(57)【要約】  本発明は，高速かつ容易に逓倍信号を得ることができる方法，及びその方法を実現できる装置を提供することを目的とする。  上記課題は，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧する工程（ステップ１）と，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧した後に，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧する工程（ステップ２）と，  前記前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧した後に，前記差周波を得るための元となる光信号を用いて差周波信号を得る工程（ステップ３）と，を有する逓倍信号の生成方法や，その方法を実現する装置により解消される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧する工程と，
差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧した後に，前記差周波を得るための元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧する工程と，
前記差周波を得るための元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧した後に，前記差周波を得るための元となる光信号を用いて差周波信号を得る工程と，
を有する逓倍信号の生成方法。
【請求項２】
消光比を高める機構を有するマッハツェンダー型変調器のバイアスをフルバイアスとして出力光の奇数次成分を抑圧する工程と，
前記奇数次成分が抑圧された光から，光フィルタを用いて０次成分を取り除く工程と，
前記０次成分を取り除かれた光信号のうち２次成分及び−２次成分の差周波信号を得ることにより変調信号の４倍の周波数を有する光信号である４倍波成分を得る工程と，
を有する逓倍信号の生成方法。
【請求項３】
直列に接続された２つのマッハツェンダー型変調器を用い，請求項２に記載の逓倍信号の生成方法を繰返し行うことで
差周波を得るための元となる４次成分及び−４次成分を得て，
これらの差周波を得ることにより８倍波成分を得る
請求項２に記載の逓倍信号の生成方法。
【請求項４】
消光比を高める機構を有するマッハツェンダー型変調器のバイアス電圧を調整し，偶数次成分を抑圧する工程と，
偶数次成分を抑圧した後に，光フィルタを用いて１次成分及び−１次成分を取り除く工程と，
前記工程で得られた３次成分及び−３次成分の差周波信号を得ることにより変調信号の６倍の周波数を有する光信号である６倍波成分を得る工程と，
を有する逓倍信号の生成方法。
【請求項５】
前記消光比を高める機構を有するマッハツェンダー型変調器は，
第1のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）(2)と，
第2のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）(3)と，  
光信号の入力部(4)と，前記光信号が前記第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）と前記第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）とへ分岐する分岐部(5)と，前記第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）と前記第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）から出力される光信号が合波される合波部(6)と，前記合波部で合波された光信号が出力される光信号の出力部(7)とを含むメインマッハツェンダー導波路（ＭＺＣ）(8)と，
前記第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）の第１の電極（電極Ａ）(9)と，
前記第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）の第２の電極（電極Ｂ）(10)と，
前記メインマッハツェンダー導波路（ＭＺＣ）のメインマッハツェンダー電極（電極Ｃ）(11)と，
前記第1の電極(9)，前記第2の電極(10)及び前記メインマッハツェンダー電極(11)に変調信号とバイアス電圧のいずれかまたは両方を印加するための信号源(12)と，
を具備する請求項２〜請求項４のいずれかに記載の逓倍信号の生成方法。
【請求項６】
前記消光比を高める機構を有するマッハツェンダー型変調器として，
前記メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の強度が最大となるように各マッハツェンダー導波路バイアス電圧を調整する第1のバイアス調整工程と，
前記各サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧は，前記第1のバイアス調整工程で得られた値のままとしつつ，前記第1のバイアス調整工程で観測された光信号の強度をMaxとしたときに，前記メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を，前記メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の出力が前記Maxの40%以上60%以下となるように調整する第2のバイアス調整工程を含むバイアス電圧の調整方法を用いてバイアス電圧を調整したものを用いる
請求項５に記載の逓倍信号の生成方法。
【請求項７】
前記第2のバイアス調整工程に変えて，サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧は，前記第1のバイアス調整工程で得られた値のままとしつつ，前記メインマッハツェンダー電極にバイアス電圧としてディザリング信号を印加し，前記ディザリング信号成分の出力が最大となるように前記メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する工程を有する請求項６に記載の逓倍信号の生成方法。
