(57)【要約】【課題】光信号処理を用いて角度変調信号を発生する構成において、位相雑音を低減し、かつ不要な信号成分の発生を抑えることにより、高品質な広帯域変調装置を提供することである。【解決手段】光周波数シフト部１０３は、光源１０１からの出力光の周波数数を所定量ｆｃシフトした後、第１の光として出力し、光角度変調部１０５は、第１の信号源１０４１から出力された第１の電気信号により、光源１０１からの出力光に光角度変調を施した後、第２の光として出力し、第１の光変調部３０９１は、前記第１の電気信号の逆相信号を光強度変調信号に変換して出力し、光検波部１０７は、自乗検波特性を有し、前記第１の光と第２の光と光強度変調信号を入力して、電気信号に変換する。【選択図】図３
2006094267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を角度変調信号に変換するための変調装置であって、
１つの光源から出力された光を分岐し、一方の光の光周波数を所定量シフトし、もう一方の光に光角度変調（光周波数変調または光位相変調）を施した後、両出力光をホモダイン検波することにより角度変調信号を生成することを特徴とする広帯域変調装置。
【請求項２】
光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部から分岐出力された第１の光について、前記光周波数を所定量ｆｃだけシフトする光周波数シフト部と、
前記光分岐部から分岐出力された第２の光について、第１の電気信号を元信号とした光角度変調を施す光角度変調部と、
前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記光角度変調部からの出力された第２の光とを合波する光合波部と、
自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された光を電気信号に変換し、前記第１の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃの角度変調信号を出力する光検波部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域変調装置。
【請求項３】
光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部から分岐出力された第１の光について、前記光周波数を所定量ｆｃだけシフトする光周波数シフト部と、
第１の電気信号を、互いに逆相の信号に分波して出力する分波部と、
前記光分岐部から分岐出力された第２の光について、前記分波部から出力された一方の第１の電気信号を元信号とした光角度変調を施す光角度変調部と、
前記分波部から出力された他方の第１の電気信号を入力し、光変調信号に変換して出力する第１の光変調部と、
前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記光角度変調部からの出力された第２の光と、前記第１の光変調部から出力された光信号を合波する光合波部と、
自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された光を電気信号に変換し、前記第１の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃの角度変調信号を出力する光検波部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域変調装置。
【請求項４】
前記光検波部において、
前記第１の光変調部から出力された光信号を自乗検波して得られる電気信号成分が、
前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記第２の光角度変調部から出力された光２の光とをホモダイン検波して得られる同等成分に対して、同レベルかつ逆位相であり、互いに相殺されることを特徴とする請求項３に記載の広帯域光変調装置。
【請求項５】
光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部から分岐出力された第１の光について、前記光周波数を所定量ｆｃだけシフトする光周波数シフト部と、
前記光分岐部から分岐出力された第２の光について、第１の電気信号を元信号とした光角度変調を施す光角度変調部と、
前記光周波数シフト部における光周波数シフト量ｆｃの整数倍の信号を出力する第２の信号源と、
前記第２の信号源から出力された信号を入力し、光変調信号に変換して出力する第２の光変調部と、
前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記光角度変調部からの出力された第２の光と、前記第２の光変調部から出力された光信号を合波する光合波部と、
