JPS63261902A

JPS63261902A - 光制御フエ−ズドアレ−アンテナ

Info

Publication number: JPS63261902A
Application number: JP9642987A
Authority: JP
Inventors: Kumio Kasahara; 笠原　久美雄; Yoshihito Hirano; 嘉仁平野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1988-10-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、２次元フェーズドアレーアンテナを構成す
る素子アンテナアレーに、光波を用いて発生させた信号
に基づいてマイクロ波信号を給電するようにしたフェー
ズドアレーアンテナに関スるものである。

〔従来の技術〕

第９図は、例えばＵｎｉｔｅｄ　５ｔａｔｅｓ　Ｐａｔ
ｅｎｔ（アメリカ合衆国特許）第３，８７８，５２０号
明細書（Ａ　ｐ　ｒ　ｉ　１．１５　（１９７５）　）
　ｉｃ　開示すｈ　タ従来（７）　光ｍｌＪ御フェーズ
ドアレーアンテナを示す概略構成図である。図において
、１は波長λの光を出射するレーザ発掘器、２ａ　、　
２ｂは半透鏡、３ａ、３ｂは鏡、４はマイクロ波信号を
発生する信号発生器、５はレーザ発掘器ｌから出射した
レーザビームを信号発生器４からのマイクロ波信号によ
って位相変調する光変調器、６はレーザ発振器ｌから出
射したレーザビームを半透鏡２ａによって強度を丁に分
割したレーザビームのうち再び合流させて干渉縞を発生
するための参照光ビーム、７は光変調器５により位相変
調された信号光ビーム、８は参照光ビーム６又は信号光
ビーム７のビーム径を所定のビーム径に拡大するための
ビーム拡大器、９はビーム拡大器８Ｉこよりビーム径が
拡大された参照光ビーム６をＭ個に分割するためのファ
イババンドル、１０はファイババンドル９の各ファイバ
に入射した光を導通又は遮断させるためのＭ画素を持つ
ライトバルブ、１１はライトバルブ１０の各画素を導通
又は遮断させるための制御信号を発生するライトバルブ
制御器、１２はライトバルブＩＯのＭ画素のうち１個の
画素を導通させ、その出射光を平行光に変換するための
コリメートレンズ、１３はコリメートレンズ１２により
平行光に変換された参照光ビーム６とｆｉ３ｂにより光
路を９０°曲げられた信号光ビーム７とを半透鏡２ｂで
合流させ、干渉させて得た干渉縞をＮｘ個ｘＮｙ個の点
で空間的にサンプリングするためのファイババンドル、
１４はファイババンドル１３の各ファイバに入射した光
を電気信号に変換するためのフォトダイオード、１５は
フォトダイオード１４により１１Ｌ気信号に変換された
マイクロ波信号を電力増幅する大電力増幅器、１６は大
電力増幅器１５で増幅されたマイクロ波′亀力を空間に
放射するための素子アンテナアレーである。

第１Ｏ図は第９図の光制御フェーズドアレーアンテナに
おける干渉縞とファイババンドルとの空間的な位置関係
を説明するための図である。

上記のような構成の光制御フェーズドアレーアンテナに
おいて、ライトバルブＩＯはＭ個の画素が同心円状に配
列され、その中心からの距離ｒと角度θによって各画素
を選択できるものである。このライトバルブ１０のＭ個
の画素のうち１個の画素（ｒ、θ）を選択すると、コリ
メートレンズ１２で平行光に変換される参照光ビーム６
の光軸は信号光ビーム７の光軸に対して角度Ω＝　ｒ／
ｆ　（ｆはコリメートレンズ１２の焦点距離）をなす。

この時、干渉縞の周期Ａは次式で示すように、 λ Ａ＝□　　　　　・・・・・・（１）２ｓｉｎ（０／２）で決定されると共に、その干渉縞の方向はファイババン
ドル１３の面上において角度θだけ傾く。

