(57)【要約】【課題】  従来の光ファイバ系通信技術では、無線周波数を精確に制御しなければならず、または光フィルタ、位相コントローラなどを追加する必要があった。【解決手段】  本発明の周波数上昇変換システム１０の実施例では、光分岐器１２と、光変調器１４と、光移相器１６と、光結合器１８とを備えている。光分岐器１２は光波を第１の光波および第２の光波に分離するように構成されており、変調器１４は電気信号に基づいて第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されており、光移相器１６は第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されており、光結合器１８は変調波と移相波とを結合するように構成されている。本発明の実施例において、光変調１４は光移相器１６と並列に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。【選択図】      図３
2014052650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波を第１の光波および第２の光波に分離するように構成されている光分岐器と、
電気信号に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されている光変調器と、
前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されている光移相器であって、前記移相波の位相と前記変調波の位相とが互いに逆相になるものと、
前記変調波と前記移相波とを結合するように構成されている光結合器と、
を備えた周波数上昇変換システム。
【請求項２】
前記光変調器が、
光導波路と、
前記光導波路の上方に設けられている電極と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項３】
前記光移相器が、
光導波路と、
前記光導波路の上方に設けられている電極と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項４】
前記光分岐器に接続されるとともに、前記光波を生成するように構成されているレーザ光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項５】
前記光変調器に接続されている混波器と、
前記混波器に接続されている電波生成器と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項６】
前記電波生成器が入力電波を生成するように構成され、前記光結合器が出力光波を生成するように構成されており、前記出力光波の周波数が前記入力電波の整数倍であることを特徴とする請求項５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項７】
前記光変調器に接続されている電波生成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項８】
前記光分岐器に接続されている光送出器と、
前記光結合器の出力端に接続されている光セパレータと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項９】
前記光送出器がスペクトルで光搬送波およびＲＦ信号副搬送波を含む前記光波を生成するように構成されており、前記光搬送波の周波数がｆ０、前記ＲＦ信号副搬送波の周波数がｆ０＋ｆＲＦであることを特徴とする請求項８に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１０】
前記電波生成器が入力電波を生成するように構成され、前記光結合器が出力光波を生成するように構成されており、前記出力光波の周波数が前記入力電波の周波数の５倍であることを特徴とする請求項９に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１１】
前記光送出器がスペクトルで光搬送波およびＲＦ信号副搬送波を含む前記光波を生成するように構成されており、前記光搬送波の周波数がｆ０−ｆＲＦ、前記ＲＦ信号副搬送波の周波数がｆ０＋ｆＲＦであることを特徴とする請求項８に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１２】
前記電波生成器が入力電波を生成するように構成され、前記光結合器が出力光波を生成するように構成されており、前記出力光波の周波数が前記入力電波の周波数の６倍であることを特徴とする請求項１１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１３】
前記光変調器が２Ｖπにバイアスされていることを特徴とする請求項１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１４】
前記光変調器は前記光移相器と並列に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１５】
第１および第２の周波数上昇変換手段を備えた周波数上昇変換システムであって、当該周波数上昇変換手段の各々は、
光波を第１の光波および第２の光波に分離するように構成されている光分岐器と、
電気信号に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されている光変調器と、
前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されている光移相器であって、前記移相波の位相と前記変調波の位相とが互いに逆相になるものと、
前記変調波と前記移相波とを結合して出力光波を生成するように構成されている光結合器と、
を備え、
このうち前記第２の周波数上昇変換手段の前記光分岐器は、前記第１の周波数上昇変換手段の前記光結合器に接続されていることを特徴とする周波数上昇変換システム。
