JP5271580B2 - High frequency band noise generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツの高周波数帯域で雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a high frequency band noise generator that generates noise in a high frequency band of microwaves, millimeter waves, and sub-terahertz.
過去のみではなく、現在の自然界には様々な雑音が存在している。このような雑音は、数学的にランダムなプロセスで発生するため、統計的分布で扱うことが可能である。一般的には、ある対象物に対して線形に作用し、広い帯域にわたり平均エネルギーが一定であって、振幅の分布がガウス的である加算性ホワイトガウス雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)で定義することができる。例えば、熱雑音、ショットノイズ、黒体輻射等がその好適な一例である。そして、そのような雑音が、電気・電子機器で構成される電子装置等を備えたシステム全般に与える影響を評価するため、上述したAWGNを発生する雑音発生装置やその方法が注目されている。 Various noises exist not only in the past but also in the present natural world. Such noise is generated in a mathematically random process and can be handled with a statistical distribution. Generally defined by additive white Gaussian noise (AWGN), which acts linearly on an object, has a constant average energy over a wide band, and has a Gaussian amplitude distribution. can do. For example, thermal noise, shot noise, black body radiation, and the like are suitable examples. In order to evaluate the influence of such noise on the entire system including an electronic device composed of electrical / electronic devices, the above-described noise generating device that generates AWGN and its method have attracted attention.
従来の雑音発生装置が雑音の源として用いる雑音源は、通常、マイクロ波及びミリ波を扱うことが可能なデバイス等で構成され、雑音指数,ダイナミックレンジ,感度等を調節することで、発生する雑音を調整することができるようになっている。具体的には、雑音管、半導体ダイオード、黒体輻射等が用いられている(非特許文献1,2参照)。雑音管については、非常に高い電圧が印加されたガス入り管が使用され、雑音管内での放電により雑音が生成される。また、雑音管に代えて、雑音チューブを用いる場合には、約100GHzまでの周波数の雑音を発生するものの、非常に高い電圧を必要とする。半導体ダイオードを用いる場合には、内部電界による電子の放電と、それに基づくキャリアの増幅を利用した絶縁破壊の技術を利用して雑音を生成している。即ち、絶縁破壊で発生するキャリア自体がランダムな振る舞いをするので、低いバイアス電圧でランダム雑音を得ることができる。このような雑音源を用いた雑音発生装置は、材料,生命科学の研究分野で材料の分光特性を測定するのに用いられている。 Noise sources used by conventional noise generators as noise sources are usually composed of devices that can handle microwaves and millimeter waves, and are generated by adjusting the noise figure, dynamic range, sensitivity, etc. The noise can be adjusted. Specifically, noise tubes, semiconductor diodes, black body radiation, and the like are used (see Non-Patent Documents 1 and 2). As the noise tube, a gas-filled tube to which a very high voltage is applied is used, and noise is generated by discharge in the noise tube. In addition, when a noise tube is used instead of the noise tube, although a noise of a frequency up to about 100 GHz is generated, a very high voltage is required. In the case of using a semiconductor diode, noise is generated by using a technique of dielectric breakdown using electron discharge by an internal electric field and carrier amplification based thereon. That is, since the carriers generated by dielectric breakdown behave randomly, random noise can be obtained with a low bias voltage. A noise generator using such a noise source is used to measure the spectral characteristics of materials in the research field of materials and life sciences.
そして、現在では、大容量データ通信システムや、電波天文学分野での応用という観点から、約10GHzから1THzまでの高周波数帯域で雑音を発生する雑音発生装置が注目されている。
しかしながら、例えば、前述の半導体ダイオード等を用いて発生した雑音の周波数は、最大でも約150GHzを上回ることはない。また、10Kを超える質量を持つ全ての物質から黒体輻射の一部として数テラヘルツまでの放射があるが、この熱輻射は非常に弱く、デバイスや部品の評価に用いることは非常に困難である。従い、約10GHzから1THzまでの高周波数帯域を扱う装置等を評価できないという問題があった。 However, for example, the frequency of noise generated using the aforementioned semiconductor diode or the like does not exceed about 150 GHz at the maximum. Also, there is radiation up to several terahertz as a part of black body radiation from all materials with mass exceeding 10K, but this thermal radiation is very weak and it is very difficult to use for evaluation of devices and parts. . Accordingly, there has been a problem that a device that handles a high frequency band from about 10 GHz to 1 THz cannot be evaluated.
