JP7467599B2 - ファイバーリンク上でrfにおける光パワーを増加させるためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
- レーザーの必要とされる数が、レーザーの出力パワー、およびシステム設計にとって重要な任意の他のファクタ、たとえばコスト、レーザー効率、物理的サイズなどに基づいて、必要とされる光パワー(ワット数)を与えるために、決定され得る、
- 変調器の必要とされる数が、変調器の光入力パワー定格に基づいて決定され得る
- 光検出器(たとえばバランスド光検出器)の必要とされる数が、光検出器の光入力パワー定格に基づいて決定され得る。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[C1]
マイクロ波無線周波数(RF)信号を搬送するための光リンクを含むシステムであって、前記光リンクシステムは、
光の複数の波長を生成するための複数のレーザー光源と、
多重化された光ビームを与えるために光の前記複数の波長を多重化するためのマルチプレクサと、
前記多重化された光ビーム上に前記マイクロ波無線周波数信号を課すために、前記多重化された光ビームを変調するための変調器と、
光入力と電気出力とを各々が有する複数のフォトダイオード受信機と、各フォトダイオード受信機が、前記変調された多重化された光ビームの少なくとも一部分を受信することと、それの電気出力において前記マイクロ波無線周波数信号を出力することとを行うように構成された、
を備える、システム。
[C2]
光の前記複数の波長を生成するための前記複数のレーザー光源が、各々、両端値を含む範囲1530nm~1610nm内の異なる波長を生成する、C1に記載のシステム。
[C3]
前記変調された多重化された光ビームを複数のビームにスプリットするように構成された変調後スプリッタと、前記複数のビームのうちの1つを受信するように各々が構成された、前記複数のフォトダイオード受信機とを備える、C1または2に記載のシステム。
[C4]
前記複数のフォトダイオード受信機からの前記電気出力を組み合わせるように構成されたRFコンバイナを備える、C3に記載のシステム。
[C5]
複数のRFミキサと、複数の局部発振器とを備え、前記複数の局部発振器の各々が、異なるRF周波数のLO信号を与えるように構成され、各RFミキサが、前記RFマイクロ波信号をダウンコンバートまたはアップコンバートするように、前記複数のフォトダイオード受信機のうちの異なる1つからの前記電気出力と、前記複数の局部発振器のうちの異なる1つからの前記LO信号とを受信し、混合するように構成された、C3に記載のシステム。
[C6]
前記変調後スプリッタがデマルチプレクサを備える、C3、4または5に記載のシステム。
[C7]
前記多重化された光信号を第1の多重化された光チャネルと第2の多重化された光チャネルとにスプリットするように構成された波長非依存スプリッタを備え、
前記変調器が、前記第1の多重化された光チャネル上に前記マイクロ波無線周波数信号を課すために、前記第1の多重化された光チャネルを変調するように構成され、
前記フォトダイオード受信機が、
前記変調された第1の多重化された光チャネルを受信するように構成された第1の光入力と、
前記第2の多重化された光チャネルを受信するように構成された第2の光入力と
を有するバランスドフォトダイオード受信機を備え、
前記バランスドフォトダイオード受信機が、相対強度雑音RINを除去するために前記入力に対してコモンモード除去機能を行うように構成された、
C1から5のいずれかに記載のシステム。
[C8]
前記変調後光スプリッタが、前記変調された多重化された光ビームを複数のビームにスプリットするように構成され、
前記光リンクシステムが、前記第2の多重化された光チャネルを複数のビームにスプリットするように構成されたさらなる光スプリッタを備え、
前記複数のバランスドフォトダイオード受信機が、各々、それらの第1の入力において、前記スプリットされた第1の変調された多重光チャネルのうちの1つを受信することと、それらの第2の入力において、前記スプリットされた第2の複数の光チャネルのうちの1つを受信することとを行うように構成された、
C3および6に記載のシステム。
[C9]
前記さらなる光スプリッタがデマルチプレクサを備える、C4および8に記載のシステム。
[C10]
前記変調器が、前記マイクロ波RF信号をアップコンバートまたはダウンコンバートする目的で、前記多重化された光ビーム上に局部発振器からの第1のLO RF信号を課すようにも構成された、C1から9のいずれかに記載のシステム。
[C11]
光の前記複数の波長からのさらなる多重化された光ビームを与えるための前記マルチプレクサを含む手段と、
前記さらなる多重化された光ビーム上に前記マイクロ波無線周波数信号を課すために、前記多重化された光ビームを変調するためのさらなる変調器と
を備え、
ここにおいて、前記さらなる変調器が、同じく前記さらなる多重化された光ビーム上に第2のLO RF信号を課すように構成され、前記第1のLO RF信号と前記第2のLO RF信号とが、異なる周波数のものであり、