また、上記干渉縞は周波数ｆＲＦのマイクロ波信号の１
周期当り位相を２πだけ変化させると速度■、で移動す
る。この際、その移動方向は位相をＯから２πに増加さ
せる場合と２πからＯに減少させる場合では反対になり
、信号発生器４で放射パターンの走査方向に応じて制御
している。上記干渉縞を配列ピッチＰのファイババンド
ル１３で空間曲番こサンプリングし、フォトダイオード
１４で受信して電気信号に変換すると、各電気信号は周
波数ｆＲＦで強度変調されたマイクロ波信号となると共
に、各フォトダイオード１４間の位相差はＸ軸方向に対
してΔψＸ＝２πＰｃｏｓ　’／Ａ、　Ｙ軸方同番こ対
してΔψＹ＝２πＰｓｉｎθろ　となる。

これらのマイクロ波信号を大電力増幅器１５で増幅した
後に素子アンテナアレー１６から空間に放射すると、放
射パターンの主ビーム１７はＺ軸に対して角度φ、Ｘ軸
に対して角度θの方位に向く。この時、角度φは、素子
アンテナアレー１６の間隔ヲｄ、光速をＣとすると、の関係式よりとなる。−例として、マイクロ波信号の周波数がｆＨｙ
＝３ＧＨｚ　　、　　素子アンテナアレー［６の間隔が
ｄ＝ｌＱＱｌｌ、ファイババンドル１３の配列ピッチが
Ｆ＝６２．５μｍの場合に、角度φを７０°走査するに
要する干渉縞の周期は／１＝６６．５μｍとなる。この
時、レーザ光の成長をλ＝０．８５μｍとすると、参照
光ビーム６と信号光ビーム７との光軸の交差角Ωは１２
．８ｍｒａｄである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の光制御フェーズドアレーアンテナで
は、参照光ビーム６をファイババンドル９でＩＡに分割
して信号光ビーム７と干渉させると干渉縞の明視度（又
はビジビリティ）が低くなる。このため、信号光ビーム
７の強度をほぼ１，４に減衰して干渉させており、フォ
トダイオード１４で電気信号に変換するとＳＮ比が低下
するので高出力のレーザ発振器１が必要であった。また
、信号光ビーム７と参照光ビーム６を空間伝搬させてい
るので％　ｉｔが大形になり、さらに大気のゆらぎによ
って干渉縞が変動し、安定な動作を実現することが容易
でないなどの問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、小形・＠を化を図ることができると共に、干渉縞
を受信した時のＳＮ比を高くし安定な動作をできるよう
にした光制御フェーズドアレーアンテナを得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光制御フェーズドアレーアンテナは、放
射パターンの主ビームの方位角と仰角のうち一方を波長
の異なるレーザダイオードアレーの駆動電流に位相遅れ
を与えることにより制御し、他方を導波路レンズ、弾性
表面波トランスジー−サオグレーティングカプラ等を集
積化した導波路型の光移相器内で干渉縞を発生させ、こ
の干渉縞を位相変調器を用いて１次元方向に移動させた
後、上記光移相器の端面に取り付けたファイバアレーで
サンプリングし、フォトダイオードで電気信号に変換し
て位相遅れを与えること正こより制御すると共ｆこ、上
記レーザダイオードアレーと光移相器との間に光結合器
、光分配器及び波長選択フィルタを挿入し、これらのデ
バイス間を定偏仮ファイバを用いて配線したものである
。

〔作用〕

この発明の光制御フェーズドアレーアンテナニおいては
、レーザダイオードアレー、光結合器。

光分配器、波長選択フィルタ及び定偏波ファイバを用い
てマイクロ波信号を波長多重伝送をしているため、フェ
ーズドアレーアンテナの機器配置の自由度が向上すると
共に、伝送路を大幅に削減でき、小形・軽量化を実現す
ることができる。また、導波路型の光移相器を用いて導
波路中で干渉縞を発生させているため、干渉縞の変動が
小さく安定な動作を実現することができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である光制御フェズドアレ
ーアンテナの構成を示すブロック図である。図−こおい
て、信号発生器４．大電力増幅器１５゜素子アンテナア
レー１６は上記第９図に示す従来例のものと同一である
。ここで、素子アンテナアレー１６の個数を、ＡＺＺ方
向以下、方位角面内での主ビーム１７の走査方向をＡＺ
方向と呼ぶ）にＮＡＺ。

