(57)【要約】【課題】変調信号の周波数を変化させても所望の高調波成分以外の成分を高精度に除去して所望の周波数成分の出力光波を容易に取り出すことができる光周波数変換方法および装置を提供する。【解決手段】変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御部（１０１−１〜１０１−ｎ）と、入力光波を複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調する複数の光単側波帯変調部（ＭＯＤ１からＭＯＤｎ）と、複数の光単側波帯変調部からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御部（２０１−１〜２０１−ｎ）と、複数の光位相制御部から出力される複数の光波を合波して出力光波を生成し、出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように複数の個別変調信号の位相差と光位相差とが設定される。【選択図】図４
2012147324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換装置であって、
前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御手段と、
前記入力光波を前記複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調する複数の光単側波帯変調手段と、
前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御手段と、
前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成する合波手段と、
を有し、前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする光周波数変換装置。
【請求項２】
前記複数の光位相制御手段からそれぞれ出力される前記複数の光波は同一の周波数スペクトルを有し、かつ前記所定高調波成分について位相差がπとなるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする請求項１に記載の光周波数変換装置。
【請求項３】
前記複数の位相制御手段の個数をｎ、前記入力光波の周波数をｆ０、前記変調信号の周波数をｆ、前記所定高調波成分の周波数をｆ０＋（２ｍ＋１）ｆとした時、ｎはｌｏｇ２（ｍ）以上の最小の整数であり、前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差はそれぞれπ／２ｋ＋１および−π／２ｋ＋１（ｋ＝１，…，ｎ−１）であることを特徴とする付記１または２に記載の光周波数変換装置。
【請求項４】
前記入力光波は周波数ｆ０の光信号であり、前記変調信号は周波数ｆが変化する電気信号であり、前記出力光波は前記目的周波数がｆ０＋ｆあるいはｆ０−ｆの光信号であることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の光周波数変換装置。
【請求項５】
前記複数の位相制御手段は前記変調信号の周波数ｆに依存して位相制御動作点を変化させることを特徴とする請求項４に記載の光周波数変換装置。
【請求項６】
前記複数の光単側波帯変調手段の各々は、当該光単側波帯変調手段に対する個別変調信号が未入力である状態で当該光単側波帯変調手段の出力光波の光強度が最小になるようにバイアス設定されることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の光周波数変換装置。
【請求項７】
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換方法であって、
複数の位相制御手段が変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成し、
複数の光単側波帯変調手段が前記複数の個別変調信号に従って前記入力光波をそれぞれ変調し、
複数の光位相制御手段が前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与え、
合波手段が前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成し、
前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差は前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように設定されることを特徴とする光周波数変換方法。
【請求項８】
変調信号に従って入力光信号を周波数変換して送信する光送信機であって、
前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御手段と、
前記入力光信号を前記複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調する複数の光単側波帯変調手段と、
前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光信号にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御手段と、
前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光信号を合波して送信光信号を生成する合波手段と、
を有し、前記送信光信号の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする光送信機。
【請求項９】
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換装置であって、
前記入力光波を前記変調信号に従って変調する光抑圧搬送波変調手段と、
前記光抑圧搬送波変調手段から出力された光波を入力し、その光波の複数の分岐光をそれぞれ伝播させる複数の導波路を有し、前記複数の導波路を伝播した複数の分岐光を合波して前記出力光波を生成する第１光干渉手段と、
前記第１光干渉手段の前記複数の導波路には、第１光位相制御手段、第１光遅延制御手段および第２光干渉手段が設けられ、前記第２光干渉手段は２つの導波路を有し、一方の導波路には第２光位相制御手段および第２光遅延制御手段が設けられ、
前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように、前記複数の導波路の各々に設けられた前記第１光位相制御手段および前記第１光遅延制御手段の光位相差および光遅延量がそれぞれ設定されることを特徴とする光周波数変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力光波から所望の周波数成分を有する出力光波を生成する光周波数変換方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信分野や光計測分野において、光周波数を任意のシフト量で高精度・高速に変換する装置が検討されてきた。特に光通信分野における波長多重クロスコネクトでは、所望の光周波数成分が安定して得られ、光周波数の偏移量の微調整が可能で、かつ光強度損失の少ない光周波数変換装置が望まれている。入力光波の周波数を変換する方法としては、光単側波帯変調器を用いて入力光波の周波数を偏移させる方法が一般に知られている（たとえば非特許文献１）。以下、非特許文献１に開示された光周波数シフタについて簡単に説明する。【０００３】
図１（Ａ）に示すように、光単側波帯変調器１０は、メインのマッハツェンダ（ＭＺ）導波路の各アームにそれぞれ設けられた２個の共振型強度変調器３０−１および３０−２と、共振型強度変調器３０−２に直列接続された光移相器３２とから構成され、共振型強度変調器はそれ自身マッハツェンダ導波路から構成される。共振型強度変調器３０−１の入力端子ＲＦＡと共振型強度変調器３０−２の入力端子ＲＦＢにはそれぞれ変調信号が入力し、入力端子ＢｉａｓＡおよびＢｉａｓＢにはそれぞれ制御用のバイアス電圧が入力する。光移相器３２の入力端子Ｐｈａｓｅには位相調整用の制御信号が入力する。【０００４】
図１（Ｂ）に示すように、光周波数シフタ３８は、上述した光単側波帯変調器１０、変調信号発振器１１、光移相量調整部１３および位相制御部１４から構成される。変調信号発振器１１は変調信号を生成し、その変調信号が光単側波帯変調器１０の端子ＲＦＡに直接入力し、位相制御部１４を介して端子ＲＦＢに入力する。変調信号は単一周波数ｆの正弦波であるものとする。位相制御部１４は、光単側波帯変調器１０の端子ＲＦＡと端子ＲＦＢにそれぞれ入力する変調信号の間に位相差−π／２を与えるように制御される。また、光移相量調整部１３は、共振型光強度変調器３０−１の出力光波と共振型光強度変調器３０−２の出力光波との間に位相差π／２を与えるように光移相器３２を制御する。【０００５】
