JPH1124117A - 電波発生器 - Google Patents

電波発生器

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JPH1124117A
JPH1124117A JP18116597A JP18116597A JPH1124117A JP H1124117 A JPH1124117 A JP H1124117A JP 18116597 A JP18116597 A JP 18116597A JP 18116597 A JP18116597 A JP 18116597A JP H1124117 A JPH1124117 A JP H1124117A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】極めて高い周波数の電波を容易に発生すること
が可能な電波発生器を提供すること。 【解決手段】発振波長が僅かに異なる複数の光源からの
出力光を非線形光学素子に同時に入射し、該非線形光学
素子から前記複数の光源の光周波数の差に等しい周波数
の電波を発生するように構成して成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電波発生器に関す
るものである。更に詳述すれば本発明は、非線形媒質に
光が入射した時の非線形現象を利用して、極めて高い周
波数の電波を発生する電波発生器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ミリ波など周波数の非常に高い信
号を発生・伝送する手段として、光信号処理を使う方法
が提案されている。光は周波数の極めて高い電磁波であ
るからこの性質を使って信号処理を行なうことにより、
電子回路では処理が難しい高い周波数の信号を比較的容
易に扱うことができる。
【0003】図4は、従来の光信号処理を使った高周波
信号発生器(電波発生器と称す)の構成図である。波長
λaの光源20、波長λbの光源21、外部変調器3
1、光ファイバ23、合波器22、フォトダイオード4
0、増幅器41、アンテナ50で構成される。
【0004】波長λaのDFB(分布帰還型)レーザダ
イオード光源20と波長λbの光源21は、合波器22
により混合され、フォトダイーオード40により電気信
号に変換される。ここで、2つの光源20、21からの
光は混合された際に干渉を起こして、周波数f=(C/
λb−C/λa)のビート信号を発生する。ただし、C
は真空中の光速である。フォトダイオード40は光の波
の強度に比例した電気信号を出力するので、これによっ
てビート信号の検波が行なわれ、ビート周波数と同じ周
波数fの電気信号が得られる。一例としてf=10GH
zの電気信号を得るには、それぞれの光源の波長をλa
=1310.057nm、λb=1310.000nmとす
れば良い。
【0005】図5は、上述の光から電気への信号変換の
説明図である。図5(a)は光源20と光源21の光周
波数を表しており、図5(b)はこれら2つのビート周
波数と同じ周波数fの電気信号を表している。(a)か
ら(b)への移行は、物理的に検波を意味している。
【0006】フォトダイオード40から出力される電気
信号は、増幅器41において増幅され、アンテナ50か
ら電波として放射される。外部変調器31には外部入力
端子が設けられており、変調信号を入力して波長λaの
光を強度変調しており、アンテナ50から放射される電
波には強度変調が施される。
【0007】光源20にDBRレーザを用い、λaの光
に光周波数変調を施せば、アンテナ50から周波数変調
を施した電波を放射することもできる。
【0008】以上で説明したように、光信号処理を用い
ることにより、電子回路で簡単には発生できない周波
数、例えば数十GHzの信号を容易に発生することがで
きる。また、光源20、21からフォトダイオード40
までの光ファイバの長さを延長することも可能であるた
め、等価的に高周波信号を低損失で長距離に亘り、伝送
することが可能と成っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の電波発生器に
は、フォトダイオードや増幅器が高周波電気信号を扱わ
ねばならないという問題がある。高周波信号の源となる
ビート信号の発生は光領域で行われるが、光から電気へ
の変換、電気信号の増幅は電子回路で行なわなければな
らない。
【0010】フォトダイオードは一般に高速な応答特性
を持たせることが可能であるが、数十GHzの信号を扱
うことができるものはまだ少ない。増幅器についても数
十GHzを扱える回路は設計・製造が難しく一般に高価
である。また、高周波になるぼど雑音特性が悪くなり易
いという問題もある。
【0011】このため、従来の電波発生器ではシステム
コストが高く、更に高い周波数への拡張性が不可能であ
る。例えば百GHzやそれを越える高周波信号に対して
使用可能な回路は実現不可能と考えられる。
【0012】以上のように、電子回路を利用している従
来の電波発生器には限界がある。
【0013】従って本発明の目的は、前記した従来技術
の欠点を解消し、極めて高い周波数の電波を容易に発生
することが可能な電波発生器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、発振波長が異なる複数の光源と、それらの
光源からの出力光を同時に入射して入射された光の周波
数の差に等しい周波数の電波を発生する非線形光学素子
とから構成して成る。
【0015】前記非線形光学素子は、非線形媒質を光導
波路に形成したものでも良い。
【0016】また、前記非線形光学素子は、コアが非対
称の光ファイバでも良い。
【0017】更に、前記非線形光学素子は、非線形係数
が長さ方向に変化していても良い。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて詳述する。
【0019】図1は、本発明の電波発生器の一実施例を
示す構成図である。光源20、21、外部変調器31、
