JP2001188140A - 光電気集積回路 - Google Patents
光電気集積回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一本のファイバーを伝送してきた波長の異な
る局発光信号１２２と中間周波数光信号１２３を受け、
両者の信号を分離して、効率よく周波数ミキシングを一
本のファイバーを伝送してきた波長の異なる局発光信号
と中間周波素光信号を受け、両者の信号を分離して、効
率よく周波数ミキシングを行い高出力の電気ＲＦ信号を
発生させることができる光電気集積回路を提供するこ
と。 【解決手段】 局発光信号１２２と中間周波数光信号１
２３とを分離する手段１０２と、局発光信号１２２を入
力して局発電気信号１２２を出力する第一の変換手段１
０５と、中間周波数光信号１２３を入力して中間周波電
気信号１２３を出力する第二の変換手段１０６と、局発
電気信号と前記中間周波電気信号のミキシング信号を出
力するミキシング手段１０７をモノリシック集積したこ
とを特徴とする。
る局発光信号１２２と中間周波数光信号１２３を受け、
両者の信号を分離して、効率よく周波数ミキシングを一
本のファイバーを伝送してきた波長の異なる局発光信号
と中間周波素光信号を受け、両者の信号を分離して、効
率よく周波数ミキシングを行い高出力の電気ＲＦ信号を
発生させることができる光電気集積回路を提供するこ
と。 【解決手段】 局発光信号１２２と中間周波数光信号１
２３とを分離する手段１０２と、局発光信号１２２を入
力して局発電気信号１２２を出力する第一の変換手段１
０５と、中間周波数光信号１２３を入力して中間周波電
気信号１２３を出力する第二の変換手段１０６と、局発
電気信号と前記中間周波電気信号のミキシング信号を出
力するミキシング手段１０７をモノリシック集積したこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電気集積回路に係
り、より詳細には、光ファイバーリンクを利用したファ
イバー無線通信に用いられる周波数ミキシング用光電気
集積回路に関するものである。
り、より詳細には、光ファイバーリンクを利用したファ
イバー無線通信に用いられる周波数ミキシング用光電気
集積回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】移動体通信あるいは無線ＬＡＮ等の無線
通信が急激に発展をとげている状況にあって光ファイバ
ーリンクを利用したファイバー無線通信は発展が期待さ
れている。とりわけミリ波帯周波数を用いたミリ波ファ
イバー無線通信は、周波数資源の有効利用や転送データ
の高ビットレート化に対応しやすいため将来の無線通信
として期待が大きい。
通信が急激に発展をとげている状況にあって光ファイバ
ーリンクを利用したファイバー無線通信は発展が期待さ
れている。とりわけミリ波帯周波数を用いたミリ波ファ
イバー無線通信は、周波数資源の有効利用や転送データ
の高ビットレート化に対応しやすいため将来の無線通信
として期待が大きい。
【０００３】無線通信では、ＬＯ信号とデータにより信
号処理したＩＦ信号をミキシングさせてＲＦ信号として
取り出すミキサが不可欠である。従来の光ファイバーを
活用した光ファイバー無線通信では、制御局でＬＯ信号
とＩＦ信号を発生させ、そのＬＯ信号とデータにより信
号処理したＩＦ信号をミキシングさせ、その結果生成さ
れるＲＦ信号によって光変調器を駆動してデータ信号が
重畳された光サブキャリアを発生させる構成が一般にと
られている。
号処理したＩＦ信号をミキシングさせてＲＦ信号として
取り出すミキサが不可欠である。従来の光ファイバーを
活用した光ファイバー無線通信では、制御局でＬＯ信号
とＩＦ信号を発生させ、そのＬＯ信号とデータにより信
号処理したＩＦ信号をミキシングさせ、その結果生成さ
れるＲＦ信号によって光変調器を駆動してデータ信号が
重畳された光サブキャリアを発生させる構成が一般にと
られている。
【０００４】このような構成では、電気の周波数ミキサ
や増幅器、光変調器が必要である。これらの装置は、周
波数が高くなるほど高価であるので、ミリ波ファイバー
無線通信を実現させるための問題になっている。
や増幅器、光変調器が必要である。これらの装置は、周
波数が高くなるほど高価であるので、ミリ波ファイバー
無線通信を実現させるための問題になっている。
【０００５】この問題を解決する方法として、光ＬＯ信
号と光ＩＦ信号を光ファイバーを通して送り、アンテナ
局において電気ＲＦ信号を発生させる構成が提案されて
いる。光ＬＯ信号は、例えば半導体モード同期レーザを
用いることにより発生でき、また、ＩＦ信号の周波数は
ＲＦ信号周波数の周波数に比較して極めて低いのでデー
タにより信号処理された光ＩＦ信号の生成も難しくな
い。光ＬＯ信号と光ＩＦ信号をファイバー伝送してアン
テナ局において電気ＲＦ信号を発生させる構成では、ア
ンテナ局において光ＬＯ信号と光ＩＦ信号から電気ＲＦ
信号を発生させる光電ミキサが最も重要な装置の一つで
ある。
号と光ＩＦ信号を光ファイバーを通して送り、アンテナ
局において電気ＲＦ信号を発生させる構成が提案されて