このような構成を有する光周波数シフタ３８において、図２（Ａ）に示す周波数スペクトルを有する搬送波周波数ｆ０の連続波レーザ光が入力したとする。このとき、光単側波帯変調器１０の共振型光強度変調器３０−１の出力光波は、図２（Ｂ）に示すように、搬送波と偶数次の高調波成分が抑制され、ｆ０＋（２ｎ−１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分を含む周波数スペクトルを有する。【０００６】
他方、共振型光強度変調器３０−２の出力をπ／２だけ移相した光移相器３２の出力光波は、図２（Ｂ）に示すように同じくｆ０＋（２ｎ−１）ｆの周波数成分を含むが、そのなかのｆ０＋（４ｎ−１）ｆの周波数成分の位相がπだけ反転している。以下、このように同じ周波数スペクトルであっても一定の成分の位相が規則的に反転している場合には周波数成分の式を［］で囲んで表記するものとする。ここでは、光移相器３２の出力光波の周波数成分は、共振型光強度変調器３０−１の出力光波の周波数成分ｆ０＋（２ｎ−１）ｆに対して周波数成分ｆ０＋（４ｎ−１）ｆの位相だけがπだけ反転したものであるから、［ｆ０＋（２ｎ−１）ｆ］と表記される。【０００７】
このような共振型光強度変調器３０−１の出力光波と光移相器３２の出力光波とを合波すると、位相が互いにπだけ反転する周波数成分が相殺され、光周波数シフタ３８の出力光波として、図２（Ｃ）に示すように、ｆ０＋（４ｎ＋１）ｆの周波数成分を含む周波数スペクトルが得られる。したがって、図２（Ｄ）に示すように、破線で示す特性をもった光バンドパスフィルタを用いることで、搬送波周波数ｆ０が周波数成分（ｆ０＋ｆ）へシフトした出力光波を得ることができる。【０００８】
上述した光周波数シフタ３８では、図２（Ｃ）から分かるように、−３次の周波数成分の光強度が高くなっており、これを除去するために光バンドパスフィルタが必要であったが、このような光バンドパスフィルタを必要としない光周波数変換装置が特許文献１に提案されている。【０００９】
特許文献１に開示された低雑音光周波数変換装置は、基本波の周波数を３倍する位相同期３逓倍器、基本波と３倍波の振幅を調整する振幅調整器および９０度ハイブリッドからなる駆動系を設けることで、図２（Ｃ）に示す高調波のうち３次の高調波成分を抑制する。より詳しくは、この駆動系は、図１（Ａ）に示す光単側波帯変調器１０の端子ＲＦＡに対して基本波とその３倍波との合成波を印加し、その合成波に−π／２だけ位相差を付けた合成波を端子ＲＦＢに印加する。そして、それら２つの合成波の振幅と位相を適切に選定することにより、図２（Ｅ）に示すように、３次高調波を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−８５６０２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】社団法人電子情報通信学会、信学技報OPE2001-159、「ＸカットＬｉＮｂＯ３を用いた光周波数シフタ／ＳＳＢ−ＳＣ変調器の開発」日隈薫、橋本義浩、及川哲、川西哲也、井筒雅之
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図２（Ｄ）に示すように光バンドパスフィルタを利用して所望の周波数成分を選択的に取り出す方法では、急峻な遮断特性を有する光バンドパスフィルタが必要となる。このような光バンドパスフィルタを高精度に作成することは非常に困難であるだけでなく、その光バンドパスフィルタの中心周波数特性を維持するためには高精度な温度制御も必要となる。また、変調周波数が数ＧＨｚの場合、光バンドパスフィルタに数ＧＨｚ以内で通過帯域の立ち上がり特性を持たせる必要があり、制御回路が複雑となるという難点もある。【００１３】
さらに、光周波数シフタ３８に対して、図３（Ａ）に示すデータ変調された光信号が入力する場合、光周波シフタ３８の出力光波は、図３（Ｂ）に示すように、周波数偏移した１次の周波数成分と高調波成分とが重なり合う。このようなデータ信号の劣化は、光バンドパスフィルタを用いても取り除くことができない。特に、光周波数変換では、変調信号により目的の光周波数が動的に変化するため、変調信号の周波数の変化に応じて光バンドパスフィルタの特性を動的に調整する必要がある。しかしながら、光バンドパスフィルタの特性を動的に制御し、かつ急峻な遮断特性を維持するのは困難である。【００１４】
これに対して、特許文献１に開示された低雑音光周波数変換装置は、光バンドパスフィルタを用いないで３次高調波を抑制することができる。しかしながら、変調信号である基本波の周波数が変化する場合には、変化量に合わせて振幅調整することが困難となる。すなわち、変化量に合わせて３倍波の振幅を同時に調整する必要があるが、３倍波の振幅は周波数変化に対して線形ではないために高周波化に伴って波形歪みが生じる。このために、変調信号の周波数が高くなる程、この方法により光周波数変換装置を実現することは困難となる。【００１５】
そこで、本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、変調信号の周波数を変化させても所望の高調波成分以外の成分を高精度に除去して所望の周波数成分の出力光波を容易に取り出すことができる光周波数変換方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による光周波数変換装置は、光単側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換装置であって、前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御手段と、前記入力光波を前記複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調する複数の光単側波帯変調手段と、前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御手段と、前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成する合波手段と、を有し、前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする。【００１７】
本発明による光周波数変換方法は、光単側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換方法であって、複数の位相制御手段が前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成し、複数の光単側波帯変調手段が前記複数の個別変調信号に従って前記入力光波をそれぞれ変調し、複数の光位相制御手段が前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与え、合波手段が前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成し、前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差は前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、変調信号の周波数を変化させても所望の高調波成分以外の成分を高精度に除去して所望の周波数成分の出力光波を容易に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は一般的な光単側波帯変調器の構成を示すブロック図、図１（Ｂ）はそれを用いた光周波数シフタの基本的な構成例を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は入力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図、図２（Ｂ）は共振型光強度変調器の出力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図、図２（Ｃ）は共周波数シフタの出力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図、図２（Ｄ）は出力光波からフィルタにより取り出される周波数成分を示す周波数スペクトル図、図２（Ｅ）は低雑音光周波数変換装置の出力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図である。
【図３】図３（Ａ）は入力光波がデータ信号である場合の周波数スペクトル図、図３（Ｂ）は光周波数シフタの出力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態による光周波数変換装置の一般化された構成を示すブロック図である。
【図５】図５は本発明の第１実施例による光周波数変換装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】図６は本実施例で使用される共振型光強度変調器のバイアス点と出力光波の光強度との関係を示すグラフである。