自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された光を電気信号に変換し、前記第１の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃの角度変調信号を出力する光検波部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の広帯域変調装置。
【請求項６】
前記光検波部において、
前記第２の光変調部から出力された光信号を自乗検波して得られる電気信号成分が、
前記光周波数シフト部から出力された第１の光を検波して得られる同等成分に対して、同レベルかつ逆位相であり、互いに相殺されることを特徴とする請求項５に記載の広帯域光変調装置。
【請求項７】
前記光周波数シフト部は、単一側波帯光強度変調または単一側波帯光振幅変調を施す光変調回路からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の広帯域変調装置。
【請求項８】
前記光周波数シフト部は、入力光の周波数を変換する光周波数変換回路からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の広帯域変調装置。
【請求項９】
前記光分岐部から分岐出力された光が、当該各伝搬経路を経て、前記光合波部に到達するまでの伝搬遅延量を互いに一致させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の広帯域変調装置。
【請求項１０】
前記光角度変調部は、複数の光角度変調回路を縦続接続して構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の広帯域変調装置。
【請求項１１】
前記光角度変調部において、前記第１の電気信号は、複数に分岐されて、前記複数の光角度変調回路にそれぞれ入力されることを特徴とする請求項１０に記載の広帯域変調装置。
【請求項１２】
前記光角度変調部において、前記第１の電気信号は、互いに異なる複数の帯域の信号に分割されて、前記複数の光角度変調回路にそれぞれ入力されることを特徴とする請求項１１に記載の広帯域変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号処理を用いて、広帯域な角度変調信号（位相変調信号または周波数変調信号）を発生する変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の広帯域変調装置の構成を示したブロック図である。この構成の角度変調装置は、例えば非特許文献１に、その動作等が詳しく説明されている。図９において、本広帯域変調装置は、信号源９０１と、光変調部９０２と、局発光源９０３と、光周波数制御部９０４と、光合波部９０５と、光検波部９０６とを備えている。
【０００３】
上記のように構成された広帯域変調装置において、信号源９０１は角度変調すべき元信号となる電気信号を出力する。光変調部９０２は、例えば半導体レーザで構成される。一般に、半導体レーザは、注入電流一定の条件下で一定光周波数ｆ１の光を発振し、注入電流を振幅変調することにより、当該光周波数が変調を受け、光周波数ｆ１を中心とした光周波数変調信号を出力する。光変調部９０２は、この性質により、信号源９０１から出力された電気信号を光周波数変調信号に変換し、出力する（図１０（ｂ）に、光周波数スペクトルの模式図を示す）。局発光源９０３は、一定光周波数ｆ２の無変調光を出力する（図１０（ａ）に、光周波数スペクトルの模式図を示す）。光変調部９０２から出力される光信号、および局発光源９０３から出力される光は、光合波部９０５により合波された後、共に光検波部９０６に入力する。光検波部９０６は、自乗検波特性を有するフォトダイオードなどで構成され、２つの光の光周波数差に相当する周波数ｆｃ＝（｜ｆ１−ｆ２｜）において当該２つの光のビート信号を出力する（この動作を、光ヘテロダイン検波と呼ぶ）。このようにして得られたビート信号は、信号源９０１から出力された電気信号を元信号とした、搬送波周波数ｆｃの角度変調信号（周波数変調信号）となる（図１０（ｃ）に、周波数スペクトルの模式図を示す）。なお、光周波数制御部９０４は、光変調部９０２から出力される光信号の中心光周波数ｆ１、または／および局発光源９０３から出力される光の発振光周波数ｆ２を制御し、光検波部９０６から出力される角度変調信号の中心周波数ｆｃを安定化する。
【０００４】
以上のように、従来の広帯域変調装置では、光信号処理に基づく高い変調効率（一般の電気回路方式の１０倍以上）を利用することにより、一般の電気回路では作成困難な非常に高周波かつ広帯域な（周波数偏移量または位相偏移量の大きい）角度変調信号を容易に生成することができる。