【請求項１６】
前記光変調器が、
光導波路と、
前記光導波路の上方に設けられている電極と、
を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１７】
前記光移相器が、
光導波路と、
前記光導波路の上方に設けられている電極と、
を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１８】
前記第１の周波数上昇変換手段の前記光分岐器に接続されるとともに、前記光波を生成するように構成されているレーザ光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項１９】
前記第１の周波数上昇変換手段の前記光変調器に接続されている混波器と、
前記混波器に接続されている電波生成器と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項２０】
前記電波生成器が入力電波を生成するように構成されており、前記第２の周波数上昇変換手段の前記出力光波の周波数が前記入力電波の整数倍であることを特徴とする請求項１９に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項２１】
前記第２の周波数上昇変換手段の前記光変調器に接続されている電波生成器をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項２２】
前記光変調器が２Ｖπにバイアスされていることを特徴とする請求項１５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項２３】
前記光変調器は前記光移相器と並列に構成されたことを特徴とする請求項１５に記載の周波数上昇変換システム。
【請求項２４】
光波を入力するステップと、
前記入力光波を第１の光波および第２の光波に分離するステップと、
電波に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するステップと、
前記第２の光波を所定位相シフトさせて、移相波を生成するステップであって、前記移相波の位相と前記変調波の位相とが互いに逆相であるステップと、
前記変調波と前記移相波とから出力光波を生成するステップと、
を含む周波数上昇変換方法。
【請求項２５】
前記出力光波の周波数が前記入力光波の整数倍であることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【請求項２６】
前記入力光波の周波数がｆ０であり、前記出力光波の周波数が４ｆ０であることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【請求項２７】
前記入力光波のスペクトルが光搬送波およびＲＦ信号副搬送波を含み、前記光搬送波の周波数がｆ０、前記ＲＦ信号副搬送波の周波数がｆ０＋ｆＲＦであることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【請求項２８】
前記出力光波の周波数が前記電波の周波数の５倍であることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【請求項２９】
前記入力光波のスペクトルが光搬送波およびＲＦ信号副搬送波を含み、前記光搬送波の周波数がｆ０−ｆＲＦ、前記ＲＦ信号副搬送波の周波数がｆ０＋ｆＲＦであることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【請求項３０】
前記出力光波の周波数が前記電波の周波数の６倍であることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【請求項３１】
前記変調波と前記移相波とを結合するステップにおいて、前記第２の変調波と前記移相波変調波とに破壊的干渉が生じることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【請求項３２】
前記所定位相が１８０度であることを特徴とする請求項２４に記載の周波数上昇変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は周波数上昇変換システムおよび方法に関し、特に並列に構成されている光変調器および光移相器を採用する周波数上昇変換システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年来、使用者による高画質映像および高速データ通信に対する要求が高まるなかで、従来の同軸ケーブルおよびツイストペアケーブルを通信媒介とするネットワーク構成はすでに使用に耐えることができなくなってきている。受動光ネットワークを基礎としたユーザ宅向けの網構成（Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｘ-、ＦＴＴｘ）は高速通信有線サービスに広く構築されており、音声、動画およびデータを含む三種類のサービスを提供している。同時に、現在の無線通信におけるブロードバンド需要に対する急速な増加に対応すべく、光搬送波無線信号（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ，ＲｏＦ）技術もまた注目を集めている研究課題となっている。
【０００３】
図１は従来における光搬送波（ＲＦ）無線信号の技術を例示している。無線通信に必要とされる周波数帯が増えれば、必要とされる搬送波周波数も増やす必要が出てくる。しかしながら、無線高周波信号の通信距離は搬送波周波数の増加に伴って短くなる。ところで図１に示すように、光ファイバは損失が低いという特性に基づき、光搬送波無線信号の技術を用いて、高周波無線信号を必要なサービスエリアにまで効果的に延長することが可能であり、そして光・電気を無線高周波信号に変換して、アンテナから送信することで、通信距離が短くなる問題を解決し、無線ネットワークの信号のカバーエリアを効果的に広げることができる。
【０００４】
図２には従来のハイブリッド型光ファイバアクセスネットワーク（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の技術を例示している。近年来、光搬送波無線信号とユーザ宅向けの網構成とを組み合わせて、同じ光ファイバネットワークを用いて、ハイブリッド型光ファイバアクセスネットワークを形成する技術もまた広く研究されている。ハイブリッド型光ファイバアクセスネットワークを使用することにより、音声、動画、データおよび無線といった四種類のサービスを提供できるだけでなく、光ファイバ敷設済みのネットワークシステムを効果的に利用できるとともに、電信業運営業者の無線ネットワーク構築のコストを大幅に削減できる。
【０００５】
しかしながら、一般的には、送信側で高周波の無線信号を生成しなければならない場合には、高周波無線信号の搬送波を生成するために周波数発振器が必要となり、必要とされる無線搬送波周波数が高くなってしまうと、送信側におけるすべての素子がこのように高い周波数帯域をサポートしなければならなくなる。近年来、高画質の動画・音声技術が絶えず進歩しているのに伴い、遠くない将来、高画質の影像・音声規格であるＨＤＭＩ（登録商標） １．３の伝送速度は１０Ｇｂｐｓにまで達するであろう。この趨勢に対応すべく、２００８年初頭には、Ｉｎｔｅｌ、ＬＧ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ、ＮＥＣ、Ｓａｍｓｕｎｇ、ＳｉＢＥＡＭ、ＳＯＮＹ、Ｔｏｓｈｉｂａなどの国際的な大規模メーカによりＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍを組織して、６０ＧＨｚの搬送波で高画質の動画・音声情報を送信する実行性について積極的に研究を行っている。６０ＧＨｚのマイクロ波は７ＧＨｚの広帯域特性を備えており、このような大量の帯域の動画・音声データを送信するのに非常に適している。しかしながら、この帯域を活用するには、例えば周波数発振器、パワーアンプなどを含む送信側におけるすべての素子が６０ＧＨｚといった高い周波数帯域で動作しなければならず、システム全体が複雑になり、コストが嵩んでしまう。
【０００６】
光搬送波無線信号（ＲｏＦ）技術では、数十のＴＨｚを有する超広帯域および通信損失が極めて少ない光ファイバを利用して、無線高周波信号を送信することで、通信距離を数キロ先のサービスエリアにまで延長し、そして特殊なＲｏＦ光通信モジュールを設計することにより、倍周波数の効果が得られる。例えば、四倍帯域のＲｏＦ光送出器では、１５ＧＨｚの無線信号を６０ＧＨｚにまで広帯域化することができるため、これにより送信側で高周波に必要な素子の動作周波数を大幅に低減することができるものであり、これによりシステムを簡素化でき、周波数が低めの素子を使用することによりシステム全体のコストを削減することができる。
【０００７】
公知技術Ｉ
特許文献１は、日本の情報通信研究機構の久利敏明らにより提出された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ Ｈｉｇｈ-Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｉｇｎａｌ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」である。久利敏明らは一般的な抑圧搬送波両側波帯（Ｄｏｕｂｌｅ ｓｉｄｅｂａｎｄ）ＲｏＦ光変調器を利用することで、元来の周波数がｆＲＦである無線搬送波信号を周波数がｆｏ１である光搬送波の両側に変調するものであり、周波数は各々ｆｏ１＋ｆＲＦおよびｆｏ１−ｆＲＦとなる。受信側に送信するとき、受信側で光電変換する前に、周波数がｆｏ２であるレーザ光を導入し、この二本の光を結合して、受光器に入光した後、受光器は乗積効果を持っているため、この二本の光を電気信号に変換した後、無線信号はこの二本の光の加算および減算項に収まり、加算項の周波数が高すぎる場合、自然に除去され、そして残された周波数減算項は、ｆＲＦ＋（ｆｏ１−ｆｏ２）の周波数に収まるので、ｆｏ２により光電変換後の無線信号周波数を調整することで、周波数上昇の効果を達成することになる。もし（ｆｏ１−ｆｏ２）＝３ ｆＲＦである場合には、周波数を四倍とする効果も達成することができる。
【０００８】
しかしながら、受信側でレーザ光を結合するには、例えば二本のレーザ光の位相、極化のいずれをも適度に制御する同調機構で制御しなければ、この二本の光に破壊的干渉が生じてしまい、無線信号がかなり減衰してしまう。また、レーザの周波数を高精度で制御するというのはかなり困難な技術であるうえ、レーザは温度の変化により周波数のドリフトが発生しやすくなってしまうので、周波数上昇された無線周波数を精確に発生させるのはかなり困難となり、周波数上昇変換が精確でなくなってしまうと、これもまた無線通信システムにおけるデータ送信のエラーを招いてしまう。
【０００９】
公知技術ＩＩ
非特許文献１において、Ｇｕｏｈｕａ Ｑｉらは、バイポーラ入力の光変調器により、無線信号を光変調器の二つの入力端にそれぞれ同位相で入力するとともに、光変調器のバイアスをＶπとして、抑圧搬送波両側波帯のスペクトラム信号を発生するものである。このうち光搬送波および二倍周波数、すべての偶数倍のハイレベル無線信号高調波成分を含む。光送信側は光信号を送出した後、光フィルタを通過して光搬送波が除去されて、周波数がそれぞれｆｏ＋２ｆＲＦおよびｆｏ−２ｆＲＦである光搬送波の左右二本の無線搬送波信号のみが残されるので、乗積器特性を備えた受光器を通過した後、無線信号は二本の信号の周波数が減算項に収まり、つまり四倍周波数４ｆＲＦの位置となる。
【００１０】