ＥＬ方向（以下、仰角又は俯角面内での主ビーム１７の
走査方向をＥＬ方向と呼ぶ）にＮＥＬとする。

また、素子アンテナ間隔をＡＺ方向にｄＡＺ　ｔ　ＥＬ
方向にｄＥＬとする。

また図において、１８は放射パターンの主ビーム１７の
方位角と仰角（又は俯角）を計算するＣＰｔＪ（中央処
理装置）％１９は方位角と仰角（又は俯角）に応じて素
子アンテナアレー１６に給電するマイクロ波信号の素子
アンテナ間での位相差を制御する走査角制御回路、２０
はＡＺ方向の位相差信号に応じて信号発生器４からのマ
イクロ波信号に位相遅れを与え、後述のレーザダイオー
ドアレー２１に変調電流を供給するレーザダイオード、
駆動歯路、２１は波長が異なるＮＡＺ個のレーザダイオ
ードからなるレーザダイオードアレー、２２は単一偏波
の光を伝搬させる定偏波ファイバ、ｎはＮＡＺ個のレー
ザダイオードアレー２１から出射された信号光を１本の
定偏波ファイバ２２ｊこ集める光結合器、２４は１本の
定偏波ファイバ２２を伝送して米た信号光をＮＡＺ個に
分配する光分配器Ｊ２５は信号光の波長λＪ（Ｊ＝１・
・・・・・ＮＡＺ　）の任意の波長のみ選択的に増幅し
出射する波長選択フィルタ、２６は波長選択信号を光を
用いて伝送する多モード又は単一モードファイバ、２７
はＢＬ方向の位相差信号を光を用いて伝送する多モード
又は単一モードファイバ、２８ハ波長選択信号を受信し
、その信号に応じて波長選択フィルタ２５を構成する光
増幅素子（こ供給する電流を設定する光増幅素子駆動回
路、２９はＨＬ　方向（７）位相差信号を受信した信号
を後述の光移相器３ｏに供給する光移相器駆動回路、３
０は波長選択フィルタ２５により選定された信号光を受
信してこの信号ζこ応じてレーザダイオードを駆動する
と共に、ＥＬ力方向位相差信号に応じて干渉縞の間隔を
変えてその干渉縞を１次元方向に移動させ、これをＮＥ
Ｌ　本のファイバアレーでサンプリングし、フォトダイ
オードアレーで受傷してマイクロａ信号に変換し出力す
る光移相器である、上記のような構成の光制御フェーズドアレーアンテナに
おいて、ＣＰ　ＩＪ　１８で計算した万位角φ婬と仰角
（又は俯角）φＥＬに基づいて走置角制御回路１９では
、次式に示すようにＡＺ方向に対して位相差ΔφＡＺ＋
”’方向に対して位相差ΔφＥＬ　を発生する。

レーザダイオード駆動回路２０においては２次式に示す
位相差Δφ記　に比例した遅延時間ｔＡＺを単位として
、信号発生器４から出力されるマイクロ波信号に順次に
ＪｔＡ７．　（Ｊ　＝　１・・・・・・ＮＡＺ　）の時
間遅れを与えレーザダイオードアレー２１に変調螺流を
供給する。ただし、Ｊを１からＮＡＺに増加させる場合
とＮＡＺから１に減少させる場合とで、放射パターンの
主ビーム１７の方位は反転する。

この時、レーザダイオードアレー２１ヲＪｔＡｚ　　に
対応させて波長の異なるλＪ　（Ｊ＝１・・・・・・Ｎ
ＡＺ　）でマイクロ波変調し、これらの信号光を端子数
としてＮＡＺを持つ光結合器おと光分配器２４及び定偏
波ファイバｎを介して波長多重伝送をする。

波長選択フィルタ２５では光増幅素子駆動回路あから供
給される電流によって所定の波長を選択的−こ増幅、出
射させ、これを光移相器３０でｇＬ力方向位相差ｔこ応
して周期Ａの干渉縞を生成させる。

