a desired sideband. δ_２と、不要サイドバンドの抑圧比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between (delta) ₂ and the suppression ratio of an unnecessary sideband. 第２の実施例に係る光変調器の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical modulator which concerns on a 2nd Example. 実施例２における各ＤＰ−ＭＺＭの駆動パラメータを示す図である。It is a figure which shows the drive parameter of each DP-MZM in Example 2. FIG. 実施例２における各ＤＰ−ＭＺＭを、図６に示す駆動パラメータを用いて駆動させた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having driven each DP-MZM in Example 2 using the drive parameter shown in FIG.

本発明者らは、光無線統合システムにおいて、光ツートーン信号を用いて高い周波数のＲＦ信号を得る技術において、入力した光ツートーン信号のうちの一方をデュアルパラレルマッハツェンダー変調器（ＤＰ−ＭＺＭ）で変調する際に、マッハツェンダー変調器の駆動パラメータをどのように定めれば、周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍となるかについて、鋭意検討した。その結果、理想的な分岐比の場合について、解析的に特定の６つのパラメータの最適値を見出した。また、ＤＭ−ＭＺＭの上側アームと下側アームへの光信号の分岐比を考慮してパラメータを補正する手法を見出した。さらに、２つのＤＰ−ＭＺＭ型光変調器を縦続接続すると共に、各ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器に入力するＲＦ信号の位相差を一定値とすれば、簡単に周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍にすることができることを見出し、本発明に至った。 In the technology for obtaining a high-frequency RF signal using an optical two-tone signal in an optical wireless integrated system, the present inventors use one of the input optical two-tone signals by a dual parallel Mach-Zehnder modulator (DP-MZM). The inventors studied diligently how to determine the drive parameters of the Mach-Zehnder modulator when modulating the frequency interval to be four times the frequency of the input RF signal. As a result, the optimal values of six specific parameters were found analytically for the ideal branching ratio. Also, a technique for correcting parameters in consideration of the branching ratio of the optical signal to the upper arm and lower arm of the DM-MZM has been found. Further, when two DP-MZM type optical modulators are connected in cascade and the phase difference between the RF signals input to the DP-MZM type optical modulators is set to a constant value, the frequency interval can be easily set to the frequency of the input RF signal. The present invention has been found out that it can be made four times as high.

すなわち、本発明の光ツートーン信号の生成方法は、光ツートーン信号の生成方法であって、上側アームと下側アームにそれぞれ並列に配置された第１および第２の副マッハツェンダー干渉計および前記各副マッハツェンダー干渉計を含む上側アームおよび下側アームからなる第３の主マッハツェンダー干渉計を有する２つのＤＰ−ＭＺＭ（Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator）型光変調器を縦続接続し、第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器にコヒーレントな光信号を入力し、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器から出力された光信号を第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器に入力し、前記各ＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の前記第１の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_１、前記第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号の位相差Δφ、前記第１の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、前記第２の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_２、前記第２の副マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、並びに前記第３の主マッハツェンダー干渉計に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−３}によって、前記各マッハツェンダー干渉計を駆動する際に、前記第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に対する光信号の分配比率α：（１−α）に基づいて、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＲＦ駆動電圧Ｖ_２を補正すると共に、前記第１のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号と前記第２のＤＰ−ＭＺＭ型光変調器の第１および第２の副マッハツェンダー干渉計に入力されるＲＦ信号とに位相差Δφ_ｓを与えることを特徴とする。 In other words, the optical two-tone signal generation method of the present invention is an optical two-tone signal generation method, which includes first and second sub-Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel in an upper arm and a lower arm, respectively, Two DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulators having a third main Mach-Zehnder interferometer composed of an upper arm and a lower arm including a sub Mach-Zehnder interferometer are connected in cascade. A coherent optical signal is input to the DP-MZM type optical modulator, and an optical signal output from the first DP-MZM type optical modulator is input to the second DP-MZM type optical modulator. DP-MZM optical modulator RF drive voltages V ₁ to be applied to the first sub Mach-Zehnder _{interferometer,} is input to the first and second sub Mach-Zehnder interferometer R RF drive voltage V ₂ applied signal of the phase difference [Delta] [phi, DC bias voltage V _bias-1 to be applied to the first sub Mach-Zehnder _{interferometer,} with respect to the second sub Mach-Zehnder _{interferometer,} the second Each of the Mach-Zehnder interferometers by a DC bias voltage V _bias-2 applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer and a DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer. , The RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are corrected based on the optical signal distribution ratio α: (1−α) to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers. In addition, an RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers of the first DP-MZM type optical modulator and the second DP-MZM Characterized in providing the phase difference [Delta] [phi _s in the RF signal input to the first and second sub Mach-Zehnder interferometer optical modulator.

これにより、本発明者らは、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することを可能とした。 As a result, the present inventors can generate a high-purity optical two-tone signal consisting only of desired sideband components in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal. It was.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本実施形態では、不要成分のより高い抑圧比を維持するため、ＲＦ駆動電力をシンプルに調整することによって、ＤＰ−ＭＺＭの上側と下側の不均衡を補償する。特に、２つのＲＦ駆動信号の間の位相差を調整することによって、不要なサイドバンドを消去する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In this embodiment, in order to maintain a higher suppression ratio of unnecessary components, the upper and lower imbalances of the DP-MZM are compensated by simply adjusting the RF drive power. In particular, unnecessary sidebands are eliminated by adjusting the phase difference between the two RF drive signals.