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、マイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツの高周波数帯域で雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置を提供すること課題とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a high-frequency band noise generator that generates noise in a high-frequency band of microwaves, millimeter waves, and sub-terahertz.
請求項1に記載の本発明は、ある周波数帯域幅の光を雑音の源となる光信号として発生する光ファイバ増幅器又は半導体光増幅器であり、光源そのものとして用いる第1光信号発生手段と、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツを含む広帯域で前記光信号を電気信号に変換し、雑音信号として出力する光電変換手段と、を有することを要旨とする。 The present invention according to claim 1 is an optical fiber amplifier or a semiconductor optical amplifier that generates light having a certain frequency bandwidth as an optical signal that is a source of noise, and includes at least first optical signal generation means that is used as the light source itself , The gist of the invention is to have photoelectric conversion means for converting the optical signal into an electric signal in a wide band including microwaves, millimeter waves, and sub-terahertz, and outputting the electric signal as a noise signal.
本発明にあっては、ある周波数帯域幅の光を雑音の源となる光信号として発生する光ファイバ増幅器又は半導体光増幅器であり、光源そのものとして用いる第1光信号発生手段と、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツを含む広帯域で発生した光信号を電気信号に変換し、雑音信号として出力する光電変換手段と、を有するため、マイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツの高周波数帯域で雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置を提供することができる。 In the present invention, the optical fiber amplifier or the semiconductor optical amplifier that generates light having a certain frequency bandwidth as an optical signal serving as a noise source, the first optical signal generating means used as the light source itself , and at least a microwave, Because it has photoelectric conversion means that converts optical signals generated in a wide band including millimeter waves and sub-terahertz into electrical signals and outputs them as noise signals, it generates noise in the high frequency band of microwaves, millimeter waves, and sub-terahertz It is possible to provide a high frequency band noise generator.
請求項2に記載の本発明は、前記第1光信号発生手段で発生した前記光信号から、所望の周波数帯域幅の光信号を通過させる光通過手段を更に有し、前記光電変換手段は、当該光通過手段を通過した当該光信号を電気信号に変換し、雑音信号として出力することを要旨とする。 The present invention described in claim 2 further includes light passing means for passing an optical signal having a desired frequency bandwidth from the optical signal generated by the first optical signal generating means, and the photoelectric conversion means comprises: The gist is to convert the optical signal that has passed through the light passage means into an electrical signal and output it as a noise signal.
請求項3に記載の本発明は、前記第1光信号発生手段で発生した前記光信号を、少なくとも2つの光信号に分配する光分配手段と、分配された一の前記光信号から、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅を有する光信号を通過させる第1光通過手段と、分配された他の前記光信号から、前記第1光通過手段を通過する光信号の周波数帯域幅とは異なる周波数帯域幅であって、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅を有する光信号を通過させる第2光通過手段と、前記第1光通過手段を通過した前記光信号と、前記第2光通過手段を通過した前記光信号とを合波する光合波手段と、を更に有し、前記光電変換手段は、合波された各光信号を当該光信号の周波数差の電気信号に変換し、雑音信号として出力することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical distribution unit that distributes the optical signal generated by the first optical signal generation unit to at least two optical signals, and at least a micro signal from the distributed one optical signal. First optical passage means for passing an optical signal having a frequency bandwidth included in a wave, millimeter wave, and sub-terahertz, and the frequency of the optical signal passing through the first optical passage means from the other distributed optical signals A second optical passage means for passing an optical signal having a frequency bandwidth different from the bandwidth and having a frequency bandwidth included in at least a microwave, a millimeter wave, and a sub-terahertz, and the first optical passage means An optical multiplexing unit that multiplexes the optical signal and the optical signal that has passed through the second optical passage unit, and the photoelectric conversion unit converts each of the combined optical signals into the optical signal. Frequency difference electrical signal Conversion, and summarized in that output as a noise signal.
