(57)【要約】【課題】周囲の環境温度による光ファイバの熱伸縮に対してもＰＬＬ制御を正常に行うことができる高周波発振器を得る。【解決手段】レーザ光源が発生したレーザ光を光変調器により変調し、光ファイバを介して伝送した変調後のレーザ光を光電変換器により高周波信号に変換し、変換後の高周波信号からバンドパスフィルタにより所定の通過帯域成分を取り出し、当該所定の通過帯域成分の高周波信号の周波数を変調信号として前記光変調器に帰還すると共に発振信号として出力する高周波発振器において、高周波信号の周波数が一定になるように制御するＰＬＬ制御手段と、当該高周波発振器の発振周波数の変動をＰＬＬ制御手段の予め設定した周波数引き込み範囲内に納めるように高周波信号の位相を調整する位相調整手段を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から発生されたレーザ光を光変調器により変調し、光ファイバを介して伝送した変調後のレーザ光を光電変換器により高周波信号に変換し、変換後の高周波信号からバンドパスフィルタにより所定の通過帯域成分を取り出し、当該所定の通過帯域成分の高周波信号を変調信号として前記光変調器に帰還すると共に発振信号として出力する高周波発振器において、
前記高周波信号の周波数が一定になるように制御するＰＬＬ制御手段と、
当該高周波発振器の発振周波数の変動を前記ＰＬＬ制御手段の予め設定した周波数引き込み範囲内に納めるように前記高周波信号の位相を調整する位相調整手段を備えたことを特徴とする高周波発振器。
【請求項２】
位相調整手段は、光電変換器と光変調器の間に設けられ、高周波信号の位相を直接変化させる移相器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項３】
位相調整手段は、光変調器と光電変換器の間に設けられ、高周波信号の位相を調整する光路の長さを設定する光遅延器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項４】
位相調整手段は、
当該高周波発振器の周囲の環境温度を検出する温度検出器と、
前記検出された環境温度に基づいて当該位相調整手段で調整する所望の位相シフト量を判別する位相シフト量判別手段と、
前記判別された所望の位相シフト量に応じた制御電圧値を生成する電圧発生手段を有し、
前記生成された制御電圧値に応じて高周波信号の位相を調整することを特徴とする請求項２記載の高周波発振器。
【請求項５】
位相調整手段は、
当該高周波発振器の発振信号の周波数に基づいて当該位相調整手段で調整する所望の位相シフト量を判別する位相シフト量判別手段と、
前記判別された所望の位相シフト量に応じた制御電圧値を生成する電圧発生手段を有し、
前記生成された制御電圧値に応じて高周波信号の位相を調整することを特徴とする請求項２記載の高周波発振器。
【請求項６】
位相調整手段は、
ＰＬＬ制御手段で位相シフトに用いる制御信号の電圧値を検出する電圧検出器と、
前記検出された制御信号の電圧値に基づいて当該位相調整手段で調整する所望の位相シフト量を判別する位相シフト量判別手段と、
前記判別された所望の位相シフト量に応じた制御電圧値を生成する電圧発生手段を有し、
前記生成された制御電圧値に応じて高周波信号の位相を調整することを特徴とする請求項２記載の高周波発振器。
【請求項７】
位相調整手段は、
当該高周波発振器の周囲の環境温度を検出する温度検出器と、
前記検出された環境温度に基づいて切り替え制御信号を出力する制御信号出力部と、
それぞれ光路長が異なる複数の光ファイバと、
前記切り替え制御信号に応じて前記複数の光ファイバのうちから所望の光路長の光ファイバを選択して光変調器と光電変換器の間の光伝送路の一部として接続する光路切り替え器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項８】
位相調整手段は、
当該高周波発振器の発振信号の周波数に基づいて切り替え制御信号を出力する制御信号出力部と、
それぞれ光路長が互いに異なる複数の光ファイバと、
前記切り替え制御信号に応じて前記複数の光ファイバのうちから所望の光路長の光ファイバ選択して光変調器と光電変換器の間の光伝送路の一部として接続する光路切り替え器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項９】
位相調整手段は、
ＰＬＬ制御手段で位相シフトに用いる制御信号の電圧値を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器で検出された電圧値に基づいて切り替え制御信号を出力する制御信号出力部と、
それぞれ光路長が異なる複数の光ファイバと、
前記切り替え制御信号に応じて前記複数の光ファイバのうちから所望の光路長の光ファイバを選択して光変調器と光電変換器の間の光伝送路の一部として接続する光路切り替え器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項１０】
光変調器と光電変換器の間で使用する光ファイバの長さの大部分を複数光路切り替え器間以外の光路に割当て、残りの短い部分を前記複数光路切り替え器で切り替える複数の光ファイバに割当てたことを特徴とする請求項７から請求項９のうちのいずれか１項記載の高周波発振器。
【請求項１１】
位相調整手段は、
当該高周波発振器の周囲の環境温度を検出する温度検出器と、
前記検出された環境温度に基づいて切り替え制御信号を出力する制御信号出力部と、
それぞれ長さが異なる複数の電気信号伝送路と、
前記切り替え制御信号に応じて前記複数の電気信号伝送路のうちから所望の長さの電気信号伝送路を選択して光電変換器と光変調器の間のＲＦ伝送路の一部として接続する伝送路切り替え器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項１２】
位相調整手段は、
当該高周波発振器の発振信号の周波数に基づいて切り替え制御信号を出力する制御信号出力部と、
それぞれ長さが異なる複数の電気信号伝送路と、
前記切り替え制御信号に応じて前記複数の電気信号伝送路のうちから所望の長さの電気信号伝送路を選択して光電変換器と光変調器の間のＲＦ伝送路の一部として接続する伝送路切り替え器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項１３】
位相調整手段は、
ＰＬＬ制御手段で位相シフトに用いる制御信号の電圧値を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器で検出された電圧値に基づいて切り替え制御信号を出力する制御信号出力部と、
それぞれ長さが異なる複数の電気信号伝送路と、
前記切り替え制御信号に応じて前記複数の電気信号伝送路のうちから所望の長さの電気信号伝送路を選択して光電変換器と記光変調器の間のＲＦ伝送路に接続する伝送路切り替え器を有したことを特徴とする請求項１記載の高周波発振器。
【請求項１４】
レーザ光源から発生されたレーザ光を光変調器により変調し、光ファイバを介して伝送した変調後のレーザ光を光電変換器により高周波信号に変換し、変換後の高周波信号からバンドパスフィルタにより所定の通過帯域成分を取り出し、当該所定の通過帯域成分の高周波信号の周波数を変調信号として前記光変調器に帰還すると共に発振信号として出力する高周波発振器において、
前記所定の通過帯域成分の高周波信号の周波数が一定になるように制御するＰＬＬ制御手段と、
当該高周波発振器の周囲の環境温度を検出する温度検出器と、
