JP6482070B2

JP6482070B2 - Method for generating optical two-tone signal and method for controlling DP-MZM type optical modulator

Info

Publication number: JP6482070B2
Application number: JP2015074524A
Authority: JP
Inventors: ベッカリアブデルモウラ; 西村　公佐; 公佐西村
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2016194613A

Description

本発明は、光無線統合システム（Seamless radio and optical integration）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 used in a seamless radio and optical integration system and a method for controlling a DP-MZM type optical modulator.

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 the low frequency side are provided. 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分岐の分岐比を理想的な値に制御することで、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 the low-frequency side required (assuming that the frequency interval is 2n times the frequency of the input RF signal, the nth-order sideband ) As high as possible, while suppressing the power of the main carrier component and unnecessary sideband components (sidebands other than the n-th order sideband). In Non-Patent Document 1, this is realized by controlling the branching ratio of the Y branch to an ideal value 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、「Double parallel MZI（Mach-Zehnder Interferometer）」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 “Double parallel MZI (Mach-Zehnder Interferometer)” at an ideal “Y-branch” branching ratio.

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.

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.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、一つの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２倍、４倍、６倍、８倍、または１０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. A single DP-MZM is used to realize the generation of microwaves, millimeter waves, and terahertz waves with a simple method, and the frequency interval is the input RF. Proposal of optical two-tone signal generation method and DP-MZM type optical modulator control method capable of generating optical two-tone signals that are twice, four times, six times, eight times, or ten times the signal frequency The purpose is to do.

（１）上記の目的を達成するために、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、光無線統合システム等に用いられる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のマッハツェンダー干渉計（以下、「副マッハツェンダ−干渉計」と記す）、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のマッハツェンダー干渉計（以下、「主マッハツェンダ−干渉計」と記す）を有する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おける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ＤＰ−ＭＺＭの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を補正することを特徴とする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention takes 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 used in an optical wireless integrated system or the like, and includes a first and a second arranged in parallel on the upper arm and the lower arm, respectively. A Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as “sub-Mach-Zehnder interferometer”) and a third Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as “main Mach-Zehnder— An RF drive voltage V ₁ applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer is input to a DP-MZM type optical modulator having an “interferometer”), and applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer. The phase difference Δφ of the RF signal in the sub-Mach-Zehnder interferometer, and the DC bias voltage applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer _bias-1, the second RF drive voltage _{V 2} applied to the sub Mach-Zehnder interferometer, DC bias voltage _{V bias-2} to be applied to the second sub Mach-Zehnder interferometer, and the third When the DP-MZM Mach-Zehnder interferometers are driven by the DC bias voltage V _bias-3 applied to the main Mach-Zehnder interferometer, the light to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers The RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are corrected based on a signal distribution ratio α: (1−α).

このように、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２倍、４倍・・・のいずれか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, parameters for driving each Mach-Zehnder modulator of the DP-MZM are determined, and further according to the optical signal distribution ratio α: (1-α) to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers. Since the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are corrected, a desired sideband component in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is any one of twice, four times the frequency of the input RF signal. It is possible to generate a high-purity optical two-tone signal consisting only of the above.

（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。 (2) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval twice as large as the input RF signal is generated using DP-MZM in which the branching ratio α is 0.5. When trying, the parameters δ ₁ and δ ₂ are set using the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , and the voltage V _π that gives the optical signal a phase modulation of π corresponding to a half wavelength, δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π , parameters δ ₁₋ and δ ₂ are set so that δ ₁₋ = δ ₂ , and parameters δ ₁ and δ ₂ in relation to the intensity of the sideband components, while maintaining the desired primary sideband components, the optimum point parameter [delta] ₁ and [delta] ₂ for suppressing unwanted sideband components, the desired primary sideband component Since the strength of Below, the fifth-order sideband component is distributed in a range that is greater than or equal to a point that is less than or equal to a predetermined threshold.

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２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 consisting only of desired sideband components in which the frequency interval of the generated optical two-tone signal is twice the frequency of the input RF signal. .

（３）また、本発明の光ツートーン信号の生成方法において、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、前記分岐比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。 (3) In the method for generating an optical two-tone signal according to the present invention, when an optical two-tone signal having a frequency interval twice that of the input RF signal is to be generated, the RF driving voltage V ₁ and the RF driving voltage V _{2 are used.} And δ ₁ and δ ₂ are defined as δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π, and a voltage V _π that applies phase modulation of π corresponding to a half wavelength to the optical signal, when the branching 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 suppression of unwanted sideband component to the desired primary sideband component in relation to the ratio, while maintaining the desired primary sideband components, parameters [delta] ₂ of the optimum point for suppressing unwanted sideband component, the tertiary side to the desired primary sideband component Wherein the suppression ratio of the command components are 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２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 twice 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において、前記分岐比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、光信号に半波長に層とする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。 (4) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval twice as high as that of the input RF signal is generated using the DP-MZM having the branching ratio α of 0.5. When trying, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , the DC bias voltage V _bias− ₂ , and the DC bias voltage V _{bias− 3,} using the voltage V _[pi provide a phase modulation of [pi a layer to the half wavelength optical signal, characterized in that defined in the following table.

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２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 including a desired sideband component in which the frequency interval of the input optical two-tone signal is twice the frequency of the input RF signal.