【図７】図７（Ａ）は入力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図、図７（Ｂ）は共振型光強度変調器の出力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図、図７（Ｃ）は本実施例による光周波数変換装置の出力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図、図７（Ｄ）は入力光波がデータ信号である場合の本実施例による光周波数変換装置の出力光波の周波数成分を示す周波数スペクトル図である。
【図８】図８は本発明の第２実施例による光周波数変換装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】図９は本発明の第３実施例による光周波数変換装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図９に示す光高調波除去部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は本発明の第４実施例による光周波数変換装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２（Ａ）は図１１に示す光抑圧搬送波変調器の機能的構成を示すブロック図、図１２（Ｂ）は図１１に示す光干渉計の機能的構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は本発明の第５実施例による光周波数変換装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は本発明の第６実施例による光周波数変換装置の機能的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
１．一実施形態
図４に示すように、本発明の一実施形態による光周波数変換装置は、複数個（ｎ個）の光変調部ＭＯＤ１〜ＭＯＤｎと、光変調部ＭＯＤ１〜ＭＯＤｎにそれぞれ接続されたｎ個の位相制御部１０１−１〜１０１−ｎおよびｎ個の光位相制御部２０１−１〜２０１−ｎとを有し、各光変調部は図１に示す光単側波帯変調器１０と位相制御部１４とからなる。光変調部ＭＯＤ１〜ＭＯＤｎの端子ＲＦ１〜ＲＦｎは、それぞれ対応する光単側波帯変調器１０の端子ＲＦＡに直接接続されると共に、位相制御部１４を介して端子ＲＦＢに接続される。位相制御部１４は、端子ＲＦＡおよび端子ＲＦＢにそれぞれ入力する個別変調信号の間に位相差φ０（ここではφ０＝π／２）を与えるように制御される。
【００２１】
周波数ｆの変調信号は電気信号であり、この変調信号に位相差φ１−１を与える位相制御部１０１−１により個別変調信号が生成され、光変調部ＭＯＤ１の端子ＲＦ１に入力する。同様に、変調信号に位相差φ１−２を与える位相制御部１０１−２により個別変調信号が生成され、光変調部ＭＯＤ２の端子ＲＦ２に入力する。以下同様にして、変調信号にそれぞれ位相差φ１−３〜φ１−ｎを与える位相制御部１０１−３〜１０１−ｎを通して光変調部ＭＯＤ３〜ＭＯＤｎの端子ＲＦ３〜ＲＦｎに個別変調信号がそれぞれ入力する。
【００２２】
各光変調部ＭＯＤの位相制御部１４および位相制御部１０１−１〜１０１−ｎは、変調信号発振器１１からの変調信号の周波数ｆに応じて位相制御動作点を変化させる。周波数成分ｆ０の入力光波は光変調部ＭＯＤ１〜ＭＯＤｎの各々の光単側波帯変調器１０に入力し、それぞれの光単側波帯変調器１０の光出力がそれぞれ光位相差φ２−１〜φ２−ｎを与える光位相制御部２０１−１〜２０１−ｎを通して合成されることにより、後述するように所望の高調波成分を除去した出力光波が生成される。
【００２３】
本実施形態によれば、位相制御部１０１−１〜１０１−ｎと光位相制御部２０１−１〜２０１−ｎとをそれぞれ位相制御することで所望の高調波成分の位相をπだけ反転させることができ、これら高調波成分を反転させた光波と反転させていない光波とを合波することで、所望の高調波成分を除去することができる。除去を目的とする高調波成分をｆ０＋（２ｍ＋１）ｆとすると、ｎはｌｏｇ２（ｍ）以上の最小の整数である。このとき、位相制御部１０１−１を基準として、位相制御部１０１−（ｋ＋１）をπ／２ｋ＋１（ｋ＝１，…，ｎ−１）に設定し、光位相制御部２０１−１を基準として、光位相制御部２０１−（ｋ＋１）を−π／２ｋ＋１に設定する。ただし、ｎが１未満の場合には、光単側波帯変調装置１０のみで所望の高調波を除去することが可能である。
【００２４】
たとえば除去すべき高調波が５次であれば、２ｍ＋１＝５であるからｎ＝ｌｏｇ２（２）＝１となり、光変調部ＭＯＤ１に接続された位相制御部１０１−１の位相φ１−１＝０、光位相制御部２０１−１の位相φ２−１＝０にそれぞれ設定したとき、光変調部ＭＯＤ２に接続された位相制御部１０１−２の位相φ１−２＝π／４、光位相制御部２０１−２の位相φ２−２＝−π／４にそれぞれ設定される。同様にして所望の高調波を除去することができるので、位相制御だけで目的の周波数成分の出力光波を得ることができる。
【００２５】
上述したように、本実施形態によれば、光単側波帯変調器１０を並列に２個以上配置し、これら光単側波帯変調器１０を駆動する変調信号間の位相を位相制御部により電気的に制御し、かつ、光単側波帯変調器１０の出力光波間の位相差を光位相制御部により光学的に制御することにより、光単側波帯変調器１０の出力光波に含まれる周波数スペクトルのうち除去すべき高調波成分にπの位相差を付けることが可能となる。したがって、これら出力光波を合波することで干渉により位相がπだけ異なる周波数成分を同時に除去することができ、所望の精度まで周波数変換の精度を高めることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態によれば、位相制御部１０１−１〜１０１−ｎと光位相制御部２０１−１〜２０１−ｎにおけるそれぞれの位相差を設定するだけであるから、光バンドパスフィルタを用いることなく、しかも簡単な制御により所望の高調波成分を容易かつ高精度に除去することができる。また、不要な高調波を除去できるので、入力光波がデータ信号であっても、目的の周波数成分と高調波成分とが重なり合うことによる出力データ信号の劣化を回避できる。
【００２７】
なお、本実施形態による光周波数変換装置は、光周波数変換だけでなく、光送信機の光変調回路にも適用可能である。その場合、入力光波は光キャリアあるいは光送信信号であり、変調信号が送信すべき情報を載せた電気信号である。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００２８】
２．第１実施例
本発明の第１実施例による光周波数変換装置は２つの光単側波帯変調器を用いて構成される。ここでは、説明を煩雑にしないために、搬送波周波数ｆ０の入力光波を周波数ｆの変調信号を用いて光周波数ｆ０＋ｆの出力光波に変換し、さらに出力光波に含まれる３次と５次の高調波、すなわち光周波数（ｆ０−３ｆ）の周波数成分と光周波数（ｆ０＋５ｆ）の周波数成分とを同時に除去する場合を一例として説明する。
【００２９】
２．１）構成
図５に示すように、本実施例による光周波数変換装置６８は、２つの光単側波帯変調器１０−１および１０−２、変調信号発振器１１、光位相制御部１２、２つの光移相量制御部１３−１および１３−２、端子ＲＦＡとＲＦＢとの間の位相差を与えるための位相制御部１４−１および１４−２、光単側波帯変調器間の変調信号位相差を与えるための位相制御部１４−３、および、所望バイアス点制御部１６から構成される。
【００３０】
光単側波帯変調器１０−１は変調信号発振器１１が生成する変調信号を個別変調信号として入力光波を変調し、光単側波帯変調器１０−２は位相制御部１４−３により変調信号が位相制御された個別変調信号に基づいて入力光波を変調する。光単側波帯変調器１０−１および１０−２は、図１（Ａ）に示す共振型光強度変調器３０−１および３０−２をそれぞれ有する。変調信号発振器１１は、光単側波帯変調器１０−１および１０−２を駆動するための個別変調信号の元となる変調信号を電気的に生成する。変調信号は単一周波数の正弦波であり、その周波数をｆとする。
【００３１】
位相制御部１４−１は、光単側波帯変調器１０−１の端子ＲＦＡと端子ＲＦＢに入力する変調信号の間の位相差が−π／２となるように制御し、位相制御部１４−２も同様に光単側波帯変調器１０−２の端子ＲＦＡと端子ＲＦＢに入力する変調信号の間の位相差が−π／２となるように制御する。さらに、位相制御部１４−３は光単側波帯変調器１０−１の端子ＲＦＡに入力する個別変調信号を基準として、光単側波帯変調器１０−２の端子ＲＦＡに入力する個別変調信号がπ／４の位相差となるように制御する。また、位相制御部１４−１、１４−２および１４−３は、変調信号発振器１１が生成する変調信号の周波数ｆに応じて位相制御動作点を変化させる。
【００３２】
光位相制御部１２は、２つの光単側波帯変調器１０−１および１０−２の出力光波間の位相差がπ／４となるように制御する。２つの光移相量制御部１３−１および１３−２は、２つの光単側波帯変調器１０−１および１０−２がそれぞれ備える共振型光強度変調器３０−１および３０−２の出力光波の間の位相差がπ／２となるように光単側波帯変調器１０−１および１０−２のＰｈａｓｅ端子を制御する。