請求項4に記載の本発明は、前記第1光信号発生手段で発生した前記光信号から、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅を有する光信号を通過させる光通過手段と、単一周波数の光信号を発生する第2光信号発生手段と、前記光通過手段を通過した前記光信号と、前記第2光信号発生手段で発生した前記光信号とを合波する光合波手段と、を更に有し、前記光電変換手段は、合波された各光信号を当該光信号の周波数差の電気信号に変換し、雑音信号として出力することを要旨とする。
請求項5に記載の本発明は、前記第1光信号発生手段が、光ファイバ増幅器又は半導体光増幅器であることを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical passage means for allowing an optical signal having a frequency bandwidth included in at least microwave, millimeter wave, and sub-terahertz to pass from the optical signal generated by the first optical signal generation means. A second optical signal generating unit that generates an optical signal having a single frequency, an optical signal that combines the optical signal that has passed through the optical passing unit, and the optical signal that has been generated by the second optical signal generating unit. And a wave means, wherein the photoelectric conversion means converts each combined optical signal into an electric signal having a frequency difference between the optical signals and outputs the electric signal as a noise signal.
The gist of the present invention described in claim 5 is that the first optical signal generating means is an optical fiber amplifier or a semiconductor optical amplifier.
本発明によれば、マイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツの高周波数帯域で雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high frequency band noise generator which generate | occur | produces noise in the high frequency band of a microwave, a millimeter wave, and a sub terahertz can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係る高周波数帯雑音発生装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。この高周波数帯雑音発生装置は、雑音の源となる光信号を発生する雑音光源100と、所定の光信号のみを通過させる光フィルタ104と、光信号を増幅する光増幅器107と、光信号を電気信号に変換する光電変換器109とを備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional block configuration of a high frequency band noise generator according to the first embodiment. This high frequency band noise generator includes a
図2は、第1の実施の形態に係る高周波数帯雑音発生装置の処理を説明する説明図である。なお、同図には、光フィルタ104及び光増幅器107についての記載は省略している。以下、図1及び図2を用いて、この高周波数帯雑音発生装置の処理について説明する。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the processing of the high frequency band noise generator according to the first embodiment. In the figure, description of the
最初に、雑音光源100は、ある周波数帯域幅の光を雑音の源となる光信号として発生する。例えば図2に示すように、雑音光源100は、190THz〜194THzであって中心周波数を192THzとする4THzの帯域幅を有する光信号を発生する。なお、このような雑音光源100としては、光ファイバ増幅器(EDFA)や半導体光増幅器(SOA)などの光増幅器を利用することが可能である。
First, the
