JP3411947B2 - 電波−光変換変調装置及びそれを用いた通信システム - Google Patents
電波−光変換変調装置及びそれを用いた通信システムInfo
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- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/114—Indoor or close-range type systems
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線信号を光信号
に変換する電波−光変換変調装置及びそれを用いた通信
システムに関するものである。
に変換する電波−光変換変調装置及びそれを用いた通信
システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、衛星放送に代表されるように放送
分野における高周波化が加速されつつある。また、社会
経済の発展に伴い、各種の移動体通信分野やオフィスに
おける情報端末機器のコードレス化によるデータ無線通
信分野等の電波の需要は増加する一方であるが、既存の
周波数帯はもはや飽和状態であり、これらの分野におい
ても高周波、広帯域化は避けられないものとなってい
る。
分野における高周波化が加速されつつある。また、社会
経済の発展に伴い、各種の移動体通信分野やオフィスに
おける情報端末機器のコードレス化によるデータ無線通
信分野等の電波の需要は増加する一方であるが、既存の
周波数帯はもはや飽和状態であり、これらの分野におい
ても高周波、広帯域化は避けられないものとなってい
る。
【０００３】一方、有線系では大量かつ高速のデータを
一括して扱える広帯域伝送網として光ファイバネットワ
ークの構築が進められている。これらの流れから、お互
いの長所、つまり、無線通信の利便性と光ファイバ通信
の大容量性を統合したシステムの構築が要求されてお
り、具体的なシステムとして、大量の情報を光信号に乗
せ光ファイバにて基地局まで伝送し、基地局と端末機器
との情報のやりとりは高周波無線信号にて行う方式が最
近注目を集めている。
一括して扱える広帯域伝送網として光ファイバネットワ
ークの構築が進められている。これらの流れから、お互
いの長所、つまり、無線通信の利便性と光ファイバ通信
の大容量性を統合したシステムの構築が要求されてお
り、具体的なシステムとして、大量の情報を光信号に乗
せ光ファイバにて基地局まで伝送し、基地局と端末機器
との情報のやりとりは高周波無線信号にて行う方式が最
近注目を集めている。
【０００４】このようなシステムでは基地局における光
信号を無線信号に変換するためのＯ／Ｅ変換モジュール
及び無線信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換モジュール
が必要であり、システムの拡張に伴い基地局つまりは変
換モジュールの数が膨大になってしまうため、いかに変
換モジュールを小型かつ簡易に構成できるかがシステム
実現の大きな課題となっていた。
信号を無線信号に変換するためのＯ／Ｅ変換モジュール
及び無線信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換モジュール
が必要であり、システムの拡張に伴い基地局つまりは変
換モジュールの数が膨大になってしまうため、いかに変
換モジュールを小型かつ簡易に構成できるかがシステム
実現の大きな課題となっていた。
【０００５】また、現在は無線信号を一度電気信号に変
換しその電気信号で光の変調を行っているが、例えば、
無線信号を電気信号に変換することなく直接光の信号に
変換することができれば電気部分を削減でき、前記Ｅ／
Ｏ変換モジュールの簡略化（電波−光変換部化）が可能
となりその他の電気部分と光部分との効率的な融合の図
れたシステムが実現可能となる。
換しその電気信号で光の変調を行っているが、例えば、
無線信号を電気信号に変換することなく直接光の信号に
変換することができれば電気部分を削減でき、前記Ｅ／
Ｏ変換モジュールの簡略化（電波−光変換部化）が可能
となりその他の電気部分と光部分との効率的な融合の図
れたシステムが実現可能となる。
【０００６】電波（外部空間電界）を光信号に直接変換
する従来例として、不要輻射（妨害電磁波）の空間分布
等を正確に測定することを目的として光学結晶を用いた
電界アンテナが特開平２−１８４７７２号公報、特開平
５−２０４３号公報等で提案されている。また、アンテ
ナをセンサヘッドと一体化したノイズセンサヘッドが特
開平７−２０１７８号公報に記載されている。
する従来例として、不要輻射（妨害電磁波）の空間分布
等を正確に測定することを目的として光学結晶を用いた
電界アンテナが特開平２−１８４７７２号公報、特開平
５−２０４３号公報等で提案されている。また、アンテ
ナをセンサヘッドと一体化したノイズセンサヘッドが特
開平７−２０１７８号公報に記載されている。
【０００７】前者のアンテナの基本構成を図１３に示
す。同図において、１は光源、２はレンズ、３は光ファ
イバケーブル、４はレンズ、５は偏光子、６は電気光学
効果を持つ結晶、７，７’はセンサロッド、８は位相補
償器、９は検光子、１０はレンズ、１１は光検出器、１
２は受信機を示し、４から１０までの破線に囲まれた部
分が光変調器１３を構成している。また１６，１６’は
光変調器電極である。
す。同図において、１は光源、２はレンズ、３は光ファ
イバケーブル、４はレンズ、５は偏光子、６は電気光学
効果を持つ結晶、７，７’はセンサロッド、８は位相補
償器、９は検光子、１０はレンズ、１１は光検出器、１
２は受信機を示し、４から１０までの破線に囲まれた部
分が光変調器１３を構成している。また１６，１６’は
光変調器電極である。
【０００８】この従来例では光源１から光信号を光ファ
イバケーブル３により光変調器１３に入力し、この光信
号を光変調器１３内において光変調器電極１６，１６’
に印加されるセンサロッド７，７’で検出した電界強度
で電気光学効果を持つ結晶６により変調し、再び光ファ
イバケーブル３を通して光検出器１１へ伝送する。変調
された光信号は、ここで電気信号に変換された後、受信
機１２にて検出される。
イバケーブル３により光変調器１３に入力し、この光信
号を光変調器１３内において光変調器電極１６，１６’
に印加されるセンサロッド７，７’で検出した電界強度
で電気光学効果を持つ結晶６により変調し、再び光ファ
イバケーブル３を通して光検出器１１へ伝送する。変調