（５）本発明の光ツートーン信号の生成方法において、前記分岐比αが０．５であるＤＰ−ＭＺＭを用いて入力ＲＦ信号の周波数の４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を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２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２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、第６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。 (5) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the input RF signal is generated using the DP-MZM having the branching ratio α of 0.5. Then, using the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , and the voltage V _π that gives a phase modulation of π corresponding to a half wavelength to the optical signal, parameters δ ₁ and δ ₂ are set to δ _{1, 2} = (πV _1,2 ) / V _π , parameters δ ₁₋ and δ ₂ are set to be δ ₁₋ = δ ₂ , and parameters δ ₁ and δ ₂ and each sideband component In relation to the intensity, the optimum point of the parameters δ ₁ and δ ₂ for suppressing the unnecessary side band component while maintaining the desired secondary side band component is that the intensity of the desired secondary side band component is the maximum. Less than or equal to the value Thus, the sixth sideband component is distributed in a range that is greater than or equal to a point that is less than or equal to a predetermined threshold.

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、本発明の光ツートーン信号の生成方法において、前記分岐比αが０．５ではないＤＰ−ＭＺＭを用いて入力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、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_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２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２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、所望の２次サイドバンド成分に対する主キャリア成分の抑圧比が最大となる点以上となる範囲に分布することを特徴とする。 (6) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the input RF signal is generated using the DP-MZM whose branching ratio α is not 0.5. When trying, the parameters δ ₁ and δ ₂ are set using the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , and the voltage V _π that gives a phase modulation of π corresponding to a half wavelength to the optical signal, δ _By defining _1, ₂ = (πV _1,2 ) / V _π , the parameter δ ₁₋ is a constant value, and the parameter δ ₂ is changed, the parameters δ ₁ and δ ₂ and the intensity of each sideband component are in the context, while maintaining the desired second-order sideband components, the optimum point parameter [delta] ₁ and [delta] ₂ for suppressing unwanted sideband components, the intensity of the desired 2-order sideband component becomes the maximum value A less, characterized in that distributed in the range where the suppression ratio of the main carrier component for the desired second-order sideband component is equal to or greater than the point of maximum.

このように分岐比αが０．５ではない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、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。 In this way, by determining the parameters for driving the DP-MZM whose branching ratio α is not 0.5, especially by setting the parameter δ ₁₋ to a constant value and changing the parameter δ ₂ , the input optical two tone It is possible to generate a high-purity optical two-tone signal composed of a desired sideband component whose signal frequency interval is four times the frequency of the input RF signal.

（７）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４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、以下に説明する手順に従って定められることを特徴とする。 (7) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the input RF signal is generated using the DP-MZM having the branching ratio α of 0.5. When trying, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , the DC bias voltage V _bias− ₂ , and the DC bias voltage V _{bias− 3,} using the voltage V _[pi provide a phase modulation of the [pi corresponding to a half wavelength optical signal, characterized in that it is determined according to the procedures described below.

（８）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６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。 (8) Further, in the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval 6 times the frequency of the input RF signal is generated using the DP-MZM having the branching ratio α of 0.5. When trying, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , the DC bias voltage V _bias− ₂ , and the DC bias voltage V _{bias− 3,} using the voltage V _[pi provide a phase modulation of the [pi corresponding to a half wavelength optical signal, characterized in that defined in the following table.

このように分岐比αが０．５であるＤＰ−ＭＺＭ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６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。 By determining the parameters for driving the DP-MZM having a branching ratio α of 0.5 in this way, the frequency interval of the input optical two-tone signal has a frequency interval that is six times the frequency of the input RF signal. An optical two-tone signal can be generated.

（９）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８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。 (9) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval eight times the frequency of the input RF signal is generated using the DP-MZM having the branching ratio α of 0.5. When trying, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , the DC bias voltage V _bias− ₂ , and the DC bias voltage V _{bias− 3,} using the voltage V _[pi provide a phase modulation of the [pi corresponding to a half wavelength optical signal, characterized in that defined in the following table.

このように分岐比αが０．５であるＤＰ−ＭＺＭ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８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。 By determining the parameters for driving the DP-MZM having a branching ratio α of 0.5 in this way, the frequency interval of the input optical two-tone signal has a frequency interval that is eight times the frequency of the input RF signal. An optical two-tone signal can be generated.

（１０）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１０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。 (10) In the optical two-tone signal generation method of the present invention, an optical two-tone signal having a frequency interval 10 times the frequency of the input RF signal is generated using the DP-MZM having the branching ratio α of 0.5. When trying, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , the DC bias voltage V _bias− ₂ , and the DC bias voltage V _{bias− 3,} using the voltage V _[pi provide a phase modulation of the [pi corresponding to a half wavelength optical signal, characterized in that defined in the following table.

このように分岐比αが０．５であるＤＰ−ＭＺＭ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１０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。 Thus, by determining the parameters for driving the DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, the frequency interval of the input optical two-tone signal has a frequency interval that is 10 times the frequency of the input RF signal. An optical two-tone signal can be generated.

（１１）また、本発明の光変調器の制御方法は、光無線統合システムに用いられ、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型光変調器の制御方法であって、コヒーレントな光信号を入力し、前記第１の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のマッハツェンダー干渉計における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、前記各主・副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を補正することを特徴とする。 (11) Also, the optical modulator control method of the present invention is used in an optical wireless integrated system, and the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel in the upper arm and the lower arm, and A control method for a DP-MZM type optical modulator having a third main Mach-Zehnder interferometer comprising an upper arm and a lower arm including the sub-Mach-Zehnder interferometers, wherein a coherent optical signal is input, RF drive voltage V ₁ applied to the first Mach-Zehnder interferometer, phase difference Δφ of the RF signal in the first and second Mach-Zehnder interferometers, applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer DC bias voltage V _bias-1 to be applied, RF drive voltage V ₂ to be applied to the second sub Mach-Zehnder interferometer, The main and sub Mach-Zehnder interferometers are driven by a DC bias voltage V _bias-2 applied to the interferometer and a DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer. In this case, 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. Features.