次に、光フィルタ104は、雑音光源100で発生した光信号から所望の周波数帯域幅の光信号を通過させる。例えば、3THzの帯域幅を有する光信号を通過させるようにしてもよい。また、雑音光源100で発生した周波数帯域幅と同じ4THzの帯域幅を有する光信号を通過させるように予め設定した広帯域用の光フィルタ104を用いてもよい。なお、この光フィルタ104とは、ユーザがある特定の周波数帯域の雑音を高周波数帯雑音発生装置から出力させたい場合に用いられるため、そのような特定の周波数帯域を特定しない場合には、必ずしも光信号を光フィルタ104に通過させる必要はなく、光フィルタ104を用いる場合よりも広帯域の雑音信号を後述する光電変換手段から出力することが可能となる。
Next, the
そして、光増幅器107は、光フィルタ104を通過した光信号を所望の大きさに増幅する。光増幅器107を用いることにより、高周波数帯雑音発生装置から出力する雑音信号の大きさを制御することが可能となる。
The
最後に、光電変換器109は、光増幅器107で増幅された光信号を入力し、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツを含む広帯域で電気信号に変換して、雑音信号として出力する。具体的には、図2に示すように、0(DC(直成分))〜数テラヘルツまでの広帯域の雑音信号が出力されることになる。なお、このような光電変換器109としては、二乗検波器,光検出器,光伝導体,光ミキサ,単一走行キャリア・フォトダイオード(UTC−PD)などを利用することができる。
Finally, the
従って、本実施の形態によれば、ある周波数帯域幅の光信号を発生する雑音光源100と、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツを含む広帯域で発生した光信号を電気信号に変換し、雑音信号として出力する光電変換器109とを有するので、マイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツの高周波数帯域で雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置を提供することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
〔第2の実施の形態〕
図3は、第2の実施の形態に係る高周波数帯雑音発生装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。この高周波数帯雑音発生装置は、雑音の源となる光信号を発生する雑音光源100と、発生した光信号を複数に分配する光カプラ103と、所定の光信号のみを通過させる光フィルタ104a,104bと、複数の光信号を合波する光カプラ106と、光信号を増幅する光増幅器107と、光信号を減衰する光減衰器108と、光信号を電気信号に変換する光電変換器109とを備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing a functional block configuration of the high frequency band noise generator according to the second embodiment. The high frequency band noise generator includes a
図4は、第2の実施の形態に係る高周波数帯雑音発生装置の処理を説明する説明図である。なお、同図には、光カプラ103と光フィルタ104a,104bとの機能を備えた光導波路(AWG)201を記載し、光増幅器107及び光減衰器についての記載は省略している。以下、図3及び図4を用いて、この高周波数帯雑音発生装置の処理について説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the processing of the high frequency band noise generator according to the second embodiment. In the figure, an optical waveguide (AWG) 201 having the functions of the optical coupler 103 and the
最初に、雑音光源100は、ある周波数帯域幅の光を雑音の源となる光信号として発生する。例えば図4に示すように、雑音光源100は、190THz〜194THzであって中心周波数を192THzとする4THzの帯域幅を有する光信号を発生する。なお、このような雑音光源100としては、光ファイバ増幅器(EDFA)や半導体光増幅器(SOA)などの光増幅器を利用することが可能である。
First, the
そして、光カプラ103は、雑音光源100で発生した光信号を2つの光信号に分配する。
The optical coupler 103 distributes the optical signal generated by the noise
次に、光フィルタ104aは、光カプラ103で分配された一方の光信号から、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅の光信号を通過させ、光フィルタ104bは、光カプラ103で分配された他方の光信号から、光フィルタ104aを通過する光信号の周波数帯域幅とは異なる周波数帯域幅であって、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅の光信号を通過させる。例えば図4に示すように、光導波路201は、強度ピークを192.01THzに有する光信号と、強度ピークを192.02THzに有する光信号とを切り出して出力する。なお、この強度ピークに代えて中心周波数などを用いることも無論可能である。
Next, the
続いて、光カプラ106は、光フィルタ104aを通過した光信号と、光フィルタ104bを通過した光信号とを合波する。
Subsequently, the optical coupler 106 multiplexes the optical signal that has passed through the