された光信号は、ここで電気信号に変換された後、受信
機１２にて検出される。
【０００９】上記光変調器１３において、偏向子５は光
ファイバケーブル３より出射された光から電気光学効果
を持つ結晶６の光軸に対して４５°傾いた直線偏波のみ
を取り出し、結晶６に入射させる役目を果たす。結晶６
に入射した光はセンサロッド７，７’から印加される電
圧により位相変調され楕円偏波となる。この楕円偏波成
分を検光子９により取り出すことにより強度変調された
光信号が得られる。この時の、印加電圧Ｅと変調信号Ｖ
mの関係は次の式（１）で表される。
ファイバケーブル３より出射された光から電気光学効果
を持つ結晶６の光軸に対して４５°傾いた直線偏波のみ
を取り出し、結晶６に入射させる役目を果たす。結晶６
に入射した光はセンサロッド７，７’から印加される電
圧により位相変調され楕円偏波となる。この楕円偏波成
分を検光子９により取り出すことにより強度変調された
光信号が得られる。この時の、印加電圧Ｅと変調信号Ｖ
mの関係は次の式（１）で表される。
【００１０】
Ｖm＝αＶi｛１＋sin（βＥ）｝・・・・・（１）
式（１）において、Ｖiは光信号の振幅、α，βは変換
係数である。式（１）より、βＥが非常に小さい値であ
れば変調信号強度は印加電界強度（印加電圧Ｅ）に比例
することになる。
係数である。式（１）より、βＥが非常に小さい値であ
れば変調信号強度は印加電界強度（印加電圧Ｅ）に比例
することになる。
【００１１】図１４に上記光変調器１３の具体的構造例
を示す。同図において４はレンズ、５は偏光子、６は電
気光学効果を持つ結晶、７，７’はセンサロッド、８は
位相補償器、９は検光子、１０はレンズ、１４は図略の
光源との間を結ぶ偏波面保持光ファイバ、１５は図略の
光検出器との間を結ぶシングルモード光ファイバ、１
６，１６’は光変調器電極、１７は変調器部外部筐体で
ある。
を示す。同図において４はレンズ、５は偏光子、６は電
気光学効果を持つ結晶、７，７’はセンサロッド、８は
位相補償器、９は検光子、１０はレンズ、１４は図略の
光源との間を結ぶ偏波面保持光ファイバ、１５は図略の
光検出器との間を結ぶシングルモード光ファイバ、１
６，１６’は光変調器電極、１７は変調器部外部筐体で
ある。
【００１２】本構造は電気光学効果を持つ結晶６として
ＬiＮbＯ3を用い、センサロッド７，７’を構成する直
列の２本の金属棒の隙間にこの結晶６を集積させてい
る。ＬiＮbＯ3は、２個の結晶を光軸が直交するように
従続させており、周囲の温度変化による自然複屈折率の
変化を補償している。
ＬiＮbＯ3を用い、センサロッド７，７’を構成する直
列の２本の金属棒の隙間にこの結晶６を集積させてい
る。ＬiＮbＯ3は、２個の結晶を光軸が直交するように
従続させており、周囲の温度変化による自然複屈折率の
変化を補償している。
【００１３】さらに、図１５に上記光変調器１３の別の
具体的構造例を示す。この図において図１４と同じ参照
番号は同じ部材を示す。本構造例の場合、先の構造例に
対し光変調器１３として光学結晶でなくマッハ・ツェン
ダ型干渉計を構成する光導波路型素子を用いているた
め、偏光子、検光子、位相補償器を必要としない。
具体的構造例を示す。この図において図１４と同じ参照
番号は同じ部材を示す。本構造例の場合、先の構造例に
対し光変調器１３として光学結晶でなくマッハ・ツェン
ダ型干渉計を構成する光導波路型素子を用いているた
め、偏光子、検光子、位相補償器を必要としない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このアンテナ
は広帯域にわたる周波数特性を持つ妨害電磁波の諸特性
を正確に測定することを目的としているため、受信感度
を広い周波数帯（数百Ｈz〜数ＧＨz）にわたり平坦化す
る必要性がある。そのため、その必要性に適した構造を
とるように構成されており、特定の周波数帯だけに共振
させ、高感度に受信するという無線通信用アンテナ的な
使用には不向きであった。
は広帯域にわたる周波数特性を持つ妨害電磁波の諸特性
を正確に測定することを目的としているため、受信感度
を広い周波数帯（数百Ｈz〜数ＧＨz）にわたり平坦化す
る必要性がある。そのため、その必要性に適した構造を
とるように構成されており、特定の周波数帯だけに共振
させ、高感度に受信するという無線通信用アンテナ的な
使用には不向きであった。
【００１５】さらに、図１３に示すように光変調器部に
対し垂直方向に大きめの金属性のセンサロッド７，７’
を保有しており、センサロッドと光変調器１３を合わせ
た部分、すなわち、電波−光変換部のサイズからくる配
置の制限性によって無線通信の利便性と光ファイバ通信
の大容量性を統合したシステム実現のための課題である
Ｅ／Ｏ変換モジュールを小型かつ効率よく構成すること
は困難であった。
対し垂直方向に大きめの金属性のセンサロッド７，７’
を保有しており、センサロッドと光変調器１３を合わせ
た部分、すなわち、電波−光変換部のサイズからくる配
置の制限性によって無線通信の利便性と光ファイバ通信
の大容量性を統合したシステム実現のための課題である
Ｅ／Ｏ変換モジュールを小型かつ効率よく構成すること
は困難であった。
【００１６】一方、上記特開平７−２０１７８号公報に
記載されているものは、センサロッドに相当する部分を
結晶基板上に形成しているので、小型にはなるが、あく
までもノイズ等の測定に向けられており、特定周波数や
特定方向に高感度をもつものではない。従って、情報通
信という機能をもっていない。
記載されているものは、センサロッドに相当する部分を
結晶基板上に形成しているので、小型にはなるが、あく
までもノイズ等の測定に向けられており、特定周波数や
特定方向に高感度をもつものではない。従って、情報通
信という機能をもっていない。
【００１７】本発明は無線信号を直接光の信号に変換す
る小型かつ平面的な電波−光変換部を有する情報通信用
の電波−光変換変調装置およびそれを用いた情報通信シ
ステムを提供することを目的とする。
る小型かつ平面的な電波−光変換部を有する情報通信用
の電波−光変換変調装置およびそれを用いた情報通信シ
ステムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、電気光学効果を持つ基板と、前記基板上
に形成され互いに並行するとともに最終的に合流する少
なくとも一対の光導波路と、前記光導波路上に絶縁体か
らなるスペーサ層を介して形成された外部空間電界信号
検出アンテナ機能を有する電極と、前記光導波路に光を