いる。光ＬＯ信号は、例えば半導体モード同期レーザを
用いることにより発生でき、また、ＩＦ信号の周波数は
ＲＦ信号周波数の周波数に比較して極めて低いのでデー
タにより信号処理された光ＩＦ信号の生成も難しくな
い。光ＬＯ信号と光ＩＦ信号をファイバー伝送してアン
テナ局において電気ＲＦ信号を発生させる構成では、ア
ンテナ局において光ＬＯ信号と光ＩＦ信号から電気ＲＦ
信号を発生させる光電ミキサが最も重要な装置の一つで
ある。
【０００６】光ＬＯ信号と光ＩＦ信号から電気ＲＦ信号
を発生させるという機能を発現させる方法として、フォ
トダイオードの動作の非線形性を利用する光電周波数ミ
キサが提案されている（Ｍ．Ｔｓｕｃｈｉｙａ ａｎｄ
Ｔ．Ｈｏｓｈｉｄａ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉ
ｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙａｎ
ｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｖｏｌｕｍｅ４７，ｐ．１
３４２，１９９９）。
を発生させるという機能を発現させる方法として、フォ
トダイオードの動作の非線形性を利用する光電周波数ミ
キサが提案されている（Ｍ．Ｔｓｕｃｈｉｙａ ａｎｄ
Ｔ．Ｈｏｓｈｉｄａ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉ
ｏｎｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙａｎ
ｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｖｏｌｕｍｅ４７，ｐ．１
３４２，１９９９）。
【０００７】図３にフォトダイオードの光電周波数ミキ
サとしての使用法を示す。光ＬＯ信号３２２と光ＩＦ信
号３２３は波長の異なる光信号としてファイバー伝送さ
れる。両者は光カップラー３２４で合波されて一本の光
ファイバー中を伝送されてフォトダイオード３０１に入
力される。フォトダイオードは、光入力が大きくなると
出力が飽和するという非線形効果を持つ。この非線形効
果により、周波数ｆLOをもつ光ＬＯ信号と周波数ｆIFを
もつ光ＩＦ信号がミキシングされ、ｆLO±ｆIFの周波数
のＲＦ信号がフォトダイオードより取り出される。
サとしての使用法を示す。光ＬＯ信号３２２と光ＩＦ信
号３２３は波長の異なる光信号としてファイバー伝送さ
れる。両者は光カップラー３２４で合波されて一本の光
ファイバー中を伝送されてフォトダイオード３０１に入
力される。フォトダイオードは、光入力が大きくなると
出力が飽和するという非線形効果を持つ。この非線形効
果により、周波数ｆLOをもつ光ＬＯ信号と周波数ｆIFを
もつ光ＩＦ信号がミキシングされ、ｆLO±ｆIFの周波数
のＲＦ信号がフォトダイオードより取り出される。
【０００８】しかし、フォトダイオードが本来持つ高速
性を損なわずに大きな非線形性を持たせることは困難で
あるので、フォトダイオードを用いた光電ミキサはＲＦ
信号への変換効率が低い。また、フォトダイオードは増
幅作用をもたないため、この方法では大きな出力のＲＦ
信号を得ることも困難である。したがって、実用上ＲＦ
信号の増幅器が必要になりコストアップが避けられな
い。コストアップは、周波数が高くなるほど増幅器が高
価になるため、大きい。
性を損なわずに大きな非線形性を持たせることは困難で
あるので、フォトダイオードを用いた光電ミキサはＲＦ
信号への変換効率が低い。また、フォトダイオードは増
幅作用をもたないため、この方法では大きな出力のＲＦ
信号を得ることも困難である。したがって、実用上ＲＦ
信号の増幅器が必要になりコストアップが避けられな
い。コストアップは、周波数が高くなるほど増幅器が高
価になるため、大きい。
【０００９】光ＬＯ信号と光ＩＦ信号をファイバー伝送
してアンテナ局において電気ＲＦ信号を発生させる構成
として、光ＬＯ信号と光ＩＦ信号をそれぞれ別々のファ
イバー伝送し、アンテナ局においてそれぞれを電気ＬＯ
信号と電気ＩＦ信号に変換して、両者の電気信号を周波
数ミキシングさせてＲＦ信号を発生させるという構成も
可能である。しかし、この構成では、二重のファイバー
が必要であるばかりでなく、各アンテナ局において最低
限一対のＯＥ変換器と電気周波数ミキサが必要であり、
システムのコストアップは避けられない。
してアンテナ局において電気ＲＦ信号を発生させる構成
として、光ＬＯ信号と光ＩＦ信号をそれぞれ別々のファ
イバー伝送し、アンテナ局においてそれぞれを電気ＬＯ
信号と電気ＩＦ信号に変換して、両者の電気信号を周波
数ミキシングさせてＲＦ信号を発生させるという構成も
可能である。しかし、この構成では、二重のファイバー
が必要であるばかりでなく、各アンテナ局において最低
限一対のＯＥ変換器と電気周波数ミキサが必要であり、
システムのコストアップは避けられない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
技術における問題点を解消するものであり、局発信号と