そして、光増幅器107は、光カプラ106で合波された各光信号を所望の大きさに増幅する。光増幅器107を用いることにより、高周波数帯雑音発生装置から出力する雑音信号の大きさを制御することが可能となる。
The
その後、光減衰器108は、光増幅器107で増幅した各光信号の大きさを減衰する。光減衰器108を用いて光信号の減衰量を調整することにより、高周波数帯雑音発生装置から出力する雑音信号の大きさを制御することが可能となる。
Thereafter, the
最後に、光電変換器109は、光カプラ106で合波され、光増幅器107で増幅され、光減衰器108で減衰された各光信号を、これら光信号の周波数差の電気信号に変換し、雑音信号として出力する。即ち、光電変換器109は、式(1)に基づいて2つの光信号を変換し、図4に示すように、式(1)の「1」に相当する直流成分(DC成分)の雑音信号と、「−Δω」と「+Δω」との差で求まる「2Δω」に相当する周波数差の雑音信号とを出力する。なお、この直流成分は、周波数を0(零)付近とするため、約10GHzから1THzまでの高周波数帯域を扱う装置等の評価に用いられることはない。
Finally, the
[数1]
〔{Sin(ω−Δω)t}+{Sin(ω+Δω)t}〕2=1+Cos2Δωt ・・・式(1)
本式では、光電変換器109で応答しないω,2ω等の成分は無視している。また、上記の具体例で言えば、強度ピークを10GHz(=192.02THz−192.01THz)に有する雑音が光電変換器109から出力されることになる。
[Equation 1]
[{Sin (ω−Δω) t} + {Sin (ω + Δω) t}] 2 = 1 + Cos2Δωt Equation (1)
In this equation, components such as ω and 2ω that are not responded by the
従って、マイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツの高周波数帯域で雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a high frequency band noise generator that generates noise in the high frequency band of microwave, millimeter wave, and sub-terahertz.
なお、第1の実施の形態では、第2の実施の形態で説明した場合よりも広帯域の雑音を出力可能とするが、高い周波数帯域における雑音の効率やパワースペクトルは非常に小さい。そこで、本実施の形態で説明したように、光フィルタを用いて雑音信号として出力させたい周波数帯を狭めることにより、ユーザが所望するパワースペクトルを有する雑音信号を出力することができる。 Note that, in the first embodiment, it is possible to output broadband noise than in the case described in the second embodiment, but the noise efficiency and power spectrum in a high frequency band are very small. Therefore, as described in the present embodiment, a noise signal having a power spectrum desired by the user can be output by narrowing a frequency band desired to be output as a noise signal using an optical filter.
また、本実施の形態で説明した光フィルタの一例として、動作する周波数帯域幅と通過させる帯域幅とをプロファイルで設定可能であって、中心波長を可変可能な波長可変光フィルタを用いてもよい。 In addition, as an example of the optical filter described in the present embodiment, a wavelength tunable optical filter that can set the operating frequency bandwidth and the bandwidth to pass through the profile and can change the center wavelength may be used. .
〔第3の実施の形態〕
図5は、第3の実施の形態に係る高周波数帯雑音発生装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。この高周波数帯雑音発生装置は、雑音の源であって所定の周波数帯域幅の光信号を発生する雑音光源100と、単一周波数の光信号を発生するレーザ光源102と、所定の光信号のみを通過させる光フィルタ104と、複数の光信号を合波する光カプラ106と、光信号を増幅する光増幅器107と、光信号を減衰する光減衰器108と、光信号を電気信号に変換する光電変換器109とを備えている。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram showing a functional block configuration of a high frequency band noise generator according to the third embodiment. This high frequency band noise generator includes a noise
続いて、本実施の形態に係る高周波数帯雑音発生装置の処理について説明する。最初に、雑音光源100は、ある周波数帯域幅の光を雑音の源となる光信号として発生する。例えば、この雑音光源100は、190THz〜194THzであって中心周波数を192THzとする4THzの帯域幅を有する光信号を発生する。なお、このような雑音光源100としては、光ファイバ増幅器(EDFA)や半導体光増幅器(SOA)などの光増幅器を利用することが可能である。
Next, processing of the high frequency band noise generation device according to the present embodiment will be described. First, the noise
一方、レーザ光源102は、単一周波数の光を雑音の源となる光信号として発生する。例えば、このレーザ光源102は、192.02THzの周波数を有する光信号を発生する。
On the other hand, the
次に、光フィルタ104は、雑音光源100で発生した光信号から、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅を有する光信号を通過させる。例えば、この光フィルタ104は、強度ピークを192.01THzに有する光信号を通過させる。なお、この強度ピークに代えて中心周波数などを用いることも無論可能である。
Next, the
続いて、光カプラ106は、光フィルタ104を通過した光信号と、レーザ光源102で発生した光信号とを合波する。
Subsequently, the optical coupler 106 multiplexes the optical signal that has passed through the
そして、光増幅器107は、光カプラ106で合波された各光信号を所望の大きさに増幅する。光増幅器107を用いることにより、高周波数帯雑音発生装置から出力する雑音信号の大きさを制御することが可能となる。
The
その後、光減衰器108は、光増幅器107で増幅した各光信号の大きさを減衰する。減衰量を調整することにより、高周波数帯雑音発生装置から出力するマイクロ波帯,ミリ波帯,サブテラヘルツ帯の雑音の大きさを制御することが可能となる。
Thereafter, the
最後に、光電変換器109は、光カプラ106で合波され、光増幅器107で増幅され、光減衰器108で減衰された各光信号を、これら光信号の周波数差の電気信号に変換し、雑音信号として出力する。即ち、光電変換器109は、第2の実施の形態で説明した式(1)に基づいて2つの光信号を変換し、この式(1)の「1」に相当する直流成分(DC成分)の雑音信号と、「−Δω」と「+Δω」との差で求まる「2Δω」に相当する周波数差の雑音信号とを出力する。なお、この直流成分は、周波数を0(零)付近とするため、約10GHzから1THzまでの高周波数帯域を扱う装置等の評価に用いられることはない。また、上記の具体例で言えば、強度ピークを10GHz(=192.02THz−192.01THz)に有する雑音が光電変換器109から出力されることになる。
Finally, the
従って、マイクロ波帯,ミリ波帯,サブテラヘルツ帯の雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置を提供することが可能となる。 Therefore, it is possible to provide a high-frequency band noise generator that generates noise in the microwave band, millimeter wave band, and sub-terahertz band.
なお、第1の実施の形態では、第2の実施の形態で説明した場合よりも広帯域の雑音を出力可能とするが、高い周波数帯域における雑音の効率やパワースペクトルは非常に小さい。そこで、本実施の形態で説明したように、光フィルタやレーザ光源を用いて雑音信号として出力させたい周波数帯を狭めることにより、ユーザが所望するパワースペクトルを有する雑音信号を出力することができる。 Note that, in the first embodiment, it is possible to output broadband noise than in the case described in the second embodiment, but the noise efficiency and power spectrum in a high frequency band are very small. Therefore, as described in the present embodiment, a noise signal having a power spectrum desired by the user can be output by narrowing a frequency band desired to be output as a noise signal using an optical filter or a laser light source.
また、本実施の形態で説明した光フィルタの一例として、動作する周波数帯域幅と通過させる帯域幅とをプロファイルで設定可能であって、中心波長を可変可能な波長可変光フィルタを用いてもよい。 In addition, as an example of the optical filter described in the present embodiment, a wavelength tunable optical filter that can set the operating frequency bandwidth and the bandwidth to pass through the profile and can change the center wavelength may be used. .
