(57)【要約】光信号と無線周波数信号との間で変換する検出器又は変調器は、無線周波数に対応する量だけ異なる周波数を有する２つの光信号成分を伝搬させる光導波路（１１〜１４）と、無線信号を該無線周波数で伝搬させるマイクロストリップ無線信号導波路（１５，１６）とを備え、マイクロストリップ無線信号導波路が光導波路の相互作用領域（１４）と進行波結合状態にあり、相互作用領域が光信号成分と無線信号との間の相互作用が生じる材料を備える。マイクロストリップ無線信号導波構成要素（１５，１６）が、相互作用領域の一方の側で相互作用領域（１４）と並置され且つ相互作用領域（１４）に沿って延在する導電性ストリップ（１５）と、相互作用領域（１４）の反対側で相互作用領域（１４）と並置され且つ相互作用領域（１４）に沿って延在する導電性構成接地平面（１６）とを備える。  マイクロストリップ（１５）に対して横切るよう延在するビバルディ・アンテナの形式の遷移無線信号導波構成要素（２０，２１）が、マイクロストリップ無線信号導波構成要素（１５，１６）を矩形断面導波管（１８）及び整合負荷と接続する。遷移無線信号導波構成要素（２０，２１）のそれぞれが、マイクロストリップ導波路（１６）の導電性接地平面で形成された漸進的に変化する幅の開口を備える。無線周波数信号共振器（２４〜２７）が、マイクロストリップ（１５）の端部、及びビバルディ・アンテナの小さい端部を延伸させる。
2005517208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号と無線周波数信号との間で変換する装置であって、無線周波数に対応する量だけ異なる周波数を有する２つの光信号成分を伝搬させる光導波路（１１〜１４）と、無線信号を前記無線周波数で伝搬させる第１の無線信号導波構成要素（１５，１６）とを備え、前記第１の無線信号導波構成要素が、前記光導波路の相互作用領域（１４）と結合され、前記相互作用領域が、前記光信号成分と前記無線信号との間の相互作用が生じる材料を備える、前記装置において、
第２の無線信号導波構成要素（２０，２１）が、前記第１の無線信号導波構成要素（１５，１６）を第３の無線信号導波構成要素（１８）と接続し、
前記第２の無線信号導波構成要素（２０，２１）が、前記第１（１５，１６）及び第３（１８）の無線信号導波構成要素の伝搬特性に適合する漸進的に変化する断面を有し、
無線周波数信号共振器手段（２４〜２７）が、前記第１及び第２の無線信号導波構成要素と接続されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１の無線信号導波構成要素（１５，１６）が、前記光導波路の前記相互作用領域（１４）と進行波結合状態にある請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記相互作用領域（１４）、及び前記第１の無線信号導波構成要素（１５，１６）の前記進行波結合が、前記第１の無線信号導波構成要素（１５，１６）における前記無線信号の波長と少なくとも同程度長い前記光導波路の長さに延在する請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記相互作用領域（１４）における前記光信号成分の伝搬速度と前記無線信号導波路（１５，１６）における前記無線信号の伝搬速度とが実質的に等しい請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の無線信号導波構成要素（１５，１６）が細長い部材（１５）を備え、当該細長い部材（１５）の少なくとも一部が前記相互作用領域（１４）と並置されており、
前記共振器手段が、前記細長い部材（１５）の各端部を終端するインピーダンス整合拡大部（２４，２５）を備える
請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記共振器手段が、前記第２の無線信号導波構成要素（２０，２１）の端部を終端するインピーダンス整合拡大部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記第２（２０，２１）及び第３（１８）の無線信号導波構成要素が、前記第１の無線信号導波構成要素（１５）に対して横切るよう延在する請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記光導波路（１１〜１４）が、前記の相互作用材料に形成されたリッジ（１４）を、異なる伝搬特性の材料（１１）との境界に備え、