ここにおいて、前記システムが、前記変調されたさらなる多重化された光ビームを受信するように構成されたさらなるフォトダイオード受信機を備える、
C10に記載のシステム。
[C12]
空中または海洋プラットフォーム上に取り付けられたアンテナと、同じく前記空中または海洋プラットフォーム上に取り付けられた処理システムとの間でRF信号を搬送するように構成された、C1から11のいずれかに記載のシステム。
[C13]
光リンクを介してマイクロ波無線周波数(RF)信号を伝達するための方法であって、前記方法が、
多重化された光ビームを与えるために複数のレーザーからの光の複数の波長を多重化することと、
前記多重化された光ビーム上に前記マイクロ波無線周波数信号を課すために、前記多重化された光ビームを変調することと、
光入力と電気出力とを有するフォトダイオード受信機を、前記変調された多重化された光ビームの少なくとも一部分を受信することと、それの電気出力において前記マイクロ波無線周波数信号を出力することとを行うために使用することと
を備える、方法。
[C14]
ショット雑音が主雑音源である信号対雑音比を増加させるように、マイクロ波無線周波数(RF)信号を搬送するための光リンクを備えるシステムを設計および構築する方法であって、前記方法は、
前記信号対ショット雑音比により、前記システムの出力においてリンクに許容できる雑音フロアレベルを与えるために、前記光リンクを通して送信されるべき必須の光パワーを識別することと、
前記光リンクについて前記識別された光パワーを与えるために、前記光リンクが必要とするレーザーの数を、それらの光出力パワーに基づいて決定することと、
前記RF信号を前記レーザーの1つまたは複数の出力ビーム上に変調するために前記光リンクが必要とする変調器の数を、各変調器の最大光入力レベルに基づいて決定することと、
前記RF信号を搬送するために変調された1つまたは複数の光ビームを受信し、電気信号に変換するために前記光リンクが必要とするフォトダイオード受信機の数を決定することと、フォトダイオード受信機の前記数が、出力品質の劣化の前の各フォトダイオード受信機の最大光入力レベルに基づいて決定される、
レーザー、変調器およびフォトダイオード受信機の前記決定された数で前記光リンクを構築することと、ここにおいて、変調器および/またはフォトダイオード受信機の前記数が1よりも大きい、
を備える、方法。
Claims (12)
- マイクロ波無線周波数(RF)信号を搬送するための光リンク(10)を含むシステムであって、前記光リンクは、
光の複数の異なる波長を生成するための複数のレーザー光源(L1~Ln)と、
多重化された光ビームを与えるために光の前記複数の波長を多重化するためのマルチプレクサ(11)と、
前記多重化された光ビーム上に前記マイクロ波RF信号を課すために、前記多重化された光ビームを変調するための変調器(13)と、
光入力と電気出力とを有するフォトダイオード受信機(14)と、前記フォトダイオード受信機が、前記変調された多重化された光ビームの少なくとも一部分を受信することと、それの電気出力において前記マイクロ波RF信号を出力することとを行うように構成され、前記光入力において受信された前記変調された多重化された光ビームの前記少なくとも一部分の光パワーは、それの光の複数の構成波長の組み合わされた光パワーに等しいことを特徴とし、
ここにおいて、光の前記複数の異なる波長は、各々、前記フォトダイオード受信機(14)によって分解され得る周波数よりも大きい周波数において、前記多重化された光ビーム内で生じる光の前記複数の異なる波長間のビートが起こるのに十分な波長分離によって、他のものから分離される、
を備える、システム。 - 光の前記複数の波長を生成するための前記複数のレーザー光源(L1~Ln)が、各々、両端値を含む範囲1530nm~1610nm内の異なる波長を生成する、請求項1に記載のシステム。
- 前記変調された多重化された光ビームを複数の変調されたビームにスプリットするように構成された変調後スプリッタ(16)と、前記複数の変調されたビームのうちの1つを受信するように各々が構成された、複数のフォトダイオード受信機(14、14A)とを備える、請求項1または2に記載のシステム。
- 前記複数のフォトダイオード受信機(14、14A)からの前記電気出力を組み合わせるように構成されたRFコンバイナ(17)を備える、請求項3に記載のシステム。
- 複数のRFミキサ(17、17A)と、複数の局部発振器(19)とを備え、前記複数の局部発振器(19)の各々が、異なるRF周波数のLO信号を与えるように構成され、各RFミキサ(17、17A)が、前記マイクロ波RF信号をダウンコンバートまたはアップコンバートするように、前記複数のフォトダイオード受信機(14、14A)のうちの異なる1つからの前記電気出力と、前記複数の局部発振器(19)のうちの異なる1つからの前記LO信号とを受信し、混合するように構成された、請求項3に記載のシステム。
- 前記多重化された光ビームを第1の多重化された光チャネルと第2の多重化された光チャネルとにスプリットするように構成された波長非依存スプリッタを備え、
