JP2015064505A - Electricity-light conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＲＦ信号を光で計測するための電気光変換装置に関する。 The present invention relates to an electro-optical converter for measuring an RF signal with light.
空間を伝搬するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、これを遠隔地で評価するためには、アンテナで受信したＲＦ信号を導波管或いは同軸ケーブルを使って伝搬させることが行われる。しかしながら、高精度にＲＦ信号を計測する場合には、同軸ケーブル或いは導波管自体による電波伝搬特性の影響のために、理想的な形での電波評価は行うことが難しい。また、導波管或いは同軸ケーブルは伝搬させるＲＦ信号の周波数が高くなるに従い伝搬ロスが増加する。そして、導波管では、導波管同士の連結時の接続損失も無視できなくなる。 In order to receive an RF (Radio Frequency) signal propagating in space and evaluate it at a remote location, the RF signal received by the antenna is propagated using a waveguide or a coaxial cable. However, when measuring an RF signal with high accuracy, it is difficult to perform radio wave evaluation in an ideal form due to the influence of radio wave propagation characteristics due to the coaxial cable or the waveguide itself. In addition, the propagation loss of the waveguide or the coaxial cable increases as the frequency of the RF signal propagated increases. In the waveguide, the connection loss when the waveguides are coupled cannot be ignored.
一方、アンテナ直近に電気光変換装置を接続し、かつこの電気光変換装置が外部より電気光変換装置駆動用の電力を電気配線で供給することなく、受信したＲＦ信号を光信号に変換して光ファイバで伝搬させるシステムが提案されている。このシステムは、伝搬路として無誘導の光ファイバが利用できること、光ファイバの伝送損失が同軸ケーブルや導波管に比べて非常に小さいことから、高精度ＲＦ信号計測受信にとって非常に有用である。このようなシステムとしては、電気光変換装置としてゼロバイアスで動作する変調器を使用し、ＲＦ信号印加により変化する変調器の光損失を遠端部より光ファイバを介して測定するシステムがある。 On the other hand, an electro-optical converter is connected in the immediate vicinity of the antenna, and the electro-optical converter converts the received RF signal into an optical signal without supplying electric power for driving the electro-optical converter from the outside. Systems that propagate in optical fibers have been proposed. This system is very useful for high-precision RF signal measurement and reception because a non-inductive optical fiber can be used as a propagation path and the transmission loss of the optical fiber is much smaller than that of a coaxial cable or waveguide. As such a system, there is a system in which a modulator operating at zero bias is used as an electro-optical conversion device, and the optical loss of the modulator, which changes due to application of an RF signal, is measured from the far end via an optical fiber.
しかしながら、小型化を目的として、半導体を用いた光変調器を使用した電気光変換装置には、変調器自体が温度依存性を持つという問題がある。その結果、遠端部で観測される光損失は、ＲＦ信号によって高速に変化する損失と、温度変化に伴う低速で変化する損失が重畳したものとなる。更に、変調器型の電気光変換装置ではＲＦ信号で光損失を変化させる際の変換効率が温度により変わる問題点がある。そのため、遠端部において損失変化を受けて戻された変調信号を受光し高周波成分のみを取り出すことでＲＦ信号を再生した場合、その信号のＳＮ比は温度により影響を受け、最悪の場合、雑音に埋もれた信号になってしまうこととなる。また、光損失に対応する吸収電流の変化は、変調器のＲＦ入力インピーダンスの変化も引き起こすので、測定システムなどに用いる場合は測定精度に悪影響を及ぼす、という問題もあった。 However, an electro-optical conversion device using an optical modulator using a semiconductor for the purpose of miniaturization has a problem that the modulator itself has temperature dependence. As a result, the optical loss observed at the far end is a superposition of a loss that changes at a high speed due to the RF signal and a loss that changes at a low speed due to a temperature change. Furthermore, the modulator-type electro-optical converter has a problem that the conversion efficiency when the optical loss is changed by the RF signal varies depending on the temperature. Therefore, when the RF signal is reproduced by receiving the modulated signal returned after receiving the loss change at the far end and extracting only the high frequency component, the SN ratio of the signal is affected by the temperature, and in the worst case, the noise It becomes a signal buried in. In addition, the change in the absorption current corresponding to the optical loss also causes a change in the RF input impedance of the modulator. Therefore, when used in a measurement system or the like, the measurement accuracy is adversely affected.
電気光変換装置として、ＥＡ（Ｅｌｅｃｔｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器を例にとって説明する。特許文献１では、半導体の多重量子井戸における量子閉じ込めシュタルク効果を利用した所謂ＥＡＭ（Ｅｌｅｃｔｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）素子を用いて無給電の電気光変換装置を実現するための方法が開示されている。特許文献１によれば、ＥＡ変調器を通過させる光の波長をλＳ、多重量子井戸の電子と正孔の量子準位間のエネルギー差に相当する波長をλＰＬとしたとき、λＳ−λＰＬ＜６０ｎｍであることにより無給電で高効率な電気−光変換器が構成できると示されている。しかしながら、一般的に半導体のλＰＬは温度依存性を持っている。そのため、無給電のＥＡ変調器にＲＦ信号を印加する際の、最適な光波長は異なるという問題があった。ここで、最適な光波長とは、ＥＡ変調器に無給電でＲＦ信号を印加した際に、ＥＡ変調器の透過率の変化分が最大になる波長をいう。透過率とは、入力光に対する出力光の割合をいう。さらに、最悪の場合には、ＥＡ変調器にＲＦ信号を印加したとしても、全く光信号が変調できないという問題があった。
As an electro-optical converter, an EA (Electro-Absorption) modulator will be described as an example.
ＥＡ変調器を反射型の構成で使用する場合について次に述べる。基本的にはＥＡ変調器導波路の片端面に高反射膜を形成し、他端に光ファイバを光学的に結合させている。光ファイバ側よりＣＷ光を入射させ、ＲＦ信号を印加すると、光信号が光ファイバを介してＥＡ変調器内を光伝搬し、ＥＡ変調器の他端で反射されて再度光ファイバに戻る際に変調が行われる。変調動作におけるλＳ−λＰＬの関係は前述のＥＡ変調器と同じであるために、温度に対して最適な光波長は異なるという問題があった。 Next, the case where the EA modulator is used in a reflective configuration will be described. Basically, a highly reflective film is formed on one end face of the EA modulator waveguide, and an optical fiber is optically coupled to the other end. When CW light is incident from the optical fiber side and an RF signal is applied, the optical signal propagates through the EA modulator via the optical fiber, and is reflected at the other end of the EA modulator and returns to the optical fiber again. Modulation is performed. Since the relationship of λ S -λ PL in the modulation operation is the same as that of the EA modulator described above, there is a problem that the optimum optical wavelength differs with respect to temperature.
反射型ＥＡ変調器の透過特性（光ファイバ側からの入力光に対する反射出力光の透過特性）の温度依存性について図８に示す。図８はＥＡ変調器への印加電圧が０Ｖのときの特性である。信号波長を固定した場合、温度に対して反射型ＥＡ変調器の透過率が変化することが分かる。図９は温度を固定した場合の、反射型ＥＡ変調器の温度を０度とした場合の、反射型ＥＡ変調器に印加する電圧に対する透過率の特性である。無給電で動作させるということは、ＥＡ変調器の印加電圧が０Ｖを中心にＲＦ信号で変調していることに対応する。透過率の印加電圧依存性のグラフで、印加電圧０Ｖでの接線の傾きが大きい場合に、得られる透過率の変化分が最大になることが分かる。すなわち、信号波長１５７０ｎｍにおいて、印加電圧０Ｖ付近でＲＦ変換効率が最大となる。温度が変わると、図８に示した特性を反映して、図９に示す透過率の印加電圧依存性のグラフは横軸方向に平行移動することになる。このことは、温度に対して最適な光波長が異なることを示している。 FIG. 8 shows the temperature dependence of the transmission characteristics of the reflective EA modulator (transmission characteristics of reflected output light with respect to input light from the optical fiber side). FIG. 8 shows the characteristics when the voltage applied to the EA modulator is 0V. It can be seen that when the signal wavelength is fixed, the transmittance of the reflective EA modulator varies with temperature. FIG. 9 shows the characteristics of the transmittance with respect to the voltage applied to the reflective EA modulator when the temperature of the reflective EA modulator is 0 degree when the temperature is fixed. The operation without power supply corresponds to the fact that the applied voltage of the EA modulator is modulated with an RF signal centering on 0V. It can be seen from the graph of the dependency of the transmittance on the applied voltage that when the slope of the tangent at the applied voltage of 0 V is large, the obtained change in transmittance is maximized. That is, at the signal wavelength of 1570 nm, the RF conversion efficiency becomes maximum near the applied voltage of 0V. When the temperature changes, the applied voltage dependency graph of the transmittance shown in FIG. 9 translates in the horizontal axis direction, reflecting the characteristics shown in FIG. This indicates that the optimum light wavelength varies with temperature.
本発明は、反射型ＥＡ変調器の温度による特性変化の影響を除去した、電気光変換装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an electro-optical conversion device in which the influence of the characteristic change due to the temperature of the reflective EA modulator is removed.
本発明に係る電気光変換装置は、無給電の電気光変換装置として反射型変調器を用い、反射型変調器の温度変化に追従して波長可変光源の出力光の波長を調整する機能を組み込むこととした。 The electro-optical converter according to the present invention incorporates a function of adjusting the wavelength of the output light of the wavelength tunable light source by using a reflective modulator as a non-powered electro-optical converter and following the temperature change of the reflective modulator. It was decided.
具体的には、本発明に係る電気光変換装置は、出力光の波長が可変である波長可変光源と、受信されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号により駆動され、前記波長可変光源からの出力光を前記ＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する反射型変調器と、前記ＲＦ信号と前記波長可変光源の前記出力光を前記反射型変調器へと入力した場合に、前記ＲＦ信号の変化分に対する前記反射型変調器から出力される反射変調光信号の変化分が最大となるように、前記波長可変光源の出力光の波長を制御する波長制御回路と、前記反射型変調器から出力される反射変調光信号を電気信号に変換する反射変調光信号受光器と、を有する電気光変換装置を備える。 Specifically, the electro-optical conversion device according to the present invention is driven by a wavelength tunable light source whose output light wavelength is variable and a received RF (Radio Frequency) signal, and outputs light from the wavelength tunable light source. When a reflection type modulator that modulates with the RF signal and outputs it as a reflection modulated optical signal, and when the RF signal and the output light of the wavelength tunable light source are input to the reflection type modulator, A wavelength control circuit that controls the wavelength of the output light of the wavelength tunable light source so that the change of the reflected modulated optical signal output from the reflective modulator with respect to the change is maximized, and the output from the reflective modulator An electro-optical conversion device having a reflection-modulated optical signal receiver that converts the reflected-modulation optical signal to be converted into an electrical signal.
波長可変光源、波長制御回路を備えるため、無給電反射型変調器の温度による信号変動を除去した電気光変換装置を提供することができる。 Since the tunable light source and the wavelength control circuit are provided, it is possible to provide an electro-optical conversion device that eliminates signal fluctuations due to the temperature of the parasitic reflection type modulator.
本発明に係る電気光変換装置では、前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を二つに分岐して出力光の一方を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を二つに分岐して反射変調光信号の一方を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光供給部と、前記光供給部で分岐した前記出力光の他方を電気信号に変換する光源出力受光器と、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力受光器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、をさらに備え、前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させてもよい。 In the electro-optical conversion device according to the present invention, the light is inserted in an optical path between the wavelength tunable light source and the reflective modulator, and the output light from the wavelength tunable light source is branched into two, and one of the output lights is A light supply unit for entering the reflection type modulator, branching the reflection modulation optical signal emitted from the reflection type modulator into two, and allowing one of the reflection modulation optical signals to enter the reflection modulation optical signal receiver; A light source output light receiver that converts the other of the output light branched by the light supply unit into an electric signal, a DC output of an electric signal from the reflection modulated light signal light receiver, and an electric signal from the light source output light receiver. A division circuit that outputs a ratio of the DC output, and the wavelength control circuit is an electric control signal that indicates the wavelength of the output light so that the output of the division circuit is equal to the set control target value. To the tunable light source. And, wherein the wavelength variable light source in accordance with electrical control signals from the wavelength control circuit may change the wavelength of the output light.