前記の相互作用材料は、前記光信号成分が前記リッジ（１４）に沿って伝搬するようチャネルを通って伝送（ｃｈａｎｎｅｌ）されるような寸法を有する
請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の無線信号導波構成要素（１５，１６）が、前記相互作用領域（１４）の一方の側で前記相互作用領域（１４）と並置され且つ当該相互作用領域（１４）に沿って延在する導電性ストリップ（１５）と、前記相互作用領域（１４）の反対側で前記相互作用領域（１４）と並置され且つ当該相互作用領域（１４）に沿って延在する別の導電性構成要素（１６）とを備える請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記別の導電性構成要素（１６）がまた、前記相互作用領域（１４）に対して横切るよう延在し、
前記第２の無線信号導波構成要素（２０，２１）が、前記別の導電性構成要素（１６）に形成された漸進的に変化する幅の開口を備える
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記開口が、第１の端部から第２の端部に向けて漸進的に増大する幅の第１の部分（２０，２１）を備え、
前記第１の端部が、前記第１の無線信号導波構成要素（１５）と結合関係状態で当該第１の無線信号導波構成要素（１５）と並置され、
前記共振器手段が、前記第１の端部を終端する前記第１の部分の延長部（２６，２７）を備える
請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記開口の前記第１の部分（２０，２１）が一般的にトランペット形状である請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記の第３の結合手段（１８）が、実質的に平行な導電性壁を有する細長い導波管を備え、
前記第２の無線信号導波構成要素（２０，２１）が、前記細長い導波管と結合関係状態で当該細長い導波管内に突き出している
請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記の相互作用材料が、前記光信号の伝搬に対して２次の非線形偏光特性を与える請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記の相互作用材料が、前記光信号に対して非中心対称の相互作用特性を与える双極子材料を備える請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記の相互作用材料が、ホスト・マトリクス・ポリマ材料における配向された電気特性を有するジアゾベンゼン発色団材料を含む請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置と、
前記２つの光信号成分を前記光導波路（１１〜１４）に供給する手段（１〜１０）と、
前記無線信号導波路（１５，１６）に結合され、前記無線信号を受信する手段と
を備える光対無線周波数検出器。
【請求項１８】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置と、
前記光信号を前記相互作用領域（１４）に供給する手段（１，２）と、
前記無線信号を前記無線信号導波路（１５，１６）に供給し、それにより前記光信号を前記相互作用領域（１４）において変調し、且つ前記光導波路（１１〜１４）の中を伝搬される前記２つの光信号成分を発生する手段と
を備える光信号を変調する変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、無線周波数で変調された光放射に関し、より詳細には、変調された光信号を発生する装置、及び光信号上の被変調無線信号を検出する装置に関する。
【０００２】
［発明の背景］
米国特許明細書Ｎｏ．５９１７６３６に記載された無線周波数で変調された光ファイバ・システムのような無線周波数で変調された光ファイバ・システムは、広い範囲をカバーする移動ネットワークを作るのを可能にする。これらのシステムは、データ速度及び自由スペクトル範囲、及び設置される装置及びインフラストラクチャの拡大に関する絶え間ない需要の増大を受け入れることが可能である。これらのシステムの周波数の増大は、ネットワークの無線周波数部分で用いられるアンテナ及びデバイスのサイズの低減、及びシステム全体の帯域幅の増大を可能にする。１５５ＭＢｉｔ／ｓ（メガビット／秒）以上のデータ速度に関して、ＩＴＵにより未だ割り当てられていない６２−６３ＧＨｚと６５−６６ＧＨｚの２つのスペクトル範囲が、ＮＢＳプロジェクト（ＲＡＣＥ  ２０６７）の枠組み内で特にそのようなシステムに適したものとして確認された。