前記検出された環境温度に基づいて、当該高周波発振器の発振周波数の変動を前記ＰＬＬ制御手段の予め設定した周波数引き込み範囲内に納めるために必要なレーザ光の所望の出力波長を判別する出力波長判別手段を備え、
前記レーザ光源として、前記判別された所望の出力波長のレーザ光を発生する波長可変レーザ光源を使用したことを特徴とする高周波発振器。
【請求項１５】
出力波長判別手段は、温度検出器で検出された環境温度の代わりに、当該高周波発振器の発振信号の周波数に基づいてレーザ光の所望の出力波長を判別するようにしたことを特徴とする請求項１４記載の高周波発振器。
【請求項１６】
出力波長判別手段は、温度検出器で検出された環境温度の代りに、ＰＬＬ制御手段で位相シフトに用いる制御信号の電圧値に基づいてレーザの所望の出力波長を判別するようにしたことを特徴とする請求項１４記載の高周波発振器。
【請求項１７】
レーザ光源から発生されたレーザ光を光変調器で変調し、光ファイバを介して伝送した変調後のレーザ光を光電変換器により高周波信号に変換し、変換後の高周波信号からバンドパスフィルタにより所定の通過帯域成分を取り出し、当該所定の通過帯域成分の高周波信号を変調信号として前記光変調器に帰還すると共に発振信号として出力する高周波発振器において、
当該高周波発振器の周囲の環境温度を検出する温度検出器と、
前記検出された環境温度に基づいて、当該高周波発振器の発振周波数の変動を抑えるために必要なレーザ光の所望の出力波長を判別し、判別した所望の出力波長を表す波長情報信号を出力する出力波長判別手段を備え、
前記レーザ光源として、入力される前記波長情報信号が指示する所望の出力波長のレーザ光を発生する波長可変レーザ光源を使用したことを特徴とする高周波発振器。
【請求項１８】
出力波長判別手段は、温度検出器で検出された検出温度の代わりに、当該高周波発振器の発振信号の周波数に基づいてレーザ光の所望の出力波長を判別するようにしたことを特徴とする請求項１７記載の高周波発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ミリ波やマイクロ波などの高周波信号を発生する高周波発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波やマイクロ波を取り出す高周波発振器として光電気発振器を用いたものがある。光電気発振器は、レーザ光源から発生されたレーザ光を光変調器で強度変調し、変調されたレーザ光を光電変換器により電気信号である高周波信号に変換し、変換後の高周波信号からバンドパスフィルタにより所定の通過帯域成分を取り出し、当該所定の通過帯域成分の高周波信号を変調信号として光変調器に帰還する構成を持つ（例えば、特許文献１参照）。したがって、発振器の出力として、強度変調されたレーザ光を得たり、光電変換された高周波信号を得たりできる。
このような光電気発振器では、光路に光ファイバ等を用いて長距離化することで、低位相雑音化を実現しているが、一方で周囲の環境温度の変動により、ファイバの熱伸縮が生じ、信号周波数が変動するという問題がある。この問題を解決する方法として、光変調器までの帰還路に位相ロックループ（Phase Lock Loop、以下「ＰＬＬ」と称する）を設け、電気信号である高周波信号の位相を自動的に制御することで、信号周波数を安定化させる方法が提案できる。また、ＰＬＬ制御では、基準発振器を設けることにより、信号周波数を基準発振器の周波数、あるいはこの周波数が逓倍された周波数（もしくは分周された周波数）に一致させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５１９５１号公報（段落番号［００２０］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電気発振器を用いた高周波発振器において、上述のようにＰＬＬ制御を設けることにより、ある程度の周囲の環境温度による光ファイバの熱伸縮に起因する信号周波数の変動にも対処することはできる。しかし、実際には、環境温度の変動が大きくなって光ファイバの熱伸縮が顕著となった場合、あるいは振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等により、高周波発振器はＰＬＬ制御可能な引き込み周波数範囲外で発振してしまい、信号周波数の安定化が実現できなくなるという問題がある（図３により後述する）。また、初期設定時の温度状態において、発振信号の周波数がＰＬＬ制御可能な周波数範囲の境目付近に存在していた場合には、わずかな温度変動によって信号周波数がＰＬＬ制御可能範囲外に変動してしまい、信号周波数の安定化が実現できなくなるという問題がある（図４、図５により後述する）。
【０００５】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、周囲の環境温度による光ファイバの熱伸縮、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等に対してもＰＬＬ制御を正常に行うことができる高周波発振器を得ることを目的とする。
また、この発明は、ＰＬＬ制御を用いない構成においても、発振周波数の変動を抑えることが可能な高周波発振器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高周波発振器は、レーザ光源から発生されたレーザ光を光変調器により変調し、光ファイバを介して伝送した変調後のレーザ光を光電変換器により高周波信号に変換し、変換後の高周波信号からバンドパスフィルタにより所定の通過帯域成分を取り出し、当該所定の通過帯域成分の高周波信号を変調信号として光変調器に帰還すると共に発振信号として出力する高周波発振器において、高周波信号の周波数が一定になるように制御するＰＬＬ制御手段と、当該高周波発振器の発振周波数の変動をＰＬＬ制御手段の予め設定した周波数引き込み範囲内に納めるように高周波信号の位相を調整する位相調整手段を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、高周波発振器は、周囲の環境温度の変動により光ファイバの熱伸縮が顕著となった場合、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等が発生した場合でもＰＬＬ制御可能な周波数範囲内で発振できるため、ＰＬＬ制御による支障のない信号周波数の安定化を実現できる。また、初期設定時の温度状態において、発振信号の周波数がＰＬＬ制御可能な周波数範囲の境目付近に存在していた場合にも、温度変動によって信号周波数がＰＬＬ制御可能範囲外に変動することはなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。
図１において、この高周波発振器は、大きく分けて光信号を伝送する光伝送系１と、電気信号である高周波信号（以下、「ＲＦ信号」と称する）を伝送するＲＦ信号伝送系２（電気伝送系）とから構成されている。光伝送系１は、レーザ光源１０、光学路（例えば光ファイバ）１１、光変調器１２、光ファイバ１３および光電変換器１４により構成されている。ＲＦ信号伝送系２は、バンドパスフィルタ１５、ＰＬＬ制御系（ＰＬＬ制御手段）３、移相器１８、アンプ１９およびカプラ２０により構成されている。また、ＲＦ信号伝送系２に含まるＰＬＬ制御系３は、移相器１６、カプラ１７、基準発振器２１、分周器２２およびＰＬＬ回路２３により構成されている。
【０００９】
次に、図１の高周波発振器の全体の動作について説明する。