本発明に係る電気光変換装置では、前記光供給部の分岐した前記出力光の他方を分岐する出力光分岐部と、前記出力光分岐部の分岐した出力光の一方の位相を回転させる移相器と、前記光供給部の分岐した前記反射変調光信号の一方を分岐する反射変調光信号分岐部と、前記移相器が位相を回転させた出力光の一方と前記反射変調光信号分岐部が分岐した反射変調光信号の一方とを合波する光結合器と、前記光結合器の合波した合波光の光強度を検出するホモダイン受光器と、をさらに備え、前記光源出力受光器は、前記出力光分岐部の分岐した出力光の他方を電気信号に変換し、前記反射変調光信号受光器は、前記反射変調光信号分岐部の分岐した反射変調光信号の他方を電気信号に変換させてもよい。 In the electro-optical conversion device according to the present invention, an output light branching unit that branches the other of the output light branched from the light supply unit, and a phase shift that rotates one phase of the output light branched from the output light branching unit. A reflection modulation optical signal branching unit that branches one of the reflected modulation optical signals branched from the light supply unit, one of the output lights whose phase shifter has rotated the phase, and the reflection modulation optical signal branching unit An optical coupler that multiplexes one of the reflected modulated optical signals branched, and a homodyne light receiver that detects the light intensity of the combined light combined by the optical coupler, and the light source output light receiver is The other of the branched output light of the output light branching unit is converted into an electrical signal, and the reflection modulated optical signal receiver converts the other of the reflected modulated optical signal branched off of the reflection modulated optical signal branching unit into an electrical signal. You may let them.
本発明に係る電気光変換装置では、前記出力光分岐部と前記移相器の間の光路に挿入され、前記出力光分岐部の分岐した出力光の一方の振幅を調整する振幅調整部と、前記移相器と前記光結合器の間の光路に挿入され、前記移相器が移相を回転させた出力光の一方を分岐し、分岐した出力光の一方を前記光結合器へ出力する干渉光量モニタ用光分岐部と、 前記干渉光量モニタ用光分岐部の分岐した出力光の他方の光強度を電気信号に変換する干渉光量モニタ用受光器と、前記反射変調光信号受光器からの電気信号強度と前記干渉光量モニタ用受光器からの電気信号強度が等しくなるように、前記振幅調整部の調整する振幅を制御する振幅制御回路と、をさらに備えてもよい。 In the electro-optical conversion device according to the present invention, an amplitude adjustment unit that is inserted in an optical path between the output light branching unit and the phase shifter, and adjusts one amplitude of the output light branched by the output light branching unit; Inserted in the optical path between the phase shifter and the optical coupler, the phase shifter branches one of the output lights whose phase is rotated, and outputs one of the branched output lights to the optical coupler A light branching unit for monitoring the amount of interference light, a light receiving unit for monitoring the amount of interference light that converts the other light intensity of the branched output light of the light branching unit for monitoring the amount of interference light into an electrical signal, An amplitude control circuit that controls the amplitude adjusted by the amplitude adjusting unit may be further provided so that the electric signal intensity is equal to the electric signal intensity from the interference light amount monitoring light receiver.
本発明に係る電気光変換装置では、前記ホモダイン受光器からの電気信号のＤＣ出力と設定されている干渉後ＤＣ光出力目標値とが等しくなるように、前記移相器が回転させる位相を制御する光移相器制御回路をさらに備えてもよい。 In the electro-optical converter according to the present invention, the phase to be rotated by the phase shifter is controlled so that the DC output of the electric signal from the homodyne light receiver is equal to the set post-interference DC light output target value. An optical phase shifter control circuit may be further provided.
本発明に係る電気光変換装置では、前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光サーキュレータをさらに備え、前記波長制御回路は、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、一定振幅の出力光の波長を変化させてもよい。 In the electro-optical conversion device according to the present invention, the light is inserted in an optical path between the wavelength tunable light source and the reflective modulator, and the output light from the wavelength tunable light source is incident on the reflective modulator and the reflection is performed. An optical circulator that causes the reflected modulated optical signal emitted from the mold modulator to enter the reflected modulated optical signal receiver, and the wavelength control circuit sets and sets the DC output of the electrical signal from the reflected modulated optical signal receiver An electrical control signal that indicates the wavelength of the output light is output to the wavelength tunable light source so that the control target value is equal, and the wavelength tunable light source has a constant amplitude according to the electrical control signal from the wavelength control circuit. The wavelength of the output light may be changed.
本発明に係る電気光変換装置では、前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を二つに分岐して出力光の一方を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を二つに分岐して反射変調光信号の一方を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光供給部と、前記波長可変光源に配置され、前記波長可変光源の出力光量を測定し、当該出力光量に応じた電気信号を出力する光源出力モニタ器と、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力モニタ器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、をさらに備え、前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させてもよい。 In the electro-optical conversion device according to the present invention, the light is inserted in an optical path between the wavelength tunable light source and the reflective modulator, and the output light from the wavelength tunable light source is branched into two, and one of the output lights is A light supply unit for entering the reflection type modulator, branching the reflection modulation optical signal emitted from the reflection type modulator into two, and allowing one of the reflection modulation optical signals to enter the reflection modulation optical signal receiver; A light source output monitor that is disposed in the wavelength tunable light source, measures an output light amount of the wavelength tunable light source, and outputs an electric signal corresponding to the output light amount; and a DC of an electric signal from the reflection-modulated light signal receiver A division circuit that outputs a ratio of an output and a DC output of the electrical signal from the light source output monitor, wherein the wavelength control circuit is configured such that the output of the division circuit is equal to the set control target value. Of the output light Outputs an electric control signal to indicate the length to the wavelength tunable light source, the wavelength-variable light source in accordance with electrical control signals from the wavelength control circuit may change the wavelength of the output light.
本発明によれば、無給電反射型ＥＡ変調器の温度変化による信号変動を除去可能な、電気光変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electro-optical converter which can remove the signal fluctuation | variation by the temperature change of a parasitic EA modulator can be provided.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を説明する模式図である。図１は、反射型ＥＡ光変調器（１−２）の広い動作温度範囲に対して光源の波長を最適値に制御する構成を示している。図１の実線は波長可変ＬＤ（１−６）からのＣＷ光、破線は電気信号、一点鎖線は反射型ＥＡ変調器（１−２）から出力された反射変調光信号を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration in which the wavelength of a light source is controlled to an optimum value over a wide operating temperature range of the reflective EA light modulator (1-2). The solid line in FIG. 1 indicates the CW light from the wavelength variable LD (1-6), the broken line indicates the electrical signal, and the alternate long and short dash line indicates the reflected modulated optical signal output from the reflective EA modulator (1-2).
本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（１−１）と、反射型変調器として機能する反射型ＥＡ変調器（１−２）と、偏波保持光ファイバ（１−３）と、光源出力受光器として機能する光源出力モニタ用受光器（１−４）と、光供給部として機能する偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）と、波長可変光源として機能する波長可変ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）（１−６）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（１−７）と、バイアスＴ（１−８）と、割り算回路（１−１１）と、誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）と、受信器（１−１４）とを備える。１−１３は、制御目標値入力である。ここで、波長制御回路は、割り算回路（１−１１）、誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）を備える。受信アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号は、１−９のＲＦ信号成分出力として取り出され、受信器（１−１４）に入力される。 The electro-optical conversion device according to this embodiment includes a receiving antenna (1-1), a reflective EA modulator (1-2) that functions as a reflective modulator, and a polarization maintaining optical fiber (1-3). A light source output monitoring light receiver (1-4) that functions as a light source output light receiver, a polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) that functions as a light supply unit, and a wavelength tunable LD ( Laser Diode) (1-6), a modulated light signal monitoring light receiver (1-7) that functions as a reflected modulated light signal light receiver, a bias T (1-8), and a division circuit (1-11) , An error signal generation and signal wavelength control circuit (1-12), and a receiver (1-14). 1-13 is a control target value input. Here, the wavelength control circuit includes a division circuit (1-11), an error signal generation and signal wavelength control circuit (1-12). The RF signal received by the receiving antenna (1-1) is taken out as an RF signal component output of 1-9 and input to the receiver (1-14).
本実施形態では、受信用アンテナ（１−１）でＲＦ信号を受信する。受信用アンテナ（１−１）を用いるのは一例である。受信用アンテナ（１−１）でＲＦ信号を受信するのは必須の要件ではない。 In this embodiment, an RF signal is received by the receiving antenna (1-1). The use of the receiving antenna (1-1) is an example. It is not an essential requirement to receive the RF signal with the receiving antenna (1-1).
受信用アンテナ（１−１）はＲＦ信号を受信し、反射型ＥＡ変調器（１−２）の変調電極に印加する。波長可変ＬＤ（１−６）は、誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）の電気制御信号に応じて波長が可変するＣＷ光を出力する。偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は、波長可変ＬＤ（１−６）と反射型ＥＡ変調器（１−２）との間の光路に挿入される。偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は、波長可変ＬＤ（１−６）からの出力光を二つに分岐させる。反射型ＥＡ変調器（１−２）には、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）が二つに分岐した波長可変ＬＤ（１−６）からの出力光の一方が、伝搬用偏波保持光ファイバ（１−３）を通じて入射する。 The receiving antenna (1-1) receives the RF signal and applies it to the modulation electrode of the reflective EA modulator (1-2). The wavelength variable LD (1-6) outputs CW light whose wavelength is variable according to the error signal generation and the electric control signal of the signal wavelength control circuit (1-12). The polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) is inserted in an optical path between the wavelength variable LD (1-6) and the reflective EA modulator (1-2). The polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) branches the output light from the wavelength variable LD (1-6) into two. In the reflective EA modulator (1-2), one of the output light from the wavelength variable LD (1-6) branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) is the polarization maintaining for propagation. Incident through the optical fiber (1-3).
反射型ＥＡ変調器（１−２）は、受信用アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号により駆動される。反射型ＥＡ変調器（１−２）は、波長可変ＬＤ（１−６）の偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐した出力光の一方を、受信用アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する。反射型ＥＡ変調器（１−２）は、伝搬用偏波保持光ファイバ（１−３）を通じて反射変調光信号を偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）へと戻す。光源出力モニタ用受光器（１−４）は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）が二つに分岐した波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の他方を受光して、電気信号に変換する。光源出力モニタ用受光器（１−４）は、例えば光電変換素子ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）及び電流電圧変換素子を備える。 The reflective EA modulator (1-2) is driven by the RF signal received by the receiving antenna (1-1). The reflective EA modulator (1-2) converts one of the output lights branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) of the wavelength tunable LD (1-6) to the receiving antenna (1-1). ) And is output as a reflection modulated optical signal. The reflective EA modulator (1-2) returns the reflected modulated optical signal to the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) through the propagation polarization maintaining optical fiber (1-3). The light source output monitor light receiver (1-4) receives the other of the output light of the wavelength variable LD (1-6) branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5), and converts it into an electric signal. Convert. The light source output monitor light receiver (1-4) includes, for example, a photoelectric conversion element PD (Photo Diode) and a current-voltage conversion element.
偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は、伝搬用偏波保持光ファイバ（１−３）を通じて偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）へと戻された反射変調光信号を二つに分岐する。変調光信号モニタ用受光器（１−７）は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐された、反射変調光信号の一方を受光して、電気信号に変換する。 The polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) branches the reflected modulated optical signal returned to the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) through the propagation polarization maintaining optical fiber (1-3) in two. . The modulated optical signal monitor photodetector (1-7) receives one of the reflected modulated optical signals branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) and converts it into an electrical signal.
波長可変ＬＤ（１−６）内部のアイソレータは、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐された、反射変調光信号の他方を吸収する。バイアスＴ（１−８）は、変調光信号モニタ用受光器（１−７）の電気信号出力を受信し、電気信号出力のＤＣ成分（１−１０）と、ＲＦ成分（１−９）を分離して出力する。受信器（１−１４）は、受信アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号を、バイアスＴ（１−８）のＲＦ成分出力として受信する。 The isolator inside the wavelength tunable LD (1-6) absorbs the other of the reflection-modulated optical signal branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5). The bias T (1-8) receives the electrical signal output from the modulated optical signal monitor photoreceiver (1-7), and converts the DC component (1-10) and RF component (1-9) of the electrical signal output. Separate and output. The receiver (1-14) receives the RF signal received by the receiving antenna (1-1) as the RF component output of the bias T (1-8).