中間周波数信号とを波長の異なる光信号として一本の光
ファイバー中を伝送させて、アンテナ局において、高い
変換効率で大きな出力でＲＦ出力を取り出すことを可能
とする周波数ミキシング用光電気集積回路を提供するこ
とを目的とする。
技術における問題点を解消するものであり、局発信号と
中間周波数信号とを波長の異なる光信号として一本の光
ファイバー中を伝送させて、アンテナ局において、高い
変換効率で大きな出力でＲＦ出力を取り出すことを可能
とする周波数ミキシング用光電気集積回路を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の光電気集積回路
は、局発光信号と中間周波数光信号とを分離する手段
と、前記局発光信号を入力して局発電気信号を出力する
第一の変換手段と、前記中間周波数光信号を入力して中
間周波電気信号を出力する第二の変換手段と、前記局発
電気信号と前記中間周波電気信号のミキシング信号を出
力するミキシング手段をモノリシック集積したことを特
徴とする。
は、局発光信号と中間周波数光信号とを分離する手段
と、前記局発光信号を入力して局発電気信号を出力する
第一の変換手段と、前記中間周波数光信号を入力して中
間周波電気信号を出力する第二の変換手段と、前記局発
電気信号と前記中間周波電気信号のミキシング信号を出
力するミキシング手段をモノリシック集積したことを特
徴とする。
【００１２】本発明の他の光電気集積回路は、局発光信
号と中間周波数光信号とを分離する手段と、前記局発光
信号を入力して局発電気信号を出力する変換手段と、前
記局発電気信号と前記中間周波数光信号とを入力して中
間周波電気信号と前記局発電気信号のミキシング信号を
出力する変換手段とをモノリシック集積したことを特徴
とする。
号と中間周波数光信号とを分離する手段と、前記局発光
信号を入力して局発電気信号を出力する変換手段と、前
記局発電気信号と前記中間周波数光信号とを入力して中
間周波電気信号と前記局発電気信号のミキシング信号を
出力する変換手段とをモノリシック集積したことを特徴
とする。
【００１３】ここで、分離するための手段としては、ア
レイ導波路格子を用いることが好ましい。
レイ導波路格子を用いることが好ましい。
【００１４】また、第一の変換手段乃至第二の変換手段
としては、フォトダイオード、フォトトランジスタのい
ずれかを用いることが好ましい。
としては、フォトダイオード、フォトトランジスタのい
ずれかを用いることが好ましい。
【００１５】また、このようなモノリシック集積回路中
にアクティブ素子としてフォトダイオードと、フォトト
ランジスタが存在する場合、フォトダイオードをフォト
トランジスタのベース層、コレクタ層およびコレクタコ
ンタクト層を用いて形成することにより、モノリシック
集積するための結晶構造と製作工程を簡略化することが
できる。
にアクティブ素子としてフォトダイオードと、フォトト
ランジスタが存在する場合、フォトダイオードをフォト
トランジスタのベース層、コレクタ層およびコレクタコ
ンタクト層を用いて形成することにより、モノリシック
集積するための結晶構造と製作工程を簡略化することが
できる。
【００１６】さらに、ミキシング信号を電波として空間
に放出するアンテナをモノリシック集積することが好ま
しい。
に放出するアンテナをモノリシック集積することが好ま
しい。
【００１７】
【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）図１に、本
発明の光電ミキシング用光電気集積回路の第一の実施の
形態を示す。
発明の光電ミキシング用光電気集積回路の第一の実施の
形態を示す。
【００１８】本発明の光電ミキシング用光電気集積回路
１０１には、局発光信号と中間周波数光信号とを分離す
る手段である半導体アレイ導波路格子１０２、局発光信
号を入力して局発電気信号を出力する第一の変換手段で
あるフォトダイオード１０５と、中間周波数光信号を入
力して中間周波電気信号を出力する第二の変換手段であ
るフォトダイオード１０６、局発電気信号と中間周波電
気信号のミキシング信号を出力するミキシング手段であ
るミキサ回路１０７がモノリシック集積されている。
１０１には、局発光信号と中間周波数光信号とを分離す
る手段である半導体アレイ導波路格子１０２、局発光信
号を入力して局発電気信号を出力する第一の変換手段で
あるフォトダイオード１０５と、中間周波数光信号を入
力して中間周波電気信号を出力する第二の変換手段であ
るフォトダイオード１０６、局発電気信号と中間周波電
気信号のミキシング信号を出力するミキシング手段であ
るミキサ回路１０７がモノリシック集積されている。
【００１９】半導体アレイ導波路格子１０２と半導体ア
クティブ素子とのモノリシック集積は、例えば、”Ｐａ
ｃｋａｇｅｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｉｎｓｅｎ
ｓｉｔｉｖｅ ＷＤＭ Ｍｏｎｉｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｌ
ｏｗ Ｌｏｓｓ（７．３ｄＢ）ａｎｄ ｗｉｄｅ Ｔｕ
