JP3058878B2 - 光学的ａ／ｄ変換装置及び方法 - Google Patents
光学的ａ／ｄ変換装置及び方法Info
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- Nonlinear Science (AREA)
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光学シ
ステムに関し、更に特定すれば、光アナログ−デジタル
変換器に関するものである。
ステムに関し、更に特定すれば、光アナログ−デジタル
変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】技術の急速な進歩、特に処理の高速化、
チャネル帯域幅の拡大、及び伝送信頼性向上の結果、光
学領域及びその可能性に対する関心が確実に増大してい
る。電気的な無線周波数（ＲＦ）に基づく処理と比較す
ると比較的新しい分野であるため、既存の利用可能な光
学技術は、多くの分野において未だ未熟である。特に、
デジタル光学部品による高速広帯域処理は、その発展が
約束されていたものの、ＲＦ領域においては既に当然で
ある基礎的技術の多くが欠如していたり未熟であるため
に、頓挫してしまっている。
チャネル帯域幅の拡大、及び伝送信頼性向上の結果、光
学領域及びその可能性に対する関心が確実に増大してい
る。電気的な無線周波数（ＲＦ）に基づく処理と比較す
ると比較的新しい分野であるため、既存の利用可能な光
学技術は、多くの分野において未だ未熟である。特に、
デジタル光学部品による高速広帯域処理は、その発展が
約束されていたものの、ＲＦ領域においては既に当然で
ある基礎的技術の多くが欠如していたり未熟であるため
に、頓挫してしまっている。
【０００３】このような観点から、光アナログ−デジタ
ル変換器は、技術的進歩が望まれる技術の１つである。
即ち、現在のデジタル光学システムは、電気的／ＲＦ領
域におけるデジタル化を基本としており、光学領域とＲ
Ｆ領域との間において、変換を双方向に行う必要がある
が、この変換は低速であり、損失が多く、しかもノイズ
が多い。更に、今日の光アナログ−デジタル変換器は、
「ダウンワード・フォールディング（下方折半）連続近
似手法」（ｄｏｗｎｗａｒｄ−ｆｏｌｄｉｎｇｓｕｃｃ
ｅｓｓｉｖｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ ａｐｐｒ
ｏａｃｈ）を利用して、サンプリングされたアナログ信
号を特定のスレシホルドと比較する検査を行う。サンプ
ル即ちサンプリングされた信号の振幅がスレシホルド未
満である場合、そのビットを「ロー（低）」にセット
し、該サンプルをそのまま次のビット段に受け渡す。サ
ンプルの信号振幅がスレシホルドよりも大きい場合、そ
のビットは「ハイ（高）」にセットされ、システムは、
それを次のビット段に受け渡す前に、スレシホルド値だ
けサンプルの振幅を減少させる。このようにして、連続
する各段において、サンプルをスレシホルドと比較する
検査を行って、徐々に０に近づけていく。かかる変換器
のアルゴリズムは、光学分野では実施が困難である。こ
れは、光信号を互いに減算するための簡素で高精度の方
法が依然として開発されていないからである。
ル変換器は、技術的進歩が望まれる技術の１つである。
即ち、現在のデジタル光学システムは、電気的／ＲＦ領
域におけるデジタル化を基本としており、光学領域とＲ
Ｆ領域との間において、変換を双方向に行う必要がある
が、この変換は低速であり、損失が多く、しかもノイズ
が多い。更に、今日の光アナログ−デジタル変換器は、
「ダウンワード・フォールディング（下方折半）連続近
似手法」（ｄｏｗｎｗａｒｄ−ｆｏｌｄｉｎｇｓｕｃｃ
ｅｓｓｉｖｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ ａｐｐｒ
ｏａｃｈ）を利用して、サンプリングされたアナログ信
号を特定のスレシホルドと比較する検査を行う。サンプ
ル即ちサンプリングされた信号の振幅がスレシホルド未
満である場合、そのビットを「ロー（低）」にセット
し、該サンプルをそのまま次のビット段に受け渡す。サ
ンプルの信号振幅がスレシホルドよりも大きい場合、そ
のビットは「ハイ（高）」にセットされ、システムは、
それを次のビット段に受け渡す前に、スレシホルド値だ
けサンプルの振幅を減少させる。このようにして、連続
する各段において、サンプルをスレシホルドと比較する
検査を行って、徐々に０に近づけていく。かかる変換器
のアルゴリズムは、光学分野では実施が困難である。こ
れは、光信号を互いに減算するための簡素で高精度の方
法が依然として開発されていないからである。
【０００４】したがって、ＲＦ技術には殆ど又は全く依
存せずに、光アナログ信号を光デジタル信号に変換する
ことにより、システムの複雑度を減らし、高速広帯域処
理の進展を可能にするためのデバイスの提案が、切望さ
れている。
存せずに、光アナログ信号を光デジタル信号に変換する
ことにより、システムの複雑度を減らし、高速広帯域処
理の進展を可能にするためのデバイスの提案が、切望さ
れている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術にお