割り算回路（１−１１）は、バイアスＴ（１−８）を介して入力される変調光信号モニタ用受光器（１−７）からの電気信号のＤＣ出力と、光源出力モニタ用受光器（１−４）からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する。誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）は、割り算回路（１−１１）の出力と制御目標値入力（１−１３）を受信し、割り算回路（１−１１）の出力と制御目標値入力（１−１３）との誤差から求めた電気制御信号を出力する。誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）が出力する電気制御信号は、受信用アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号と波長可変ＬＤ（１−６）の出力光を反射型ＥＡ変調器（１−２）へと入力した場合に、ＲＦ信号の変化分に対する反射型ＥＡ変調器（１−２）から出力される反射変調光信号の変化分が最大となるように、波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の波長を制御する信号である。誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）内部の信号波長制御方法としては、ＣＰＵを使用した比例制御とした。 The division circuit (1-11) includes a DC output of an electrical signal from the modulated optical signal monitor photoreceiver (1-7) input via the bias T (1-8), and a light source output monitor photoreceiver ( The ratio of the DC output of the electrical signal from 1-4) is output. The error signal generation and signal wavelength control circuit (1-12) receives the output of the division circuit (1-11) and the control target value input (1-13), and outputs the output of the division circuit (1-11) and the control target. An electric control signal obtained from an error from the value input (1-13) is output. The electrical control signal output from the error signal generation and signal wavelength control circuit (1-12) is a reflection type of the RF signal received by the receiving antenna (1-1) and the output light of the wavelength variable LD (1-6). When input to the EA modulator (1-2), the wavelength is set so that the change amount of the reflected modulation optical signal output from the reflection type EA modulator (1-2) with respect to the change amount of the RF signal is maximized. This is a signal for controlling the wavelength of the output light of the variable LD (1-6). The error signal generation and signal wavelength control method inside the signal wavelength control circuit (1-12) is proportional control using a CPU.
ここで、変調光信号モニタ用受光器（１−７）出力をＳｍ＿ｄｅｔ１７とし、光源出力モニタ用受光器（１−４）出力をＳｌ＿ｄｅｔ１４とし、制御目標値入力（１−１３）をＳｔａｒ１１３とすると、誤差信号Ｓｄｉｆｆ１は以下の式（１）で表わされる。 Here, the output of the modulated light signal monitor light receiver (1-7) is S m_det17 , the light source output monitor light receiver (1-4) output is Sl_det14 , and the control target value input (1-13) is Stal113. Then, the error signal S diff1 is expressed by the following equation (1).
（数１）
Ｓｄｉｆｆ１＝Ｓｍ＿ｄｅｔ１７／Ｓｌ＿ｄｅｔ１４−Ｓｔａｒ１１３ （１）
(Equation 1)
S diff1 = S m_det17 / S l_det14 -S tar113 (1)
式（１）で示される誤差信号Ｓｄｉｆｆ１がゼロとなるように、以下の式（２）で示される信号波長変化量を与える比例制御により、波長可変ＬＤ（１−６）を制御した。信号波長変化量をＳｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ１とすると、Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ１は、以下の式（２）で表わされる。
（数２）
Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ１＝ｋ１×Ｓｄｉｆｆ１ （２）
ここで、ｋ１はｋ１＜０である実数である。
The wavelength variable LD (1-6) was controlled by proportional control that gives a signal wavelength change amount represented by the following equation (2) so that the error signal S diff1 represented by the equation (1) becomes zero. When the signal wavelength change amount is S wave_change 1 , S wave_change 1 is expressed by the following equation (2).
(Equation 2)
S wave_change1 = k 1 × S diff1 (2)
Here, k 1 is a real number that satisfies k 1 <0.
図２に、反射型ＥＡ変調器（１−２）の温度を０℃〜５０℃の範囲でリニアに変化させながら、図１に示す構成の受信用アンテナ（１−１）が、５ＧＨｚ一定出力のＲＦ信号を受信した場合の特性を示す。２−１は反射ＥＡ変調器（１−２）の動作温度を示し、２−２は波長可変ＬＤ（１−６）の出力光波長を示す。２−３は誤差信号を示し、２−４はバイアスＴのＲＦ成分（１−９）の振幅を示す。 In FIG. 2, the receiving antenna (1-1) having the configuration shown in FIG. 1 has a constant output of 5 GHz while linearly changing the temperature of the reflective EA modulator (1-2) in the range of 0 ° C. to 50 ° C. The characteristic when receiving the RF signal is shown. Reference numeral 2-1 denotes the operating temperature of the reflective EA modulator (1-2), and 2-2 denotes the output light wavelength of the wavelength variable LD (1-6). 2-3 represents an error signal, and 2-4 represents the amplitude of the RF component (1-9) of the bias T.
図２では、温度は０℃→５０℃→０℃のサイクルを２サイクル行っている。最初の１サイクル目は波長可変ＬＤ（１−６）の波長制御を行わず、２サイクル目は波長制御を行った。ここで、図８及び図９から反射型ＥＡ変調器（１−２）の透過率が約０．５のとき、ＲＦ信号の変換効率、つまり、ＲＦ信号の変化分に対する反射変調光信号の変化分が最大となることが判る。変調光信号モニタ用受光器（１−７）に入力される信号光の強度は、反射型ＥＡ変調器（１−２）の変換効率が最大になると、反射型ＥＡ変調器（１−２）入力された光信号の約０．２５倍の強度となる。これは、変調光信号モニタ用受光器（１−７）は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）を介して、信号光を受光するためである。そこで、波長可変ＬＤ（１−６）の波長は、０℃で下記の式（３）の条件が成立する１５７０ｎｍとした。 In FIG. 2, the cycle of the temperature is 0 ° C. → 50 ° C. → 0 ° C. for two cycles. In the first cycle, wavelength control of the wavelength variable LD (1-6) was not performed, and in the second cycle, wavelength control was performed. 8 and 9, when the transmittance of the reflective EA modulator (1-2) is about 0.5, the conversion efficiency of the RF signal, that is, the change in the reflected modulated optical signal with respect to the change in the RF signal. You can see that the minute is the maximum. When the conversion efficiency of the reflective EA modulator (1-2) is maximized, the intensity of the signal light input to the modulated optical signal monitor light receiver (1-7) is reflected EA modulator (1-2). The intensity is about 0.25 times the input optical signal. This is because the modulated light signal monitoring light receiver (1-7) receives the signal light via the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5). Therefore, the wavelength of the wavelength tunable LD (1-6) is set to 1570 nm at which the condition of the following expression (3) is satisfied at 0 ° C.
この条件が満たされる場合、０℃の時にバイアスＴのＲＦ成分出力（１−９）中の５ＧＨｚ成分振幅のピークツーピーク値は最大となる。ここで、変調光信号モニタ用受光器（１−７）出力をＳｍ＿ｄｅｔ１７、光源出力モニタ用受光器（１−４）出力をＳｌ＿ｄｅｔ１４とすると、それらの比は、以下の式（３）で与えられる。 When this condition is satisfied, the peak-to-peak value of the 5 GHz component amplitude in the RF component output (1-9) of the bias T at 0 ° C. is maximized. Here, assuming that the output of the modulated light signal monitor photoreceiver (1-7) is S m_det17 and the output of the light source output monitor photoreceiver (1-4) is Sl_det14 , the ratio thereof is given by the following equation (3) Given.
（数３）
Ｓｍ＿ｄｅｔ１７／Ｓｌ＿ｄｅｔ１４≒０．２５ （３）
(Equation 3)
S m_det17 / S l_det14 ≈0.25 (3)
波長制御を行わない場合には、温度変化の最中でも当然のことながら波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の波長（２−２）は一定値を示す。一方、この際に、誤差信号（２−３）は、温度が上昇するに伴い増加し、ＲＦ信号の振幅（２−４）は温度上昇と共に低下する。これは、反射型ＥＡ変調器（１−２）の温度に対して、波長可変ＬＤ（１−６）の波長が最適値よりずれたためにおきている。 When wavelength control is not performed, the wavelength (2-2) of the output light of the wavelength tunable LD (1-6) shows a constant value as a matter of course even during the temperature change. On the other hand, at this time, the error signal (2-3) increases as the temperature increases, and the amplitude (2-4) of the RF signal decreases as the temperature increases. This is because the wavelength of the wavelength tunable LD (1-6) deviates from the optimum value with respect to the temperature of the reflective EA modulator (1-2).
波長制御を行う場合には、誤差信号（２−３）がゼロになるように波長可変ＬＤ（１−６）の波長（２−２）を制御する。この結果、ＲＦ信号の振幅を示すグラフ（２−４）は、ほぼ初期の最大値を維持している。波長制御中に誤差信号がゼロにならない理由は、制御方法として比例制御を採用しているためである。ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御やルックアップテーブルを用いたディジタル制御などを採用すれば、ほぼ誤差信号がゼロとなることは言うまでもない。ここで、制御目標値入力（１−１３）は、上記の式（３）が成立する０．２５の値を与えた。 When performing wavelength control, the wavelength (2-2) of the wavelength variable LD (1-6) is controlled so that the error signal (2-3) becomes zero. As a result, the graph (2-4) showing the amplitude of the RF signal maintains the initial maximum value. The reason why the error signal does not become zero during wavelength control is that proportional control is adopted as a control method. Needless to say, if PID (Proportional Integral Differential) control, digital control using a look-up table, or the like is employed, the error signal is almost zero. Here, the control target value input (1-13) gave a value of 0.25 that satisfies the above equation (3).
以上、本実施形態に係る電気光変換装置は、図１のように構成されているため、反射型ＥＡ変調器（１−２）の温度が変化しても、反射型ＥＡ変調器（１−２）が最適の変換効率を維持するように、波長可変ＬＤ（１−６）の出力光波長を制御することができる。そのため、本実施形態に係る電気光変換装置は、アンテナ（１−１）で受信したＲＦ信号で変調された信号光を、信号光の振幅を減衰させることなく得ることができる。 As described above, since the electro-optical conversion device according to this embodiment is configured as shown in FIG. 1, even if the temperature of the reflective EA modulator (1-2) changes, the reflective EA modulator (1- The output light wavelength of the wavelength tunable LD (1-6) can be controlled so that 2) maintains the optimum conversion efficiency. Therefore, the electro-optical conversion device according to the present embodiment can obtain the signal light modulated by the RF signal received by the antenna (1-1) without attenuating the amplitude of the signal light.
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態を説明する模式図である。本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（３−１）と、反射型変調器として機能する反射型ＥＡ変調器（３−２）と、伝搬用偏波保持光ファイバ（３−３）と、３ポート型光サーキュレータ（３−４）と、波長可変光源として機能する出力一定機能付き波長可変ＬＤ（３−５）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（３−６）と、バイアスＴ（３−７）と、波長制御回路として機能する誤差信号発生及び信号波長制御回路（３−１１）と、受信器（３−１２）とを備える。３−１０は、制御目標値入力である。３−１０の制御目標値は第１の実施形態と異なり電圧値である。受信アンテナ（３−１）で受信されたＲＦ信号は、３−８のＲＦ信号成分出力として取り出され、受信器（３−１２）に入力される。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a second embodiment of the present invention. The electro-optical conversion device according to this embodiment includes a receiving antenna (3-1), a reflective EA modulator (3-2) that functions as a reflective modulator, and a propagation polarization-maintaining optical fiber (3- 3), a three-port optical circulator (3-4), a wavelength tunable LD (3-5) with a constant output function that functions as a wavelength tunable light source, and a modulated optical signal monitor that functions as a reflection modulated optical signal receiver A light receiver (3-6), a bias T (3-7), an error signal generation and signal wavelength control circuit (3-11) functioning as a wavelength control circuit, and a receiver (3-12) are provided. 3-10 is a control target value input. Unlike the first embodiment, the control target value 3-10 is a voltage value. The RF signal received by the receiving antenna (3-1) is taken out as an RF signal component output of 3-8 and input to the receiver (3-12).