しかしながら、このような構成では光フィルタが必要となる。この光フィルタの周波数は送信側信号の光搬送波周波数に合わせて調整しなければならず、調整可能な光フィルタは通常コストが嵩んでしまう。同時に、この光フィルタは無線搬送波信号を除去することはできないので、無線搬送波が光搬送波にかなり近くなったときには、この光フィルタは、無線搬送波に影響するように除去されることがないように、狭い帯域をサポートする必要があり、広帯域またはかなり狭い帯域を調整可能な光フィルタとなってしまえば、システムのコストおよび複雑度がさらに増してしまうのは疑いない。
【００１１】
公知技術ＩＩＩ
非特許文献２は、直列接続した三つの光変調器と位相調整可能な光ファイバモジュールとで、光の四倍周波数上昇変換システムを構成している。この構造では、無線搬送波をそれぞれ位相差が９０度である均等に分割された二つの信号に分割し、第１の光変調器にそれぞれ入力するとともに、この光変調器をＶπとしてバイアスすることで、光搬送波を除去し、奇数倍数の無線搬送波周波数が残される。さらにこの出力光信号を位相調整可能な光ファイバモジュールに入力することで、異なる周波数に異なる位相変化を持たせ、元の光搬送波近傍における二つの一倍周波数の無線搬送波に１８０度の位相差を持たせる。さらにこの光信号を第２の光変調器に入力するとともに、第２の光変調器を同様にＶπとしてバイアスすることで、四倍周波数を発生できる効果をもたらす。生成された光信号は光源変調として、第３の光変調器に入力されて無線信号に変調して、無線信号を二倍周波数から四倍周波数の位置とすることができる。
【００１２】
この構成では調整可能な光フィルタをなくすことができるが、９０度の二つの位相コントローラを必要とし、そして位相調整可能な光ファイバモジュールを増設しなければならない。位相コントローラは、二つの無線搬送波信号の位相差を９０度に精確に制御しなければならないが、一般的に精確な精度に達するのは難しいうえ、位相の変更程度は周波数に関係して、制御は困難を極める。また位相調整可能な光ファイバモジュールは、周波数の異なる光信号で光ファイバ内にて、異なる位相遅延特性により位相が変更されなければならないが、光ファイバの長さを制御するのは難しく、しかも長すぎる光ファイバでは出力損失および波長分散といった干渉を招きやすく、理想的な方法ではない。
【００１３】
公知技術ＩＶ
非特許文献３において、Ｊｉａｎ Ｚｈａｎｇらは、直列接続した二つの光変調器で四倍周波数上昇変換システムを構成しており、それぞれ無線搬送波を位相差が９０度である均等に分割された信号に分割し、第１の光変調器にそれぞれ入力して、この光変調器をＶπとしてバイアスすることにより、光搬送波を除去し、奇数倍数の無線搬送波が残される。さらにこの出力光信号を第２の光変調器に入力するとともに、第２の光変調器を同様にＶπとしてバイアスすることで、四倍周波数を発生できる効果をもたらす。公知技術ＩＩＩとの相違点は、構成において位相調整可能な光ファイバモジュールを別途設けて第１の光変調器の出力にて二つの無線搬送波信号に１８０度の位相差を持たす必要がなく、変調すべき無線信号を首尾良く位相シフタで９０度位相シフトさせて、さらに第２の光変調器の入力端に入力して、公知技術ＩＩＩと同じ効果をもたらし、左右の無線光信号に異なる位相を持たせるとともに、相殺して四倍周波数上昇の効果をもたらしているところである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７，００６，７７２号明細書
【非特許文献１】「ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．２３，ＮＯ．９，ｐｐ．２６８７〜２６９５、２００５年９月、カナダのＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＯｔｔａｗａのＧｕｏｈｕａ Ｑｉらが提出した『Ｏｐｔｉｃａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ-Ｗａｖｅ Ｓｉｇｎａｌｓ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ』」
【非特許文献２】「ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．２６，ＮＯ．１５，ｐｐ．２７０６〜２７１１、２００８年８月、中国のＺｈｅｊｉａｎｇ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙのＨａｏ ＣｈｉおよびカナダのＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＯｔｔａｗａのＪｉａｎｐｉｎｇ Ｙａｏが共同で提出した『Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｑｕａｄｒｕｐｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎ ａ Ｒａｄｉｏ Ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ Ｌｉｎｋ』」
【非特許文献３】「ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒ，ＶＯＬ．１９，ＮＯ．１４，ｐｐ．１０５７〜１０５９，２００７年８月，中国の北京清華大学のＪｉａｎ Ｚｈａｎｇらが提出した「Ａ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｑｕａｄｒｕｐｌｅｒ  ｕｓｉｎｇ ｔｗｏ ｃａｓｃａｄｅｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｕｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｒｒｉｅｒ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、この構成では９０度の位相コントローラを複数使用しなければならず、一般的に位相コントローラは精確な精度に達するのは難しいうえ、位相の変更程度は周波数に関係して、制御は困難を極める。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、並列に構成されている光変調器および光移相器を採用する周波数上昇変換システムおよび方法を提供する。
【００１７】
本発明の周波数上昇変換システムは、光分岐器と、光変調器と、光移相器と、光結合器とを備えている。前記光分岐器は光波を第１の光波および第２の光波に分離するように構成されており、前記変調器は電気信号に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されており、前記光移相器は前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されており、前記光結合器は前記変調波と前記移相波とを結合するように構成されている。
【００１８】
本発明の周波数上昇変換システムの実施例では、第１および第２の周波数上昇変換手段を備えており、各周波数上昇変換手段は光分岐器と、光変調器と、光移相器と、光結合器とを備えている。このうち前記第２の周波数上昇変換手段の光分岐器は前記第１の周波数上昇変換手段の光結合器に直列接続されている。前記光分岐器は光波を第１の光波および第２の光波に分離するように構成されており、前記変調器は電気信号に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されており、前記光移相器は前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されており、前記光結合器は前記変調波と前記移相波とを結合するように構成されている。
【００１９】
本発明の周波数上昇変換方法の実施例では、光波を入力することと、前記入力光波を第１の光波および第２の光波に分離することと、電波に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成することと、前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成することと、前記変調波と前記移相波とから出力光波を生成することとを含み、前記移相波の位相と前記変調波の位相とが逆相である。
【００２０】
上記では本発明の技術的特徴および長所を広汎にわたって概略的に記述しており、下記における本発明の詳細な説明により良く理解されうるものである。本発明の特許請求の範囲を構成するその他の技術的特徴および長所は下記に記載する。本発明が属する技術分野における当業者であれば、下記の開示されている思想および特定の実施例を用いて、その他構造または製造工程を修正または設計することで、本発明と同じ目的を達成するのはかなり容易である。本発明が属する技術分野における当業者であれば、このような等価の構造は別紙の特許請求の範囲にて限定される本発明の技術的思想および範囲を逸脱しないことも理解するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
前記説明および下記図面を参照することにより、本発明の技術的特徴および長所について完全に理解されうるものである。
【図１】従来における光搬送波無線信号の技術を例示した図面である。
【図２】従来のハイブリッド型光ファイバアクセスネットワークの技術を例示した図面である。
【図３】本発明の周波数上昇変換システムの実施例を例示した図面である。
【図４】本発明の光変調器における変換曲線の実施例を例示した図面である。
【図５】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した実施例の図面である。
【図６】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した実施例の図面である。
【図７】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した実施例の図面である。
【図８】本発明の周波数上昇変換システムの実施例を例示した図面である。
【図９】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した実施例の図面である。
【図１０】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した実施例の図面である。
【図１１】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した実施例の図面である。
【図１２】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した他の実施例の図面である。
【図１３】本発明の周波数上昇変換システムの実施例を例示した図面である。
【図１４】本発明の周波数上昇変換システムにおけるスペクトル変化を例示した実施例の図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図３には本発明の周波数上昇変換システム１０の実施例を例示している。前記周波数上昇変換システム１０は光分岐器１２と、光変調器１４と、光移相器１６と、光結合器１８とを備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記光分岐器１２は入力光波を第１の光波および第２の光波に分離するように構成されており、前記光変調器１４は電気信号に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されており、前記光移相器１６は前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されており、前記光結合器１８は前記変調波と前記移相波とを結合して出力光波２６を生成するように構成されている。
【００２３】
本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム１０は、前記光分岐器１２に接続されるとともに、前記入力光波を生成するように構成されているレーザ光源２０をさらに備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム１０は、前記光変調器１４に接続されている混波器２２と、前記混波器２２に接続されて、入力電波を生成するように構成されている電波生成器２４とを備えており、前記混波器２２はデータ２８と前記入力電波とを混波して前記電気信号を生成するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
本発明の実施例において、前記光変調器１４、前記光移相器１６、前記光分岐器１２および前記光結合器１８は基板３０（例えばニオブ酸リチウム）内に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記光変調器１４は光導波路１４Ａと、前記光導波路１４Ａの上方に設けられている光変調電極１４Ｂとを備えており、前記光移相器１６は光導波路１６Ａと、前記光導波路１６Ａの上方に設けられている光移相電極１６Ｂとを備えており、前記光分岐器１２はＹ字状の光導波路であり、前記光結合器１８はＹ字状の光導波路であるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記光変調器１４は抑圧搬送波両側波帯変調器であって、前記光変調器１４は前記光移相器１６と並列に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
図４には本発明の光変調器１４における変換曲線の実施例を例示している。もし前記光変調器１４のバイアス点をＶπに設定した場合、変換曲線の谷となり、出力光搬送波信号および偶数倍周波数の光副搬送波信号が消失して、奇数倍周波数の光副搬送波信号のみが残る。これに対して、もし前記光変調器１４のバイアス点を２Ｖπに設定した場合、変換曲線のピークとなって、奇数倍周波数の光副搬送波信号が消失して、光搬送波信号および偶数倍周波数の光副搬送波信号のみが残る（「ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．２６，ＮＯ．１５，ＡＵＧＵＳＴ１，２００８，ｐ１４４９〜１４５９」の論文を参照のこと）。
【００２６】
図５ないし図７は本発明の周波数上昇変換システム１０におけるスペクトル変化の実施例を例示している。図５を参照されたい。本発明の実施例において、前記光導波路１４Ａ内で伝搬する第１の光波（周波数がｆｏ）は前記混波器２２を介して前記入力電波（周波数がｆＲＦ）に基づいて変調されて前記変調が形成されるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記光変調器１４は２Ｖπにバイアスされているので、前記第１の光波（周波数がｆｏ）の奇数倍周波数の光副搬送波信号が消失して、前記第１の光波信号および偶数倍周波数の光副搬送波信号のみが残り、そして前記入力電波（周波数がｆＲＦ）が前記第１の光波（周波数がｆｏ）の両側周波数２ｆＲＦから離れた位置に変調され、つまり変調波は高側帯域（ｆ０＋２ｆＲＦ）と低側帯域（ｆ０−２ｆＲＦ）とを含むが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
図６を参照されたい。前記光導波路１６Ａ内で伝搬する第２の光波（周波数がｆｏ）の位相は所定位相（１８０度）移相されて前記移相波が生成され、前記移相波の位相と前記変調波の位相とが逆相となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記光結合器１８は前記変調波と前記移相波とを結合して前記出力光波２６を生成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記移相波の位相と前記変調波の位相とが逆相となるため、前記第１の光波（ｆｏ）と前記第２の光波（ｆｏ）とに破壊的干渉が生じて互いに相殺されて、周波数がそれぞれｆ０＋２ｆＲＦおよびｆ０−２ｆＲＦである無線信号のみが残るが、本発明はこれに限定されるものではない。この後、乗算器効果を備えた受光器が前記出力光波２６を受光して、無線信号は周波数が４ｆＲＦの周波数領域に収まる。言い換えれば、図７に示すように、前記出力光波２６の周波数（４ｆＲＦ）は前記入力電波の周波数（ｆＲＦ）の整数倍（４倍）となることにより、フィルタを使用する必要のない四倍周波数上昇変換効果を得ることができる。
【００２８】
図８には本発明の周波数上昇変換システム４０の実施例を例示している。前記周波数上昇変換システム４０は光分岐器４２と、光変調器４４と、光移相器４６と、光結合器４８とを備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記光分岐器４２は入力光波を第１の光波および第２の光波に分離するよう構成されており、前記光変調器４４は電気信号に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されており、前記光移相器４６は前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されており、前記光結合器４８は前記変調波と前記移相波とを結合するように構成されている。
【００２９】
本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム４０は、光分岐器４２の入力端に接続されるとともに、前記入力光波を生成するように構成されている光送出器５０をさらに備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム４０は前記光結合器４８の出力端に接続される光セパレータ５２をさらに備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記電気信号を前記光変調器４４に付与するために、前記周波数上昇変換システム４０は前記光変調器４４に接続されるとともに、入力電波を生成するように構成されている電波生成器５４をさらに備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