図１は、光ツートーン信号を用いる光無線統合システムの概略構成を示す図である。光ツートーン信号発生部１０は、コヒーレントな光ツートーン信号を発生する。図１に示すように、光ツートーン信号発生部１０は、波長がλ_０であるコヒーレント光から周波数間隔がω_ＲＦの光ツートーン信号を発生し、発生した光ツートーン信号は、光伝送路１２を介して光デマルチプレクサ（Optical De-Multiplexer：ＤＭＵＸ）１４に入力される。ＤＭＵＸ１４は、光ツートーン信号を２つの光信号に分離し、一方を光伝送路１６ａに出力し、他方を光伝送路１６ｂに出力する。すなわち、周波数間隔がω_ＲＦのツートーン信号において、図１中、左側（波長がλ_０より短い）の光信号（以下では必要に応じて「プラスのサイドバンド」と記す）が光伝送路１６ａに出力され、右側（波長がλ_０より長い）の光信号（以下では必要に応じて「マイナスのサイドバンド」と記す）が光伝送路１６ｂに出力される。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical wireless integrated system using an optical two-tone signal. The optical two-tone signal generator 10 generates a coherent optical two-tone signal. As shown in FIG. 1, the optical two-tone signal generation unit 10 generates an optical two-tone signal having a frequency interval of ω _RF from coherent light having a wavelength of λ ₀ , and the generated optical two-tone signal passes through an optical transmission line 12. And input to an optical demultiplexer (DMUX) 14. The DMUX 14 separates the optical two-tone signal into two optical signals, outputs one to the optical transmission line 16a, and outputs the other to the optical transmission line 16b. That is, in the two-tone signal having a frequency interval of ω _RF , an optical signal on the left side (having a wavelength shorter than λ ₀ ) in FIG. 1 (hereinafter referred to as “plus sideband” as necessary) is transmitted to the optical transmission line 16a. is output, the right side (as required in the following referred to as "negative sideband") optical signal (longer than the wavelength lambda ₀₎ is outputted to the optical transmission line 16b.

光伝送路１６ａには、光信号を変調する光変調器（Optical Modulator）１８が設けられている。光変調器１８は、入力された光信号をベースバンド（Baseband：ＢＢ）（または中間周波数Intermediate Frequency：ＩＦに重畳された）データ信号（以下では単に「データ信号」と記す）で変調する。なお、本図ではプラスのサイドバンドをデータ信号で変調しているが、光変調器１８を光伝送路１６ｂ上に移動して、マイナスのサイドバンドをデータ信号で変調してもかまわない。 The optical transmission line 16a is provided with an optical modulator 18 that modulates an optical signal. The optical modulator 18 modulates an input optical signal with a baseband (BB) (or an intermediate frequency Intermediate Frequency: IF) data signal (hereinafter simply referred to as “data signal”). In this figure, the plus sideband is modulated with the data signal. However, the minus sideband may be modulated with the data signal by moving the optical modulator 18 onto the optical transmission line 16b.

ＭＵＸ（Optical Multiplexer：光マルチプレクサ）２０は、光伝送路１６ａおよび１６ｂを介して入力された各光信号を合波し、光伝送路２２に出力する。ＭＵＸ２０から出力される光ツートーン信号は、周波数間隔がω_ＲＦの光ツートーン信号である。図１中、左側の光信号のみが変調されている。 A MUX (Optical Multiplexer) 20 multiplexes the optical signals input via the optical transmission lines 16 a and 16 b and outputs them to the optical transmission line 22. The optical two-tone signal output from the MUX 20 is an optical two-tone signal having a frequency interval of ω _RF . In FIG. 1, only the left optical signal is modulated.

光電変換部（High Speed PD）２４は、入力した光信号を電気信号（無線信号）に変換する。光電変換部２４の出力は、周波数間隔がω_ＲＦである光ツートーン信号の周波数間隔ω_ＲＦの周波数を有する無線信号となり、アンテナ２６によって送信される。このように、光無線統合システムでは、光電変換前の光ツートーン信号の周波数間隔ω_ＲＦは、光電変換後の無線信号の周波数ω_ＲＦとなって現れる。 The photoelectric conversion unit (High Speed PD) 24 converts the input optical signal into an electric signal (wireless signal). The output of the photoelectric conversion unit 24 becomes a radio signal having a frequency of the frequency interval ω _RF of the optical two-tone signal whose frequency interval is ω _RF and is transmitted by the antenna 26. Thus, in the optical wireless integrated system, the frequency interval ω _RF of the optical two-tone signal before photoelectric conversion appears as the frequency ω _RF of the wireless signal after photoelectric conversion.

ここで、２５ＧＨｚ程度の周波数を有する無線信号であれば無線発振器などのデバイスによって発生させることは容易であるが、さらに高い周波数を有する無線信号、例えば、１００ＧＨｚの無線信号を無線デバイスで発生させることは容易ではない。しかしながら、上述した光無線統合システムの光ツートーン信号発生器において、光変調器を駆動するＲＦ信号を制御することにより、光ツートーン信号の周波数間隔ω_ＲＦを、前記光変調器を駆動するＲＦ信号の周波数の４倍とすることができれば、特別な無線デバイスを用いることなく、例えば、１００ＧＨｚ程度の高い周波数を有する無線信号を発生させることが可能となる。 Here, a radio signal having a frequency of about 25 GHz can be easily generated by a device such as a radio oscillator, but a radio signal having a higher frequency, for example, a radio signal of 100 GHz, for example, is generated by the radio device. Is not easy. However, in the above-described optical two-tone signal generator of the optical wireless integrated system, by controlling the RF signal that drives the optical modulator, the frequency interval ω _RF of the optical two-tone signal is set to the RF signal that drives the optical modulator. If it can be set to four times the frequency, it is possible to generate a radio signal having a high frequency of, for example, about 100 GHz without using a special radio device.