本実施形態では、受信用アンテナ（３−１）でＲＦ信号を受信する。受信用アンテナ（３−１）を用いるのは一例である。受信用アンテナ（３−１）でＲＦ信号を受信するのは必須の要件ではない。 In the present embodiment, the RF signal is received by the receiving antenna (3-1). The use of the receiving antenna (3-1) is an example. It is not an essential requirement to receive the RF signal with the receiving antenna (3-1).
第２の実施形態と第１の実施形態の相違点は三点ある。第一に、波長可変光源として出力一定制御の機能を有する波長可変ＬＤ（３−５）を使用した点が相違する。第二に、反射型ＥＡ変調器（３−２）への光信号の送信と、反射光である反射変調光信号の分離に３ポート光サーキュレータ（３−４）を使用した点が相違する。第１の実施形態が備えていた偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は入力光を分岐するが、３ポート光サーキュレータ（３−４）は入力光を分岐しない。第三に、第２の実施形態では、第１の実施形態が備えていた光源出力モニタ用受光器（１−４）、割り算回路（１−１１）を省略している点が相違する。 There are three differences between the second embodiment and the first embodiment. The first difference is that a wavelength variable LD (3-5) having a function of constant output control is used as the wavelength variable light source. The second difference is that a three-port optical circulator (3-4) is used to transmit an optical signal to the reflective EA modulator (3-2) and to separate a reflected modulated optical signal that is reflected light. The polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) provided in the first embodiment branches the input light, but the 3-port optical circulator (3-4) does not branch the input light. Third, the second embodiment is different in that the light source output monitor light receiver (1-4) and the division circuit (1-11) provided in the first embodiment are omitted.
３ポート光サーキュレータ（３−４）は、波長可変ＬＤ（３−５）と反射型ＥＡ変調器（３−２）との間の光路に挿入され、波長可変ＬＤ（３−５）からの出力光を反射型ＥＡ変調器（３−２）へ入射させるとともに、反射型ＥＡ変調器（３−２）から出射される反射変調光信号を変調光信号モニタ用受光器（３−６）へ入射させる。波長可変ＬＤ（３−５）は、誤差信号発生及び信号波長制御回路（３−１１）からの電気制御信号に従い、一定振幅の出力光の波長を変化させる。誤差信号発生及び信号波長制御回路（３−１１）は、変調光信号モニタ用受光器（３−６）からの電気信号のＤＣ出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を波長可変ＬＤ（３−５）に出力する。 The three-port optical circulator (3-4) is inserted in the optical path between the wavelength tunable LD (3-5) and the reflective EA modulator (3-2), and the output from the wavelength tunable LD (3-5). The light is incident on the reflective EA modulator (3-2), and the reflected modulated optical signal emitted from the reflective EA modulator (3-2) is incident on the light receiver (3-6) for modulating optical signal monitoring. Let The wavelength variable LD (3-5) changes the wavelength of the output light having a constant amplitude in accordance with the error signal generation and the electric control signal from the signal wavelength control circuit (3-11). The error signal generation and signal wavelength control circuit (3-11) outputs the output light so that the DC output of the electrical signal from the modulated light signal monitoring light receiver (3-6) is equal to the set control target value. The electric control signal for instructing the wavelength is output to the wavelength variable LD (3-5).
本実施形態では、波長可変ＬＤ（３−５）の出力一定制御の機能により波長可変ＬＤ（３−５）の出力を一定値としている。そのため、反射型ＥＡ変調器（３−２）のＤＣ光損失を一定値に維持するということは、反射型ＥＡ変調器（３−２）で反射され戻ってくる変調された信号光のＤＣ光量を予め定められた一定値に維持することと等価となり、第１の実施形態が備えていた光源出力モニタ用受光器（１−４）、割り算回路（１−１１）を省略することが可能となる。このことから、以下の式（４）、式（５）を用いて波長可変ＬＤ（３−５）の波長を制御した。ここで、バイアスＴのＤＣ成分出力（３−９）をＳＴｂ＿ｄｃ３９とし、制御目標値入力（３−１０）をＳｔａｒ３１０とすると、誤差信号Ｓｄｉｆｆ２は以下の式（４）で示される。 In the present embodiment, the output of the wavelength variable LD (3-5) is set to a constant value by the function of the output constant control of the wavelength variable LD (3-5). Therefore, maintaining the DC light loss of the reflective EA modulator (3-2) at a constant value means that the amount of DC light of the modulated signal light reflected and returned by the reflective EA modulator (3-2). Is equivalent to maintaining a predetermined constant value, and the light source output monitor light receiver (1-4) and the division circuit (1-11) provided in the first embodiment can be omitted. Become. From this, the wavelength of the wavelength tunable LD (3-5) was controlled using the following formulas (4) and (5). Here, assuming that the DC component output (3-9) of the bias T is S Tb_dc39 and the control target value input (3-10) is Star 310 , the error signal S diff2 is expressed by the following equation (4).
（数４）
Ｓｄｉｆｆ２＝ＳＴｂ＿ｄｃ３９―Ｓｔａｒ３１０ （４）
(Equation 4)
S diff2 = S Tb_dc39 −S tar310 (4)
式（４）で示される誤差信号Ｓｄｉｆｆ２がゼロとなるように、以下の式（５）で示される信号波長変化量を与える比例制御により、出力一定機能付き波長可変ＬＤ（３−５）を制御した。信号波長変化量をＳｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ２とすると、Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ２は以下の式（５）で示される。 The wavelength variable LD (3-5) with a constant output function is controlled by proportional control for giving a signal wavelength change amount expressed by the following equation (5) so that the error signal S diff2 expressed by the equation (4) becomes zero. Controlled. Assuming that the signal wavelength change amount is S wave_change 2 , S wave_change 2 is expressed by the following equation (5).
（数５）
Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ２＝ｋ２×Ｓｄｉｆｆ２ （５）
ここで、ｋ２はｋ２＜０である実数である。
(Equation 5)
S wave — change 2 = k 2 × S diff2 (5)
Here, k 2 is a real number that satisfies k 2 <0.
ここで制御目標値入力は波長可変ＬＤ（３−５）の信号光の光電圧変換値の０．５倍の値を与えた。第１の実施形態と同じように、５ＧＨｚのＲＦ一定出力の電波を受信する実験を行ったところ、波長制御をかけることにより第１の実施形態とほぼ同じ制御性を確認できた。 Here, the control target value input gave a value 0.5 times the optical voltage conversion value of the signal light of the wavelength variable LD (3-5). As in the first embodiment, when an experiment was performed to receive a radio wave having a constant RF output of 5 GHz, the same controllability as in the first embodiment could be confirmed by applying wavelength control.
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（４−１）と、反射型ＥＡ変調器（４−２）と、伝搬用偏波保持光ファイバ（４−３）と、光供給部として機能する偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）と、波長可変光源として機能する波長可変ＬＤ（４−５）と、出力光分岐部として機能する偏波保持分岐カップラ（４−６）と、光源出力受光器として機能する光源出力モニタ用受光器（４−７）と、振幅調整部として機能する光可変アッテネータ（４−８）と、移相器として機能する光可変移相器（４−９）と、干渉光量モニタ用光分岐部として機能する偏波保持分岐カップラ（４−１０）と、干渉光量モニタ用受光器（４−１１）と、光結合器として機能する偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）と、反射変調光信号分岐部として機能する偏波保持分岐カップラ（４−１３）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（４−１４）と、ホモダイン受光部として機能するホモダイン受光器（４−１５）と、バイアスＴ（４−１６）と、割り算回路（４−１７）と、誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）と、分岐比補正回路（４−２０）と、分岐比補正回路（４−２１）と、振幅制御回路として機能する誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）と、バイアスＴのＲＦ信号出力（４−２３）と、バイアスＴのＤＣ出力（４−２４）と、誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）と、受信器（４−２７）を備える。４−１８は、波長制御用目標値入力であり、４−２５は干渉後ＤＣ光出力目標値入力である。４−２５の干渉後ＤＣ光出力目標入力は、４−１８の波長制御用目標入力（実数）と異なり電圧値である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a third embodiment of the present invention. The electro-optical conversion device according to this embodiment includes a receiving antenna (4-1), a reflective EA modulator (4-2), a polarization maintaining optical fiber (4-3) for propagation, and a light supply unit. A polarization maintaining 3 dB coupler (4-4) functioning as a wavelength tunable LD (4-5) functioning as a wavelength tunable light source, a polarization maintaining branch coupler (4-6) functioning as an output light branching unit, Light source output monitor light receiver (4-7) that functions as a light source output light receiver, optical variable attenuator (4-8) that functions as an amplitude adjustment unit, and optical variable phase shifter (4-) that functions as a phase shifter 9), a polarization maintaining / branching coupler (4-10) that functions as an optical branching unit for monitoring the amount of interference light, a photoreceiver (4-11) for monitoring the amount of interference light, and a polarization maintaining 3 dB coupler that functions as an optical coupler. (4-12) as a reflection modulation optical signal branching unit Polarization maintaining / branching coupler (4-13), modulated optical signal monitor light receiver (4-14) functioning as a reflection modulated optical signal light receiver, and homodyne light receiver (4-15) functioning as a homodyne light receiver A bias T (4-16), a division circuit (4-17), an error detection and signal wavelength control circuit (4-19), a branch ratio correction circuit (4-20), and a branch ratio correction circuit ( 4-21), an error detection and optical ATT control circuit (4-22) functioning as an amplitude control circuit, an RF signal output (4-23) of bias T, and a DC output (4-24) of bias T , An error detection and optical phase shifter control circuit (4-26) and a receiver (4-27). 4-18 is a wavelength control target value input, and 4-25 is a post-interference DC light output target value input. The post-interference DC light output target input 4-25 is a voltage value, unlike the wavelength control target input (real number) 4-18.
波長制御回路は、割り算回路（４−１７）、誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）を備える。位相振幅調整部は、光可変アッテネータ（４−８）、光可変移相器（４−９）、分岐比補正回路（４−２０）、分岐比補正回路（４−２１）、誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）、誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）を備える。ホモダイン受光部は、ホモダイン受光器（４−１５）を備える。バイアスＴ（４−１６）は、受信アンテナ（４−１）で受信されたＲＦ信号を、バイアスＴ（４−１６）のＲＦ成分出力（４−２３）として、受信器（４−２７）に入力する。 The wavelength control circuit includes a division circuit (4-17), an error detection and signal wavelength control circuit (4-19). The phase amplitude adjustment unit includes an optical variable attenuator (4-8), an optical variable phase shifter (4-9), a branch ratio correction circuit (4-20), a branch ratio correction circuit (4-21), error detection and optical An ATT control circuit (4-22), an error detection and optical phase shifter control circuit (4-26) are provided. The homodyne light receiving unit includes a homodyne light receiver (4-15). The bias T (4-16) sends the RF signal received by the receiving antenna (4-1) to the receiver (4-27) as the RF component output (4-23) of the bias T (4-16). input.
受信用アンテナ（４−１）はＲＦ信号を受信し、反射型ＥＡ変調器（４−２）の変調電極に印加する。また、波長可変ＬＤ（４−５）は、信号発生及び信号波長制御回路（４−１９）からの電気制御信号に応じて波長が可変するＣＷ光を出力する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）は、波長可変ＬＤ（４−５）と反射型ＥＡ変調器（４−２）との間の光路に挿入される。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）で二つに分岐した波長可変ＬＤ（４−５）からの出力光の一方は、伝搬用偏波保持光ファイバ（４−３）を通じて反射型ＥＡ変調器（４−２）へ入射させる。反射型ＥＡ変調器（４−２）は、受信用アンテナ（４−１）で受信されたＲＦ信号により駆動される。反射型ＥＡ変調器（４−２）は、波長可変ＬＤ（４−５）の偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）で二つに分岐した出力光の一方を、受信用アンテナ（４−１）で受信したＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する。反射型ＥＡ変調器（４−２）は、伝搬用偏波保持光ファイバ（４−３）を通じて反射変調光信号を偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）へと戻す。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）は、反射型ＥＡ変調器（４−２）から戻された反射変調光信号を二つに分岐する。 The receiving antenna (4-1) receives the RF signal and applies it to the modulation electrode of the reflective EA modulator (4-2). Further, the wavelength variable LD (4-5) outputs CW light whose wavelength is variable in accordance with an electric control signal from the signal generation and signal wavelength control circuit (4-19). The polarization maintaining 3 dB coupler (4-4) is inserted in an optical path between the wavelength variable LD (4-5) and the reflective EA modulator (4-2). One of the output lights from the wavelength tunable LD (4-5) branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (4-4) is reflected through the propagation polarization maintaining optical fiber (4-3). Incident to (4-2). The reflective EA modulator (4-2) is driven by the RF signal received by the receiving antenna (4-1). The reflective EA modulator (4-2) converts one of the output lights branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (4-4) of the wavelength tunable LD (4-5) to the receiving antenna (4-1). ) And is output as a reflection modulated optical signal. The reflective EA modulator (4-2) returns the reflected modulated optical signal to the polarization maintaining 3 dB coupler (4-4) through the propagation maintaining polarization optical fiber (4-3). The polarization maintaining 3 dB coupler (4-4) branches the reflected modulated optical signal returned from the reflective EA modulator (4-2) into two.