供給する光供給手段と、前記光導波路から出た光を検
出、処理する光信号受信手段を備えた電波−光変換変調
装置において、前記一対の光導波路がマッハ・ツェンダ
型干渉計を構成しているとともに、その一対の光導波路
のそれぞれに線対称となるような形状で上記電極が形成
されていて、前記基板の前記電極形成面と反対側の面に
接する金属性の外部空間電界反射板を設けて、前記電極
と前記反射板との距離を受信信号の波長の１／４程度に
なるように前記スペーサ層により調整され、前記光導波
路を通る光を情報を担なった外部空間電界信号で直接変
調するようにしている。このような構成によると、アン
テナが突出しない小型の電波−光変換変調装置が特定の
周波数帯だけに共振し、外部空間電界信号を高感度に受
信するという無線通信用アンテナ機能をもつことにな
る。
め本発明では、電気光学効果を持つ基板と、前記基板上
に形成され互いに並行するとともに最終的に合流する少
なくとも一対の光導波路と、前記光導波路上に絶縁体か
らなるスペーサ層を介して形成された外部空間電界信号
検出アンテナ機能を有する電極と、前記光導波路に光を
供給する光供給手段と、前記光導波路から出た光を検
出、処理する光信号受信手段を備えた電波−光変換変調
装置において、前記一対の光導波路がマッハ・ツェンダ
型干渉計を構成しているとともに、その一対の光導波路
のそれぞれに線対称となるような形状で上記電極が形成
されていて、前記基板の前記電極形成面と反対側の面に
接する金属性の外部空間電界反射板を設けて、前記電極
と前記反射板との距離を受信信号の波長の１／４程度に
なるように前記スペーサ層により調整され、前記光導波
路を通る光を情報を担なった外部空間電界信号で直接変
調するようにしている。このような構成によると、アン
テナが突出しない小型の電波−光変換変調装置が特定の
周波数帯だけに共振し、外部空間電界信号を高感度に受
信するという無線通信用アンテナ機能をもつことにな
る。
【００１９】この場合、光供給手段から所定周波数を持
った（所定周波数で強度変調された）光信号を供給する
と、この光信号と前記外部空間電界信号がミキシングさ
れることにより光と電波によるヘテロダイン検出が可能
となる。すなわち、電波−光変換部においてミキサー動
作も行えることになる。
った（所定周波数で強度変調された）光信号を供給する
と、この光信号と前記外部空間電界信号がミキシングさ
れることにより光と電波によるヘテロダイン検出が可能
となる。すなわち、電波−光変換部においてミキサー動
作も行えることになる。
【００２０】また、本発明の情報通信システムは、光フ
ァイバネットワークと、該光ファイバネットワークに設
けられた基地局と、前記基地局に設けられた電波−光変
換変調装置と、前記基地局に前記電波−光変換変調装置
で受信される電波信号を送る端末機器とを備えている。
この場合、電波−光変換変調装置は上記本発明の構成を
もったものである。このような構成によると、端末機器
からの特定周波数帯域の無線信号情報を高感度に受信し
て光ファイバネットワークに投入できる。さらに電波−
光変換部がミキサー部を兼ねるようにすることにより光
信号の状態で中間周波数にダウンコンバートできるの
で、ヘテロダイン検出法の原理より希望信号は元の周波
数よりも低い中間周波数上に存在し、それを検出できれ
ばよいから、光検出器の要求される周波数特性が大幅に
緩和され、無線と光ファイバネットワーク等を統合した
システムを効率的に実現できる。
ァイバネットワークと、該光ファイバネットワークに設
けられた基地局と、前記基地局に設けられた電波−光変
換変調装置と、前記基地局に前記電波−光変換変調装置
で受信される電波信号を送る端末機器とを備えている。
この場合、電波−光変換変調装置は上記本発明の構成を
もったものである。このような構成によると、端末機器
からの特定周波数帯域の無線信号情報を高感度に受信し
て光ファイバネットワークに投入できる。さらに電波−
光変換部がミキサー部を兼ねるようにすることにより光
信号の状態で中間周波数にダウンコンバートできるの
で、ヘテロダイン検出法の原理より希望信号は元の周波
数よりも低い中間周波数上に存在し、それを検出できれ
ばよいから、光検出器の要求される周波数特性が大幅に
緩和され、無線と光ファイバネットワーク等を統合した
システムを効率的に実現できる。
【００２１】また、本発明では、光ファイバネットワー
クに衛星からの電波を受けて光信号に変換して前記ネッ
トワークに乗せる手段として上記本発明の電波−光変換
変調装置を設けている。現行のアンテナ装置にはダウン
コンバータ用回路が必ず付随しており、構成が複雑にな
っているが、このようにすると、ダウンコンバータ用回
路はチューナ回路等と同様に室内機に組み込めるため衛
星放送受信用のアンテナ装置が極めて小型かつ簡易に構
成でき、屋外への設置上のスペースや信頼性等の面で有
利となる。
クに衛星からの電波を受けて光信号に変換して前記ネッ
トワークに乗せる手段として上記本発明の電波−光変換
変調装置を設けている。現行のアンテナ装置にはダウン
コンバータ用回路が必ず付随しており、構成が複雑にな
っているが、このようにすると、ダウンコンバータ用回
路はチューナ回路等と同様に室内機に組み込めるため衛
星放送受信用のアンテナ装置が極めて小型かつ簡易に構
成でき、屋外への設置上のスペースや信頼性等の面で有
利となる。
【００２２】
＜実施形態１＞本発明の具体的な実施形態の１つを図１
及び図２に示す。光源１は特にこれに限ることはない
が、半導体レーザで構成される。２はレンズ、３は光フ
ァイバケーブルである。４と１０は光変調器１３の入力
側と出力側に、それぞれ配されたレンズであり、光変調
器１３の外部筺体１７の前壁と後壁にそれぞれ取り付け
られている。
及び図２に示す。光源１は特にこれに限ることはない
が、半導体レーザで構成される。２はレンズ、３は光フ
ァイバケーブルである。４と１０は光変調器１３の入力
側と出力側に、それぞれ配されたレンズであり、光変調
器１３の外部筺体１７の前壁と後壁にそれぞれ取り付け
られている。
【００２３】光変調器１３は電気光学効果をもつ基板２
０上に形成され互いに並行するとともに、最終的に合流
する一対の光導波路Ｐ１、Ｐ２と、この光導波路Ｐ１、
Ｐ２上に形成された光変調用の電極１８、１８’とから
構成されている。光導波路Ｐ１、Ｐ２の径は数μｍ程度
であり、それらの間隔は数μｍ〜数１０μｍ位である。
電極１８、１８’は光変調器１３の近傍の外部空間電界
信号を検出するアンテナ機能を併せ持っている。