ける前述の欠点及びその他の欠点に対処し、これらを克
服するものである。本発明は、第１の態様において、ア
ナログ信号をデジタル信号に変換する装置を提供する。
この装置は、光キャリア信号を発生する手段と、光キャ
リア信号をアナログＲＦ信号で周波数変調し、変調光信
号を発生する手段と、一連のアナログ−デジタル・ステ
ージとを含み、各アナログ−デジタル・ステージが、デ
ジタル信号における１ビットの信号を発生する。一連の
アナログ−デジタル・ステージの各々は、変調光信号を
第１及び第２のパスバンド内でフィルタリングし、それ
に応答して第１及び第２のフィルタ済信号を発生する手
段と、第２フィルタ済信号が第２バンドパス以内にある
場合には第１の２進信号を発生し、第２のフィルタ済信
号が第２のパスバンドの外側にある場合には第２の２進
信号を発生する手段と、第２のフィルタ済信号の周波数
を低下させてダウンシフト信号を発生する手段と、第１
のフィルタ済信号とダウンシフト信号とを結合して周波
数が低下された変調信号を発生する手段とを含んでい
る。
ける前述の欠点及びその他の欠点に対処し、これらを克
服するものである。本発明は、第１の態様において、ア
ナログ信号をデジタル信号に変換する装置を提供する。
この装置は、光キャリア信号を発生する手段と、光キャ
リア信号をアナログＲＦ信号で周波数変調し、変調光信
号を発生する手段と、一連のアナログ−デジタル・ステ
ージとを含み、各アナログ−デジタル・ステージが、デ
ジタル信号における１ビットの信号を発生する。一連の
アナログ−デジタル・ステージの各々は、変調光信号を
第１及び第２のパスバンド内でフィルタリングし、それ
に応答して第１及び第２のフィルタ済信号を発生する手
段と、第２フィルタ済信号が第２バンドパス以内にある
場合には第１の２進信号を発生し、第２のフィルタ済信
号が第２のパスバンドの外側にある場合には第２の２進
信号を発生する手段と、第２のフィルタ済信号の周波数
を低下させてダウンシフト信号を発生する手段と、第１
のフィルタ済信号とダウンシフト信号とを結合して周波
数が低下された変調信号を発生する手段とを含んでい
る。
【０００６】別の態様では、本発明は、アナログ信号を
デジタル信号に変換する方法を提供する。この方法は、
光キャリア信号を発生するステップと、光キャリア信号
をアナログＲＦ信号で周波数変調し、変調信号を発生す
るステップと、一連のステップにおいてデジタル・ビッ
トを発生するステップとを含む。各一連のステップは、
変調信号を第１及び第２のパスバンド内でフィルタリン
グし、それに応答して第１及び第２のフィルタ済信号を
発生するステップと、第２のフィルタ済信号が第２のバ
ンドパス以内にある場合には第１の２進信号を発生し、
第２のフィルタ済信号が第２のパスバンドの外側にある
場合には第２の２進信号を発生するステップと、第２の
フィルタ済信号の周波数を低下させ、ダウンシフト信号
を発生するステップと、第１のフィルタ済信号とダウン
シフト信号とを結合して、周波数を低下させた変調信号
を発生するステップとを含んでいる。
デジタル信号に変換する方法を提供する。この方法は、
光キャリア信号を発生するステップと、光キャリア信号
をアナログＲＦ信号で周波数変調し、変調信号を発生す
るステップと、一連のステップにおいてデジタル・ビッ
トを発生するステップとを含む。各一連のステップは、
変調信号を第１及び第２のパスバンド内でフィルタリン
グし、それに応答して第１及び第２のフィルタ済信号を
発生するステップと、第２のフィルタ済信号が第２のバ
ンドパス以内にある場合には第１の２進信号を発生し、
第２のフィルタ済信号が第２のパスバンドの外側にある
場合には第２の２進信号を発生するステップと、第２の
フィルタ済信号の周波数を低下させ、ダウンシフト信号
を発生するステップと、第１のフィルタ済信号とダウン
シフト信号とを結合して、周波数を低下させた変調信号
を発生するステップとを含んでいる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態につい
て、以下に説明する。なお、同様の参照番号は、同様の
構造を表すためのものである。図１には、ダウンワード
・フォールディング連続近似手法を利用した、周波数変
調に基づく光アナログ−デジタル変換器１０が示されて
いる。周波数領域においてダウンワード・フォールディ
ング動作を行うことにより、本発明は、光学的なパワー
減算という困難な作業を回避し、その代わりに、周波数
ダウンコンバージョンを基本とする。本発明は、特に、
高速デジタル光リンクにおいて有用である。光学領域に
おいてデジタル化することにより、ビット・レートの高
速化が可能となり、ノイズ・レベルの低下を実現するこ
とができ、システムの煩雑性を減少させることができ
る。
て、以下に説明する。なお、同様の参照番号は、同様の
構造を表すためのものである。図１には、ダウンワード
・フォールディング連続近似手法を利用した、周波数変
調に基づく光アナログ−デジタル変換器１０が示されて
いる。周波数領域においてダウンワード・フォールディ
ング動作を行うことにより、本発明は、光学的なパワー
減算という困難な作業を回避し、その代わりに、周波数
ダウンコンバージョンを基本とする。本発明は、特に、
