【手続補正書】
【提出日】平成16年8月27日(2004.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
図１１及び図１２において、１は放射素子、２は上記複数個の放射素子１からなるアレイアンテナ、７ｆは光サーキュレータ、８ｇは上記光サーキュレータ７ｆに接続される光変調器、９ｇは波長可変光源、１０は上記光変調器に供給される送信RF信号、１１ｃは上記複数個の波長可変光源９ｇと上記光変調器８ｇとの間に接続される光合波器、１２ｃは上記光サーキュレータ７ｆに接続される光分波器、１３ｇは上記光分波器１２ｃに接続される受光器、１７ｆは上記光サーキュレータ７ｆに接続されるCFG(チャープドファイバグレーティング)、１８ｄは上記放射素子１と上記受光器１３ｇとの間に接続される高出力増幅器、２２は上記アレイアンテナ２から放射される送信ビーム、２８は上記複数個の波長可変光源９ｇに接続されるビーム制御装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
次に動作について説明する。M（２以上の正の整数）個の各放射素子１に対応するM個の各波長可変光源９ｇの各波長はCFG１７ｆにおいて所望の実時間遅延テーパが形成されるようにビーム制御装置２８によって所望の値に設定され、光合波器１１ｃにより多重化される。波長多重された光波は光変調器８ｇにおいて送信RF信号１０により強度変調された後、光サーキュレータ７ｆを経由してCFG１７ｆに導かれる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
CFG１７ｆは光ファイバ内に離散的にグレーティングを設けたもので、入力された光波はその波長に応じてファイバに沿った物理的に異なる位置において反射される。したがって、各放射素子１に応じた波長で多重化された光波は各々異なる位置で反射するため、各波長の光波は異なった実時間遅延量を有したまま、光サーキュレータ７ｆを介して光分波器１２ｃに入力される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この光分波器１２ｃでは多重化された光波を各放射素子１に対応する各受光器１３ｇ（ホトダイオード）に分波するため、各受光器１３ｇでの検波出力は実時間遅延されたRF出力となり、後段の高出力増幅器１８ｄにより増幅された後、各放射素子１に供給される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
ここで各RF出力の実時間遅延量はビーム制御装置２８によって所望の方向にビームを指向するように制御された実時間遅延テーパとなっているため、アレイアンテナ２からは所望の方向に指向された送信ビーム２２が放射される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、この実時間遅延テーパはビーム制御装置２８によって各波長可変光源９ｇの光波の波長を制御することにより任意に勾配を制御できるため、送信ビーム２２を一次元ビーム走査するように動作する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図１〜図４において、３ａは上記M個の放射素子１と接続される送受信回路、４ａは上記M個の送受信回路３ａと接続される光合成分配器、５ａは上記M個の送受信回路３ａと接続される光M分配器、６は上記送受信回路３ａ、上記光合成分配器４ａ及び上記光M分配器５ａとで構成される光ビーム形成回路、１４ａは上記受光器１３ａから出力される受信RF信号、１５ａ〜１５ｄは上記送受信回路３ａに設けられ且つ送信経路と受信経路を切り替える光スイッチ、１６ａ、１６ｂは上記送受信回路３ａに設けられ且つ送信経路と受信経路を切り替えるスイッチ、１９ａは上記送受信回路３ａに設けられ且つ上記光変調器８ｂと接続される低雑音増幅器、２０ａ〜２０ｃは実時間遅延テーパ、２１は分散光ファイバの一例である上記CFG(チャープドファイバグレーティング)１７ａ〜１７ｃによって形成される上記実時間遅延テーパ２０ａと勾配が逆のバイアス時間遅延を形成するゼロ分散遅延線路、２３ａ、２３ｂは上記アレイアンテナ２で形成される受信ビーム、２４ａは上記K個の受信ビーム２３を総称する受信マルチビームである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
なお、図１〜図４において、１、２、７ａ〜７ｃ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ、１０、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１３ｂ、１７ａ〜１７ｃ、１８ａ及び２２は従来の説明と同じものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
最初に、図２（ａ）と図４（ａ）により送信系について説明する。