光伝送系１において、レーザ光源１０はレーザ光を発生し、発生したレーザ光を、例えば光ファイバ１１によって接続され光変調器１２に出力する。光変調器１２は、レーザ光源１０から与えられたレーザ光を、ＲＦ信号伝送系２のカプラ２０から与えられるＲＦ信号に応じて強度変調し、変調後のレーザ光を光ファイバ１３に出力する。光ファイバ１３は、光変調器１２から出力された変調後のレーザ光を光電変換器１４に伝送する。光電変換器１４では、光ファイバ１３により伝送された変調後のレーザ光を直接検波（自乗検波）によってＲＦ信号に変換し、変換後のＲＦ信号を、例えば同軸ケーブル等の電線ケーブルを介してＲＦ信号伝送系２のバンドパスフィルタ１５に伝送する。
【００１０】
ＲＦ信号伝送系２において、バンドパスフィルタ１５は、光電変換器１４により変換されたＲＦ信号に対して、予め設定されたバンドパスフィルタの中心周波数を含む所定の通過帯域以外の周波数帯域の信号成分やスプリアスを遮断して、所定の通過帯域に含まれている信号成分のみを通過させて移相器１６に与える。移相器１６は、バンドパスフィルタ１５を通過したＲＦ信号の位相を、後述するＰＬＬ回路２３から出力される制御信号の電圧値に応じて調整する。カプラ１７は、移相器１６により位相調整されたＲＦ信号を２つに分岐し、一方のＲＦ信号を移相器１８に出力し、他方のＲＦ信号を分周器２２に出力する。
【００１１】
移相器１８は、カプラ１７で分岐された一方のＲＦ信号を、予め設定された所定の位相に調整してアンプ１９に出力する。なお、この移相器１８の詳細な機能については後述する。電気アンプであるアンプ１９は、移相器１８から出力されたＲＦ信号を増幅してカプラ２０に出力する。カプラ２０では、アンプ１９で増幅されたＲＦ信号を２つに分岐し、一方のＲＦ信号を、例えば同軸ケーブル等の電線ケーブルを介して光変調器１２に出力すると共に、他方のＲＦ信号を、当該発振器の発振信号として外部に出力する。
光変調器１２では、カプラ２０で分岐された他方のＲＦ信号を変調信号としてレーザ光を強度変調する。この高周波発振器は、光変調器１２にＲＦ信号を入力させることにより帰還回路を構成しているが、この帰還回路において、回路全体の損失よりも大きくなるように帰還ゲインを設定することにより、バンドパスフィルタ１５で設定された所定の周波数で発振することになる。
【００１２】
分周器２２では、カプラ１７で分岐された他方のＲＦ信号の周波数を予め設定された値に分周してＰＬＬ回路２３に出力する。ＰＬＬ制御系３内に設けられた基準発振器２１は、予め設定された所定の周波数の基準信号（ＲＦ信号）を発振しており、この基準信号をＰＬＬ回路２３に出力している。ＰＬＬ回路２３では、分周器２２で分周されたＲＦ信号と基準発振器２１からの基準信号の周波数とを比較し、その周波数差に応じた電圧値の制御信号を生成して移相器１６に出力する。この場合、ＰＬＬ回路２３は、分周器２２からのＲＦ信号の周波数が基準発振器２１からの基準信号の周波数より進んでいる旨を示していれば、ＲＦ信号の周波数の位相が遅くなるような電圧値の制御信号を生成する。したがって、移相器１６では、この制御信号の電圧値に応じてバンドパスフィルタ１５から入力されるＲＦ信号の位相を遅らせる。一方、分周器２２からのＲＦ信号の周波数が基準信号の周波数より遅れている旨を示していれば、ＰＬＬ回路２３はＲＦ信号の周波数の位相が進むような電圧値の制御信号を生成し、移相器１６では、この制御信号に応じてＲＦ信号の位相を進ませる。
【００１３】
次に、図１の高周波発振器における主要な機能や効果について説明する。
まず、発振モードについて説明する。
一般に光電気発振器では、レーザ光の伝送路として電気ケーブルよりも損失の小さい光ファイバを用いることにより、伝送路の延長化を図っている。これにより、発振のＱ値が増加され、通常の高周波発振器よりも位相雑音が低減される。しかし、一方で周囲の環境温度の変動により発振周波数が変動するという課題がある。図２は、この実施の形態１における高周波発振器の発振モードと、内部のバンドパスフィルタの透過スペクトルを表す模式図である。発振モードとは、発振器内全ループ長の逆数に比例する発振しうるモードのことであり、図２のように、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の透過スペクトルにおいて透過率が最も高いモードで発振信号が得られる。このとき、周囲の環境温度が変動すると、それに伴うループ長の変化により発振モード周波数が変動し、発振信号の周波数が変動する。そのため、ＰＬＬを用いた位相制御を行っている。
【００１４】
次に、ここで使用しているＰＬＬ制御について説明する。
図３は、ＰＬＬ制御の周波数引き込み範囲を表す模式図である。図３のように、ＰＬＬ制御では、発振周波数設定値（基準発振器２１の基準信号の周波数×分周器２２の分周数）を決定し、発振周波数がこの設定値と一致するためのフィードバック回路を構成している。このとき、発振周波数を上記設定値に引き込むための周波数範囲は、ＰＬＬ制御に用いている移相器１６の位相シフト量の性能に比例する。つまりこの位相シフト量の性能のみで決定される。また、発振周波数が上記ＰＬＬ制御の周波数引き込み範囲外に存在する場合、ＰＬＬ制御は不可能となる。
【００１５】
ここで、図１における高周波発振器の効果を分かりやすく説明するため、周囲の環境温度１０℃〜４０℃の間でＰＬＬ制御を実施する場合について述べる。そのため、ここでは、下記の前提条件１〜３が成立しているものと仮定する。
前提条件１：  ファイバ長の伸縮量は、周囲の環境温度の変動範囲に比例するとし、周囲の環境温度が決まれば、そのときの発振モードも決定されるとする。
前提条件２：  ＰＬＬによる周波数引き込み範囲量は、１０℃〜４０℃の間の発振モードの変動量と同一であるとする。
前提条件３：  周囲の環境温度が増加するとファイバ長は伸長するとし、４０℃時発振モードの方が、１０℃時に比べて周波数の値が小さいとする。
なお、前提条件１および前提条件３は、汎用性の高いＵＶ樹脂やナイロン素材でコーティングされたファイバにおいては、成り立つ条件である。
【００１６】
上記前提条件の下で発振モードと発振周波数設定値との関係が図４に示すような場合、発振周波数設定値と１０℃時発振モード間の周波数範囲が、ＰＬＬによる周波数引き込み範囲外となる。一方、発振モードと発振周波数設定値との関係が図５に示すような場合、４０℃時発振モード側の一部の周波数範囲が、ＰＬＬによる周波数引き込み範囲外となる。このような場合、図１のようにＰＬＬ用の移相器１６とは別にもう一つの移相器１８を設けて、発振モードと発振周波数設定値が図６のような関係になるように位相を調整する。このことで、１０℃〜４０℃での発振周波数の変動とＰＬＬによる周波数引き込み範囲が一致し、ＰＬＬ制御用の移相器１６の位相シフト量の性能をフル活用できる。つまり周波数制御可能な温度範囲が増加するという効果が得られる。
【００１７】
なお、前述の前提条件２を遵守せず、ＰＬＬによる周波数引き込み範囲量を、上記１０℃〜４０℃の間の発振モードの変動量に対して十分大きくすることで、従前のＰＬＬ制御を用いた構成でも、周波数安定化を実現することは可能であると考えられる。ただし、この発明で示した構成を用いることで、上記１０℃〜４０℃だけでなく、それ以上の温度範囲でも周波数制御が可能となるという効果が得られる。
また、前述の説明では、分かりやすくするため、周囲の環境温度を１０℃〜４０℃と仮定し、また前提条件１〜３が成立するものとしていたが、これらの仮定や前提条件は、成立していなくても前述した内容と同様の効果を得ることはできるため、必ずしも成立している必要はない。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００１８】