このように、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電圧の分配比率α：（１−α）によってＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＲＦ駆動電圧Ｖ_２を補正して光信号を変調するので、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２倍、４倍・・・のいずれか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。 In this way, parameters for driving each Mach-Zehnder modulator of the DP-MZM are determined, and further, RF is determined by a voltage distribution ratio α: (1−α) to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers. Since the optical signal is modulated by correcting the drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ , the frequency interval of the input optical two-tone signal is any one of twice, four times the frequency of the input RF signal. It is possible to generate a high-purity optical two-tone signal composed of desired sideband components.

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２倍、４倍・・・のいずれか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, a high-purity optical two-tone signal consisting of a desired sideband component in which the frequency interval of the input optical two-tone signal is any one of twice, four times, the frequency of the input RF signal. Can be generated.

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. 本実施形態に係るＤＰ−ＭＺＭの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of DP-MZM which concerns on this embodiment. ＤＣバイアス電圧と正規化出力との関係を表わす図である。It is a figure showing the relationship between DC bias voltage and a normalization output. ＤＰ−ＭＺＭに対して設定したパラメータを示す図である。It is a figure which shows the parameter set with respect to DP-MZM. ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the spectrum which DP-MZM outputs. ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the spectrum which DP-MZM outputs. ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the spectrum which DP-MZM outputs. ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the spectrum which DP-MZM outputs. ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the spectrum which DP-MZM outputs. δ_１，２と、サブバンドの圧縮比およびサブ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 compression ratio of a subband, and the intensity | strength of a subband. δ_２と、サブバンドの圧縮比との関係を示す図である。It is a figure which shows (delta) ₂ and the relationship between the compression ratio of a subband. δ_１，２と、サブバンドの圧縮比およびサブ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 compression ratio of a subband, and the intensity | strength of a subband.

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２倍、４倍・・・となるかについて、鋭意検討した結果、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、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). As a result of intensive studies on how to determine the drive parameters of the Mach-Zehnder modulator for modulation, the frequency interval is twice, four times the frequency of the input RF signal. In the case of the branching ratio, the optimum values of six specific parameters were found analytically. In addition, the inventors have found a technique for correcting parameters in consideration of the branching ratio of an optical signal to the upper arm and lower arm of the DM-MZM, and have reached the present invention.

すなわち、本発明の光ツートーン信号の生成方法は、光無線統合システム等に用いられる光ツートーン信号の生成方法であって、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第３の主マッハツェンダー干渉計を有する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おける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電圧の分配比率α：（１−α）によって前記ＲＦ駆動電圧Ｖ_１およびＲＦ駆動電圧Ｖ_２を補正することを特徴とする。 That is, the optical two-tone signal generation method of the present invention is an optical two-tone signal generation method used in an optical wireless integrated system or the like, and includes the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers arranged in parallel and the above-described respective RF drive voltage applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer by inputting a coherent optical signal to a DP-MZM type optical modulator having a third main Mach-Zehnder interferometer including the sub-Mach-Zehnder interferometer V ₁ , phase difference Δφ of RF signal in the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers, DC bias voltage V _bias-1 applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer, the second sub-Mach-Zehnder interferometer RF drive voltage V ₂ applied to the Mach-Zehnder interferometer, DC bias voltage applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer When the Mach-Zehnder interferometers are driven by V _bias-2 and the DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer, the first and second sub-Mach The RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are corrected by a voltage distribution ratio α to the Zender interferometer: (1−α).

これにより、本発明者らは、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ１およびＶ２の周波数の２倍、４倍・・・の周波数間隔を有するとなった光ツートーン信号を生成することを可能とした。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。 As a result, the present inventors have made it possible to generate an optical two-tone signal having a frequency interval of twice, four times,... The frequency of the RF drive voltages V1 and V2. Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

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。 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が設けられており、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 converts an input optical signal into a baseband (BB) (or intermediate frequency intermediate). Frequency: Modulates with a data signal (hereinafter simply referred to as “data signal”) superimposed on the IF. 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２倍、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 optical two-tone signal generator of the optical wireless integrated system described above, 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 frequency of the RF signal that drives the optical modulator. 2 times, 4 times,..., It is possible to generate a radio signal having a high frequency of about 100 GHz without using a special radio device.

本実施形態では、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ１およびＶ_２の周波数の２倍、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。本実施形態では、ＤＰ−ＭＺＭにおける並列に配置されたマッハツェンダー干渉計の分岐比が１対１でない場合でも、前記ＲＦ駆動電圧Ｖ１およびＶ_２の周波数の１０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である。 In this embodiment, twice the frequency of the RF drive voltage V1 and V _2, in order to generate an optical two-tone signal having a frequency interval of 4 times., To optimize the operating parameters of the DP-MZM. In this embodiment, the branching ratio of the deployed Mach-Zehnder interferometer in parallel in the DP-MZM even if not one-to-one, an optical two-tone signal having a 10 times the frequency interval of the frequency of the RF drive voltage V1 and V ₂ Can be generated.

図２Ａは、本実施形態に係るＤＰ−ＭＺＭの概略構成を示す図である。ＬＤ１８ａは、レーザダイオード（Laser Diode）であり、ＬＯ１８ｂ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は、移相器（Phase shifter）である。 FIG. 2A is a diagram illustrating a schematic configuration of the DP-MZM according to the present embodiment. The LD 18a is a laser diode, and the LO 18b is a local oscillator. The VAs 18c and 18d are variable attenuators, and the PS 18e is a phase shifter.