送信ビーム２２の指向方向を制御するための波長λtの光波が波長可変光源９ａから光変調器８ａに供給され送信RF信号１０（例えば１０GHzのマイクロ波信号）によって強度変調された光波として光サーキュレータ７ａを介して光ビーム形成回路６の光合成分配器４ａに入力される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この光波は光合成分配器４ａにて放射素子１の数Mに相当しM分配されて各送受信回路３ａに供給され、送信側に接続されている光スイッチ１５ａ、１５ｂ及び光サーキュレータ７ｂを介してCFG（チャープドファイバグレーティング）１７ａに導かれる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
CFG１７ａは光ファイバ内に離散的にグレーティングを設けたもので、入力された光波はその波長に応じてファイバに沿った物理的に異なる位置において反射される。すなわち、供給された光波の波長λtに応じた実時間遅延量がCFG１７ａによって与えられる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この遅延時間が制御された光波は光サーキュレータ７ｂを介して受光器１３ｂ（ホトダイオード）で検波されるため、実時間遅延されたRF信号として高出力増幅器１８ａ及びスイッチ１６ａを介して放射素子１に供給される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ここでビーム制御装置によって設定された波長可変光源９ａの波長λtにより所望の方向にビームが指向されるような実時間遅延テーパ２０を形成するため、各送受信回路３ａにおけるCFG１７ａ〜１７ｃは全てグレーティングの位置が異なったものが用いられる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
したがって、光波の波長λtをλ1…λi…λpと可変することによって遅延時間の傾斜が異なる実時間遅延テーパ２０ａを形成できため、P個の方向に送信ビーム２２の指向方向を一次元ビーム走査で制御できる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
一方、放射素子１で受信されたRF信号は例えば１０GHzのマイクロ波信号であり、各送受信回路３ａの受信側に接続されているスイッチ１６ｂと低雑音増幅器１９ａを介して光変調器８ｂに供給される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記波長多重された光波は受信された上記RF信号によって強度変調された光波として光サーキュレータ７ｃ及び光スイッチ１５ｅを介してCFG１７ａに導かれる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
CFG１７ａでは前記送信系の動作と同様に入力された光波はその波長に応じてファイバに沿った物理的に異なる位置において反射されるが、受信系の光波は多重化されているため、各光波の波長λr,1〜λr,Kに応じて反射位置が異なる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
すなわち、各光波の波長λr,1〜λr,Kに応じた実時間遅延量がCFG１７ａによって与えられることになる。このK通りの遅延時間が制御された光波は光サーキュレータ７ｃと光スイッチ１５ｃを介して光ビーム形成回路６の光合成分配器４ａに入力される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
したがって、ビーム制御装置によって設定された各波長可変光源９ｂの波長λr,1〜λr,Kにより所望の方向にビームが指向されるようなK通りの実時間遅延テーパ２０が形成されるため、K個の受信ビーム２３からなる受信マルチビーム２４ａを形成するように動作する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、光波の各波長λr,1〜λr,Kを送信の場合と同様に各々λ1…λi…λpと可変することによって遅延時間の傾斜が異なる実時間遅延テーパ２０ａを各波長毎に形成できため、受信マルチビーム２４ａをP個の方向にビームの束として一次元ビーム走査で一括制御できる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
さらにまた、全ての波長λr,1〜λr,Kを制御せずにある特定の波長だけを可変することによって、受信マルチビーム２４ａのうちのある特定の受信ビーム２３だけを独立に走査することもできる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
なお、図３（ａ）に示すようなCFG１７ａ〜１７ｃではボアサイト方向の片側一方（＋あるいは−の角度方向）にのみビーム走査するが、両側（±の両角度方向）にビーム走査するためには、各CFG１７ａ〜１７ｃにおける反射位置（実時間遅延テーパ２０）がビーム走査範囲に相当する光波の波長範囲内で左右対称となるような（λ1とλpによる実時間遅延テーパの傾斜が相殺されるような逆の関係の）複雑なCFG１７とするか、あるいは図３（ｂ）に示すようにCFG１７ａ〜１７ｃによる片側だけに勾配を持つ実時間遅延テーパ２０ａの最大勾配の半分の逆勾配（実時間遅延テーパ２０ｂ）をゼロ分散遅延線路２１（例えばゼロ分散光ファイバ）により固定遅延時間バイアスとして設定することで左右対称となる実時間遅延テーパ２０ｃを形成するようにすれば良い。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