になる。

次に、上記干渉縞をマイクロ波信号の１周期が位相差２
πに対応するように同期させて移動し、ＣｔＬ　ヲＮＥ
Ｌ本のファイバをピッチＰで配列したファイバアレーで
サンプリングしフォトダイオードで受信すると、次式に
示す時ｒｌＩ５ｔｇＬを単位として順次にＫｔＥＬ（Ｋ
：１・・・・・・ＮＥＬ）ずつ時間遅れを変えたマイク
ロ波信号が得られる。

ただし、上記干渉縞の移動方向によってＫは１からＳＥ
Ｌに増加する場合と、ＮＥＬから１に減少する場合とが
あり、これらは仰角と俯角に対応する。

この時、上記（１）式中のΩは干渉縞を生成する際の参
照光ビーム６と信号光ビーム７との元軸の交差角であり
、上記（２）式より次式を満足するように設定する。

以上のような構成において、各素子アンテナには（Ｊ　
ｔＡｚ　＋　Ｋｔ、Ｌ）の時間遅れ、すなわち２πｆＲ
Ｆ（Ｊｔ認÷ＫｉＥＬ）の位相遅れが与えられるので放
射パターンの主ビーム１７は、ＡＺ方向に角度φＡＺ　
ｅＥＬ方向に角度φＥＬだけ走査される。

第２図及び第３図は第１図の光制御フェーズドアレーア
ンテナにおける素子アンテナアレーに給電されるマイク
ロ波信号の波形を示す図、及び素子アンテナアレーの配
置と放射パターンの主ビームとの関係を説明するための
図である。第２図は素子アンテナアレー１６１こおける
ＡＺ方向の素子アンテナ番号とＫＬ方向の素子アンテナ
番号とで示される素子アンテナに給電されるマイクロ波
信号の波形を示したものである。第２図中では、−例と
してＪが１からＮＡＺに、Ｋが１からＮＥＬにそれぞれ
増加する場合を示している。この時、第３図に示すよう
に素子アンテナアレー１６に番号を付けると、放射パタ
ーンの主ビーム１７はＡＺ方向に対して角度φ人Ｚ　＋
　”　Ｌ方向に対して角度φＥＬだけそれぞれ走査され
る。

第４図は第１図の光制御フェーズドアレーアンテナにお
けるレーザダイオードアレーの一例を示す構成図である
。第４図ではレーザダイオードアレー２１として、導波
層に回折格子を作製して注入、　電流によって発振波長
を制御できるようにしたＤ　Ｆ　Ｂ　（Ｄｉｓｔｒｉｂ
ｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　：分配帰還）レーザアレ
ー３１を用いている。また、３４はＤＦＢレーザアレー
３１のヒートシンク、３５は定偏波ファイバ２２とＤＦ
Ｂレーザアレー３１とを直接結合させるために定偏波フ
ァイバ２２を所定の間隔で配列させるＶ溝ブロックであ
る。

上記のような構成において、注入電流１ｍを変えて注入
キャリア密度を変えると、屈折率が変化し波長を８００
ＧＨｚ程度変えることができる。ところで、ＤＦＭレー
ザアレー３１のＤＦＢレーザは単一モード発振するが、
高速変調時にはチャーピングによりスペクトル拡がりが
発生する。−例として、変調周波数３　ＧＨｚ　、光出
力１ｍＷ　のＤＦ’Ｂレーザでは、スペクトル拡がり幅
は約１０　ＧＨｚである。

上記のように注入電流■。の変化による波長掃引幅カ約
８００　ＧＨｚで、スペクトル拡がり幅が約１０ＧＨｚ
であるから、この波＊掃引幅内に約８０チヤネルを収容
できる。

第５図及び第６図は第１図の光制御フェーズドアレーア
ンテナにおける光結合器及び光分配器の一例を示す構成
図である。第５図及び第６図１こ示す光結合５２３．光
分配器２４において、３６は誘電体結晶や石英ガラスな
どの基板、３７は基板３６上に形成した光導波路形２分
岐である。この光導波路形２分岐３７を階層構造にして
連結することによりＮＡＺ個の入力信号光を１本の定偏
波ファイバ２２に合流させたり、１本の定偏波ファイバ
２２からＮＡＺ個の定偏波ファイバ２２に均等に分配す
ることができる。

