(57)【要約】【課題】  発生させる電磁波の周波数を連続的に可変できる電磁波発生装置を提供する。【解決手段】  電磁波発生装置は、所定の周波数範囲にわたる連続的な帯域を有する光源と、前記光源からの光のうち、前記帯域の間の少なくとも２つの異なる第１周波数及び第２周波数の光を選択する光フィルタと、入力された前記第１周波数の光と前記第２周波数の光との周波数差の絶対値の周波数を有する電磁波を発生させる光−電磁波変換器とを備える。【選択図】      図１
2005266664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数範囲にわたる連続的な帯域を有する光源と、
前記光源からの光のうち、前記帯域の間の少なくとも２つの異なる第１周波数及び第２周波数の光を選択する光フィルタと、
入力された前記第１周波数の光と前記第２周波数の光との周波数差の絶対値の周波数を有する電磁波を発生させる光−電磁波変換器と
を備えたことを特徴とする電磁波発生装置。
【請求項２】
前記光フィルタは、少なくとも２つの異なる第１周波数及び第２周波数の光を透過させる透過型フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の電磁波発生装置。
【請求項３】
前記光フィルタは、少なくとも２つの異なる第１周波数及び第２周波数の光を反射させる反射型フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の電磁波発生装置。
【請求項４】
前記光源からの光を前記光フィルタに導き、前記光フィルタで反射された前記第１周波数及び第２周波数の光を前記光−電磁波変換器に導くサーキュレータをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の電磁波発生装置。
【請求項５】
前記光フィルタによって選択する異なる第１周波数の光及び第２周波数の光のうち少なくとも一方の光の周波数を変化させる光フィルタ制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁波発生装置。
【請求項６】
前記光フィルタ制御部に信号を出力する信号源をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の電磁波発生装置。
【請求項７】
前記光フィルタは、前記第１周波数の光を選択する第１フィルタと、前記第２周波数の光を選択する第２フィルタとを備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁波発生装置。
【請求項８】
前記第１及び第２光フィルタは、透過型光フィルタであることを特徴とする請求項７に記載の電磁波発生装置。
【請求項９】
前記光源の光を前記第１フィルタ及び前記第２フィルタにそれぞれ分岐させる第１光分岐結合器と、
前記第１フィルタで選択された前記第１周波数の光と、前記第２フィルタで選択された前記第２周波数の光とを合波し、前記光−電磁波変換器に導く第２光分岐結合器と
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の電磁波発生装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２光フィルタは、反射型光フィルタであることを特徴とする請求項７に記載の電磁波発生装置。
【請求項１１】
前記光源からの光を前記第１光フィルタに光を導いて、前記第１光フィルタから反射された前記第１周波数の光を前記光−電磁波変換器に導く第１サーキュレータと、
前記光源からの光を前記第２光フィルタに光を導いて、前記第２光フィルタから反射された前記第２周波数の光を前記光−電磁波変換器に導く第２サーキュレータと
をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の電磁波発生装置。
【請求項１２】
前記第１周波数の光を選択する前記第１光フィルタ、又は、前記第２周波数の光を選択する前記第２光フィルタのうち、少なくとも一方の光フィルタで選択する光の周波数を制御する光フィルタ制御部をさらに備えることを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の電磁波発生装置。
【請求項１３】
前記光フィルタ制御部に信号を出力する信号源をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の電磁波発生装置。
【請求項１４】
前記光源は、スーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の電磁波発生装置。
【請求項１５】
前記光−電磁波変換器は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の電磁波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる２つの周波数の光を用いて電磁波を発生させる電磁波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ無線システムにおいて、ミリ波・マイクロ波帯などにおける光変調はキーとなる技術であるが、電極損や位相不整合の影響で高周波帯域での変調効率は低く、変調器をドライブするには大振幅のＲＦ信号が必要となっている。これを解決する手段として、２台のレーザ光源の出力光を光合波器により合波し、その２つの光の周波数差のビート信号を発生させ、これと同じ周波数の強度変調を光に付加する方法を用いた装置がある（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、レーザ光を電磁波信号で変調しないため変調器やドライブ回路が不要である。したがって、発生できる信号帯域幅は、変調器やドライブ回路の帯域幅で制限されることがない。
【０００３】
しかし、上記の方法ではレーザ光源に周波数ゆらぎが発生すると、発生する電磁波周波数が変化してしまう。例えば、レーザ光源の周波数が１９３．５４８４ＴＨｚ（１５５０．０ｎｍ）、レーザ光源１ｂの周波数が１９３．４８６０ＴＨｚ（１５５０．５ｎｍ）とする。それぞれのレーザ光源に±１．２５ＧＨｚ（±０．０１ｎｍ）の周波数ゆらぎがあるとすると、発生する電磁波周波数は５９．９２ＧＨｚ〜６４．９１ＧＨｚと大きく変動してしまう。そこで、このような伝送装置においては、ビート信号の信号純度を高めるため、光位相同期ループなどの位相比較機構を備える場合が多い。しかしこの位相比較機構は複雑な構成であり、光強度検出器や基準電磁波信号源といった高額な装置も必要で、低コスト化が図れないといった問題があった。
【０００４】