ｎｉｎｇ Ｒａｎｇｅ（４．５ｎｍ）”（Ｍ．Ｋｏｈｔ
ｏｋｕ，Ｈ．Ｓａｎｊｏｈ，Ｓ．Ｏｋｕ，Ｙ．Ｋａｄｏ
ｔａ ａｎｄ Ｙ．Ｙｏｓｈｉｋｕｎｉ，ＩＥＥＥ Ｐ
ｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ，Ｖｏｌ．１０，ｐ，１２５，１９９８）に記載さ
れたところにより行えばよい。
クティブ素子とのモノリシック集積は、例えば、”Ｐａ
ｃｋａｇｅｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｉｎｓｅｎ
ｓｉｔｉｖｅ ＷＤＭ Ｍｏｎｉｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｌ
ｏｗ Ｌｏｓｓ（７．３ｄＢ）ａｎｄ ｗｉｄｅ Ｔｕ
ｎｉｎｇ Ｒａｎｇｅ（４．５ｎｍ）”（Ｍ．Ｋｏｈｔ
ｏｋｕ，Ｈ．Ｓａｎｊｏｈ，Ｓ．Ｏｋｕ，Ｙ．Ｋａｄｏ
ｔａ ａｎｄ Ｙ．Ｙｏｓｈｉｋｕｎｉ，ＩＥＥＥ Ｐ
ｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ，Ｖｏｌ．１０，ｐ，１２５，１９９８）に記載さ
れたところにより行えばよい。
【００２０】本実施態様においては、ミキサ回路１０７
はアクティブな半導体素子としてへテロ接合フォトトラ
ンジスタ（バイポーラトランジスタにより構成）を用い
て構成されている。フォトダイオード１０５、１０６
は、へテロ接合フォトトランジスタのコンタクト層を用
いて、へテロ接合フォトトラシジスタの製作工程により
製作されている。なお、この技術は、別途特願平１１−
１９４６０号により提供されている。したがって本発明
の光電気集積回路を製作するための結晶の層構造および
製作工程は、半導体アレイ導波路格子とへテロ接合フォ
トトランジスタを製作するためのものがあれば十分であ
る。なお、図１では、電源やバイアス回路は省略してい
る。
はアクティブな半導体素子としてへテロ接合フォトトラ
ンジスタ（バイポーラトランジスタにより構成）を用い
て構成されている。フォトダイオード１０５、１０６
は、へテロ接合フォトトランジスタのコンタクト層を用
いて、へテロ接合フォトトラシジスタの製作工程により
製作されている。なお、この技術は、別途特願平１１−
１９４６０号により提供されている。したがって本発明
の光電気集積回路を製作するための結晶の層構造および
製作工程は、半導体アレイ導波路格子とへテロ接合フォ
トトランジスタを製作するためのものがあれば十分であ
る。なお、図１では、電源やバイアス回路は省略してい
る。
【００２１】ファイバー無線通信の制御局１２１におい
て、波長の異なる周波数ｆLOをもつ局発光信号（光ＬＯ
信号）１２２とデータにより信号処理された周波数ｆIF
をもつ中間周波数光信号（光ＩＦ信号）１２３は光カッ
プラー１２４で合波されて一本の光ファイバーを通して
発出される。光ＬＯ信号を、例えばモード同期半導体レ
ーザダイオードを用いて生成することにより、ＬＯ信号
の帯域で動作する変調器は不要となる。
て、波長の異なる周波数ｆLOをもつ局発光信号（光ＬＯ
信号）１２２とデータにより信号処理された周波数ｆIF
をもつ中間周波数光信号（光ＩＦ信号）１２３は光カッ
プラー１２４で合波されて一本の光ファイバーを通して
発出される。光ＬＯ信号を、例えばモード同期半導体レ
ーザダイオードを用いて生成することにより、ＬＯ信号
の帯域で動作する変調器は不要となる。
【００２２】アンテナ局１１１は、光電ミキシング用光
電気集積回路１０１とその光電集積回路から出力される
ＲＦ信号を無線信号として放出するアンテナ１１２を含
む。ファイバー中を伝送されてきた２波長の信号光は、
光電気集積回路の１０１中の半導体アレイ導波路格子１
０２により、光ＬＯ信号１０３と光ＩＦ信号１０４に分
波されてそれぞれフォトダイオード１０５、１０６によ
り電気のＬＯ信号とＩＦ信号に変換される。
電気集積回路１０１とその光電集積回路から出力される
ＲＦ信号を無線信号として放出するアンテナ１１２を含
む。ファイバー中を伝送されてきた２波長の信号光は、
光電気集積回路の１０１中の半導体アレイ導波路格子１
０２により、光ＬＯ信号１０３と光ＩＦ信号１０４に分
波されてそれぞれフォトダイオード１０５、１０６によ
り電気のＬＯ信号とＩＦ信号に変換される。
【００２３】両者の信号は、ミキサ回路１０７によりミ
キシングされて、周波数ｆLO＋ｆIFまたはｆLO−ｆIFの
ＲＦ信号が生成されて、アンテナ１１２により電波とし
て放出される。なお、必要に応じて、フォトダイオード
とミキサ回路の間またはミキサ回路の後段に電気増幅器
を挿入すればＲＦ信号の強度を大きくすることができ
る。電気増幅器を挿入する場合、それを構成するアクテ
ィブなデバイスとして、ミキサ回路と同様にへテロ接合
フォトトランジスタを用いれば、製作工程の増加をもた
らすことはない。
キシングされて、周波数ｆLO＋ｆIFまたはｆLO−ｆIFの
ＲＦ信号が生成されて、アンテナ１１２により電波とし
て放出される。なお、必要に応じて、フォトダイオード
とミキサ回路の間またはミキサ回路の後段に電気増幅器
