JP5667021B2 - フォトミキサおよび光電子集積回路 - Google Patents
フォトミキサおよび光電子集積回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5667021B2 JP5667021B2 JP2011206849A JP2011206849A JP5667021B2 JP 5667021 B2 JP5667021 B2 JP 5667021B2 JP 2011206849 A JP2011206849 A JP 2011206849A JP 2011206849 A JP2011206849 A JP 2011206849A JP 5667021 B2 JP5667021 B2 JP 5667021B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- phase
- signals
- signal
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
このような特性を活かし、HD映像をリアルタイムで電送できる大容量無線通信システム、絵画や危険物質を映像化して検査する非破壊検査、イメージングシステム、電波天文で使われる電波望遠鏡の分光装置、危険ガスや薬品などを非接触で検知、分析する分光センシングシステム、などへの応用が盛んに行われている。
テラヘルツ波発生器を実現する一つの方法として、超高速なフォトダイオードを利用するフォトミキサがある(例えば、非特許文献1、2など参照)。
すなわち、f1およびf2の振動のちょうど山(あるいは谷)同士が重なり合う時に光の電界は強め合い、山と谷が重なり合う時に光の電界は打ち消し合う。光ビート信号の振動周波数はΔf=f1−f2で表わされる。例えば、光源としてレーザを考えた場合、各レーザの波長が1.5500μmと1.5385μmであった時にΔfは約1THzとなる。
3dBカプラに対して、λ1信号がポートAから導入されるとともに、λ2信号がポートBから導入された場合、3dBカプラの特性に基づいて、ポートAからポートCを経由するλ1出力111に対して、ポートDのλ1信号出力112は光位相がπ/2遅れる。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるフォトミキサ10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかるフォトミキサの構成を示す回路図であり、フォトダイオードが2個の場合に適用したものである。
このフォトミキサ10は、全体として、周波数の異なる2つの光信号を入力として、これら光信号の差周波の光ビート信号に基づき、テラヘルツ周波数波を発生させる機能を有している。
フォトダイオード18は、3dBカプラ13の出力ポートPBから光導波路15を介して入力された光ビート信号S15を電気信号S18にOE変換して出力する機能を有している。
高周波線路19は、電気信号S17,18を電力合成し、得られた合成出力信号S19を、フォトミキサ10の外部へ出力する機能を有している。
次に、本実施の形態にかかるフォトミキサ10の動作について説明する。
フォトミキサ10に入力された、異なる周波数f1,f2を持つ2つの入力光信号S11,S12は、3dBカプラ13に入力されて合波され、これら入力光信号S11,S12の差周波f1−f2の周波数を持ち、互いに逆位相となる光ビート信号S14,S15が出力される。
一方、光ビート信号S15は、位相調整されずにそのままフォトダイオード18へ入力されて、差周波f1−f2の周波数を持つ、高周波の電気信号S18へOE変換される。
この後、これら電気信号S17,S18は、高周波線路19で電力合成され、合成出力信号S19としてフォトミキサ10から出力される。
特に、光ビート信号S16,S15の周波数が10[THz]を超えるような場合、位相誤差が180度になることも想定され、最悪の場合は打ち消しあって合成出力信号S19の電界強度がほぼゼロになってしまう可能性もある。
あるいは、位相シフタ16として、ヒータなどによって光路長を可変できる光遅延回路を用いてもよい。この場合、位相シフタ16の位相制御電圧端子16Tに所定の位相制御電圧を印加することで、光ビート信号S14の位相を可変調整することができる。
このように、本実施の形態は、1つの基板上に、3dBカプラ13、位相シフタ16、フォトダイオード17,18、および高周波線路19を形成し、3dBカプラ13により、周波数の異なる2つの入力光信号S11,S12を合波して得られた光ビート信号S14,S15の位相が同相となるよう、光ビート信号S14,S15のうちの一方、例えば光ビート信号S14の位相を位相シフタ16により調整し、得られた光ビート信号S16と光ビート信号S14とをそれぞれ、フォトダイオード17,18でOE変換し、得られた電気信号S17,S18を高周波線路19で電力合成して出力するようにしたものである。
また、本実施の形態では、位相シフタ16として、光ビート信号S14の半波長に相当する線路長を有する光導波路を用いてもよい。これにより、極めて簡素な構成で、光ビート信号S14,S15を同相とすることができる。
次に、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるフォトミキサ10について説明する。図5は、第2の実施の形態にかかるフォトミキサの構成を示す回路図である。
第1の実施の形態では、光ビート信号S14,S15のうちの一方の位相を調整する場合を例として説明した。本実施の形態では、光ビート信号S14,S15の両方の位相を調整する場合について説明する。
位相シフタ22は、光ビート信号S14,S15の位相が同相となるよう、3dBカプラ13の出力ポートPBから光導波路15を介して入力された光ビート信号S15の位相を調整して出力する機能を有している。
次に、図6を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかるフォトミキサ10について説明する。図6は、第3の実施の形態にかかるフォトミキサの構成を示す回路図である。
第1および第2の実施の形態では、フォトダイオード17,18で得られた電気信号S17,S18を、ウィルキンソン型合成器を始めとした高周波線路19により合成する場合を例として説明した。本実施の形態では、電気信号S17,S18をアンテナから放射して空間で合成する場合について説明する。
これにより、3dBカプラ13から出力される2つの光ビート信号S14,S15の一方だけではなく、これら両方を用いて電力合成することができ、入力された光信号S11,S12の光入力パワーを効率よく利用してテラヘルツ波を発生させることができる。
次に、図7を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかる光電子集積回路50について説明する。図7は、第4の実施の形態にかかる光電子集積回路の構成を示す回路図である。
通常、フォトダイオードが出力飽和する光入力パワーは、フォトダイオードの材料や構造等にも依存するが、1つのフォトダイオードで得られる出力電力には限界がある。より大きな出力電力を得たい場合には、第1〜第3の実施の形態のように、2つのフォトダイオードで得られる出力電力を電力合成しても足りない場合もある。