上記の問題点を解決する手段を持った装置として、ある一定周波数の周期の離散的なスペクトルを有するコヒーレント白色光源と、アレイ導波路回折格子型フィルタ（ＡＷＧ）などの光フィルタを用いた装置がある（例えば、特許文献２参照。）。このコヒーレント白色光源からのコヒーレント光を、光フィルタに入力する。光フィルタは、コヒーレント白色光源の離散的なスペクトルのうち、２本のスペクトルだけを出力する。このような構成により、コヒーレント白色光源と光フィルタによって２つの異なった周波数のコヒーレント光を選択し、２つの周波数の差の電磁波信号を発生させる事ができる。
【０００５】
しかし、この装置では、コヒーレント白色光源のスペクトル間隔の整数倍の周波数しか発生させる事ができない。また、実際の通信システムで使用する際には伝送する信号でベースバンド変調をする必要がある。しかし、この装置では振幅変調をする事は容易であるが、発生できる周波数が決まっており、発生させる電磁波の周波数を連続的に変化させることはできない。
【０００６】
また、従来の電磁波発生装置においては、外部に光強度変調器を接続して、データ信号によって振幅変調を施すことが多い。また、光電磁波変換器のＤＣバイアス調整器を制御する事で振幅変調を施す装置もある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９５３８０号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に示したように、電磁波信号をレーザ光を用いて伝送し発生させる従来の装置においては、２台のレーザ光の周波数を安定させるために、高度な位相比較機構が必要であるという問題があった。また、上述のように離散的なスペクトルを持つコヒーレント光源から周波数の異なった２つの光を生成し、その周波数差に対応する周波数の電磁波を得るという手段がある。しかし、光源のスペクトルが離散的であるため、生成できる周波数が限定され微調整できず、周波数変調が難しいという問題があった。
【０００９】
また、実際の移動体通信においては、電磁波の受信位置によって受信強度が変動するため、受信した信号をリミッタなどによって振幅を一定にする処理を行っている。その際、振幅変調でデータを伝送していると、受信位置によってリミッタの増幅度が変動し、ノイズレベルが大きく変化してしまい、データを正確に伝送する事が困難である。そこで、移動体通信には周波数変調を用いる事が多い。しかし、前述のように、従来の電磁波発生装置では、振幅変調でのデータ伝送は容易であるが周波数変調によってデータ伝送を行うのは非常に困難であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、発生させる電磁波の周波数を連続的に可変できる電磁波発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電磁波発生装置は、所定の周波数範囲にわたる連続的な帯域を有する光源と、
前記光源からの光のうち、前記帯域の間の少なくとも２つの異なる第１周波数及び第２周波数の光を選択する光フィルタと、
入力された前記第１周波数の光と前記第２周波数の光との周波数差の絶対値の周波数を有する電磁波を発生させる光−電磁波変換器と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電磁波発生装置によれば、所定の周波数範囲にわたる連続的な帯域を有する光源と、その帯域の間の少なくとも２つの異なる第１周波数及び第２周波数の光を選択する光フィルタと、入力された２つの光の周波数差の絶対値の周波数を有する電磁波を発生させる光−電磁波変換器とを備える。発生する電磁波の周波数は、光フィルタで選択した光の周波数差だけに依存するため、極めて周波数安定性の高い電磁波が得られる。また、所定のフィルタを用いることで、光源の連続的な帯域の範囲で発生させる電磁波の周波数を任意に変化させることができる。
【００１３】
また、光フィルタで選択する２つの光のうち少なくとも一方の光の周波数を制御する光フィルタ制御部を設けることで、発生させる電磁波の周波数を制御することができる。さらに、信号源を設けることで、該信号源から光フィルタ制御部へ信号を伝達し、それに応じて発生させる電磁波の周波数を変化させて、周波数変調により信号を伝送することができる。これにより、従来では難しかった周波数変調が容易に行うことができ、非常に安価な電磁波発生装置が構成できる。
【００１４】
さらに、単一光源からの光を光分波器によって分波し、それぞれのコヒーレント光を光フィルタに通して各光路で異なる周波数の光を選択させ、２つの光を光合波器によって合波し、光−電磁波変換器に導いて、２つの光の周波数差に対応する周波数を有する電磁波を発生させる構成としてもよい。これにより、光を分岐してそれぞれの光フィルタでコヒーレント光を発生させることで、様々な周波数に対応でき、製造時のバラツキを調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る電磁波発生装置について、添付図面を用いて説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１６】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置について説明する。図１は、この電磁波発生装置１０の構成を示すブロック図である。この電磁波発生装置１０は、図２に示すように周波数スペクトルの広いコヒーレント光を発する光源１と、広い周波数スペクトルを持つコヒーレント光から、図３に示すように異なる２つの周波数の光を選択する光フィルタ２と、選択した異なる２つの光の周波数差による強度変調を有する光ビート信号を、図４に示すように２つの光の周波数差に対応する周波数を有する電磁波に変換する光−電磁波変換器３とを備える。また、伝送させるデータ信号を発生する信号源４と、信号源４からのデータ信号に応じて光フィルタ２で選択する光の周波数を制御する制御部５とを備えてもよい。以下に、この電磁波発生装置１０を構成する各部について説明する。
【００１７】
まず、周波数スペクトルの広いコヒーレント光を発する光源１について説明する。図２は、光源１の周波数ν１からν２にわたって連続的なスペクトル特性を示す概略図である。光源１は、発生させる電磁波の周波数以上の帯域幅を有する広い帯域幅の光源であればよい。さらに、この光源１は、位相コヒーレントな光源であることが好ましい。また、光フィルタ２で異なる２つの周波数の光を帯域幅の中で任意に選択できるようにするために、帯域にわたって連続である。この光源１としては、例えば、スーパールミネッセントダイオードのような広い帯域幅をもった光源を用いることが好ましい。図２のスペクトル特性を参照すると、周波数ν１から周波数ν２までの帯域を有する光源の場合には、例えば、６０ＧＨｚの電磁波を発生させるためには帯域幅（ν２−ν１）が６０ＧＨｚ以上（０．６４ｎｍ以上）であればよい。このような光源の例として、Fermionics Lasertech社製のスーパールミネッセントダイオードＳＬＤ−１５５０−ＤＩＰなどを用いることができる。このスーパールミネッセントダイオードの帯域幅は、３．６７ＴＨｚ〜６．０５ＴＨｚ（３０〜５０ｎｍ）であり、十分広い帯域幅を有している。