高速デジタル光リンクにおいて有用である。光学領域に
おいてデジタル化することにより、ビット・レートの高
速化が可能となり、ノイズ・レベルの低下を実現するこ
とができ、システムの煩雑性を減少させることができ
る。
【０００８】図１に示すように、光アナログ−デジタル
変換器１０は、連続するステージ（段）１２、４６、４
８を含み、これらのステージは、スプリッタ１４、１１
４、２１４、第１及び第２のフィルタ１６及び１８、１
１６及び１１８、２１６及び２１８、周波数ダウンシフ
タ２０、１２０、２２０、ならびに、加算器２２、１２
２、２２２を含んでいる。アナログＲＦ入力信号２４
は、光学的周波数変調変調器（ＦＭ変調器）３０におい
て、レーザ２８からのキャリア出力２６を変調する。な
お、レーザ２８の内部変調によって、アナログＲＦ入力
信号２４によりキャリア出力２６を変調して、該入力信
号２４をキャリア上に載せても良い。光学的ＦＭ変調器
３０は、このようなレーザ内部又は外部の変調器のいず
れを含むことも可能であり、新たに開発されたものであ
っても、当技術分野では公知のものでもよい。
変換器１０は、連続するステージ（段）１２、４６、４
８を含み、これらのステージは、スプリッタ１４、１１
４、２１４、第１及び第２のフィルタ１６及び１８、１
１６及び１１８、２１６及び２１８、周波数ダウンシフ
タ２０、１２０、２２０、ならびに、加算器２２、１２
２、２２２を含んでいる。アナログＲＦ入力信号２４
は、光学的周波数変調変調器（ＦＭ変調器）３０におい
て、レーザ２８からのキャリア出力２６を変調する。な
お、レーザ２８の内部変調によって、アナログＲＦ入力
信号２４によりキャリア出力２６を変調して、該入力信
号２４をキャリア上に載せても良い。光学的ＦＭ変調器
３０は、このようなレーザ内部又は外部の変調器のいず
れを含むことも可能であり、新たに開発されたものであ
っても、当技術分野では公知のものでもよい。
【０００９】このようにして、デジタル化すべきアナロ
グＲＦ入力信号２４により光キャリア３６が周波数変調
される。図２には、変調器３０から発生される光変調信
号３６に対する好適な振幅−周波数マッピング３４のグ
ラフが示されている。周波数マッピング３４は、最小信
号振幅Ｓminが周波数帯域の下限ｆLに対応し、最大信号
振幅Ｓmaxが周波数帯域の上限ｆHに対応するように行わ
れる。中間の信号振幅は、ｆL及びｆH間の周波数に線形
にマッピングする。したがって、ＦＭ変調器３０が発生
する信号３６は単一トーンであり、その周波数は、ＲＦ
入力信号２４の振幅に応じて、ｆL〜ｆHの範囲で上下方
向に移動する。図２に示す振幅−周波数マッピング３４
は、線形量子化のために用いられているが、別の実施形
態では、図２の周波数マッピング３４を非線形にするこ
とによって、非線形量子化も容易に実施することができ
る。
グＲＦ入力信号２４により光キャリア３６が周波数変調
される。図２には、変調器３０から発生される光変調信
号３６に対する好適な振幅−周波数マッピング３４のグ
ラフが示されている。周波数マッピング３４は、最小信
号振幅Ｓminが周波数帯域の下限ｆLに対応し、最大信号
振幅Ｓmaxが周波数帯域の上限ｆHに対応するように行わ
れる。中間の信号振幅は、ｆL及びｆH間の周波数に線形
にマッピングする。したがって、ＦＭ変調器３０が発生
する信号３６は単一トーンであり、その周波数は、ＲＦ
入力信号２４の振幅に応じて、ｆL〜ｆHの範囲で上下方
向に移動する。図２に示す振幅−周波数マッピング３４
は、線形量子化のために用いられているが、別の実施形
態では、図２の周波数マッピング３４を非線形にするこ
とによって、非線形量子化も容易に実施することができ
る。
【００１０】図１を参照すると、光変調信号３６は、第
１のステージ１２に入力し、ここで１×２の光スプリッ
タ１４に印加される。１×２の光スプリッタ１４は、光
変調信号３６を等しい第１及び第２の中間信号１９、２
１に分割し、それぞれを第１及び第２の出力経路１５、
１７に出力する。光スプリッタ１４は、入力された光信
号を分割し、それを少なくとも２本の出力経路に出力す
ることができる任意の光デバイスから選択すればよい。
１のステージ１２に入力し、ここで１×２の光スプリッ
タ１４に印加される。１×２の光スプリッタ１４は、光
変調信号３６を等しい第１及び第２の中間信号１９、２
１に分割し、それぞれを第１及び第２の出力経路１５、
１７に出力する。光スプリッタ１４は、入力された光信
号を分割し、それを少なくとも２本の出力経路に出力す
ることができる任意の光デバイスから選択すればよい。
【００１１】相補型である第１及び第２のフィルタ１
６、１８は、バンドパス・フィルタであり、低周波数ｆ
Lから高周波数ｆHまでのバンドパス周波数範囲を協同し
てカバーする。第１のフィルタ１６は、第１の中間信号
１９中の周波数ｆLから（ｆH＋ｆL）／２までの低い方
の周波数のものを通過させ、そして、該フィルタ１６の
出力４７に低周波フィルタ済信号（第１のフィルタ済信
号）４１を出力する。一方、第２のフィルタ１８は、第
２の中間信号２１中の周波数（ｆH＋ｆL）／２からｆH
までの高い方の周波数のものを通過させ、該フィルタ１
８の出力２３に高周波フィルタ済信号（第２のフィルタ
済因業）４３を出力する。第２のフィルタ１８の出力２