光出力導波路55は、各光ビート信号生成回路60で生成された同相の光ビート信号を、光電子集積回路50から外部へ出力する機能を有している。
次に、図7を参照して、本実施の形態にかかる光電子集積回路50の動作について説明する。
入力ポート51,52から入力されたλ1信号とλ2信号は、1×2光スプリッタ53でそれぞれ2分岐された後、接続導波路54を介して、光ビート信号生成回路60の3dBカプラ61へ分配される。この際、3dBカプラ61の一方の入力ポートp1にはλ1信号が入力され、他方の入力ポートp2にはλ2信号が入力される。
このように、本実施の形態では、1つの基板上に、光スプリッタ53、3dBカプラ61、および位相シフタ62を形成し、光スプリッタ53により、周波数の異なる2つの入力光信号のそれぞれを、N組の、周波数の異なる2つの光信号に分岐し、3dBカプラ61で、これら2つの光信号をそれぞれ合波し、これら光信号の差周波の周波数を持ち、互いに逆位相となる2つの光ビート信号を出力し、位相シフタ62で、これら2つの光ビート信号の位相が同相となるよう、いずれか一方または両方の位相を調整して出力するようにしたものである。
また、本実施の形態については、第1〜第3の実施の形態で説明した内容の一部を任意に選択して適用してもよく、前述と同様の作用効果を得ることができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
Claims (6)
- 基板上に形成されて、周波数の異なる2つの入力光信号を合波し、これら入力光信号の差周波の周波数を持ち、互いに逆位相となる第1および第2の光ビート信号を出力する3dBカプラと、
前記基板上に形成されて、前記第1および第2の光ビート信号の位相が同相となるよう、前記第1および第2の光ビート信号のうちいずれか一方または両方の位相を調整して出力する位相シフタと、
前記基板上に形成されて、前記位相シフタにより互いの位相が同相となるよう調整された前記第1および前記第2の光ビート信号を、それぞれ別個に電気信号にOE変換して出力する2つのフォトダイオードと、
前記基板上に形成されて、前記フォトダイオードから出力された2つの電気信号を電力合成して出力する高周波線路と
を備えることを特徴とするフォトミキサ。 - 請求項1に記載のフォトミキサにおいて、
前記位相シフタは、前記第1および前記第2の光ビート信号の間における前記第1の光ビート信号の半波長分の位相差に加えて、当該フォトミキサの製造ばらつきに起因して発生する前記1および前記第2の光ビート信号の間の位相誤差を調整することを特徴とするフォトミキサ。 - 請求項1または請求項2に記載のフォトミキサにおいて、
前記高周波線路に代えて、前記2つの電気信号ごとに前記基板上に形成されて、これら電気信号をそれぞれ電磁波として空間に放射することにより、当該空間でこれら電磁波を合成する2つのアンテナを備えることを特徴とするフォトミキサ。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のフォトミキサにおいて、
前記位相シフタは、位相制御電圧端子に印加された位相制御電圧に基づいて、入力された光ビート信号の位相を調整する半導体光位相変調器からなることを特徴とするフォトミキサ。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のフォトミキサにおいて、
前記位相シフタは、前記第1の光ビート信号の半波長に相当する線路長を有する光導波路からなることを特徴とするフォトミキサ。 - 基板上に形成されて、周波数の異なる2つの入力光信号のそれぞれをN個(Nは2以上の整数)に分岐し、周波数の異なる2つの光信号からなるN組の光信号対として出力する光スプリッタと、
前記光スプリッタから出力された前記光信号対ごとに前記基板上に形成されて、当該光信号対を合波し、当該光信号対を構成する2つの光信号の差周波の周波数を持ち、互いに逆位相となる第1および第2の光ビート信号を出力するN個の3dBカプラと、
前記3dBカプラごとに前記基板上に形成されて、対応する3dBカプラから出力された前記第1および第2の光ビート信号の位相が同相となるよう、前記第1および第2の光ビート信号のうちいずれか一方または両方の位相を調整して出力するN個の位相シフタと、
前記第1および第2の光ビート信号ごとに前記基板上に形成されて、前記位相シフタにより位相調整された対応する前記第1または前記第2の光ビート信号を、当該基板の外部へ出力する2N個の光出力導波路と
を備えることを特徴とする光電子集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011206849A JP5667021B2 (ja) | 2011-09-22 | 2011-09-22 | フォトミキサおよび光電子集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011206849A JP5667021B2 (ja) | 2011-09-22 | 2011-09-22 | フォトミキサおよび光電子集積回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013070210A JP2013070210A (ja) | 2013-04-18 |
JP5667021B2 true JP5667021B2 (ja) | 2015-02-12 |
Family
ID=48475407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011206849A Expired - Fee Related JP5667021B2 (ja) | 2011-09-22 | 2011-09-22 | フォトミキサおよび光電子集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5667021B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3030954A1 (fr) * | 2014-12-17 | 2016-06-24 | Thales Sa | Composant optoelectronique pour generer et rayonner un signal hyperfrequence |
KR102320418B1 (ko) * | 2016-09-02 | 2021-11-03 | 한국전자통신연구원 | 대상물 측정 장치 및 방법 |
CN116192173A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-05-30 | 电子科技大学 | 基于光电混频器的太赫兹信道监测接收机 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5060312A (en) * | 1990-03-05 | 1991-10-22 | At&T Bell Laboratories | Polarization independent coherent lightwave detection arrangement |
