(57)【要約】【課題】本発明は、電気―光信号変換装置における無給電ＥＡ変調器の温度特性を改善し、広い温度範囲、かつ低雑音で動作させることを目的とする。【解決手段】本発明の電気―光信号変換装置は、無給電電気−光信号変換器として反射型ＥＡ変調器を使用し、広い温度範囲でかつ低雑音で動作させる。そのため、変調器の温度変化に従って光源の光波長を調整する機能を組み込み、また、干渉ブロックでの位相、振幅制御を行うとともに光信号を受信する際にホモダイン受信することでＤＣ光成分を除去して低雑音のＲＦ信号受信を行う。【選択図】図１
2015064505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力光の波長が可変である波長可変光源と、
受信されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号により駆動され、前記波長可変光源からの出力光を前記ＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する反射型変調器と、
前記ＲＦ信号と前記波長可変光源の前記出力光を前記反射型変調器へと入力した場合に、前記ＲＦ信号の変化分に対する前記反射型変調器から出力される反射変調光信号の変化分が最大となるように、前記波長可変光源の出力光の波長を制御する波長制御回路と、
前記反射型変調器から出力される反射変調光信号を電気信号に変換する反射変調光信号受光器と、
を備える
電気光変換装置。
【請求項２】
前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を二つに分岐して出力光の一方を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を二つに分岐して反射変調光信号の一方を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光供給部と、
前記光供給部で分岐した前記出力光の他方を電気信号に変換する光源出力受光器と、
前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力受光器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、
をさらに備え、
前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、
前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させる、
請求項１に記載の電気光変換装置。
【請求項３】
前記光供給部の分岐した前記出力光の他方を分岐する出力光分岐部と、
前記出力光分岐部の分岐した出力光の一方の位相を回転させる移相器と、
前記光供給部の分岐した前記反射変調光信号の一方を分岐する反射変調光信号分岐部と、
前記移相器が位相を回転させた出力光の一方と前記反射変調光信号分岐部が分岐した反射変調光信号の一方とを合波する光結合器と、
前記光結合器の合波した合波光の光強度を検出するホモダイン受光器と、
をさらに備え、
前記光源出力受光器は、前記出力光分岐部の分岐した出力光の他方を電気信号に変換し、
前記反射変調光信号受光器は、前記反射変調光信号分岐部の分岐した反射変調光信号の他方を電気信号に変換する
請求項２に記載の電気光変換装置。
【請求項４】
前記出力光分岐部と前記移相器の間の光路に挿入され、前記出力光分岐部の分岐した出力光の一方の振幅を調整する振幅調整部と、
前記移相器と前記光結合器の間の光路に挿入され、前記移相器が移相を回転させた出力光の一方を分岐し、分岐した出力光の一方を前記光結合器へ出力する干渉光量モニタ用光分岐部と、
前記干渉光量モニタ用光分岐部の分岐した出力光の他方の光強度を電気信号に変換する干渉光量モニタ用受光器と、
前記反射変調光信号受光器からの電気信号強度と前記干渉光量モニタ用受光器からの電気信号強度が等しくなるように、前記振幅調整部の調整する振幅を制御する振幅制御回路と、
をさらに備える
請求項３に記載の電気光変換装置。
【請求項５】
前記ホモダイン受光器からの電気信号のＤＣ出力と設定されている干渉後ＤＣ光出力目標値とが等しくなるように、前記移相器が回転させる位相を制御する光移相器制御回路をさらに備える
請求項４に記載の電気光変換装置。
【請求項６】
前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光サーキュレータをさらに備え、
前記波長制御回路は、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、
前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、一定振幅の出力光の波長を変化させる、
請求項１に記載の電気光変換装置。
【請求項７】
前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を二つに分岐して出力光の一方を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を二つに分岐して反射変調光信号の一方を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光供給部と、
前記波長可変光源に配置され、前記波長可変光源の出力光量を測定し、当該出力光量に応じた電気信号を出力する光源出力モニタ器と、
前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力モニタ器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、
をさらに備え、
前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、
前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させる、
請求項１に記載の電気光変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ信号を光で計測するための電気光変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間を伝搬するＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信し、これを遠隔地で評価するためには、アンテナで受信したＲＦ信号を導波管或いは同軸ケーブルを使って伝搬させることが行われる。しかしながら、高精度にＲＦ信号を計測する場合には、同軸ケーブル或いは導波管自体による電波伝搬特性の影響のために、理想的な形での電波評価は行うことが難しい。また、導波管或いは同軸ケーブルは伝搬させるＲＦ信号の周波数が高くなるに従い伝搬ロスが増加する。そして、導波管では、導波管同士の連結時の接続損失も無視できなくなる。
【０００３】
一方、アンテナ直近に電気光変換装置を接続し、かつこの電気光変換装置が外部より電気光変換装置駆動用の電力を電気配線で供給することなく、受信したＲＦ信号を光信号に変換して光ファイバで伝搬させるシステムが提案されている。このシステムは、伝搬路として無誘導の光ファイバが利用できること、光ファイバの伝送損失が同軸ケーブルや導波管に比べて非常に小さいことから、高精度ＲＦ信号計測受信にとって非常に有用である。このようなシステムとしては、電気光変換装置としてゼロバイアスで動作する変調器を使用し、ＲＦ信号印加により変化する変調器の光損失を遠端部より光ファイバを介して測定するシステムがある。
【０００４】
しかしながら、小型化を目的として、半導体を用いた光変調器を使用した電気光変換装置には、変調器自体が温度依存性を持つという問題がある。その結果、遠端部で観測される光損失は、ＲＦ信号によって高速に変化する損失と、温度変化に伴う低速で変化する損失が重畳したものとなる。更に、変調器型の電気光変換装置ではＲＦ信号で光損失を変化させる際の変換効率が温度により変わる問題点がある。そのため、遠端部において損失変化を受けて戻された変調信号を受光し高周波成分のみを取り出すことでＲＦ信号を再生した場合、その信号のＳＮ比は温度により影響を受け、最悪の場合、雑音に埋もれた信号になってしまうこととなる。また、光損失に対応する吸収電流の変化は、変調器のＲＦ入力インピーダンスの変化も引き起こすので、測定システムなどに用いる場合は測定精度に悪影響を及ぼす、という問題もあった。