【０００３】
本発明は、これらの周波数範囲及び他の周波数に、特に、自由大気における無線信号の波長が１ミリメートルから１０ミリメートルのオーダである、いわゆるミリメートル波の無線周波数範囲の周波数に適用可能であるが、それに限定されるわけではない。そのような無線信号は、大気により及び通常の建物材料により強い吸収を受け、そのため、無線信号が光信号上へ変調され、その光信号が光ファイバで光源からいわゆるピコセル（ｐｉｃｏｃｅｌｌ）まで導波されるのは、特定の興味ある伝送であり、その場合、無線信号は、検出され得て、そして希望される場合、比較的短い距離にわたり放射され得る。
【０００４】
光ファイバにおける波長分散からもたらされる問題を最小にするため、変調された光信号の発生は、位相相関された２つの光搬送波を組み合わせることにより得られることが好ましく、その２つの光搬送波は、無線搬送波信号の所望のマイクロ波周波数に等しい周波数オフセットを有する二重周波数レーザ送信機で発生される。次いで、２つの光信号が光ファイバを通って伝送され、そして無線信号が検出器で再生される。この種のシステムは、例えば、論文「光ファイバのマイクロ波及びミリメートル波リンクにおける波長分散（Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｉｎ  ｆｉｂｒｅ−ｏｐｔｉｃ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｎｄ  ｍｉｌｌｉｍｅｔｒｅ  ｗａｖｅ  ｌｉｎｋｓ）」（マイクロ波理論及び技術に関するＩＥＥＥトランザクション（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）、４４巻１０号、１７１６から１７２４頁）、及び論文「遠隔へトロダイン検出に基づく多機能光ファイバ・マイクロ波リンク（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｌｉｎｋｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｒｅｍｏｔｅ  ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）」（マイクロ波理論及び技術に関するＩＥＥＥトランザクション、４６巻、４５８−４６８頁）に記載されている。
【０００５】
本発明に従ったシステムにおいて用いられ得るこの種の通信システムの一例が、図１に示され、そして送信機端で、光ファイバ２により無線周波数変調器３に接続されているマスタ・レーザ１を備え、次いで無線周波数変調器３は、光ファイバ４によりビーム・スプリッタ５に接続されている。ビーム・スプリッタ５からの２つの光信号は、光ファイバ６により、無線信号周波数に等しい量だけ離間している２つの周波数に同調された２つのスレーブ・レーザ７に接続され、その２つのスレーブ・レーザ７は、フィルタとして作用して、高度の位相相関及びスペクトル純度を有する光信号を発生する。スレーブ・レーザ７の出力は、光ファイバ出力ライン９を介して送信される前に再結合装置８に接続される。受信機端では、システムは、光ファイバ・ライン９の光信号を受信する検出器１０を備え、そして無線信号を復調する。
【０００６】
無線周波数変調器３及び検出器１０が無線周波数で変調された光信号の効率的発生及び検出を与えることが重要である。多くの提案が、その中で光信号と無線信号が相互作用する半導体材料の使用に基づいて行われた。従って、米国特許明細書Ｎｏ．５９１７６３６は、ＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸構造を備える電子吸収層（ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）の使用を開示し、その物理的寸法は、用いられる無線信号の波長よりはるかに小さい。
【０００７】
論文「超広帯域／高周波数光検出器（Ｕｌｔｒａｗｉｄｅ−ｂａｎｄ／ｈｉｇｈ  ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）」（マイクロ波理論及び技術に関するＩＥＥＥトランザクション、４７巻、１２６５頁〜１２８１頁）は、無線周波数信号に関する様々な導波及び進行波構造体と組み合わさって相互作用するための光検出器用材料の使用を開示する。もう一度、光検出器の材料の寸法は、無線周波数の波長よりはるかに小さい。
【０００８】