JP3803748B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2006-08-02 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 光学的ミリ波あるいはサブミリ波の発生装置 |
JP5619750B2 (ja) * | 2009-09-04 | 2014-11-05 | 古河電気工業株式会社 | 90度ハイブリッド |
JP5684131B2 (ja) * | 2009-09-07 | 2015-03-11 | 古河電気工業株式会社 | Plc型復調器及び光伝送システム |
JP5066159B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2012-11-07 | 日本電信電話株式会社 | 電磁波発生装置及び電磁波発生方法 |
-
2011
- 2011-09-22 JP JP2011206849A patent/JP5667021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013070210A (ja) | 2013-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Integrated microwave photonic filters | |
US9857217B2 (en) | Opto-electronic integrated circuit, array antenna transmitter, array antenna receiver, and transmitter | |
Zhuang et al. | Single-chip ring resonator-based 1$\times $8 optical beam forming network in CMOS-compatible waveguide technology | |
EP3064956B1 (en) | Fully optically controlled phased array radar transmitter | |
Roeloffzen et al. | Silicon nitride microwave photonic circuits | |
Chin et al. | Broadband true time delay for microwave signal processing, using slow light based on stimulated Brillouin scattering in optical fibers | |
Liu et al. | Integration of Brillouin and passive circuits for enhanced radio-frequency photonic filtering | |
US7558450B2 (en) | Microwave photonic delay line with separate tuning of optical carrier | |
Roeloffzen et al. | Integrated optical beamformers | |
CN110174661A (zh) | 一种基于偏振复用的光学相控阵二维激光雷达扫描芯片 | |
CN103873153B (zh) | 一种光子型倍频微波信号相移装置及其相移控制方法 | |
Burla et al. | Integrated Photonic ${\rm K} _ {\rm u} $-Band Beamformer Chip With Continuous Amplitude and Delay Control | |
Li et al. | All-optical photonic microwave phase shifter requiring only a single DC voltage control | |
Wang et al. | All-optical photonic microwave phase shifter based on an optical filter with a nonlinear phase response | |
McKay et al. | Integrated microwave photonic true-time delay with interferometric delay enhancement based on Brillouin scattering and microring resonators | |
Li et al. | True-time delay line with separate carrier tuning using dual-parallel MZM and stimulated Brillouin scattering-induced slow light | |
JP5667021B2 (ja) | フォトミキサおよび光電子集積回路 | |
Daulay et al. | A tutorial on integrated microwave photonic spectral shaping | |
Hashemi | A review of semiconductor-based monolithic optical phased array architectures | |
RU2298810C1 (ru) | Приемно-передающий оптоэлектронный модуль афар | |
Zhuang | Ring resonator-based broadband photonic beam former for phased array antennas | |
Ganjali et al. | Microwave photonic frequency multiplication based on Sagnac interferometer with the capability of phase shifting | |
Fandiño et al. | A monolithic integrated microwave photonics filter | |
Che et al. | 450-GHz-wave beam-steering with 1 kHz repetition by optical phase control | |
Serafino et al. | Design and characterization of a photonic integrated circuit for beam forming in 5G wireless networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130927 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140924 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5667021 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |