JP6100656B2 - 電気光変換装置 - Google Patents
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Description
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。
Sdiff1=Sm_det17/Sl_det14−Star113 (1)
(数2)
Swave_change1=k1×Sdiff1 (2)
ここで、k1はk1<0である実数である。
Sm_det17/Sl_det14≒0.25 (3)
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。
Sdiff2=STb_dc39―Star310 (4)
Swave_change2=k2×Sdiff2 (5)
ここで、k2はk2<0である実数である。
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。
(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。
(数7)
Swave_change3=k3×Sdiff3 (7)
ここで、k3はk3<0である実数である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (2)
- 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する光供給部と、
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する光源出力受光器と、
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、
前記移相器が移相を回転させた出力光の一方を分岐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、
前記干渉光量モニタ用光分岐部が分岐し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、
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他方を電気信号に変換する反射変調光信号受光器と、
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、
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、
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RF信号と前記波長可変光源の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を最大にする波長制御回路と、
を備え、
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
化させる電気光変換装置。 - 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る
請求項1に記載の電気光変換装置。
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