【０００５】
電気光変換装置として、ＥＡ（Ｅｌｅｃｔｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器を例にとって説明する。特許文献１では、半導体の多重量子井戸における量子閉じ込めシュタルク効果を利用した所謂ＥＡＭ（Ｅｌｅｃｔｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）素子を用いて無給電の電気光変換装置を実現するための方法が開示されている。特許文献１によれば、ＥＡ変調器を通過させる光の波長をλＳ、多重量子井戸の電子と正孔の量子準位間のエネルギー差に相当する波長をλＰＬとしたとき、λＳ−λＰＬ＜６０ｎｍであることにより無給電で高効率な電気−光変換器が構成できると示されている。しかしながら、一般的に半導体のλＰＬは温度依存性を持っている。そのため、無給電のＥＡ変調器にＲＦ信号を印加する際の、最適な光波長は異なるという問題があった。ここで、最適な光波長とは、ＥＡ変調器に無給電でＲＦ信号を印加した際に、ＥＡ変調器の透過率の変化分が最大になる波長をいう。透過率とは、入力光に対する出力光の割合をいう。さらに、最悪の場合には、ＥＡ変調器にＲＦ信号を印加したとしても、全く光信号が変調できないという問題があった。
【０００６】
ＥＡ変調器を反射型の構成で使用する場合について次に述べる。基本的にはＥＡ変調器導波路の片端面に高反射膜を形成し、他端に光ファイバを光学的に結合させている。光ファイバ側よりＣＷ光を入射させ、ＲＦ信号を印加すると、光信号が光ファイバを介してＥＡ変調器内を光伝搬し、ＥＡ変調器の他端で反射されて再度光ファイバに戻る際に変調が行われる。変調動作におけるλＳ−λＰＬの関係は前述のＥＡ変調器と同じであるために、温度に対して最適な光波長は異なるという問題があった。
【０００７】
反射型ＥＡ変調器の透過特性（光ファイバ側からの入力光に対する反射出力光の透過特性）の温度依存性について図８に示す。図８はＥＡ変調器への印加電圧が０Ｖのときの特性である。信号波長を固定した場合、温度に対して反射型ＥＡ変調器の透過率が変化することが分かる。図９は温度を固定した場合の、反射型ＥＡ変調器の温度を０度とした場合の、反射型ＥＡ変調器に印加する電圧に対する透過率の特性である。無給電で動作させるということは、ＥＡ変調器の印加電圧が０Ｖを中心にＲＦ信号で変調していることに対応する。透過率の印加電圧依存性のグラフで、印加電圧０Ｖでの接線の傾きが大きい場合に、得られる透過率の変化分が最大になることが分かる。すなわち、信号波長１５７０ｎｍにおいて、印加電圧０Ｖ付近でＲＦ変換効率が最大となる。温度が変わると、図８に示した特性を反映して、図９に示す透過率の印加電圧依存性のグラフは横軸方向に平行移動することになる。このことは、温度に対して最適な光波長が異なることを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−９０７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、反射型ＥＡ変調器の温度による特性変化の影響を除去した、電気光変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電気光変換装置は、無給電の電気光変換装置として反射型変調器を用い、反射型変調器の温度変化に追従して波長可変光源の出力光の波長を調整する機能を組み込むこととした。
【００１１】
具体的には、本発明に係る電気光変換装置は、出力光の波長が可変である波長可変光源と、受信されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号により駆動され、前記波長可変光源からの出力光を前記ＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する反射型変調器と、前記ＲＦ信号と前記波長可変光源の前記出力光を前記反射型変調器へと入力した場合に、前記ＲＦ信号の変化分に対する前記反射型変調器から出力される反射変調光信号の変化分が最大となるように、前記波長可変光源の出力光の波長を制御する波長制御回路と、前記反射型変調器から出力される反射変調光信号を電気信号に変換する反射変調光信号受光器と、を有する電気光変換装置を備える。
【００１２】
波長可変光源、波長制御回路を備えるため、無給電反射型変調器の温度による信号変動を除去した電気光変換装置を提供することができる。
【００１３】
本発明に係る電気光変換装置では、前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を二つに分岐して出力光の一方を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を二つに分岐して反射変調光信号の一方を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光供給部と、前記光供給部で分岐した前記出力光の他方を電気信号に変換する光源出力受光器と、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力受光器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、をさらに備え、前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させてもよい。
【００１４】
本発明に係る電気光変換装置では、前記光供給部の分岐した前記出力光の他方を分岐する出力光分岐部と、前記出力光分岐部の分岐した出力光の一方の位相を回転させる移相器と、前記光供給部の分岐した前記反射変調光信号の一方を分岐する反射変調光信号分岐部と、前記移相器が位相を回転させた出力光の一方と前記反射変調光信号分岐部が分岐した反射変調光信号の一方とを合波する光結合器と、前記光結合器の合波した合波光の光強度を検出するホモダイン受光器と、をさらに備え、前記光源出力受光器は、前記出力光分岐部の分岐した出力光の他方を電気信号に変換し、前記反射変調光信号受光器は、前記反射変調光信号分岐部の分岐した反射変調光信号の他方を電気信号に変換させてもよい。
【００１５】
本発明に係る電気光変換装置では、前記出力光分岐部と前記移相器の間の光路に挿入され、前記出力光分岐部の分岐した出力光の一方の振幅を調整する振幅調整部と、前記移相器と前記光結合器の間の光路に挿入され、前記移相器が移相を回転させた出力光の一方を分岐し、分岐した出力光の一方を前記光結合器へ出力する干渉光量モニタ用光分岐部と、  前記干渉光量モニタ用光分岐部の分岐した出力光の他方の光強度を電気信号に変換する干渉光量モニタ用受光器と、前記反射変調光信号受光器からの電気信号強度と前記干渉光量モニタ用受光器からの電気信号強度が等しくなるように、前記振幅調整部の調整する振幅を制御する振幅制御回路と、をさらに備えてもよい。
【００１６】
本発明に係る電気光変換装置では、前記ホモダイン受光器からの電気信号のＤＣ出力と設定されている干渉後ＤＣ光出力目標値とが等しくなるように、前記移相器が回転させる位相を制御する光移相器制御回路をさらに備えてもよい。
【００１７】
本発明に係る電気光変換装置では、前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光サーキュレータをさらに備え、前記波長制御回路は、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、一定振幅の出力光の波長を変化させてもよい。
【００１８】