【請求項８】
マッハツェンダー導波路を有し，消光比を高める機構を有する光変調器と，前記光変調器にバイアス信号を印加するためのバイアス信号源と，前記光変調器に変調信号を印加するための変調信号源と，前記光変調器からの出力光の所定の成分を抑圧するための光フィルタと，前記光フィルタにより所定の成分が抑圧された出力光を用いて差周波信号を得るための差周波取得装置と，前記バイアス信号源，前記変調信号源，及び差周波取得装置の動作状況を制御するための制御装置と，を具備し，
前記制御装置は，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧するようにバイアス信号を制御し，
差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧した後に，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧し，
前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧した後に，前記差周波取得装置は，前記差周波を得るための元となる光信号を用いて差周波信号を得る，
逓倍信号の生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，高速逓倍信号発生装置などに関する。より詳しく説明すると，本発明は，バイアス調整をして奇数次成分を抑えた後，０次成分をフィルタで除去することにより，不要成分を効果的に抑圧した±２次成分を得て，得られた±２次成分を用いて変調信号の４倍波成分を得る高速逓倍信号発生方法，同様の原理に基づいて６倍波成分又は８倍波成分などの逓倍信号を得る方法，及びそのような方法を実現できる装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
光変調を用いた逓倍信号の取得方法は，これまでに様々な種類のものが提案されている。しかしながら，不要な成分を完全に抑圧できないという問題があった。【０００３】
例えば，光位相変調器を用いて，２逓倍信号を得る方法が知られている（例えば，下記非特許文献１を参照）。この方法では，基本的には，不要成分を抑圧するために，基本的には光フィルタを用いている。一方，光フィルタは，急峻な波長特性を持たない。そのため，必要な成分と不要な成分との周波数が近い場合，必要な成分を抑圧せずに，不要な成分のみを抑圧するということは困難であった。さらに，光フィルタのフィルタ特性は，温度に影響されるので，温度が変わると不要成分を十分に抑圧しきれない場合や，必要な成分まで抑圧してしまうという問題がある。【０００４】
【非特許文献１】Proceedings of SPIE -Volume 5579Photonics North 2004: Photonic Applicationsin Telecommunications, Sensors, Software, and Lasers, John C. Armitage, RogerA. Lessard, George A. Lampropoulos, Editors, November 2004, pp. 673-679
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は，高速かつ容易に逓倍信号を得ることができる方法，及びその方法を実現できる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は，基本的には，マッハツェンダー変調器に変調信号を印加しない状態において，光信号の透過率が最大となるようにバイアス点を調整することで，奇数次成分を抑えた後，０次成分をフィルタで除去することにより，不要成分を効果的に抑圧した±２次成分を得て，得られた±２次成分を用いて差周波である４倍波成分などを得ることができるという知見に基づくものである。すなわち，奇数次成分が抑圧された状態で，不要成分をフィルタにより除去するので，サイドバンドの間隔を広くとることができ，容易に不要成分を抑圧できる。 【０００７】
また，奇数次成分を抑圧した後に，例えば，±２次成分を含む領域を遮断するフィルタを用いることで，０次成分のみならず±２次成分を抑圧することができ，それにより±４次成分を得ることができる。そして，得られた±４次成分を用いて，８倍波成分を得ることもできる。その場合においても，±３次成分が抑圧されているので，容易にかつ精度高く不要成分を抑圧できることとなる。一方，バイアス点を調整し，偶数次成分を抑圧することにより得られる±１次成分を用いると，２倍波成分を得ることができる。更に偶数次成分を抑圧した後に，±１次成分を抑圧するフィルタを用いることで，±３次成分を得ることができ，これにより６倍波成分を得ることができる。【０００８】
なお，変調器の消光比が高くなければ上記のようにして逓倍波成分を得ることは，容易ではない。マッハツェンダー変調器はバイアス点の設定により，偶数次成分または奇数次成分を抑圧することが出来るが，その抑圧比は変調器の消光比に依存する。上記の例では奇数次成分の抑圧向上には，高い消光比を有する変調器を用いることが重要である。そこで，本発明の好ましい態様では，変調器の消光比が高くなるような工夫を行うこと，又は消光比を高める機構を有する光変調器により，上記した方法で，好ましい特性を有する逓倍波成分を得ることができる。【０００９】
本発明の第１の側面は，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧する工程（ステップ１）と，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧した後に，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧する工程（ステップ２）と，  前記前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧した後に，前記差周波を得るための元となる光信号を用いて差周波信号を得る工程（ステップ３）と，を有する逓倍信号の生成方法に関する。【００１０】