光ファイバ増幅器32、33、光ファイバ23、合波器
22、非線形光学素子10より構成されている。
【0020】波長λaの光源20から出力される光は外
部変調器31、光ファイバ増幅器(EDFA、Erbium D
oped Fiber Amplifier)32、合波器22を通して非線
形光学素子10に入力される。波長λbの光源21から
出力される光は光ファイバ増幅器33、合波器22を通
して非線形光学素子10に入力される。
【0021】非線形光学素子10は2次の非線形性を持
つ媒質、例えばKDP(KH2 PO4 )を用いて薄膜の
光導波路を形成している。2次の非線形性により、非線
形光学素子10から出力される周波数成分にはf=fb
−faの光が含まれる。ここで、Cは光速であり、fb
=C/λb、fa=C/λaである。この時、fbとf
aが近い値になってくると周波数fは低くなり、光の領
域から電波の領域と移る。この周波数fの電波は非線形
光学素子10から直接放射しても良いし、一旦導波管等
を通してから放射しても良い。電波を放射するまでに、
途中に電子回路は全く必要ないので、電子回路の性能に
起因する制限は受けない。例えば100GHzの電波を
発生させるには、λa=1550.000nm、λb=1
550.801nmとすれば良い。なお、非線形光学素子
10からは2×fa、2×fb、fa+fbの光も放射
されるが、これらはここでは使用しない。
【0022】図2は、図1に示した電波発生器における
信号の変化の説明図である。faとfbは光の領域にあ
るが、これらの差の周波数f(=fb−fa)は電波の
領域にある。
【0023】なお、図1の構成で光ファイバ増幅器3
2、33を用いたのは非線形光学素子10への光入力パ
ワーを出来るだけ大きくするためである。非線形光学素
子10の2次の非線形係数は出来るだけ大きい方が望ま
しいが、一般には小さい。従って、入力光パワーに対す
るf成分への変換効率は低いので光ファイバ増幅器3
2、33は必要となる。
【0024】また、図1では2次の非線形光学効果を用
いたが、3次の非線形光学効果を用いても良い。この
時、周波数f=2×fa−fbの成分を電波として利用
できるようにfa、fbの値を、すなわちそれぞれの光
源の発振波長を決めれば良い。同様に5次、7次の非線
形光学効果を用いることも可能である。
【0025】図1では光源の数は2つであるが、本発明
の内容を制限するものでは無い。つまり、光源の数を3
つ以上に増やしても光周波数の差により電波を発生させ
ることが可能である。
【0026】上述のように、本発明の要点は複数の光源
からの光を非線形光学素子に同時に入射して、複数の光
の光周波数の差に等しい電波を直接発生させる点にあ
る。従って、極めて高い周波数の電波を容易に発生させ
ることが可能である。
【0027】図3は図1の電波発生器の変形例を示す構
成図である。波長λaの光源20、波長λbの光源21
を備え、光源20から出力される光は外部変調器31、
光ファイバ増幅器32、合波器22を通して光ファイバ
型非線形光学素子11に入力される。光源21から出力
される光は光ファイバ増幅器33、合波器22を通して
光ファイバ型非線形光学素子11に入力される。
【0028】光ファイバ型非線形光学素子11は、石英
系ガラスファイバであって、中心対称な構造にすると2
次の非線形光学効果を持たないため、コア形状を楕円に
した楕円コア型偏波面保存光ファイバを用いている。ま
た、この光ファイバ型非線形光学素子11は、図3に示
すように非線形係数を長さ方向に変化させており、光源
から遠くなるほど大きくなっている。非線形係数を長さ
方向に変える方法は、例えば楕円コアの屈折率を長さ方
向に変えても良い。このようにすれば、光ファイバ型非
線形光学素子11に入力した光は光ファイバを進むにつ
れ徐々に電波に変換されて行き、この係数の分布を適宜
設定すれば単位長さあたりの電波の放出パワーを一定に
することができる。従って、細長いエリアに一定の強さ
で電波を放射する場合に有効な方法である。
【0029】なお、図1の電波発生器で説明したのと同
様、本変形例でも光源の数を変えたり、3次、5次、7
次の非線形光学効果を利用して、様々な方法で電波の発
生が可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明の電波発生器によれば、極めて高
い周波数の電波を容易に発生させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電波発生器の一実施例を示す構成図で
ある。
【図2】図1の電波発生器の信号周波数変化の説明図で
ある。
【図3】図1の電波発生器の変形例を示す構成図であ
る。
【図4】従来の電波発生器の構成図である。
【図5】図4の電波発生器の信号周波数変化の説明図で
ある。
【符号の説明】
10 非線形光学素子 11 光ファイバ型非線形光学素子 20 光源(波長λa) 21 光源(波長λb) 22 合波器 23 光ファイバ 31 外部変調器 32、33 光ファイバ増幅器 40 フォトダイオード 41 増幅器 50 アンテナ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発振波長が異なる複数の光源と、それらの
    光源からの出力光を同時に入射して入射された光の周波
    数の差に等しい周波数の電波を発生する非線形光学素子
    を具備して成ることを特徴とする電波発生器。
  2. 【請求項2】非線形光学素子は、非線形媒質を光導波路
    に形成して成ることを特徴とする請求項1記載の電波発
    生器。
  3. 【請求項3】非線形光学素子は、コアが非対称の光ファ
    イバで成ることを特徴とする請求項1記載の電波発生
    器。
  4. 【請求項4】非線形光学素子は、非線形係数が長さ方向
    に変化して成ることを特徴とする請求項1記載の電波発
    生器。
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