本発明に係る電気光変換装置では、前記波長可変光源と前記反射型変調器との間の光路に挿入され、前記波長可変光源からの出力光を二つに分岐して出力光の一方を前記反射型変調器へ入射させるとともに、前記反射型変調器から出射される反射変調光信号を二つに分岐して反射変調光信号の一方を前記反射変調光信号受光器へ入射させる光供給部と、前記波長可変光源に配置され、前記波長可変光源の出力光量を測定し、当該出力光量に応じた電気信号を出力する光源出力モニタ器と、前記反射変調光信号受光器からの電気信号のＤＣ出力と前記光源出力モニタ器からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する割り算回路と、をさらに備え、前記波長制御回路は、前記割り算回路の出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を前記波長可変光源に出力し、前記波長可変光源は、前記波長制御回路からの電気制御信号に従い、出力光の波長を変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、無給電反射型ＥＡ変調器の温度変化による信号変動を除去可能な、電気光変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願発明の第１の実施形態を説明する模式図の一例を示す。
【図２】５ＧＨｚ一定出力のＲＦ信号を図１に示す構成の受信用アンテナ（１−１）で受信させた場合の特性の一例を示す。
【図３】本願発明の第２の実施形態を説明する模式図の一例を示す。
【図４】本願発明の第３の実施形態を示す模式図の一例を示す。
【図５】第１、第２及び第３の実施形態における変調光の受信特性の一例を示す。
【図６】図４の構成で５ＧＨｚ一定出力の電波を受信した際の各部の出力を示す図の一例を示す。
【図７】本願発明の第４の実施形態を示す模式図の一例を示す。
【図８】反射型ＥＡ変調器の透過特性（光ファイバ側からの入力光に対する反射出力光の透過特性）の温度依存性の一例を示す。
【図９】温度を固定した場合の反射型ＥＡ変調器に印加する電圧に対する透過率の特性の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を説明する模式図である。図１は、反射型ＥＡ光変調器（１−２）の広い動作温度範囲に対して光源の波長を最適値に制御する構成を示している。図１の実線は波長可変ＬＤ（１−６）からのＣＷ光、破線は電気信号、一点鎖線は反射型ＥＡ変調器（１−２）から出力された反射変調光信号を示す。
【００２３】
本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（１−１）と、反射型変調器として機能する反射型ＥＡ変調器（１−２）と、偏波保持光ファイバ（１−３）と、光源出力受光器として機能する光源出力モニタ用受光器（１−４）と、光供給部として機能する偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）と、波長可変光源として機能する波長可変ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）（１−６）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（１−７）と、バイアスＴ（１−８）と、割り算回路（１−１１）と、誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）と、受信器（１−１４）とを備える。１−１３は、制御目標値入力である。ここで、波長制御回路は、割り算回路（１−１１）、誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）を備える。受信アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号は、１−９のＲＦ信号成分出力として取り出され、受信器（１−１４）に入力される。
【００２４】
本実施形態では、受信用アンテナ（１−１）でＲＦ信号を受信する。受信用アンテナ（１−１）を用いるのは一例である。受信用アンテナ（１−１）でＲＦ信号を受信するのは必須の要件ではない。
【００２５】
受信用アンテナ（１−１）はＲＦ信号を受信し、反射型ＥＡ変調器（１−２）の変調電極に印加する。波長可変ＬＤ（１−６）は、誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）の電気制御信号に応じて波長が可変するＣＷ光を出力する。偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は、波長可変ＬＤ（１−６）と反射型ＥＡ変調器（１−２）との間の光路に挿入される。偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は、波長可変ＬＤ（１−６）からの出力光を二つに分岐させる。反射型ＥＡ変調器（１−２）には、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）が二つに分岐した波長可変ＬＤ（１−６）からの出力光の一方が、伝搬用偏波保持光ファイバ（１−３）を通じて入射する。
【００２６】
反射型ＥＡ変調器（１−２）は、受信用アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号により駆動される。反射型ＥＡ変調器（１−２）は、波長可変ＬＤ（１−６）の偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐した出力光の一方を、受信用アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する。反射型ＥＡ変調器（１−２）は、伝搬用偏波保持光ファイバ（１−３）を通じて反射変調光信号を偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）へと戻す。光源出力モニタ用受光器（１−４）は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）が二つに分岐した波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の他方を受光して、電気信号に変換する。光源出力モニタ用受光器（１−４）は、例えば光電変換素子ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）及び電流電圧変換素子を備える。
【００２７】
偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は、伝搬用偏波保持光ファイバ（１−３）を通じて偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）へと戻された反射変調光信号を二つに分岐する。変調光信号モニタ用受光器（１−７）は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐された、反射変調光信号の一方を受光して、電気信号に変換する。
【００２８】
波長可変ＬＤ（１−６）内部のアイソレータは、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐された、反射変調光信号の他方を吸収する。バイアスＴ（１−８）は、変調光信号モニタ用受光器（１−７）の電気信号出力を受信し、電気信号出力のＤＣ成分（１−１０）と、ＲＦ成分（１−９）を分離して出力する。受信器（１−１４）は、受信アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号を、バイアスＴ（１−８）のＲＦ成分出力として受信する。
【００２９】