論文「集積化されたフィンライン遷移及び低ＶΠを有する高周波数ポリマ変調器（Ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｆｉｎｌｉｎｅ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｌｏｗ  ＶΠ）」（ＩＥＥＥフォトニクス技術レター（ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、１１巻、１１頁５４〜５６）は、光信号用無線周波数変調器における非線形の光学的ポリマ材料の使用、及び当該材料が、無線周波数マイクロストリップ導波路を終端する２つの電極間に配設されていることを開示する。その論文に開示された無線信号検出器は光検出器である。
【０００９】
既知のシステムにおいては、システムの効率と、フォトダイオード及びフォトトランジスタのデバイスに対して安定化された電圧を供給するための要件とに関係した問題が生じ、その効率は、より高い周波数、特に、例えば、１００ＧＨｚを超えた周波数で更に低減する。
【００１０】
我々は、そのようなシステムに使用のための適切な無線周波数変調器及び検出器デバイス、特に受動デバイスは、電子吸収材料の選定と関連し、また当該デバイスの様々なパーツ間の結合にも関連する。
【００１１】
［発明の概要］
本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されるように光信号と無線周波数信号との間で変換する装置を提供する。
【００１２】
［好適な実施形態の詳細な説明］
添付図面は、本発明の一実施形態に従った光信号と無線周波数信号との間で変換する装置を示す。図面の図２から図６に示される装置は、光対無線周波数検出器（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｏ  ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）であり、そして本発明のこの実施形態は、検出器を参照して記載されるが、しかし、類似の設計原理が光信号を無線周波数信号で変調する変調器に適用されることができることが認められるであろう。この設計原理はまた、送受信機、即ち、第１の無線信号により変調された光信号を受信し、第１の無線信号を検出し、そしてその他の所へ送信される第２の無線信号で当該光信号を変調する装置に適用可能である。
【００１３】
より詳細には、図面の図１は、変調器３及び検出器１０を含む前述の通信システムを示す。本発明の実施形態に従って、通信システムの検出器１０は、添付図面の図２から図６に示される種類のものである。本発明の好適な実施形態において、変調器３も、図面の図２から図６に示される種類のものであるが、しかし検出器の２つの光入力信号及び無線周波数出力信号の代わりに単一の光入力信号及び無線周波数入力信号が用いられる。
【００１４】
図２に示されるように、検出器は、光リッジ導波路を備える受動検出器である。光リッジ導波路の構成は、例えば、論文「大きい断面を有する半導体導波路に関する単一モード条件（Ｔｈｅ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｗａｖｅ−ｇｕｉｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ｌａｒｇｅ  ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）」（光波技術誌（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  Ｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｍｏｇｙ）、１６巻、１８５１頁から１８５３頁）に記載されている。
【００１５】
用いられる光導波路は、異なる屈折率の２つの媒体間の境界での全反射の原理に基づく。図３に示されるように、光リッジ導波路は、上側バッファ層１１及び下側バッファ層１２を備える。電気光学的コア（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  ｃｏｒｅ）は、上側バッファ層１１と下側バッファ層１２との間に密接した接触状態で配置されていて、その電気光学的コア１０は、光学的放射の波長より実質的に小さい厚さの層１３と、光学的放射の波長に匹敵する厚さと光学的放射の波長より大きい幅とを有するリッジ１４とを備える。本発明においては、光学的放射の波長は１．５５マイクロメートルであり、層１３の厚さは０．２マイクロメートルであり、リッジ１４の厚さは１．５マイクロメートルであり、そのリッジ１４の幅は４マイクロメートルである。