【００３３】
所望バイアス点制御部１６は、図６に示すように、変調信号が未入力の場合の光単側波帯変調器１０の出力光波の光強度が最小（点Ａ）となるように共振型光強度変調器３０−１および３０−２のバイアス点を制御する。
【００３４】
２．２）動作
上述した構成を有する光周波数変換装置６８において、図７（Ａ）に示す周波数スペクトルを有する搬送波周波数ｆ０の連続波レーザ光が入力するものとする。このとき、光単側波帯変調器１０−１の出力光波の周波数スペクトルは、図７（Ｂ）に示すように、ｆ０＋（４ｎ＋１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分を含む。
【００３５】
一方、光単側波帯変調器１０−２の出力光波の光移相制御部１２を通過した周波数スペクトルは、図７（Ｂ）の周波数スペクトルと同様に、ｆ０＋（４ｎ＋１）ｆの周波数成分が含まれるが、ｆ０＋（８ｎ−３）ｆの周波数成分の位相がπだけ反転する。既に述べた表記方法では、光移相制御部１２を通過した光波は［ｆ０＋（４ｎ＋１）ｆ］である。
【００３６】
このような光単側波帯変調器１０−１の出力光波と光移相制御部１２を通過した光単側波帯変調器１０−２の出力光波とを合波すると、位相が互いにπだけ反転する周波数成分が相殺され、光周波数変換装置６８の出力光波として、図７（Ｃ）に示すように、ｆ０＋（８ｎ＋１）ｆの周波数成分を含む周波数スペクトルが得られる。すなわち、搬送波周波数ｆ０が周波数成分（ｆ０＋ｆ）へシフトした出力光波を得ることができる。
【００３７】
２．３）効果
以上に説明したように、光周波数変換装置６８は２つの光単側波帯変調器１０−１および１０−２を利用することにより、光バンドパスフィルタを用いることなく、入力光波の周波数ｆ０を任意の偏移量だけ偏移させることが可能となる。しかも、図７（Ｄ）に示すように、入力光波がデータ信号である場合も、他の高調波成分との重なり合いによる出力データ信号の劣化を生じない。
【００３８】
なお、搬送波周波数ｆ０の入力光波を光周波数ｆ０−ｆの出力光波に変換し、さらに出力光波に含まれる光周波数（ｆ０＋３ｆ）と（ｆ０−５ｆ）の周波数成分を同時に除去する場合には、例えば、光単側波帯変調器１０−１の端子ＲＦＡに入力する個別変調信号を基準として、位相制御部１４−１にてπ／２の位相差を付け、位相制御部１４−２にてπ／２の位相差を付け、位相制御部１４−３にてπ／４の位相差が付くように制御することにより実現できる。上述した様に、光位相制御部１２、光移相量制御部１３−１および１３−２を用いて光信号の位相を制御し、または、位相制御部１４−１、１４−２および１４−３を用いて変調信号の位相を制御することにより、他の周波数成分を除去することも可能である。
【００３９】
なお、位相の自由度として、光位相制御部と位相制御部にて制御する位相差に２πの整数倍の位相を加えた値に制御する場合でも、本実施例における光周波数変換装置６８を実現可能である。
【００４０】
３．第２実施例
本発明の第２実施例による光周波数変換装置は４つの共振型光強度変調器を用いて構成される。ここでは、説明を煩雑にしないために、搬送波周波数ｆ０の入力光波を周波数ｆの変調信号を用いて光周波数ｆ０＋ｆの出力光波に変換し、さらに出力光波に含まれる３次と５次の高調波、すなわち光周波数（ｆ０−３ｆ）の周波数成分と光周波数（ｆ０＋５ｆ）の周波数成分とを同時に除去する場合を一例として説明する。
【００４１】
３．１）構成
図８において、本実施例による光周波数変換装置７８では、図５における光単側波帯変調器１０−１および１０−２を２対の共振型強度変調器３０−１および３０−２と３０−３および３０−４とを利用して構成する。光周波数変換装置７８は、共振型光強度変調器３０−１〜３０−４の他に、変調信号発振器１１と、光位相制御部１２−２、１２−３および１２−４と、位相制御部１４−２、１４−３および１４−４と、所望バイアス点制御部１６と、から構成される。
【００４２】
共振型光強度変調器３０−１〜３０−４は、入力光波を変調信号発振器１１にて発生する変調信号に基づいて変調する。具体的には、共振型光強度変調器３０−１は変調信号発振器１１からの変調信号を個別変調信号として変調を行うが、共振型光強度変調器３０−２〜３０−４は、位相制御部１４−２〜１４−４によりそれぞれ位相差が与えられた個別変調信号によって変調を行う。すなわち、位相制御部１４−２は、共振型光強度変調器３０−１を駆動する個別変調信号を基準として、共振型光強度変調器３０−２を駆動する個別変調信号の位相差が−π／２となるように制御し、位相制御部１４−３は、共振型光強度変調器３０−３を駆動する個別変調信号の位相差がπ／４となるように制御し、位相制御部１４−４は共振型光強度変調器３０−４を駆動する個別変調信号の位相差が−π／４となるように制御する。また、位相制御部１４−１、１４−２および１４−３は、変調信号発振器１１からの変調信号周波数情報に応じて位相制御動作点を変化させる。
【００４３】
光位相制御部１２−２は、共振型光強度変調器３０−１の出力光波を基準として、共振型光強度変調器３０−２の出力光波がπ／２の位相差となるように制御し、光位相制御部１２−３は、共振型光強度変調器３０−３の出力光波が−π／４の位相差となるように制御し、光位相制御部１２−４は共振型光強度変調器３０−４の出力光波がπ／４の位相差となるように制御する。
【００４４】
所望バイアス点制御部１６は、変調信号が未入力の場合の４つの共振型光強度変調器３０−１〜３０−４の出力光波の光強度が最小となるように共振型光強度変調器３０−１〜３０−４のバイアス点を制御する。具体的には、バイアス電圧と光強度変調器の出力光波の光強度の関係を示した図６中のＡ点が所望のバイアス点である。
【００４５】
３．２）動作
本実施例による光周波数変換装置７８の基本的な動作は第１実施例と同様であるから、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００４６】
上述した構成を有する光周波数変換装置７８において、図７（Ａ）に示す周波数スペクトルを有する搬送波周波数ｆ０の連続波レーザ光が入力するものとする。このとき、共振型光強度変調器３０−１の出力光波と共振型光強度変調器３０−２の光移相制御部１２−２を通過した出力光波とを合波すると、その周波数スペクトルは、図７（Ｂ）に示すように、ｆ０＋（４ｎ＋１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分を含む。
【００４７】
一方、共振型光強度変調器３０−３の光移相制御部１２−３を通過した出力光波と共振型光強度変調器３０−４の光移相制御部１２−４を通過した出力光波とを合波すると、その周波数スペクトルは、図７（Ｂ）の周波数スペクトルと同様に、ｆ０＋（４ｎ＋１）ｆの周波数成分を含むが、ｆ０＋（８ｎ−３）ｆの周波数成分の位相がπだけ反転する。
【００４８】
したがって、共振型光強度変調器３０−１の出力光波と共振型光強度変調器３０−２〜３０−４の光移相制御部１２−２〜１２−４をそれぞれ通過した出力光波とを合波すると、位相が互いにπだけ反転する周波数成分が相殺され、光周波数変換装置７８の出力光波として、図７（Ｃ）に示すように、ｆ０＋（８ｎ＋１）ｆの周波数成分を含む周波数スペクトルが得られる。すなわち、搬送波周波数ｆ０が周波数成分（ｆ０＋ｆ）へシフトした出力光波を得ることができる。
【００４９】
３．３）効果
本実施例の効果は上述した第１実施例の効果と同様であり、光周波数変換装置７８は４つの共振型光強度変調器３０−１〜３０−４を利用することにより、光バンドパスフィルタを用いることなく、入力光波の周波数ｆ０を任意の偏移量だけ偏移させることが可能となる。しかも、図７（Ｄ）に示すように、入力光波がデータ信号である場合も、他の高調波成分との重なり合いによる出力データ信号の劣化を生じない。
【００５０】
４．第３実施例
本発明の第３実施例による光周波数変換装置は４つの光高調波除去部を用いて構成される。ここでは、説明を煩雑にしないために、搬送波周波数ｆ０の入力光波を周波数ｆの変調信号を用いて光周波数ｆ０＋ｆの出力光波に変換し、さらに出力光波に含まれる３次、５次、７次および９次の高調波成分を同時に除去する場合を一例として説明する。
【００５１】
４．１）構成
図９において、本実施例による光周波数変換装置８８は、４つの光高調波除去部８０−１〜８０−４と、変調信号発振器１１と、３つの光位相光位相制御部１２−１〜１２−３と、３つの位相制御部１４−１〜１４−３と、所望バイアス点制御部１６と、から構成される。図１０に示すように、光高調波除去部８０は、光単側波帯変調器１０と、所望光移相量制御部１３と、位相制御部１４とを備える。
【００５２】