割り算回路（１−１１）は、バイアスＴ（１−８）を介して入力される変調光信号モニタ用受光器（１−７）からの電気信号のＤＣ出力と、光源出力モニタ用受光器（１−４）からの電気信号のＤＣ出力の比を出力する。誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）は、割り算回路（１−１１）の出力と制御目標値入力（１−１３）を受信し、割り算回路（１−１１）の出力と制御目標値入力（１−１３）との誤差から求めた電気制御信号を出力する。誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）が出力する電気制御信号は、受信用アンテナ（１−１）で受信されたＲＦ信号と波長可変ＬＤ（１−６）の出力光を反射型ＥＡ変調器（１−２）へと入力した場合に、ＲＦ信号の変化分に対する反射型ＥＡ変調器（１−２）から出力される反射変調光信号の変化分が最大となるように、波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の波長を制御する信号である。誤差信号発生及び信号波長制御回路（１−１２）内部の信号波長制御方法としては、ＣＰＵを使用した比例制御とした。
【００３０】
ここで、変調光信号モニタ用受光器（１−７）出力をＳｍ＿ｄｅｔ１７とし、光源出力モニタ用受光器（１−４）出力をＳｌ＿ｄｅｔ１４とし、制御目標値入力（１−１３）をＳｔａｒ１１３とすると、誤差信号Ｓｄｉｆｆ１は以下の式（１）で表わされる。
【００３１】
（数１）
Ｓｄｉｆｆ１＝Ｓｍ＿ｄｅｔ１７／Ｓｌ＿ｄｅｔ１４−Ｓｔａｒ１１３    （１）
【００３２】
式（１）で示される誤差信号Ｓｄｉｆｆ１がゼロとなるように、以下の式（２）で示される信号波長変化量を与える比例制御により、波長可変ＬＤ（１−６）を制御した。信号波長変化量をＳｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ１とすると、Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ１は、以下の式（２）で表わされる。
（数２）
Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ１＝ｋ１×Ｓｄｉｆｆ１    （２）
ここで、ｋ１はｋ１＜０である実数である。
【００３３】
図２に、反射型ＥＡ変調器（１−２）の温度を０℃〜５０℃の範囲でリニアに変化させながら、図１に示す構成の受信用アンテナ（１−１）が、５ＧＨｚ一定出力のＲＦ信号を受信した場合の特性を示す。２−１は反射ＥＡ変調器（１−２）の動作温度を示し、２−２は波長可変ＬＤ（１−６）の出力光波長を示す。２−３は誤差信号を示し、２−４はバイアスＴのＲＦ成分（１−９）の振幅を示す。
【００３４】
図２では、温度は０℃→５０℃→０℃のサイクルを２サイクル行っている。最初の１サイクル目は波長可変ＬＤ（１−６）の波長制御を行わず、２サイクル目は波長制御を行った。ここで、図８及び図９から反射型ＥＡ変調器（１−２）の透過率が約０．５のとき、ＲＦ信号の変換効率、つまり、ＲＦ信号の変化分に対する反射変調光信号の変化分が最大となることが判る。変調光信号モニタ用受光器（１−７）に入力される信号光の強度は、反射型ＥＡ変調器（１−２）の変換効率が最大になると、反射型ＥＡ変調器（１−２）入力された光信号の約０．２５倍の強度となる。これは、変調光信号モニタ用受光器（１−７）は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）を介して、信号光を受光するためである。そこで、波長可変ＬＤ（１−６）の波長は、０℃で下記の式（３）の条件が成立する１５７０ｎｍとした。
【００３５】
この条件が満たされる場合、０℃の時にバイアスＴのＲＦ成分出力（１−９）中の５ＧＨｚ成分振幅のピークツーピーク値は最大となる。ここで、変調光信号モニタ用受光器（１−７）出力をＳｍ＿ｄｅｔ１７、光源出力モニタ用受光器（１−４）出力をＳｌ＿ｄｅｔ１４とすると、それらの比は、以下の式（３）で与えられる。
【００３６】
（数３）
Ｓｍ＿ｄｅｔ１７／Ｓｌ＿ｄｅｔ１４≒０．２５    （３）
【００３７】
波長制御を行わない場合には、温度変化の最中でも当然のことながら波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の波長（２−２）は一定値を示す。一方、この際に、誤差信号（２−３）は、温度が上昇するに伴い増加し、ＲＦ信号の振幅（２−４）は温度上昇と共に低下する。これは、反射型ＥＡ変調器（１−２）の温度に対して、波長可変ＬＤ（１−６）の波長が最適値よりずれたためにおきている。
【００３８】
波長制御を行う場合には、誤差信号（２−３）がゼロになるように波長可変ＬＤ（１−６）の波長（２−２）を制御する。この結果、ＲＦ信号の振幅を示すグラフ（２−４）は、ほぼ初期の最大値を維持している。波長制御中に誤差信号がゼロにならない理由は、制御方法として比例制御を採用しているためである。ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御やルックアップテーブルを用いたディジタル制御などを採用すれば、ほぼ誤差信号がゼロとなることは言うまでもない。ここで、制御目標値入力（１−１３）は、上記の式（３）が成立する０．２５の値を与えた。
【００３９】
以上、本実施形態に係る電気光変換装置は、図１のように構成されているため、反射型ＥＡ変調器（１−２）の温度が変化しても、反射型ＥＡ変調器（１−２）が最適の変換効率を維持するように、波長可変ＬＤ（１−６）の出力光波長を制御することができる。そのため、本実施形態に係る電気光変換装置は、アンテナ（１−１）で受信したＲＦ信号で変調された信号光を、信号光の振幅を減衰させることなく得ることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態を説明する模式図である。本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（３−１）と、反射型変調器として機能する反射型ＥＡ変調器（３−２）と、伝搬用偏波保持光ファイバ（３−３）と、３ポート型光サーキュレータ（３−４）と、波長可変光源として機能する出力一定機能付き波長可変ＬＤ（３−５）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（３−６）と、バイアスＴ（３−７）と、波長制御回路として機能する誤差信号発生及び信号波長制御回路（３−１１）と、受信器（３−１２）とを備える。３−１０は、制御目標値入力である。３−１０の制御目標値は第１の実施形態と異なり電圧値である。受信アンテナ（３−１）で受信されたＲＦ信号は、３−８のＲＦ信号成分出力として取り出され、受信器（３−１２）に入力される。
【００４１】
本実施形態では、受信用アンテナ（３−１）でＲＦ信号を受信する。受信用アンテナ（３−１）を用いるのは一例である。受信用アンテナ（３−１）でＲＦ信号を受信するのは必須の要件ではない。
【００４２】
第２の実施形態と第１の実施形態の相違点は三点ある。第一に、波長可変光源として出力一定制御の機能を有する波長可変ＬＤ（３−５）を使用した点が相違する。第二に、反射型ＥＡ変調器（３−２）への光信号の送信と、反射光である反射変調光信号の分離に３ポート光サーキュレータ（３−４）を使用した点が相違する。第１の実施形態が備えていた偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）は入力光を分岐するが、３ポート光サーキュレータ（３−４）は入力光を分岐しない。第三に、第２の実施形態では、第１の実施形態が備えていた光源出力モニタ用受光器（１−４）、割り算回路（１−１１）を省略している点が相違する。
【００４３】
３ポート光サーキュレータ（３−４）は、波長可変ＬＤ（３−５）と反射型ＥＡ変調器（３−２）との間の光路に挿入され、波長可変ＬＤ（３−５）からの出力光を反射型ＥＡ変調器（３−２）へ入射させるとともに、反射型ＥＡ変調器（３−２）から出射される反射変調光信号を変調光信号モニタ用受光器（３−６）へ入射させる。波長可変ＬＤ（３−５）は、誤差信号発生及び信号波長制御回路（３−１１）からの電気制御信号に従い、一定振幅の出力光の波長を変化させる。誤差信号発生及び信号波長制御回路（３−１１）は、変調光信号モニタ用受光器（３−６）からの電気信号のＤＣ出力と設定された制御目標値とが等しくなるように、出力光の波長を指示する電気制御信号を波長可変ＬＤ（３−５）に出力する。