第１のＭＺＩ１８ｆ、第２のＭＺＩ１８ｇ、および第３のＭＺＩ１８ｈは、マッハツェンダー干渉計である。第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇは、並列に配置されており、第３のＭＺＩ１８ｈは、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを含む。これらの第１〜第３のＨＺＩ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。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デバイス電圧と、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇ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。 The first MZI 18f, the second MZI 18g, and the third MZI 18h are Mach-Zehnder interferometers. The first MZI 18f and the second MZI 18g are arranged in parallel, and the third MZI 18h includes the first MZI 18f and the second MZI 18g. These first to third HZIs have a chirp-free configuration, and the branching ratio of input light to the first MZI 18f and the second MZI 18g is α (0 ≦ α ≦ 1). In the optical two-tone signal generation method of the present invention, three independent DC device voltages, the RF drive voltages of the first MZI 18f and the second MZI 18g, and the phase difference Δφ of these RF signals are controlled.

図２Ｂは、ＤＣバイアス電圧と正規化出力との関係を表わす消光曲線の図である。Ｖ_πは、光信号に半波長に相当するπの位相変化を与える電圧を示す。第１〜第３のＭＺＩは、このＶ_πによって特徴付けられる。図２ＢにはＭＺＩの消光曲線の３つの重要なポイントの位置が示されている。すなわち、「Full point」、「Null point」、そして「Quadrature point」である。 FIG. 2B is a diagram of an extinction curve representing the relationship between the DC bias voltage and the normalized output. _Vπ represents a voltage that gives the optical signal a phase change of π corresponding to a half wavelength. The first to third MZI, characterized by the V _[pi. FIG. 2B shows the location of three important points in the extinction curve of MZI. That is, “Full point”, “Null point”, and “Quadrature point”.

図３は、図２Ａに示したＤＰ−ＭＺＭに対して設定したパラメータを示す図である。すなわち、第１のＭＺＩ１８ｆに対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_１、第１および第２のＭＺＩ１８ｆ、１８ｇにおけるＲＦ信号の位相差Δφ、第１のＭＺＩ１８ｆに対して印加するＤＣバイアス電圧Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、第２のＭＺＩ１８ｇに対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_２、第２のＭＺＩ１８ｇ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ＭＺＩ１８ｆに対して印加するＲＦ駆動電圧Ｖ_１、および第２のＭＺＩ１８ｇ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。
V₁(t) = V₁・sin(w_RFt+Df)・・・（１）
V₂(t) = V₂・sin(w_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。
E_in(t) = E_in・cos(w₀t)・・・（３）
但し、c₀を真空中の光速としてw₀ = 2p・l₀/c₀である。 FIG. 3 is a diagram showing parameters set for the DP-MZM shown in FIG. 2A. That is, the RF drive voltage V ₁ applied to the first MZI 18f, the phase difference Δφ of the RF signal in the first and second MZI 18f, 18g, and the DC bias voltage V _bias−1 applied to the first MZI 18f. There are five parameters: an RF drive voltage V ₂ applied to the second MZI 18g and a DC bias voltage V _bias-2 applied to the second MZI 18g. The RF drive voltage V ₁ applied to the first MZI 18f and the RF drive voltage V ₂ applied to the second MZI 18g are expressed by the following two expressions.
V ₁ (t) = V ₁ · sin (w _RF t + Df) (1)
V ₂ (t) = V ₂ · sin (w _RF t) (2)
An optical signal input to the DP-MZM is expressed by the following equation.
E _in (t) = E _in · cos (w ₀ t) (3)
However, it is _{_{w 0 = 2p · l 0 /}} c 0 to c ₀ as the speed of light in a vacuum.

第１のＭＺＩ１８ｆ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ＭＺＩ１８ｇ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 18f and the electric field E ₂ (t) of the modulated optical signal output from the second MZI 18g are expressed by the following two expressions: Can do.

そして、第３のＭＺＩ１８ｈを経て、ＤＰ−ＭＺＭの光出力Ｅ_ｏｕｔは、以下の式で表わされる。 Then, through the third MZI 18h, 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。
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。 D _1,2 , V _b and V _c are parameters defined by the following equations, respectively.
The equation (8) obtained above approximates one of the equations disclosed in Non-Patent Document 2 when α = 0.5.

本明細書では、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを駆動するＲＦ信号の周波数の２倍、４倍、６倍、８倍、または１０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は、各倍数に従ってそれぞれ計算された結果である。ＤＰ−ＭＺＭの駆動パラメータを慎重に調整することによって、純粋な光ツートーンを生成することができる。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 this specification, in order to generate an optical two-tone signal having a frequency interval that is twice, four times, six times, eight times, or ten times the frequency of the RF signal that drives the first MZI 18f and the second MZI 18g. The optimized parameters are the results calculated according to each multiple. By carefully adjusting the drive parameters of the DP-MZM, a pure light-to-tone can be generated. A millimeter wave or terahertz wave signal that is difficult to generate with a wireless oscillator can be generated by optical means.

以下の各実施例では、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。 In the following embodiments, the best mode is shown when 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ＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを駆動するＲＦ信号の周波数の２倍、４倍、６倍、８倍、または１０倍となる周波数間隔を有する光ツートーン信号をそれぞれ発生させる場合、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とし、４倍の場合をＮ＝２とし、６倍の場合をＮ＝３とし、８倍の場合をＮ＝４とし、そして１０倍の場合をＮ＝５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 the optical two-tone signal having a frequency interval that is twice, four times, six times, eight times, or ten times the frequency of the RF signal that drives the first MZI 18f and the second MZI 18g, _{_{_{_{X = (V 1, V 2}}}} , V bias-1, V bias-2, V bias-3, Δφ) and to the case of double and N = 1, the case of 4-fold and N = 2, 6-fold N = 3, 8 times N = 4, and 10 times N = 5, the optimum value to be satisfied to generate a pure optical two-tone signal is Fulfill.

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、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを駆動するＲＦ信号の周波数の２倍、４倍、６倍、８倍および１０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。 Hereinafter, optimum parameters for generating an optical two-tone signal having frequency intervals of 2, 4, 6, 8, and 10 times the frequency of the RF signal that drives the first MZI 18f and the second MZI 18g will be described. explain.