光高調波除去部８０−１〜８０−４は、変調信号発振器１１にて発生する変調信号を個別変調信号として入力光波を変調する。具体的には、光高調波除去部８０−１は変調信号発振器１１からの変調信号を個別変調信号として変調を行うが、光高調波除去部８０−２〜８０−４は、位相制御部１４−２〜１４−４によりそれぞれ位相差が与えられた個別変調信号によって変調を行う。すなわち、位相制御部１４−２は、光高調波除去部８０−１に入力する個別変調信号を基準として、光高調波除去部８０−２に入力する個別変調信号が−π／４の位相差となるように制御し、位相制御部１４−３は光高調波除去部８０−３に入力する個別変調信号がπ／８の位相差となるように制御し、位相制御部１４−４は光高調波除去部８０−４に入力する個別変調信号が−π／８の位相差となるように制御する。また、位相制御部１４−１〜１４−３および光高調波除去部８０−１〜８０−４の位相制御部１４は、変調信号発振器１１からの変調信号周波数情報に応じて位相制御動作点を変化させる。
【００５３】
光位相制御部１２−２は、光高調波除去部８０−１の出力光波を基準として、光高調波除去部８０−２の出力光波がπ／４の位相差となるように制御し、光位相制御部１２−３は光高調波除去部８０−３の出力光波が−π／８の位相差となるように制御し、光位相制御部１２−４は光高調波除去部８０−４の出力光波がπ／８の位相差となるように制御する。
【００５４】
所望バイアス点制御部１６は、変調信号が未入力の場合の４つの光高調波除去部８０−１〜８０−４の出力光波の光強度が最小となるように、それらのバイアス点を制御する。具体的には、バイアス電圧と光強度変調器の出力光波の光強度の関係を示した図６中のＡ点が所望のバイアス点である。
【００５５】
４．２）動作
図９に示す本実施例による光周波数変換装置８８において、２つの光高調波除去部８０−１および８０−２と、光位相制御部１２−２と、位相制御部１４−２とから構成される第１の光回路は、図８に示す第２実施例による光周波数変換装置７８の構成と等価である。したがって、光高調波除去部８０−１の出力光波と光位相制御部１２−２の出力光波とを合波すると、図７（Ｃ）に示すように、ｆ０＋（８ｎ＋１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分を含む出力光波が得られる。ただし、図７（Ｃ）の周波数スペクトルには６次以上の高調波が図示されていない。
【００５６】
図９に示す本実施例による光周波数変換装置８８は、２つの光高調波除去部８０−３および８０−４と、２つの光位相制御部１２−３および１２−４と、２つの位相制御部１４−３および１４−４とからなる第２の光回路を上記第１の光回路と並列に設ける。この第２の光回路は、２つの光高調波除去部８０−３および８０−４の出力光波の位相と、変調信号の位相が異なる点を除けば、図８に示す第２実施例による光周波数変換装置７８の構成と等価である。したがって、上述したように、光位相制御部１２−３を−π／８、光位相制御部１２−４をπ／８、位相制御部１４−３をπ／８、位相制御部１４−４を−π／８の位相差を与えるようにそれぞれ設定することにより、ｆ０＋（８ｎ＋１）ｆの周波数成分を含むが、ｆ０＋（１６ｎ−７）ｆの周波数成分の位相がπだけ反転する。
【００５７】
したがって、第１の光回路の出力光波と第２の光回路の出力光波とを合波することで、位相が互いにπだけ反転する周波数成分が相殺され、光周波数変換装置８８の出力光波として、ｆ０＋（１６ｎ＋１）ｆの周波数成分を含む周波数スペクトルが得られる。すなわち、出力光波に含まれる３次、５次、７次および９次の周波数成分（ｆ０−３ｆ、ｆ０＋５ｆ、ｆ０−７ｆ、ｆ０＋９ｆ）を同時に除去することが可能となる。
【００５８】
４．３）効果
このように所望の精度に応じて、並列に配置する光高調波除去部８０の個数を増やし、各光高調波除去部の入力光波の位相を調整する光位相制御部と、光高調波除去部を駆動する変調信号の位相を変化する位相制御部を備え、所望バイアス点制御部にて光高調波除去部のバイアスを制御することにより、光高調波除去部の出力光波に含まれる周波数成分のうち、除去を目的とする高調波成分の位相をπだけ反転することにより、干渉により任意の高調波を除去することが可能である。
【００５９】
本実施例の効果は上述した第３実施例の効果と同様であり、光周波数変換装置８８は４つの光高調波除去部８０−１〜８０−４を利用することにより、３次、５次、７次および９次の高調波成分を除去することができ、光バンドパスフィルタを用いることなく、入力光波の周波数ｆ０を任意の偏移量だけ偏移させることが可能となる。しかも、図７（Ｄ）に示すように、入力光波がデータ信号である場合も、他の高調波成分との重なり合いによる出力データ信号の劣化を生じない。
【００６０】
５．第４実施例
上述した第１実施例〜第３実施例では、光単側波帯変調器１０を複数個用いて光周波数変換装置を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に述べる第４〜第６実施例のように、光干渉計や遅延制御手段を用いて同等の機能を実現することもできる。以下、説明を煩雑にしないために、搬送波周波数ｆ０の入力光波を周波数ｆの変調信号を用いて光周波数ｆ０＋ｆの出力光波に変換し、さらに出力光波に含まれる３次と５次の高調波、すなわち光周波数（ｆ０−３ｆ）の周波数成分と光周波数（ｆ０＋５ｆ）の周波数成分とを同時に除去する場合を一例として説明する。
【００６１】
５．１）構成
図１１および図１２に示すように、本発明の第４実施例による光周波数変換装置９８は、光抑圧搬送波変調器９０と、変調信号発振器１１と、光位相制御部１２−２と、光遅延制御部９３−２と、２つの光干渉計９５−１および９５−２とから構成される。光抑圧搬送波変調器９０は入力光波を変調信号発振器１１から変調信号に従って変調し、その出力光波は２分岐され、一方は光干渉計９５−１を通して、他方は光位相制御部１２−２、光遅延制御部９３−２および光干渉系９５−２を通して合波され、出力光波として出力される。
【００６２】
光抑圧搬送波変調器９０は、図１２（Ａ）に示すように、共振型光強度変調器３０および所望バイアス点制御部１６から構成される。共振型光強度変調器３０は変調信号発振器１１からの変調信号に基づいて入力光波を変調する。所望バイアス点制御部１６は変調信号が未入力の場合の共振型光強度変調器３０の出力光波の光強度が最小となるように、共振型光強度変調器３０のバイアス点を制御する。具体的には、バイアス電圧と光強度変調器の出力光波の光強度の関係を示した図６中のＡ点が所望のバイアス点である。
【００６３】
光干渉計９５（９５−１および９５−２）は、図１２（Ｂ）に示すように、マッハツェンダ導波路の一方のアームに光位相制御部１２と光遅延制御手段９３とが設けられ、この一方のアームの光波が他方のアームの光波と合波され出力される。光干渉計９５の光位相制御部１２は、光干渉計の入力光波を基準として、光位相制御部１２の出力光波が−π／２の位相差となるように制御し、光干渉計９５の光遅延制御部９３は、その入力光波をＴ／２だけ遅延させて出力するように制御する。また、光遅延制御部９３は、変調信号発振器１１からの変調信号の周波数に応じて位相制御動作点を変化させる。なお、変調信号発振器１１が生成する変調信号は、単一の周波数の正弦波であり、その周波数をｆとし、その逆数をＴ（＝１／ｆ）と呼ぶ。
【００６４】
光位相制御部１２−２は、２つの光干渉計９５−１および９５−２の入力光波の間に−π／４の位相差が付くように制御する。また、光遅延制御部９３−２は、２つの光干渉計９５−１および９５−２の入力光波の間にＴ／４の遅延が付くように制御する。また、光遅延制御部９３−２は、変調信号発振器１１からの変調信号の周波数に応じて位相制御動作点を変化させる。
【００６５】
５．２）動作
まず、光抑圧搬送波変調器９０は、図７（Ａ）に示す光周波数スペクトルを有する搬送波周波数ｆ０の連続波レーザ光を入力したときに、図２（Ｂ）に示すようにｆ０＋（２ｎ−１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分を有する光波を生成する。
【００６６】
光干渉計９５−１は、図１２（Ｂ）に示すように、入力光波を２分岐し、一方の入力光波に含まれるｆ０＋（４ｎ−１）ｆの周波数成分の位相がπだけ反転するため、合波した際に、互いに位相がπだけ異なる周波数成分は相殺され、図７（Ｂ）に示すように、光干渉計９５−１の出力光波にはｆ０＋（４ｎ＋１）ｆの周波数成分が含まれる。
【００６７】
一方、光干渉計９５−２の出力光波も同じく図７（Ｂ）に示すスペクトルを有するが、各周波数成分の位相が異なる。すなわち、光干渉計９５−２の出力光波に含まれるｆ０＋（８ｎ−３）ｆの周波数成分の位相がπだけ反転する。したがって、光干渉計９５−１および９５−２の出力光波が合波することで、互いに位相がπだけ異なる周波数成分が相殺され、図７（Ｃ）に示すようにｆ０＋（８ｎ＋１）ｆの周波数成分を含む出力光波が得られる。
【００６８】
５．３）効果
上述したように、本実施例による光周波数変換装置９８は、上述した第１実施例および第２実施例と同様に、入力光波を任意の周波数偏移量だけ偏移させることができ、さらに光周波数変換装置９８の出力光波のｆ０−３ｆとｆ０＋５ｆの周波数成分を除去することが可能となる。また、変調信号発振器１１の動作周波数ｆを動的に変化させることにより、入力光波の周波数を動的に偏移させることが可能である。