【００４４】
本実施形態では、波長可変ＬＤ（３−５）の出力一定制御の機能により波長可変ＬＤ（３−５）の出力を一定値としている。そのため、反射型ＥＡ変調器（３−２）のＤＣ光損失を一定値に維持するということは、反射型ＥＡ変調器（３−２）で反射され戻ってくる変調された信号光のＤＣ光量を予め定められた一定値に維持することと等価となり、第１の実施形態が備えていた光源出力モニタ用受光器（１−４）、割り算回路（１−１１）を省略することが可能となる。このことから、以下の式（４）、式（５）を用いて波長可変ＬＤ（３−５）の波長を制御した。ここで、バイアスＴのＤＣ成分出力（３−９）をＳＴｂ＿ｄｃ３９とし、制御目標値入力（３−１０）をＳｔａｒ３１０とすると、誤差信号Ｓｄｉｆｆ２は以下の式（４）で示される。
【００４５】
（数４）
Ｓｄｉｆｆ２＝ＳＴｂ＿ｄｃ３９―Ｓｔａｒ３１０    （４）
【００４６】
式（４）で示される誤差信号Ｓｄｉｆｆ２がゼロとなるように、以下の式（５）で示される信号波長変化量を与える比例制御により、出力一定機能付き波長可変ＬＤ（３−５）を制御した。信号波長変化量をＳｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ２とすると、Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ２は以下の式（５）で示される。
【００４７】
（数５）
Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ２＝ｋ２×Ｓｄｉｆｆ２    （５）
ここで、ｋ２はｋ２＜０である実数である。
【００４８】
ここで制御目標値入力は波長可変ＬＤ（３−５）の信号光の光電圧変換値の０．５倍の値を与えた。第１の実施形態と同じように、５ＧＨｚのＲＦ一定出力の電波を受信する実験を行ったところ、波長制御をかけることにより第１の実施形態とほぼ同じ制御性を確認できた。
【００４９】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（４−１）と、反射型ＥＡ変調器（４−２）と、伝搬用偏波保持光ファイバ（４−３）と、光供給部として機能する偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）と、波長可変光源として機能する波長可変ＬＤ（４−５）と、出力光分岐部として機能する偏波保持分岐カップラ（４−６）と、光源出力受光器として機能する光源出力モニタ用受光器（４−７）と、振幅調整部として機能する光可変アッテネータ（４−８）と、移相器として機能する光可変移相器（４−９）と、干渉光量モニタ用光分岐部として機能する偏波保持分岐カップラ（４−１０）と、干渉光量モニタ用受光器（４−１１）と、光結合器として機能する偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）と、反射変調光信号分岐部として機能する偏波保持分岐カップラ（４−１３）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（４−１４）と、ホモダイン受光部として機能するホモダイン受光器（４−１５）と、バイアスＴ（４−１６）と、割り算回路（４−１７）と、誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）と、分岐比補正回路（４−２０）と、分岐比補正回路（４−２１）と、振幅制御回路として機能する誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）と、バイアスＴのＲＦ信号出力（４−２３）と、バイアスＴのＤＣ出力（４−２４）と、誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）と、受信器（４−２７）を備える。４−１８は、波長制御用目標値入力であり、４−２５は干渉後ＤＣ光出力目標値入力である。４−２５の干渉後ＤＣ光出力目標入力は、４−１８の波長制御用目標入力（実数）と異なり電圧値である。
【００５０】
波長制御回路は、割り算回路（４−１７）、誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）を備える。位相振幅調整部は、光可変アッテネータ（４−８）、光可変移相器（４−９）、分岐比補正回路（４−２０）、分岐比補正回路（４−２１）、誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）、誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）を備える。ホモダイン受光部は、ホモダイン受光器（４−１５）を備える。バイアスＴ（４−１６）は、受信アンテナ（４−１）で受信されたＲＦ信号を、バイアスＴ（４−１６）のＲＦ成分出力（４−２３）として、受信器（４−２７）に入力する。
【００５１】
受信用アンテナ（４−１）はＲＦ信号を受信し、反射型ＥＡ変調器（４−２）の変調電極に印加する。また、波長可変ＬＤ（４−５）は、信号発生及び信号波長制御回路（４−１９）からの電気制御信号に応じて波長が可変するＣＷ光を出力する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）は、波長可変ＬＤ（４−５）と反射型ＥＡ変調器（４−２）との間の光路に挿入される。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）で二つに分岐した波長可変ＬＤ（４−５）からの出力光の一方は、伝搬用偏波保持光ファイバ（４−３）を通じて反射型ＥＡ変調器（４−２）へ入射させる。反射型ＥＡ変調器（４−２）は、受信用アンテナ（４−１）で受信されたＲＦ信号により駆動される。反射型ＥＡ変調器（４−２）は、波長可変ＬＤ（４−５）の偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）で二つに分岐した出力光の一方を、受信用アンテナ（４−１）で受信したＲＦ信号により変調して、反射変調光信号として出力する。反射型ＥＡ変調器（４−２）は、伝搬用偏波保持光ファイバ（４−３）を通じて反射変調光信号を偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）へと戻す。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）は、反射型ＥＡ変調器（４−２）から戻された反射変調光信号を二つに分岐する。
【００５２】
偏波保持分岐カップラ（４−６）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）の分岐した波長可変ＬＤ（４−５）の出力光の他方を分岐する。光可変アッテネータ（４−８）は、偏波保持分岐カップラ（４−６）と光可変移相器（４−９）の間の光路に挿入され、偏波保持分岐カップラ（４−６）の分岐した出力光の一方の振幅を、誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）からの電気信号に応じて調整する。光可変移相器（４−９）は誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）からの電気信号に応じて、偏波保持分岐カップラ（４−６）の分岐した出力光の一方の位相を回転させる。
【００５３】
偏波保持分岐カップラ（４−１０）は、光可変移相器（４−９）と偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）の間の光路に挿入される。偏波保持分岐カップラ（４−１０）は、光可変移相器（４−９）の出力光を分岐し、分岐した出力光の一方を偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）へ出力する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）を介して入力される光可変移相器（４−９）が位相を回転させた出力光の一方と、偏波保持分岐カップラ（４−１３）が分岐した反射変調光信号の一方とを合波し、合波した光信号をホモダイン受光器（４−１５）へ入力する。