０上に形成され互いに並行するとともに、最終的に合流
する一対の光導波路Ｐ１、Ｐ２と、この光導波路Ｐ１、
Ｐ２上に形成された光変調用の電極１８、１８’とから
構成されている。光導波路Ｐ１、Ｐ２の径は数μｍ程度
であり、それらの間隔は数μｍ〜数１０μｍ位である。
電極１８、１８’は光変調器１３の近傍の外部空間電界
信号を検出するアンテナ機能を併せ持っている。
【００２４】本実施形態では、光変調器１３に光学系の
小型集積化を図るために電気光学効果を有する基板２０
上に作製された光導波路Ｐ１、Ｐ２によって、マッハ・
ツェンダ型干渉計を構成している。図１をＡ−Ａ’線断
面した図２に示すように、光導波路Ｐ１、Ｐ２は適当な
方位で切り出されたＬiＮbＯ3基板２０上に数μｍ幅の
金属チタン（Ｔi）膜を付け、１０００℃、１０時間程
度熱拡散させて形成される。
小型集積化を図るために電気光学効果を有する基板２０
上に作製された光導波路Ｐ１、Ｐ２によって、マッハ・
ツェンダ型干渉計を構成している。図１をＡ−Ａ’線断
面した図２に示すように、光導波路Ｐ１、Ｐ２は適当な
方位で切り出されたＬiＮbＯ3基板２０上に数μｍ幅の
金属チタン（Ｔi）膜を付け、１０００℃、１０時間程
度熱拡散させて形成される。
【００２５】また、光導波路Ｐ１、Ｐ２を形成した後、
光の伝搬損失を抑制するためにＳiＯ2などの絶縁体から
なるバッファ層（光導波路のクラッド層）２１を１μｍ
程度の厚さで基板２０上に形成する。そのバッファ層２
１の上に、更に厚さ１〜５μｍ程度のＡu、Ｃu、及びＡ
l等の金属蒸着膜を作成し、これにエッチングを施して
光変調用電極１８，１８’を形成する。
光の伝搬損失を抑制するためにＳiＯ2などの絶縁体から
なるバッファ層（光導波路のクラッド層）２１を１μｍ
程度の厚さで基板２０上に形成する。そのバッファ層２
１の上に、更に厚さ１〜５μｍ程度のＡu、Ｃu、及びＡ
l等の金属蒸着膜を作成し、これにエッチングを施して
光変調用電極１８，１８’を形成する。
【００２６】本実施形態では、図１に示すようにＬ字型
をした１／２波長（λ／２）ダイポールアンテナ素子を
光導波路Ｐ１、Ｐ２に沿って３素子集積している。一般
に空気中のλ／２長は受信信号の周波数が１０ＧＨｚの
とき１．５ｃｍ、また３０ＧＨｚのときで５ｍｍである
が、アンテナのサイズ（λ／２長）Ｗは誘電体中の波長
短縮効果により、これらの値（１．５ｃｍ、５ｍｍ）を
電極下の使用材料の比誘電率の平方根で割った程度の大
きさになる。また、アンテナの給電部分（光導波路と平
行な部分）の長さＬはλ／２〜λ／５程度である。
をした１／２波長（λ／２）ダイポールアンテナ素子を
光導波路Ｐ１、Ｐ２に沿って３素子集積している。一般
に空気中のλ／２長は受信信号の周波数が１０ＧＨｚの
とき１．５ｃｍ、また３０ＧＨｚのときで５ｍｍである
が、アンテナのサイズ（λ／２長）Ｗは誘電体中の波長
短縮効果により、これらの値（１．５ｃｍ、５ｍｍ）を
電極下の使用材料の比誘電率の平方根で割った程度の大
きさになる。また、アンテナの給電部分（光導波路と平
行な部分）の長さＬはλ／２〜λ／５程度である。
【００２７】図４に示すように各アンテナ素子１９ａ、
１９ｂ、１９ｃのサイズＷ1、Ｗ2、Ｗ3を少しづつ変化
させて集積することにより、図５に示す如く、異なる共
振周波数特性（イ）（ロ）（ハ）を重ね合わせた特性
（ニ）を得ることができるので電波−光変換部の受信帯
域幅を拡張させることができる。尚、（イ）はアンテナ
素子１９ａの特性、（ロ）はアンテナ素子１９ｂの特
性、（ハ）はアンテナ素子１９ｃの特性である。
１９ｂ、１９ｃのサイズＷ1、Ｗ2、Ｗ3を少しづつ変化
させて集積することにより、図５に示す如く、異なる共
振周波数特性（イ）（ロ）（ハ）を重ね合わせた特性
（ニ）を得ることができるので電波−光変換部の受信帯
域幅を拡張させることができる。尚、（イ）はアンテナ
素子１９ａの特性、（ロ）はアンテナ素子１９ｂの特
性、（ハ）はアンテナ素子１９ｃの特性である。
【００２８】尚、１／２波長ダイポールアンテナ素子を
上述の如く複数集積した形態でなく、図３に示す如く単
一のアンテナ素子とした形態も必要に応じて採ることが
できる。また、図６に示すようにＬiＮbＯ3基板２０の
裏面側に距離ｄだけ離れた位置に金属性の反射板２２を
設けることによりアンテナの利得を増大させることがで
きる。
上述の如く複数集積した形態でなく、図３に示す如く単
一のアンテナ素子とした形態も必要に応じて採ることが
できる。また、図６に示すようにＬiＮbＯ3基板２０の
裏面側に距離ｄだけ離れた位置に金属性の反射板２２を
設けることによりアンテナの利得を増大させることがで
きる。
【００２９】ＬiＮbＯ3基板２０は安定して品質を保つ
ことができる厚さが数ｍｍ程度なので、使用波長によっ
ては距離ｄはＳiＯ2などの絶縁体からなるスペーサ層２
３を用いてλ／４程度になるように調整する。スペーサ
層２３の厚みは、空気中のλ／４長が受信信号の周波数
が１０ＧＨｚのとき７．５ｍｍ、また３０ＧＨｚのとき
で２．５ｍｍとなるため、前記の波長短縮効果を考慮し
て、最大でも数ｍｍ程度となる。
ことができる厚さが数ｍｍ程度なので、使用波長によっ
ては距離ｄはＳiＯ2などの絶縁体からなるスペーサ層２
３を用いてλ／４程度になるように調整する。スペーサ
層２３の厚みは、空気中のλ／４長が受信信号の周波数
が１０ＧＨｚのとき７．５ｍｍ、また３０ＧＨｚのとき
で２．５ｍｍとなるため、前記の波長短縮効果を考慮し
て、最大でも数ｍｍ程度となる。
【００３０】尚、基板２０としてＬiＮbＯ3でなく、例
えば有機材料等で、厚みを大きくしても安く且つ安定し
た特性品質を発揮できるものであれば、基板２０のみで
距離ｄをかせぐことができるので、スペーサ層２３は不
要となる。
えば有機材料等で、厚みを大きくしても安く且つ安定し
た特性品質を発揮できるものであれば、基板２０のみで
距離ｄをかせぐことができるので、スペーサ層２３は不
要となる。
【００３１】以上のように構成した本実施形態の動作を
述べる。図１において、光源１より射出された無変調の
光信号は例えば偏波面保持光ファイバにて構成された光
ファイバケーブル３に入射される。この光ファイバケー
ブル３で伝送された光信号は電気光学効果を持つ光変調
器１３の中を通る。ここで、外部電界によって、アンテ
ナ機能を持った光変調用電極１８，１８’間に生じる電
圧により光変調器１３を構成しているＴi拡散ＬiＮbＯ3
光導波路中に強い電界（図２において点線で示す）が生
じ、導波路中の誘電率が変化する。
述べる。図１において、光源１より射出された無変調の