偏波保持分岐カップラ（４−６）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）の分岐した波長可変ＬＤ（４−５）の出力光の他方を分岐する。光可変アッテネータ（４−８）は、偏波保持分岐カップラ（４−６）と光可変移相器（４−９）の間の光路に挿入され、偏波保持分岐カップラ（４−６）の分岐した出力光の一方の振幅を、誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）からの電気信号に応じて調整する。光可変移相器（４−９）は誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）からの電気信号に応じて、偏波保持分岐カップラ（４−６）の分岐した出力光の一方の位相を回転させる。 The polarization maintaining / branching coupler (4-6) branches the other output light of the wavelength tunable LD (4-5) branched from the polarization maintaining 3 dB coupler (4-4). The optical variable attenuator (4-8) is inserted in the optical path between the polarization maintaining / branching coupler (4-6) and the optical variable phase shifter (4-9), and is connected to the polarization maintaining / branching coupler (4-6). One amplitude of the branched output light is adjusted according to an electric signal from the error detection and optical ATT control circuit (4-22). The optical variable phase shifter (4-9) is one of the output lights branched by the polarization maintaining branch coupler (4-6) in response to the electric signal from the error detection and optical phase shifter control circuit (4-26). Rotate the phase.
偏波保持分岐カップラ（４−１０）は、光可変移相器（４−９）と偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）の間の光路に挿入される。偏波保持分岐カップラ（４−１０）は、光可変移相器（４−９）の出力光を分岐し、分岐した出力光の一方を偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）へ出力する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）を介して入力される光可変移相器（４−９）が位相を回転させた出力光の一方と、偏波保持分岐カップラ（４−１３）が分岐した反射変調光信号の一方とを合波し、合波した光信号をホモダイン受光器（４−１５）へ入力する。 The polarization maintaining / branching coupler (4-10) is inserted in the optical path between the optical variable phase shifter (4-9) and the polarization maintaining 3 dB coupler (4-12). The polarization maintaining branch coupler (4-10) branches the output light of the optical variable phase shifter (4-9) and outputs one of the branched output lights to the polarization maintaining 3 dB coupler (4-12). The polarization maintaining 3 dB coupler (4-12) includes one of the output lights whose phases are rotated by the optical variable phase shifter (4-9) input via the polarization maintaining branch coupler (4-10), One of the reflected modulated optical signals branched by the polarization maintaining / branching coupler (4-13) is multiplexed, and the combined optical signal is input to the homodyne light receiver (4-15).
ホモダイン受光器（４−１５）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）で合波した合波光の光強度を電気信号へ変換し、変換した電気信号をバイアスＴ（４−１６）に入力する。バイアスＴ（４−１６）は、ＲＦ成分出力（４−２３）を受信器（４−２７）へと入力し、ＤＣ成分を誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）に入力する。誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）は、バイアスＴ（４−１６）を介して入力される、ホモダイン受光器からの電気信号のＤＣ出力と、設定されている干渉後ＤＣ光出力目標値（４−２４）とが等しくなるように、光可変移相器（４−９）が回転させる位相を制御する。 The homodyne light receiver (4-15) converts the light intensity of the combined light combined by the polarization maintaining 3 dB coupler (4-12) into an electric signal, and inputs the converted electric signal to the bias T (4-16). To do. The bias T (4-16) inputs the RF component output (4-23) to the receiver (4-27), and inputs the DC component to the error detection and optical phase shifter control circuit (4-26). . The error detection and optical phase shifter control circuit (4-26) receives the DC output of the electric signal from the homodyne light receiver input via the bias T (4-16) and the set post-interference DC light. The phase that the optical variable phase shifter (4-9) rotates is controlled so that the output target value (4-24) becomes equal.
偏波保持分岐カップラ（４−１３）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）の分岐した反射変調光信号の他方を分岐する。変調光信号モニタ用受光器（４−１４）は、偏波保持分岐カップラ（４−１３）の分岐した反射変調光信号の他方を電気信号に変換し、割り算回路（４−１７）へ電気信号を入力する。また、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）は、分岐比補正回路（４−２０）を介して誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）へも電気信号を入力する。光源出力モニタ用受光器（４−７）は、偏波保持分岐カップラ（４−６）の分岐した出力光の他方を電気信号に変換し、割り算回路（４−１７）へ電気信号を入力する。 The polarization maintaining / branching coupler (4-13) branches the other of the reflected modulated optical signal branched from the polarization maintaining 3dB coupler (4-4). The optical receiver for monitoring the modulated optical signal (4-14) converts the other of the reflected modulated optical signal branched from the polarization maintaining / branching coupler (4-13) into an electrical signal and sends the electrical signal to the division circuit (4-17). Enter. The modulated optical signal monitor photoreceiver (4-14) also inputs an electrical signal to the error detection and optical ATT control circuit (4-22) via the branching ratio correction circuit (4-20). The light source output monitor light receiver (4-7) converts the other of the output light branched by the polarization maintaining branch coupler (4-6) into an electric signal and inputs the electric signal to the division circuit (4-17). .
干渉光量モニタ用受光器（４−１１）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）の分岐した出力光の他方の光強度を電気信号に変換し、分岐比補正回路（４−２１）を介して誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）へ電気信号を入力する。誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）は、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）からの電気信号強度と干渉光量モニタ用受光器（４−１１）からの電気信号強度が等しくなるように、光可変アッテネータ（４−８）の調整する振幅を制御する。図４で示した実施形態の構成の主要点を述べる。 The interference light amount monitoring light receiver (4-11) converts the other light intensity of the output light branched by the polarization maintaining branch coupler (4-10) into an electric signal, and the branching ratio correction circuit (4-21). Then, an electric signal is input to the error detection and optical ATT control circuit (4-22). In the error detection and optical ATT control circuit (4-22), the electric signal intensity from the modulated optical signal monitor light receiver (4-14) is equal to the electric signal intensity from the interference light amount monitor light receiver (4-11). Thus, the amplitude to be adjusted by the optical variable attenuator (4-8) is controlled. The main points of the configuration of the embodiment shown in FIG. 4 will be described.
（１）本実施形態に係る電気光変換装置は、光源光波長制御機能を備える。波長可変ＬＤ（４−５）は、出力光の光波長を制御される。具体的には、誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）は、光源出力モニタ用受光器（４−７）でモニタする光源の出力光量値と、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）でモニタする反射ＥＡ変調器からの反射戻り光量値から算出されるＥＡ変調器のＤＣ光損失が目標値に一致する様に、波長可変ＬＤ（４−５）の光波長を制御する。これは、広い温度範囲で無給電反射型ＥＡ変調器（４−２）の光変調効率を最適値にするためである。なお、この機能は第１の実施形態で示したものと同じである。但し、４−１４の変調光信号モニタ用受光器はＤＣ成分のみ出力する。 (1) The electro-optical converter according to the present embodiment has a light source light wavelength control function. The wavelength variable LD (4-5) is controlled the optical wavelength of the output light. Specifically, the error detection and signal wavelength control circuit (4-19) includes the output light amount value of the light source monitored by the light source output monitor light receiver (4-7) and the modulated light signal monitor light receiver (4- The optical wavelength of the tunable LD (4-5) is controlled so that the DC light loss of the EA modulator calculated from the reflected return light quantity value from the reflective EA modulator monitored in 14) matches the target value. This is because the light modulation efficiency of the parasitic EA modulator (4-2) is optimized over a wide temperature range. This function is the same as that shown in the first embodiment. However, the modulated optical signal monitor photoreceiver 4-14 outputs only the DC component.
（２）本実施形態に係る電気光変換装置は、ホモダイン受信機能を備える。ＲＦ信号成分を抽出するためのホモダイン受光器（４−１５）に、反射型ＥＡ変調器（４−２）から反射され戻ってくる反射変調光信号と、反射変調光信号とＤＣ光量が等しく光位相が１８０度異なる様に調整された波長可変ＬＤ（４−５）の出力光を合波して入射する。このようなホモダイン構成とすることで、変調光に含まれるＤＣ〜低周波成分を除去しＲＦ信号成分のみを出力できる。図５は本実施形態に係るホモダイン構成と、第１の実施形態や第２の実施形態で示している場合との差を示した図である。反射された変調光（電界成分）の時間波形が図５の左上図（５−１）である。 (2) The electro-optical conversion device according to the present embodiment has a homodyne reception function. The reflected modulated optical signal reflected from the reflective EA modulator (4-2) and the reflected modulated optical signal and the DC light quantity are equal to the homodyne light receiver (4-15) for extracting the RF signal component. The output light of the wavelength tunable LD (4-5) adjusted so that the phase differs by 180 degrees is combined and incident. With such a homodyne configuration, only the RF signal component can be output by removing the DC to low frequency components contained in the modulated light. FIG. 5 is a diagram showing a difference between the homodyne configuration according to the present embodiment and the cases shown in the first embodiment and the second embodiment. The time waveform of the reflected modulated light (electric field component) is the upper left diagram (5-1) in FIG.
第１の実施例形態や第２の実施例形態で示したように、この変調光を直接受光して電気信号へ変換した場合の出力は図５の右上図（５−２）に示したように、変調光の包絡線に等しい。つまり、変調光を電気信号へ変換する受光器（例えば、第１の実施形態における変調光信号モニタ用受光器（１−７））の出力は、図５の右上図（５−２）にあるようにＤＣ成分上にＲＦ成分が重畳された波形となる。一方、ホモダイン構成では、図５の左上図（５−１）に示した変調光と、図５の左下図（５−３）に示した干渉用信号光とが、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）で合波される。両者の位相差は１８０度とすると、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）で合波されることで、両者のＤＣ部分が相殺されて、図５の中央下図（５−４）のような光波形が得られる。図５の中央下図（５−４）の光を受光することで、図５の右下図（５−５）にあるようなＲＦ信号出力が取り出される。 As shown in the first embodiment and the second embodiment, the output when the modulated light is directly received and converted into an electric signal is as shown in the upper right diagram (5-2) of FIG. Furthermore, it is equal to the envelope of the modulated light. That is, the output of the light receiver that converts the modulated light into an electric signal (for example, the light receiver for monitoring the modulated light signal (1-7) in the first embodiment) is in the upper right diagram (5-2) in FIG. Thus, the waveform is such that the RF component is superimposed on the DC component. On the other hand, in the homodyne configuration, the modulated light shown in the upper left diagram (5-1) of FIG. 5 and the interfering signal light shown in the lower left diagram (5-3) of FIG. -12). Assuming that the phase difference between them is 180 degrees, they are combined by the polarization-maintaining 3 dB coupler (4-12), so that the DC portions of both are canceled out, as shown in the lower center diagram (5-4) in FIG. An optical waveform is obtained. By receiving the light in the lower center diagram (5-4) in FIG. 5, the RF signal output as shown in the lower right diagram (5-5) in FIG. 5 is extracted.
（３）本実施形態に係る電気光変換装置は、低雑音動作機能を備える。ホモダイン受信することで、理想的にはＤＣ〜低周波成分のない変調光のみを受光できるために、ＤＣ光成分がフォトダイオードで受光されることにより生じるショット雑音が除去された低雑音動作（高ＳＮ比）が実現できる。 (3) The electro-optical conversion device according to the present embodiment has a low noise operation function. By receiving homodyne ideally, only modulated light with no DC to low frequency component can be received, so low noise operation (high noise) is eliminated, which eliminates shot noise caused by receiving the DC light component with a photodiode. SN ratio) can be realized.