本発明の実施例において、前記光変調器４４、前記光移相器４６、前記光分岐器４２および前記光結合器４８は基板６０（例えばニオブ酸リチウム）内に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記光変調器４４は光導波路４４Ａと、前記光導波路４４Ａの上方に設けられている光変調電極４４Ｂとを備えており、前記光移相器４６は光導波路４６Ａと、前記光導波路４６Ａの上方に設けられている光移相電極４６Ｂとを備えており、前記光分岐器４２はＹ字状の光導波路であり、前記光結合器４８はＹ字状の光導波路であるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記光変調器４４は抑圧搬送波両側波帯変調器であって、前記光変調器４４は前記光移相器４６と並列に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
図９ないし図１１には本発明の周波数上昇変換システム４０におけるスペクトル変化の実施例を例示している。本発明の実施例において、前記光送出器５０は光搬送波（ｆ０）およびＲＦ信号副搬送波（ｆ０＋ｆＲＦ）を出力するＲｏＦ光モジュールであって、この二本の光信号は後端の光素子について言えば、前記入力光波と見なすことができるが、本発明はこれに限定されるものではない。図９を参照されたい。前記光導波路４４Ａ内で伝搬する第１の光波（二本の光信号の周波数がそれぞれｆ０およびｆＲＦである）は前記入力電波（周波数がｆＲＦ）に基づいて変調されて前記変調波が形成されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
本発明の実施例において、前記光変調器４４は２Ｖπにバイアスされるので、前記第１の光波の光搬送波（ｆ０）の奇数倍周波数の光副搬送波信号が消失して、前記光搬送波信号（ｆ０）および偶数倍周波数の光副搬送波信号（ｆ０＋２ｆＲＦおよびｆ０−２ｆＲＦ）のみが残る。そして前記第１の光波のＲＦ信号副搬送波（ｆ０＋ｆＲＦ）もまた主たる信号（ｆ０＋ｆＲＦ）および偶数倍周波数の光副搬送波信号（ｆ０＋３ｆＲＦおよびｆ０−ｆＲＦ）のみが残る。前記入力電波（周波数がｆＲＦ）は前記光搬送波（ｆ０）の両側周波数２ｆＲＦから離れた位置に変調されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
図１０を参照されたい。前記光導波路４６Ａ内で伝搬する第２の光波（二本の光信号の周波数がそれぞれｆ０およびｆＲＦである）の位相が所定位相（１８０度）移相されて前記移相波が生成され、前記移相波の位相と前記変調波の位相とが逆相となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記光結合器４８は前記変調波と前記移相波とを結合して結合光波を生成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記移相波の位相と前記変調波の位相とが逆相となるため、両者に破壊的干渉が生じて互いに相殺されて、周波数がそれぞれｆ０＋３ｆＲＦ、ｆ０＋２ｆＲＦ、ｆ０−ｆＲＦおよびｆ０−２ｆＲＦである四本の無線信号のみが残るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
本発明の実施例において、前記光セパレータ５２は光スペクトル中から両端の最も外側にあるｆ０＋３ｆＲＦ、ｆ０−２ｆＲＦの無線信号をろ波して、前記出力光波５６を生成する。乗算器効果を備えた受光器が前記出力光波５６を受光すると、無線信号は周波数が５ｆＲＦの周波数領域に収まる。言い換えれば、図１１に示すように、前記出力光波５６の周波数（５ｆＲＦ）は前記入力電波の周波数（ｆＲＦ）の整数倍（５倍）となることにより、五倍周波数上昇変換効果を得ることができる。
【００３５】
図１２には本発明の周波数上昇変換システム４０の他の実施例を例示している。本発明の他の実施例において、前記光送出器５０は光搬送波（ｆ０−ｆＲＦ）およびＲＦ信号副搬送波（ｆ０＋ｆＲＦ）を出力するＲｏＦ光モジュールであって、この二本の光信号の間の位相差は二倍周波数（２ｆＲＦ）であり、後端の光素子について言えば、単一の光波と見なすことができる。前記光送出器５０の出力光搬送波およびＲＦ信号副搬送波は前記周波数上昇変換システム４０を介して周波数上昇変換された後、前記出力光波５６が生成され、乗算器効果を備えた受光器が前記出力光波５６を受光すると、無線信号は周波数が６ｆＲＦの周波数領域に収まる。言い換えれば、前記出力光波５６の周波数（６ｆＲＦ）は前記入力電波の周波数（ｆＲＦ）の整数倍（６倍）となることにより、６倍周波数上昇変換効果を得ることができる。
【００３６】
図１３には本発明の周波数上昇変換システム８０の実施例を例示している。