【非特許文献１】Ｋ．Ｋｉｋｕｓｈｉｍａ，  ｅｔ  ａｌ，  “Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ  Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ  ＦＭ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｕｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  ＡＭ  Ｖｉｄｅｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，  ＩＯＯＣ’９５  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ，  Ｖｏｌ．５  ＰＤ２−７，  ｐｐ．３３−３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体レーザ等の光源は、一般に電気発振器と比較して位相雑音（発振スペクトル線幅）が大きく、また２つの光源から出力される光波の間には、位相レベルの相関性がないため、両光波のビート信号として得られる角度変調信号は、両光源の位相雑音の和に相当する位相雑音を有する。例えば、図１０において、光検波部から出力される角度変調信号が有する位相雑音量は、光変調部から出力される光信号の位相雑音Δν１と、局発光源から出力される光の位相雑音Δν２の和（Δν１＋Δν２）となる。このため、角度復調時には、この位相雑音も復調動作を受けて、大きな強度（白色）雑音を発生し、復調信号の品質を著しく劣化させるという特有の課題を有している。
【０００６】
また、角度変調信号の周波数を安定化させるために、２つの光源の光周波数（差）を逐次調整しなければならず、そのための制御回路を必要とする等の特有の課題を有している。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、光信号処理により、高周波かつ広帯域な角度変調を実現しながら、当該位相雑音を抑圧することにより雑音特性を改善し、なおかつ構成の簡単な角度変調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、電気信号を角度変調信号に変換するための変調装置であって、１つの光源から出力された光を分岐し、一方の光の光周波数を所定量シフトし、もう一方の光に光角度変調（光周波数変調または光位相変調）を施した後、両出力光をホモダイン検波することにより角度変調信号を生成する。
【０００９】
第２の発明は、前記第１の発明において、光を出力する光源と、前記光源から出力された光を分岐する光分岐部と、前記光分岐部から分岐出力された第１の光について、当該光周波数を所定量ｆｃだけシフトする光周波数シフト部と、前記光分岐部から分岐出力された第２の光について、第１の電気信号を元信号とした光角度変調を施す光角度変調部と、前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記光角度変調部からの出力された第２の光とを合波する光合波部と、自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された光を電気信号に変換し、前記第１の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃの角度変調信号を出力する光検波部とを備える。
【００１０】
上記第２の発明では、同一の光源から出力された２つの光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調を施した後、自乗検波するホモダイン構成において、一方の分岐光を光周波数ｆｃだけシフトし、他方の分岐光を第２の電気信号で光角度変調することにより、当該光角度変調スペクトルをダウンコンバートし、第２の電気信号を元信号とした角度変調信号を周波数ｆｃに発生させる。
【００１１】
第３の発明は、前記第１の発明において、光を出力する光源と、前記光源から出力された光を分岐する光分岐部と、前記光分岐部から分岐出力された第１の光について、当該光周波数を所定量ｆｃだけシフトする光周波数シフト部と、第１の電気信号を、互いに逆相の信号に分波して出力する分波部と、前記光分岐部から分岐出力された第２の光について、前記分波部から出力された一方の第１の電気信号を元信号とした光角度変調を施す光角度変調部と、前記分波部から出力された他方の第１の電気信号を入力し、光変調信号に変換して出力する第１の光変調部と、前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記光角度変調部からの出力された第２の光と、前記第１の光変調部から出力された光信号を合波する光合波部と、自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された光を電気信号に変換し、前記第１の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃの角度変調信号を出力する光検波部とを備える。