３における高周波フィルタ済信号４３は、周波数ダウン
シフタ２０に供給されるとともに、第１のビットを表す
信号ＭＳＢ1となる。即ち、第２の中間信号２１が第２
のフィルタ１８のパスバンドに該当する場合、ＭＳＢ1
は、高レベル状態に対応する「１」にセットされる。逆
に、第２の中間信号２１が第２のフィルタ１８のパスバ
ンドを外れる場合、出力２３には信号パワーはなく、し
たがってＭＳＢ1は低レベル状態に対応する「０」にセ
ットされる。第２の中間信号２１は単一のトーンである
ので、第２の中間信号２１は常にパスバンド領域の完全
に内側か、あるいは完全に外側となり、双方にまたがる
ことはない。
６、１８は、バンドパス・フィルタであり、低周波数ｆ
Lから高周波数ｆHまでのバンドパス周波数範囲を協同し
てカバーする。第１のフィルタ１６は、第１の中間信号
１９中の周波数ｆLから（ｆH＋ｆL）／２までの低い方
の周波数のものを通過させ、そして、該フィルタ１６の
出力４７に低周波フィルタ済信号（第１のフィルタ済信
号）４１を出力する。一方、第２のフィルタ１８は、第
２の中間信号２１中の周波数（ｆH＋ｆL）／２からｆH
までの高い方の周波数のものを通過させ、該フィルタ１
８の出力２３に高周波フィルタ済信号（第２のフィルタ
済因業）４３を出力する。第２のフィルタ１８の出力２
３における高周波フィルタ済信号４３は、周波数ダウン
シフタ２０に供給されるとともに、第１のビットを表す
信号ＭＳＢ1となる。即ち、第２の中間信号２１が第２
のフィルタ１８のパスバンドに該当する場合、ＭＳＢ1
は、高レベル状態に対応する「１」にセットされる。逆
に、第２の中間信号２１が第２のフィルタ１８のパスバ
ンドを外れる場合、出力２３には信号パワーはなく、し
たがってＭＳＢ1は低レベル状態に対応する「０」にセ
ットされる。第２の中間信号２１は単一のトーンである
ので、第２の中間信号２１は常にパスバンド領域の完全
に内側か、あるいは完全に外側となり、双方にまたがる
ことはない。
【００１２】低周波フィルタ済信号４１がある場合、該
信号は第１のフィルタ１６から第１の中間経路４２上に
出力され、加算器２２に直接入力されるので、周波数調
整は行われない。高周波フィルタ済信号４３がある場
合、該信号は第２のフィルタ１８から第２の中間経路３
８に出力され、周波数ダウンシフタ２０に印加される。
周波数ダウンシフタ２０は、高周波フィルタ済信号４３
を（ｆH−ｆL）／２だけダウンコンバードし、ダウンシ
フト信号４５を発生する。その際、ダウンシフト信号４
５は、周波数範囲ｆL〜ｆHまでの低い方の半分に入るよ
うに、以下の式にしたがって発生する。
信号は第１のフィルタ１６から第１の中間経路４２上に
出力され、加算器２２に直接入力されるので、周波数調
整は行われない。高周波フィルタ済信号４３がある場
合、該信号は第２のフィルタ１８から第２の中間経路３
８に出力され、周波数ダウンシフタ２０に印加される。
周波数ダウンシフタ２０は、高周波フィルタ済信号４３
を（ｆH−ｆL）／２だけダウンコンバードし、ダウンシ
フト信号４５を発生する。その際、ダウンシフト信号４
５は、周波数範囲ｆL〜ｆHまでの低い方の半分に入るよ
うに、以下の式にしたがって発生する。
【数１】 ｆnew＝ｆold−（ｆH−ｆL）／２ （１） ダウンシフト信号４５は、ダウンシフタ２０から第３の
中間経路４０を介して加算器２２に入力される。
中間経路４０を介して加算器２２に入力される。
【００１３】第１のステージ１２への入力信号３６は単
一のトーンであり、該ステージの２つのフィルタ１６、
１８は相補的であるので、同一である第１及び第２の中
間信号１９、２１は、２つのフィルタ１６、１８の一方
のみのパスバンドに入っている。２つの中間信号１９、
２１は、フィルタのパスバンドに該当するときにのみ通
され、さもなければ通過を阻止される。したがって、２
つの相補的であるフィルタの一方（１６又は１８）のみ
が常に、第１又は第２の中間信号１９又は２１を通過さ
せ、他方のフィルタは常に、第１又は第２の中間信号１
９又は２１を阻止する。第１及び第２中間信号１９、２
１はそれぞれ、第１及び第２のフィルタ１６、１８に到
達する前に、第１及び第２中間経路１５、１７双方に現
れるが、フィルタ１６、１８の処理後、２つの経路４
２、３８の一方のみに、信号４１又は４３が得られる。
経路４２又は３８のどちらが信号４１又は４３を搬送す
るかは、その時点におけるトーン周波数によって決めら
れる。
一のトーンであり、該ステージの２つのフィルタ１６、
１８は相補的であるので、同一である第１及び第２の中
間信号１９、２１は、２つのフィルタ１６、１８の一方
のみのパスバンドに入っている。２つの中間信号１９、
２１は、フィルタのパスバンドに該当するときにのみ通
され、さもなければ通過を阻止される。したがって、２
つの相補的であるフィルタの一方（１６又は１８）のみ
が常に、第１又は第２の中間信号１９又は２１を通過さ
せ、他方のフィルタは常に、第１又は第２の中間信号１
９又は２１を阻止する。第１及び第２中間信号１９、２
１はそれぞれ、第１及び第２のフィルタ１６、１８に到
達する前に、第１及び第２中間経路１５、１７双方に現
れるが、フィルタ１６、１８の処理後、２つの経路４
２、３８の一方のみに、信号４１又は４３が得られる。