実施例１では、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇ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 that is twice the frequency of the RF signal that drives the first MZI 18f and the second MZI 18g will be described. 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９に示すように変化する。図９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. 9 when δ ₁ = δ ₂ . A line indicated by “Upper Bound” in FIG. 9 corresponds to the value of each parameter 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９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９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. 9, but if it is set to 60 dB on the vertical axis in the figure, the power of I ₅ is represented by 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９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１０に示すように、δ_２のみを変化させる。すると、図９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１０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. 10, 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４は、ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。ここでは、α＝０．５（理想）である場合と、α＝０．４である場合を示す。図４に示すように、第５サイドバンドの抑圧比は４５ｄＢ以上であり、また両方の場合において、主搬送波、２次、３次および４次のサイドバンドは完全に消去されている。 FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation result of a spectrum output from the DP-MZM. Here, a case where α = 0.5 (ideal) and a case where α = 0.4 are shown. As shown in FIG. 4, the suppression ratio of the fifth sideband is 45 dB or more, and in both cases, the main carrier, the second order, the third order, and the fourth order sideband are completely eliminated.

実施例２では、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを駆動する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ための最適なパラメータについて説明する。テーブル２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ことが可能となる。 In the second embodiment, optimum parameters for generating an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the RF signal that drives the first MZI 18f and the second MZI 18g will be described. Table 2 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 is generated in which the frequency interval of the input optical two-tone signal has a frequency interval four times the frequency of the input RF signal. Is possible.

テーブル２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、奇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。なお、偶数次のサイドバンドを選んだ場合は、主キャリア成分を常に０に保つことができない点が、上述の１次サイドバンド、すなわち奇数次のサイドバンドを選んだ場合とは異なる。 Of the parameters shown in Table 2, the four parameters except V ₁ and V ₂ are not changed in the following further optimization procedure. Thereby, the power of the odd-order sideband component among the unnecessary components can be always kept at zero. Note that when an even-order sideband is selected, the main carrier component cannot always be kept at 0, which is different from the above-described primary sideband, that is, an odd-order sideband.

所望の２次サイドバンド成分の強度Ｉ_２（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４次および６次サイドバンド成分の強度をＩ_４およびＩ_６で表すと、Ｉ_２、Ｉ_６、Ｉ_２／Ｉ_０、Ｉ_２／Ｉ_４およびＩ_２／Ｉ_６の値は、δ_１＝δ_２とした場合、図１１に示すように変化する。図１１中の「Upper Bound」で示した線が、テーブル２に示した各パラメータの値に相当する。Ｉ_２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_２／Ｉ_０、Ｉ_２／Ｉ_４、Ｉ_２／Ｉ_６および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 of the desired secondary sideband component I ₂ (however, the high frequency side and the low frequency side have the same intensity), and the intensity of the unnecessary 4th and 6th sideband components are represented by I ₄ and I _6. , I ₂ , I ₆ , I ₂ / I ₀ , I ₂ / I ₄ and I ₂ / I ₆ change as shown in FIG. 11 when δ ₁ = δ ₂ . A line indicated by “Upper Bound” in FIG. 11 corresponds to the value of each parameter shown in Table 2. While it is desirable to keep the value of I ₂ as large as possible, it is also possible to keep I ₂ / I ₀ , I ₂ / I ₄ , I ₂ / I ₆ and the suppression ratio of unnecessary components as large as possible. Desired. 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_０およびＩ_４は常に０であるので、不要成分として現れるのはＩ_６である。Ｉ_６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_６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１１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_６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の値は図中の「Lower Bound（δ_ｔｈ（α＝０．５））」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、位置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 ₀ and I ₄ are always 0, it is I ₆ that appears as an unnecessary component. If the value of I ₆ is below the noise level of the system, it is not necessary to suppress the value of I ₆ 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. 11, but if it is 60 dB on the vertical axis in the figure, the power of I ₆ is a 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 lines indicated by the lines “Lower Bound (δ _th (α = 0.5))” and “Upper Bound” in the figure. The point to be set during this period depends on the requirements of the entire system using the generated optical two-tone signal, and therefore cannot be determined in position, but 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１１中に示している。この時は、主キャリア成分Ｉ_０が有限値となることが問題である。一般に、光ツートーン信号として利用される二つのサイドバンドの間の不要成分は、それ以外の不要成分と比べて光フィルタ等で取り除くことがより難しくなる。従って、この場合はＩ_２／Ｉ_０の値を可能な限り大きく保つことが好ましい。図１１に示すように、Ｉ_２／Ｉ_０は「Lower Bound（δ_ｔｈ（α≠０．５））」で最大となるピーク点が存在する。このピーク点と同図中の「Upper Bound」の間がα＝０．４の時の狭義の最適範囲である。 Next, an optimization method when the branching ratio α is not an ideal value will be described. As an example, FIG. 11 shows a case where the branching ratio α is 0.4. At this time, there is a problem that the main carrier component I ₀ becomes a finite value. In general, unnecessary components between two sidebands used as an optical two-tone signal are more difficult to remove with an optical filter or the like than other unnecessary components. Therefore, in this case, it is preferable to keep the value of I ₂ / I ₀ as large as possible. As shown in FIG. 11, there is a peak point at which I ₂ / I ₀ has a maximum at “Lower Bound (δ _th (α ≠ 0.5))”. The range between this peak point and “Upper Bound” in the figure is an optimum range in a narrow sense when α = 0.4.