本発明の第２の側面は，消光比を高める機構を有するマッハツェンダー導波路を有する光変調器と，前記光変調器にバイアス信号を印加するためのバイアス信号源と，前記光変調器に変調信号を印加するための変調信号源と，前記光変調器からの出力光の所定の成分を抑圧するための光フィルタと，前記光フィルタにより所定の成分が抑圧された出力光を用いて差周波信号を得るための差周波取得装置と，前記バイアス信号源，前記変調信号源，及び差周波取得装置の動作状況を制御するための制御装置と，を具備し，前記制御装置は，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧するようにバイアス信号を制御し，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧した後に，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧し，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧した後に，前記差周波取得装置は，前記差周波を得るための元となる光信号を用いて差周波信号を得る，逓倍信号の生成装置に関する。【００１１】
本発明の逓倍信号の発生方法及び生成装置においては，光変調器の消光比が高いものが好ましい。すなわち，本発明の好ましい実施態様によれば，消光比の高い光変調器を用いることができるか，又は消光比が高い光変調方法を達成できるので，より精度が高い逓倍信号を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば，±１次成分を抑圧した状態で０次成分を取り除くので，変調周波数が小さい（すなわち，隣接する信号の波長差が小さい）場合であっても，±２次成分を抑圧せずに０次成分を効果的に抑圧できる。これにより，広い周波数範囲にわたって不要成分が抑圧された±２次成分を得ることができることとなる。そして，そのような±２次成分の差周波信号を得ることで，高速に消光比の高い４倍波成分を得ることができる。上記の事情は，６倍波成分や８倍波成分などの逓倍信号についても当てはまる。すなわち，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧し，その後に前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧するので，光フィルタの波長応答性が急峻でなくても効果的に不要な光信号を抑圧できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は，本発明における逓倍信号の生成装置の基本構成を示す概略構成図である。
【図２】図２は，マッハツェンダー型の導波路を有する光変調器の例を示す概略図である。
【図３】図３は，タンデムに２つのマッハツェンダー型の導波路を接続した光変調器の例を示す概略図である。
【図４】図４は，マッハツェンダー型の導波路のそれぞれのアームに，マッハツェンダー型の導波路を有する光変調器の例を示す図である。
【図５】図５は，図４に示される光変調器の駆動系の例を示す図である。
【図６】図6は，出力を測定できる光変調器の概略構成図である。
【図７】図７は，実施例において用いた実験系の概略図である。
【図８】図8は，実施例１において得られた±１次成分を抑圧して得られる光信号を示す図面に替わるグラフである。
【図９】図9は，実施例１において得られた±１次成分を抑圧した後に，キャリア成分（０次成分）を抑圧して得られる光信号を示す図面に替わるグラフである。
【図１０】図10は，実施例１において得られたＢＰＦ後の光信号を示す図面に替わるグラフである。
【図１１】図11は，得られた１６０ＧＨｚの光信号の時間波形を示す図面に替わるグラフである。図11において，横軸は時間［ｐｓ］であり，縦軸は光強度［ｍＷ］である。図11（Ａ）は，タイムスパンが０ピコ秒から１００ピコ秒のものであり，図11（Ｂ）は，図11（Ａ）の領域を拡大した図（タイムスパンが０ピコ秒から２５ピコ秒のもの）である。
【符号の説明】
【００１４】
１  逓倍信号の生成装置
２  光変調器
３  バイアス信号源
４  変調信号源
５  光フィルタ
６  差周波取得装置
７  制御装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
１．逓倍信号の生成装置
以下，図面を用いて本発明の最良の形態について説明する。本発明における逓倍信号の生成装置の基本構成を示す概略構成図である。図１に示されるように，本発明における逓倍信号の生成装置（１）は，基本的には，マッハツェンダー導波路を有する光変調器（好ましくは消光比を高める機構を有するもの）（２）と，前記光変調器にバイアス信号を印加するためのバイアス信号源（３）と，前記光変調器に変調信号を印加するための変調信号源（４）と，前記光変調器からの出力光の所定の成分を抑圧するための光フィルタ（５）と，前記光フィルタにより所定の成分が抑圧された出力光を用いて差周波信号を得るための差周波取得装置（６）と，前記バイアス信号源，前記変調信号源，及び差周波取得装置の動作状況を制御するための制御装置（７）と，を具備する。そして，前記制御装置は，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧するようにバイアス信号を制御し，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧した後に，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧し，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧した後に，前記差周波取得装置は，前記差周波を得るための元となる光信号を用いて差周波信号を得る。以下，本発明における逓倍信号の生成装置の各要素について説明する。【００１６】
１．１．逓倍信号の生成装置
本明細書において，「逓倍信号の生成装置」とは，光変調器に印加される変調信号（電気信号）の変調周波数の整数倍の周波数を有する光信号を得るための装置である。【００１７】
１．２．光変調器