本実施形態では、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＶ_２の周波数の４倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を生成するために、ＤＰ−ＭＺＭの駆動パラメータを最適化する。また、縦続接続された２つのＤＰ−ＭＺＭ型光変調器に入力するＲＦ信号の位相差Δφ_ｓをπ／２とする。 In the present embodiment, the DP-MZM drive parameters are optimized in order to generate an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the RF drive voltages V ₁ and V ₂ . In addition, the phase difference Δφ _s of RF signals input to two cascaded DP-MZM type optical modulators is assumed to be π / 2.

実施例１ではまず、ＤＰ−ＭＺＭを一つのみを用いた場合に、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７を駆動するＲＦ信号の周波数の２倍となる周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させるための最適化したパラメータの計算結果を示す。そして、後述する実施例２では、２つのＤＰ−ＭＺＭを縦続接続し、各ＤＰ−ＭＺＭに入力するＲＦ信号の位相差をπ／２とし、各ＤＰ−ＭＺＭの駆動パラメータを慎重に調整することによって、純粋な４倍の光ツートーンを生成することができる。この構成により、無線発振器で生成することが困難なミリ波あるいはテラヘルツ波帯の信号を、光学的な手段によって、生成することができる。 In the first embodiment, first, when only one DP-MZM is used, an optical two-tone signal having a frequency interval that is twice the frequency of the RF signal that drives the first MZI 25 and the second MZI 27 is generated. The calculation result of the optimized parameter for is shown. In the second embodiment to be described later, two DP-MZMs are connected in cascade, the phase difference of the RF signal input to each DP-MZM is set to π / 2, and the drive parameters of each DP-MZM are carefully adjusted. Can produce a pure 4x light-to-tone. With this configuration, it is possible to generate a millimeter wave or terahertz wave signal, which is difficult to generate with a wireless oscillator, by optical means.

図２は、縦続接続される２つのＤＰ−ＭＺＭのうち、一つのＤＰ−ＭＺＭを用いた場合の概略構成を示す図である。ＬＤ２１は、レーザダイオード（Laser Diode）であり、第１のＭＺＩ２５、第２のＭＺＩ２７、および第３のＭＺＩ２９は、マッハツェンダー干渉計である。ＰＤ３１は、フォトダイオードである。第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７は、並列に配置されており、第３のＭＺＩ２９は、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７を含む。これらの第１〜第３のＭＺＩはチャープフリー構造（chirp-free configuration）であり、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７への入力光の分岐比をα（０≦α≦１）とする。本発明の光ツートーン信号発生方法では、３つの独立なＤＣ電圧と、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７のＲＦ駆動電圧、およびそれらＲＦ信号の位相差Δφをそれぞれ制御する。 FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration when one DP-MZM is used among two DP-MZMs connected in cascade. The LD 21 is a laser diode, and the first MZI 25, the second MZI 27, and the third MZI 29 are Mach-Zehnder interferometers. The PD 31 is a photodiode. The first MZI 25 and the second MZI 27 are arranged in parallel, and the third MZI 29 includes the first MZI 25 and the second MZI 27. These first to third MZIs have a chirp-free configuration, and the branching ratio of input light to the first MZI 25 and the second MZI 27 is α (0 ≦ α ≦ 1). In the optical two-tone signal generation method of the present invention, three independent DC voltages, the RF drive voltages of the first MZI 25 and the second MZI 27, and the phase difference Δφ between these RF signals are controlled.

図２では、各ＤＰ−ＭＺＭに対して設定したパラメータを併せて示している。すなわち、第１のＭＺＩ２５に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_１、第１および第２のＭＺＩ２５、２７におけるＲＦ信号の位相差Δφ、第１のＭＺＩ２５に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、第２のＭＺＩ２７に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_２、第２のＭＺＩ２７に対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−２}の５つのパラメータが存在する。第１のＭＺＩ２５に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_１、および第２のＭＺＩ２７に対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_２は以下の二式で表される。 FIG. 2 also shows parameters set for each DP-MZM. That is, the RF drive voltage V ₁ applied to the first MZI 25, the phase difference Δφ of the RF signal in the first and second MZIs 25 and 27, and the DC bias voltage V _bias−1 applied to the first MZI 25. There are five parameters: an RF drive voltage V ₂ applied to the second MZI 27 and a DC bias voltage V _bias-2 applied to the second MZI 27. The RF drive voltage V ₁ applied to the first MZI 25 and the RF drive voltage V ₂ applied to the second MZI 27 are expressed by the following two expressions.

V₁(t) = V₁・sin(ω_RFt+Df)・・・（１）
V₂(t) = V₂・sin(ω_RFt) ・・・（２）
また、ＤＰ−ＭＺＭに入力される光信号は、以下の式で表される。 V ₁ (t) = V ₁ · sin (ω _RF t + Df) (1)
V ₂ (t) = V ₂ · sin (ω _RF t) (2)
An optical signal input to the DP-MZM is expressed by the following equation.

E_in(t) = E_in・cos(w₀t)・・・（３）
但し、c₀を真空中の光速としてω₀ = 2π・c₀/λ₀である。 E _in (t) = E _in · cos (w ₀ t) (3)
However, the c ₀ is _{_{ω 0 = 2π · c 0 /}} λ 0 as the speed of light in vacuum.

なお、入力ＲＦ信号の周波数スペクトルｆ_ＲＦ（但しｆ_ＲＦ＝ω_ＲＦ／２π）を、図２中、紙面に対して左上に示し、入力光信号の波長スペクトルλ_０を、図２中、紙面に対して左下に示す。 In addition, the frequency spectrum f _RF (where f _RF = ω _RF / 2π) of the input RF signal is shown in the upper left of the paper surface in FIG. 2, and the wavelength spectrum λ ₀ of the input optical signal is shown on the paper surface in FIG. On the lower left.

第１のＭＺＩ２５から出力される変調された光信号の電界Ｅ_１（ｔ）および第２のＭＺＩ２７から出力される変調された光信号の電界Ｅ_２（ｔ）は、以下の二式で表わすことができる。 The electric field E ₁ (t) of the modulated optical signal output from the first MZI 25 and the electric field E ₂ (t) of the modulated optical signal output from the second MZI 27 are expressed by the following two expressions: Can do.

そして、第３のＭＺＩ２９を経て、ＤＰ−ＭＺＭの光出力Ｅ_ｏｕｔは、以下の式で表わされる。

Then, via the third MZI 29, the optical output E _out of the DP-MZM is expressed by the following equation.

なお、単純化のため、上記の（４）〜（６）式では各ＭＺＩの光損失を無視している。また、上述のパラメータのうち、バイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−１}とＶ_{ｂｉａｓ−２}は常に同一の値であり、以下の検討では両者をＶ_ｍの記号で表す。

For simplification, the optical loss of each MZI is ignored in the above equations (4) to (6). Further, among the above parameters, a bias voltage _{V bias-1} and _{V bias-2} is always the same value, represented by the symbol both _{V m} in the following discussion.

Ｖ_{ｂｉａｓ−１}＝Ｖ_{ｂｉａｓ−２}＝Ｖ_ｍ・・・（７）
“Jacobi-Anger expansion”を使うことで、ｎ次のサイドバンド相対的な出力電力Ｉ_ｎは、以下のように与えられる。 _{_{_{V bias-1 = V bias-}}} 2 = V m ··· (7)
"Jacobi-Anger expansion" By using, n order sideband relative output power I _n is given as follows.

また、ｄ_１，_２，Ｖ_ｂ，およびＶ_ｃはそれぞれ下式で定義されるパラメータである。 D ₁ , _2, V _b, and V _c are parameters defined by the following equations, respectively.

なお、上記で得られた（８）式は、α＝０．５とした時に、非特許文献２に開示されている式の一つに近似する。

The equation (8) obtained above approximates one of the equations disclosed in Non-Patent Document 2 when α = 0.5.

また、出力光信号の波長スペクトルを、図２中、紙面に対して右下に示し、出力ＲＦ信号の周波数スペクトル（２ｆ_ＲＦ）を、図２中、紙面に対して右上に示す。 Further, the wavelength spectrum of the output optical signal is shown in the lower right with respect to the paper surface in FIG. 2, and the frequency spectrum (2f _RF ) of the output RF signal is shown in the upper right with respect to the paper surface in FIG.

以下の実施例では、光ツートーン信号を生成する際に最も良いモードを示す。なお、各光ツートーン信号は、それぞれ異なるパラメータで生成され、また、ここで示すパラメータに限定されるわけではない。 The following example shows the best mode for generating an optical two-tone signal. Each optical two-tone signal is generated with different parameters, and is not limited to the parameters shown here.

ここで、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７を駆動するＲＦ信号の周波数の２倍となる周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させる場合、Ｘ＝（Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、Ｖ_{ｂｉａｓ−３}、Δφ）とし、２倍の場合をＮ＝１とすると、純粋な光ツートーン信号を発生させるために満たすべき最適値は、以下の式を満たす。 Here, when generating an optical two-tone signal having a frequency interval that is twice the frequency of the RF signal that drives the first MZI 25 and the second MZI 27, X = (V ₁ , V ₂ , V _bias−1 , V _bias−2 , V _bias−3 , Δφ) and N = 1 in the case of 2 times, the optimum value to be satisfied in order to generate a pure optical two-tone signal satisfies the following expression.

ただし、Ｉ_Ｎ（Ｘ）は、式（８）で定義されたサイドバンドの出力電力である。

However, I _N (X) is the sideband output power defined by Equation (8).

式（８）から、不要なサイドバンドを取り除くために変数Ｖ_ｂを以下のように選ぶこと
によって、容易に４つのトーンに減らすことができる５つの自由度があることが分かる。
変数Ｖ_ｂは、以下のように定められる。 From equation (8), it can be seen that there are five degrees of freedom that can easily be reduced to four tones by choosing the variable V _b to remove unwanted sidebands as follows:
The variable _Vb is determined as follows.

以下、ＤＰ−ＭＺＭを一つ用いて、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７を駆動するＲＦ信号の周波数の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させるための最適なパラメータについて具体的に説明する。 Hereinafter, specific parameters for generating an optical two-tone signal having a frequency interval twice as high as the frequency of the RF signal that drives the first MZI 25 and the second MZI 27 using one DP-MZM will be specifically described. explain.