【００６９】
なお、搬送波周波数ｆ０の入力光波を逆方向、すなわち周波数ｆ０−ｆの出力光波へ変換し、さらに出力光波に含まれる光周波数（ｆ０＋３ｆ）の周波数成分と、光周波数（ｆ０−５ｆ）の周波数成分を同時に除去する場合には、例えば、２つの光干渉計９５−１および９５−２の備える光位相制御部１２にてπ／２の位相差を与え、光抑圧搬送波変調器９０の出力光波を基準として光位相制御部１２−２にてπ／４の位相差を付くように制御すればよい。
【００７０】
６．第５実施例
上述した光周波数変換装置９８における２つの光干渉計９５−１および９５−２は、次に述べる本発明の第５実施例によれば、３つの光位相制御部と３つの光遅延制御部とを利用して構成することができる。以下、説明を煩雑にしないために、搬送波周波数ｆ０の入力光波を周波数ｆの変調信号を用いて光周波数ｆ０＋ｆの出力光波に変換し、さらに出力光波に含まれる３次と５次の高調波、すなわち光周波数（ｆ０−３ｆ）の周波数成分と光周波数（ｆ０＋５ｆ）の周波数成分とを同時に除去する場合を一例として説明する。
【００７１】
６．１）構成
図１３に示すように、本実施例による光周波数変換装置１０８は、光抑圧搬送波変調器９０と、変調信号発振器１１と、３つの光位相制御部１２−１〜１２−３と、３つの光遅延制御部９３−２〜９３−４とからなる。光抑圧搬送波変調器９０は入力光波を変調信号発振器１１から変調信号に従って変調し、その出力光波は４分岐され、第１の分岐光はそのまま、第２の分岐光は光位相制御部１２−２および光遅延制御部９３−２を通して、第３の分岐光は光位相制御部１２−３および光遅延制御部９３−３を通して、第４の分岐光は光位相制御部１２−４および光遅延制御部９３−４を通して合波され出力光波として出力される。
【００７２】
光位相制御部１２−２は、光抑圧搬送波変調器９０の出力光波を基準として、−π／２の位相差となるように制御し、光位相制御部１２−３は−π／４の位相差となるように制御し、光位相制御部１２−４は−３π／４の位相差となるように制御する。
【００７３】
光遅延制御部９３−２は、光抑圧搬送波変調器９０の出力光波を基準として、Ｔ／２の遅延を与え、光遅延制御部９３−３はＴ／４の遅延を与え、光遅延制御部９３−４は３Ｔ／４の遅延を与えるように制御する。また、３つの光遅延制御部９３−１、９３−２および９３−３は、変調信号発振器１１からの変調信号の周波数に応じて位相制御動作点を変化させる。
【００７４】
６．２）動作
まず、光抑圧搬送波変調器９０は、図７（Ａ）に示す光周波数スペクトルを有する搬送波周波数ｆ０の連続波レーザ光を入力したときに、図２（Ｂ）に示すようにｆ０＋（２ｎ−１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分を有する光波を生成する。
【００７５】
光遅延制御部９３−２の出力光波は、図２（Ｂ）に示すスペクトルを有するが、ｆ０＋（４ｎ−１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分の位相がπだけ反転する。したがって、光抑圧搬送波変調器９０の出力光波と光遅延制御部９３−２の出力光波を合波すると、互いに位相がπだけ異なる周波数成分は相殺されるため、図７（Ｂ）に示すようにｆ０＋（４ｎ＋１）ｆの周波数成分が含まれる。
【００７６】
同様に、２つの光遅延制御部９３−３および９３−４の出力光波を合波した光波は、図７Ｂ）に示される周波数成分ｆ０＋（４ｎ＋１）ｆを有するが、そのうちｆ０＋（８ｎ−３）ｆの周波数成分の位相がπだけ反転する。
【００７７】
したがって、光抑圧搬送波変調器９０の出力光波と光遅延制御部９３−２の出力光波とを合波した光波と、光波光遅延制御部９３−３および９３−４の出力光波を合波した光波とを合波すると、互いに位相がπだけ異なる周波数成分が相殺されるため、光周波数変換装置１０８の出力光波には、図７（Ｄ）に示すように、ｆ０＋（８ｎ＋１）ｆの周波数成分が含まれる。
【００７８】
６．３）効果
上述したように、本実施例による光周波数変換装置１０８は、上述した第４実施例と同様に、入力光波を任意の周波数偏移量だけ偏移させることができ、さらに光周波数変換装置１０８の出力光波のｆ０−３ｆとｆ０＋５ｆの周波数成分を除去することが可能となる。また、変調信号発振器１１の動作周波数ｆを動的に変化させることにより、入力光波の周波数を動的に偏移させることが可能である。
【００７９】
７．第６実施例
本発明の第６実施例による光周波数変換装置は３つ以上の光干渉計を用いることにより更に高精度な光周波数変換を実現する。ここでは、説明を煩雑にしないために、搬送波周波数ｆ０の入力光波を周波数ｆの変調信号を用いて光周波数ｆ０＋ｆの出力光波に変換し、さらに出力光波に含まれる３次、５次、７次および９次の高調波成分を同時に除去する場合を一例として説明する。
【００８０】
７．１）構成
図１４において、本実施例による光周波数変換装置１１８は、光抑圧搬送波変調器９０と、変調信号発振器１１と、４つの光干渉計９５−１〜９５−４と、３つの光位相制御部１２−２〜１２−４と、３つの光遅延制御部９３−２〜９３−４と、から構成される。
【００８１】
光抑圧搬送波変調器９０は入力光波を変調信号発振器１１から変調信号に従って変調し、その出力光波は４分岐され、第１の分岐光は光干渉計９５−１を通して、第２の分岐光は光位相制御部１２−２、光遅延制御部９３−２および光干渉計９５−２を通して、第３の分岐光は光位相制御部１２−３、光遅延制御部９３−３および光干渉計９５−３を通して、第４の分岐光は光位相制御部１２−４、光遅延制御部９３−４および光干渉計９５−４を通して合波され出力光波として出力される。
【００８２】
光位相制御部１２−２は、光抑圧搬送波変調器９０の出力光波を基準として、−π／４の位相差となるように、光位相制御部１２−３は−π／８の位相差となるように、光位相制御部１２−４は−３π／８の位相差となるように、それぞれ制御する。
【００８３】
光遅延制御部９３−２は、光抑圧搬送波変調器９０の出力光波を基準として、Ｔ／４の遅延が付くように、光遅延制御手段９３−３はＴ／８の遅延が付くように、光遅延制御部９３−４は３Ｔ／８の遅延が付くように、それぞれ制御する。
【００８４】
７．２）動作
光干渉計９５−１と、光位相制御部１２−２、光遅延制御手段９３−２および光干渉計９５−２とから構成される第１の光回路と、上述の第５実施例における光周波数変換装置１０８とは等価であるため、出力光波は図７（Ｄ）に示すようにｆ０＋（８ｎ＋１）ｆ（ｎは整数）の周波数成分を含む。
【００８５】
一方、光位相制御部１２−３、光遅延制御部９３−３および光干渉計９５−３と光位相制御部１２−４、光遅延制御部９３−４および光干渉計９５−４とから構成される第２の光回路の出力光波には、図７（Ｄ）に示すようなｆ０＋（８ｎ＋１）ｆの周波数成分が含まれるが、そのうちｆ０＋（１６ｎ−７）ｆの周波数成分の位相がπ反転する。
【００８６】
したがって、第１の光回路の出力光波と第２の光回路の出力光波とを合波すると、互いに位相がπだけ異なる周波数成分は相殺され、光周波数変換装置１１８の出力光波にはｆ０＋（１６ｎ＋１）ｆの周波数成分が含まれる。
【００８７】
７．３）効果
上述したように、本実施例による光周波数変換装置１１８は、上述した第４実施例および第５実施例と同様の効果を有すると共に、所望の精度に応じて、並列に配置する光干渉計の個数を増やし、各光干渉計の入力光波の位相を調整する光位相制御部と、光干渉計の入力光波の遅延量を制御する光遅延制御部とを備え、光高調波除去部の出力光波に含まれる周波数成分のうち、除去すべき高調波成分の位相をπだけ反転することにより、干渉によって任意の高調波を除去することが可能である。
【００８８】
すなわち、４つの光干渉計９５−１〜９５−４を利用することにより、３次、５次、７次および９次の高調波成分を除去することができ、光バンドパスフィルタを用いることなく、入力光波の周波数ｆ０を任意の偏移量だけ偏移させることが可能となる。しかも、図７（Ｄ）に示すように、入力光波がデータ信号である場合も、他の高調波成分との重なり合いによる出力データ信号の劣化を生じない。
【００８９】
８．付記
上述した実施例の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
【００９０】
（付記１）
光単側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換装置であって、
前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御手段と、
前記入力光波を前記複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調を行う複数の光単側波帯変調手段と、
前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御手段と、
前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成する合波手段と、