本発明において，「光変調器」は，マッハツェンダー型の導波路を有する公知の光変調器があげられ，具体的には，強度変調器，位相変調器などがあげられる。ただし，本発明では，通常光変調の際に生ずるノイズである高次成分などを積極的に利用するものであるので，光変調器の種類は問わない。なお，マッハツェンダー型の導波路を有し，消光比を高める機構を有する光変調器が好ましい。【００１８】
図２は，マッハツェンダー型の導波路を有する光変調器の例を示す概略図である。図２に示されるように，この光変調器(11)は，光信号の入力部(12)と，前記光信号が分岐する分岐部(13)と，前記分岐部(13)から分岐した光信号が伝播する導波路である第1のアーム(14)及び第2のアーム(15)と，前記第1のアーム(14)及び第2のアーム(15)から出力される光信号が合波される合波部(16)と，前記合波部で合波された光信号が出力される光信号の出力部(17)とを含むマッハツェンダー導波路(18)を具備する。この光変調器は，消光比を高める機構としての特別な導波路を有する光変調器である。図２中，符号19及び20は，それぞれバイアス電極及び変調電極を示す。なお，これらは別々に設けられていても，一つの電極として一体的に設けられていてもよい。この光変調器は，通常，位相変調器などとして用いることができるものである。本発明においては，図２に示される変調器を位相変調する際に生ずるノイズ成分である高周波成分を積極的に利用するものである。【００１９】
この光変調器は，マッハツェンダー型の導波路を有するので，バイアス電圧を調整することにより，出力信号の奇数次成分又は偶数次成分の出力強度を調整できる。そして，奇数次成分又は偶数次成分が最大となるような状態にバイアス電圧を調整することで，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧することができる。【００２０】
図３は，タンデムに２つのマッハツェンダー型の導波路を接続した光変調器の例を示す概略図である。すなわち，この態様の光変調器は，光が入力する第1のマッハツェンダー型の導波路部（22）と前記第1のマッハツェンダー型の導波路部（22）からの出力光が入力する第2のマッハツェンダー型の導波路部（23）を具備し，それら2つの導波路部は，導波路(24)により接続されているものがあげられる。このような光変調器を用いると，偶奇調整を2倍にして行えるため，高い消光比を有する出力光を得ることができるので好ましい。すなわち，例えば，0次，2次といった偶数次成分の強度をできるだけ大きくし，奇数次成分を抑圧したい場合は，2つの導波路部分においてそれぞれ奇数次成分を抑圧するようにバイアスを制御すればよい。この2つの連続したマッハツェンダー型導波路を採用する構成も消光比を高める機構のひとつといえる。【００２１】
図４は，マッハツェンダー型の導波路のそれぞれのアームに，マッハツェンダー型の導波路を有する光変調器の例を示す図である。また，図５は，図４に示される光変調器の駆動系の例を示す図である。図４及び図５に示されるように，この態様の光変調器(31)は，第1のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）(32)と；第2のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）(33)と；光信号の入力部(34)と，前記光信号が前記第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）と前記第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）とへ分岐する分岐部(35)と，前記分岐部(35)から分岐した一方の導波路に設けられる前記第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）と，前記分岐部(35)から分岐した残りの導波路に設けられる前記第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）と，前記第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）と前記第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）から出力される光信号が合波される合波部(36)と，前記合波部で合波された光信号が出力される光信号の出力部(37)とを含むメインマッハツェンダー導波路（ＭＺＣ）(38)と；前記第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＡ）の第１の電極（電極Ａ）(39)と；前記第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺＢ）の第２の電極（電極Ｂ）(40)と；前記メインマッハツェンダー導波路（ＭＺＣ）のメインマッハツェンダー電極（電極Ｃ）(41)と；前記第1の電極(39)，前記第2の電極(40)及び前記メインマッハツェンダー電極(41)に変調信号とバイアス電圧のいずれかまたは両方を印加するための信号源(42)とを具備する。このような特殊な形状の導波路も消光比を高める機構のひとつといえる。【００２２】
図5に示されるように，図4に示される光変調器の駆動系として，2つのサブＭＺ導波路及びメインＭＺ導波路にバイアス電圧（低周波信号）を印加するためのバイアス信号源（低周波信号源）(52)と，2つのサブＭＺ導波路及びメインＭＺ導波路にラジオ周波数信号などの変調信号を印加するための高周波信号源(53)とを具備するものがあげられる。そして，それらの信号源は，たとえば，電気信号の位相，強度，周波数，印加タイミングなどを調整する調整機構(54，55)と接続されており適宜位相などが調整される。それらの調整量は，固定されていてもよいし，各調整機構と接続されたコンピュータ(56)などの制御機構により制御されてもよい。【００２３】
バイアス信号源（低周波信号源）(52)は，低周波信号を発生し，調整機構(54)で信号の位相，強度，周波数又は印加タイミングのいずれか1つ以上が調整された後，3種類の信号（ＤＣＡ電圧，ＤＣＢ電圧，ＤＣＣ電圧）が光変調器(31)に印加されることとなる。先に説明したとおり，ここで低周波信号における「低周波」とは，例えば，0Ｈｚ〜500ＭＨｚの周波数を意味する。【００２４】