（４）本実施形態に係る電気光変換装置は、光の位相振幅調整機能を備える。理想的なホモダイン受信を実現するためには、ホモダイン用受光器に入射する変調光と光源からの信号光の光量のＤＣ成分を一致させること、両者の位相差を１８０度にすること及び両者の光を合波して入射する干渉計の構成が必要になる。また、外乱に対して安定に動作させるためには、光源からの出力光の位相及び振幅（光量）を最適値に制御する機能が必要になる。 (4) The electro-optical converter according to the present embodiment has a light phase amplitude adjustment function. In order to realize ideal homodyne reception, the DC component of the light quantity of the modulated light incident on the homodyne light receiver and the signal light from the light source is matched, the phase difference between them is set to 180 degrees, and both A configuration of an interferometer that multiplexes and enters light is required. Further, in order to stably operate against disturbance, a function for controlling the phase and amplitude (light quantity) of the output light from the light source to an optimum value is required.
本実施形態における、主要機能を実現するための構成及び制御方法について説明する。先ず、図１と共通の機能ブロックである光源波長制御ブロックでの制御方法について説明する。変調光信号モニタ用受光器（４−１４）出力をＳｍ＿ｄｅｔ４１４とし、光源出力モニタ用受光器（４−７）出力をＳｌ＿ｄｅｔ４７とし、波長制御用目標値入力（４−１８）をＳｔａｒ４１８とすると、誤差信号Ｓｄｉｆｆ３は以下の式（６）で表わされる。
（数６）
Ｓｄｉｆｆ３＝Ｓｍ＿ｄｅｔ４１４／Ｓｌ＿ｄｅｔ４７−Ｓｔａｒ４１８ （６）
ここで、制御目標値入力Ｓｔａｒ４１８は第１の実施形態と同様に０．２５を与えた。
A configuration and a control method for realizing main functions in this embodiment will be described. First, a control method in the light source wavelength control block, which is a functional block common to FIG. 1, will be described. Modulated optical signal monitor light receiving device (4-14) outputs the S m_det414, light output monitoring light-receiving device (4-7) outputs a S l _ det47, the target value input wavelength control (4-18) S Assuming tar 418 , the error signal S diff3 is expressed by the following equation (6).
(Equation 6)
S diff3 = S m_det414 / S l_det47 -S tar418 (6)
Here, the control target value input Star 418 is given 0.25 as in the first embodiment.
式（６）で示される誤差信号Ｓｄｉｆｆ３がゼロとなるように、以下の式（７）で示される信号波長変化量を与える比例制御により、波長可変ＬＤ（４−５）を制御した。信号波長変化量をＳｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ３とすると、Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ３は、以下の式（７）で示される。
（数７）
Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ３＝ｋ３×Ｓｄｉｆｆ３ （７）
ここで、ｋ３はｋ３＜０である実数である。
The wavelength variable LD (4-5) was controlled by proportional control that gives a signal wavelength change amount represented by the following equation (7) so that the error signal S diff3 represented by the equation (6) becomes zero. Assuming that the signal wavelength change amount is S wave_change3 , S wave_change3 is expressed by the following equation (7).
(Equation 7)
S wave_change3 = k 3 × S diff3 (7)
Here, k 3 is a real number that satisfies k 3 <0.
次に、本実施形態で行うホモダイン受信について説明する。干渉させる位相振幅調整部の出力光と反射変調光信号は各々以下に述べる経路でホモダイン受光器（４−１５）に入射させる。 Next, homodyne reception performed in the present embodiment will be described. The output light and the reflected modulated light signal of the phase amplitude adjusting unit to be interfered are respectively incident on the homodyne light receiver (4-15) through the paths described below.
波長可変ＬＤ（４−５）は、出力光を偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）へと入力する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）は、波長可変ＬＤ（４−５）の出力光を二つに分岐する。偏波保持分岐カップラ（４−６）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）で二つに分岐した波長可変ＬＤ（４−５）の出力光の一方を、更に二つに分岐する。偏波保持分岐カップラ（４−１０）は、光可変アッテネータ（４−８）と光可変移相器（４−９）を通過した偏波保持分岐カップラ（４−６）の出力光の一方を、二つに分岐する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）の出力光の一方と、後述の反射変調光信号とを合波する。ホモダイン受光器（４−１５）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）の出力光を受光する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）で２つに分岐した出力の一方が入力される。干渉光量モニタ用受光器（４−１１）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）で２つに分岐した出力の他方が入力される。ここで、干渉光量モニタ用受光器（４−１１）への入射光量をＳｍ＿ｄｅｔ４１１とする。 The wavelength variable LD (4-5) inputs the output light to the polarization maintaining 3 dB coupler (4-4). The polarization maintaining 3 dB coupler (4-4) branches the output light of the wavelength tunable LD (4-5) into two. The polarization maintaining / branching coupler (4-6) further splits one of the output light of the wavelength tunable LD (4-5) branched into two by the polarization maintaining 3dB coupler (4-4). The polarization maintaining / branching coupler (4-10) receives one of the output lights of the polarization maintaining / branching coupler (4-6) that has passed through the optical variable attenuator (4-8) and the optical variable phase shifter (4-9). Branch into two. The polarization maintaining 3 dB coupler (4-12) multiplexes one of the output lights of the polarization maintaining / branching coupler (4-10) and a reflection modulation optical signal to be described later. The homodyne light receiver (4-15) receives the output light of the polarization maintaining 3 dB coupler (4-12). The polarization maintaining 3 dB coupler (4-12) receives one of the outputs branched into two by the polarization maintaining branch coupler (4-10). The other one of the outputs branched into two by the polarization maintaining / branching coupler (4-10) is input to the interference light amount monitoring light receiver (4-11). Here, it is assumed that the incident light amount to the interference light amount monitor light receiver (4-11) is S m_det 411 .
偏波保持分岐カップラ（４−１０）の干渉光量モニタ用受光器（４−１１）側への分岐比をＣ１（０＜Ｃ１＜１）とすると、波長可変ＬＤ（４−５）からホモダイン受光器（４−１５）に入射する出力光の光量Ｐｓ４１５は下記の式（８）で示される。 If the branching ratio of the polarization maintaining branch coupler (4-10) to the interference light amount monitor receiver (4-11) side is C1 (0 <C1 <1), the homodyne light is received from the wavelength variable LD (4-5). The amount Ps415 of the output light incident on the device (4-15) is expressed by the following equation (8).
（数８）
Ｐｓ４１５＝Ｓｍ＿ｄｅｔ４１１×０．５×（１−Ｃ１）／Ｃ１ （８）
なお、式（８）の演算を行うのは、分岐比補正回路（４−２１）である。
(Equation 8)
P s415 = S m_det 411 × 0.5 × (1-C1) / C1 (8)
It is the branching ratio correction circuit (4-21) that performs the calculation of equation (8).
ホモダイン受光器に入射する分岐された反射変調光信号は、偏波保持分岐カップラ（４−１３）で２つに分岐された反射変調光信号の一方である。そのため、ホモダイン受光器（４−１５）に入射する分岐された反射変調光信号の光量Ｐｍ４１５は、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）へ入射する光の光量Ｓｍ＿ｄｅｔ４１４をモニタすることで確認する。 The branched reflected modulated optical signal incident on the homodyne light receiver is one of the reflected modulated optical signals branched into two by the polarization maintaining branch coupler (4-13). Therefore, the branched reflected modulated light signal light amount P m415 incident on the homodyne light receiver (4-15) is monitored by the light amount S m_det 414 of light incident on the modulated light signal monitor light receiver (4-14). Confirm with.
偏波保持分岐カップラ（４−１３）の変調光信号モニタ用受光器（４−１４）側への分岐比をＣ２（０＜Ｃ２＜１）とすると、ホモダイン受光器（４−１５）に入射する反射変調光信号の光量Ｐｍ４１５は下記の式（９）で示される。 When the branching ratio of the polarization maintaining branch coupler (4-13) to the modulated optical signal monitoring light receiver (4-14) side is C2 (0 <C2 <1), the light enters the homodyne light receiver (4-15). The light quantity P m415 of the reflected modulated optical signal is expressed by the following equation (9).
（数９）
Ｐｍ４１５＝Ｓｍ＿ｄｅｔ４１４×０．５×（１−Ｃ２）／Ｃ２ （９）
式（１０）の演算を行うのは、分岐比補正回路（４−２０）である。
(Equation 9)
P m415 = S m_det 414 × 0.5 × (1-C2) / C2 (9)
The branching ratio correction circuit (4-20) performs the calculation of Expression (10).
誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）に干渉光量モニタ受光器（４−１１）の出力と変調光信号モニタ用受光器（４−１４）の出力を、分岐比補正回路（４−２０）及び（４−２１）を介して印加し、入射信号光量Ｐｓ４１５と入射変調光量Ｐｍ４１５が一致するように光可変アッテネータ（４−８）を調整する。さらに、ホモダイン受光器（４−１５）に入射する信号光と変調光の位相差を１８０度にするため、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）が、ゼロ或いは最小値になるように誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）で光可変移相器（４−９）を制御する。具体的には、干渉後ＤＣ光出力目標値（４−２５）には、入射信号光量Ｐｓ４１５と入射変調光量Ｐｍ４１５が等しくなるようにゼロを与え、バイアスＴのＤＣ出力（４−２４）との誤差がゼロとなるようあるいは最小値となるように、光可変移相器（４−９）を比例制御する。 The error detection and optical ATT control circuit (4-22) receives the output of the interference light amount monitor photoreceiver (4-11) and the output of the modulated optical signal monitor photoreceiver (4-14), and the branch ratio correction circuit (4-20). ) and applied through (4-21) to adjust the optical variable attenuator (4-8) such that the incident modulated light intensity P M415 and the incident signal light amount P s415 match. Further, in order to make the phase difference between the signal light and the modulated light incident on the homodyne light receiver (4-15) 180 degrees, the DC output (4-24) of the bias T (4-16) becomes zero or the minimum value. The optical variable phase shifter (4-9) is controlled by the error detection and optical phase shifter control circuit (4-26). Specifically, zero is applied to the post-interference DC light output target value (4-25) so that the incident signal light amount P s415 and the incident modulated light amount P m415 are equal, and the DC output (4-24) of the bias T. The optical variable phase shifter (4-9) is proportionally controlled so that the error with respect to becomes zero or the minimum value.
図６は、図４の構成で５ＧＨｚ一定出力の電波を受信した際の各部の出力を示す図である。６−１は反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化、６−２は波長可変ＬＤ（４−５）の波長変化である。６−３は誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）の誤差出力変化、６−４は誤差検出及び光可変アッテネータ制御回路（４−２２）の誤差出力変化である。６−５はバイアスＴのＤＣ出力（４−２４）変化、６−６はバイアスＴのＲＦ出力（４−２３）変化である。ここで、図４において点線の枠内で示された、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）、偏波保持分岐カップラ（４−６）、光可変アッテネータ（４−８）、光可変移相器（４−９）、偏波保持分岐カップラ（４−１０）、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）、偏波保持分岐カップラ（４−１３）を備える。図４及び図６の本実施形態の効果について以下に示す。 FIG. 6 is a diagram illustrating the output of each unit when a radio wave having a constant output of 5 GHz is received in the configuration of FIG. 6-1 is a temperature change of the reflective EA modulator (4-2), and 6-2 is a wavelength change of the wavelength variable LD (4-5). 6-3 is an error output change of the error detection and signal wavelength control circuit (4-19), and 6-4 is an error output change of the error detection and optical variable attenuator control circuit (4-22). 6-5 is a change in the DC output (4-24) of the bias T, and 6-6 is a change in the RF output (4-23) of the bias T. Here, the wavelength control and interference block (4-30) shown in a dotted frame in FIG. 4 includes a polarization maintaining 3 dB coupler (4-4), a polarization maintaining branching coupler (4-6), and an optical signal. Variable attenuator (4-8), optical variable phase shifter (4-9), polarization maintaining / branching coupler (4-10), polarization maintaining 3 dB coupler (4-12), polarization maintaining / branching coupler (4-13) ). The effects of this embodiment shown in FIGS. 4 and 6 will be described below.