経路４２又は３８のどちらが信号４１又は４３を搬送す
るかは、その時点におけるトーン周波数によって決めら
れる。
【００１４】第１のフィルタ１６からの経路４２と、第
２のフィルタ１８及びダウンコンバータ２０からの経路
４０とは、２×１の光加算器２２において合体する。２
×１光加算器２２は、２つの光導波路からの信号を単一
の光媒体に結合する光学部品であれば、任意のものを採
用することができる。一実施形態では、スプリッタ１４
として選択されたデバイスを、該スプリッタと逆に動作
させることにより、加算器２２として機能するようにし
ている。
２のフィルタ１８及びダウンコンバータ２０からの経路
４０とは、２×１の光加算器２２において合体する。２
×１光加算器２２は、２つの光導波路からの信号を単一
の光媒体に結合する光学部品であれば、任意のものを採
用することができる。一実施形態では、スプリッタ１４
として選択されたデバイスを、該スプリッタと逆に動作
させることにより、加算器２２として機能するようにし
ている。
【００１５】信号経路４０、４２は第１のステージ１２
の終端の加算器２２において再結合されるので、第１の
ステージのダウンシフト出力４４は、周波数範囲ｆL〜
ｆHの下半分に制限される。第１のステージのダウンシ
フト出力４４は、必要に応じて増幅され、次いで第２の
ステージ４６に受け渡される。第２のステージ４６は第
１のステージ１２と同様な構成であるが、以下の点で相
違している。すなわち、第１のステージ４６において
は、第１及び第２のフィルタ１１６、１１８が、新たな
狭められた周波数範囲ｆL〜（ｆL＋ｆH）／２の上半分
及び下半分の間で区別を行い、周波数ダウンシフタ１２
０が、以下の式（２）によって信号１３８をダウンコン
バートするように、動作する。
の終端の加算器２２において再結合されるので、第１の
ステージのダウンシフト出力４４は、周波数範囲ｆL〜
ｆHの下半分に制限される。第１のステージのダウンシ
フト出力４４は、必要に応じて増幅され、次いで第２の
ステージ４６に受け渡される。第２のステージ４６は第
１のステージ１２と同様な構成であるが、以下の点で相
違している。すなわち、第１のステージ４６において
は、第１及び第２のフィルタ１１６、１１８が、新たな
狭められた周波数範囲ｆL〜（ｆL＋ｆH）／２の上半分
及び下半分の間で区別を行い、周波数ダウンシフタ１２
０が、以下の式（２）によって信号１３８をダウンコン
バートするように、動作する。
【数２】 ｆnew＝ｆold−（ｆH−ｆL）／４ （２） すなわち、第２のステージ４６は、ｆL〜ｆL＋（ｆL−
ｆH）／４の範囲の出力を有する。また、第２のステー
ジ４６は、第２のフィルタの出力から信号が出力された
とき、言い換えると、第２のステージ４６に入力された
信号の周波数が第２のフィルタ１１８のパスバンドｆL
＋（ｆL−ｆH）／４L〜ｆL＋（ｆL−ｆH）／２に入って
いるとき、第２のビットを表す信号ＭＳＢ2を「１」と
して出力する。
ｆH）／４の範囲の出力を有する。また、第２のステー
ジ４６は、第２のフィルタの出力から信号が出力された
とき、言い換えると、第２のステージ４６に入力された
信号の周波数が第２のフィルタ１１８のパスバンドｆL
＋（ｆL−ｆH）／４L〜ｆL＋（ｆL−ｆH）／２に入って
いるとき、第２のビットを表す信号ＭＳＢ2を「１」と
して出力する。
【００１６】同様に、第３のステージ４８は、第１及び
第２のステージ１２、４６と同様であるが、ただし、第
１及び第２のフィルタ２１６、２１８が、新たな狭めら
れた周波数範囲ｆL〜ｆL＋（ｆL−ｆH）／４の上半分及
び下半分のいずれに入力信号が入っているか否かを識別
する点で相違している。第３のステージ４８は、第３の
ビットを表す信号ＭＳＢ3を出力するとともに、ｆL〜ｆ
L＋（ｆL−ｆH）／８の周波数範囲の出力を加算器２２
２から発生する。後続のビットは、追加のステージにお
いて、その度に狭くなるフィルタによって抽出すること
ができる。最終のステージ５０では、最下位ビットＬＳ
Ｂ即ちＭＳＢnを得ることができる。このようにして、
カスケード状にステージを追加することによって、多数
のビットを得ることができる。
第２のステージ１２、４６と同様であるが、ただし、第
１及び第２のフィルタ２１６、２１８が、新たな狭めら
れた周波数範囲ｆL〜ｆL＋（ｆL−ｆH）／４の上半分及
び下半分のいずれに入力信号が入っているか否かを識別
する点で相違している。第３のステージ４８は、第３の
ビットを表す信号ＭＳＢ3を出力するとともに、ｆL〜ｆ
L＋（ｆL−ｆH）／８の周波数範囲の出力を加算器２２
２から発生する。後続のビットは、追加のステージにお
いて、その度に狭くなるフィルタによって抽出すること
ができる。最終のステージ５０では、最下位ビットＬＳ
Ｂ即ちＭＳＢnを得ることができる。このようにして、
カスケード状にステージを追加することによって、多数
のビットを得ることができる。
【００１７】各ステージ１２、４６、４８、５０によっ
て発生されたビット信号ＭＳＢ1、ＭＳＢ2、ＭＳＢ3、
ＭＳＢn、は、高周波側である第２のフィルタ１８、１
１８、２１８、３１８から出力される信号３８、１３
８、２３８、３３８から取り出され、特定の用途毎に必
要に応じて、処理し利用することができる。並列なビッ