【００１６】
本発明の実施形態においては、電気光学的導波路１３、１４の相互作用材料は、２次非線形偏光特性を光信号成分の伝搬に与え、そしてその相互作用材料は、より詳細には、ホスト・マトリクス・ポリマ材料において非中心対称の相互作用特性を与える双極子材料である。この種の適切な相互作用材料は、電気的に配向されたジアゾベンゼン（ｄｉａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）を備える。好適な実施形態においては、電気的に配向されたジアゾベンゼンは、ホスト・マトリクスとしてポリメチルメタアクリレートに対してグラフトされた活性発色団「ディスパース赤１」（「ＰＭＭＡ−ＤＲ１」）である。ＰＭＭＡ−ＤＲ１の化学式が図４に示され、その化学式の左手側は活性双極子ＤＲ１であり、そして右手側はホストＰＭＭＡである。この種のの分子は電界中に置かれると、その電界と整列するように配向する。アモルファス材料から出発して、有極性分子が２次非線形偏光特性、そして特に非中心対称特性を与えるため統計的に同じような方向に指向される配向された材料を得ることができる。
【００１７】
赤外線放射に対して透過的である他の非中心対称材料が存在する。他の配向された双極子材料に加えて、複数の層の中のニオブ酸リチウム及び大部分のＩＩＩ−Ｖ価及びＩＩ−ＶＩ価の材料は、適切な２次非線形偏光特性を備えるよう生成され得る。しかしながら、好適な実施形態においては、電気光学的コア１３、１４は、ＰＭＭＡ−ＤＲ１で形成される。
【００１８】
この装置を製造する好適な方法では、金属層の付加（以下で説明する）後に、構成要素は、電気光学的コア・ポリマのガラス遷移点（ｖｉｔｒｅｏｕｓ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）、ほぼ１２０℃まで加熱される。強い電界が、電極として用いられる金属層に印加される。電界は、温度が周囲温度に向かって低減される間引き続き維持される。
【００１９】
本発明の好適な実施形態においては、バッファ層１１及び１２はフッ化ポリマ「ＡＶＯ１４」及び「ＡＶＯ０１」で生成され、これらのフッ化ポリマ「ＡＶＯ１４」及び「ＡＶＯ０１」は、論文「光デバイスのための低屈折率、低損失フッ化自己架橋性ポリマ導波路の製作（Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｏｗ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｌｏｗ  ｌｏｓｓ  ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｓｅｌｆ−ｃｒｏｓｓ  ｌｉｎｋｉｎｇ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ）」（第７回国際プラスチック光ファイバ会議の議事録、１９９８年、３１６−３２３頁）に記載されている。これらの材料はそれらの屈折率のため選定され、その屈折率は電気光学的コアの屈折率より小さい。この事例における光放射の波長、１．５５マイクロメートルでは、ＰＭＭＡ−ＤＲ１の屈折率は１．５９６５であり、ＡＶＯ０１の屈折率は１．４４６６であり、ＡＶＯ１４の屈折率は１．４００９である。
【００２０】
電気光学的コア・リッジ１４は、入力光ファイバ及び出力光ファイバ（図示せず）と、それぞれの線形テーパ（図示せず）により接続され、その線形テーパは、光ファイバの形状及びサイズ（典型的には直径１０マイクロメートル）を電気光学的コア・リッジ１４の形状（矩形断面）及びサイズ（ほぼ４マイクロメートル）へ、挿入損失及び抽出損失を低減しながら適合させる。
【００２１】
図面に示されるデバイスはまた、電気光学的コア１０により形成された光導波路と進行波結合状態にある無線信号導波路を含む。様々な無線信号導波路、例えば、ストリップが２つの接地平面の間を延在するストリップ・ライン、又はストリップが同じ平面の中を２つの接地された横方向ストリップとして延在するコプレーナ導波路、又はコプレーナ導波路が接地された平面に平行して延在する接地されたコプレーナ導波路などを用い得る。しかしながら、好適な実施形態においては、無線信号導波路は、光導波路の電気光学的コア・リッジ１４のほぼ４マイクロメートルの幅と比較して、ほぼ１５マイクロメートルの幅であり且つ電気光学的コア・リッジ１４の反対側上で接地平面金属層１６と並置（ｊｕｘｔａｐｏｓｅ）されたストリップを備えるマイクロストリップ導波路である。当該ストリップ１５と接地平面層１６との間隔及び幅は、無線信号周波数（この例では６０ＧＨｚ）がＷＲ１５導波管（５０オーム）のような標準導波管と適合するように選定される。ＷＲ１５導波管の標準寸法は次のとおりである。