高周波信号源(53)は高周波信号を発生し，調整機構(55)で信号の位相，強度，周波数又は印加タイミングのいずれか1つ以上が調整された後，3種類の信号（ＲＦＡ電圧，ＲＦＢ電圧，ＲＦＣ電圧）が光変調器(31)に印加されることとなる。先に説明したとおり，高周波信号の周波数（ｆｍ）として，例えば1ＧＨｚ〜100ＧＨｚがあげられる。高周波電気信号源の出力としては，一定の周波数を有する正弦波があげられる。【００２５】
バイアス電圧制御部(43)は，メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の強度が最大となるように各サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧を調整するための制御信号を出力する第1のバイアス調整手段と，サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧は，前記第1のバイアス調整手段により得られた値のままとしつつ，前記光信号の強度をMaxとしたときに，前記メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を，前記メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の出力が前記Maxの40%以上60%以下となるように調整するための制御信号を出力する第2のバイアス調整手段として機能させるためのコンピュータ読取可能な記録媒体を搭載したコンピュータにより実現される。このバイアス電源制御部を用いれば，高い消光比を得ることができるので，バイアス電源制御部は消光比を高める機構として機能する。上記各手段は，測定系からの測定値を入力する入力装置と，入力装置から入力された測定値を記憶する記憶部と，記憶部が記憶する測定値を比較するための演算部と，入力装置からの入力情報に従って，メインメモリ中の制御プログラムを読み出し，記憶装置に記憶された各測定値情報を読み出し，所定の制御を行うための制御部と，演算部の演算結果に基づいて，信号源に対してバイアス電圧に関する指令を出力する出力部とを有するコンピュータなどにより実装される。【００２６】
前記第2のバイアス調整手段の替わりに，前記サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧は，前記第1のバイアス調整工程で得られた値のままとしつつ，前記メインマッハツェンダー電極にバイアス電圧としてディザリング信号を印加し，ディザリング信号成分の出力が最大となるように前記メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整する第3のバイアス調整手段を具備するものであってもよい。ディザリング信号は，階段波信号にディザリング処理を施すディザリング生成回路を備える前記第2のバイアス調整手段により達成されてもよい。たとえば，ｎステップの階段波にｍ回のディザリングを行うことで，階段波信号のステップ数はｎ×ｍとなり周波数のステップ回数を増やすことなく比較精度を高めることができる。ディザリング生成回路は，たとえば帰還分周器（ＤＩＶ）と変調回路から構成されるものがあげられる。ディザリング生成回路はたとえば以下のように動作する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力周波数が，出力端子と帰還分周器に供給される。一方，変調回路は，基準入力信号Ｒを受け出力周波数に一定の周期の揺らぎを与える周波数を生成し，帰還分周器に供給する。帰還分周器は，変調回路の出力により，一定の周期で分周する比率を１％程度の範囲で変化させる。そして，帰還分周器の出力は位相比較回路に供給される。このようにしてディザリング信号が生成される。【００２７】
また，前記メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を，前記第2又は第3のバイアス調整手段で得られた値のままとしつつ，各サブマッハツェンダー導波路から出力される光信号の強度が最大となるように，各サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧を調整するための制御信号を出力する第4のバイアス調整手段をさらに具備するものであってもよい。このようなバイアス調整手段も消光比を高める機構として機能する。【００２８】
本発明の光変調器は，前記メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧により，出力信号の位相を制御する光変調器であってもよい。この場合，通常のＦＳＫ変調の動作に加え，メインマッハツェンダー電極には，バイアス電圧も印加されることとなり，位相が調整されたＦＳＫ変調信号を得ることができることとなる。【００２９】
図6は，出力を測定できる光変調器の概略構成図である。図6に示される光変調器では，少なくともひとつのサブＭＺ導波路の出力部が非対称Ｘ分岐とされている。非対称Ｘ分岐とする方が，雑音に強い制御を行うことができるからである。また，バイアス調整を行う場合，本当に所定の成分が抑圧されたか把握するのが難しいという問題があるが，出力部37以外の3つの出力導波路から出力される光成分を検出することで，光出力を把握できるので，最良のバイアス状態を把握できることとなる。すなわち，非対称Ｘ分岐とする構成や，Ｘ分岐の一方の出力光を観測する構成も消光比を高める機構のひとつといえる。【００３０】
１．３．バイアス信号源
バイアス信号源は，変調信号に比べて低周波信号を発生し，調整機構で適宜信号の位相，強度，周波数又は印加タイミングのいずれか1つ以上が調整された後，光変調器のバイアス電極へバイアス電圧を印加するためのものである。ここで低周波信号における「低周波」とは，例えば，0Hz〜500MHzがあげられる。バイアス電圧を制御することで，変調量などを制御できる。【００３１】
１．４．変調信号源
変調信号源は，変調器における変調信号である高周波信号を発生するための信号源である。変調信号源から出力された変調信号は，例えば，適宜調整機構で信号の位相，強度，周波数又は印加タイミングのいずれか1つ以上が調整された後，変調信号として光変調器(1)に印加されることとなる。先に説明したとおり，変調信号の周波数（ｆｍ）として，例えば1GHz以上100GHz以下があげられる。変調信号源の出力としては，一定の周波数を有する正弦波があげられる。【００３２】