前記変調器が、前記第1の多重化された光チャネル上に前記マイクロ波無線周波数信号を課すために、前記第1の多重化された光チャネルを変調するように構成され、
前記フォトダイオード受信機が、
前記変調された第1の多重化された光チャネルを受信するように構成された第1の光入力と、
前記第2の多重化された光チャネルを受信するように構成された第2の光入力と
を有するバランスドフォトダイオード受信機を備え、
前記バランスドフォトダイオード受信機が、相対強度雑音RINを除去するために前記第1および第2の光入力に対してコモンモード除去機能を行うように構成された、
請求項1から5のいずれかに記載のシステム。 - 前記変調後スプリッタが、前記変調された第1の多重化された光チャネルを前記複数の変調されたビームにスプリットするように構成され、
前記光リンクが、前記第2の多重化された光チャネルを複数のビームにスプリットするように構成されたさらなる光スプリッタを備え、前記複数のフォトダイオード受信機が、複数のバランスドフォトダイオード受信機を備え、
前記バランスドフォトダイオード受信機が、各々、それらのそれぞれの第1の入力において、前記複数の変調されたビームのうちの異なる1つを受信することと、それらの第2の入力において、前記複数の変調されたビームのうちの異なる1つを受信することとを行うように構成された、
請求項3に従属する場合の請求項6に記載のシステム。 - 前記変調器が、前記マイクロ波RF信号をアップコンバートまたはダウンコンバートする目的で、前記多重化された光ビーム上に局部発振器からの第1のLO RF信号を課すようにも構成された、請求項1から7のいずれかに記載のシステム。
- 光の前記複数の波長からのさらなる多重化された光ビームを与えるための前記マルチプレクサを含む手段と、
前記さらなる多重化された光ビーム上に前記マイクロ波無線周波数信号を課すために、前記多重化された光ビームを変調するためのさらなる変調器と
を備え、
ここにおいて、前記さらなる変調器が、同じく前記さらなる多重化された光ビーム上に第2のLO RF信号を課すように構成され、前記第1のLO RF信号と前記第2のLO RF信号とが、異なる周波数のものであり、
ここにおいて、前記システムが、前記変調されたさらなる多重化された光ビームを受信するように構成されたさらなるフォトダイオード受信機を備える、
請求項8に記載のシステム。 - 空中または海洋プラットフォーム上に取り付けられたアンテナと、同じく前記空中または海洋プラットフォーム上に取り付けられた処理システムとの間でRF信号を搬送するように構成された、請求項1から9のいずれかに記載のシステム。
- 光リンクを介してマイクロ波無線周波数(RF)信号を伝達するための方法であって、前記方法が、
多重化された光ビームを与えるために複数のレーザーからの光の複数の波長を多重化することと、
前記多重化された光ビーム上に前記マイクロ波RF信号を課すために、前記多重化された光ビームを変調することと、
光入力と電気出力とを有するフォトダイオード受信機を、前記変調された多重化された光ビームの少なくとも一部分を受信することと、それの電気出力において前記マイクロ波RF信号を出力することとを行うために使用することと
を備え、前記光入力において受信された前記変調された多重化された光ビームの前記少なくとも一部分の光パワーは、それの光の複数の構成波長の組み合わされた光パワーに等しいことを特徴とし、
ここにおいて、光の複数の異なる波長は、各々、前記フォトダイオード受信機によって分解され得る周波数よりも大きい周波数において、前記多重化された光ビーム内で生じる光の前記複数の異なる波長間のビートが起こるのに十分な波長分離によって、他のものから分離される、方法。 - ショット雑音が主雑音源である信号対雑音比を増加させるように、マイクロ波無線周波数(RF)信号を搬送するための光リンクを備えるシステムを設計および構築する方法であって、前記方法は、
信号対ショット雑音比により、前記システムの出力において許容できる雑音フロアレベルを与えるために、前記光リンクを通して送信されるべき必須の光パワーを識別することと、
前記光リンクについて前記識別された光パワーを与えるために、前記光リンクが必要とするレーザーの数を、前記レーザーの光出力パワーに基づいて決定することと、
前記マイクロ波RF信号を前記レーザーの1つまたは複数の出力ビーム上に変調するために前記光リンクが必要とする変調器の数を、各変調器の最大光入力レベルに基づいて決定することと、
前記マイクロ波RF信号を搬送するために変調された1つまたは複数の光ビームを受信し、電気信号に変換するために前記光リンクが必要とするフォトダイオード受信機の数を決定することと、フォトダイオード受信機の前記数が、出力品質の劣化の前の各フォトダイオード受信機の最大光入力レベルに基づいて決定される、
レーザー、変調器およびフォトダイオード受信機の前記決定された数で前記光リンクを構築することと、ここにおいて、変調器および/またはフォトダイオード受信機の前記数が1よりも大きい、
を備える、方法。
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