を挿入すればＲＦ信号の強度を大きくすることができ
る。電気増幅器を挿入する場合、それを構成するアクテ
ィブなデバイスとして、ミキサ回路と同様にへテロ接合
フォトトランジスタを用いれば、製作工程の増加をもた
らすことはない。
【００２４】本実施態様の光電気集積回路を用いれば、
アンテナ局において２波長の光で送られてきた光ＬＯ信
号と光ＩＦ信号から十分に大きな出力のＲＦ電波を放出
することが可能になると同時に、アンテナ局の構成が簡
素化されるのでアンテナ局の小型化、低コスト化が可能
になる。さらに、制御局においてＬＯ信号帯の光変調器
を用いる必要がないのでシステム全体を低コストで構成
することが可能になる。
アンテナ局において２波長の光で送られてきた光ＬＯ信
号と光ＩＦ信号から十分に大きな出力のＲＦ電波を放出
することが可能になると同時に、アンテナ局の構成が簡
素化されるのでアンテナ局の小型化、低コスト化が可能
になる。さらに、制御局においてＬＯ信号帯の光変調器
を用いる必要がないのでシステム全体を低コストで構成
することが可能になる。
【００２５】（第二の実施の形態）本発明の光電ミキシ
ング用光電気集積回路の第二の実施の形態を図２に示
す。光電ミキシング用電気集積回路２０１には、半導体
アレイ導波路格子２０２、フォトダイオード２０５、ヘ
テロ接合フォトトランジスタ２０６、アンテナ２０７が
半導体基板上にモノリシック集積されている。フォトダ
イオード２０５は、第一の実施の形態の場合と同様に、
ヘテロ接合フォトトランジスタのべース層、コレクタ層
およびコレクタコンタクト層を用いて、ヘテロ接合フォ
トトランジスタ製作工程により製作されているので、本
光電ミキシング用光電気集積回路を製作するための結晶
構造と製作工程は、半導体アレイ導波路格子とへテロ接
合フォトトランジスタを製作するためのものがあれば十
分である。なお、図２では、電源やバイアス回路は省略
している。
ング用光電気集積回路の第二の実施の形態を図２に示
す。光電ミキシング用電気集積回路２０１には、半導体
アレイ導波路格子２０２、フォトダイオード２０５、ヘ
テロ接合フォトトランジスタ２０６、アンテナ２０７が
半導体基板上にモノリシック集積されている。フォトダ
イオード２０５は、第一の実施の形態の場合と同様に、
ヘテロ接合フォトトランジスタのべース層、コレクタ層
およびコレクタコンタクト層を用いて、ヘテロ接合フォ
トトランジスタ製作工程により製作されているので、本
光電ミキシング用光電気集積回路を製作するための結晶
構造と製作工程は、半導体アレイ導波路格子とへテロ接
合フォトトランジスタを製作するためのものがあれば十
分である。なお、図２では、電源やバイアス回路は省略
している。
【００２６】本実施の形態において、制御局の構成およ
び二波長の信号光が光電ミキシング用光電気集積回路２
０１中の半導体アレイ導波路格子２０２により周波数ｆ
LOの光ＬＯ信号２０３と周波数ｆIFの光ＩＦ信号２０４
に分波されるまでの動作モードは、第一の実施の形態の
場合と同じである。分波された光ＬＯ信号２０３はフォ
トダイオード２０５により、電気ＬＯ信号に変換され、
へテロ接合フォトトランジスタ２０６のベース端子へ入
力される。
び二波長の信号光が光電ミキシング用光電気集積回路２
０１中の半導体アレイ導波路格子２０２により周波数ｆ
LOの光ＬＯ信号２０３と周波数ｆIFの光ＩＦ信号２０４
に分波されるまでの動作モードは、第一の実施の形態の
場合と同じである。分波された光ＬＯ信号２０３はフォ
トダイオード２０５により、電気ＬＯ信号に変換され、
へテロ接合フォトトランジスタ２０６のベース端子へ入
力される。
【００２７】一方、光ＩＦ信号は、へテロ接合フォトト
ランジスタ２０６へ導入され光吸収領域において電子・
正孔対を発生させる。したがって、へテロ接合フォトト
ランジスタ２０６では、ＬＯ信号とＩＦ信号が入力され
る状態になり、トランジスタ増幅作用のもつ非線形性に
より、両者がミキシングされて、周波数ｆLO±ｆIFのＲ
Ｆ信号が生成されて、同一の半導体基板上にモノリシッ
ク集積されているアンテナ２０７へ導かれて電波として
空間へ放出される。なお、必要に応じて、へテロ接合フ
ォトトランジスタ２０６とアンテナ２０７の間に周波数
フィルタを挿入して周波数ｆLO＋ｆIFまたはｆLO−ｆIF
の一方のＲＦ信号だけを取り出すこともできる。また、
フォトダイオード２０５は、へテロ接合フォ卜トランジ
スタで置き換え、周波数ミキサーとして動作するフォト
トランジスタへ入力されるＬＯ信号強度を大きくするこ
と、あるいはフォトトランジスタへ入力されるＬＯ信号
強度を保ったままアンテナ局へ導入される光ＬＯ信号の
強度を弱くすることが可能である。
ランジスタ２０６へ導入され光吸収領域において電子・
正孔対を発生させる。したがって、へテロ接合フォトト
ランジスタ２０６では、ＬＯ信号とＩＦ信号が入力され
る状態になり、トランジスタ増幅作用のもつ非線形性に
より、両者がミキシングされて、周波数ｆLO±ｆIFのＲ
Ｆ信号が生成されて、同一の半導体基板上にモノリシッ
ク集積されているアンテナ２０７へ導かれて電波として
空間へ放出される。なお、必要に応じて、へテロ接合フ