【００１８】
次に、光源１の出力光が入力される光フィルタ２について説明する。図３は、異なる２つの周波数で急峻な透過率ピークを有する透過型フィルタの透過特性を示す概略図である。光フィルタ２は、光源１からの広いスペクトルから少なくとも異なる２つの周波数ν３、ν４の光を選択する。この光フィルタ２としては、例えば、２つの周波数の光を透過させる透過型フィルタであってもよく、あるいは、２つの周波数の光を反射させる反射型フィルタであってもよい。透過型フィルタの場合には、例えば、光源１から光−電磁波変換器３への光路中に光フィルタ２を挿入する。一方、反射型フィルタの場合には、例えば、光源１から光−電磁波変換器３への光路からサーキュレータで反射型フィルタに導き、反射型フィルタで反射させた２つの周波数の光を再びサーキュレータを介して光路に戻す構成をとればよい。この実施の形態１では、２つの周波数の光を透過させる透過型フィルタについて述べる。なお、反射型フィルタの例については実施の形態４及び５で後述する。
【００１９】
この光フィルタ２には、図３に示すように、異なる２つの周波数ν３、ν４について急峻な透過率ピークが形成されている。この透過率ピークの半値幅は、なるべく狭い方がよりコヒーレントな光を作り出せる。例えば、半値幅を１０ＧＨｚにして作成したファイバグレーティングフィルタを用いたところ、電磁波は発生したものの雑音成分が多く、光−電磁波変換器が飽和状態になり、Ｓ／Ｎ比が非常に悪い電磁波しか発生できなかった。次に、半値幅を２ＧＨｚ〜５ＧＨｚにして作成したファイバグレーティングフィルタを用いたところ、近距離の伝送ならば使用できる程度の電磁波が発生できた。また半値幅を１ＧＨｚとして作成したファイバグレーティングフィルタを用いると十分な特性の電磁波を得る事ができた。この結果から、光フィルタ２には、半値幅が１ＧＨｚ以下の急峻な透過率ピークを形成することが最適である。
【００２０】
また、光フィルタ２には、ファイバグレーティングフィルタや薄膜多層膜フィルタ、導波路グレーティングフィルタなど、急峻な透過率ピークが形成できるものであれば用いることができる。なお、光フィルタ２としては、ファイバグレーティングフィルタを用いたものが最も急峻な透過率ピークを形成することができるので最適である。
【００２１】
本実施の形態１では、光フィルタ２に特定の波長を透過する狭帯域通過フィルタを用いる。図５は、グレーティングの例を示す概略図である。また、図６は、図５のグレーティングの２箇所でグレーティングの位相を９０°ずらせた光フィルタ２の一例である。図３に示すような急峻な透過率ピークを得るためには、屈折率変調を図６に示すように、グレーティングの途中で屈折率変調の位相を約９０°（π／２）ずらして作製する。言い換えれば、グレーティングの途中でグレーティングピッチを１／４ピッチ（グレーティングピッチ５３５ｎｍの場合、約１３４ｎｍ）ずらしている。なお、位相ずれの角度は９０°（＝π／２）であっても２７０°（＝−９０°＝３π／２）であってもよい。一般的に記述すれば、グレーティングの位相を±π／２±π／６（すなわち、±９０°±３０°）の範囲内の位相差で長手方向の少なくとも２箇所において不連続的に変化させることが好ましい。また、±９０°丁度の不連続な位相ずれが理想であるが、実質的には９０°±３０°、又は、−９０°±３０°（又は、２７０°±３０°）程度であれば十分である。その位相ずれの範囲は、６０°〜１２０°の範囲、又は、−１２０°〜−６０°の範囲であればよい。さらに、この位相ずれは、各点での不連続な位相ずれが上記範囲であればよく、グレーティング全体にわたって一つの基準となる部分から見て各部の位相ずれがπ／２又は３π／２の関係である必要はない。したがって、例えば、３箇所で不連続な位相ずれを設ける場合、長手方向に沿って全体の１／４の部分で不連続な位相ずれがπ／２、１／２の部分でさらにπ／２、３／４の部分でさらにπ／２だけ位相がずれていてもよい。
【００２２】
この光フィルタ２では、グレーティングの不連続な位相ずれを長手方向に沿って２箇所以上設けることで、２つ以上の周波数について急峻な透過率ピークを持つ。この光フィルタ２の製造方法について説明する。このようなファイバグレーティングは、位相マスクのピッチが丁度グレーティングの中心でずれた位相マスクを用いて作製することができるが、通常のファイバグレーティング作製に用いられる位相ずれがない位相マスクを用いても作製することができる。
【００２３】
図７から図９は、位相ずれのない位相マスク１１を用いて全長の１／３ごとに９０°±３０°の位相ずれを有するグレーティングを形成する各工程を示す概略図である。
（ａ）まず、図７に示すように、位相マスク１１を光ファイバ１３に近接させて設置する。
（ｂ）次いで、紫外レーザ光を光ファイバ１３の光軸方向に沿って照射範囲の全長の１／３まで照射して、１／３までグレーティングを形成する。
（ｃ）その後、図８に示すように、位相マスク１１を光軸方向に沿って少しずらす。このとき丁度位相ずれが９０°となるように位相マスク１１をずらすことは、僅か１００ｎｍのずれを制御する必要があるので困難である。そのため実質的には適当にずらせばよい。
（ｄ）その後、図９に示すように、照射範囲の１／３から２／３の範囲にわたって紫外レーザ光を照射して全長の１／３から２／３の範囲にわたってグレーティングを形成する。位相マスクを適当にずらすことによって、作製される位相ずれの角度は確率によって決まる。位相ずれの許容範囲を９０°±３０°とすると、１／３の確率で製造することができる。
（ｅ）さらに、位相マスク１１を再び最初の位置に戻すようにずらせる。なお、光軸方向に沿って位相ずれがさらに９０°増すようにずらせてもよい。
（ｆ）その後、照射範囲の２／３から残りの範囲にわたって紫外レーザ光を照射して全長の２／３から残りの範囲にわたってグレーティングを形成する。
以上の手順によって、グレーティングの２箇所にわたって９０°±３０°の位相ずれを有するグレーティングフィルタからなる光フィルタ２が得られる。この光フィルタ２によれば、２つの急峻な透過率ピークを有する透過特性を示す。
【００２４】
図１０は、グレーティング長が１５ｍｍのチャープファイバグレーティングの５〜１０ｍｍの範囲が、０〜５ｍｍ及び１０〜１５ｍｍの部分とは位相が９０°ずれている場合のチャープグレーティングフィルタからなる光フィルタの特性をシミュレーションにより計算した図である。図１１は、図１０の２本の透過率ピーク付近の拡大図である。この