また、図６では、ＰＬＬ制御による周波数引き込み範囲と１０℃〜４０℃での発振モードの変動範囲とが一致するとしていたが、別に一致していなくても前述した内容と同様の効果を得ることはできるため、両範囲は必ずしも一致している必要はない。
また、移相器１８を用いなくても、例えば同軸ケーブルの長さを調節することでも前述した内容と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
また、図１の構成例によれば、光伝送系１におけるレーザ光源１０と光変調器１２の間、および光変調器１２と光電変換器１４の間が光ファイバによって接続されているので、光伝送系１の小型化が可能になる。また、高い信頼性が得られるとともに、取り扱いが容易となり、自由性の高い配置が得られるなど効果がある。ただし、この実施の形態１では、レーザ光の伝送路の全てを光ファイバだけを用いることに限定するものではなく、例えば空間など、他のものを用いても構わない。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００２０】
また、図１の構成例では、ＲＦ信号伝送系２がバンドパスフィルタ１５、移相器１６、カプラ１７、移相器１８、アンプ１９およびカプラ２０から構成されているが、これらは、必ずしも図１に示すとおりに配置される必要はなく、光電変換器１４から光変調器１２までの間であれば、どの位置に設置されてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
また、カプラ１７，２０の分岐比については特に言及していないが、カプラ１７については、高周波発振器が発振するための条件およびＰＬＬ制御を実施するための条件、一方、カプラ２０については高周波発振器が発振するための条件を満たしていれば、どのような分岐比でも構わない。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００２１】
また、図１の構成例では、ＲＦ信号伝送系２がアンプ１９を実装し、アンプ１９がＲＦ信号を増幅することにより、所望の信号を得ることができるようにしているが、アンプ１９の代わりに、例えば、レーザ光源１０から光電変換器１４までの間に光信号を増幅する光アンプを実装するようにしてもよい。あるいは、アンプ１９と光アンプの双方を実装するようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００２２】
また、図１の構成例では、ＲＦ信号伝送系２に移相器１６を実装し、ＰＬＬ回路２３が移相器１６を制御して、ＲＦ信号の位相を所望の値に調整するものについて示したが、移相器１６の代わりに、図７に示すように光路の長さを所望の値に変化させる光遅延器３１を光伝送系１に実装し、ＰＬＬ回路２３の制御信号の電圧値により光遅延器３１を制御して、光路の長さを調整することにより、ＲＦ信号の位相を所望の値に調整するよう制御するようにしてもよい。なお、その場合、光遅延器３１の設置位置については、光変調器１２から光電変換器１４までの間であれば、どの位置としても構わない。
【００２３】
また、図１の構成例では、ＲＦ信号伝送系２に移相器１８を実装しているが、この移相器１８の代わりに、図８に示すように光路の長さを所望の値に変化させる光遅延器３２を光伝送系１に実装し、光路の長さを調整することにより、ＲＦ信号の位相を所望の値に調整するようにしてもよい。なお、その場合、光遅延器３２の設置位置については、光変調器１２から光電変換器１４までの間であれば、どの位置としても構わない。
【００２４】
また、光遅延器３１を設けた図７の構成において、移相器１８の代わりとして、図９に示すように、光遅延器３２を光伝送系１に実装し、光路の長さを調整することにより、ＲＦ信号の位相を所望の値に調整するようにしてもよい。なお、光遅延器３１および光遅延器３２の設置位置については、光変調器１２から光電変換器１４までの間であれば、どの位置としても構わない。なお、以上で示した移相器の代わりとして光遅延器を用いることは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、当該高周波発振器の発振周波数の変動をＰＬＬ制御の予め設定した周波数引き込み範囲内に納めるように高周波信号の位相を調整する位相調整手段（移相器１８、光遅延器３２、同軸ケーブル等）を設けたので、高周波発振器は、周囲の環境温度の変動により光ファイバの熱伸縮が顕著となった場合、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等が発生し場合でもＰＬＬ制御可能な周波数範囲内で発振でき、ＰＬＬ制御による支障のない信号周波数の安定化を実現できる。また、初期設定時の温度状態において、発振信号の周波数がＰＬＬ制御可能な周波数範囲の境目付近に存在していた場合にも、温度変動によって信号周波数がＰＬＬ制御可能範囲外に変動することはなくなる。
【００２６】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略するものとする。図１０の構成は、図１の構成に対して、温度検出器４１、位相シフト量判別手段４２および電圧発生手段４３を設けたものである。
ここでは、この高周波発振器の動作および効果を分かりやすく説明するため、前述した実施の形態１と同様、周囲の環境温度１０℃〜４０℃の間でＰＬＬ制御を実施する場合について述べる。また、以下の説明において、前述した前提条件１〜３が成立しているものと仮定する。
【００２７】
次に、動作について説明する。
図１０において、温度検出器４１は、この高周波発振器の周囲の環境温度を検出し、この検出温度を表す温度情報信号を位相シフト量判別手段４２へ出力する。次に、位相シフト量判別手段４２は、温度検出器４１からの温度情報信号を受信すると、この温度情報信号が示す温度検出器４１による検出温度に応じて、移相器１８で調整するための所望の位相シフト量を判別する。ここでは、例えば、温度検出器４１で検出した環境温度が２５℃の場合、ＰＬＬ制御を行わないときの発振信号が、図６における周囲環境温度１０℃時の発振モードから周囲環境温度４０℃時の発振モードまでの間のちょうど中心に発生するために必要な位相シフト量を判別する。そして、判別した位相シフト量を表す位相シフト量情報信号を電圧発生手段４３へ出力する。電圧発生手段４３では、位相シフト量情報信号を受信すると、この信号が指示する位相シフト量に応じた制御電圧値を生成して移相器１８へ出力する。移相器１８では、電圧発生手段４３からの制御電圧値に応じて、カプラ１７からのＲＦ信号の位相をシフトさせる。
【００２８】
次に、図１０における高周波発振器の効果について説明する。
前述した実施の形態１の高周波発振器においては、例えば周囲環境温度１０℃時の発振モードと、周囲環境温度４０℃時の発振モードの周波数が既知であるとするなど、環境温度と発振モードとの対応があらかじめ既知であるとしていた。しかし、図１０の高周波発振器では、環境温度と発振モードとの対応が既知でない場合でも、ＰＬＬ制御を行わないときの発振信号の周波数とそのときの温度検出器４１で検出した環境温度から、環境温度と発振モードとの対応が明確になり、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
また、例えば初期の設定時に対し、環境温度に対する発振モードにずれが生じて、環境温度と発振モードとの対応が不明となる場合でも、図１０の高周波発振器では、環境温度と発振モードとの対応が明確になり、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００２９】