光信号は例えば偏波面保持光ファイバにて構成された光
ファイバケーブル３に入射される。この光ファイバケー
ブル３で伝送された光信号は電気光学効果を持つ光変調
器１３の中を通る。ここで、外部電界によって、アンテ
ナ機能を持った光変調用電極１８，１８’間に生じる電
圧により光変調器１３を構成しているＴi拡散ＬiＮbＯ3
光導波路中に強い電界（図２において点線で示す）が生
じ、導波路中の誘電率が変化する。
【００３２】このため導波路Ｐ1，Ｐ2を通る光波に時間
差が生じ、それらの交点で光波の干渉が起きる。光波の
干渉は印加電圧に応じ変化し、これを式で示すと次のよ
うになる。
差が生じ、それらの交点で光波の干渉が起きる。光波の
干渉は印加電圧に応じ変化し、これを式で示すと次のよ
うになる。
【００３３】
Ｐout＝（Ｐin／２）｛１＋sin（πＶ／Ｖπ）｝・・・・・・（２）
式（２）でＰoutは光信号出力、Ｐinは光入力パワー、
Ｖは印加電圧であり、Ｖπは電極に電圧を印加すること
により生じる位相差がπ／２となるときの電圧で半波長
電圧という。ここでＶπに対してＶが十分に小さいと
き、式（２）は次のようになる。
Ｖは印加電圧であり、Ｖπは電極に電圧を印加すること
により生じる位相差がπ／２となるときの電圧で半波長
電圧という。ここでＶπに対してＶが十分に小さいと
き、式（２）は次のようになる。
【００３４】
Ｐout＝（Ｐin／２）（１＋πＶ／Ｖπ） ・・・・・・（３）
上記より明らかなように、光波は外部電界に比例した光
強度変調を受けることになる。
強度変調を受けることになる。
【００３５】このように変調された光信号は、今度は例
えばシングルモード光ファイバにて構成された出射用光
ファイバケーブル３で伝送され光変調器より離れた位置
に置かれた光検出器１１に導かれて、電気信号に変換さ
れた後、受信機１２にて検出される。
えばシングルモード光ファイバにて構成された出射用光
ファイバケーブル３で伝送され光変調器より離れた位置
に置かれた光検出器１１に導かれて、電気信号に変換さ
れた後、受信機１２にて検出される。
【００３６】以上のように、光源１からの光信号が受け
る強度変調は外部電界の強さに依存するので本実施形態
は電波−光変調変換装置として動作することができる。
なお、本実施形態以外の電気光学効果を有する基板材料
として、無機系のＬiＴaＯ3、ＢaＴiＯ3、及び有機系の
電場配向ポリマー（低誘電率である有機ポリマー中に２
次の光非線形性の大きい有機材料を結合あるいは分散さ
せ、これを電場配向して大きな電気光学定数を得れる材
料）等が考えられる。
る強度変調は外部電界の強さに依存するので本実施形態
は電波−光変調変換装置として動作することができる。
なお、本実施形態以外の電気光学効果を有する基板材料
として、無機系のＬiＴaＯ3、ＢaＴiＯ3、及び有機系の
電場配向ポリマー（低誘電率である有機ポリマー中に２
次の光非線形性の大きい有機材料を結合あるいは分散さ
せ、これを電場配向して大きな電気光学定数を得れる材
料）等が考えられる。
【００３７】図７は上記実施形態のものが外部空間電界
信号に対する指向性を持っていることを従来例と比較し
て示している。ここで、（ａ）は図１５に示す従来例の
場合であり、（ｂ）が図３の実施形態の場合である。こ
れらの図において、３０は電波源を表わしている。
信号に対する指向性を持っていることを従来例と比較し
て示している。ここで、（ａ）は図１５に示す従来例の
場合であり、（ｂ）が図３の実施形態の場合である。こ
れらの図において、３０は電波源を表わしている。
【００３８】次に、その他のアンテナ機能を持った光変
調用電極の具体例を図８及び図９に示す。図８はパッチ
型アンテナを集積したものでパッチ２４のサイズは縦横
共にλ／２程度（空気中のλ／２長が受信信号の周波数
が１０ＧＨｚのとき１．５ｃｍ、また３０ＧＨｚのとき
で５ｍｍとなり、更に前記の波長短縮効果を考慮す
る）、パッチの間隔はλ程度である。この例の場合、３
素子ずつ直列につながれたものが２組あり給電線路２
５，２５’から光導波路に対して電界が印加される構成
になっている。集積するパッチの数を増やすことにより
印加電界をさらに強くし、効率よく光を変調することが
できる。
調用電極の具体例を図８及び図９に示す。図８はパッチ
型アンテナを集積したものでパッチ２４のサイズは縦横
共にλ／２程度（空気中のλ／２長が受信信号の周波数
が１０ＧＨｚのとき１．５ｃｍ、また３０ＧＨｚのとき
で５ｍｍとなり、更に前記の波長短縮効果を考慮す
る）、パッチの間隔はλ程度である。この例の場合、３
素子ずつ直列につながれたものが２組あり給電線路２
５，２５’から光導波路に対して電界が印加される構成
になっている。集積するパッチの数を増やすことにより
印加電界をさらに強くし、効率よく光を変調することが
できる。
【００３９】図９は５素子八木アンテナの機能を持たせ
たもので、素子の長さは、Ａはλ／２程度、ＲはＡより
やや長く、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3はＡよりやや短くなる。ま
た、各素子はλ／４程度の間隔で平行に配置されてお
り、給電はＡのみで行う。この構成において受信感度の
指向性は強く、図の矢印方向から入射する電界に対して
高い利得を示す。構成素子数により利得の値は異なる
が、５素子集積させた本例の場合、λ／２ダイポールア
ンテナ１素子に対して電力利得で１０ｄＢ程度の改善が
望める。
たもので、素子の長さは、Ａはλ／２程度、ＲはＡより
やや長く、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3はＡよりやや短くなる。ま
た、各素子はλ／４程度の間隔で平行に配置されてお
り、給電はＡのみで行う。この構成において受信感度の
指向性は強く、図の矢印方向から入射する電界に対して
高い利得を示す。構成素子数により利得の値は異なる
が、５素子集積させた本例の場合、λ／２ダイポールア
ンテナ１素子に対して電力利得で１０ｄＢ程度の改善が
望める。
【００４０】以上、必要条件（使用周波数帯及び電波の
指向性）に応じて上記具体例のようにアンテナ機能を持
った光変調用電極を設計、製作することにより小型，高
効率の電波−光変換部を有する電波−光変換変調装置が
実現できる。
指向性）に応じて上記具体例のようにアンテナ機能を持
った光変調用電極を設計、製作することにより小型，高
効率の電波−光変換部を有する電波−光変換変調装置が
実現できる。
【００４１】＜実施形態２＞本発明の別の実施形態を図