このような２箇所の位相ずれを有するファイバグレーティングは、チャープ位相マスクを用いて、まず０〜５ｍｍおよび１０〜１５ｍｍの範囲に第１グレーティング部を作製し、その後、チャープ位相マスクを適当にずらして、５〜１０ｍｍの範囲に第１グレーティング部とは位相ずれを有する第２グレーティング部を作製することで実現できる。またチャープ率を制御することによって、２本の透過率ピークの波長間隔を任意に設計することができる。なお、グレーティングピッチが一定のユニフォームグレーティングとしても、透過率ピークを２つ以上得ることができるが、グレーティングの周期が長手方向に沿った位置に応じて変化しているチャープグレーティングとしたほうが２つの透過率ピークの波長間隔をより広くすることができる。そこで、光フィルタとしては、チャープグレーティングフィルタが好ましい。なお、光フィルタ２の透過率ピークの中心周波数ν３、ν４は、光源１の帯域内（ν１〜ν２）である。また、透過率ピークの中心周波数ν３のピークでの透過率とν４のピークでの透過率とは異なってもよいが、同じであるほうが望ましい。２つの透過率ピークでの透過率がほぼ同じ場合には、選択される２つの光の強度をほぼ同じにすることができる。
【００２５】
また、光源１と光フィルタ２との接続方法に関しては、光通信で一般的に使用されるコネクタを使用してもよいが、光フィルタ２にファイバグレーティングフィルタを用いる場合は、光源１から出力されているファイバに直接グレーティングを書き込んでも良い。この方法ではコネクタの損失がないという利点がある。しかし、光フィルタ２にファイバグレーティングフィルタを用いる場合、グレーティング部分が露出していると、曲がりや大気温によって特性が変化しやすい。そこで、例えば、文献３（Kiichi Yoshiara, Junichiro Hoshizaki, Sadayuki Matsumoto, Ryosuke Namiki, Tetsuya Kawanishi, and Masayuki Izutsu, "New Fiber Bragg Grating Filter Assembly for Reciprocating Optical Modulators", MOC'03 Technical Digest, H25, pp.222-225）に示されているように、ファイバグレーティングフィルタをV溝付き石英基板で固定することで、特性を安定させる事ができる。なお、光源１と光フィルタ２との接続方法は上記方法に限られない。その他の接続方法を用いる場合には、発生させる電磁波信号を安定させるために光フィルタ２の特性を安定させることが必要である。
【００２６】
次に、光フィルタ２で選択された２つの周波数（ν３、ν４）を有する光において、周波数差（ν４−ν３）に対応する強度変調を伴うビート信号が発生する。このビート信号の発生原理に関しては一般的に知られているが、ここで改めて示す。異なる２つの周波数ｆ１、ｆ２の光のそれぞれの光の電界成分をＥ１、Ｅ２とすると、これらは
Ｅ１＝Ａ１ｃｏｓ（２πｆ１ｔ）        （１）
Ｅ２＝Ａ２ｃｏｓ（２πｆ２ｔ）        （２）
と表すことができる。この２つの光を重ね合わせると、検出される光強度Ｉは電界成分の２乗に等しくなるため、
Ｉ＝｜Ｅ１＋Ｅ２｜２        （３）
で表され、これを展開すると、
Ｉ＝（Ａ１２＋Ａ２２）／２＋２Ａ１Ａ２ｃｏｓ（２π（ｆ２−ｆ１））      （４）
となり、２つの光の周波数差に対応する周波数で変化する強度変化が検出される。
【００２７】
本発明においても同様であって、光源１と光フィルタ２によって選択された２つのコヒーレント光（中心周波数ν３とν４）により、ビート信号（周波数ν４−ν３）が発生し、そのビート信号の周波数と同じ周波数の強度変化がコヒーレント光に付加される。この場合の光強度Ｉは、下記式（５）で表される。
Ｉ＝（Ａ１２＋Ａ２２）／２＋２Ａ１Ａ２ｃｏｓ（２π（ν４−ν３））      （５）
【００２８】
次に、光−電磁波変換器３について説明する。図４は、光−電磁波変換器３で発生する電磁波８の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。図４に示すように、２つのコヒーレント光の周波数差（ν４−ν３）に基づく強度変化が付加されたコヒーレント光は、光ファイバによって伝送され、光−電磁波変換器３で電磁波に変換される。光−電磁波変換器５は、光の強度変化を検出する機能を有したものであれば用いることができる。光通信で一般的に用いられているフォトダイオードも光−電磁波変換器３として用いることができる。フォトダイオードに光が入射すると、その光強度に比例した電圧が出力される。このため、コヒーレント光に付加された強度変化は、電圧の振幅変化となるため、これをアンテナに入力することで周波数差に対応する周波数を有する電磁波がアンテナから出射される。
【００２９】
なお、光−電磁波変換器３としては、フォトダイオードに限られず、２つの光の周波数差に応じた電磁波を発生させるものであればよい。光を電圧に変換できるものであれば用いることができる。この場合、発生させる電磁波の周波数を含んだ帯域を有したものでなければならない。現在市販されている一般的なフォトダイオードは、周波数差が４０ＧＨｚ程度までしか動作しないため、それ以上の周波数の電磁波を発生させる場合には他の光電磁波変換器を用いる必要がある。例えば、２００ＧＨｚ以下の電磁波を発生させる場合には、単一走行キャリア型フォトダイオード（ＵＴＣ−ＰＤ）を使用できる。また、１ＴＨｚ以下の電磁波を発生させる場合には、低温成長ＧａＡｓ光伝導スイッチを使用できる。
【００３０】
なお、光ファイバの距離は任意でよく、強度が低い場合はエルビウムドープトファイバ光アンプ（ＥＤＦＡ）などの光アンプで増幅してもよい。また、光フィルタ２と光電磁波変換器３の間だけでなく、レーザ光源１と光フィルタ２の間を長くしてもよい。
【００３１】
次に、この電磁波発生装置１０を用いて、発生させる電磁波でデータ信号を周波数変調によって伝送する方法について説明する。この電磁波発生装置１０は、図１に示すように、伝送させるデータ信号を発生する信号源４と、信号源４からのデータ信号に応じて光フィルタ２で選択する光の周波数を制御する制御部５（光フィルタ制御部）とを備える。この電磁波発生装置１０で信号源４からのデータ信号を周波数変調によって伝送する方法は、以下の手順による。
（ａ）信号源４から制御部５にデータ信号が伝達される。
（ｂ）制御部５では、伝達されたデータ信号に応じて、光フィルタ２で選択する２つの周波数の光のうち、少なくとも一方の周波数を制御する。
（ｃ）光源１からの光のうち、光フィルタでは、データ信号に応じて制御された周波数の光を含む２つの光を選択する。
（ｄ）光−電磁波変換器３で、データ信号に応じて制御された２つの光の周波数差に対応する周波数の電磁波を発生させ、その結果、データ信号を周波数変調により伝送することができる。