また、環境温度と発振モードとの対応があらかじめ既知である場合には、図１１に示すように、位相シフト量判別手段４２が、出力端側に設けたカプラ５１により分岐した発振信号の周波数に応じて所望の位相シフト量を判別して、この位相シフト量に応じた制御電圧値を移相器１８に与えてＲＦ信号の位相をシフトさせるようにしてもよい。これは、図１１の構成でＰＬＬ制御を行わないときの発振信号周波数（発振モードに相当する）を検出することで、発振モードと環境温度との対応から、検出したときの環境温度が分かることによるものである。
【００３０】
また、環境温度と発振モードとの対応があらかじめ既知であることに加えて、移相器１６における印加電圧値とそのときの位相シフト量が既知である場合、この位相シフト量とＰＬＬ制御実施時の周波数から、ＰＬＬ制御を行わないときの発振信号の周波数が分かるため、上記電圧値の制御信号が移相器１６に印加されているときの環境温度が分かる。したがって、図１２に示すように、カプラ６２を用いてＰＬＬ回路２３からの電圧値の制御信号の分岐し、分岐した一方の制御信号を電圧値検出器６１に与え、電圧値検出器６１により移相器１６に印加されている電圧値を検出する。そして、位相シフト量判別手段４２によりこの検出電圧値から位相器１８で調整するための所望の位相シフト量を判別するようにしてもよい。
【００３１】
以上のように、この実施の形態２によれば、位相調整手段は、周囲の環境温度、あるいは当該環境温度、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等に対応する変化を表わす高周波発振器の発振信号の周波数もしくはＰＬＬ制御系３における制御信号の電圧値に基づいて高周波信号を調整するための位相シフト量を判別し、判別した位相シフト量に応じた制御電圧値を生成し、その生成した制御電圧値に基づいて、移相器１８において高周波信号の位相を調整するようにしている。したがって、上記実施の形態１と同様、高周波発振器は、周囲の環境温度の変動により光ファイバの熱伸縮が顕著となった場合、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等が発生した場合でもＰＬＬ制御可能な周波数範囲内で発振でき、ＰＬＬ制御による支障のない信号周波数の安定化を実現できる。また、初期設定時の温度状態において、発振信号の周波数がＰＬＬ制御可能な周波数範囲の境目付近に存在していた場合にも、温度変動によって信号周波数がＰＬＬ制御可能範囲外に変動することはなくなる。
【００３２】
実施の形態３．
図１３は、この発明の実施の形態３による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略するものとする。図１３は、図１の構成の移相器１８と光ファイバ１３に代えて、温度検出器４１、制御信号出力部７１、分岐器７２、光路切り替え器７３，７４、光路長が異なる複数の光ファイバ７５，７６を設けた構成としている。
次に、動作について説明する。
ここで、この高周波発振器の動作および効果を分かりやすく説明するために、高周波発振信号の周波数を１０ＧＨｚとし、移相器１６で調整可能な位相シフト量を３６０度とする。また、周波数ｆ［Ｈｚ］の信号の位相がΔφ［度］シフトしたときの、発振器ループ長の変動量ΔＬ[ｃｍ］は、ファイバの屈折率ｎを考慮すると、（１）式で表される。
【数１】
2010091807.tif 000003
2010091807.tif 000004
（１）式に、ｆ＝１０ＧＨｚ、Δφ＝３６０度を代入すると、ΔＬ＝２．１ｃｍが得られる。そこで、光ファイバ７５の長さをＬmin （Ｌmin ＞４．２ｃｍ）、光ファイバ７６の長さをＬmin −２．１ｃｍとする。
【００３３】
また、前述した実施の形態１および実施の形態２と同様、周囲の環境温度１０℃〜４０℃の間でＰＬＬ制御を実施する場合について述べる。さらに、以下の説明において、前述した前提条件１〜３が成立しているものと仮定する。このとき、一般的に周囲温度が増加すると、ファイバ長は伸びるので、周囲環境温度４０℃時は、環境温度１０℃時に対してファイバ長が２．１ｃｍ伸張していることになる。
【００３４】
温度検出器４１は、この高周波発振器の周囲の環境温度を検出し、この検出した環境温度を表わす温度情報信号を制御信号出力部７１へ出力する。次に、制御信号出力部７１は、温度検出器４１からの温度情報信号を受信すると、この温度情報信号が示す環境温度に応じて、光ファイバを切り替えるための切り替え制御信号を分岐器７２へ出力する。この場合、制御信号出力部７１は検出した環境温度に対する閾値を設け、例えば前述した条件の下では、温度検出器４１で検出した環境温度が４０℃の直前になった場合、切り替え制御信号を出力する。分岐器７２では、切り替え制御信号を２つに分岐して光路切り替え器７３，７４へそれぞれ出力する。光路切り替え器７３，７４では、切り替え制御信号を受信すると、光ファイバ７５，７６のうちから所望の光路長の光ファイバに切り替えて光変調器１２と光電変換器１４の間に接続する。例えば前述した条件のもとでは、両光路切り替え器７３，７４は、切り替え制御信号を受信する前には長い方の光路の光ファイバ７５を接続しているが、切り替え制御信号を受信した後は、短い方の光路の光ファイバ７６の接続に切り替える。
【００３５】
次に、図１３の高周波発振器の効果について説明する。
この高周波発振器の周波数制御を説明するためのスペクトルを図１４に示すが、周囲環境温度が１０℃〜４０℃の間にあるときは、ＰＬＬ制御による周波数引き込みが可能だが、４０℃以上の場合には引き込みは不可能である。このとき、前述した条件のもとでは、ファイバ長は環境温度１０℃時に対して２．１ｃｍ以上伸張していることになる。そこで、図１４のように、周囲環境温度が４０℃になる直前に、ファイバ長が２．１ｃｍ短い方の光路へ切り替えることで、発振モードは再び発振周波数設定値と一致し、引き続きＰＬＬ制御が実施可能となる。したがって、図１３のような構成とすることで、従来に対し、周波数制御可能な温度範囲を増加させることができるという効果が得られる。
【００３６】
なお、前述した条件のもとで、図１４のようにファイバ長が２．１ｃｍ短い光路へ切り替える場合、切り替える瞬間に実際のファイバ長がまだ２．１ｃｍ短縮していないときには、切り替え後のファイバ長が初期時に対し増加してしまい、ＰＬＬ制御ができなくなる可能性がある。そこで、このような場合、実際のファイバ長の差を２．１ｃｍよりも若干短めに設定しておけば、ＰＬＬ制御ができなくなる可能性は低くなる。このように、ファイバ長を設定する場合、切り替え後も常にＰＬＬ制御ができるようにしておくことが好ましい。
【００３７】
また、図１５に示すように、図１３の場合よりも光ファイバ７７を１本追加して、光路を増やす構成としてもよい。このことで、さらに上記温度範囲を増加させることができる。この場合、光ファイバ７７の長さをＬmin −４．２ｃｍ、またはＬmin ＋２．１ｃｍ程度に設定すれば、前述した条件のもとでは、周波数制御可能な温度範囲が約３０℃増加することになる。同様にして、さらに光路を増やせば、周波数制御可能な温度範囲をより増加させることができる。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３８】
なお、前述の説明では、分かりやすくするため、高周波発振信号の周波数を１０ＧＨｚとし、移相器１６で調整可能な位相シフト量を３６０度としたが、これらの仮定は、成立していなくても前述した内容と同様の効果を得ることはできるため、必ずしも成立している必要はない。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