第７図は第１図の光制御フェーズドアレーアンテナにお
ける波長選択フィルタの一例を示す構成図である。第７
図では波長選択フィルタ５として。

導波層に回折格子を作製したＤＦＢ構造の光増幅素子ア
レー３８を用いている。また、定偏波ファイバ２２．ヒ
ートシンクあ及びＶ溝ブロック３５は上記第４図に示す
ものと同一であり、３９　、４０は光増幅素子アレー３
８における１素子の制御領域Ａ、制御領域Ｂである。

上記のような構成において、光増幅素子アレー３８１こ
おける１素子の制御領域Ａ３９と制御領域Ｂ４０にそれ
ぞれ電流’Ａｅよりを供給し、これらの総和を発振閾値
よりわずかに小さい値になるように各電流工Ａとよりの
割合を変化させると、注入キャリア密度ｔこよる屈折率
変化によってブラッグ波長のシフトが生じ選択的Ｉこ増
幅できる波長が変化する。

光増幅素子アレーあの入射端から定偏波ファイバ２２を
介して波長λ、（Ｊ＝１・・・・・・ＮＡＺ）の総和を
入射させ、各電流工人とＩＢとの割合を変えて所要の波
長のみに同調させ、その増幅された元のみを出射端から
定偏波ファイバ２２に出力する。なお、各電流工□、工
８の制御は光増幅素子駆動回路側からの信号に基づいて
行う。

第８図は第１図の光制御フェーズドアレーアンテナにお
ける光移相器の一例を示す構成図である。

図において、各符号６　、７　、１４　、２２　、３７
は上記第５図、第６図、第９図に示したものと同一であ
る。

また％４１はフォトダイオード１４で受信したマイクロ
波信号に比例させてレーザダイオード４２を変腑するレ
ーザダイオードＩＫ動回路、４３はＬｉＮｂＯ３などの
誘電体基板上にＩｌｌ　ｉの熱波ｒｅＬζこより形成し
た光導波路形２分岐３７と位相変調器４４を集積化した
光変調デバイス、４５はフォトダイボード１４で受信し
たマイケル波信号の一周期に同期させ、かつＥＬ力方向
位相差信号の符号に応じて単調増加又は単調減少する鋸
波状の電圧を発生させる位相変調器駆動回路である。さ
らに、４６は、ＬｉＮｂ０．などの誘電体基板上にＴｉ
　の熱拡散により形成したスラブ導波路内に燐酸などを
用いてプロトン交換により形成したフレネルレンズなど
の４　Ｍ路しンズ４７と、この導波路レンズ４７１こよ
って平行ビーム１こ変換された参照光ビーム６と信号光
ビーム７とを合流させるグレーティングカブラ４９と、
参照光ビーム６の光軸を偏向させる８　Ａ　Ｗ　（Ａｃ
ｏｕｓ　ｔ　１ｃＳｕｒｆａｃｅ　Ｗａｖｅ　：弾性表
面波）トランスジューサ化とを集積化した光干渉デバイ
ス、５０はＢＬ、方向の位相差信号に比例させて藁周波
信号を発生させ、これを５ＡＶｔ／ｌ−ランスジー−サ
４８に供ｋ　ＴるＳＡＷトランスジューサ駆動回路、５
１は光干渉デバイス４６によって発生させた１次元方向
の干渉縞を空間的にサンプリングするためにピッチＰで
ファイバｉ６己夕（ｊさせたファイバアレーである。

上記のような構成において、光父調デバイス４３で、レ
ーザダイオード４２の発掘波長を２０２元導波路の屈り
ｔ率を０４１体基板の一気元学足数を「１３゜位相変Ｆ
ＪＡ′ｌ５４４のＩＩ！極の長さをｅ、電極の間隔をす
。