【００３２】
このデータ信号を周波数変調によって伝送する方法について以下に詳述する。この電磁波発生装置１０では、光フィルタ２として、図１２に示すように、光ファイバ１３上にグレーティング１４が形成されており、その２箇所でグレーティングの位相がほぼ９０°不連続にずれているチャープファイバグレーティングを用いる。また、制御部５として、図１３に示すように、石英基板１７上に設けられた電極１５ａ、１５ｂと、光フィルタ２のグレーティング１４を加熱する複数の薄膜ヒータ１６とを有する。この複数の薄膜ヒータ１６のそれぞれに長手方向に沿って変化する電流を流すことによって光フィルタ２に温度勾配を形成できる。温度勾配を形成する方法としては、例えば、Sadayuki Matsumoto, Takuya Ohira, Masakazu Takabayashi, Kiichi Yoshiara, and Takashi Sugihara, "Tunable Dispersion Equalizer with a Divided Thin-Film Heater for 40-Gb/s RZ Transmissions", IEEE Photonics Technology Letter, Vol.13, No.8, August 2001, pp.827-829に記載されている。なお、薄膜ヒータに限られず、ペルティエ素子等を用いてもよい。
【００３３】
光フィルタ２に温度勾配を付与して、透過率ピークの幅を制御する方法について以下に説明する。例えば、図１６に示すような温度勾配を光フィルタに付与した場合、光フィルタ２の透過特性は図１７に示すように、２つの透過率ピークの幅が広がるように変化する。この場合、図１６の温度勾配は、光フィルタ２であるチャープファイバグレーティングのチャープを増す方向の温度勾配である。一方、図１８に示すような温度勾配を光フィルタに付与した場合、光フィルタの透過特性は図１９に示すように、２つの透過率ピークの幅が狭くなるように変化する。この場合、図１８の温度勾配は、光フィルタ２であるチャープファイバグレーティングのチャープを減じる方向の温度勾配である。２つの急峻な透過率ピークの周波数差の変化量は、狭い範囲では温度勾配にほぼ比例するため、温度勾配をデータ信号に応じて制御することによって、発生する電磁波の周波数を制御することができ、周波数変調を行うことができる。なお、上記の方法以外でも、ファイバグレーティングに温度勾配を形成できるものであれば用いることができる。
【００３４】
図２０は、光フィルタ２として、図１０、図１１で示したチャープグレーティングフィルタを用い、該光フィルタに−２０℃〜＋２０℃の温度勾配を印加した場合の透過特性の変化を示したものである。なお、ここでいうマイナスの温度勾配とは、チャープファイバグレーティングのチャープ率を小さくする向きの温度勾配を言い、プラスの温度勾配はチャープ率を大きくする向きの温度勾配を言う。図２０から分かるように温度勾配を制御することにより、２つの透過波長間隔、即ち、周波数幅を制御できる。
【００３５】
なお、制御部５として、薄膜ヒータ１６等の温度制御以外の手段であってもよい。例えば、チャープファイバグレーティングに応力分布を持たせる応力分布付与手段であってもよい。この応力分布付与手段としては、例えば、図１４に示すように、複数のピエゾ素子１８を含んでいてもよい。チャープファイバグレーティングの長手方向に応力が加わると、屈折率ｎとグレーティング周期Λが変化する。この場合、屈折率の変化のほうがグレーティング周期の変化より大きい。チャープファイバグレーティングに応力分布を付与することによって、上述の温度勾配を付与する場合と同様に、その応力分布がチャープを増す方向であれば２つの透過率ピークの幅は広がり、一方、チャープを減じる方向であれば２つの透過率ピークの幅は狭くなる。その結果、圧力勾配をデータ信号に応じて制御することによって、発生する電磁波の周波数を制御することができ、周波数変調を行うことができる。なお、上記の方法以外でも、ファイバグレーティングに応力分布を形成できるものであれば用いることができる。
【００３６】
また、光フィルタ２として、ファイバグレーティングに代えて、図１５に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の電気光学効果を有する物質に、導波路を形成し、該導波路にグレーティングを書き込んだ導波路グレーティングフィルタを用いてもよい。ここで、電気光学効果とは、物質に電界を加えるとその屈折率が変化する現象である。この導波路グレーティングフィルタは、例えば、一体のＬＩＮｂＯ３に導波路が形成された場合に限られず、例えば、複数のＬｉＮｂＯ３を接続したものであってもよい。さらに、制御部５として、導波路グレーティングフィルタを構成するＬｉＮｂＯ３の部分ごとに電界を印加する複数の電極対を有していてもよい。各電極対でグレーティングに電界を独立に印加すると、電気光学効果によって印加する電界の大きさに応じてＬｉＮｂＯ３の各部の屈折率が変化する。そこで、印加する電界の大きさに分布を持たせることによって、上記温度勾配の場合と同様に、導波路グレーティングのチャープを増す方向の場合には、２つの透過率ピークの幅が広がり、チャープを減じる方向の場合には、２つの透過率ピークの幅が狭くなる。その結果、電界分布をデータ信号に応じて制御することによって、発生する電磁波の周波数を制御することができ、周波数変調を行うことができる。なお、上記の方法以外でも、ＬｉＮｂＯ３からなる導波路グレーティングに電界分布を形成できるものであれば用いることができる。さらに、電気光学効果を有する物質として、ＬｉＮｂＯ３に限られず、電気光学効果を有し、導波路を形成できる物質であれば用いることができる。なお、ＬｉＮｂＯ３からなる導波路グレーティングフィルタも、温度によって屈折率が変化するため、個々のＬｉＮｂＯ３に温度制御を行い、温度勾配を形成することによって周波数変調を行うことができる。
【００３７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置について説明する。図２１は、この電磁波発生装置１０ａの構成を示すブロック図である。この電磁波発生装置１０ａは、実施の形態１に係る電磁波発生装置と比較すると、２つに分けられた光から第１周波数ν３の光を選択する第１光フィルタ２ａと、第２周波数ν４の光を選択する第２光フィルタ２ｂとを備える点で相違する。また、光源１からの光を２つに分ける光分波器６と、選択された２つの光を合波する光合波器７とを備える点で相違する。このように異なる２つの周波数の光を選択するのに２つの光フィルタ２ａ、２ｂを用いることによって、光フィルタの構成を簡単にすることができる。
【００３８】
次に、この電磁波発生装置１０ａの動作について説明する。