実施例１では、ＤＰ−ＭＺＭを一つ用いて、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７を駆動するＲＦ信号の周波数の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させるための最適なパラメータについて説明する。以下のテーブル１に、分岐比αが理想的な値（０．５）である時に、所望成分である１次サイドバンド成分のパワーが最大となる各パラメータの値を示す。このように、マッハツェンダー変調器を駆動する際のパラメータを決定することによって、入力した光ツートーン信号の周波数間隔が、入力ＲＦ信号の周波数の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を生成することが可能となる。 In the first embodiment, optimum parameters for generating an optical two-tone signal having a frequency interval twice as high as the frequency of the RF signal that drives the first MZI 25 and the second MZI 27 using one DP-MZM are used. explain. Table 1 below shows the values of the parameters that maximize the power of the primary sideband component, which is the desired component, when the branching ratio α is an ideal value (0.5). In this way, by determining the parameters for driving the Mach-Zehnder modulator, an optical two-tone signal having a frequency interval of the input optical two-tone signal that is twice the frequency of the input RF signal is generated. Is possible.

テーブル１に示したパラメータのうち、Ｖ_１およびＶ_２を除いた４つのパラメータは、以下のさらなる最適化手順においても変化させない。これにより、不要成分のうち、主キャリア成分および偶数次のサイドバンド成分のパワーを常に０に保つことができる。 Of the parameters shown in Table 1, the four parameters except for V ₁ and V ₂ are not changed in the following further optimization procedure. Thereby, the powers of the main carrier component and the even-order sideband component among the unnecessary components can always be kept at zero.

所望の１次サイドバンド成分の強度Ｉ_１（但し、高周波側と低周波側は同じ強度となる）、不要成分である３次および５次サイドバンド成分の強度をＩ_３およびＩ_５で表すと、Ｉ_１、Ｉ_５、Ｉ_１／Ｉ_３およびＩ_１／Ｉ_５の値は、δ_１＝δ_２とした場合、図３に示すように変化する。図３中の「Upper Bound」で示した線が、テーブル１に示した各パラメータの値に相当する。Ｉ_１の値は可能な限り大きく保つことが望ましいが、一方で不要成分の抑圧比を表すＩ_１／Ｉ_３およびＩ_１／Ｉ_５を可能な限り大きく保つことも求められる。そこで、以下のように最適化を行う。

The intensity I _{1 of the} desired primary sideband component (however, the high frequency side and the low frequency side have the same intensity), and the intensity of the unnecessary third and fifth order sideband components are represented by I ₃ and I _5. , I ₁ , I ₅ , I ₁ / I _3, and I ₁ / I ₅ change as shown in FIG. 3 when δ ₁ = δ ₂ . The lines indicated by “Upper Bound” in FIG. 3 correspond to the values of the parameters shown in Table 1. While it is desirable to keep the value of I ₁ as large as possible, it is also required to keep I ₁ / I ₃ and I ₁ / I ₅ representing the suppression ratio of unnecessary components as large as possible. Therefore, optimization is performed as follows.

分岐比αが理想的な値、すなわち０．５である場合、Ｉ_３は常に０であるので、不要成分として現れるのはＩ_５である。Ｉ_５の値がシステムの雑音レベル以下であれば、それ以上にＩ_５の値を抑圧する必要はない。システムの雑音レベルは、ＤＰ−ＭＺＭ変調器への入力光信号パワー、ＤＰ−ＭＺＭ変調器の挿入損失、ＤＰ−ＭＺＭ光変調器とフォトダイオードの間の光損失、およびフォトダイオード自体の雑音レベルで決定されるため、図３の縦軸の値で一意に決定することはできないが、仮に同図縦軸上で６０ｄＢとすると、Ｉ_５のパワーを図中の「Noise Level」で示した線より小さくする必要はない。従って、δ_１およびδ_２の値は、図３中の「Lower Bound」と「Upper Bound」の線で示した間の１点に設定すればよい。この間のどの点に設定するかは、生成される光ツートーン信号を利用するシステム全体の要求条件に依存するため、一意には決定できないが、少なくともこの範囲に最適点が存在する。 When the branching ratio α is an ideal value, that is, 0.5, since I ₃ is always 0, it is I ₅ that appears as an unnecessary component. If the value of I ₅ is below the noise level of the system, it is not necessary to suppress the value of I ₅ further. The noise level of the system is the input optical signal power to the DP-MZM modulator, the insertion loss of the DP-MZM modulator, the optical loss between the DP-MZM optical modulator and the photodiode, and the noise level of the photodiode itself. Since it is determined, it cannot be uniquely determined by the value on the vertical axis in FIG. 3, but if it is set to 60 dB on the vertical axis in the figure, the power of I ₅ is obtained from the line indicated by “Noise Level” in the figure. There is no need to make it smaller. Therefore, the values of δ ₁ and δ ₂ may be set to one point between the “Lower Bound” and “Upper Bound” lines in FIG. The point to be set in the meantime depends on the requirements of the entire system using the generated optical two-tone signal and cannot be determined uniquely. However, there is an optimum point at least in this range.