（１）波長制御回路及び波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での波長制御無し、かつ、振幅位相制御無しの場合
反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化（６−１）に対して、波長可変ＬＤ（４−５）の波長変化を示す波形（６−２）で示すように、波長制御を行っていない。そのため、バイアスＴ（４−１６）のＲＦ出力（６−６）は、一定値の電波を受信しているにもかかわらず変化する。また、波長制御がされていないために、温度変化により反射ＥＡ変調器（４−２）の損失が変化する。そのため、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力変化（６−５）は、温度変化に対応したゆっくりとした出力変化と、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）で位相が制御されていないことに対応した比較的速い干渉性の変化が重畳されている。
(1) When there is no wavelength control in the wavelength control circuit and wavelength control and interference block (4-30), and there is no amplitude / phase control, the temperature change (6-1) of the reflective EA modulator (4-2) As shown by the waveform (6-2) indicating the wavelength change of the wavelength variable LD (4-5), wavelength control is not performed. Therefore, the RF output (6-6) of the bias T (4-16) changes despite receiving a constant value of radio waves. Further, since the wavelength is not controlled, the loss of the reflective EA modulator (4-2) changes due to the temperature change. Therefore, the DC output change (6-5) of the bias T (4-16) is a slow output change corresponding to the temperature change, and the phase is not controlled by the wavelength control and interference block (4-30). A relatively fast change in coherence corresponding to is superimposed.
（２）波長制御回路及び波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での波長制御有り、かつ、振幅位相制御無しの場合
反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化（６−１）に対して、波長可変ＬＤ（４−５）の波長変化を示す波形（６−２）は波長制御の結果、温度変化に対応して波長を変化させている。この波長制御を受けて、バイアスＴ（４−１６）のＲＦ出力（４−２３）変化を示す波形（６−６）は、一定値を保持している。一方、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）で位相及び振幅を制御していないことから、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）変化を示す波形（６−５）にあるように、ＤＣ出力は平均値としては一定値を維持する。しかし、比較的速い干渉性の変動が重畳されて観測されている。また、ＤＣ出力がゼロではない。
(2) In the case of wavelength control circuit and wavelength control and wavelength control in interference block (4-30) and no amplitude phase control, with respect to temperature change (6-1) of reflective EA modulator (4-2) The waveform (6-2) indicating the wavelength change of the wavelength tunable LD (4-5) changes the wavelength corresponding to the temperature change as a result of the wavelength control. In response to this wavelength control, the waveform (6-6) indicating the change in the RF output (4-23) of the bias T (4-16) maintains a constant value. On the other hand, since the phase and amplitude are not controlled by the wavelength control and interference block (4-30), the waveform (6-5) indicates a change in the DC output (4-24) of the bias T (4-16). Thus, the DC output maintains a constant value as an average value. However, relatively fast coherence fluctuations are superimposed and observed. Also, the DC output is not zero.
（３）波長制御回路及び波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での波長制御有り、かつ、振幅位相制御が有りの場合
波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での位相及び振幅制御を行うことで、光可変アテネータが制御され、誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）の誤差出力（６−４）は、ゼロになっている。この光可変アッテネータ制御を受けて、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）変化を示す波形（６−５）の平均値はゼロになる。同時に、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）変化を示す波形（６−５）上に重畳して出力されていた干渉性の変動についても、誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）で光可変移相器を制御することで除去することができる。この制御により図５に示すように受光信号はＤＣ〜低周波成分が除去できるため、ＤＣ光成分がフォトダイオードで受光されることにより生じるショット雑音が除去された低雑音動作（高ＳＮ比）が実現できる。
(3) When there is wavelength control in the wavelength control circuit, wavelength control and interference block (4-30), and there is amplitude phase control, phase control and amplitude control in the wavelength control and interference block (4-30) are performed. Thus, the optical variable attenuator is controlled, and the error output (6-4) of the error detection and optical ATT control circuit (4-22) is zero. Under this optical variable attenuator control, the average value of the waveform (6-5) indicating the change in the DC output (4-24) of the bias T (4-16) becomes zero. At the same time, error detection and optical phase shifter control are also performed for the coherent fluctuation output superimposed on the waveform (6-5) indicating the DC output (4-24) change of the bias T (4-16). It can be removed by controlling the optical variable phase shifter with the circuit (4-26). With this control, as shown in FIG. 5, the received light signal can remove DC to low frequency components, so that low noise operation (high SN ratio) in which shot noise caused by reception of the DC light component by the photodiode is eliminated. realizable.
以上述べたように、本実施形態は、波長制御回路で波長可変ＬＤ（４−５）の出力光の波長制御を行うことで、温度などの外乱に対して常に出力されるＲＦ信号を最大にすることができるという効果を有する。さらに、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）で、振幅位相制御を行うことで受光されるＤＣ〜低周波成分が除去できるために、ＳＮ比の良いＲＦ信号の再生をすることができるという効果を有する。 As described above, in the present embodiment, the wavelength control of the output light of the wavelength tunable LD (4-5) is performed by the wavelength control circuit, so that the RF signal that is always output with respect to disturbance such as temperature is maximized. It has the effect that it can be done. In addition, since the received DC to low frequency components can be removed by performing amplitude phase control in the wavelength control and interference block (4-30), it is possible to reproduce an RF signal with a good S / N ratio. Have
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（７−１）と、反射型変調器として機能する反射型ＥＡ変調器（７−２）と、シングルモードファイバ（７−３）と、光供給部として機能するシングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）と、波長可変光源として機能する波長可変ＬＤ（７−６）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（７−７）と、バイアスＴ（７−８）と、割り算回路（７−１１）と、誤差信号発生及び信号波長制御回路（７−１２）と、受信器（７−１４）とを備える。７−１３は制御目標値入力である。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a schematic view showing a fourth embodiment of the present invention. The electro-optical conversion device according to the present embodiment includes a receiving antenna (7-1), a reflective EA modulator (7-2) functioning as a reflective modulator, a single mode fiber (7-3), Single-mode fiber 3 dB coupler (7-5) that functions as a light supply unit, wavelength-tunable LD (7-6) that functions as a wavelength-tunable light source, and a modulated optical signal monitor receiver that functions as a reflection-modulated optical signal receiver (7-7), bias T (7-8), division circuit (7-11), error signal generation and signal wavelength control circuit (7-12), and receiver (7-14). . Reference numeral 7-13 denotes a control target value input.
波長可変ＬＤ（７−６）には、光源出力モニタ器が配置される。光源出力モニタ器は、波長可変ＬＤ（７−６）の出力光量を電気信号に変換して出力する。ここで、波長制御回路は、割り算回路（７−１１）、誤差信号発生及び信号波長制御回路（７−１２）を備える。受信アンテナ（７−１）で受信されたＲＦ信号は、７−９のＲＦ信号成分出力として取り出され、受信器（７−１４）に入力される。 A light source output monitor is disposed in the wavelength variable LD (7-6). The light source output monitor converts the output light amount of the wavelength variable LD (7-6) into an electrical signal and outputs the electrical signal. Here, the wavelength control circuit includes a division circuit (7-11), an error signal generation and signal wavelength control circuit (7-12). The RF signal received by the receiving antenna (7-1) is taken out as an RF signal component output of 7-9 and input to the receiver (7-14).
本実施形態では、受信用アンテナ（７−１）でＲＦ信号を受信する。受信用アンテナ（７−１）を用いるのは一例である。受信用アンテナ（７−１）でＲＦ信号を受信するのは必須の要件ではない。 In this embodiment, an RF signal is received by the receiving antenna (7-1). The use of the receiving antenna (7-1) is an example. It is not an essential requirement to receive the RF signal with the receiving antenna (7-1).
本実施形態と第１の実施形態の相違点は二点ある。第一に、本実施形態では、波長可変光源として用いる波長可変ＬＤ（７−６）に光源出力モニタ器が配置される点が相違する。割り算回路（７−１１）は、第１の実施形態のように、光源出力モニタ用受光器（１−４）の出力する電気信号ではなく、波長可変ＬＤ（７−６）に配置された光源出力モニタ器が出力する電気信号（７−４）を用いる。第二に、本実施形態は光源出力モニタ用受光器（１−４）を有しない点で相違する。第１の実施形態では、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐した波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の他方は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）の一端から光源出力モニタ用受光器（１−４）へ入力されていた。本実施形態では、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）の一端は無反射で終端されている。 There are two differences between this embodiment and the first embodiment. First, the present embodiment is different in that a light source output monitor is arranged in a wavelength variable LD (7-6) used as a wavelength variable light source. The division circuit (7-11) is not an electric signal output from the light source output monitor photoreceiver (1-4) as in the first embodiment, but is a light source arranged in the wavelength variable LD (7-6). The electrical signal (7-4) output from the output monitor is used. Secondly, the present embodiment is different in that it does not have a light source output monitor light receiver (1-4). In the first embodiment, the other of the output light of the wavelength variable LD (1-6) branched into two by the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5) is one end of the polarization maintaining 3 dB coupler (1-5). To the light source output monitor light receiver (1-4). In the present embodiment, one end of the single mode fiber 3 dB coupler (7-5) is terminated without reflection.
本実施形態ではシングルモードファイバ（１−３）と、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）を用いている。しかし、シングルモードファイバ（１−３）は、第１の実施形態のように偏波保持光ファイバ（１−３）でもよい。また、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）の分岐比は３ｄＢであるが、分岐比が３ｄＢであることは必須の要件ではない。さらに、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）は光サーキュレータに置き換えることも可能である。 In this embodiment, a single mode fiber (1-3) and a single mode fiber 3 dB coupler (7-5) are used. However, the single mode fiber (1-3) may be a polarization maintaining optical fiber (1-3) as in the first embodiment. Further, the branching ratio of the single mode fiber 3 dB coupler (7-5) is 3 dB, but the branching ratio of 3 dB is not an essential requirement. Furthermore, the single mode fiber 3 dB coupler (7-5) can be replaced with an optical circulator.
本発明は、ワイヤレス通信での高精度ＲＦ信号受信器、高精度にアンテナの受信特性を評価するための装置などに適用することができる。 The present invention can be applied to a high-accuracy RF signal receiver in wireless communication, a device for evaluating the reception characteristics of an antenna with high accuracy, and the like.