１．５．光フィルタ
光フィルタは，所定の範囲の光を特に透過するか，又は遮断する特性を有する光学素子である。光フィルタは，用途に応じた遮断特性又は透過特性を有するものであれば特に限定されず，公知の光フィルタを適宜用いることができる。例えば，特開２００５−３１１１５号公報に記載されるように，固定鏡と，該固定鏡に対向配置される可動鏡と，該可動鏡を駆動させる駆動板と，該駆動板を保持する外周支持部とがベース層の上に設けられ，前記駆動板に設けられた電極と，前記ベース層に設けられた電極間に電圧を加えることにより，前記可動鏡が変位する波長可変光フィルタがあげられる。【００３３】
１．６．差周波取得装置
差周波取得装置は，入力された2種類の波長の周波数の差に相当する周波数を有する光信号を得るための装置である。差周波取得装置は，市販されているので，例えば市販されているものを適宜用いてもよい。具体的には，例えば，特開2005-25128号公報に開示されるような，非線形効果を有する半導体光アンプ（SOA）と，バンドパスフィルタとを具備し，SOAで差周波信号を含む光信号を得た後に，BPFで不要光を抑圧するものがあげられる。【００３４】
１．７．制御装置  
制御装置は，バイアス信号源，変調信号源，及び差周波取得装置の動作状況を制御するための装置である。具体的には，それら信号源及び装置と電気的に接続されたコンピュータなどがあげられる。そして，ポインティングデバイスからの入力などに従って，CPUなどの制御部がメインメモリに記憶される制御プログラムを読み出し，読み出した制御プログラムの制御信号に従って各種演算を行い，制御指令を出力するものがあげられる。そのような制御指令を受取った信号源及び装置は，制御指令に従って，動作を行う。なお，バイアス信号源，変調信号源，及び差周波取得装置は，ひとつの制御装置に接続されてもよいし，それぞれ別々の制御装置を有していても良い。【００３５】
本発明の第１の側面は，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧する工程（ステップ１）と，差周波を得るための元となる光信号と異なる偶奇性を有する光信号を抑圧した後に，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧する工程（ステップ２）と，  前記前記元となる信号の間に存在する不要な光信号を光フィルタにより抑圧した後に，前記差周波を得るための元となる光信号を用いて差周波信号を得る工程（ステップ３）と，を有する逓倍信号の生成方法に関する。【００３６】
４倍波成分を取得する場合に基づいて，本発明の第１の側面を具体的に説明すると，差周波を得るための元となる光信号（±２次成分）と異なる偶奇性を有する光信号（奇数次成分）を抑圧する（ステップ１）。その後，前記元となる信号の間に存在する不要な光信号（０次成分，又は０次成分及び±１次成分）を光フィルタにより抑圧する（ステップ２）。その後，前記差周波を得るための元となる光信号（±２次成分）を用いて差周波信号（４倍波成分）を得る（ステップ３）。例えば，光変調器に印加される変調信号の周波数が４０ＧＨｚの場合，上記のようにすれば１６０ＧＨｚの周波数を有する光信号を得ることができることとなる。各工程をより詳細に説明する。【００３７】
まず，ＭＺ変調器をフルバイアス（Ｆｕｌｌ Ｂｉａｓ）ポイントで，正弦波駆動し，奇数次成分が抑圧された光出力を得る。このようにすることで，±１次，±３次が抑圧された出力を得ることができ，０次成分と２次成分が最大となる。なお，フルバイアスポイントとは，透過率が最大となる（すなわち出力光の強度が最大となる）ポイントを意味する。そして，０次成分を光フィルタで取り除くことで，±２次成分を主に含む光信号を得ることができる。これは，変調信号の４倍の周波数で強度変調されたものに相当する。光フィルタは，一般に，急峻な波長特性を有しない（すなわち，光を遮断する波長領域と光を透過する波長領域は，急激に変化しない）。しなしながら，上記の方法によれば，±１次成分を積極的に抑圧する必要がないので，例えば，−１次成分から１次成分に対応する波長領域において光を抑圧できるような光フィルタを用いても，±２次成分を抑圧することなく効果的に不要光を抑圧できる。しかも，上記の方法によれば，変調信号の変調周波数がシフトした場合であっても，光フィルタが±２次成分を抑圧することなく不要な成分を抑圧できる波長領域に余裕があるので，効果的に４倍波成分を得ることができる。【００３８】
奇数次成分を抑圧した後に，例えば，±２次成分を含む領域を遮断するフィルタを用いることで，０次成分のみならず±２次成分を抑圧することができ，それにより±４次成分を得ることができる。そして，得られた±４次成分を用いて，８倍波成分を得ることもできる。その場合においても，±３次成分が抑圧されているので，容易にかつ精度高く不要成分を抑圧できることとなる。一方，バイアス点を調整し，偶数次成分を抑圧した後に得られる±１次成分を用いると２倍波成分を得ることができる。更に±１次成分を抑圧するフィルタを用いることで，±３次成分を得ることができ，これにより６倍波成分を得ることができる。【００３９】
なお，変調器の消光比が高くなければ上記のようにして逓倍波成分を得ることは，容易ではない。そこで，本発明の好ましい態様では，変調器の消光比が高くなるような工夫を行って，上記した方法で，好ましい特性を有する逓倍波成分を得ることができた。【００４０】
2.本発明のバイアス調整方法
2.1. 第1のバイアス調整工程
本発明に示される方式に基づいて光逓倍信号を得る場合は，光変調器の消光比が高いものを用い，しかも，光変調器の消光比が高い状態となるように調整された状態を維持することが望ましい。そこで，本発明の好ましい態様として，バイアスを調整し，消光比が高い状態となった後に逓倍信号を得るものがあげられる。以下説明するバイアス調整方法は，基本的には図4に記載された光変調器を用いるものである。なお，このバイアス調整を達成する電圧制御部などの制御機構は，本発明の消光比を高める機構といえる。【００４１】
第1のバイアス調整工程は，メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の強度が最大となるように各マッハツェンダー導波路バイアス電圧を調整する工程である。