後者の場合、各CFG１７に対応して図３（ｂ）の如く長さ（遅延時間）が異なる各ゼロ分散遅延線路２１を各送受信回路３ａと光合成分配器４ａとの間に設けるか、あるいはCFG１７ａと光スイッチ１５ｂ（または１５ｄ）の間に設けることで実現できる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ここで、送受信回路３ａにおいて送信系と受信系とを切り替える手段として光スイッチ１５ａ、１５ｃを用いているが、代わりに光サーキュレータ７を用いても良い。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、K個の受信ビーム２３からなる受信マルチビーム２４ａを形成するためにK個の波長可変光源９ｂとK個の受光器１３ａ及び光分波器１２ａを用いているが、単一の受信シングルビームのみを形成するために、波長可変光源９ｂと受光器１３ａを各１個とし且つ光分波器１２ａを削除した構成としても良い。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
以上によれば、送信RF信号を波長可変光源の光波で変調した後に各放射素子に対応したCFG（チャープドファイバグレーティング）により実時間遅延テーパを形成し、受光器で検波した検波信号を放射素子に供給するため、送信ビームを１個の波長可変光源の波長を制御するだけで容易に送信ビームを走査できる効果が得られる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、K個の波長可変光源からの波長多重した光波を各放射素子で受信したRF信号により強度変調してCFGにより実時間遅延テーパを形成するため、ビーム数分（K個）の波長可変光源を制御するだけで容易に受信マルチビームを形成できる他、受信マルチビームの束をまとめて走査できる効果が得られる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
この実施の形態２は、M個の放射素子１を垂直方向に配列して得られるアレイアンテナ２をN列水平方向に配列してなる２次元アレイアンテナと、列数分に相当するN個の垂直方向ビーム形成回路２５と１個の水平方向ビーム形成回路２６により、送信及び受信ビームの二次元走査に必要な垂直・水平方向の二次元の実時間遅延テーパ２０を形成する構成とするものである。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
送信系は図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０（ａ）で記述しており、送信RF信号１０を水平方向制御用の波長可変光源９ｃの光波λthで強度変調して上記水平方向ビーム形成回路２６に設けたCFG（チャープドファイバグレーティング）１７ｅにより水平方向での実時間遅延テーパ２０を形成した後に受光器１３ｅで検波した検波信号により垂直方向制御用の波長可変光源９ｄからの光波λtvを再度強度変調し、次いでこの変調された光波を上記垂直方向ビーム形成回路２５に設けたCFG１７ｄにより垂直方向での実時間遅延テーパ２０を形成して受光器１３ｄにより検波して得られる検波信号を放射素子１に供給するものである。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
且つ受信系は図８（ｂ）、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）で記述しており、垂直方向制御用のK個の波長可変光源９ｆからの波長多重した光波λrv,1〜λrv,Kを上記垂直方向ビーム形成回路２５内において放射素子１で受信したRF信号により強度変調し、CFG１７ｄにより垂直方向での実時間遅延テーパ２０を形成して上記水平方向ビーム形成回路２６に設けた受光器１３ｆで検波し、次いで水平方向制御用のL個の波長可変光源９ｅからの波長多重した光波λrh,1〜λrh,Lを上記検波信号により再度強度変調して上記水平方向ビーム形成回路２６に設けたCFG１７ｅにより水平方向での実時間遅延テーパ２０を形成した後に光分波器１２ｂにより各波長の光波を分波しK×L個の受光器１３ｃにより検波してK×L個の受信RF信号１４ｂを得るものである。
なお、この実施の形態２における光制御アレイアンテナのビーム走査の原理を説明するための説明図は図３と同様である。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
以上説明したように、この実施の形態２による光制御アレイアンテナによれば、波長可変光源９ｃ、９ｅ及びCFG１７ｅと波長可変光源９ｄ、９ｆ及びCFG１７ｄとを各々水平方向制御用と垂直方向制御用に分け、垂直方向ビーム形成回路２５で垂直方向へのビーム走査に必要な実時間遅延テーパ２０を形成し、水平方向ビーム形成回路２６で水平方向へのビーム走査に必要な実時間遅延テーパ２０を形成するため、二次元のビーム走査が可能となる。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