【００５４】
ホモダイン受光器（４−１５）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）で合波した合波光の光強度を電気信号へ変換し、変換した電気信号をバイアスＴ（４−１６）に入力する。バイアスＴ（４−１６）は、ＲＦ成分出力（４−２３）を受信器（４−２７）へと入力し、ＤＣ成分を誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）に入力する。誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）は、バイアスＴ（４−１６）を介して入力される、ホモダイン受光器からの電気信号のＤＣ出力と、設定されている干渉後ＤＣ光出力目標値（４−２４）とが等しくなるように、光可変移相器（４−９）が回転させる位相を制御する。
【００５５】
偏波保持分岐カップラ（４−１３）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）の分岐した反射変調光信号の他方を分岐する。変調光信号モニタ用受光器（４−１４）は、偏波保持分岐カップラ（４−１３）の分岐した反射変調光信号の他方を電気信号に変換し、割り算回路（４−１７）へ電気信号を入力する。また、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）は、分岐比補正回路（４−２０）を介して誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）へも電気信号を入力する。光源出力モニタ用受光器（４−７）は、偏波保持分岐カップラ（４−６）の分岐した出力光の他方を電気信号に変換し、割り算回路（４−１７）へ電気信号を入力する。
【００５６】
干渉光量モニタ用受光器（４−１１）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）の分岐した出力光の他方の光強度を電気信号に変換し、分岐比補正回路（４−２１）を介して誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）へ電気信号を入力する。誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）は、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）からの電気信号強度と干渉光量モニタ用受光器（４−１１）からの電気信号強度が等しくなるように、光可変アッテネータ（４−８）の調整する振幅を制御する。図４で示した実施形態の構成の主要点を述べる。
【００５７】
（１）本実施形態に係る電気光変換装置は、光源光波長制御機能を備える。波長可変ＬＤ（４−５）は、出力光の光波長を制御される。具体的には、誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）は、光源出力モニタ用受光器（４−７）でモニタする光源の出力光量値と、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）でモニタする反射ＥＡ変調器からの反射戻り光量値から算出されるＥＡ変調器のＤＣ光損失が目標値に一致する様に、波長可変ＬＤ（４−５）の光波長を制御する。これは、広い温度範囲で無給電反射型ＥＡ変調器（４−２）の光変調効率を最適値にするためである。なお、この機能は第１の実施形態で示したものと同じである。但し、４−１４の変調光信号モニタ用受光器はＤＣ成分のみ出力する。
【００５８】
（２）本実施形態に係る電気光変換装置は、ホモダイン受信機能を備える。ＲＦ信号成分を抽出するためのホモダイン受光器（４−１５）に、反射型ＥＡ変調器（４−２）から反射され戻ってくる反射変調光信号と、反射変調光信号とＤＣ光量が等しく光位相が１８０度異なる様に調整された波長可変ＬＤ（４−５）の出力光を合波して入射する。このようなホモダイン構成とすることで、変調光に含まれるＤＣ〜低周波成分を除去しＲＦ信号成分のみを出力できる。図５は本実施形態に係るホモダイン構成と、第１の実施形態や第２の実施形態で示している場合との差を示した図である。反射された変調光（電界成分）の時間波形が図５の左上図（５−１）である。
【００５９】
第１の実施例形態や第２の実施例形態で示したように、この変調光を直接受光して電気信号へ変換した場合の出力は図５の右上図（５−２）に示したように、変調光の包絡線に等しい。つまり、変調光を電気信号へ変換する受光器（例えば、第１の実施形態における変調光信号モニタ用受光器（１−７））の出力は、図５の右上図（５−２）にあるようにＤＣ成分上にＲＦ成分が重畳された波形となる。一方、ホモダイン構成では、図５の左上図（５−１）に示した変調光と、図５の左下図（５−３）に示した干渉用信号光とが、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）で合波される。両者の位相差は１８０度とすると、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）で合波されることで、両者のＤＣ部分が相殺されて、図５の中央下図（５−４）のような光波形が得られる。図５の中央下図（５−４）の光を受光することで、図５の右下図（５−５）にあるようなＲＦ信号出力が取り出される。
【００６０】
（３）本実施形態に係る電気光変換装置は、低雑音動作機能を備える。ホモダイン受信することで、理想的にはＤＣ〜低周波成分のない変調光のみを受光できるために、ＤＣ光成分がフォトダイオードで受光されることにより生じるショット雑音が除去された低雑音動作（高ＳＮ比）が実現できる。
【００６１】
（４）本実施形態に係る電気光変換装置は、光の位相振幅調整機能を備える。理想的なホモダイン受信を実現するためには、ホモダイン用受光器に入射する変調光と光源からの信号光の光量のＤＣ成分を一致させること、両者の位相差を１８０度にすること及び両者の光を合波して入射する干渉計の構成が必要になる。また、外乱に対して安定に動作させるためには、光源からの出力光の位相及び振幅（光量）を最適値に制御する機能が必要になる。
【００６２】
本実施形態における、主要機能を実現するための構成及び制御方法について説明する。先ず、図１と共通の機能ブロックである光源波長制御ブロックでの制御方法について説明する。変調光信号モニタ用受光器（４−１４）出力をＳｍ＿ｄｅｔ４１４とし、光源出力モニタ用受光器（４−７）出力をＳｌ＿ｄｅｔ４７とし、波長制御用目標値入力（４−１８）をＳｔａｒ４１８とすると、誤差信号Ｓｄｉｆｆ３は以下の式（６）で表わされる。
（数６）
Ｓｄｉｆｆ３＝Ｓｍ＿ｄｅｔ４１４／Ｓｌ＿ｄｅｔ４７−Ｓｔａｒ４１８    （６）
ここで、制御目標値入力Ｓｔａｒ４１８は第１の実施形態と同様に０．２５を与えた。
【００６３】
式（６）で示される誤差信号Ｓｄｉｆｆ３がゼロとなるように、以下の式（７）で示される信号波長変化量を与える比例制御により、波長可変ＬＤ（４−５）を制御した。信号波長変化量をＳｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ３とすると、Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ３は、以下の式（７）で示される。
（数７）
Ｓｗａｖｅ＿ｃｈａｎｇｅ３＝ｋ３×Ｓｄｉｆｆ３    （７）
ここで、ｋ３はｋ３＜０である実数である。
【００６４】
次に、本実施形態で行うホモダイン受信について説明する。干渉させる位相振幅調整部の出力光と反射変調光信号は各々以下に述べる経路でホモダイン受光器（４−１５）に入射させる。
【００６５】