【００１２】
第４の発明は、前記第３の発明において、前記第１の光変調部から出力された光信号を自乗検波して得られる電気信号成分が、前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記第２の光角度変調部から出力された光２の光とをホモダイン検波して得られる同等成分に対して、同レベルかつ逆位相であり、互いに相殺されるようにする。
【００１３】
上記第３および第４の発明では、同一の光源から出力された２つの光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調を施した後、自乗検波するホモダイン構成において、当該検波出力中に含まれる第１の電気信号に準じた不要波成分を、新たに設けた光変調部で生成した光変調信号を自乗検波して得られる信号成分で相殺する。
【００１４】
第５の発明は、前記第１の発明において、光を出力する光源と、前記光源から出力された光を分岐する光分岐部と、前記光分岐部から分岐出力された第１の光について、当該光周波数を所定量ｆｃだけシフトする光周波数シフト部と、前記光分岐部から分岐出力された第２の光について、第１の電気信号を元信号とした光角度変調を施す光角度変調部と、前記光周波数シフト部における光周波数シフト量ｆｃの整数倍の信号を出力する第２の信号源と、前記第２の信号源から出力された信号を入力し、光変調信号に変換して出力する第２の光変調部と、前記光周波数シフト部から出力された第１の光と、前記光角度変調部からの出力された第２の光と、前記第２の光変調部から出力された光信号を合波する光合波部と、自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された光を電気信号に変換し、前記第１の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃの角度変調信号を出力する光検波部とを備える。
【００１５】
第６の発明は、前記第５の発明において、前記第２の光変調部から出力された光信号を自乗検波して得られる電気信号成分が、前記光周波数シフト部から出力された第１の光を検波して得られる同等成分に対して、同レベルかつ逆位相であり、互いに相殺されるようにする。
【００１６】
上記第５および第６の発明では、同一の光源から出力された２つの光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調を施した後、自乗検波するホモダイン構成において、当該検波出力中に含まれる周波数ｆｃの整数倍の不要波成分を、新たに設けた光変調部で生成した光変調信号を自乗検波して得られる信号成分で相殺する。
【００１７】
第７の発明は、前記第１〜第６の発明において、前記光周波数シフト部は、単一側波帯光強度変調または単一側波帯光振幅変調を施す光変調回路からなる。
【００１８】
上記第７の発明では、同一の光源から出力された２つの光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調を施した後、自乗検波するホモダイン構成において、光周波数シフトを実現する方法として単一側波帯光変調を施す。
【００１９】
第８の発明は、前記第１〜第６の発明において、前記光周波数シフト部は、入力光の周波数を変換する光周波数変換回路からなる。
【００２０】
上記第８の発明では、同一の光源から出力された２つの光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調を施した後、自乗検波するホモダイン構成において、光周波数シフトを実現する方法として光周波数変換を施す。
【００２１】
第９の発明は、前記第１〜第８の発明において、前記光分岐部から分岐出力された光が、当該各伝搬経路を経て、前記光合波部に到達するまでの伝搬遅延量を互いに一致させる。
【００２２】
上記第９の発明では、同一の光源から出力された２つの光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調を施した後、自乗検波するホモダイン構成において、各分岐光の当該伝搬遅延量を互いに一致させる。
【００２３】
第１０の発明は、前記第１〜第９の発明において、前記光角度変調部は、複数の光角度変調回路を縦続接続して構成される。
【００２４】
第１１の発明は、前記第１０の発明において、前記光角度変調部において、前記第１の電気信号は、複数に分岐されて、前記複数の光角度変調回路にそれぞれ入力される。
【００２５】
第１２の発明は、前記第１１の発明において、前記光角度変調部において、前記第１の電気信号は、互いに異なる複数の帯域の信号に分割されて、前記複数の光角度変調回路にそれぞれ入力される。
【００２６】
上記第１０、第１１および第１２の発明では、同一の光源から出力された２つの光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調を施した後、自乗検波するホモダイン構成において、複数の光角度変調回路を縦続接続することにより光角度変調を施す。