図５は、ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。ここでは、α＝０．５（理想）である場合と、α＝０．４である場合を示す。図５に示すように、α＝０．５では、主搬送波、１次、３次、４次および５次のサイドバンドは消去されている。これに対し、α＝０．４である場合は、第３のＭＺＩの上側と下側の間で、分岐比が不均衡となっていることから、３番目のサイドバンドが現れる。しかしながら、約３３ｄＢ以上の抑圧比を得ることが可能である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result of a spectrum output from the DP-MZM. Here, a case where α = 0.5 (ideal) and a case where α = 0.4 are shown. As shown in FIG. 5, when α = 0.5, the main carrier, the first, the third, the fourth, and the fifth sidebands are erased. On the other hand, when α = 0.4, since the branching ratio is unbalanced between the upper side and the lower side of the third MZI, the third side band appears. However, it is possible to obtain a suppression ratio of about 33 dB or more.

実施例３では、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを駆動するＲＦ信号の周波数の６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。テーブル３に示されるように、ＤＰ−ＭＺＭの最適化されたパラメータ（Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、Ｖ_{ｂｉａｓ−３}、Δφ）を選択することによって、入力ＲＦ信号の周波数の６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 third embodiment, optimum parameters for generating an optical two-tone signal having a frequency interval that is six times the frequency of the RF signal that drives the first MZI 18f and the second MZI 18g will be described. As shown in Table 3, the optimized parameters of the _{_{_{DP-MZM (V 1, V}}} 2, V bias-1, V bias-2, V bias-3, Δφ) by selecting the input RF signal It is possible to generate an optical two-tone signal having a frequency interval that is six times the frequency of.

図６は、ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。ここでは、α＝０．５（理想）である場合と、α＝０．４である場合を示す。図６に示すように、α＝０．５である場合、７次サイドバンドの抑圧比は約３３ｄＢであり、主搬送波、１次、２次、４次、５次および６次のサイドバンドが消去されている。これに対し、α＝０．４である場合は、第３のＭＺＩの上側と下側の間で、分岐比が不均衡となっていることから、１次と３次のサイドバンドが現れる。しかしながら、約２７ｄＢの抑圧比を得ることが可能である。図６においては、α＝０．４である場合と、理想的な分岐比、すなわちα＝０．５である場合のスペクトラムを示している。図６に示すように、α＝０．４である場合は、５次のサイドバンドが現れ、抑圧比は約２２ｄＢに低下する。しかし、所望の３次サイドバンドの間にある１次のサイドバンドは消去されたままとなる。このシナリオでは、「×６ω_ＲＦ」の幅を有するパスバンド光フィルタによって、光ツートーン信号を取り出すことが可能であり、そして、最適値は、αから独立となる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of a spectrum output from the DP-MZM. Here, a case where α = 0.5 (ideal) and a case where α = 0.4 are shown. As shown in FIG. 6, when α = 0.5, the suppression ratio of the seventh-order sideband is about 33 dB, and the main carrier, first-order, second-order, fourth-order, fifth-order, and sixth-order sidebands It has been erased. On the other hand, when α = 0.4, since the branching ratio is unbalanced between the upper side and the lower side of the third MZI, primary and tertiary sidebands appear. However, it is possible to obtain a suppression ratio of about 27 dB. FIG. 6 shows a spectrum when α = 0.4 and an ideal branching ratio, that is, when α = 0.5. As shown in FIG. 6, when α = 0.4, a fifth-order side band appears, and the suppression ratio decreases to about 22 dB. However, the primary sidebands between the desired tertiary sidebands remain erased. In this scenario, an optical two-tone signal can be extracted by a passband optical filter having a width of “× 6ω _RF ”, and the optimum value is independent of α.

実施例４では、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを駆動するＲＦ信号の周波数の８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。テーブル４に示されるように、ＤＰ−ＭＺＭの最適化されたパラメータ（Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、Ｖ_{ｂｉａｓ−３}、Δφ）を選択することによって、入力ＲＦ信号の周波数の８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 fourth embodiment, optimum parameters for generating an optical two-tone signal having a frequency interval that is eight times the frequency of the RF signal that drives the first MZI 18f and the second MZI 18g will be described. By selecting the optimized parameters (V ₁ , V ₂ , V _bias-1 , V _bias-2 , V _bias-3 , Δφ) of the DP-MZM, as shown in Table 4, the input RF signal It is possible to generate an optical two-tone signal having a frequency interval that is eight times the frequency of.

図７は、ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。ここでは、α＝０．５（理想）である場合と、α＝０．４である場合を示す。図５に示すように、α＝０．５では、主搬送波、１次、２次、３次、５次、６次および７次のサイドバンドは完全に消去されている。これに対し、α＝０．４である場合は、第３のＭＺＩの上側と下側の間で、分岐比が不均衡となっていることから、主搬送波と６番目のサイドバンドが現れる。約２３ｄＢの抑圧比を得ることが可能である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result of a spectrum output from the DP-MZM. Here, a case where α = 0.5 (ideal) and a case where α = 0.4 are shown. As shown in FIG. 5, when α = 0.5, the primary carrier, the primary, the secondary, the tertiary, the fifth, the sixth, and the seventh sidebands are completely erased. On the other hand, when α = 0.4, the branching ratio is unbalanced between the upper side and the lower side of the third MZI, so that the main carrier wave and the sixth side band appear. A suppression ratio of about 23 dB can be obtained.

実施例５では、第１のＭＺＩ１８ｆおよび第２のＭＺＩ１８ｇを駆動するＲＦ信号の周波数の１０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。テーブル５に示されるように、ＤＰ−ＭＺＭの最適化されたパラメータ（Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_{ｂｉａｓ−１}、Ｖ_{ｂｉａｓ−２}、Ｖ_{ｂｉａｓ−３}、Δφ）を選択することによって、入力ＲＦ信号の周波数の１０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 fifth embodiment, optimum parameters for generating an optical two-tone signal having a frequency interval 10 times the frequency of the RF signal driving the first MZI 18f and the second MZI 18g will be described. By selecting optimized parameters (V ₁ , V ₂ , V _bias-1 , V _bias-2 , V _bias-3 , Δφ) of the DP-MZM, as shown in Table 5, the input RF signal It is possible to generate an optical two-tone signal having a frequency interval that is 10 times the frequency of.