波長可変ＬＤ（４−５）は、出力光を偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）へと入力する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）は、波長可変ＬＤ（４−５）の出力光を二つに分岐する。偏波保持分岐カップラ（４−６）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）で二つに分岐した波長可変ＬＤ（４−５）の出力光の一方を、更に二つに分岐する。偏波保持分岐カップラ（４−１０）は、光可変アッテネータ（４−８）と光可変移相器（４−９）を通過した偏波保持分岐カップラ（４−６）の出力光の一方を、二つに分岐する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）の出力光の一方と、後述の反射変調光信号とを合波する。ホモダイン受光器（４−１５）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）の出力光を受光する。偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）で２つに分岐した出力の一方が入力される。干渉光量モニタ用受光器（４−１１）は、偏波保持分岐カップラ（４−１０）で２つに分岐した出力の他方が入力される。ここで、干渉光量モニタ用受光器（４−１１）への入射光量をＳｍ＿ｄｅｔ４１１とする。
【００６６】
偏波保持分岐カップラ（４−１０）の干渉光量モニタ用受光器（４−１１）側への分岐比をＣ１（０＜Ｃ１＜１）とすると、波長可変ＬＤ（４−５）からホモダイン受光器（４−１５）に入射する出力光の光量Ｐｓ４１５は下記の式（８）で示される。
【００６７】
（数８）
Ｐｓ４１５＝Ｓｍ＿ｄｅｔ４１１×０．５×（１−Ｃ１）／Ｃ１    （８）
なお、式（８）の演算を行うのは、分岐比補正回路（４−２１）である。
【００６８】
ホモダイン受光器に入射する分岐された反射変調光信号は、偏波保持分岐カップラ（４−１３）で２つに分岐された反射変調光信号の一方である。そのため、ホモダイン受光器（４−１５）に入射する分岐された反射変調光信号の光量Ｐｍ４１５は、変調光信号モニタ用受光器（４−１４）へ入射する光の光量Ｓｍ＿ｄｅｔ４１４をモニタすることで確認する。
【００６９】
偏波保持分岐カップラ（４−１３）の変調光信号モニタ用受光器（４−１４）側への分岐比をＣ２（０＜Ｃ２＜１）とすると、ホモダイン受光器（４−１５）に入射する反射変調光信号の光量Ｐｍ４１５は下記の式（９）で示される。
【００７０】
（数９）
Ｐｍ４１５＝Ｓｍ＿ｄｅｔ４１４×０．５×（１−Ｃ２）／Ｃ２    （９）
式（１０）の演算を行うのは、分岐比補正回路（４−２０）である。
【００７１】
誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）に干渉光量モニタ受光器（４−１１）の出力と変調光信号モニタ用受光器（４−１４）の出力を、分岐比補正回路（４−２０）及び（４−２１）を介して印加し、入射信号光量Ｐｓ４１５と入射変調光量Ｐｍ４１５が一致するように光可変アッテネータ（４−８）を調整する。さらに、ホモダイン受光器（４−１５）に入射する信号光と変調光の位相差を１８０度にするため、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）が、ゼロ或いは最小値になるように誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）で光可変移相器（４−９）を制御する。具体的には、干渉後ＤＣ光出力目標値（４−２５）には、入射信号光量Ｐｓ４１５と入射変調光量Ｐｍ４１５が等しくなるようにゼロを与え、バイアスＴのＤＣ出力（４−２４）との誤差がゼロとなるようあるいは最小値となるように、光可変移相器（４−９）を比例制御する。
【００７２】
図６は、図４の構成で５ＧＨｚ一定出力の電波を受信した際の各部の出力を示す図である。６−１は反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化、６−２は波長可変ＬＤ（４−５）の波長変化である。６−３は誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）の誤差出力変化、６−４は誤差検出及び光可変アッテネータ制御回路（４−２２）の誤差出力変化である。６−５はバイアスＴのＤＣ出力（４−２４）変化、６−６はバイアスＴのＲＦ出力（４−２３）変化である。ここで、図４において点線の枠内で示された、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）は、偏波保持３ｄＢカップラ（４−４）、偏波保持分岐カップラ（４−６）、光可変アッテネータ（４−８）、光可変移相器（４−９）、偏波保持分岐カップラ（４−１０）、偏波保持３ｄＢカップラ（４−１２）、偏波保持分岐カップラ（４−１３）を備える。図４及び図６の本実施形態の効果について以下に示す。
【００７３】
（１）波長制御回路及び波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での波長制御無し、かつ、振幅位相制御無しの場合
反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化（６−１）に対して、波長可変ＬＤ（４−５）の波長変化を示す波形（６−２）で示すように、波長制御を行っていない。そのため、バイアスＴ（４−１６）のＲＦ出力（６−６）は、一定値の電波を受信しているにもかかわらず変化する。また、波長制御がされていないために、温度変化により反射ＥＡ変調器（４−２）の損失が変化する。そのため、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力変化（６−５）は、温度変化に対応したゆっくりとした出力変化と、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）で位相が制御されていないことに対応した比較的速い干渉性の変化が重畳されている。
【００７４】
（２）波長制御回路及び波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での波長制御有り、かつ、振幅位相制御無しの場合
反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化（６−１）に対して、波長可変ＬＤ（４−５）の波長変化を示す波形（６−２）は波長制御の結果、温度変化に対応して波長を変化させている。この波長制御を受けて、バイアスＴ（４−１６）のＲＦ出力（４−２３）変化を示す波形（６−６）は、一定値を保持している。一方、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）で位相及び振幅を制御していないことから、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）変化を示す波形（６−５）にあるように、ＤＣ出力は平均値としては一定値を維持する。しかし、比較的速い干渉性の変動が重畳されて観測されている。また、ＤＣ出力がゼロではない。
【００７５】
（３）波長制御回路及び波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での波長制御有り、かつ、振幅位相制御が有りの場合
波長制御及び干渉ブロック（４−３０）での位相及び振幅制御を行うことで、光可変アテネータが制御され、誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路（４−２２）の誤差出力（６−４）は、ゼロになっている。この光可変アッテネータ制御を受けて、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）変化を示す波形（６−５）の平均値はゼロになる。同時に、バイアスＴ（４−１６）のＤＣ出力（４−２４）変化を示す波形（６−５）上に重畳して出力されていた干渉性の変動についても、誤差検出及び光移相器制御回路（４−２６）で光可変移相器を制御することで除去することができる。この制御により図５に示すように受光信号はＤＣ〜低周波成分が除去できるため、ＤＣ光成分がフォトダイオードで受光されることにより生じるショット雑音が除去された低雑音動作（高ＳＮ比）が実現できる。