【発明の効果】
【００２７】
上記第１の発明では、１つの光源からの出力光を２分岐し、再合波した後、自乗検波する光ホモダイン系において、２つの分岐光のそれぞれに光周波数シフトと光角度変調（光周波数変調または光位相変調）を施すことにより、両光信号の間で差ビートを発生させ、当該光角度変調スペクトルをダウンコンバートすることによって、光源の有する位相雑音成分を相殺し、雑音特性に優れた広帯域な角度変調を実現できる。また、複数の光源を使用せず、当該光周波数制御の必要がないため、簡単な構成で広帯域な角度変調を実現できる。
【００２８】
上記第２の発明により、位相雑音成分を抑圧し、雑音特性に優れた角度変調を簡単な構成で実現できる。
【００２９】
上記第３または４の発明により、位相雑音成分を抑圧しながら、不要波成分のない、高品質な角度変調を実現できる。
【００３０】
上記第５または６の発明により、位相雑音成分を抑圧しながら、不要波成分のない、高品質な角度変調を実現できる。
【００３１】
上記第７の発明により、所望の角度変調信号以外の不要成分の発生を抑圧し、高品質な角度変調を実現できる。
【００３２】
上記第８の発明により、所望の角度変調信号以外の不要成分の発生を抑圧し、高品質な角度変調を実現できる。
【００３３】
上記第９の発明により、光源の有する位相雑音成分をより正確に抑圧し、さらに雑音特性に優れた角度変調を実現できる。
【００３４】
上記第１０、第１１および第１２の発明により、当該変調帯域や変調効率の不足を補って、より高効率な角度変調を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態に係る変調装置について、図１にその構成を示すと共に、以下に説明する。図１において、本実施の形態の変調装置は、光源１０１と、光分岐部１０２と、光周波数シフト部１０３、第１の信号源１０４１と、光角度変調部１０５と、光合波部１０６と、光検波部１０７とを備えている。
【００３６】
次に、図１に示す実施の形態の動作を説明する。光分岐部１０２は、光源１０１から出力された無変調の光を分岐し、第１の光および第２の光として出力する。光周波数シフト部１０３は、光分岐部１０２から出力された第１の光を入力し、当該光周波数を所定量ｆｃだけシフトし、出力する。光角度変調部１０５は、光分岐部１０２から出力された第２の光を入力し、第１の信号源１０４１から出力された第１の電気信号の振幅に応じて、光角度変調（光位相変調または光周波数変調）を施し、出力する。光合波部１０６は、光周波数シフト部１０３から出力された第１の光と、光角度変調部１０５から出力された第２の光とを合波し、出力する。光検波部１０７は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等で構成され、光合波部１０６から出力された第１の光と第２の光とをホモダイン検波し、当該差ビート信号として、光角度変調部１０５から出力される光角度変調信号をダウンコンバートした角度変調信号を、周波数ｆｃを中心として生成、出力する。
【００３７】
本実施の形態における角度変調信号の位相雑音抑圧効果について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、光周波数シフト部１０３から出力される第１の光のスペクトルを示したもので、入力光の周波数ｆ０を所定量ｆｃだけシフトした光を表す。この第１の光は、光源１０１から出力される光と同等の位相雑音（光周波数ゆらぎ）Δνを有する。図２（ｂ）は、光角度変調部１０５から出力される第２の光のスペクトルを示したもので、第１の電気信号を元信号とした光角度変調信号を表す。ここで、第１の電気信号としては、周波数帯域ｆ１〜ｆｎに配置された多チャンネルの周波数多重信号等を想定している。この第２の光もまた、光源１０１と同等の位相雑音Δνを有する。第１の光と第２の光は、光検波部１０７において自乗検波され、当該差ビート成分として、図２（ｃ）に示すようなスペクトルを有する、第１の電気信号を元信号とした角度変調信号が周波数ｆｃに生成される。ここで、第１および第２の光は、共に光源１０１と同等の位相雑音Δνを有するため、当該差ビート成分である角度変調信号では、両位相雑音が相殺されて、雑音特性の良好な角度変調信号を得ることができる。
【００３８】
以上説明したように、第１の発明によれば、同一の光源から出力された光を元として、これを周波数シフトした光と角度変調した光とをホモダイン検波する構成によって、光源の位相雑音に関係なく、雑音特性の良好な角度変調信号を生成することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る角度変調装置について、図３にその構成を示すと共に、以下に説明する。図３において、本実施の形態の角度変調装置は、図１の構成に対して、さらに、分波部３０８と、第１の光変調部３０９１とを備える。