印加電圧をｖａとすると、位相変化量Δ９　は次式％式
％一例として、レーザダイオード４２１こ波長λ０が１．
３μｍのものを、また誘電体基板にＬｉＮｂ０．を用い
ると、　　ｎ　＝　２．１５　、　ｒ１３：　２６．２
　ＸＩＯ”ｍ／Ｖであり、さらに位相変調器４４の電極
の間隔すと長さｅを２０μｍと１０賭とした場合を考え
る。干渉縞の１周期を移動させるには位相変化量Δψを
２π与える必要があり、Δψ＝２πを得るための印加電
圧ｖａは約ｌＯｖとなり低電圧で駆動できる。

次に光干渉デバイス４６では、定偏波ファイバ２２から
スラブ導波路中に所定のビーム拡がり角をもって入射し
た参照光ビーム６と信号光ビーム７は導波路レンズ４７
番こより平行ビームに変換される。

そのうち参照光ビーム６１こ対してブラッグ条件が満足
するように５ＡＷ）ランスジューサ化を設けておくと、
偏向角の変化Δθ、は次式で与えられる。

ここで、Δｆ、はブラッグ条件が満足する超音波の中心
局波数からの変化、ｖｌは超音波の速度である。この参
照光ビーム６と信号光ビーム７をグレーティングカブラ
４９で合流させると、両者の光軸は上記の偏向角の変化
Δθ３に等しい角度Ωを持ち。

上記（１）式で与えられる周期Ａの干渉縞が生成される
。ところで、放射パターンの主ビーム１７ヲＥＬ方向に
角度φＥＬだけ走査するのに必要な上記の角度Ωは上記
（２）式より次式で与えられる。

−例として、マイクロ波信号の周波数がｆｎｒ＝３ＧＨ
ｚ、素子アンテナアレー１６の間隔をｄＥＬ”１００ｇ
、ファイバアレー５１の配列ピッチがＰ＝３２μｍ、レ
ーザダイオード４２の波長がλ。＝１，３μｍの場合に
、角度φＥＬを７０°走査するのに要する角度Ωは３３
ｍｒａｄとなる。

上記の偏向角の変化Δθ１は角度Ωに等しいので。

ｖ、　＝　６．７５　Ｘ　１０’　ｍ／ｓｅｃ　、λｏ
＝１．３μｍとすルト、周波数の変化Δｆａは１ｇ２Ｍ
Ｈｚとなり制御が容易な値である。

次にグレーティングカブラ４９４こは反射形グレーティ
ングを用いており５回折効率ηをブラッグ回折条件の下
での効率η０の５０％になるように設定しである。この
時、生成される干渉縞の周期Δは上記（１）式より λ Ａ”　０／２　Ｓｉｎ　（Ｑ／り　＝　３７　μｍであ
る。

この干渉縞は、上記光変調デバイス化において述べたよ
うにマイクロ波信号の１周期に同期させて位相変化量Δ
ψを２πだけ変えることにより１周期移動できるので、
これをファイバアレー５１で空間的にサンプリングし、
フォトダイオード１４で受信することによって所定の位
相遅れを持ったマイクロ波信号が得られる。

なお、上記冥施例では、放射パターンの主ビーム１７の
方位角φ人２をレーザダイオードアレー２１ヲ用いて、
仰角（又は俯角）φＥＬを光移相器３０を用いてそれぞ
れ制御するものを示したが、この発明では仰角（又は俯
角）φＥＬをレーザダイオードアレー２１を用いて、方
位角φＡＺを光移相器３０を用いてそれぞれ制御しても
良い。