【００２２】
【表１】
2005517208.tif 000003
【００２３】
特に図面の図３に示されるように、ストリップ１５は、上側バッファ１１の上側表面と密接して並置され、そして接地平面１６は、下側バッファ層１２の下側表面と密接に並置される。マイクロストリップ１５が光導波路と密結合状態にある長さは、無線信号の波長、即ち、この事例では６０ＧＨｚの無線信号周波数において少なくとも５ミリメートルに少なくともほぼ等しいよう選定される。本発明の好適な実施形態では、この周波数に対する光／無線相互作用長さは１．３ｃｍである。このように、デバイスの効率に関して特に実効的であることが判明した進行波結合が得られる。
【００２４】
デバイスの構成要素の寸法、及び用いられる材料の特性は、光導波路における光信号成分の伝搬速度、及び無線信号導波路における無線信号の伝搬速度が実質的に等しいように選定される。再び、この特性は、検出（又は変調器の場合変調）の効率にとって重要であることが分かった。
【００２５】
３波混合の相互作用の挙動は次のように与えられることができる。まず第１に、マクスウェルの方程式の非線形表現を用いて、３波間の相互作用を説明する。
【００２６】
【数１】
2005517208.tif 000004
【００２７】
Ｅ→（以下、「Ｘ→」は記号Ｘの上に→を付した記号を表し、ベクトル記号である。）及びＨ→は、それぞれ、電界及び磁界である。Ｐ→NLは、非線形偏波を表し、次式により定義される。
【００２８】
【数２】
2005517208.tif 000005
【００２９】
ωi,j,kは異なる周波数を表し、そしてχは伝搬媒体の非線形磁化率を表す。方程式（１）を解くため、導波モード形式主義（ｇｕｉｄｅｄ  ｍｏｄｅ  ｆｏｒｍａｌｉｓｍ）を用い、そこでは、異なる界（フィールド）は、以下の方程式により示されるように、局部モードにより構成された直交基底で分割される。
【００３０】
【数３】
2005517208.tif 000006
【００３１】
正及び負の上つき添え字を持つ界は、それぞれ、或る方向に伝搬する界とその反対方向に伝搬する界とを表す。Ｅ→rad及びＨ→radは、電磁界の放射部分である。次いで、この分解の直交特性を用いて、各波長の振幅の変化は、式（１）及び（３）から得られる。
【００３２】
【数４】
2005517208.tif 000007
【００３３】
ηの係数は３つの界の重なりを表す。最後に、系（４）の処理におけるΔｋに対する複素値を導入することにより、伝搬媒体の吸収が考慮される。
本発明の好適な実施形態においては、接地平面１６は、チタンの層上に被着された金の層から形成され、そのチタンの層は、それ自体、支持体として働くケイ酸（シリカ）の層１７上に被着される。
【００３４】
図面の図２、図５、図６及び図７に示されるように、光導波路１４に平行に延在し且つその光導波路１４と並置されているマイクロストリップ無線信号導波路１５は、外部無線信号導波管（ＷＲ１５タイプ（５０から７５ＧＨｚ無線周波数用の標準導波管）の図５及び図６で参照番号１８で示される外部無線信号導波管の１つ）と接続されている。本発明の好適な実施形態においては、ＷＲ１５導波管は、マイクロストリップ無線信号導波路１５及び光導波路１４の長さ方向に対して垂直に、且つ接地平面１６に対して平行に延在する。
【００３５】
遷移無線信号導波構成要素２０及び２１は、接地平面１６の材料に形成され、そしてマイクロストリップの伝搬特性をＷＲ１５導波管と整合するため漸進的に変化する断面を与える。より詳細には、遷移無線信号導波構成要素２０及び２１は、トランペット形状の接地平面１６における「ビバルディ・アンテナ（Ｖｉｖａｌｄｉ  ａｎｔｅｎｎａ）」開口を備え、その開口の小さい端部は、マイクロストリップ無線信号導波路１５の幅とほぼ同等の幅であり、その開口の大きい端部は、参照番号１８の導波路ＷＲ１５の対応する幅（「高さ」）とほぼ同等の幅である。ビバルディ・アンテナ２１は、受信機回路構成要素（例えば、再送信回路）と接続され、一方ビバルディ・アンテナ２０は、マイクロストリップ１５に対して整合負荷を与える構成要素に接続されて、そのマイクロストリップ１５が平衡条件で機能することを保証する。
【００３６】