１−１：受信用アンテナ
１−２：反射型ＥＡ変調器
１−３：伝搬用偏波保持光ファイバ
１−４：光源出力モニタ用受光器
１−５：偏波保持３ｄＢカップラ
１−６：波長可変ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）
１−７：変調光信号モニタ用受光器
１−８：バイアスＴ
１−９：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
１−１０：バイアスＴのＤＣ成分出力
１−１１：割り算回路
１−１２：誤差信号発生及び信号波長制御回路
１−１３：制御目標値入力
１−１４：受信器
２−１：反射型ＥＡ変調器の動作温度
２−２：波長可変ＬＤの出力光波長
２−３：誤差信号
２−４：ＲＦ信号の振幅
３−１：受信用アンテナ
３−２：反射型ＥＡ変調器
３−３：伝搬用偏波保持光ファイバ
３−４：３ポート型光サーキュレータ
３−５：出力一定機能付き波長可変ＬＤ
３−６：変調光信号モニタ用受光器
３−７：バイアスＴ
３−８：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
３−９：バイアスＴのＤＣ成分出力
３−１０：制御目標値入力
３−１１：誤差信号発生及び信号波長制御回路
３−１２：受信器
４−１：受信用アンテナ
４−２：反射型ＥＡ変調器
４−３：伝搬用偏波保持光ファイバ
４−４：偏波保持３ｄＢカップラ
４−５：波長可変ＬＤ
４−６：偏波保持分岐カップラ
４−７：光源出力モニタ用受光器
４−８：光可変アッテネータ
４−９：光可変移相器
４−１０：偏波保持分岐カップラ
４−１1：干渉光量モニタ用受光器
４−１２：偏波保持３ｄＢカップラ
４−１３：偏波保持分岐カップラ
４−１４：変調光信号モニタ用受光器
４−１５：ホモダイン受光器
４−１６：バイアスＴ
４−１７：割り算回路
４−１８：波長制御用目標値入力
４−１９：誤差検出及び信号波長制御回路
４−２０：分岐比補正回路
４−２１：分岐比補正回路
４−２２：誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路
４−２３：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
４−２４：バイアスＴのＤＣ成分出力
４−２５：干渉後ＤＣ光出力目標値入力
４−２６：誤差検出及び光移相器制御回路
４−２７：受信器
４−３０：波長制御及び干渉ブロック
５−１：反射された変調光（電界成分）の時間波形
５−２：変調光を直接受光して電気信号へ変換した場合の出力
５−３：変調光に対して１８０度位相をずらし、振幅の平均値を等しくした干渉用信号光
５−４：反射された変調光（電界成分）の時間波形と、変調光に対して１８０度位相をずらし、振幅の平均値を等しくした干渉用信号光の合波後の出力
５−５：ホモダイン構成で電気信号へ変換した場合の出力
６−１：反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化
６−２：波長可変ＬＤ（４−５）の出力光波長変化
６−３：誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）の誤差出力変化
６−４：誤差検出及び光可変アッテネータ制御回路（４−２２）の誤差出力変化
６−５：バイアスＴのＤＣ出力（４−２４）変化
６−６：バイアスＴのＲＦ出力（４−２３）変化
７−１：受信用アンテナ
７−２：反射型ＥＡ変調器
７−３：シングルモードファイバ
７−４：光源出力モニタ器が出力する電気信号
７−５：シングルモードファイバ３ｄＢカップラ
７−６：波長可変ＬＤ
７−７：変調光信号モニタ用受光器
７−８：バイアスＴ
７−９：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
７−１０：バイアスＴのＤＣ成分出力
７−１１：割り算回路
７−１２：誤差信号発生及び信号波長制御回路
７−１３：制御目標値入力
７−１４：受信器
1-1: Reception antenna 1-2: Reflection type EA modulator 1-3: Propagation polarization maintaining optical fiber 1-4: Light source output monitoring light receiver 1-5: Polarization maintaining 3 dB coupler 1-6: Tunable LD (Laser Diode)
1-7: Light receiver for monitoring modulated optical signal 1-8: Bias T
1-9: RF signal component output of bias T 1-10: DC component output of bias T 1-11: Division circuit 1-12: Error signal generation and signal wavelength control circuit 1-13: Control target value input 1-14 : Receiver 2-1: Reflection type EA modulator operating temperature 2-2: Wavelength variable LD output light wavelength 2-3: Error signal 2-4: RF signal amplitude 3-1: Reception antenna 3-2 : Reflection type EA modulator 3-3: Propagation polarization maintaining optical fiber 3-4: Three-port optical circulator 3-5: Variable wavelength LD with constant output function
3-6: Light receiver for monitoring modulated optical signal 3-7: Bias T
3-8: RF signal component output of bias T 3-9: DC component output of bias T 3-10: Control target value input 3-11: Error signal generation and signal wavelength control circuit 3-12: Receiver 4-1 : Reception antenna 4-2: Reflection type EA modulator 4-3: Propagation polarization maintaining optical fiber 4-4: Polarization maintaining 3 dB coupler 4-5: Wavelength variable LD
4-6: Polarization maintaining branch coupler 4-7: Light receiver for monitoring light source output 4-8: Optical variable attenuator 4-9: Optical variable phase shifter 4-10: Polarization maintaining branch coupler 4-11: Interference light quantity Monitor light receiver 4-12: Polarization maintaining 3 dB coupler 4-13: Polarization maintaining branching coupler 4-14: Modulated light signal monitoring light receiver 4-15: Homodyne light receiver 4-16: Bias T
4-17: Division circuit 4-18: Wavelength control target value input 4-19: Error detection and signal wavelength control circuit 4-20: Branch ratio correction circuit 4-21: Branch ratio correction circuit 4-22: Error detection and Optical ATT control circuit 4-23: RF signal component output of bias T 4-24: DC component output of bias T 4-25: DC light output target value input after interference 4-26: Error detection and optical phase shifter control circuit 4-27: Receiver 4-30: Wavelength control and interference block 5-1: Time waveform of reflected modulated light (electric field component) 5-2: Output when the modulated light is directly received and converted into an electric signal 5-3: Interfering signal light that is 180 degrees out of phase with the modulated light and has the same average amplitude value 5-4: Time waveform of reflected modulated light (electric field component) and 180 with respect to the modulated light Interference with shifted phase and equal average amplitude Output 5-5 after multiplexing of signal light: Output 6-1 when converted to electric signal in homodyne configuration 6-1: Temperature change of reflection EA modulator (4-2) 6-2: Variable wavelength LD (4-5) ): Output light wavelength change 6-3: Error output change of error detection and signal wavelength control circuit (4-19) 6-4: Error output change 6-5 of error detection and variable optical attenuator control circuit (4-22) : DC output (4-24) change of bias T 6-6: RF output (4-23) change of bias T 7-1: Reception antenna 7-2: Reflective EA modulator 7-3: Single mode fiber 7-4: Electric signal output from light source output monitor 7-5: Single mode fiber 3 dB coupler 7-6: Wavelength variable LD
7-7: Light receiver for monitoring modulated optical signal 7-8: Bias T
7-9: RF signal component output of bias T 7-10: DC component output of bias T 7-11: Dividing circuit 7-12: Error signal generation and signal wavelength control circuit 7-13: Control target value input 7-14 : Receiver
Claims (7)
受信されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号により駆動され、前記波長可変光源からの出力光を前記ＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する反射型変調器と、
前記ＲＦ信号と前記波長可変光源の前記出力光を前記反射型変調器へと入力した場合に、前記ＲＦ信号の変化分に対する前記反射型変調器から出力される反射変調光信号の変化分が最大となるように、前記波長可変光源の出力光の波長を制御する波長制御回路と、
前記反射型変調器から出力される反射変調光信号を電気信号に変換する反射変調光信号受光器と、
を備える
電気光変換装置。 A tunable light source in which the wavelength of the output light is variable;
A reflection type modulator that is driven by a received RF (Radio Frequency) signal, modulates output light from the wavelength tunable light source with the RF signal, and outputs it as a reflection modulation light signal;
When the RF signal and the output light of the wavelength tunable light source are input to the reflection type modulator, the change amount of the reflection modulation optical signal output from the reflection type modulator with respect to the change amount of the RF signal is maximum. A wavelength control circuit for controlling the wavelength of the output light of the wavelength tunable light source,
A reflection-modulated light signal receiver that converts a reflection-modulated light signal output from the reflection-type modulator into an electrical signal;
An electro-optical conversion device.
前記光供給部で分岐した前記出力光の他方を電気信号に変換する光源出力受光器と、
前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力受光器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、
をさらに備え、
前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、
前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させる、
請求項１に記載の電気光変換装置。 Inserted into the optical path between the wavelength tunable light source and the reflective modulator, branching the output light from the wavelength tunable light source into two to make one of the output light incident on the reflective modulator, and A light supply unit that divides the reflected modulated optical signal emitted from the reflective modulator into two and causes one of the reflected modulated optical signals to enter the reflected modulated optical signal receiver;
A light source output photoreceiver that converts the other of the output light branched by the light supply unit into an electrical signal;
A division circuit for outputting a ratio of a DC output of the electrical signal from the reflection modulated optical signal receiver and a DC output of the electrical signal from the light source output receiver;
Further comprising
The wavelength control circuit outputs an electric control signal indicating the wavelength of the output light to the wavelength variable light source so that the output of the divider circuit and the set control target value are equal.
The wavelength tunable light source changes the wavelength of output light in accordance with an electrical control signal from the wavelength control circuit.
The electro-optical converter according to claim 1.
前記出力光分岐部の分岐した出力光の一方の位相を回転させる移相器と、
前記光供給部の分岐した前記反射変調光信号の一方を分岐する反射変調光信号分岐部と、
前記移相器が位相を回転させた出力光の一方と前記反射変調光信号分岐部が分岐した反射変調光信号の一方とを合波する光結合器と、
前記光結合器の合波した合波光の光強度を検出するホモダイン受光器と、
をさらに備え、
前記光源出力受光器は、前記出力光分岐部の分岐した出力光の他方を電気信号に変換し、
前記反射変調光信号受光器は、前記反射変調光信号分岐部の分岐した反射変調光信号の他方を電気信号に変換する
請求項２に記載の電気光変換装置。 An output light branching unit for branching the other of the output light branched from the light supply unit;
A phase shifter that rotates one phase of the branched output light of the output light branching unit;
A reflection modulation optical signal branching unit that branches one of the reflected modulation optical signals branched from the light supply unit;
An optical coupler for combining one of the output lights whose phase is rotated by the phase shifter and one of the reflected modulated optical signals branched by the reflected modulated optical signal branching unit;
A homodyne light receiver for detecting the light intensity of the combined light combined by the optical coupler;
Further comprising
The light source output light receiver converts the other of the branched output light of the output light branching unit into an electrical signal,
The electro-optic conversion device according to claim 2, wherein the reflection-modulated optical signal receiver converts the other of the reflected modulated optical signal branched from the reflected modulated optical signal branching unit into an electrical signal.
前記移相器と前記光結合器の間の光路に挿入され、前記移相器が移相を回転させた出力光の一方を分岐し、分岐した出力光の一方を前記光結合器へ出力する干渉光量モニタ用光分岐部と、
前記干渉光量モニタ用光分岐部の分岐した出力光の他方の光強度を電気信号に変換する干渉光量モニタ用受光器と、
前記反射変調光信号受光器からの電気信号強度と前記干渉光量モニタ用受光器からの電気信号強度が等しくなるように、前記振幅調整部の調整する振幅を制御する振幅制御回路と、
をさらに備える
請求項３に記載の電気光変換装置。 An amplitude adjusting unit that is inserted into an optical path between the output light branching unit and the phase shifter and adjusts one amplitude of the output light branched by the output light branching unit;
Inserted in the optical path between the phase shifter and the optical coupler, the phase shifter branches one of the output lights whose phase is rotated, and outputs one of the branched output lights to the optical coupler An optical branch for monitoring the amount of interference light;
An interference light amount monitor photoreceiver that converts the other light intensity of the branched output light of the interference light amount monitor light branching unit into an electrical signal;
An amplitude control circuit for controlling an amplitude to be adjusted by the amplitude adjustment unit so that an electric signal intensity from the reflection modulation optical signal receiver and an electric signal intensity from the interference light amount monitoring receiver are equal;
The electro-optical conversion device according to claim 3.
請求項４に記載の電気光変換装置。 The optical phase shifter control circuit further controls the phase rotated by the phase shifter so that the DC output of the electrical signal from the homodyne light receiver is equal to the set post-interference DC light output target value. The electro-optical converter according to claim 4.
前記波長制御回路は、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、
前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、一定振幅の出力光の波長を変化させる、
請求項１に記載の電気光変換装置。 Reflected modulated light that is inserted into an optical path between the wavelength tunable light source and the reflective modulator, makes output light from the wavelength tunable light source incident on the reflective modulator, and is emitted from the reflective modulator. An optical circulator for causing a signal to enter the reflection-modulated optical signal receiver;
The wavelength control circuit sends an electric control signal indicating the wavelength of the output light to the wavelength tunable light source so that the DC output of the electric signal from the reflection modulated optical signal receiver is equal to the set control target value. Output,
The wavelength tunable light source changes the wavelength of the output light with a constant amplitude according to the electrical control signal from the wavelength control circuit.
The electro-optical converter according to claim 1.
前記波長可変光源に配置され、前記波長可変光源の出力光量を測定し、当該出力光量に応じた電気信号を出力する光源出力モニタ器と、
前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力モニタ器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、
をさらに備え、
前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、
前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させる、
請求項１に記載の電気光変換装置。 Inserted into the optical path between the wavelength tunable light source and the reflective modulator, branching the output light from the wavelength tunable light source into two to make one of the output light incident on the reflective modulator, and A light supply unit that divides the reflected modulated optical signal emitted from the reflective modulator into two and causes one of the reflected modulated optical signals to enter the reflected modulated optical signal receiver;
A light source output monitor arranged in the wavelength tunable light source, measuring an output light amount of the wavelength tunable light source, and outputting an electrical signal corresponding to the output light amount;
A division circuit that outputs a ratio of a DC output of the electrical signal from the reflection modulated optical signal receiver and a DC output of the electrical signal from the light source output monitor;
Further comprising
The wavelength control circuit outputs an electric control signal indicating the wavelength of the output light to the wavelength variable light source so that the output of the divider circuit and the set control target value are equal.
The wavelength tunable light source changes the wavelength of output light in accordance with an electrical control signal from the wavelength control circuit.
The electro-optical converter according to claim 1.
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