次に、分岐比αが理想的な値でなかった場合の最適化手法を説明する。一例として、分岐比αが０．４であった場合を、図３中に示している。この時は、δ_１とδ_２を同一の値のままで変化させると、上述の「Lower Bound」と「Upper Bound」の間でＩ_１／Ｉ_３はＩ_１／Ｉ_５より常に小さくなってしまい、不要成分の抑圧比を十分確保することが難しい。そこで、図４に示すように、δ_２のみを変化させる。すると、図３の「Lower Bound」に近接した点にＩ_１／Ｉ_３が最大となるピーク点が存在する。このピーク点付近にＩ_１／Ｉ_３≧Ｉ_１／Ｉ_５となる範囲が存在し、ピーク点から図４中、右寄りでＩ_１／Ｉ_３＝Ｉ_１／Ｉ_５となる交点までの範囲が、αが０．４の時の狭義の最適範囲である。広義には、このピーク点付近において、Ｉ_１／Ｉ_３が生成される光ツートーン信号を利用するシステムの要求条件を満たす程度に大きい範囲が最適範囲である。 Next, an optimization method when the branching ratio α is not an ideal value will be described. As an example, a case where the branching ratio α is 0.4 is shown in FIG. At this time, if δ ₁ and δ ₂ are changed with the same value, I ₁ / I ₃ is always smaller than I ₁ / I ₅ between the above-mentioned “Lower Bound” and “Upper Bound”. Therefore, it is difficult to secure a sufficient suppression ratio of unnecessary components. Therefore, as shown in FIG. 4, only δ ₂ is changed. Then, there is a peak point where I ₁ / I ₃ is maximum at a point close to “Lower Bound” in FIG. There is a range where I ₁ / I ₃ ≧ I ₁ / I _{5 in the} vicinity of this peak point, and there is a range from the peak point to the intersection where I ₁ / I ₃ = I ₁ / I _{5 on} the right side in FIG. , Α is the narrowest optimum range when 0.4. In a broad sense, the optimum range is a range that is large enough to satisfy the requirements of a system that uses an optical two-tone signal in which I ₁ / I ₃ is generated near the peak point.

図５は、第２の実施例に係る光変調器の概略構成を示す図である。実施例２では、２つのＤＰ−ＭＺＭを縦続接続し、各ＤＰ−ＭＺＭを実施例１で示した方法で駆動する。さらに、２つのＤＰ−ＭＺＭにおいて、前段のＤＰ−ＭＺＭに入力するＲＦ信号と、後段のＤＰ−ＭＺＭに入力するＲＦ信号の位相差を、π／２とする。 FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of the optical modulator according to the second embodiment. In the second embodiment, two DP-MZMs are connected in cascade, and each DP-MZM is driven by the method shown in the first embodiment. Further, in the two DP-MZMs, the phase difference between the RF signal input to the preceding DP-MZM and the RF signal input to the subsequent DP-MZM is π / 2.

図５において、ＬＤ２１は、レーザダイオード（Laser Diode）であり、ＬＯ２３は、局部発振器（Local Oscillator）である。ＶＡ１８ｃ、１８ｄは、可変減衰器（Variable Attenuator）であり、ＰＳ１８ｅおよびＰＳ５０は、移相器（Phase Shifter）である。ＯＡ１１は、光増幅器（Optical Amplifier）である。ＰＤ３１は、フォトダイオード（Photo Diode）である。 In FIG. 5, LD 21 is a laser diode, and LO 23 is a local oscillator. The VA 18c and 18d are variable attenuators, and the PS 18e and PS 50 are phase shifters. The OA 11 is an optical amplifier. The PD 31 is a photodiode (Photo Diode).

前段および後段のＤＰ−ＭＺＭにおいて、第１のＭＺＩ２５、第２のＭＺＩ２７、および第３のＭＺＩ２９は、マッハツェンダー干渉計である。第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７は、並列に配置されており、第３のＭＺＩ２９は、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７を含む。これらの第１〜第３のＭＺＩはチャープフリー構造（chirp-free configuration）であり、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇへの入力光の分岐比をα（０≦α≦１）とする。 In the front-stage and rear-stage DP-MZM, the first MZI 25, the second MZI 27, and the third MZI 29 are Mach-Zehnder interferometers. The first MZI 25 and the second MZI 27 are arranged in parallel, and the third MZI 29 includes the first MZI 25 and the second MZI 27. The first to third MZIs have a chirp-free configuration, and the branching ratio of the input light to the first MZI 18f and the second MZI 18g is α (0 ≦ α ≦ 1).

実施形態２に係る光ツートーン信号発生方法では、３つの独立なＤＣ電圧と、第１のＭＺＩ２５および第２のＭＺＩ２７のＲＦ駆動電圧、およびそれらＲＦ信号の位相差Δφをそれぞれ制御すると共に、ＰＳ５０において、位相差をπ／２とする。 In the optical two-tone signal generation method according to the second embodiment, the three independent DC voltages, the RF drive voltages of the first MZI 25 and the second MZI 27, and the phase difference Δφ of these RF signals are respectively controlled, and in the PS 50 The phase difference is π / 2.

すなわち、ＤＰ−ＭＺＭを二段に縦続接続し、それぞれを上記実施例１で示したように、入力ＲＦ信号の周波数の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させる場合と同じ条件で駆動させる。この時、前段の（第一の）ＤＰ−ＭＺＭに入力するＲＦ信号と後段の（第二の）ＤＰ−ＭＺＭに入力するＲＦ信号にπ／２の位相差を与える。これにより、入力ＲＦ信号の周波数の４倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させることが可能となる。各ＤＰ−ＭＺＭで入力ＲＦ信号の周波数の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生する場合の駆動パラメータは、それ以上の周波数間隔に比べて制御が容易である。従って、上記のＤＰ−ＭＺＭを二段に縦続接続した構成でも、各々のＤＰ−ＭＺＭは容易に制御が可能である。 That is, DP-MZM is cascaded in two stages, and each is driven under the same conditions as in the case of generating an optical two-tone signal having a frequency interval twice the frequency of the input RF signal as shown in the first embodiment. Let At this time, a phase difference of π / 2 is given to the RF signal input to the first (first) DP-MZM and the RF signal input to the second (second) DP-MZM. This makes it possible to generate an optical two-tone signal having a frequency interval that is four times the frequency of the input RF signal. The drive parameters for generating an optical two-tone signal having a frequency interval twice as high as the frequency of the input RF signal in each DP-MZM are easier to control than a frequency interval greater than that. Therefore, each DP-MZM can be easily controlled even in a configuration in which the above-described DP-MZMs are cascade-connected in two stages.