ォトトランジスタ２０６とアンテナ２０７の間に周波数
フィルタを挿入して周波数ｆLO＋ｆIFまたはｆLO−ｆIF
の一方のＲＦ信号だけを取り出すこともできる。また、
フォトダイオード２０５は、へテロ接合フォ卜トランジ
スタで置き換え、周波数ミキサーとして動作するフォト
トランジスタへ入力されるＬＯ信号強度を大きくするこ
と、あるいはフォトトランジスタへ入力されるＬＯ信号
強度を保ったままアンテナ局へ導入される光ＬＯ信号の
強度を弱くすることが可能である。
【００２８】さらに、フォトダイオード２０５を置き換
えたフォトトランジスタへ加えるバイアスを調製して、
フォトトラシジスタ２０６へ入力されるＬＯ信号とＩＦ
信号の強度比を変えて周波数変換効率を高めることも可
能である。
えたフォトトランジスタへ加えるバイアスを調製して、
フォトトラシジスタ２０６へ入力されるＬＯ信号とＩＦ
信号の強度比を変えて周波数変換効率を高めることも可
能である。
【００２９】本発明の周波数ミキシング用光電気集積回
路を用いれば、第一の実施の形態の場合と同様に、アン
テナ局において二波長の光で送られてきた光ＬＯ信号と
光ＩＦ信号から十分に大きな出力のＲＦ電波を放出する
ことが可能になる。更に本形態では、周波数ミキシング
用光電気集積回路自体の構成が簡素化され、かつ、アン
テナもモノリシック集積されているので本発明の集積回
路だけでアンテナ局を構成することができ、アンテナ局
の小型化、低コスト化がはかられる。
路を用いれば、第一の実施の形態の場合と同様に、アン
テナ局において二波長の光で送られてきた光ＬＯ信号と
光ＩＦ信号から十分に大きな出力のＲＦ電波を放出する
ことが可能になる。更に本形態では、周波数ミキシング
用光電気集積回路自体の構成が簡素化され、かつ、アン
テナもモノリシック集積されているので本発明の集積回
路だけでアンテナ局を構成することができ、アンテナ局
の小型化、低コスト化がはかられる。
【００３０】さらに、本形態では、光電変換や光電周波
数ミキシングを行う素子に増幅作用をもつフォトトラン
ジスタを用いているので、光ＬＯ信号と光ＩＦ信号の強
度を小さくすること、すなわち制御局の負担を軽減する
ことが可能である。
数ミキシングを行う素子に増幅作用をもつフォトトラン
ジスタを用いているので、光ＬＯ信号と光ＩＦ信号の強
度を小さくすること、すなわち制御局の負担を軽減する
ことが可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明による周波数
ミキシング用光電気集積回路を用いれば、一本のファイ
バーを伝送してきた波長の異なる局発光信号と中間周波
素光信号を受け、両者の信号を分離して、効率よく周波
数ミキシングを行い高出力の電気ＲＦ信号を発生させる
ことができる。
ミキシング用光電気集積回路を用いれば、一本のファイ
バーを伝送してきた波長の異なる局発光信号と中間周波
素光信号を受け、両者の信号を分離して、効率よく周波
数ミキシングを行い高出力の電気ＲＦ信号を発生させる
ことができる。
【００３２】また、アンテナをモノリシック集積した本
発明の周波数ミキシング用光電気集積回路は、ミキシン
グにより発生させたＲＦ信号を電波として空間に放出す
ることができる。ファイバー無線通信ではこれらの機能
はアンテナ局の機能そのものであり、本発明の集積回路
により、アンテナ局の構成が小型・簡素になり、アンテ
ナ局を低コストで設置することができる。
発明の周波数ミキシング用光電気集積回路は、ミキシン
グにより発生させたＲＦ信号を電波として空間に放出す
ることができる。ファイバー無線通信ではこれらの機能
はアンテナ局の機能そのものであり、本発明の集積回路
により、アンテナ局の構成が小型・簡素になり、アンテ
ナ局を低コストで設置することができる。
【００３３】さらに、このような機能をもつアンテナ局
が実現できれば、ファイバー無線通信システムにおい
て、制御局において、電気ミキサや光変調器が不要にな
り、システムの全体の大幅な低価格化が可能となる。
が実現できれば、ファイバー無線通信システムにおい
て、制御局において、電気ミキサや光変調器が不要にな
り、システムの全体の大幅な低価格化が可能となる。
【図１】本発明の周波数ミキシング用光電気集積回路の
第一の実施の形態を示す概念図である。
第一の実施の形態を示す概念図である。
【図２】本発明の周波数ミキシング用光電気集積回路の
第二の実施の形態を示す概念図である。
第二の実施の形態を示す概念図である。
【図３】フォトダイオードを用いた従来の光電周波数ミ
キサを示す概念図である。
キサを示す概念図である。
１０１…本発明の光電ミキシング用光電気集積回路、 １０２…半導体アレイ導波路格子（分離する手段）、 １０３…局発光信号（光ＬＯ信号）、 １０４…中間周波数光信号（光ＩＦ信号）、 １０５…フォトダイオード（変換手段）、 １０６…フォトダイオード（変換手段）、 １０７…ミキサ回路（ミキシング手段）、 １１１…アンテナ局、 １１２…アンテナ、 １２１…制御局、 １２２…局発光信号（光ＬＯ信号）、 １２３…中間周波数光信号（光ＩＦ信号）、 １２４…光カップラー、 ２０１…本発明の光電ミキシング用光電気集積回路、 ２０２…半導体アレイ導波路格子、 ２０３…光ＬＯ信号、 ２０４…光ＩＦ信号、 ２０５…フォトダイオード、 ２０６…へテロ接合フォトトランジスタ、 ２０７…アンテナ、 ２１１…アンテナ局、 ２２１…制御局、 ２２２…光ＬＯ信号、 ２２３…光ＩＦ信号、 ２２４…光カップラー、 ３０１…フォトダイオード、 ３０２…アンテナ、 ３１１…アンテナ局、 ３２１…制御局、 ３２２…光ＬＯ信号、 ３２３…光ＩＦ信号、 ３２４…光カップラー。