〔第4の実施の形態〕
図6は、第4の実施の形態に係る高周波数帯雑音発生装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。この高周波数帯雑音発生装置は、第2の実施の形態で説明した高周波帯雑音発生装置と、第3の実施の形態で説明した高周波帯雑音発生装置とを組み合わせて、光カプラ106において2つ以上の光信号を合波可能とするものである。なお、この高周波数帯雑音発生装置を構成する各ブロックは、第2,3の実施の形態で説明した機能と同じ機能を有するため重複した説明は省略し、光カプラ106及び光電変換器109の機能について説明する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a functional block configuration of a high frequency band noise generator according to the fourth embodiment. This high frequency band noise generator includes two high frequency band noise generators described in the second embodiment and the high frequency band noise generator described in the third embodiment. The above optical signals can be multiplexed. Note that each block constituting the high frequency band noise generator has the same function as that described in the second and third embodiments, and thus redundant description is omitted, and the optical coupler 106 and the
光カプラ106は、光フィルタ104a〜104cを夫々通過した光信号と、レーザ光源102で発生した光信号とを合波する。即ち、例えば、光フィルタ104aを通過した192.01THz(A)に強度ピークを有する光信号と、光フィルタ104bを通過した192.02THz(B)に強度ピークを有する光信号と、光フィルタ104cを通過した192.31THz(C)に強度ピークを有する光信号と、レーザ光源102で発生した192.41THz(D)の周波数を有する光信号とが合波されることになる。
The optical coupler 106 multiplexes the optical signal that has passed through the
光電変換器109は、光カプラ106で合波され、光増幅器107で増幅され、光減衰器108で減衰された各光信号の周波数の差分を周波数とする光信号を電気信号に変換し、電気の雑音信号として出力する。即ち、10GHz(=B−A),300GHz(=C−A),400GHz(=D−A),290GHz(=C−B),390GHz(=D−B),100GHz(=D−C)に強度ピークを有する雑音が光電変換器109から出力されることになる。
The
第2,3の実施の形態で説明したように、上記強度ピークに代えて中心周波数などを用いることも無論可能である。 As described in the second and third embodiments, it is of course possible to use a center frequency or the like instead of the intensity peak.
従って、マイクロ波帯,ミリ波帯,サブテラヘルツ帯の雑音を発生する高周波数帯雑音発生装置を提供することが可能となる。なお、3つ以上の光雑音源や、4つ以上の光フィルタや、2つ以上のレーザ光源を用いた場合であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。 Therefore, it is possible to provide a high-frequency band noise generator that generates noise in the microwave band, millimeter wave band, and sub-terahertz band. Needless to say, the same effect can be obtained even when three or more optical noise sources, four or more optical filters, or two or more laser light sources are used.
〔実施例〕
図7は、第2の実施の形態で説明した高周波数帯雑音発生装置に基づく実用的な実装例を示すブロック図である。雑音光源100及び光増幅器107として光ファイバ増幅器(EDFA)200を用い、光カプラ103と光フィルタ104a,104bとして光導波路(AWG)201を用い、光電変換器109として単一走行キャリア・フォトダイオード(UTC−PD)204を用いた場合を記載している。光導波路201で選択するチャネルの中心波長差を変えることにより、出力されるマイクロ波帯,ミリ波帯,サブテラヘルツ帯の雑音の占有帯域を制御することが可能となる。
〔Example〕
FIG. 7 is a block diagram showing a practical implementation example based on the high frequency band noise generator described in the second embodiment. An optical fiber amplifier (EDFA) 200 is used as the noise
図8は、図7において、光導波路201で選択するチャネルの中心波長を変更させた場合に、高周波数帯発生装置から出力される雑音のスペクトル強度を測定した測定結果を示すグラフである。図8によれば、350GHzにおいて約−130dBm/Hzの雑音スペクトル強度を有する雑音信号が得られていることが分かる。この雑音スペクトル強度は、熱雑音の雑音スペクトル強度(約−174dBm/Hz)に比べて44dB大きい値であり、様々な測定用の雑音信号の強度として十分大きな値である。従って、各実施の形態で説明した高周波数帯雑音発生装置は、雑音を用いた種々の測定における雑音源に十分適用可能であると言える。
FIG. 8 is a graph showing measurement results obtained by measuring the spectral intensity of noise output from the high frequency band generator when the center wavelength of the channel selected by the
100,100a,100b…雑音光源
102…レーザ光源
103…光カプラ
104,104a〜104c…光フィルタ
106…光カプラ
107…光増幅器
108…光減衰器
109…光電変換器
200,203…光ファイバ増幅器(EDFA)
201…光導波路(AWG)
204…単一走行キャリア・フォトダイオード(UTC−PD)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a, 100b ...