を有し、前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする光周波数変換装置。
【００９１】
（付記２）
前記複数の光位相制御手段からそれぞれ出力される前記複数の光波は同一の周波数スペクトルを有し、かつ前記所定高調波成分について位相差がπとなるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする付記１に記載の光周波数変換装置。
【００９２】
（付記３）
前記複数の位相制御手段の個数をｎ、前記入力光波の周波数をｆ０、前記変調信号の周波数をｆ、前記所定高調波成分の周波数をｆ０＋（２ｍ＋１）ｆとした時、ｎはｌｏｇ２（ｍ）以上の最小の整数であり、前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差はそれぞれπ／２ｋ＋１および−π／２ｋ＋１（ｋ＝１，…，ｎ−１）であることを特徴とする付記１または２に記載の光周波数変換装置。
【００９３】
（付記４）
前記入力光波は周波数ｆ０の光信号であり、前記変調信号は周波数ｆが変化する電気信号であり、前記出力光波は前記目的周波数がｆ０＋ｆあるいはｆ０−ｆの光信号であることを特徴とする付記１−３の１項に記載の光周波数変換装置。
【００９４】
（付記５）
前記複数の位相制御手段は前記変調信号の周波数ｆに依存して位相制御動作点を変化させることを特徴とする付記４に記載の光周波数変換装置。
【００９５】
S （付記６）
前記複数の光単側波帯変調手段の各々は、当該光単側波帯変調手段に対する個別変調信号が未入力である状態で当該光単側波帯変調手段の出力光波の光強度が最小になるようにバイアス設定されることを特徴とする付記１−５のいずれか１項に記載の光周波数変換装置。
【００９６】
（付記７）
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換方法であって、
複数の位相制御手段が前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成し、
複数の光単側波帯変調手段が前記複数の個別変調信号に従って前記入力光波をそれぞれ変調し、
複数の光位相制御手段が前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与え、
合波手段が前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成し、
前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差は前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように設定されることを特徴とする光周波数変換方法。
【００９７】
（付記８）
前記複数の光位相制御手段からそれぞれ出力される前記複数の光波は同一の周波数スペクトルを有し、かつ前記所定高調波成分について位相差がπとなるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする付記７に記載の光周波数変換方法。
【００９８】
（付記９）
前記複数の位相制御手段の個数をｎ、前記入力光波の周波数をｆ０、前記変調信号の周波数をｆ、前記所定高調波成分の周波数をｆ０＋（２ｍ＋１）ｆとした時、ｎはｌｏｇ２（ｍ）以上の最小の整数であり、前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差はそれぞれπ／２ｋ＋１および−π／２ｋ＋１（ｋ＝１，…，ｎ−１）であることを特徴とする付記７または８に記載の光周波数変換装置。
【００９９】
（付記１０）
前記入力光波は周波数ｆ０の光信号であり、前記変調信号は周波数ｆが変化する電気信号であり、前記出力光波は前記目的周波数がｆ０＋ｆあるいはｆ０−ｆの光信号であることを特徴とする付記７−９のいずれか１項に記載の光周波数変換方法。
【０１００】
（付記１１）
前記複数の位相制御手段は前記変調信号の周波数ｆに依存して位相制御動作点を変化させることを特徴とする付記１０に記載の光周波数変換方法。
【０１０１】
（付記１２）
前記複数の光単側波帯変調手段の各々は、当該光単側波帯変調手段に対する個別変調信号が未入力である状態で当該光単側波帯変調手段の出力光波の光強度が最小になるようにバイアス設定されることを特徴とする付記７−１１のいずれか１項に記載の光周波数変換方法。
【０１０２】
（付記１３）
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換して送信する光送信機であって、
前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御手段と、
前記入力光信号を前記複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調する複数の光単側波帯変調手段と、
前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光信号にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御手段と、
前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光信号を合波して送信光信号を生成する合波手段と、
を有し、前記送信光信号の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする光送信機。
【０１０３】
（付記１４）
前記複数の光位相制御手段からそれぞれ出力される前記複数の光信号は同一の周波数スペクトルを有し、かつ前記所定高調波成分について位相差がπとなるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする付記１３に記載の光送信機。
【０１０４】
（付記１５）
前記複数の位相制御手段の個数をｎ、前記入力光波の周波数をｆ０、前記変調信号の周波数をｆ、前記所定高調波成分の周波数をｆ０＋（２ｍ＋１）ｆとした時、ｎはｌｏｇ２（ｍ）以上の最小の整数であり、前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差はそれぞれπ／２ｋ＋１および−π／２ｋ＋１（ｋ＝１，…，ｎ−１）であることを特徴とする付記１３または１４に記載の光周波数変換装置。
【０１０５】
（付記１６）
前記入力光信号は周波数ｆ０の光信号であり、前記変調信号は周波数ｆが変化する電気信号であり、前記送信光信号は前記目的周波数がｆ０＋ｆあるいはｆ０−ｆの光信号であることを特徴とする付記１３−１５のいずれか１項に記載の光送信機。
【０１０６】
（付記１７）
前記複数の位相制御手段は前記変調信号の周波数ｆに依存して位相制御動作点を変化させることを特徴とする付記１６に記載の光送信機。
【０１０７】
（付記１８）
前記複数の光単側波帯変調手段の各々は、当該光単側波帯変調手段に対する個別変調信号が未入力である状態で当該光単側波帯変調手段の出力光波の光強度が最小になるようにバイアス設定されることを特徴とする付記１３−１７のいずれか１項に記載の光送信機。
【０１０８】
（付記１９）
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換装置であって、
前記入力光波を前記変調信号に従って変調する光抑圧搬送波変調手段と、
前記光抑圧搬送波変調手段から出力された光波を入力し、その光波の複数の分岐光をそれぞれ伝播させる複数の導波路を有し、前記複数の導波路を伝播した複数の分岐光を合波して前記出力光波を生成する第１光干渉手段と、
前記第１光干渉手段の前記複数の導波路には、第１光位相制御手段、第１光遅延制御手段および第２光干渉手段が設けられ、前記第２光干渉手段は２つの導波路を有し、一方の導波路には第２光位相制御手段および第２光遅延制御手段が設けられ、
前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように、前記複数の導波路の各々に設けられた前記第１光位相制御手段および前記第１光遅延制御手段の光位相差および光遅延量がそれぞれ設定されることを特徴とする光周波数変換装置。
【０１０９】
（付記２０）
前記複数の導波路からそれぞれ出力される光波は同一の周波数スペクトルを有し、かつ前記所定高調波成分について位相差がπとなるように前記第１光位相制御手段および前記第１光遅延制御手段の光位相差および光遅延量がそれぞれ設定されることを特徴とする付記１９に記載の光周波数変換装置。
【０１１０】
（付記２１）
前記入力光波は周波数ｆ０の光信号であり、前記変調信号は周波数ｆが変化する電気信号であり、前記出力光波は前記目的周波数がｆ０＋ｆあるいはｆ０−ｆの光信号であることを特徴とする付記１９または２０に記載の光周波数変換装置。
【０１１１】
（付記２２）
前記第１光遅延制御手段および前記第２光遅延制御手段は前記変調信号の周波数ｆに依存して位相制御動作点を変化させることを特徴とする付記２１に記載の光周波数変換装置。