ト出力が望ましい場合、ビット信号をそのまま使用する
ことができるが、適切な時間遅延（図示せず）によっ
て、ビット出力を同期化することも可能である。直列ビ
ット出力が望ましい場合、Ｎ×１加算器（図示せず）を
用いて、Ｎビットの経路を結合して１本の経路にするこ
とができる。また、Ｎ×１加算器においてビットを結合
する前に、時間遅延を適正に実施することによって、ビ
ットの同期を取ることも可能である。
て発生されたビット信号ＭＳＢ1、ＭＳＢ2、ＭＳＢ3、
ＭＳＢn、は、高周波側である第２のフィルタ１８、１
１８、２１８、３１８から出力される信号３８、１３
８、２３８、３３８から取り出され、特定の用途毎に必
要に応じて、処理し利用することができる。並列なビッ
ト出力が望ましい場合、ビット信号をそのまま使用する
ことができるが、適切な時間遅延（図示せず）によっ
て、ビット出力を同期化することも可能である。直列ビ
ット出力が望ましい場合、Ｎ×１加算器（図示せず）を
用いて、Ｎビットの経路を結合して１本の経路にするこ
とができる。また、Ｎ×１加算器においてビットを結合
する前に、時間遅延を適正に実施することによって、ビ
ットの同期を取ることも可能である。
【００１８】本発明の完全に光学的なアナログ−デジタ
ル変換器１０は、特に、高速デジタル・リンクにおいて
有用である。光学領域においてデジタル化することによ
って、ビット・レートの高速化が可能となり、ノイズ・
レベルの低下を実現することができ、システムの複雑度
を減少させることができる。本発明は、これまでに示し
かつ記載したものや、説明したばかりの実施態様の物理
的な大きさや寸法に限定される訳ではないことは、当業
者には認められよう。本発明の範囲は、特許請求の範囲
によってのみ限定されるものである。
ル変換器１０は、特に、高速デジタル・リンクにおいて
有用である。光学領域においてデジタル化することによ
って、ビット・レートの高速化が可能となり、ノイズ・
レベルの低下を実現することができ、システムの複雑度
を減少させることができる。本発明は、これまでに示し
かつ記載したものや、説明したばかりの実施態様の物理
的な大きさや寸法に限定される訳ではないことは、当業
者には認められよう。本発明の範囲は、特許請求の範囲
によってのみ限定されるものである。
【図１】本発明の好適な実施形態による、ダウンワード
・フォールディング連続近似手法を利用した周波数変調
に基づく光アナログ−デジタル変換器のブロック図であ
る。
・フォールディング連続近似手法を利用した周波数変調
に基づく光アナログ−デジタル変換器のブロック図であ
る。
【図２】図１に示す光アナログ−デジタル変換器に関す
る、振幅−周波数マッピングのグラフである。
る、振幅−周波数マッピングのグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイヴィッド・エル・ロリンズ アメリカ合衆国カリフォルニア州90250, ホーソーン，ガーキン・アベニュー 15000 (72)発明者 スティーヴン・アール・パーキンズ アメリカ合衆国カリフォルニア州90278, リドンド・ビーチ，ウォラコット・スト リート 1723 (72)発明者 エリック・エル・アプトン アメリカ合衆国カリフォルニア州90278, リドンド・ビーチ，カーティス・アベニ ュー 2516，ナンバー １ (72)発明者 エリザベス・ティー・カンキー アメリカ合衆国カリフォルニア州90266, マンハッタン・ビーチ，アルマ・アベニ ュー 2801 (72)発明者 ローレンス・ジェイ・レムボ アメリカ合衆国カリフォルニア州90503, トーランス，ウエスト・ハンドレッドナ インティース・ストリート 5530，ナン バー 141 (72)発明者 ジュアン・シー・カリロ，ジュニアー アメリカ合衆国カリフォルニア州90504, トーランス，ウエスト・ハンドレッドエ イティフォース・ストリート 4036 (72)発明者 マーク・キンティス アメリカ合衆国カリフォルニア州90266, マンハッタン・ビーチ，ヴーアヒーズ・ アベニュー 1636 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 7/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 アナログ信号をデジタル信号に変換する
光学的Ａ／Ｄ変換装置において、 光キャリア信号を発生する手段と、 前記光キャリア信号をアナログ信号で周波数変調して、
変調光信号を発生する手段と、 デジタル信号における１ビットの信号をそれぞれ発生す
る従属接続された一連の変換ステージであって、各変換
ステージが、 前記変調信号を第１及び第２のパスバンドでフィルタリ
ングして、第１及び第２のフィルタ済光信号を発生する
フィルタリング手段と、 前記変調光信号の周波数が前記第２のパスバンド内にあ
る場合に、第１のレベルの量子化信号を発生し、該周波
数が前記第２のパスバンド外にある場合に、第２のレベ
ルの量子化信号を発生する手段と、 前記第２のフィルタ済光信号の周波数を低下させて、ダ
ウンシフト光信号を発生する手段と、 前記第１のフィルタ済光信号と前記ダウンシフト光信号
とを結合して、周波数が低下された信号を発生する手段
とを有する、一連の変換ステージと、 前記一連の変換ステージにおいて発生された第１又は第