（ａ）レーザ光源１には、実施の形態１で用いたものと同様に、スーパールミネッセントダイオードのような広い帯域幅をもった光源を用いることができる。
（ｂ）光源１の出力光は、光分波器６によって２つに分岐され、それぞれのコヒーレント光は、第１光フィルタ２ａと第２光フィルタ２ｂとに入力される。
（ｃ）第１光フィルタ２ａは、図２２に示すように、中心周波数ν３の透過率ピークを有する透過特性を示す。第２フィルタ２ｂは、図２３に示すように、中心周波数ν４の透過率ピークを有する透過特性を示す。ここで、第１光フィルタ２ａ及び第２光フィルタ２ｂの透過率ピークのそれぞれの中心周波数ν３、ν４は、レーザ光源１の帯域内（ν１〜ν２）である。また、透過率ピークの中心周波数ν３のピークの透過率とν４のピークの透過率とは異なってもよいが、同じであるほうが望ましい。
（ｄ）第１光フィルタ２ａ及び第２フィルタ２ｂによってそれぞれ選択されたコヒーレント光は、光合波器７で合波され、２つの異なった中心周波数（ν３とν４）を持つコヒーレント光となる。２つのコヒーレント光の間には上述のように２つの光の周波数差に基づくビート信号が発生し、コヒーレント光に強度変化が付加される。
（ｅ）光電磁波変換器３によって、図２４に示すように、周波数差（ν４−ν３）に対応する周波数を有する電磁波が発生する。
【００３９】
次に、図２２及び２３に示すように、一つの透過率ピークを有する第１及び第２光フィルタ２ａ、２ｂについて説明する。この光フィルタは、特定の波長を透過する狭帯域通過フィルタである。図２５は、グレーティングの例を示す概略図である。また、図２６は、図２５のグレーティングの１箇所でグレーティングの位相を９０°ずらせた第１又は第２光フィルタ２ａ，２ｂの一例である。図２２、図２３に示すような急峻な透過率ピークを得るためには、屈折率変調を図２６に示すように、グレーティングの途中で屈折率変調の位相を約９０°（π／２）ずらして作製する。言い換えれば、グレーティングの途中でグレーティングピッチを１／４ピッチ（グレーティングピッチ５３５ｎｍの場合、約１３４ｎｍ）ずらしている。一般的に記述すれば、長手方向の少なくとも２箇所においてグレーティングの位相を±π／２±π／６（すなわち、±９０°±３０°）の範囲内の位相差で不連続的に変化させることが好ましい。また、±９０°丁度の不連続な位相ずれが理想であるが、実質的には９０°±３０°、又は、−９０°±３０°（又は、２７０°±３０°）程度であれば十分である。その位相ずれの範囲は、６０°〜１２０°の範囲、又は、−１２０°〜−６０°の範囲であればよい。
【００４０】
この光フィルタ２では、グレーティングの不連続な位相ずれを長手方向に沿って２箇所以上設けることで、２つ以上の周波数について急峻な透過率ピークを持つ。この光フィルタ２の製造方法について説明する。このようなファイバグレーティングは、位相マスクのピッチが丁度グレーティングの中心でずれた位相マスクを用いて作製することができるが、通常のファイバグレーティング作製に用いられる位相ずれがない位相マスクを用いても作製することができる。
【００４１】
図２７から図２９は、位相ずれのない位相マスク１１を用いて全長の半分で９０°±３０°の位相ずれを有するグレーティングを形成する各工程を示す概略図である。
（ａ）まず、図２７に示すように、位相マスク１１を光ファイバ１３に近接させて設置する。
（ｂ）次いで、紫外レーザ光を光ファイバ１３の光軸方向に沿って照射範囲の全長の半分まで照射して、半分までグレーティングを形成する。
（ｃ）その後、図２８に示すように、位相マスク１１を光軸方向に沿って少しずらす。このとき丁度位相ずれが９０°となるように位相マスク１１をずらすことは、僅か１００ｎｍのずれを制御する必要があるので困難である。そのため実質的には適当にずらせばよい。
（ｄ）その後、図２９に示すように、照射範囲の半分から残りの範囲にわたって紫外レーザ光を照射して全長の半分から残りの範囲にわたってグレーティングを形成する。位相マスクを適当にずらすことによって、作製される位相ずれの角度は確率によって決まる。位相ずれの許容範囲を９０°±３０°とすると、１／３の確率で製造することができる。
以上の手順によって、グレーティングの１箇所に９０°±３０°の位相ずれを有するグレーティングフィルタからなる光フィルタ２が得られる。この光フィルタ２によれば、１つの急峻な透過率ピークを有する透過特性を示す。
【００４２】
図３０は、グレーティング長を５ｍｍとして、２．５ｍｍの位置でグレーティングピッチの位相ずれを作製したファイバグレーティングの特性を示したものであり、図３１は、中心波長付近の拡大図を示したものである。図３１から分かるように、グレーティングの中心で位相ずれを形成したファイバグレーティングでは、狭帯域の透過特性が得られる。作製したグレーティングでは半値全幅（ＦＷＨＭ）で２．５ＧＨｚの通過帯域幅が得られ、透過損失は１．９ｄＢであった。また図３０の反射特性から分かるように、反射率９０％以上の帯域幅は０．５２７ｎｍが得られ、反射帯域幅のほぼ中心で反射率が低下する特性が得られた。このように反射帯域幅のほぼ中心で反射率が低下していることから、位相ずれは９０°に極めて近いことが分かる。位相ずれが９０°以下の場合は、反射率が低下する位置が、反射帯域幅の短波長側にずれ、９０°より大きい場合は長波長側にずれる。反射率が低下する波長が反射帯域幅の中心波長からずれても、その両側に反射率９０％以上の波長範囲が十分存在すれば、第１光フィルタ２ａ又は第２光フィルタ２ｂとして使用できる。反射率９０％以上の波長範囲は実用上０．１５ｎｍ以上存在すればよく、０．１５ｎｍ以上得られる位相ずれの範囲が９０°±３０°である。なお、グレーティングピッチが一定のユニフォームグレーティングとしても、透過率ピークを得ることができるが、グレーティングの周期が長手方向に沿った位置に応じて変化しているチャープグレーティングとしたほうが透過率ピークの周辺のほとんど透過させない反射帯域をより広くすることができる。そこで、第１及び第２光フィルタ２ａ、２ｂとしては、チャープグレーティングフィルタが好ましい。なお、第１光フィルタ２ａの透過率ピークの中心周波数ν３と、第２光フィルタ２ｂの透過率ピークの中心周波数ν４は、光源１の帯域内（ν１〜ν２）である。また、透過率ピークの中心周波数ν３のピークでの透過率とν４のピークでの透過率とは異なってもよいが、同じであるほうが望ましい。２つの透過率ピークでの透過率がほぼ同じ場合には、選択される２つの光の強度をほぼ同じにすることができる。
【００４３】