図８は、ＤＰ−ＭＺＭが出力するスペクトラムをシミュレーションした結果を示す図である。ここでは、α＝０．５（理想）である場合と、α＝０．４である場合を示す。図５に示すように、α＝０．５である場合およびα＝０．４である場合の両方とも、７次サイドバンドの抑圧比は２０ｄＢ以上であり、主搬送波、１次、２次、３次、４次、５次および６次のサイドバンドは完全に消去されている。実施例５の構成は、第３のＭＺＩの上側と下側の間で、分岐比が不均衡となっている場合に利点を有しているが、光ツートーン信号のピーク電力は、他の実施例と比較して最も低くなる。しかし、光アンプにより電力を増幅させることによって、補償することが可能である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result of a spectrum output from the DP-MZM. Here, a case where α = 0.5 (ideal) and a case where α = 0.4 are shown. As shown in FIG. 5, in both the case where α = 0.5 and the case where α = 0.4, the suppression ratio of the 7th-order sideband is 20 dB or more, and the main carrier, the primary, the secondary, The third, fourth, fifth and sixth order sidebands are completely erased. The configuration of the fifth embodiment has an advantage when the branching ratio is unbalanced between the upper side and the lower side of the third MZI, but the peak power of the optical two-tone signal is different from that of the other implementations. The lowest compared to the example. However, it is possible to compensate by amplifying the power with an optical amplifier.

以上説明したように、本実施形態によれば、高い光信号対雑音比（OSNR）を実現する不要成分の高い抑圧比によって、ＬＯが発生する周波数、すなわち第１および第２のＭＺＩを駆動するＲＦ信号の２倍、４倍、６倍、８倍または１０倍の周波数の光ツートーン信号を発生することが可能となる。また、光フィルタが不要であるため、簡易に光ツートーン信号を発生させることが可能となる。また、ＤＣバイアス電力制御、ＲＦ駆動電力および位相の最適値は、理想的でないＤＰ−ＭＺＭを含め、正確に提供される。また、理想的でないＤＰ−ＭＺＭでは、上側と下側の光信号の分岐比が不均衡であることが問題となるが、本実施形態によれば、ＲＦ駆動電力の最適化するだけで、「ａｃｔｉｖｅＹ−ｂｒａｎｃｈ：ＡＹＢ」を用いることなく、高い抑圧比を得ることができる。さらに、同一の光変調器の駆動条件を変えるだけで、ＬＯが発生する周波数の２倍、４倍、６倍、８倍または１０倍の周波数を発生することが可能となる。これにより、マイクロ波はもとより、ミリ波、テラヘルツ波の周波数帯域を含む広い範囲の周波数を有するＲＦ信号を発生することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the frequency at which LO occurs, that is, the first and second MZIs are driven by a high suppression ratio of unnecessary components that realizes a high optical signal-to-noise ratio (OSNR). It becomes possible to generate an optical two-tone signal having a frequency twice, four times, six times, eight times, or ten times that of the RF signal. In addition, since an optical filter is not required, an optical two-tone signal can be easily generated. Also, optimal values for DC bias power control, RF drive power and phase are provided accurately, including non-ideal DP-MZM. Further, in the non-ideal DP-MZM, there is a problem that the branching ratio of the upper and lower optical signals is unbalanced. However, according to the present embodiment, only by optimizing the RF drive power, “ A high suppression ratio can be obtained without using "active Y-branch: AYB". Furthermore, it is possible to generate a frequency that is twice, four times, six times, eight times, or ten times the frequency at which LO is generated simply by changing the driving conditions of the same optical modulator. As a result, it is possible to generate an RF signal having a wide range of frequencies including the frequency bands of millimeter waves and terahertz waves as well as microwaves.

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
１８ａＬＤ（Laser Diode）
１８ｂＬＯ（Local Oscillator）
１８ｃＶＡ（Variable Attenuator）
１８ｄＶＡ（Variable Attenuator）
１８ｅＰＳ（Phase shifter）
１８ｇ第１のＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）
１８ｆ第２のＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）
１８ｈ第３のＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）
２０ＭＵＸ（Optical Multiplexer：光マルチプレクサ）
２２光伝送路
２４光源変換部（High Speed PD）
２６アンテナ
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Ｙ−ｂｒａｎｃｈｗａｖｅｇｕｉｄｅにおける分岐比
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 18a LD (Laser Diode)
18b LO (Local Oscillator)
18c VA (Variable Attenuator)
18d VA (Variable Attenuator)
18e PS (Phase shifter)
18g First MZI (Mach-Zehnder Interferometer)
18f Second MZI (Mach-Zehnder Interferometer)
18h Third MZI (Mach-Zehnder Interferometer)
20 MUX (Optical Multiplexer)
22 Optical transmission line 24 Light source converter (High Speed PD)
26 Antenna 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 V _bias-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 The branching ratio ω in the Y-branch waveguide of MZI of the optical frequency interval of the optical two-tone signal generated by the _RF optical two-tone signal generator (frequency at which 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 A coherent optical signal is input to a DP-MZM optical modulator having
RF drive voltage V ₁ applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer, RF signal phase difference Δφ in the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers, DC bias voltage V _bias-1 applied to the second sub Mach-Zehnder interferometer, RF drive voltage V ₂ applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer, DC bias voltage V applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer When the respective Mach-Zehnder interferometers are driven by _bias-2 and the DC bias voltage V _bias-3 applied to the third main Mach-Zehnder interferometer, the output of the DP-MZM type optical modulator Of the optical signal to the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers so that the intensity of the desired sideband component is maximized . A method for generating an optical two-tone signal, wherein the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are determined using a distribution ratio α: (1−α).