201: Optical waveguide (AWG)
204 ... Single traveling carrier photodiode (UTC-PD)
Claims (4)
少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツを含む広帯域で前記光信号を電気信号に変換し、雑音信号として出力する光電変換手段と、
を有することを特徴とする高周波数帯雑音発生装置。 An optical fiber amplifier or a semiconductor optical amplifier that generates light of a certain frequency bandwidth as an optical signal that is a source of noise , and a first optical signal generating means used as the light source itself ;
Photoelectric conversion means for converting the optical signal into an electric signal in a wide band including at least microwave, millimeter wave, and sub-terahertz, and outputting the signal as a noise signal;
A high frequency band noise generator characterized by comprising:
前記光電変換手段は、当該光通過手段を通過した当該光信号を電気信号に変換し、雑音信号として出力することを特徴とする請求項1に記載の高周波数帯雑音発生装置。 The optical signal generated by the first optical signal generating means further includes a light passing means for passing an optical signal having a desired frequency bandwidth,
2. The high frequency band noise generator according to claim 1, wherein the photoelectric conversion means converts the optical signal that has passed through the light passage means into an electrical signal and outputs it as a noise signal.
分配された一の前記光信号から、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅を有する光信号を通過させる第1光通過手段と、
分配された他の前記光信号から、前記第1光通過手段を通過する光信号の周波数帯域幅とは異なる周波数帯域幅であって、少なくともマイクロ波,ミリ波,サブテラヘルツに含まれる周波数帯域幅を有する光信号を通過させる第2光通過手段と、
前記第1光通過手段を通過した前記光信号と、前記第2光通過手段を通過した前記光信号とを合波する光合波手段と、を更に有し、
前記光電変換手段は、合波された各光信号を当該光信号の周波数差の電気信号に変換し、雑音信号として出力することを特徴とする請求項1に記載の高周波数帯雑音発生装置。 Optical distribution means for distributing the optical signal generated by the first optical signal generation means into at least two optical signals;
First light passing means for passing an optical signal having a frequency bandwidth included in at least microwaves, millimeter waves, and sub-terahertz from one of the distributed optical signals;
A frequency bandwidth that is different from the frequency bandwidth of the optical signal that passes through the first optical passage means from the other distributed optical signals, and that is included in at least microwaves, millimeter waves, and sub-terahertz Second light passing means for passing an optical signal having:
Optical multiplexing means for multiplexing the optical signal that has passed through the first light passing means and the optical signal that has passed through the second light passing means;
2. The high frequency band noise generating apparatus according to claim 1, wherein the photoelectric conversion unit converts each combined optical signal into an electric signal having a frequency difference between the optical signals and outputs the electric signal as a noise signal.
単一周波数の光信号を発生する第2光信号発生手段と、
前記光通過手段を通過した前記光信号と、前記第2光信号発生手段で発生した前記光信号とを合波する光合波手段と、を更に有し、
前記光電変換手段は、合波された各光信号を当該光信号の周波数差の電気信号に変換し、雑音信号として出力することを特徴とする請求項1又は3に記載の高周波数帯雑音発生装置。 Light passing means for passing an optical signal having a frequency bandwidth included in at least microwave, millimeter wave, and sub-terahertz from the optical signal generated by the first optical signal generating means;
Second optical signal generating means for generating a single frequency optical signal;
Optical multiplexing means for multiplexing the optical signal that has passed through the optical passing means and the optical signal generated by the second optical signal generating means;
The high-frequency band noise generation according to claim 1 or 3, wherein the photoelectric conversion means converts each combined optical signal into an electric signal having a frequency difference of the optical signal and outputs it as a noise signal. apparatus.
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