受信系においては、K個の波長可変光源９ｆからの各光波の波長λrv,1〜λrv,Kを波長多重し、垂直ビーム形成回路２５にて各放射素子１の受信信号により強度変調した後にCFG１７ｄにて実遅延時間を設定するため、K個の実時間遅延テーパ２０を同時に形成でき、結果として垂直方向にK個の受信ビーム２３ｃ〜２３ｄ（あるいは２３ｅ〜２３ｆ）を構成できる。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、L個の波長可変光源９ｅからの各光波λrh,1〜λrh,Lを波長多重し、垂直ビーム形成回路２５の光合成分配器４ｂで合成された出力光波を受光器１３ｆで検波した信号で強度変調した後に、CFG１７ｅにて実遅延時間を設定するため、L個の実時間遅延テーパ２０を同時に形成でき、結果として水平方向にL個の受信ビーム２３ｃ〜２３ｅ（あるいは２３ｄ〜２３ｆ）を構成できる。
すなわち、垂直方向制御用と水平方向制御用の両者の波長可変光源９ｆ、９ｅを複数設け、且つ各光波の波長が異なるようにビーム制御装置により制御することにより二次元の受信マルチビーム２４ｂを形成することができる。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
ここで、送受信回路３ｂ及び３ｃにおいて送信系と受信系とを切り替える手段として光スイッチ１５ｅ、１５ｇ及び１５ｉ、１５ｋを用いているが、代わりに光サーキュレータ７を用いても良い。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、垂直方向にK個、水平方向にL個の受信ビーム２３からなる合計K×L個の２次元の受信マルチビーム２４ｂを形成するためにK＋L個の波長可変光源９ｆ、９ｅ、垂直用及び水平用の光合波器１１ａ、１１ｂ、K×L個の受光器１３ｃ及び光分波器１２ｂを用いているが、単一の受信シングルビームや垂直方向あるいは水平方向のみの１次元受信マルチビームを形成するために、上記波長可変光源９ｅ、９ｆ、垂直用及び水平用の光合波器１１ａ、１１ｂ、K×L個の受光器１３ｃ及び光分波器１２ｂの数を適宜変更した構成としても良い。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１  放射素子、  ２  アレイアンテナ、  ３  送受信回路、  ４  光合成分配回路、  ５  光M分配器、  ６  光ビーム形成回路、  ７  光サーキュレータ、  ８  光変調器、  ９  波長可変光源、  １０  送信RF信号、  １１  光合波器、  １２  光分波器、  １３  受光器、  １４  受信RF信号、  １５  光スイッチ、  １６  スイッチ、 １７  CFG(チャープドファイバグレーティング)、  １８  高出力増幅器、  １９  低雑音増幅器、  ２０  実時間遅延テーパ、  ２１  ゼロ分散遅延線路、  ２２  送信ビーム、  ２３  受信ビーム、  ２４  受信マルチビーム、  ２５  垂直方向ビーム形成回路、  ２６  水平方向ビーム形成回路、  ２７  光N分配器、  ２８  ビーム制御装置
【手続補正３７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2003087040.tif 000001
【手続補正３８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2003087040.tif 000002
【手続補正３９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2003087040.tif 000003
【手続補正４０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2003087040.tif 000004
【手続補正４１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2003087040.tif 000005
【手続補正４２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2003087040.tif 000006
【手続補正４３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2003087040.tif 000007
【手続補正４４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2003087040.tif 000008
【手続補正４５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2003087040.tif 000009
【手続補正４６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2003087040.tif 000010
【手続補正４７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2003087040.tif 000011