次に、この電磁波発生装置１０ａによって、データ信号に基づいて周波数変調を行う方法について説明する。生成する電磁波の周波数を制御するにあたって、第１光フィルタ２ａ、第２光フィルタ２ｂの中心周波数を、制御回路５ａ、５ｂでそれぞれ制御してもよい。あるいは一方の光フィルタの透過率ピークを固定し、他方の光フィルタの透過率ピークのみを制御してもよい。ここで、制御回路５ａと制御回路５ｂは両方あってもよいが、どちらか１つでもよい。その場合は光フィルタ２ａ、２ｂのうちどちらか１つの中心周波数を固定して、それ以外の１つに制御を行う。また、制御回路５ａ、５ｂどちらか１つで光フィルタ２ａ、２ｂを両方制御しても良い。なお、信号源４ａ、４ｂもどちらか１つで良い。
【００４４】
以下に、この電磁波発生装置１０ａによって、第１光フィルタ２ａの透過率ピークの中心周波数ν３、又は、第２光フィルタ２ｂの透過率ピークの中心周波数ν４を制御して、発生させる電磁波の周波数変調を行う方法について説明する。まず、第１及び第２光フィルタ２ａ、２ｂとして、図２６、図３６に示すように、半分でグレーティングの不連続な位相ずれを有するチャープファイバグレーティングを用いた場合の制御方法を示す。例えば、制御部５は、図３７に示すように、電極１５ａ、１５ｂと、光フィルタを構成するチャープファイバグレーティングを加熱するヒータ１６とを備える。チャープファイバグレーティング１４の温度を上昇させると、屈折率ｎが大きくなる。周期Λも大きくなるが、屈折率ｎの変化の大きさのほうが約１００倍〜１０００倍大きいので、周期Λの変化量は無視できる。この第１光フィルタ２ａを、図３２に示すように、ΔＴ１だけ均一に加熱すると、全体として屈折率ｎが大きくなり、図３３の矢印に示すように、透過率ピークの中心周波数が小さくなる。一方、第２光フィルタを、図３４に示すように、例えば、ペルティエ素子等でΔＴ２だけ均一に冷却すると、全体として屈折率が小さくなり、図３５に示すように、透過率ピークの中心周波数は大きくなる。チャープファイバグレーティング１４の温度を約１℃上昇させると、１．２５ＧＨｚ（０．０１ｎｍ）中心周波数が小さくなる。実施の形態１で示したような薄膜ヒータ１６を用いて制御しても良いし、ペルチェ素子などの温度制御可能なものであれば用いることができる。なお、温度変化の速度を速くするために、グレーティングフィルタに薄膜を付着させて薄膜ヒータ１６を形成する方法が一番適している。
【００４５】
また、制御部５ａ、５ｂは、光フィルタ２ａ、２ｂを均一に加熱又は冷却する手段に限られない。制御部５は、例えば、チャープファイバグレーティング１４の両端に荷重を与えて張力を付与する張力付与手段であってもよい。ファイバグレーティングを長手方向に引っ張ると、屈折率ｎが小さくなり周期Λが大きくなる。この場合には、屈折率ｎの変化より周期Λの変化の方が大きいため、中心周波数は小さくなる。例えば、実験では、長手方向に１００ｇの荷重を加えた場合、透過率ピークの中心周波数が１８７．５ＧＨｚ（１．５ｎｍ）小さくなった。このように、機械的にファイバグレーティングにかかる張力を制御することによって、光フィルタ２ａ、２ｂの透過率ピークの中心周波数を制御できる。
【００４６】
さらに、実施の形態１で示したように、制御部は、図３８に示すように、光フィルタ２ａ、２ｂを構成するチャープファイバグレーティング１４の全体にわたって均一に応力を付与する手段、例えば、ピエゾ素子１８ａを含んでもよい。ピエゾ素子１８ａに電極を接続し、外部から電圧を印加して張力を制御することができる。ピエゾ素子１８ａに電圧を加えると、ピエゾ薄膜素子が伸縮しファイバグレーティングの屈折率ｎと周期Λが変化する。この変化量はピエゾ薄膜素子に印加する電圧に比例するため、この印加電圧をデータ信号を発生する信号源で制御することにより周波数変調を制御できる。なお、ファイバグレーティングに応力を付与する方法は、E.Rochat, D.M.Costantini, C.A.P.Muller, K.Haroud, H.G.Limberger, R.Dandliker, and R.P.Salathe, "All-Fiber Phase-Modulated Master Oscillator Power Amplifier for Coherent Communication", IEEE Photonics Technology Letter, Vol.12, No.9, September 2000, pp.1162-1164に記載されている。
【００４７】
またさらに、実施の形態１で示したのと同様に、光フィルタ２ａ、２ｂとして、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の電気光学効果を有する物質に、導波路を形成し、該導波路にグレーティングを書き込んだ導波路グレーティングフィルタを用いてもよい。電気光学効果を持った物質に電界を加えると、物質の屈折率ｎが変化する。この現象を利用し、物質に加える電界を制御することで光フィルタ２ａ、２ｂの透過率ピークの中心周波数を制御できる。なお、導波路グレーティングフィルタの材質は、電気光学効果を有し導波路グレーティングが形成できる物質なら任意でよいが、大きな電気光学効果を持ち、導波路が容易に作れるＬｉＮｂＯ３が一番適している。なお、これらの導波路グレーティングフィルタも、温度によって屈折率が変化するため、導波路グレーティングフィルタに温度制御を行ってもよい。
【００４８】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置について説明する。この電磁波発生装置は、実施の形態１に係る電磁波発生装置とほぼ同じ構成であるが、図４０に示すように、光フィルタが透過率ピークを３本有する点で相違する。この場合の動作について説明する。
（ａ）光源１は、実施の形態１と同様に、図３９に示すように、広い帯域にわたって連続なスペクトル特性を示す。
（ｂ）光フィルタ２は、図４０に示すように、３つの急峻な透過率ピークを有する透過特性を示す。そこで、光源１からの光が光フィルタ２に入力されると、光フィルタ２の透過特性に対応して、３つの異なった中心周波数ν３、ν４、ν５を持つコヒーレント光が発生する。この時の光フィルタ２の３つの急峻な透過率ピークの中心周波数ν３、ν４、ν５は全てν１〜ν２の範囲内である。この３つのコヒーレント光の間には、任意の２つの光の周波数差に応じたビート信号が発生する。この時、発生するビート信号の周波数は、それぞれの周波数の差になる。
（ｃ）光−電磁波変換器３では、図４１に示すように、３つのビート信号に基づいて、周波数差（ν５−ν４）、周波数差（ν４−ν３）、周波数差（ν５−ν３）の３つの周波数の電磁波が同時に発生する。この現象を用いる事で、複数の周波数の電磁波を、１つのレーザ光源から同時に作り出すことができる。