前記周波数上昇変換システム８０は第１の周波数上昇変換手段８０Ａと、第２の周波数上昇変換手段８０Ｂとを備えており、各周波数上昇変換手段は光分岐器８２と、光変調器８４と、光移相器８６と、光結合器８８とを備えており、このうち前記第２の周波数上昇変換手段８０Ｂの光分岐器８２は前記第１の周波数上昇変換手段８０Ａの光結合器８８に直列接続されているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記光分岐器８２は入力光波を第１の光波および第２の光波に分離するように構成されており、前記光変調器８４は電気信号に基づいて前記第１の光波を変調して変調波を生成するように構成されており、前記光移相器８６は前記第２の光波を所定位相シフトさせて移相波を生成するように構成されており、前記光結合器８８は前記変調波と前記移相波とを結合するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム８０は、前記光分岐器８２の入力端に接続されるとともに、前記入力光波を生成するように構成されているレーザ光源９０をさらに備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム８０は、前記第１の周波数上昇変換手段８０Ａの光変調器８４に接続されている混波器９８と、前記混波器９８に接続されている電波生成器１０２とをさらに備えており、前記混波器９８はデータ９６と前記入力電波とを混波して前記電気信号を生成するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム８０は、前記第２の周波数上昇変換手段８０Ｂの光変調器８４に接続されている電波生成器１０４をさらに備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記周波数上昇変換システム８０は、前記第２の周波数上昇変換手段８０Ｂの光結合器８８の出力端に接続されている光セパレータ９２をさらに備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３８】
本発明の実施例において、前記光変調器８４、前記光移相器８６、前記光分岐器８２および前記光結合器８８は基板３０（例えばニオブ酸リチウム）内に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記光変調器８４は光導波路８４Ａと、前記光導波路８４Ａの上方に設けられている光変調電極８４Ｂとを備えており、前記光移相器８６は光導波路８６Ａと、前記光導波路８６Ａの上方に設けられている光移相電極８６Ｂとを備えており、前記光分岐器８２はＹ字状の光導波路であり、前記光結合器８８はＹ字状の光導波路であるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施例において、前記光変調器８４は抑圧搬送波両側波帯変調器であって、前記光変調器８４は前記光移相器８６と並列に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
図１４には本発明の周波数上昇変換システム８０におけるスペクトル変化の実施例を例示している。本発明の実施例において、前記第１の周波数上昇変換手段８０Ａは、両者の位相差が四倍周波数の４ｆＲＦ（図３ないし図７に開示されている）である光搬送波とＲＦ信号副搬送波を含む光波を出力できるものであって、直列接続されている第２の周波数上昇変換システム８０を通過した後、さらに前記光セパレータ９２により周波数中における両端の最も外側にある光搬送波およびＲＦ信号副搬送波をろ波して前記出力光波９４を生成する。その後、乗算器効果を備えた受光器が前記出力光波９４を受光すると、無線信号は周波数が８ｆＲＦの周波数領域に収まる。言い換えれば、前記出力光波９４の周波数（８ｆＲＦ）は前記入力電波の周波数（ｆＲＦ）の整数倍（８倍）となり、八倍周波数上昇変換効果を得ることができる。
【００４０】
本発明の技術内容および技術的特徴は上記のように開示したが、本発明が属する技術分野における当業者であれば、添付する特許請求の範囲で限定する本発明の技術的思想および範囲を逸脱することなく、本発明の教示および開示に様々な置換および付加を行うことは可能であることは理解するはずである。例えば、上記に開示した数多くの手順は、異なる方法で実施するか、またはその他手順に置き換えるか、または上記二種類の方式の組み合わせを採用することは可能である。
【００４１】
またこれ以外にも、本発明の権利範囲は上記にて開示した特定の実施例の手順、機器、製造、物質の成分、装置、方法またはステップに限定されるものではない。本発明が属する技術分野の当業者であれば、本発明が教示および開示する製造工程、機器、製造、物質の成分、装置、方法またはステップに基づいて、現在または未来の開発者のいずれを問わず、本発明の実施例に開示するものと実質的に同じ方式で実質的に同じ効果を実行して、実質的に同じ結果に到達できるうえ本発明に使用できることが理解できるはずである。したがって、別紙の特許請求の範囲は、この種の手順、機器、製造、物質の成分、装置、方法またはステップに用いるものを包括するのに用いることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１０，４０，８０  周波数上昇変換システム
１２，４２，８２  光分岐器
１４，４４，８４  光変調器
１４Ａ，１６Ａ，４４Ａ，４６Ａ，８４Ａ，８６Ａ  光導波路
１４Ｂ，４４Ｂ，８４Ｂ  光変調電極
１６，４６，８６  光移相器
１６Ｂ，４６Ｂ，８６Ｂ  光移相電極
１８，４８，８８  光結合器
２０，９０  レーザ光源
２２，９８  混波器
２４，５４，１０２，１０４  電波生成器
２６，５６，９４  出力光波
２８，５８，９６  データ
３０，６０  基板
５０  光送出器
５２，９２  光セパレータ
８０Ａ  第１の周波数上昇変換手段
８０Ｂ  第２の周波数上昇変換手段
【図１】
2014052650.tif 000003
【図２】
2014052650.tif 000004
【図３】
2014052650.tif 000005
【図４】
2014052650.tif 000006
【図５】
2014052650.tif 000007
【図６】
2014052650.tif 000008
【図７】
2014052650.tif 000009
【図８】
2014052650.tif 000010
【図９】
2014052650.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2014052650.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014052650.tif 000015
【図１４】
2014052650.tif 000016