【００４０】
次に、図３に示す実施の形態の動作を説明する。本実施の形態の構成は、前述の実施の形態１に準ずるため、相違点のみを以下に説明する。その構成において、分波部３０８は、第１の信号源１０４１から出力された第１の電気信号を、互いに逆相関係の２信号に分岐し、出力する。光角度変調部１０５は、光分岐部１０２から出力された第２の光を入力し、分波部３０８から分波出力された一方の第１の電気信号を元信号として、光角度変調を施し、出力する。第１の光変調部３０９１は、分波部３０８から分波出力された他方の第１の電気信号を、光強度変調信号に変換して、出力する。光合波部１０６は、光周波数シフト部１０３から出力された第１の光と、光角度変調部１０５から出力された第２の光と、第１の光変調部３０９１から出力された光信号を合波し、出力する。光検波部１０７は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等で構成され、光合波部１０６から出力された第１の光と第２の光とをホモダイン検波し、当該差ビート信号として、光角度変調部１０５から出力される光角度変調信号をダウンコンバートした角度変調信号を、周波数ｆｃを中心として生成、出力すると共に、第１の光変調部３０９１から出力された光信号を自乗検波して、第１の電気信号を生成、出力する。
【００４１】
本実施の形態の詳細な動作について、図４を用いながら説明する。光周波数シフト部１０３は、具体的には、電気光学材料や音響光学素子を用いて作成されることが多いが、物性的なパラメータのばらつきや構造的な不完全性、あるいは光周波数シフトを実現する原理上の制約により、図４（ａ）に示すように、出力光において入力光の成分が残留する場合が多い（この成分を、残留光搬送波成分と呼ぶ）。このような残留光搬送波成分は、光角度変調部１０５から出力される光角度変調信号（図４（ｂ））と干渉し、光検波部１０７で自乗検波されて、図４（ｃ）に示すように、光角度変調部１０５に入力する第１の電気信号と同等の不要波成分を発生する。この不要波成分は、特に角度変調信号の周波数スペクトルが広帯域に拡がる場合には、同一周波数帯に重畳されて、電気的なフィルタ等によって簡単に除去することが難しく、角度変調信号の品質を劣化させる。
【００４２】
本発明では、光角度変調部１０５に入力する第１の電気信号と逆相の信号を第１の光変調部３０９１に入力し、当該光変調信号を光検波部１０７で自乗検波して得られる信号成分により、上記残留光搬送波成分に起因した不要波成分を相殺し、図４（ｄ）に示すような角度変調信号を出力する。
【００４３】
以上説明したように、第２の発明によれば、同一の光源から出力された光を元として、これを周波数シフトした光と角度変調した光とをホモダイン検波すると共に、光周波数シフトの不完全性に起因した不要波成分を抑圧するための光変調信号を付加し、これを自乗検波する構成によって、高品質な角度変調信号を生成することができる。
【００４４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る角度変調装置について、図５にその構成を示すと共に、以下に説明する。図５において、本実施の形態の角度変調装置は、図１の構成に対して、さらに、第２の信号源５０４２と、第２の光変調部５０９２とを備える。
【００４５】
次に、図５に示す実施の形態の動作を説明する。本実施の形態の構成は、前述の実施の形態１に準ずるため、相違点のみを以下に説明する。その構成において、第２の信号源５０４２は、光周波数シフト部１０３で入力光に与える所定の周波数シフト量ｆｃの整数倍（例えば２倍）の周波数を有する第２の電気信号を出力する。第２の光変調部５０９２は、第２の信号源５０４２から出力された第２の電気信号を、光強度変調信号に変換して、出力する。光合波部１０６は、光周波数シフト部１０３から出力された第１の光と、光角度変調部１０５から出力された第２の光と、第２の光変調部５０９２から出力された光信号を合波し、出力する。光検波部１０７は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等で構成され、光合波部１０６から出力された第１の光と第２の光とをホモダイン検波し、当該差ビート信号として、光角度変調部１０５から出力される光角度変調信号をダウンコンバートした角度変調信号を、周波数ｆｃを中心として生成、出力すると共に、第２の光変調部５０９２から出力された光信号を自乗検波して、第２の電気信号を生成、出力する。
【００４６】