【０１１２】
（付記２３）
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換方法であって、
光抑圧搬送波変調手段が前記入力光波を前記変調信号に従って変調し、
第１光干渉手段が前記光抑圧搬送波変調手段から出力された光波を入力し、その光波の複数の分岐光を複数の導波路を通してそれぞれ伝播させ、前記複数の導波路を伝播した複数の分岐光を合波して前記出力光波を生成し、
前記第１光干渉手段の前記複数の導波路には、第１光位相制御手段、第１光遅延制御手段および第２光干渉手段が設けられ、前記第２光干渉手段は２つの導波路を有し、一方の導波路には第２光位相制御手段および第２光遅延制御手段が設けられ、
前記複数の導波路の各々に設けられた前記第１光位相制御手段および前記第１光遅延制御手段の光位相差および光遅延量が、前記出力光波の目的周波数以外の所定高調波成分が除去されるように、それぞれ設定される、
ことを特徴とする光周波数変換方法。
【０１１３】
（付記２４）
前記複数の導波路からそれぞれ出力される光波は同一の周波数スペクトルを有し、かつ前記所定高調波成分について位相差がπとなるように前記第１光位相制御手段および前記第１光遅延制御手段の光位相差および光遅延量がそれぞれ設定されることを特徴とする付記２３に記載の光周波数変換方法。
【０１１４】
（付記２５）
前記入力光波は周波数ｆ０の光信号であり、前記変調信号は周波数ｆが変化する電気信号であり、前記出力光波は前記目的周波数がｆ０＋ｆあるいはｆ０−ｆの光信号であることを特徴とする付記２３または２４に記載の光周波数変換方法。
【０１１５】
（付記２６）
前記第１光遅延制御手段および前記第２光遅延制御手段は前記変調信号の周波数ｆに依存して位相制御動作点を変化させることを特徴とする付記２５に記載の光周波数変換方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は光送信器などに用いられる光周波数変換器に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  光単側波帯変調器
１１  変調信号発振器
１２、２０１  光位相制御部
１３  光移相量制御部
１４、１０１  位相制御部
１６  所望バイアス点制御部
３０  共振型光強度変調器
３２  光移相器
６８、７８、８８、９８、１０８、１１８  光周波数変換装置
８０  高調波除去部
９０  光抑圧搬送波変調器
９３  光遅延制御部
９５  光干渉計
【図１】
2012147324.tif 000003
【図２】
2012147324.tif 000004
【図３】
2012147324.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012147324.tif 000009
【図８】
2012147324.tif 000010
【図９】
2012147324.tif 000011
【図１０】
2012147324.tif 000012
【図１１】
2012147324.tif 000013
【図１２】
2012147324.tif 000014
【図１３】
2012147324.tif 000015
【図１４】
2012147324.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月13日(2012.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換装置であって、
前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御手段と、
前記入力光波を前記複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調する複数の光単側波帯変調手段と、
前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御手段と、
前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成する合波手段と、
を有し、前記出力光波の目的周波数以外の所定の３次以上の高調波成分が除去されるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする光周波数変換装置。
【請求項２】
前記複数の光位相制御手段からそれぞれ出力される前記複数の光波は同一の周波数スペクトルを有し、かつ前記所定高調波成分について位相差がπとなるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする請求項１に記載の光周波数変換装置。
【請求項３】
前記複数の位相制御手段の個数をｎ、前記入力光波の周波数をｆ０、前記変調信号の周波数をｆ、前記所定高調波成分の周波数をｆ０＋（２ｍ＋１）ｆとした時、ｎはｌｏｇ２（ｍ）以上の最小の整数であり、前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差はそれぞれπ／２ｋ＋１および−π／２ｋ＋１（ｋ＝１，…，ｎ−１）であることを特徴とする請求項１または２に記載の光周波数変換装置。
【請求項４】
前記入力光波は周波数ｆ０の光信号であり、前記変調信号は周波数ｆが変化する電気信号であり、前記出力光波は前記目的周波数がｆ０＋ｆあるいはｆ０−ｆの光信号であることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の光周波数変換装置。
【請求項５】
前記複数の位相制御手段は前記変調信号の周波数ｆに依存して位相制御動作点を変化させることを特徴とする請求項４に記載の光周波数変換装置。
【請求項６】
前記複数の光単側波帯変調手段の各々は、当該光単側波帯変調手段に対する個別変調信号が未入力である状態で当該光単側波帯変調手段の出力光波の光強度が最小になるようにバイアス設定されることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の光周波数変換装置。
【請求項７】
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換方法であって、
複数の位相制御手段が変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成し、
複数の光単側波帯変調手段が前記複数の個別変調信号に従って前記入力光波をそれぞれ変調し、
複数の光位相制御手段が前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光波にそれぞれ光位相差を与え、
合波手段が前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光波を合波して前記出力光波を生成し、
前記複数の個別変調信号の位相差および前記光位相差は前記出力光波の目的周波数以外の所定の３次以上の高調波成分が除去されるように設定されることを特徴とする光周波数変換方法。
【請求項８】
変調信号に従って入力光信号を周波数変換して送信する光送信機であって、
前記変調信号から位相が異なる複数の個別変調信号をそれぞれ生成する複数の位相制御手段と、
前記入力光信号を前記複数の個別変調信号に従ってそれぞれ変調する複数の光単側波帯変調手段と、
前記複数の光単側波帯変調手段からそれぞれ出力された複数の光信号にそれぞれ光位相差を与える複数の光位相制御手段と、
前記複数の光位相制御手段から出力される複数の光信号を合波して送信光信号を生成する合波手段と、
を有し、前記送信光信号の目的周波数以外の所定の３次以上の高調波成分が除去されるように前記複数の個別変調信号の位相差と前記光位相差とが設定されることを特徴とする光送信機。
【請求項９】
側波帯変調方式を利用して入力光波を変調信号に従って周波数変換し出力光波を生成する光周波数変換装置であって、
前記入力光波を前記変調信号に従って変調する光抑圧搬送波変調手段と、
前記光抑圧搬送波変調手段から出力された光波を入力し、その光波の複数の分岐光をそれぞれ伝播させる複数の導波路を有し、前記複数の導波路を伝播した複数の分岐光を合波して前記出力光波を生成する第１光干渉手段と、
前記第１光干渉手段の前記複数の導波路には、第１光位相制御手段、第１光遅延制御手段および第２光干渉手段が設けられ、前記第２光干渉手段は２つの導波路を有し、一方の導波路には第２光位相制御手段および第２光遅延制御手段が設けられ、
前記出力光波の目的周波数以外の所定の３次以上の高調波成分が除去されるように、前記複数の導波路の各々に設けられた前記第１光位相制御手段および前記第１光遅延制御手段の光位相差および光遅延量がそれぞれ設定されることを特徴とする光周波数変換装置。
【国際調査報告】
2012147324.tif 000017
2012147324.tif 000018
2012147324.tif 000019
2012147324.tif 000020
2012147324.tif 000021
2012147324.tif 000022