フロントページの続き (72)発明者 高畑 清人 東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 村本 好史 東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 福島 誠治 東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 大野 哲一郎 東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 土居 芳之 東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 DA03 DA06 2H047 KA03 KA12 LA18 MA07 PA06 QA02 TA05 5F049 MA01 MA11 NB01 RA10 5K002 AA03 AA04 BA05 BA07 BA16 DA02 FA01
Claims (6)
- 【請求項１】 局発光信号と中間周波数光信号とを分離
する手段と、前記局発光信号を入力して局発電気信号を
出力する第一の変換手段と、前記中間周波数光信号を入
力して中間周波電気信号を出力する第二の変換手段と、
前記局発電気信号と前記中間周波電気信号のミキシング
信号を出力するミキシング手段をモノリシック集積した
ことを特徴とする光電気集積回路。 - 【請求項２】 局発光信号と中間周波数光信号とを分離
する手段と、前記局発光信号を入力して局発電気信号を
出力する変換手段と、前記局発電気信号と前記中間周波
数光信号とを入力して中間周波電気信号と前記局発電気
信号のミキシング信号を出力する変換手段とをモノリシ
ック集積したことを特徴とする光電気集積回路。 - 【請求項３】 前記分離するための手段は、アレイ導波
路格子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
光電気集積回路。 - 【請求項４】 前記第一又は第二の変換手段は、フォト
ダイオード、フォトトランジスタのいずれかであること
を特徴とする請求項１〜３に記載の光電気集積回路。 - 【請求項５】 前記第一又は第二の変換手段としてフォ
トダイオードと、フォトトランジスタを用い、前記フォ
トダイオードは、前記フォトトランジスタのベース層、
コレクタ層、コレクタコンタクト層を用いて形成された
ことを特徴とする請求項４に記載の光電気集積回路。 - 【請求項６】 前記ミキシング信号を電波として空間に
放出するアンテナをモノリシック集積したことを特徴と
する請求項１〜５に記載の光電気集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37254699A JP2001188140A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 光電気集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37254699A JP2001188140A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 光電気集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001188140A true JP2001188140A (ja) | 2001-07-10 |
Family
ID=18500629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37254699A Pending JP2001188140A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 光電気集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001188140A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007534197A (ja) * | 2003-05-30 | 2007-11-22 | ノベラ・オプティクス・コリア・インコーポレーテッド | 波長分割多重アクセス受動光ネットワーク用の共有された高強度ブロードバンド光源 |