この工程は，メインＭＺ導波路からの出力が大きくなるように（好ましくはできるだけ大きくなるように，より好ましくは最大となるように），電極Ｃのバイアス電圧及び２つのサブＭＺ電極のバイアス電圧を調整する。メインＭＺ導波路は，図示しない測定系と連結されているので，測定系による出力値を観測しつつ，各ＭＺ電極に印加するバイアス電圧を調整してもよい。なお，出力が最大とは，厳密な意味での最大ではなく，各バイアス電圧をたとえば5〜100V変化させた場合における最大の値があげられる。また，1V〜10V程度の間隔でいくつかのサンプリングを行ったうちの最大の値であってもよい。【００４２】
測定系と，各バイアス電圧を供給する電源系とが制御装置により接続されており，測定系が測定した光強度が大きくなるように，各バイアス電圧の大きさを制御するようにしてもよい。制御装置は，情報を入力する入力部，情報を出力する出力部，情報を記憶する記憶部（メモリ，メインメモリを含む），各種演算や制御を行うＣＰＵなどの演算部及び制御部を具備する。測定系が測定した光強度に関する情報は，入力部により制御装置に入力され，メモリに記憶される。制御装置のＣＰＵは，メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け，メモリに記憶された光強度に関する情報を読み出す。また，制御装置のＣＰＵは，メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け，いずれか1つ又は2つ以上の電極に印加されるバイアス電圧を変化する信号を出力部から出力する。このようにすると，出力光の強度が変化する。この情報を読み出し，先の光強度と比較し，光強度が大きくなるようにバイアス電圧を変化させる指令を出力部から出力する。この出力信号を受けた電源は，その指令にしたがって，各電極に印加する電圧値を変化させるので，光出力が増大することとなる。【００４３】
2.2. 第2のバイアス調整工程
第2のバイアス調整工程は，各サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧は，前記第1のバイアス調整工程で得られた値のままとしつつ，前記第1のバイアス調整工程で観測された光信号の強度をMaxとしたときに，前記メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を，前記メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の出力が前記Maxの40%以上60%以下（好ましくは半分）となるように調整する工程である。【００４４】
電圧制御部は，各サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧を，前記第1のバイアス調整工程で得られた値のまま維持する指令を出力する。この指令を受けて信号源は，各サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧を一定の値に維持する。一方，電圧制御部は，メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の出力を観測し，その観測値をMax値と比較しつつ，前記メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を調整するような指令を出力する。このような出力を受けた信号源は，メインマッハツェンダー導波路に印加されるバイアス電圧を調整する。【００４５】
具体的には，測定系が測定した光強度に関する情報は，入力部により制御装置に入力され，メモリに記憶される。制御装置のＣＰＵは，メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け，メモリに記憶された光強度に関する情報を読み出す。また，制御装置のＣＰＵは，メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け，メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を変化する信号を出力部から出力する。このようにすると，出力光の強度が変化する。この情報を読み出し，先の光強度と比較し，光強度が大きくなるようにバイアス電圧を変化させる指令を出力部から出力する。この出力信号を受けたバイアス信号源は，その指令にしたがって，メインンマッハツェンダー電極に印加する電圧値を変化させるので，メインマッハツェンダー導波路からの出力信号の強度が減少することとなる。そして，メインマッハツェンダー導波路から出力される光信号の出力が前記Maxの40%以上60%以下（好ましくは半分）など所定の設定値となった場合に，この工程は終了し，次の工程へと移ることとなる。【００４６】
2.3. 第3のバイアス調整工程
第3のバイアス調整工程は，メインマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を前記第2のバイアス調整工程で得られた値のままとしつつ，各サブマッハツェンダー導波路から出力される光信号の強度が最大となるように，各サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧を調整する任意の工程である。【００４７】
電圧制御部は，メインマッハツェンダー電極に印加するバイアス電圧を，前記第2のバイアス調整工程で得られた値のまま維持する指令を出力する。この信号を受けたバイアス信号源は，メインマッハツェンダー電極に印加するバイアス電圧を，前記第2のバイアス調整工程で得られた値のまま維持する。一方，電圧制御部は，各サブマッハツェンダー導波路から出力される光信号の出力を観測し，それぞれ観測値が最大となるように各サブマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を調整するような指令を出力する。このような出力を受けた信号源は，各サブマッハツェンダー導波路に印加されるバイアス電圧を調整する。【００４８】