図６は、実施例２における各ＤＰ−ＭＺＭの駆動パラメータを示す図である。第３のＭＺＩのＹ分岐における分岐比αが、０．５である場合と、０．５でない場合との両方について示す。図７は、実施例２における各ＤＰ−ＭＺＭを、図６に示す駆動パラメータを用いて駆動させた結果を示す図である。「Double Max」は、前段の（第一の）ＤＰ−ＭＺＭの出力を示し、「Cascaded Double Max」は、後段（第二の）ＤＰ−ＭＺＭの出力を示す。このように、入力ＲＦ信号の周波数の４倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させることが可能となる。 FIG. 6 is a diagram illustrating drive parameters of each DP-MZM in the second embodiment. Both the case where the branching ratio α in the Y branch of the third MZI is 0.5 and the case where it is not 0.5 will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a result of driving each DP-MZM in Example 2 using the drive parameters illustrated in FIG. 6. “Double Max” indicates the output of the first (first) DP-MZM, and “Cascaded Double Max” indicates the output of the second (second) DP-MZM. In this way, it is possible to generate an optical two-tone signal having a frequency interval that is four times the frequency of the input RF signal.

以上説明したように、本実施形態によれば、生成される光ツートーン信号の周波数間隔が入力ＲＦ信号の周波数の４倍である所望のサイドバンド成分のみからなる、純度の高い光ツートーン信号を生成することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, a high-purity optical two-tone signal consisting only of desired sideband components in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is four times the frequency of the input RF signal is generated. It becomes possible to do.

なお、本実施形態では、ＤＰ−ＭＺＭを二段に縦続接続し、一台のＤＰ−ＭＺＭで入力ＲＦ信号の周波数の２倍の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させる例を示したが、本発明は、これに限定されるわけではない。例えば、一台のＤＰ−ＭＺＭで入力ＲＦ信号の周波数の４倍以上の周波数間隔を有する光ツートーン信号を発生させる駆動パラメータで各々のＤＰ−ＭＺＭを駆動することで、より高い倍数の光ツートーン信号を発生させることも可能である。一方、ＤＰ−ＭＺＭの縦続接続は二段のみならず、三段以上であっても光ツートーン信号を発生することが可能である。 In this embodiment, the DP-MZM is cascaded in two stages, and an optical two-tone signal having a frequency interval twice the frequency of the input RF signal is generated by one DP-MZM. The present invention is not limited to this. For example, by driving each DP-MZM with a driving parameter that generates an optical two-tone signal having a frequency interval of four times or more the frequency of the input RF signal with one DP-MZM, a higher multiple optical two-tone signal is obtained. It is also possible to generate On the other hand, the DP-MZM cascade connection can generate an optical two-tone signal not only in two stages but also in three or more stages.

１０光ツートーン信号発生部
１２光伝送路
１４ＤＭＵＸ（Optical De-MUltipleXer：光デマルチプレクサ）
１６ａ光伝送路
１６ｂ光伝送路
１８光変調器
１８ｃＶＡ（Variable Attenuator）
１８ｄＶＡ（Variable Attenuator）
１８ｅＰＳ（Phase Shifter）
２０ＭＵＸ（Optical Multiplexer：光マルチプレクサ）
２１ＬＤ（Laser Diode）
２２光伝送路
２３ＬＯ（Local Oscillator）
２４光源変換部（High Speed PD）
２５第１のＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）
２６アンテナ
２７第２のＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）
２９第３のＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）
３１ＰＤ（Photo Diode）
５０ＰＳ（Phase Shifter）
Ｖ_π ＭＺＩの半波電圧
Ｖ_１第１のＭＺＩのＲＦ駆動電圧
Ｖ_２第２のＭＺＩのＲＦ駆動電圧
Ｖ_{ｂｉａｓ−１} 第１のＭＺＩのＤＣバイアス電圧
Ｖ_{ｂｉａｓ−２} 第２のＭＺＩのＤＣバイアス電圧
Ｖ_{ｂｉａｓ−３} 第３のＭＺＩのＤＣバイアス電圧
Δφ 第１のＭＺＩのＲＦ信号と第２のＭＺＩのＲＦ信号との位相差
Ｊｎ（．）ｎ次の第一種ベッセル関数
α 第３のＭＺＩの上下アーム間の分岐比
ω_ＲＦ光ツートーン信号発生部が発生する光ツートーン信号の周波数間隔（ＬＯが発生
する周波数） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical two tone signal generation part 12 Optical transmission line 14 DMUX (Optical De-MUltipleXer: Optical demultiplexer)
16a Optical transmission line 16b Optical transmission line 18 Optical modulator 18c VA (Variable Attenuator)
18d VA (Variable Attenuator)
18e PS (Phase Shifter)
20 MUX (Optical Multiplexer)
21 LD (Laser Diode)
22 Optical transmission line 23 LO (Local Oscillator)
24 Light source converter (High Speed PD)
25 First MZI (Mach-Zehnder Interferometer)
26 Antenna 27 Second MZI (Mach-Zehnder Interferometer)
29 3rd MZI (Mach-Zehnder Interferometer)
31 PD (Photo Diode)
50 PS (Phase Shifter)
V _π MZI half-wave voltage V ₁ First MZI RF drive voltage V ₂ Second MZI RF drive voltage V _bias-1 First MZI DC bias voltage V _bias-2 Second MZI DC bias Voltage _Vbias-3 DC bias voltage Δφ of the third MZI Δφ phase difference between the RF signal of the first MZI and the RF signal of the second MZI Jn (.) Nth-order first-order Bessel function α Third MZI The branching ratio between the upper and lower arms of ω The frequency interval of the optical two-tone signal generated by the _RF optical two-tone signal generator (frequency at which the LO is generated)