When an optical two-tone signal having a frequency interval twice that of the input RF signal is generated using a DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, the RF driving voltage V ₁ and the RF driving voltage V ₂ and a voltage V _π that gives the input optical signal a phase modulation of π corresponding to a half wavelength, parameters δ ₁ and δ ₂ are
δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π ,
If 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, the strength of the desired primary sideband component is equal to or less than the point at which the maximum value, so as to be distributed in a range fifth-order sideband component is equal to or greater than that equal to or less than a predetermined threshold, the RF _{2. The} method of generating an optical two-tone signal according to claim _{1, wherein the} driving voltage V1 and the RF driving voltage V2 are determined .

When an optical two-tone signal having a frequency interval twice that of the input RF signal is to be generated, the RF drive voltage V ₁ , the RF drive voltage V ₂ , and the input optical signal are subjected to phase modulation of π corresponding to a half wavelength. using the voltage V _[pi giving the parameter [delta] ₁ and [delta] _2,
δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π ,
When the branching ratio α is not 0.5, the parameter δ ₁ is 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. as optimum point parameter [delta] ₂ for suppressing are distributed in a certain range including a point at which suppression ratio of third order sideband component to the desired primary sideband component becomes maximum, the RF drive voltage V _{2. The} method of generating an optical two-tone signal according to claim _{1, wherein 1} and the RF drive voltage V2 are determined .

When an optical two-tone signal having a frequency interval twice the frequency of the input RF signal is to be generated using a DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias-1 , the DC bias voltage V _bias-2 , and the DC bias voltage V _bias-3 perform phase modulation of π corresponding to a half wavelength on the input optical signal. 2. The method for generating an optical two-tone signal according to claim 1, wherein a voltage _Vπ to be applied is determined as shown in the following table.

When an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the input RF signal is generated using a DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ and a voltage V _π that gives the input optical signal a phase modulation of π corresponding to a half wavelength, parameters δ ₁ and δ ₂ are
δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π ,
If 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 maintaining the desired second-order sideband components, parameters for suppressing unnecessary main carrier component and a sideband component [delta] ₁ and [delta] ₂ The optimum point is distributed below the point where the intensity of the desired secondary sideband component becomes the maximum value, and over the point where the sixth sideband component becomes a predetermined threshold value or less. The method for generating an optical two-tone signal according to claim 1.

When an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the input RF signal is to be generated using a DP-MZM whose branching ratio α is not 0.5, the RF driving voltage V ₁ and the RF driving voltage V ₂ and a voltage V _π that gives the input optical signal a phase modulation of π corresponding to a half wavelength, parameters δ ₁ and δ ₂ are
δ _1,2 = (πV _1,2 ) / V _π ,
If 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 maintaining the desired second-order 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 secondary sideband component becomes the maximum value and the point where the suppression ratio of the main carrier component to the desired secondary sideband component becomes the maximum. The method for generating an optical two-tone signal according to claim 1.

When an optical two-tone signal having a frequency interval four times the frequency of the input RF signal is generated using a DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias-1 , the DC bias voltage V _bias-2 , and the DC bias voltage V _bias-3 have a voltage V _π that gives a phase modulation of π to an input optical signal. 2. The method of generating an optical two-tone signal according to claim 1, wherein the method is defined as follows.

When the DP-MZM having a branching ratio α of 0.5 is used to generate an optical two-tone signal having a frequency interval that is eight times the frequency of the input RF signal, the RF driving voltage V ₁ , the RF driving voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias-1 , the DC bias voltage V _bias-2 , and the DC bias voltage V _bias-3 perform phase modulation of π corresponding to a half wavelength on the input optical signal. 2. The method for generating an optical two-tone signal according to claim 1, wherein a voltage _Vπ to be applied is determined as shown in the following table.

When an optical two-tone signal having a frequency interval 10 times the frequency of the input RF signal is to be generated using a DP-MZM having a branching ratio α of 0.5, the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ , the phase difference Δφ, the DC bias voltage V _bias−1 , the DC bias voltage V _{bias− 2} , and the DC bias voltage V _bias−3 are π phase modulation layered to a half wavelength in the input optical signal. 2. The method of generating an optical two-tone signal according to claim 1, wherein a voltage V _π that gives a voltage is defined as shown in the following table.

First and second sub-Mach-Zehnder interferometers used in the optical wireless integrated system and arranged in parallel to the upper arm and the lower arm, respectively, and from the upper arm and the lower arm including the respective sub-Mach-Zehnder interferometers A control method for a DP-MZM type optical modulator having a third main Mach-Zehnder interferometer,
An RF drive voltage V ₁ for inputting a coherent optical signal and applied to the first sub-Mach-Zehnder interferometer, a phase difference Δφ of the RF signal in the first and second sub-Mach-Zehnder interferometers, the first DC bias voltage V _bias-1 applied to _one sub-Mach-Zehnder interferometer, RF drive voltage V ₂ applied to the second sub-Mach-Zehnder interferometer, the DC bias voltage _{V bias-2,} and DC bias voltage _{V bias-3} to be applied to the third main Mach-Zehnder interferometer to be applied for, when driving the respective Mach-Zehnder interferometer, the DP The first and second sub-Machts so that the intensity of the desired sideband component of the output of the MZM type optical modulator is maximized ; A method of controlling an optical modulator, wherein the RF drive voltage V ₁ and the RF drive voltage V ₂ are determined using an optical signal distribution ratio α: (1−α) to a gender interferometer.