具体的には，測定系が測定した光強度に関する情報は，入力部により制御装置に入力され，メモリに記憶される。制御装置のＣＰＵは，メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け，メモリに記憶された光強度に関する情報を読み出す。また，制御装置のＣＰＵは，メインメモリ中の制御プログラムの指令を受け，各サブマッハツェンダー電極に印加されるバイアス電圧を変化する信号を出力部から出力する。このようにすると，出力光の強度が変化する。この情報を読み出し，格納されたこれまでの光強度と比較し，光強度が最大となるようにバイアス電圧を変化させる指令を出力部から出力する。この出力信号を受けたバイアス信号源は，その指令にしたがって，各サブマッハツェンダー電極に印加する電圧値を変化させるので，各サブマッハツェンダー導波路からの出力信号の強度が変化することとなる。そして，両方のサブマッハツェンダー導波路から出力される信号の強度が最大となった段階でこの工程は終了し，これにより適切なバイアス電圧を得ることができることとなる。【００４９】
2.4. 第2のバイアス調整工程の別態様
前記第2のバイアス調整工程に変えて，サブマッハツェンダー導波路に印加するバイアス電圧を前記第1のバイアス調整工程で得られた値のままとしつつ，前記メインマッハツェンダー電極にバイアス電圧としてディザリング信号（微小振動信号）を印加し，ディザリング信号成分の出力が最大となるように前記メインマッハツェンダー電極のバイアス電圧を調整するものは，本発明の別の実施態様である。
【実施例１】
【００５０】
−ＭＺ変調器のフルバイアスポイント動作による４倍波発生−
図７は，実施例において用いた実験系の概略図である。図7中，LDはレーザダイオードを示し，PCは偏波調整器を示し，MZはMZ導波路を有する光変調器（図4に示されるもの）を示し，opt.filterは，光フィルタを示し，EDFAは光増幅器を示し，BPFはバンドパスフィルタを示し，Oscilloはサンプリング用のオシロスコープを示し，Comp.はコンピュータを示す。
図７に示されるように，本実施例において用いた変調器は，メインマッハツェンダー導波路のそれぞれのアームにマッハツェンダー導波路を更に有する光変調器を用いた。なお，入力光の中心周波数は，入力光１５５０ｎｍであり，変調信号の変調周波数  は４０ＧＨｚであった。ＲＦ信号は，アジレント（Ａｇｉｌｅｎｔ）社製Ｅ８２５７Ｄを用い，フルパワー出力１６ｄＢｍで，トリガ用信号発生のため１０ｄＢカプラで一部分岐した後に，パワーディバイダーＨＰ１１６６７Ｃでさらに分割し，可変ディレイを経て，それぞれを４０ＧＨｚＡｍｐ
Ｓｐａｃｅｋ ｌａｂ
ｍｏｄｅｌ ＳＰ３９４−３０３０で増幅し，バイアスＴを経て変調器に入力した。変調器の入力ポートにおいて約２６ｄＢｍの強度を有していた。変調器は，フルバイアス状態（サブＭＺは１００％オン）として，±１次成分がバランスよく抑圧されるようにディレイを調整した。その後に，サブＭＺの一方を調整して，消光比を向上させると，さらに，±１次成分が小さくなった。その様子を図8に示す。すなわち，図8は，実施例１において得られた±１次成分を抑圧して得られる光信号を示す図面に替わるグラフである。図8において，横軸は波長［ｎｍ］であり，縦軸は光強度［ｄＢｍ］である。【００５１】
変調器の出力から，光チャネルコントローラ（Ｐｅｌｅｔｏｎ
ＱＴＭ０５０Ｃ）でキャリア近傍成分(１５５０ｎｍ)を除去した。このようにして得られた出力を図9に示す。図9は，実施例１において得られた±１次成分を抑圧した後に，キャリア成分（０次成分）を抑圧して得られる光信号を示す図面に替わるグラフである。図9において，横軸は波長［ｎｍ］であり，縦軸は光強度［ｄＢｍ］である。ＱＴＭ０５０Ｃの出力をＥＤＦＡ（ＦＩＴＥＬ  ＥｒＥＡ１２２４）で増幅した後，可変５ｎｍＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を経由して，光サンプリングオシロＡＮＤＯＡＱ７７５０に接続した。ＢＰＦとチャネルコントローラで２成分のバランスを調整した。このようにして得られた出力を図10に示す。図10は，実施例１において得られたＢＰＦ後の光信号を示す図面に替わるグラフである。図10において，横軸は波長［ｎｍ］であり，縦軸は光強度［ｄＢｍ］である。図10に示されるように，主な２成分（±２次成分）の間隔は１６０ＧＨｚであり，これらの成分の周波数差は，変調信号４０ＧＨｚの４倍に相当する。図10から，本発明の方法によれば，±２次の成分以外を完全には抑圧し切れていないものの，不要成分がとてもよく抑圧されたスペクトルを得ることができることがわかる。【００５２】
このようにして得られた光スペクトルの差周波信号を取得して得られた光信号の時間波形を図11に示す。図11は，得られた１６０ＧＨｚの光信号の時間波形を示す図面に替わるグラフである。図11において，横軸は時間［ｐｓ］であり，縦軸は光強度［ｍＷ］である。図11（Ａ）は，タイムスパンが０ピコ秒から１００ピコ秒のものであり，図11（Ｂ）は，図11（Ａ）の領域を拡大した図（タイムスパンが０ピコ秒から２５ピコ秒のもの）である。図11（Ｂ）から，本実施例により得られた４倍波成分を有する光信号は，とても綺麗なスペクトルを有する光信号であることがわかる。【００５３】
本実施例により，高消光比ＭＺ変調器をＦｕｌｌ点Ｂｉａｓ点で動作させ，０次成分をフィルタで取り除くことで，４０ＧＨｚ変調時に±２次成分のみからなる１６０ＧＨｚ光信号を発生できることが示された。しかも，本実施例における装置は，変調周波数や動作条件を容易に調整でき，そのような場合であっても得られる信号波形は安定していた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の逓倍信号の生成方法，及び逓倍信号の生成装置は，光通信システムにおいて用いられる高速クロック信号や，電波望遠鏡など天文観測装置などに用いられる光による超高周波数基準信号を発生できるので，光情報通信の分野や天文観測などの分野において好適に利用されうる。
【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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【国際調査報告】
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