１０に示す。具体的な装置構成は図１と同じである。大
きく異なる点は光変調器１３へ供給される光源光が実施
形態１では一定（いわば無変調）であったが、この実施
形態２では、或る周波数ｆ1（角周波数ω1）をもってい
るという点である。
１０に示す。具体的な装置構成は図１と同じである。大
きく異なる点は光変調器１３へ供給される光源光が実施
形態１では一定（いわば無変調）であったが、この実施
形態２では、或る周波数ｆ1（角周波数ω1）をもってい
るという点である。
【００４２】前記光信号が光変調器１３に入力される
と、ここで角周波数ω2（周波数ｆ2）の高周波電波によ
って変調を受けるので、光信号出力Ｐoutは正弦波強度
変調された光入力パワーＰin＝Ｐ1sinω1ｔ＋ＰB（ここ
で、Ｐinは負にはならないので直流バイアス分ＰBを加
えてある）、高周波電波（光変調器に印加される電圧）
Ｖ＝Ｖ1cosω2ｔとすると、式（３）より次のようにな
る。ここで、Ｐ1、ＰB、Ｖ1は定数である。
と、ここで角周波数ω2（周波数ｆ2）の高周波電波によ
って変調を受けるので、光信号出力Ｐoutは正弦波強度
変調された光入力パワーＰin＝Ｐ1sinω1ｔ＋ＰB（ここ
で、Ｐinは負にはならないので直流バイアス分ＰBを加
えてある）、高周波電波（光変調器に印加される電圧）
Ｖ＝Ｖ1cosω2ｔとすると、式（３）より次のようにな
る。ここで、Ｐ1、ＰB、Ｖ1は定数である。
【００４３】
Ｐout＝{ＰB＋Ｐ1sinω1ｔ＋(πＰBＶ1／Ｖπ)cosω2ｔ＋
(πＰ1Ｖ1／２Ｖπ)[sin(ω1＋ω2)ｔ＋sin(ω1−ω2)ｔ]}／２・・・(４)
式（４）の第１項は直流成分、第２項及び第３項はそれ
ぞれ光入力パワー及び高周波電波の周波数の基本波成
分、第４項及び第５項は光入力パワー及び高周波電波の
周波数のそれぞれ和周波成分、差周波成分である。
ぞれ光入力パワー及び高周波電波の周波数の基本波成
分、第４項及び第５項は光入力パワー及び高周波電波の
周波数のそれぞれ和周波成分、差周波成分である。
【００４４】つまり、電波−光変換部（光変調器１３）
にて高周波電波信号受信と同時にヘテロダイン検出法に
おける中間周波数（差周波成分）信号を発生させること
ができるので電気回路によるミキシング処理が不要にな
る。また、光検出時に必要なのは低周波に変換された中
間周波数成分だけなので、基本波成分を直接検出するよ
りも光検出器１１の要求される周波数特性が大幅に緩和
される利点を持つ。各周波数について衛星放送を例にと
れば、ｆ1は１１ＧＨｚ帯、ｆ2は１２ＧＨｚ帯、中間周
波数｜ｆ1−ｆ2｜は１ＧＨｚ帯となる。
にて高周波電波信号受信と同時にヘテロダイン検出法に
おける中間周波数（差周波成分）信号を発生させること
ができるので電気回路によるミキシング処理が不要にな
る。また、光検出時に必要なのは低周波に変換された中
間周波数成分だけなので、基本波成分を直接検出するよ
りも光検出器１１の要求される周波数特性が大幅に緩和
される利点を持つ。各周波数について衛星放送を例にと
れば、ｆ1は１１ＧＨｚ帯、ｆ2は１２ＧＨｚ帯、中間周
波数｜ｆ1−ｆ2｜は１ＧＨｚ帯となる。
【００４５】＜実施形態３＞上記本発明の電波−光変換
変調装置を用いることにより電波，光，電気回路がそれ
ぞれ効果的に結合したシステムの構築が可能となる。本
発明の電波−光変換変調装置を用いた通信システム例を
図１１に示す。同図において、３１は中央制御局、３２
は制御基地局、３３は無線基地局、３４は端末である。
制御基地局３２は中央制御局３１と信号の授受を行なう
制御部３５と、光源１と、光検出器１１と、光信号受信
機１２とを有している。光源１は制御部３５によって制
御され光信号を出力する。この光信号は光ファイバケー
ブル３によって無線基地局３３へ伝送される。
変調装置を用いることにより電波，光，電気回路がそれ
ぞれ効果的に結合したシステムの構築が可能となる。本
発明の電波−光変換変調装置を用いた通信システム例を
図１１に示す。同図において、３１は中央制御局、３２
は制御基地局、３３は無線基地局、３４は端末である。
制御基地局３２は中央制御局３１と信号の授受を行なう
制御部３５と、光源１と、光検出器１１と、光信号受信
機１２とを有している。光源１は制御部３５によって制
御され光信号を出力する。この光信号は光ファイバケー
ブル３によって無線基地局３３へ伝送される。
【００４６】無線基地局３３は光ファイバケーブル３に
よって伝送されてきた光信号を電気信号に変換するＯ／
Ｅ変換モジュール３６と、アンテナ３７と、電波−光変
換部３８とを備えている。Ｏ／Ｅ変換モジュール３６は
光検出器３９と光信号受信機４０とから成っている。
よって伝送されてきた光信号を電気信号に変換するＯ／
Ｅ変換モジュール３６と、アンテナ３７と、電波−光変
換部３８とを備えている。Ｏ／Ｅ変換モジュール３６は
光検出器３９と光信号受信機４０とから成っている。
【００４７】電気信号に変換された信号はアンテナ３７
から無線信号の形で放射される。この信号は端末器３４
で受信され処理される。電波−光変換部３８は上述した
本発明の光変調器１３によって構成されており、光源１
からの光信号を受けるとともに、端末器３４のアンテナ
４１から放射される無線信号を直接受けて光信号を変調
し、光ファイバ３へ与える。この端末器３４からの情報
は制御基地局３２の光検出器１１と光信号受信機１２で
検出された後、制御部３５へ与えられる。
から無線信号の形で放射される。この信号は端末器３４
で受信され処理される。電波−光変換部３８は上述した
本発明の光変調器１３によって構成されており、光源１
からの光信号を受けるとともに、端末器３４のアンテナ
４１から放射される無線信号を直接受けて光信号を変調
し、光ファイバ３へ与える。この端末器３４からの情報
は制御基地局３２の光検出器１１と光信号受信機１２で
検出された後、制御部３５へ与えられる。
【００４８】＜実施形態４＞次に、本発明の電波−光変
換変調装置を衛星放送受信ネットワークに用いた通信シ
ステム例を図１２に示す。同図において、４２は通信用
又は放送用の衛星である。この衛星４２からの電波は建
物６０の屋上に設置された受信アンテナ装置４３で受信
されるが、受信アンテナ装置４３には上述した本発明の
光変調器１３が設けられていて、電波を直接光信号に変
換するようになっている。受信アンテナ装置４３にはネ
ットワークを成す光ファイバケーブルが接続されてい
る。
換変調装置を衛星放送受信ネットワークに用いた通信シ
ステム例を図１２に示す。同図において、４２は通信用