２のレベルの量子化信号を、デジタル出力に結合する手
段とを備えることを特徴とする光学的Ａ／Ｄ変換装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記フィ
ルタリング手段は、 前記第１のパスバンドを備え、前記第１のフィルタ済信
号を発生する第１のフィルタと、 前記第２のパスバンドを備え、前記第２のフィルタ済信
号を発生する第２のフィルタとを備えることを特徴とす
る装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記第２
のフィルタ済信号の周波数を低下させてダウンシフト信
号を発生する手段が、周波数ダウンシフタで構成されて
いることを特徴とする装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記量子
化信号の前記第１のレベルが低レベル状態に対応し、前
記第２のレベルが高レベル状態に対応することを特徴と
する装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の装置において、前記一連
のステージにおける後続のステージが、前記デジタル信
号における次の下位ビットの信号を生成することを特徴
とする装置。 - 【請求項６】 アナログ信号をデジタル信号に変換する
方法において、 光キャリア信号を発生するステップと、 前記光キャリア信号を前記アナログ信号で周波数変調し
て、変調信号を発生するステップと、 連続する一連のステップにおいてディタル・ビットを発
生する変換ステップであって、一連のステップの各々
が、 前記変調信号を第１及び第２のパスバンドでフィルタリ
ングして、第１及び第２のフィルタ済光信号を発生する
フィルタリング・ステップと、 前記変調光信号の周波数が前記第２のパスバンド内にあ
る場合に、第１のレベルの量子化信号を発生し、該周波
数が前記第２のパスバンド外にある場合に、第２のレベ
ルの量子化信号を発生する量子化信号発生ステップと、 前記第２のフィルタ済光信号の周波数を低下させて、ダ
ウンシフト光信号を発生するステップと、 前記第１のフィルタ済光信号と前記ダウンシフト光信号
とを結合して、周波数が低下された信号を発生するステ
ップとからなる一連の変換ステップと、 前記発生された第１又は第２のレベルの量子化信号を、
デジタル出力に結合するステップとからなることを特徴
とする方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の方法において、前記フィ
ルタリング・ステップは、 前記第１のパスバンドを有する第１のフィルタに前記変
調信号を通過させて、前記第１のフィルタ済信号を発生
するステップと、 前記第２のパスバンドを有する第２のフィルタに前記変
調信号を通過させて、前記第２のフィルタ済信号を発生
するステップとからなることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項６記載の方法において、前記量子
化信号発生ステップは、 前記第２のフィルタ済信号が前記第２パスバンド内にあ
る場合に、高レベル状態に等しい前記第１のレベルの量
子化信号を発生し、前記第２パスバンド外にある場合
に、低レベル状態に等しい前記第２のレベルの量子化信
号を発生するステップを含むことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/133037 | 1998-08-11 | ||
| US09/133,037 US6064325A (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Frequency modulation-based folding optical analog-to-digital converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000089272A JP2000089272A (ja) | 2000-03-31 |
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Family
ID=22456735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11226549A Expired - Fee Related JP3058878B2 (ja) | 1998-08-11 | 1999-08-10 | 光学的ａ／ｄ変換装置及び方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6064325A (ja) |
| EP (1) | EP0985955A1 (ja) |
| JP (1) | JP3058878B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6160504A (en) * | 1999-06-30 | 2000-12-12 | Trw Inc. | Repetitive absorptive thresholding optical quantizer |