【００７６】
以上述べたように、本実施形態は、波長制御回路で波長可変ＬＤ（４−５）の出力光の波長制御を行うことで、温度などの外乱に対して常に出力されるＲＦ信号を最大にすることができるという効果を有する。さらに、波長制御及び干渉ブロック（４−３０）で、振幅位相制御を行うことで受光されるＤＣ〜低周波成分が除去できるために、ＳＮ比の良いＲＦ信号の再生をすることができるという効果を有する。
【００７７】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る電気光変換装置は、受信用アンテナ（７−１）と、反射型変調器として機能する反射型ＥＡ変調器（７−２）と、シングルモードファイバ（７−３）と、光供給部として機能するシングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）と、波長可変光源として機能する波長可変ＬＤ（７−６）と、反射変調光信号受光器として機能する変調光信号モニタ用受光器（７−７）と、バイアスＴ（７−８）と、割り算回路（７−１１）と、誤差信号発生及び信号波長制御回路（７−１２）と、受信器（７−１４）とを備える。７−１３は制御目標値入力である。
【００７８】
波長可変ＬＤ（７−６）には、光源出力モニタ器が配置される。光源出力モニタ器は、波長可変ＬＤ（７−６）の出力光量を電気信号に変換して出力する。ここで、波長制御回路は、割り算回路（７−１１）、誤差信号発生及び信号波長制御回路（７−１２）を備える。受信アンテナ（７−１）で受信されたＲＦ信号は、７−９のＲＦ信号成分出力として取り出され、受信器（７−１４）に入力される。
【００７９】
本実施形態では、受信用アンテナ（７−１）でＲＦ信号を受信する。受信用アンテナ（７−１）を用いるのは一例である。受信用アンテナ（７−１）でＲＦ信号を受信するのは必須の要件ではない。
【００８０】
本実施形態と第１の実施形態の相違点は二点ある。第一に、本実施形態では、波長可変光源として用いる波長可変ＬＤ（７−６）に光源出力モニタ器が配置される点が相違する。割り算回路（７−１１）は、第１の実施形態のように、光源出力モニタ用受光器（１−４）の出力する電気信号ではなく、波長可変ＬＤ（７−６）に配置された光源出力モニタ器が出力する電気信号（７−４）を用いる。第二に、本実施形態は光源出力モニタ用受光器（１−４）を有しない点で相違する。第１の実施形態では、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）で二つに分岐した波長可変ＬＤ（１−６）の出力光の他方は、偏波保持３ｄＢカップラ（１−５）の一端から光源出力モニタ用受光器（１−４）へ入力されていた。本実施形態では、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）の一端は無反射で終端されている。
【００８１】
本実施形態ではシングルモードファイバ（１−３）と、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）を用いている。しかし、シングルモードファイバ（１−３）は、第１の実施形態のように偏波保持光ファイバ（１−３）でもよい。また、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）の分岐比は３ｄＢであるが、分岐比が３ｄＢであることは必須の要件ではない。さらに、シングルモードファイバ３ｄＢカップラ（７−５）は光サーキュレータに置き換えることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、ワイヤレス通信での高精度ＲＦ信号受信器、高精度にアンテナの受信特性を評価するための装置などに適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１−１：受信用アンテナ
１−２：反射型ＥＡ変調器
１−３：伝搬用偏波保持光ファイバ
１−４：光源出力モニタ用受光器
１−５：偏波保持３ｄＢカップラ
１−６：波長可変ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）
１−７：変調光信号モニタ用受光器
１−８：バイアスＴ
１−９：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
１−１０：バイアスＴのＤＣ成分出力
１−１１：割り算回路
１−１２：誤差信号発生及び信号波長制御回路
１−１３：制御目標値入力
１−１４：受信器
２−１：反射型ＥＡ変調器の動作温度
２−２：波長可変ＬＤの出力光波長
２−３：誤差信号
２−４：ＲＦ信号の振幅
３−１：受信用アンテナ
３−２：反射型ＥＡ変調器
３−３：伝搬用偏波保持光ファイバ
３−４：３ポート型光サーキュレータ
３−５：出力一定機能付き波長可変ＬＤ
３−６：変調光信号モニタ用受光器
３−７：バイアスＴ
３−８：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
３−９：バイアスＴのＤＣ成分出力
３−１０：制御目標値入力
３−１１：誤差信号発生及び信号波長制御回路
３−１２：受信器
４−１：受信用アンテナ
４−２：反射型ＥＡ変調器
４−３：伝搬用偏波保持光ファイバ
４−４：偏波保持３ｄＢカップラ
４−５：波長可変ＬＤ
４−６：偏波保持分岐カップラ
４−７：光源出力モニタ用受光器
４−８：光可変アッテネータ
４−９：光可変移相器
４−１０：偏波保持分岐カップラ
４−１1：干渉光量モニタ用受光器
４−１２：偏波保持３ｄＢカップラ
４−１３：偏波保持分岐カップラ
４−１４：変調光信号モニタ用受光器
４−１５：ホモダイン受光器
４−１６：バイアスＴ
４−１７：割り算回路
４−１８：波長制御用目標値入力
４−１９：誤差検出及び信号波長制御回路
４−２０：分岐比補正回路
４−２１：分岐比補正回路
４−２２：誤差検出及び光ＡＴＴ制御回路
４−２３：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
４−２４：バイアスＴのＤＣ成分出力
４−２５：干渉後ＤＣ光出力目標値入力
４−２６：誤差検出及び光移相器制御回路
４−２７：受信器
４−３０：波長制御及び干渉ブロック
５−１：反射された変調光（電界成分）の時間波形
５−２：変調光を直接受光して電気信号へ変換した場合の出力
５−３：変調光に対して１８０度位相をずらし、振幅の平均値を等しくした干渉用信号光
５−４：反射された変調光（電界成分）の時間波形と、変調光に対して１８０度位相をずらし、振幅の平均値を等しくした干渉用信号光の合波後の出力
５−５：ホモダイン構成で電気信号へ変換した場合の出力
６−１：反射ＥＡ変調器（４−２）の温度変化
６−２：波長可変ＬＤ（４−５）の出力光波長変化
６−３：誤差検出及び信号波長制御回路（４−１９）の誤差出力変化
６−４：誤差検出及び光可変アッテネータ制御回路（４−２２）の誤差出力変化
６−５：バイアスＴのＤＣ出力（４−２４）変化
６−６：バイアスＴのＲＦ出力（４−２３）変化
７−１：受信用アンテナ
７−２：反射型ＥＡ変調器
７−３：シングルモードファイバ
７−４：光源出力モニタ器が出力する電気信号
７−５：シングルモードファイバ３ｄＢカップラ
７−６：波長可変ＬＤ
７−７：変調光信号モニタ用受光器
７−８：バイアスＴ
７−９：バイアスＴのＲＦ信号成分出力
７−１０：バイアスＴのＤＣ成分出力
７−１１：割り算回路
７−１２：誤差信号発生及び信号波長制御回路
７−１３：制御目標値入力
７−１４：受信器 
【図１】
2015064505.tif 000003
【図２】
2015064505.tif 000004
【図３】
2015064505.tif 000005
【図４】
2015064505.tif 000006
【図５】
2015064505.tif 000007
【図６】
2015064505.tif 000008
【図７】
2015064505.tif 000009
【図８】
2015064505.tif 000010
【図９】
2015064505.tif 000011