マイクロストリップ構成要素１５は、ビバルディ・アンテナ２０及び２１の小さい端部を横切り、ビバルディ・アンテナ２０及び２１から、積み重ねられたバッファ層１１及び１２及び電気光学的層１３、１４の厚さだけ離間されている。図２、図５及び図６に示される本発明の実施形態においては、マイクロストリップ１５は、光導波路１４との無線信号結合関係においてマイクロストリップ１５の一部分と平行であるが、しかしそれに対してスタガー状に配置（ｓｔａｇｇｅｒ）されている延長部２２及び２３を含む。ビバルディ・アンテナ２０及び２１の小さい端部はまた、光導波路１４に対して離間されている。しかしながら、図７に示される本発明の代替実施形態においては、ビバルディ・アンテナ２０及び２１の小さい端部は、光導波路１４の下に直接配設され、そしてマイクロストリップ１５は、全体的に、光導波路１４と一直線に並び、そしてそれと無線信号結合関係にある。
【００３７】
デバイスの周波数範囲を改善するため、無線信号周波数共振器２４、２５は、マイクロストリップ１５の端部の延長部としてカドラント（ｑｕａｄｒａｎｔ）（又は「ファン（ｆａｎ）」）共振器の形状に形成され、そして共振器２６、２７は、開口の延長部としてビバルディ・アンテナ２０及び２１の小さい端部に形成される。共振器は、それらがマイクロストリップ１５及びビバルディ・アンテナ２０、２１のそれぞれのインピーダンスに対して動作無線周波数で整合される終端インピーダンスを与えるような寸法に設計される。共振器は、対応する構成要素における無線信号の伝搬の平面での終端反射係数を最小にする。
【００３８】
図６に示されるように、本発明の好適な実施形態においては、６０ＧＨｚ無線搬送波信号に対して、ビバルディ・アンテナ２０及び２１は、小さい端部で７．８マイクロメートルであり、広い端部で１．８７９ｍｍであり、長さが３ｍｍであることが好ましい。ビバルディ・アンテナの共振器２６及び２７は、半径０．５６ｍｍであることが好ましく、そしてマイクロストリップの共振器２４及び２５は、半径０．６２ｍｍであることが好ましい。
【００３９】
図２及び図７に示されるデバイスの動作において、無線信号搬送波周波数に対応する量だけ異なる周波数を有する２つの光信号成分は、光導波路１４の光入力に印加される。２つの光信号成分は、電気光学的コア１４の２次非線形偏光材料で相互作用する。マイクロストリップ１５及び接地平面１６と光導波路１４との密結合は、その結果生じる無線周波数信号をマイクロストリップ・ライン１５に誘発させる。マイクロストリップ・ライン１５は、図２に示される実施形態の場合延長部２２及び２３と一緒に、また図５に示されるようにＷＲ１５導波管内で延在するビバルディ・アンテナ２０及び２１と一緒に、無線周波数信号をＷＲ１５導波管１８へ送信し、そして無線信号は、その導波管で受信される。
【００４０】
類似の構成の、参照番号３のような変調器デバイスにおいては、ＷＲ１５導波管を伝搬された無線信号は、光導波路を伝搬された単一の光信号成分と一緒に当該光成分を変調し、それにより光導波路の出力で、２つの光成分が伝搬される。
【００４１】
図面に示される検出器デバイスの場合の電気信号の出力パワーは、無線周波数の二乗に比例し、それにより、効率が周波数と共に低減する他のデバイスより実質的により高い効率が得られる。無線信号の出力がまた、相互作用結合の二乗に、且つ光信号の入力パワーの二乗に比例し、従って、光信号がより強ければ強い程、このデバイスはより効率的となるが、しかし相互作用結合に関して、光導波路での光信号の吸収は、最適相互作用結合の長さを制限する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従った通信システムの概略的ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の好適な実施形態に従った検出器の構成要素の単純化して斜視図である。
【図３】図３は、図２の検出器の断面図である。
【図４】図４は、図２の検出器で使用されるホスト・マトリクスにおける双極子ジアゾベンゼン材料（ｄｉｐｏｌａｒ  ｄｉａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）の化学式である。
【図５】図５は、図２の検出器の斜視図である。
【図６】図６は、図２の検出器の構成要素の平面図である。
【図７】図７は、本発明の別の好適な実施形態に従った検出器の構成要素で図２に類似した単純化された斜視図である。
【図４】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【国際調査報告】
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