また、上記実施例では、参照光ビーム６をＳＡＷトラン
スジューサ絽で偏向させる場合について説明したが、信
号光ビーム７をＳＡＷトランスジェーサ絽で偏向させて
も良く、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したと８つ、光制御フェーズドアレ
ーアンテナにおいて、この光制御フェーズドアレーアン
テナからの放射パターンの主ビームを走査するのに必要
な素子アンテナアレー間の位相遅れを、レーザダイオー
ドアレーと光移相器を用いて発生させる構成としている
ので、装置を小形・軽量化でき、また伝送路として光フ
ァイバを用いているために機器配置の自由度が向上し、
さらに位相遅れを与えるための干渉縞を光導波路中で生
成させているので、安定な動作を容易に得、　られるな
どの優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である光制御フェーズドア
レーアンテナの構成を示すブロック図、第２図及び第３
図は第１図の光制御フェーズドアレーアンテナにおける
素子アンテナアレーに給電されるマイクロ波信号の波形
を示す図、及び素子アンテナアレーの配置と放射パター
ンの主ビームとの関係を説明するための図、第４図は第
１図の光制御７エーズドアレーアンテナにおけるレーザ
ダイオードアレーの一例を示す構成図、第５図及び第６
図は第１図の光制御フェーズドアレーアンテナにおける
光結合器及び光分配器の一例を示す構成図、第７図は第
１図の光制御フェーズドアレーアンテナ番こおける波長
選択フィルタの一例を示す構成図、第８図は第１図の光
制御フェーズドアレーアンテナにおける光移相器の一例
を示す構成図、第９図は従来の光＝ｔｌ　ｆ１フェーズ
ドアレーアンテナを示す概略構成図、第１０図は第９図
の光制御フェーズドアレーアンテナにおける干渉縞とフ
ァイババンドルとの空間的な位置関係を説明するための
図である。図において、１・・・レーザ発振器、　２ａ、２ｂ・・
・半透鏡、３ａ、３ｂ・・・境、４・・・信号発生ｉｌ
Ｓ、　５・・・光変Ｆ；ｌ＠器、６・・・参照光ビーム
、７・・・信号光ビーム、８・・・ビーム拡大器、９・
・・ファイババンドル、　１０・・・ライトバルブ％１
１・・・ライトバルブ制御器、１２・・・コリメートレ
ンズ、１３・・・ファイババンドル、１４・・・フォト
ダイオード、１５・・・大電力増幅器、［６・・・素子
アンテナアレー、１７・・・放射パターンの主ビーム、
１８・・・ＣＰＵ　（中央処理装置）、１９・・・走査
角制御回路。２０・・・レーザダイオード駆動回路、２１・・・レー
ザダイオードアレー、２２・・・定偏波ファイバ、ｎ・
・光結合器、２４・・・光分配器、２５・・・波長選択
フィルタ、２６゜２７・・・多モード又は単一モードフ
ァイバ、２８・・・光移相器駆動回路、２９・・・光移
相器駆動回路、３０・・・光移相器、３１・・・ＤＦＢ
（分配＃還）レーザアレー。３４・・・ヒートシンク、３５・・・Ｖ溝ブロック、３
６・・・基板。３７・・・光導波路形２分岐、あ・・・光増幅素子アレ
ー、３９・・・桐−領域Ａ１４０・・・制御領域Ｂ１４
１・・・レーザダイオ−ｐ　、＠　ｉａ回路、４２・・
・レーザダイオード、招・・・光変調デバイス％４４・
・・位相変調器、４５・・・位相変調器駆動回路、４６
・・・光干渉デバイス、４７・・・導波路レンズ、侶・
・・５ＡＷ（弾性表面波）トランすジー一サ、４９・・
・グレーティングカプラ、５０・・・８ＡＷｌ−ランス
ジューサ駆動回路、５１・・ファイバアレーである。なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ発振器から出射されるレーザビームを２分
割したそれぞれをコリメートレンズで２本の平行ビーム
にした後、所定の角度で合流させることによりファイバ
アレー又はファイババンドル上に所定の周期を有する干
渉縞を生成すると共に、分割されたレーザビームの位相
をマイクロ波信号に同期させて変調することにより上記
干渉縞を所定の方向に移動させ、上記ファイバアレー又
はファイババンドルを構成する個々のファイバに取り付
けたフォトダイオードで受信し、個々のフォトダイオー
ド信号間に所定の位相遅れを持つマイクロ波信号を発生
させ、これらのマイクロ波信号を素子アンテナアレーの
個々の素子アンテナに給電することによって、上記素子
アンテナアレーから放射されるパターンの主ビームの方