| US6404366B1 (en) | 2000-12-01 | 2002-06-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Photonic analog-to-digital converter utilizing wavelength division multiplexing and distributed optical phase modulation |
| DE60005030T2 (de) * | 2000-12-07 | 2004-04-01 | Motorola, Inc., Schaumburg | Multimode Funkkommunikationsgerät mit gemeinsamen Referenzoszillator |
| US6700517B1 (en) * | 2002-12-24 | 2004-03-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Photonic analog-to-digital converter |
| KR100721500B1 (ko) * | 2003-03-26 | 2007-05-23 | 캐논 가부시끼가이샤 | 리튬2차전지용의 전극재료 및 이 전극재료를 가진전극구조체 |
| FR2969090A1 (fr) | 2010-12-21 | 2012-06-22 | Bosch Gmbh Robert | Piston primaire plastique a insert fonctionnel en tole emboutie pour maitre-cylindre tandem a penetration et maitre-cylindre muni d'un tel piston |
| GB2504961B (en) * | 2012-08-14 | 2015-01-07 | Broadcom Corp | Analogue to digital converter |
| WO2017147416A1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | University Of Florida Research Foundation Incorporated | High-speed, high-resolution, photonic-based analog-todigital converter |
| US9843398B1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-12-12 | Rockwell Collins, Inc. | Photonic direct sampling digital receiver |
| CN114079603B (zh) | 2020-08-13 | 2023-08-22 | 华为技术有限公司 | 一种信号折叠方法及设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3778718A (en) * | 1972-04-28 | 1973-12-11 | Avco Corp | Modulation system |
| US4052705A (en) * | 1974-05-08 | 1977-10-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Memory device for two-dimensional radiant energy array computers |
| US4164714A (en) * | 1977-09-26 | 1979-08-14 | Harris Corporation | Polyphase PDM amplifier |
| KR950011521B1 (ko) * | 1992-03-20 | 1995-10-05 | 삼성전자주식회사 | 영상신호 중첩 및 펼침회로 |
| DE4216065C2 (de) * | 1992-05-15 | 2002-01-03 | Daimlerchrysler Aerospace Ag | Verfahren zur Analog/Digitalwandlung von Mikrowellensignalen |
| JPH0764131A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-10 | Nec Corp | 光通信装置 |
-
1998
- 1998-08-11 US US09/133,037 patent/US6064325A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-15 EP EP99113667A patent/EP0985955A1/en not_active Withdrawn
- 1999-08-10 JP JP11226549A patent/JP3058878B2/ja not_active Expired - Fee Related
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