Claims

A method for generating an optical two-tone signal, comprising:
First and second sub-Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel with the upper arm and the lower arm, respectively, and a third main Mach-Zehnder interferometer comprising an upper arm and a lower arm including the sub-Mach-Zehnder interferometers Two DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulators having
A coherent optical signal is input to the first DP-MZM type optical modulator,
The optical signal output from the first DP-MZM type optical modulator is input to the second DP-MZM type optical modulator,
RF drive voltage V ₁ applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer of each DP-MZM type optical modulator, and the level of the RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers Phase difference Δφ, DC bias voltage V _bias−1 applied to the _first sub-Mach-Zehnder interferometer, RF drive voltage V ₂ applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer, the second sub-Mach-Zehnder interferometer Each of the Mach-Zehnder interferometers is driven by a DC bias voltage V _bias-2 applied to the Mach-Zehnder interferometer and a DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer. when the distribution ratio of the first and second optical signals for the sub Mach-Zehnder interferometer alpha: based on (1-alpha), the RF drive voltages V ₁ While correcting the RF drive voltage V ₂ and the first DP-MZM optical modulator of the first and second RF signal and the second DP-MZM type light input to the sub Mach-Zehnder interferometer A method for generating an optical two-tone signal, characterized in that a phase difference Δφ _s is given to an RF signal input to the first and second sub Mach-Zehnder interferometers of the modulator.

2. The method of generating an optical two-tone signal according to claim 1, wherein the phase difference Δφ _s is π / 2.

In each of the DP-MZM type optical modulators,
Using the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , and a voltage V _π that gives a phase modulation of π corresponding to a half wavelength to the input optical signal, parameters δ ₁ and δ ₂ are
δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π ,
If the branching ratio is 0.5 and each parameter δ ₁ and δ ₂ is δ ₁ = δ ₂ ,
In relation to the parameters [delta] ₁ and [delta] ₂ and intensity of each sideband component, while retaining the desired primary sideband components, parameters for suppressing unnecessary main carrier component and a sideband component [delta] ₁ and [delta] ₂ The optimal point is distributed below the point where the intensity of the desired primary sideband component becomes the maximum value and the point where the fifth order sideband component becomes the predetermined threshold or less. The method for generating an optical two-tone signal according to claim 1 or 2.

In each of the DP-MZM type optical modulators,
Using the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , and a voltage V _π that gives a phase modulation of π corresponding to a half wavelength to the input optical signal, parameters δ ₁ and δ ₂ are
δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π ,
When the branching ratio is not 0.5, the parameter δ ₁ is set to a constant value, and the parameter δ ₂ is changed,
In the relationship between the parameter δ ₂ and the suppression ratio of the unnecessary main carrier component and the sideband component with respect to the desired primary sideband component, the unnecessary main carrier component and the sideband component are maintained while maintaining the desired primary sideband component. The optimal points of the parameter δ ₂ for suppressing the distribution are distributed in a certain range including a point where the suppression ratio of the third-order sideband component to the desired first-order sideband component is maximum. The method for generating an optical two-tone signal according to claim 2.

In each of the DP-MZM type optical modulators,
When the branching ratio is 0.5, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , and the DC bias voltage V _bias−
₂ and the DC bias voltage V _bias-3 are determined as shown in the following table using a voltage V _π that gives a phase modulation of π corresponding to a half wavelength to an input optical signal. The method for generating an optical two-tone signal according to claim 1 or 2.

First and second sub-Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel to the upper arm and the lower arm, respectively, and a third main Mach-Zehnder interference composed of an upper arm and a lower arm including the sub-Mach-Zehnder interferometers A method of controlling a DP-MZM (Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) type optical modulator having a meter,
Of the two DP-MZM optical modulators connected in cascade, a coherent optical signal is input to the first DP-MZM optical modulator,
The optical signal output from the first DP-MZM type optical modulator is input to the second DP-MZM type optical modulator,
RF drive voltage V ₁ applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer of each DP-MZM type optical modulator, and the level of the RF signal input to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers Phase difference Δφ, DC bias voltage V _bias−1 applied to the _first sub-Mach-Zehnder interferometer, RF drive voltage V ₂ applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer, the second sub-Mach-Zehnder interferometer Each of the Mach-Zehnder interferometers is driven by a DC bias voltage V _bias-2 applied to the Mach-Zehnder interferometer and a DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer. when the distribution ratio of the first and second optical signals for the sub Mach-Zehnder interferometer alpha: based on (1-alpha), the RF drive voltages V ₁ While correcting the RF drive voltage V ₂ and the first DP-MZM optical modulator of the first and second RF signal and the second DP-MZM type light input to the sub Mach-Zehnder interferometer A method for controlling an optical modulator, comprising: providing a phase difference Δφ _s to an RF signal input to the first and second sub Mach-Zehnder interferometers of the modulator.

The optical modulator control method according to claim 6, wherein the phase difference Δφ _s is π / 2.