また、光ファイバ７５，７６，７７の長さについては、前述した長さに設定しなくても、光路切り替え器７３，７４により光路を切り替えることで、周波数制御可能な温度範囲を増加させることができ、かつ前述したように切り替え後も常にＰＬＬ制御が可能であれば、どのような長さでも構わない。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３９】
また、環境温度と発振モードとの対応があらかじめ既知である場合には、図１６に示すように、制御信号出力部７１が、出力端側に設けたカプラ５１により分岐した高周波発振信号の周波数に基づいて切り替え制御信号が発生するように構成して、その切り替え制御信号を光路切り替え器７３，７４に与えることによって光路切り替えを行うようにしてもよい。これは、図１６の構成でＰＬＬ制御を行わないときの発振信号周波数（発振モードに相当する）を検出することで、発振モードと環境温度との対応から、検出したときの環境温度が分かることによるものである。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００４０】
また、環境温度と発振モードとの対応があらかじめ既知であることに加えて、移相器１６における印加電圧値とそのときの位相シフト量が既知である場合、この位相シフト量とＰＬＬ制御実施時の周波数から、ＰＬＬ制御を行わないときの発振信号の周波数が分かるため、上記電圧値の制御信号が移相器１６に印加されているときの環境温度が分かる。したがって、図１７に示すように、カプラ６２を用いてＰＬＬ回路２３からの電圧値の制御信号を分岐し、分岐した一方の制御信号を電圧値検出器６１に与え、電圧値検出器６１により移相器１６に印加されている電圧値を検出する。そして、制御信号出力部７１により、この検出電圧値に基づいて切り替え制御信号を発生するようにし、光路切り替えを行うようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００４１】
以上のように、この実施の形態３によれば、位相調整手段は、それぞれ光路長が異なる複数の光ファイバと、これら複数の光ファイバを選択的に切り替える光路切り替え器７３，７４を設け、周囲の環境温度、あるいは当該環境温度に対応する変化を表わす出力発振信号の周波数もしくはＰＬＬ制御系３における制御信号の電圧値に基づいて切り替え制御信号を発生させ、光路切り替え器７３，７４がこの切り替え制御信号に応じて複数の光ファイバのうちから所望の光路長の光ファイバを選択して光変調器１２と光電変換器１４の間の光伝送路の一部として接続することにより、高周波信号の位相を調整するようにしている。したがって、上記各実施の形態と同様、高周波発振器は、周囲の環境温度の変動により光ファイバの熱伸縮が顕著となった場合、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等が発生した場合でもＰＬＬ制御可能な周波数範囲内で発振でき、ＰＬＬ制御による支障のない信号周波数の安定化を実現できる。また、初期設定時の温度状態において、発振信号の周波数がＰＬＬ制御可能な周波数範囲の境目付近に存在していた場合にも、温度変動によって信号周波数がＰＬＬ制御可能範囲外に変動することはなくなる。
【００４２】
実施の形態４．
図１８は、この発明の実施の形態４による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。図において、図１５に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略するものとする。図１８は、図１５の構成の光ファイバ７５〜７７の代わりに、光ファイバ８２，８３，８４を設けると共に光変調器１２と光路切り替え器７３の間の光路として光ファイバ８１を設けた構成としている。ここでは、光ファイバ８２，８３，８４は長さが異なる光ファイバとする。また、高周波発振器において使用する光ファイバの長さの大部分を光ファイバ８１に割当て、これに対して光ファイバ８２，８３，８４には光ファイバ８１に対して十分短い長さのファイバを割当てるように構成する。
この図１８の高周波発振器の動作においては、光変調器１２における変調後のレーザ光は光ファイバ８１を通して光路切り替え器７３に伝送される。また、光路切り替え器７３，７４は、分岐器７２から切り替え制御信号を受信した場合に、切り替え制御信号に応じて光ファイバ８２，８３，８４のうちから所望の光路の光ファイバを選択して光ファイバ８１と光電変換器１４の間に接続する。その他の動作については、前述の実施の形態３と同様である。
【００４３】
次に、この図１８の高周波発振器の効果について説明する。
この高周波発振器において長い光ファイバを使用する場合、その長さの大部分を光ファイバ８１に割当て、残りの短い部分を光路切り替え器７３，７４により切り替えられる光ファイバ８２，８３，８４に割当てる。光ファイバ８２，８３，８４は、具体的には移相器１６の位相シフト量に対応した長さ程度（前述した条件のもとでは２．１ｃｍ程度）に設定する。このことにより、図１５（図１６、図１７も同様）の場合と同じファイバ長を使用した場合に対し、光路切り替え器７３，７４で切り替えるファイバ長を短尺化できるため、例えば小型化やコスト低減等のメリットが得られる。
なお、図１８の例では、光ファイバの大部分の長さを、光変調器１２と光路切り替え器７３の間に割り当てたが、代わりに光路切り替え器７４と光電変換器１４の間の光ファイバに割当てても同様ある。
以上のように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態３の構成に加え、光変調器１２と光電変換器１４の間で使用する光ファイバの長さの大部分を複数光路切り替え器間以外の光路に割当て、複数の光路切り替え器間の複数の光ファイバには十分短い光ファイバを割当てるようにしたので、実施の形態３の効果に加え、小型化やコスト低減等の効果が得られる。
【００４４】
実施の形態５．
図１９は、この発明の実施の形態５による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略するものとする。図１９は、図１の構成の位相器１８に代えて、温度検出器４１、制御信号出力部７１、分岐器７２、伝送路切り替え器９１，９２、ＲＦ信号伝送路９３，９４，９５を設けた構成としている。なお、ＲＦ信号伝送路９３，９４，９５はそれぞれ長さの異なる伝送路とする。また、制御信号出力部７１からの切り替え制御信号が、分岐器７２により２つに分岐されて伝送路切り替え器９１，９２に与えられるように前述の実施の形態３の図１５と類似する構成をしている。
図１９の高周波発振器の動作において、光変調器１２からの変調後のレーザ光は、上記実施の形態１の図１の場合と同様、光ファイバ１３を通して光電変換器１４に伝送される。また、温度検出器４１、制御信号出力部７１および分岐器７２の動作は、図１５の場合と同様である。伝送路切り替え器９１，９２は、分岐器７２から制御信号出力部７１が出力した切り替え制御信号を受信した場合、この制御信号に応じてＲＦ信号伝送路９３，９４，９５のうちから所望の長さの伝送路を選択してカプラ１７とアンプ間に接続する。
【００４５】
次に、図１９の高周波発振器の効果について説明する。
一般的に光路切り替え器として用いられる光スイッチは、市販品でミリ秒オーダー程度の切り替え時間が生じるが、一方、例えばＲＦ信号の伝送路切り替え器として用いることのできる半導体スイッチは、市販品でナノ秒オーダー程度の切り替え時間のものが入手可能である。したがって、経路の切り替えにＲＦ信号用の伝送路切り替え器を用いることで、切り替え時間の短縮化が可能になるという効果が得られる。