| US8290370B2 (en) | 2005-09-20 | 2012-10-16 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Wavelength division multiplexing passive optical network for providing both of broadcasting service and communication service and central office used thereof |
| US8326151B2 (en) | 1999-12-21 | 2012-12-04 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Low-cost WDM source with an incoherent light injected Fabry-Perot laser diode |
| US8571410B2 (en) | 2006-10-11 | 2013-10-29 | Novera Optics, Inc. | Mutual wavelength locking in WDM-PONS |
| US9130671B2 (en) | 2005-09-07 | 2015-09-08 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Apparatus for monitoring failure positions in wavelength division multiplexing-passive optical networks and wavelength division multiplexing-passive optical network systems having the apparatus |
| JP7440988B1 (ja) | 2023-05-31 | 2024-02-29 | 国立大学法人東北大学 | 周波数下方変換装置、及び通信装置 |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37254699A patent/JP2001188140A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8326151B2 (en) | 1999-12-21 | 2012-12-04 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Low-cost WDM source with an incoherent light injected Fabry-Perot laser diode |
| JP2007534197A (ja) * | 2003-05-30 | 2007-11-22 | ノベラ・オプティクス・コリア・インコーポレーテッド | 波長分割多重アクセス受動光ネットワーク用の共有された高強度ブロードバンド光源 |
| US8861963B2 (en) | 2003-05-30 | 2014-10-14 | Novera Optics, Inc. | Shared high-intensity broadband light source for a wavelength-division multiple access passive optical network |
| US9130671B2 (en) | 2005-09-07 | 2015-09-08 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Apparatus for monitoring failure positions in wavelength division multiplexing-passive optical networks and wavelength division multiplexing-passive optical network systems having the apparatus |
| US8290370B2 (en) | 2005-09-20 | 2012-10-16 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Wavelength division multiplexing passive optical network for providing both of broadcasting service and communication service and central office used thereof |
| US8571410B2 (en) | 2006-10-11 | 2013-10-29 | Novera Optics, Inc. | Mutual wavelength locking in WDM-PONS |
| JP7440988B1 (ja) | 2023-05-31 | 2024-02-29 | 国立大学法人東北大学 | 周波数下方変換装置、及び通信装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040602 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041013 |