又は放送用の衛星である。この衛星４２からの電波は建
物６０の屋上に設置された受信アンテナ装置４３で受信
されるが、受信アンテナ装置４３には上述した本発明の
光変調器１３が設けられていて、電波を直接光信号に変
換するようになっている。受信アンテナ装置４３にはネ
ットワークを成す光ファイバケーブルが接続されてい
る。
【００４９】光ファイバケーブルは建物６０の内部に配
される部分３ｂと外部に配される部分３ａとから成って
いる。４４と４６は建物６０の内部に設けられた構内無
線基地局であり、これらの無線基地局４４、４６は上述
した図１１の無線基地局３３と同様な構成をもってい
て、パーソナルコンピュータ等の情報端末４５ａ、４５
ｂや携帯電話等の携帯端末４７と無線信号を授受するよ
うになっている。
される部分３ｂと外部に配される部分３ａとから成って
いる。４４と４６は建物６０の内部に設けられた構内無
線基地局であり、これらの無線基地局４４、４６は上述
した図１１の無線基地局３３と同様な構成をもってい
て、パーソナルコンピュータ等の情報端末４５ａ、４５
ｂや携帯電話等の携帯端末４７と無線信号を授受するよ
うになっている。
【００５０】この場合、図１１で説明したと同様に無線
基地局４４、４６は光変調器１３を有していて端末４５
ａ、４５ｂ、４７の無線信号を直接光信号に変換する。
逆に、端末４５ａ、４５ｂ、４７に対し無線信号を与え
る場合は、ケーブル３ｂの光信号を、いったん光検出器
と光信号受信機で電気信号に変換し、アンテナから放射
する。
基地局４４、４６は光変調器１３を有していて端末４５
ａ、４５ｂ、４７の無線信号を直接光信号に変換する。
逆に、端末４５ａ、４５ｂ、４７に対し無線信号を与え
る場合は、ケーブル３ｂの光信号を、いったん光検出器
と光信号受信機で電気信号に変換し、アンテナから放射
する。
【００５１】４８は構内制御基地局であり、モニター用
の映像機４９が接続されている。この構内制御基地局４
８は外部の光ファイバケーブル３ａを介して外部制御局
５０と信号の交信を行なう。
の映像機４９が接続されている。この構内制御基地局４
８は外部の光ファイバケーブル３ａを介して外部制御局
５０と信号の交信を行なう。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
気光学効果をもつ基板上に形成した電極に外部空間電界
信号検出用アンテナ機能を持たせて前記基板の光導波路
を通る光を直接変調することにより以下の利点がある。
気光学効果をもつ基板上に形成した電極に外部空間電界
信号検出用アンテナ機能を持たせて前記基板の光導波路
を通る光を直接変調することにより以下の利点がある。
【００５３】（１）アンテナサイズにより決定される受
信高周波領域において、共振現象を利用することで、あ
る特定周波数帯域での高感度受信が可能となる。また、
使用周波数帯及び電波の指向性に応じたアンテナ機能を
持った光変調用電極を設計，製作することにより高効率
の電波−光変換部を有する電波−光変換変調装置が実現
できる。
信高周波領域において、共振現象を利用することで、あ
る特定周波数帯域での高感度受信が可能となる。また、
使用周波数帯及び電波の指向性に応じたアンテナ機能を
持った光変調用電極を設計，製作することにより高効率
の電波−光変換部を有する電波−光変換変調装置が実現
できる。
【００５４】（２）また、光供給手段から所定周波数を
もった光信号を供給することにより光信号と外部空間電
界信号がミキシングされるので、光信号の状態で直接、
中間周波数にダウンコンバートできるため電気回路的な
ミキサが不要となり電気回路部の削減が図れるととも
に、光検出器の要求される周波数特性が大幅に緩和さ
れ、電波，光，電気回路全てが効率的に結合できる。
もった光信号を供給することにより光信号と外部空間電
界信号がミキシングされるので、光信号の状態で直接、
中間周波数にダウンコンバートできるため電気回路的な
ミキサが不要となり電気回路部の削減が図れるととも
に、光検出器の要求される周波数特性が大幅に緩和さ
れ、電波，光，電気回路全てが効率的に結合できる。
【００５５】また、上記基板上に形成され互いに並行す
るとともに最終的に合流する少なくとも一対の光導波路
がマッハ・ツェンダ型干渉計を構成し、その一対の光導
波路のそれぞれに線対称となるような形状で電極がアン
テナとして形成されているので、感度が倍増する。さら
に、光導波路上に絶縁体からなるスペーサ層を介して電
極を形成するとともに、基板の電極形成面と反対側の面
に接する金属性の外部空間電界反射板を設けて、電極と
反射板との距離を受信信号の波長の１／４程度になるよ
うに、スペーサ層により調整されるので、アンテナの利
得を増大させることができる。これらの利点により本発
明は、従来報告されている光学結晶を用いた電界アンテ
ナでは困難であった無線通信用アンテナ的な使用を可能
とし、小型かつ効率的な電波−光変換部を有する電波−
光変換変調装置を提供することによって高効率の無線と
光ファイバネットワーク等を結合したシステムを構築で
きるという効果がある。
るとともに最終的に合流する少なくとも一対の光導波路
がマッハ・ツェンダ型干渉計を構成し、その一対の光導
波路のそれぞれに線対称となるような形状で電極がアン
テナとして形成されているので、感度が倍増する。さら
に、光導波路上に絶縁体からなるスペーサ層を介して電
極を形成するとともに、基板の電極形成面と反対側の面
に接する金属性の外部空間電界反射板を設けて、電極と
反射板との距離を受信信号の波長の１／４程度になるよ
うに、スペーサ層により調整されるので、アンテナの利
得を増大させることができる。これらの利点により本発
明は、従来報告されている光学結晶を用いた電界アンテ
ナでは困難であった無線通信用アンテナ的な使用を可能
とし、小型かつ効率的な電波−光変換部を有する電波−
光変換変調装置を提供することによって高効率の無線と
光ファイバネットワーク等を結合したシステムを構築で
きるという効果がある。
【図１】 本発明の電波−光変換変調装置の具体的実施
形態を示す図。
形態を示す図。
【図２】 そのＡ−Ａ’線断面図。
【図３】 本発明における光変調器の他の形態を示す
図。
図。
【図４】 本発明における光変調器の異なる他の形態を
示す図。
示す図。
【図５】 図４の光変調器の周波数特性を示す図。
【図６】 本発明における光変調器の別の形態の断面
図。
図。
【図７】 本発明における光変調器の特徴を従来例と比
較して示す図。
較して示す図。
【図８】 本発明における光変調器のパッチ型アンテナ