【００４６】
なお、図１９の高周波発振器では、温度検出器４１で検出した周囲の環境温度に基づいて制御信号出力部７１で発生する切り替え制御信号を用いて伝送路切り替え器９１，９２を切り替えているが、前述の実施の形態３の図１６または図１７と同様に、周囲の環境温度、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等に対応する変化を表わす出力発振信号の周波数またはＰＬＬ制御系３における制御信号の電圧値に基づいて発生する切り替え制御信号を用いるように構成してもよい。
【００４７】
以上のように、この実施の形態５によれば、位相調整手段は、それぞれ長さが異なる複数の電気信号伝送路９３，９４，９５と、これら複数の電気信号伝送路を選択的に切り替える伝送路切り替え器９１，９２を設け、周囲の環境温度、あるいは当該環境温度、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等に対応する変化を表わす出力発振信号の周波数もしくはＰＬＬ制御系３における制御信号の電圧値に基づいて切り替え制御信号を発生させ、伝送路切り替え器９１，９２がこの切り替え制御信号に応じて複数の電気信号伝送路のうちから所望の長さ電気信号伝送路を選択して光電変換器１４と光変調器１２の間のＲＦ伝送路の一部として接続することにより、高周波信号の位相を調整するようにしている。したがって、上記各実施の形態と同様、高周波発振器は、周囲の環境温度の変動により光ファイバの熱伸縮が顕著となった場合、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等が発生してもＰＬＬ制御可能な周波数範囲内で発振でき、ＰＬＬ制御による支障のない信号周波数の安定化を実現できる。また、初期設定時の温度状態において、発振信号の周波数がＰＬＬ制御可能な周波数範囲の境目付近に存在していた場合にも、温度変動によって信号周波数がＰＬＬ制御可能範囲外に変動することはなくなる。
【００４８】
実施の形態６．
図２０は、この発明の実施の形態６による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略するものとする。図２０では、図１の構成にある移相器１８を設けず、またレーザ光源１０の代わりに波長可変レーザ光源１０１を設け、さらに、温度検出器４１と出力波長判別手段１１１を設けた構成としている。したがって、図２０の場合の光伝送系１は、波長可変レーザ光源１０１、光変調器１２、光ファイバ１１，１３等、光電変換器１４により構成されることになる。
【００４９】
この図２０の高周波発振器の動作について説明する。
波長可変レーザ光源１０１で発生したレーザ光が光変調器１２に出力される。温度検出器４１は、この高周波発振器の周囲の環境温度を検出し、この検出温度を表わす温度情報信号を出力波長判別手段１１１へ出力する。出力波長判別手段１１１は、温度検出器４１からの温度情報信号を受信すると、この温度情報信号が示す温度検出器４１による検出温度に応じて波長可変レーザ光源１０１から発生させるべきレーザ光の所望の出力波長を判別し、この判別した波長を表す波長情報信号を波長可変レーザ光源１０１へ出力する。ここで判別されるレーザ光の所望の出力波長とは、当該高周波発振器の発振周波数の変動をＰＬＬ制御の予め設定した周波数引き込み範囲内に納めるために必要な波長である。波長可変レーザ光源１０１は、出力波長判別手段１１１からの波長情報信号を受けると、波長情報信号で指示している所望の出力波長のレーザ光を発生する。なお、その他の動作については、前述の実施の形態１と同様である。
【００５０】
次に、この図２０における高周波発振器の効果について説明する。
ここで、この高周波発振器の効果を分かりやすく説明するため、周囲の環境温度１０℃〜４０℃の間でＰＬＬ制御を実施する場合について、以下で述べる。なお、以下の説明において、前述した前提条件１および前提条件３が成立しているものと仮定する。
一般的に、前述した環境温度程度の変動が生じた場合、この高周波発振器において、周波数変動が生じるための最も大きな要因は、光ファイバの熱伸縮による長さの変動である。また、光ファイバ自身の主な材料である石英ガラスの線膨張率が１ｐｐｍ／℃以下であるのに対し、光ファイバの保護被覆として多く用いられるＵＶ樹脂やナイロン等の素材は、線膨張率が１０ｐｐｍ／℃以上であるものが多いため、この光ファイバの熱伸縮による長さ変動は、一般的には保護被覆の伸縮による変動が支配的となる場合が多い。ここで、高周波発振器の効果を分かりやすく説明するため、この高周波発振器内で用いるファイバ長を１０００ｍとし、光ファイバの熱伸縮による長さ変動を１０ｐｐｍ／℃と仮定する。
【００５１】
また、光ファイバ等の物質中を光が伝播する場合、光の速さが光の波長（周波数）により異なる現象が生じ、これを分散と呼んでいる。一般的なシングルモードファイバ（以下、ＳＭＦと称する）の分散値は、波長１．３μｍ付近でほぼ０であり、波長１．５５μｍ付近で約１７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍである。この「ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ」という単位は、波長が１ｎｍ離れた２つの光がファイバ長１ｋｍを伝播したときに生じる伝播時間の差を表している。以下の説明では、波長可変レーザ光源１０１で用いるレーザ波長帯を１．５５μｍ付近とし、用いる光ファイバを一般的なＳＭＦとして、この分散値を１７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍとする。
【００５２】
このとき、１０００ｍの光ファイバが、環境温度１０℃から４０℃まで変動する場合に生じるファイバ長変動量をΔＬ（１０℃−４０℃）とすると、ΔＬ（１０℃〜４０℃）は、ファイバの熱伸縮による長さ変動を１０ｐｐｍ／℃として（２）式のように計算できる。
ΔＬ（１０℃−４０℃）＝１０００×１０・１０(-6) ・（４０−１０）＝０．３［ｍ］
（２）
次に、このΔＬ（１０℃−４０℃）のファイバ長変動量分の伝播時間差を生じさせるために必要な光の波長差をΔλとすると、Δλは、ΔＬ（１０℃−４０℃）を用いて（３）式のように表すことができる。
【数２】
2010091807.tif 000005
ここで、ｃは光速、ｎはファイバの屈折率、ｄSMFは用いたＳＭＦの分散値である。
（３）式に、ｃ＝３．０×１０8ｍ／ｓ、ｎ＝１．４５、ｄSMF＝１７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍおよびΔＬ（１０℃−４０℃）＝０．３ｍを代入すると、Δλ＝８５ｎｍが得られる。
【００５３】
したがって、周囲の環境温度１０℃から４０℃まで変動した場合でも、波長可変レーザ光源１０１から出力されるレーザ光の波長を８５ｎｍ変化させることで、環境温度変動で生じるファイバ長変動量を、光の波長を考慮した光路長という観点で補正することが可能となる。なお、光ファイバにおいては、光の波長が小さいほど屈折率が大きくなり、光路長は長くなるため、上記の例では、環境温度１０℃時は、４０℃時に対してレーザ光の波長を８５ｎｍ小さくすることで、前述の補正が可能となる。
【００５４】
また、前述した前提条件１および前提条件３に加えて、以下の前提条件４が成立しているものと仮定する。
前提条件４：  分散による２つの波長の光の伝播時間差、つまりこの差から得られるファイバ長変動への換算量と、周囲の環境温度の変動で生じるファイバ長変動量とが１対１の対応関係であり、周囲の環境温度が変動した場合、その変動で生じるファイバ長変動量を補正するために必要なレーザ光の波長変化量を出力波長判別手段１１１で判別できるとする。