本実施の形態の詳細な動作について、図６を用いながら説明する。上述のように、光周波数シフト部１０３は、その物性的なパラメータのばらつきや構造的な不完全性、あるいは原理上の制約により、図６（ａ）に示すように、出力光において複数の周波数シフト成分（図では、ｆ０＋ｆｃ、ｆ０−ｆｃ）が現れる場合が多い。このような複数の周波数シフト成分は、光検波部１０７で自乗検波されて、図６（ｃ）に示すように、光周波数シフト量ｆｃの整数倍（図では、２ｆｃ）の周波数を有する不要成分を発生する。この不要波成分は、特に角度変調信号の周波数スペクトルが広帯域に拡がる場合には、同一周波数帯に重畳されて、電気的なフィルタ等によって簡単に除去することが難しく、角度変調信号の品質を劣化させる。
【００４７】
本発明では、光周波数シフト部１０３における周波数シフト量ｆｃの整数倍の周波数を有する第２の電気信号を第２の光変調部５０９２に入力し、当該光変調信号を光検波部１０７で自乗検波して得られる信号成分により、上記複数の光周波数シフト成分に起因した不要波成分を相殺し、図６（ｄ）に示すような角度変調信号を出力する。
【００４８】
以上説明したように、第３の発明によれば、同一の光源から出力された光を元として、これを周波数シフトした光と角度変調した光とをホモダイン検波すると共に、光周波数シフトの不完全性に起因した不要波成分を抑圧するための光変調信号を付加し、これを自乗検波する構成によって、高品質な角度変調信号を生成することができる。
【００４９】
なお、以上の発明において、光角度変調部１０５は、電気光学定数の大きな電気光学結晶（ニオブ酸リチウム等）の基板に光導波路を拡散したものを用いることが多いが、この形式の光変調回路は、変調効率（入力信号電圧に対する光位相または光周波数の変化率）と変調帯域がトレードオフの関係にある場合がある。即ち、変調効率を高く設計すると、変調帯域が狭く、逆に変調帯域を広く設計すると、変調効率が低くなる性質を有している。このような問題に対して、複数の光角度変調部を縦続して接続し、第１の電気信号を分岐して、各光角度変調部にそれぞれ供給する構成を採っても良い。例えば、変調効率を向上させるためには、図７に示すように、分岐部７１０で第１の電気信号を２分岐し、第１の光角度変調部７０５１と第２の光角度変調部７０５２に同一の信号を入力する。また、変調帯域を拡大するためには、図８（ｂ）に示すように、帯域分割部８１０で第１の電気信号を互いに異なる周波数帯域（ｆ１〜ｆｂ、ｆｂ＋１〜ｆｎ）に分割して、第１の光角度変調部７０５１と第２の光角度変調部７０５２にそれぞれ入力する。なお、図８（ａ）において、第１の光角度変調部７０５１と第２の光角度変調部７０５２に入力する信号は、１つの信号源からの出力信号を帯域分割する構成に限らず、図８（ｂ）に示すように、それぞれ専用の信号源（第１の信号源８０４１、第３の信号源８０４３）から供給する構成としても良い。このような構成によって、より広帯域な角度変調信号を生成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、光信号処理を用いて、広帯域な角度変調信号（位相変調信号または周波数変調信号）を発生する変調装置に関し、光信号処理を用いて角度変調信号を発生する構成において、位相雑音を低減し、かつ不要な信号成分の発生を抑えることにより、高品質な広帯域変調装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る変調装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る変調信号の位相雑音の抑圧動作を説明するための模式図
【図３】本発明の実施の形態２に係る変調装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２に係る変調信号における不要成分の抑圧動作を説明するための模式図
【図５】本発明の実施の形態３に係る変調装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態３に係る変調信号における不要成分の抑圧動作を説明するための模式図
【図７】本発明の実施の形態に係る変調装置の別の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態に係る変調装置の別の構成を示すブロック図
【図９】従来の変調装置の構成を示すブロック図
【図１０】従来の変調装置における位相雑音の増大を説明するための模式図
【符号の説明】
【００５２】
１０１    光源
１０２    光分岐部
１０３    光周波数シフト部
１０４１    第１の信号源
１０５    光角度変調部
１０６    光合波部
１０７    光検波部
３０８    分波部
３０９１    第１の光変調部
５０４２    第２の信号源
５０９２    第２の光変調部
７１０    分岐部
７０５１    第１の光角度変調部
７０５２    第２の光角度変調部
８１０    帯域分割部
８０４１    第１の信号源
８０４３    第３の信号源
【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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