構造を示す図。
構造を示す図。
【図９】 本発明における光変調器の八木型アンテナ構
造を示す図。
造を示す図。
【図１０】 本発明の電波−光変換変調装置の第２の実
施形態を示す図。
施形態を示す図。
【図１１】 本発明の情報通信システムを示すブロック
図。
図。
【図１２】 本発明の情報通信システムを衛星放送受信
システムに適用した形態を示すブロック図。
システムに適用した形態を示すブロック図。
【図１３】 従来の電波−光変換変調装置を示す図。
【図１４】 その光変調器を示す図。
【図１５】 光変調器の他の従来例を示す図。
１ 光源、 ２ レンズ、 ３ 光ファイバケーブル、
４ レンズ、５ 偏光子、６ 電気光学効果を持つ結
晶、 ７，７’ センサロッド、８ 位相補償器、 ９
検光子、 １０ レンズ、 １１ 光検出器、１２
受信機、 １３ 光変調器、 １４ 偏波面保持光ファ
イバ、１５ シングルモード光ファイバ、 １６，１
６’ 光変調器電極 １７ 変調器部外部筐体 １８，１８’ アンテナ機能を持った光変調電極 １９ａ，１９ｂ，１９ｃ アンテナ機能を持った光変調
電極 Ｐ１、Ｐ２ 光導波路、 ２０ ＬiＮbＯ3基板、 ２
１ バッファ層 ２２ 反射板、 ２３ スペーサ層、 ２４ パッチ ２５、２５’ 給電線路 ２６ 外部空間電界
信号 ２７ 入力光信号 ２８ 高周波電波 ２９ 変調を受けた光信号 ３０ 電波源 ３１ 中央制御局 ３２ 制御基地局 ３３ 無線基地局 ３４ 端末 ３５ 制御部 ３６ Ｏ／Ｅ変換モ
ジュール ３７ アンテナ ３８ 電波−光変換
部 ３９ 光検出器 ４０ 光信号受信機 ４１ アンテナ ４２ 通信又は放送
衛星 ４３ 受信アンテナ装置 ４４ 無線基地局 ４５ａ，４５ｂ 情報端末 ４６ 無線基地局 ４７ 携帯端末 ４８ 構内制御基地
局 ４９ モニター用映像機 ５０ 外部制御局
４ レンズ、５ 偏光子、６ 電気光学効果を持つ結
晶、 ７，７’ センサロッド、８ 位相補償器、 ９
検光子、 １０ レンズ、 １１ 光検出器、１２
受信機、 １３ 光変調器、 １４ 偏波面保持光ファ
イバ、１５ シングルモード光ファイバ、 １６，１
６’ 光変調器電極 １７ 変調器部外部筐体 １８，１８’ アンテナ機能を持った光変調電極 １９ａ，１９ｂ，１９ｃ アンテナ機能を持った光変調
電極 Ｐ１、Ｐ２ 光導波路、 ２０ ＬiＮbＯ3基板、 ２
１ バッファ層 ２２ 反射板、 ２３ スペーサ層、 ２４ パッチ ２５、２５’ 給電線路 ２６ 外部空間電界
信号 ２７ 入力光信号 ２８ 高周波電波 ２９ 変調を受けた光信号 ３０ 電波源 ３１ 中央制御局 ３２ 制御基地局 ３３ 無線基地局 ３４ 端末 ３５ 制御部 ３６ Ｏ／Ｅ変換モ
ジュール ３７ アンテナ ３８ 電波−光変換
部 ３９ 光検出器 ４０ 光信号受信機 ４１ アンテナ ４２ 通信又は放送
衛星 ４３ 受信アンテナ装置 ４４ 無線基地局 ４５ａ，４５ｂ 情報端末 ４６ 無線基地局 ４７ 携帯端末 ４８ 構内制御基地
局 ４９ モニター用映像機 ５０ 外部制御局
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/152
Claims (11)
- 【請求項１】電気光学効果を持つ基板と、前記基板上に
形成され互いに並行するとともに最終的に合流する少な
くとも一対の光導波路と、前記光導波路上に絶縁体から
なるスペーサ層を介して形成された外部空間電界信号検
出アンテナ機能を有する電極と、前記光導波路に光を供
給する光供給手段と、前記光導波路から出た光を検出、
処理する光信号受信手段を備えた電波−光変換変調装置
において、 前記一対の光導波路がマッハ・ツェンダ型干渉計を構成
しているとともに、その一対の光導波路のそれぞれに線
対称となるような形状で上記電極が形成されていて、前記基板の前記電極形成面と反対側の面に接する金属性
の外部空間電界反射板を設けて、前記電極と前記反射板
との距離を受信信号の波長の１／４程度になるように前
記スペーサ層により調整され、 前記 光導波路を通る光を情報を担なった外部空間電界信
号で直接変調することを特徴とする情報通信用の電波−
光変換変調装置。 - 【請求項２】前記電極がダイポールアンテナとして形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の電波−光
変換変調装置。 - 【請求項３】前記電極がλ／２ダイポールアンテナとし
て形成されているとともにアンテナ長の異なるダイポー
ルアンテナが前記光導波路に沿って複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の電波−光変換変調装
置。 - 【請求項４】前記電極がパッチ型アンテナとして形成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の電波−光変
換変調装置。 - 【請求項５】前記電極が八木アンテナとして形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の電波−光変換変
調装置。 - 【請求項６】前記光供給手段が無変調の一定強度光を供
給することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれ
かに記載の電波−光変換変調装置。 - 【請求項７】前記光供給手段が所定周波数を持った光を
供給することを特徴とする請求項１から請求項５のいず
れかに記載の電波−光変換変調装置。 - 【請求項８】前記光供給手段は光源よりの光を光ファイ
バを用いて供給することを特徴とする請求項６または請
求項７に記載の電波−光変換変調装置。 - 【請求項９】光ファイバネットワークと、該光ファイバ
ネットワークに設けられた基地局と、 前記基地局に設けられた請求項８に記載の電波−光変換
変調装置と、 前記基地局に前記電波−光変換変調装置で受信される電
波信号を送る端末機器と、 を備える情報通信システム。 - 【請求項１０】更に前記光ファイバネットワークに衛星
からの電波を受けて光信号に変換して前記ネットワーク
に乗せる請求項８に記載の電波−光変換変調装置を設け
たことを特徴とする請求項９に記載の情報通信システ
ム。 - 【請求項１１】請求項９に記載の電波−光変換変調装置
が衛星放送受信アンテナ装置として用いられ、その受信
信号が光ファイバを通して衛星放送受信機へ伝送される
ことを特徴とする衛星放送受信システム。
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