このとき、（２）式および（３）式と前提条件４から、周囲の環境温度が１０℃〜４０℃だけではなく、任意の範囲で変動した場合でも、その変動で生じるファイバ長変動量を補正するために必要なレーザ光の波長変化量を出力波長判別手段１１１で判別できる。したがって、この図２０における高周波発振器により、周囲の環境温度が変動した場合でも、周波数を安定化させることができるという効果が得られる。
【００５５】
また、例えば実施の形態３、４および５における高周波発振器では、光路切り替え器または伝送路切り替え器や、複数の光ファイバまたはＲＦ信号伝送路が必要となるが、この図２０における高周波発振器の場合は、一つの光ファイバで実施でき、ファイバ長を短尺化できるという効果が得られる。したがって、前述した実施の形態３、４および５における高周波発振器と比べて、小型化やコスト低減等のメリットがある。
【００５６】
なお、前述したファイバ長や、光ファイバの熱伸縮による長さ変動については、前述した効果が得られるのであれば、別に仮定した値でなくても構わない。
また、使用する光ファイバはＳＭＦと仮定したが、別にＳＭＦでなくても構わない。
また、光ファイバの分散値は１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで一定値と仮定したが、光ファイバによっては波長により分散値が異なる場合がある。ただし、各波長における分散値が既知であれば、（２）式および（３）式を用いることで、波長可変レーザ光源１０１における所望のレーザ光の波長変化量を導出することができるため、前述したように一定値でなくても構わない。
【００５７】
また、前述した前提条件４では、分散による２つの波長の光の伝播時間差、つまりこの差から得られるファイバ長変動への換算量と、周囲の環境温度の変動で生じるファイバ長変動量とが１対１の対応関係であると仮定したが、周囲の環境温度が変動した場合に、その変動で生じるファイバ長変動量を補正するために必要なレーザ光の波長変化量を出力波長判別手段１１１で判別できるのであれば、別に前述の１対１の対応関係でなくても構わない。
また、出力波長判別手段１１１は、温度検出器４１で検出した環境温度からレーザ光の所望の出力波長を判別しているが、これに限らず、高周波発振器の出力端側で分岐した発振信号の周波数またはＰＬＬ制御手段で位相シフトに用いる制御信号の電圧値に基づいて所望の出力波長を判別するようにしてもよい。
【００５８】
以上のように、この実施の形態６によれば、レーザ光源として波長可変レーザ光源１０１を使用し、周囲の環境温度、あるいは当該環境温度、振動等による光ファイバへの応力付与やＲＦ伝送路の伸縮等に対応する変化を表わす出力発振信号の周波数もしくはＰＬＬ制御系３における制御信号の電圧値に基づいて当該高周波発振器の発振周波数の変動をＰＬＬ制御の予め設定した周波数引き込み範囲内に納めるために必要なレーザ光の所望の出力波長を判別し、波長可変レーザ光源１０１からこの判別した所望の出力波長のレーザ光を発生するようにしたので、上記各実施の形態と同様な効果を奏する。また、上記実施の形態３、４および５における高周波発振器と比べて、小型化やコスト低減化を図ることができる。
【００５９】
なお、上記図２０における高周波発振器と同様に、波長可変レーザ光源１０１から出力されるレーザ光の波長を変化させることで、周囲の環境温度の変動で生じるファイバ長変動量を十分補正でき、この補正によりＰＬＬ制御を行わなくても発振信号の周波数を安定化させることができる場合には、図２１に示すように、図２０の構成からＰＬＬ制御系を除いた構成の高周波発振器としてもよい。このことにより、高周波発振器をより簡素化することが可能になる
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る高周波発振器の発振モードと内部のバンドパスフィルタの透過スペクトルを表す模式図である。
【図３】ＰＬＬ制御の周波数引き込み範囲を表す模式図である。
【図４】周囲環境温度の発振モードと発振周波数設定値の関係が周波数引き込み範囲外となる例を示す模式図である。
【図５】周囲環境温度の発振モードと発振周波数設定値の関係が周波数引き込み範囲外となる他の例を示す模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１により周囲環境温度の発振モードと発振周波数設定値の関係と周波数引き込み範囲が一致した状態を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１による高周波発振器の他の構成例を示すブロック回路図である。
【図８】この発明の実施の形態１による高周波発振器のさらに他の構成例を示すブロック回路図である。
【図９】この発明の実施の形態１による高周波発振器のさらに他の構成例を示すブロック回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による高周波発振器の他の構成例を示すブロック回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による高周波発振器のさらに他の構成例を示すブロック回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態３による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る周波数制御を説明するためのスペクトルを示す模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態３による高周波発振器の他の構成例を示すブロック回路図である。
【図１６】この発明の実施の形態３による高周波発振器のさらに他の構成例を示すブロック回路図である。
【図１７】この発明の実施の形態３による高周波発振器のさらに他の構成例を示すブロック回路図である。
【図１８】この発明の実施の形態４による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。
【図１９】この発明の実施の形態５による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。
【図２０】この発明の実施の形態６による高周波発振器の機能構成を示すブロック回路図である。
【図２１】この発明の実施の形態６による高周波発振器の他の構成例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  光伝送系、２  ＲＦ信号伝送系、３  ＰＬＬ制御系、１０  レーザ光源、１１  光学路（光ファイバ）、１２  光変調器、１３，７５〜７７，８１〜８４  光ファイバ、１４  光電変換器、１５  バンドパスフィルタ、１６，１８  移相器、１７，２０，５１，６２  カプラ、１９  アンプ、２２  分周器、２３  ＰＬＬ回路、３１，３２  光遅延器、４１  温度検出器、４２  位相シフト量判別手段、４３  電圧発生手段、６１  電圧値検出器、７１  制御信号出力部、７２  分岐器、７３，７４  光路切り替え器、９１，９２  伝送路切り替え器、９３〜９５  ＲＦ信号伝送路、１０１  波長可変レーザ光源、１１１  出力波長判別手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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