向を走査する光制御フェーズドアレーアンテナにおいて
、上記主ビームの方位角と仰角に対応して上記個々の素
子アンテナに給電するマイクロ波信号に所定の位相遅れ
を与えるための制御信号を発生させる走査角制御回路と
、上記方位角又は仰角の一方の制御信号によりマイクロ波
信号に対してレーザダイオードアレーの個々のレーザダ
イオードに個有の位相遅れを与え、それらのマイクロ波
信号に比例した電流をレーザダイオードに供給するレー
ザダイオード駆動回路と、上記位相遅れに対応させて波長の異なるレーザ光を出射
するレーザダイオードアレーと、このレーザダイオードアレーからの出射光を１本の定偏
波ファイバに合流させる光結合器と、この光結合器で波
長多重され、１本の定偏波ファイバで伝送された信号光
を複数個に分配する光分配器と、この光分配器で分配された信号光の中から所定の波長の
みを選択的に増幅して出射する波長選択フィルタと、この波長選択フィルタから出射された信号光をフォトダ
イオードで受信して得た信号に基づいてレーザダイオー
ドをマイクロ波変調し、その信号光を２分割した後に上
記方位角又は仰角の一方の制御信号により位相変調する
と共に、２分割された信号光ビームと参照光ビームのう
ち一方の光ビームを偏向させて再び合流して干渉縞を発
生させ、この干渉縞を上記位相変調によって１次元方向
に移動させ、所定の間隔で配列したファイバアレーでサ
ンプリングした後にフォトダイオードで受信し、位相遅
れを持ったマイクロ波信号に変換する光移相器と、この光移相器で発生させたマイクロ波信号を増幅する大
電力増幅器と、給電されたマイクロ波信号を空間に放射する素子アンテ
ナアレーとで構成したことを特徴とする光制御フェーズ
ドアレーアンテナ。
（２）上記レーザダイオードアレーとして、導波層に回
折格子を作製して注入電流で発振波長を制御できるよう
にした分配帰還レーザアレーを用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の光制御フェーズドアレーア
ンテナ。
（３）上記光結合器及び光分配器として、誘電体結晶や
石英ガラスなどの基板上に形成した光導波路形２分岐を
階層構造にして連結したものを用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の光制御フェーズドアレーア
ンテナ。
（４）上記波長選択フィルタとして、分配帰還レーザを
用いると共に、この分配帰還レーザの電極を２分割し、
各々の領域に供給する注入電流を変化させることにより
所定の波長に同調させることができる光増幅素子アレー
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光制御フェーズドアレーアンテナ。
（５）上記光移相器として、上記波長選択フィルタから
出射された信号光を受信するフォトダイオードと、受信
したマイクロ波信号に比例させて変調光を出射するレー
ザダイオードと、このレーザダイオードからの出射光を
２分割した後に位相変調する光変調デバイスと、それら
の信号光を伝送する定偏波ファイバと、この定偏波ファ
イバから出射された信号を平行ビームに変換し、その一
方を偏向させ再び合流して干渉縞を発生させる光干渉デ
バイスと、その干渉縞を空間的にサンプリングするファ
イバアレーと、このファイバアレーに入射した信号光を
受信してマイクロ波信号に変換するフォトダイオードと
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光制御フェーズドアレーアンテナ。
（６）上記光変調デバイスとして、ＬｉＮｂＯ＿３など
の誘電体基板上にＴｉの熱拡散により形成した光導波路
形２分岐と位相変調器とを集積化したものを用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の光制御フェー
ズドアレーアンテナ。
（７）上記光干渉デバイスとして、ＬｉＮｂＯ＿３など
の誘電体基板上にＴｉの熱拡散により形成したスラブ導
波路内に燐酸などを用いてプロトン交換により形成した
導波路レンズと、この導波路レンズによって平行ビーム
に変換された信号光ビームと参照光ビームとを合流させ
るグレーティングカプラと、参照光ビーム又は信号光ビ
ームの一方を偏向させる弾性表面波トランスジューサと
を集積化したものを用いることを特徴とする特許請求の
範囲第５項記載の光制御フェーズドアレーアンテナ。