【００４９】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる電磁波発生装置について説明する。図４２は、この電磁波発生装置１０ｂの構成を示すブロック図である。この電磁波発生装置１０ｂは、実施の形態１に係る電磁波発生装置と比較すると、光フィルタとして反射型フィルタを用いる点で相違する。すなわち、実施の形態１では、光フィルタに特定の波長を透過する狭帯域通過フィルタを用いる場合について示したが、この電磁波発生装置１０ｂでは、特定の波長の光を反射する帯域制限フィルタを用いた光フィルタ２ｃと、該光フィルタ２ｃに光を導くサーキュレータ２２とを用いる。この反射型フィルタは、ユニフォームグレーティングフィルタを用いて構成できるので、光フィルタの構成を簡単にすることができる。
【００５０】
次に、この電磁波発生装置１０ｂの動作について説明する。図４３は、光源１のスペクトル特性を示す概略図である。図４４は、光フィルタ２ｃの反射特性を示す概略図である。図４５は、この電磁波発生装置で発生する電磁波の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。
（ａ）レーザ光源１の出力光は、サーキュレータ２２を通り、光フィルタ２ｃに入力される。この光フィルタ２は、図４４に示すように、反射率が非常に高い急峻なピークを２つ以上有する反射特性を示す。
（ｂ）光フィルタ２ｃでは、異なる２つの中心周波数（ν３とν４）を持つコヒーレント光が反射され、サーキュレータ２２を介して、光−電磁波変換器３に導かれる。このとき、反射される光は、実施の形態１と同様に、２つのコヒーレント光の間にビート信号が発生し、２つの光の周波数差（ν４−ν３）によって強度変化する。
（ｃ）光−電磁波変換器３では、２つの光の周波数差（ν４−ν３）で強度変化するコヒーレント光に基づいて、図４５に示すように、その周波数差（ν４−ν３）の周波数を有する電磁波８が発生する。
【００５１】
ここで、光フィルタ２ｃについて説明する。実施の形態１では特定の波長を透過する狭帯域通過フィルタの作成方法について示したが、この反射型の光フィルタ２ｃは、特定の波長を反射する帯域制限フィルタであって、グレーティングの全長に渡って屈折率変調の周期が一定であるユニフォームグレーティングである。ユニフォームグレーティングでは、屈折率が長手方向に沿って一定周期で規則正しく変化している。なお、反射率ピークの半値幅については、実施の形態１に示した透過率ピークに関する説明と同様である。このユニフォームグレーティングの反射率ピークの半値幅は、グレーティング長が長いほどより急峻な特性になる。グレーティング長１００ｍｍ、屈折率変調度０．００００１としてユニフォームグレーティングを作製した結果、反射率ピークの半値幅は、約１ＧＨｚとなり、十分な特性を得る事ができる。このようなユニフォームグレーティングを、反射中心波長を変えて作製し、２つのグレーティングフィルタを長手方向に組み合わせることで、反射中心周波数ν３のコヒーレント光と、反射中心周波数ν４のコヒーレント光とをそれぞれのユニフォームグレーティングフィルタで反射させて取り出す事ができる。
【００５２】
この電磁波発生装置１０ｂによれば、周波数ν１からν２の所定の帯域にわたって連続的なスペクトル特性を有する単一光源１からの光から、上記反射型の光フィルタ２ｃによって異なる２つの周波数ν３，ν４の光を選択し、光−電磁波変換器３で２つの光の周波数差（ν４−ν３）に対応する周波数の電磁波を発生させることができる。
【００５３】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電磁波発生装置について、図４６を用いて説明する。この電磁波発生装置１０ｃは、実施の形態４に係る電磁波発生装置と比較すると、レーザ光源１からの光を光分波器６で２つに分けて、サーキュレータ２２ａ、２２ｂを介して第１および第２光フィルタ２ｄ、２ｅに導いている点で相違する。第１フィルタ２ｄで第１周波数ν３の光を反射させ、第２フィルタ２ｅで第２周波数ν４の光を反射させる。このように異なる２つの周波数の光を選択するのに２つのフィルタを用いることによって、光フィルタの構成を簡単にすることができる。
【００５４】
図４７は、第１光フィルタ２ｄの反射特性を示す概略図である。図４８は、第２光フィルタ２ｅの反射特性を示す概略図である。図４９は、この電磁波発生装置で発生させる電磁波の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。この電磁波発生装置１０ｃでは、光フィルタとして反射型の第１光フィルタ２ｄ、第２光フィルタ２ｅを用いている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の光源のスペクトル特性を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の光フィルタの透過率特性を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置で発生する電磁波の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。
【図５】グレーティングの例を示す概略図である。
【図６】図５のグレーティングの２箇所でグレーティングの位相をずらせた例を示す概略図である。
【図７】グレーティングフィルタの製造工程の一工程を示す概略図である。
【図８】グレーティングフィルタの製造工程の一工程を示す概略図である。
【図９】グレーティングフィルタの製造工程の一工程を示す概略図である。
【図１０】グレーティングフィルタの特性を示す図である。
【図１１】図１０の拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係るグレーティングフィルタを示す概略図である。
【図１３】グレーティングフィルタに温度勾配を形成するための薄膜ヒータを示す概略図である。
【図１４】グレーティングフィルタに応力分布をかける複数のピエゾ素子の配置を示す概略図である。
【図１５】ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を用いた導波路グレーティングフィルタを示す図である。
【図１６】グレーティングフィルタに右上りの温度勾配を付与した場合の概略図である。
【図１７】グレーティングフィルタに図１６の温度勾配を付与した場合の透過率のピークの変化を示す概略図である。
【図１８】グレーティングフィルタに左上りの温度勾配を付与した場合の概略図である。
【図１９】グレーティングフィルタに図１８の温度勾配を付与した場合の透過率のピークの変化を示す概略図である。
【図２０】本発明の実施の形態１に係るグレーティングフィルタに−２０℃〜＋２０℃の温度勾配を加えた場合の透過率特性の変化を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置の第１光フィルタの透過率特性を示す概略図である。
【図２３】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置の第２光フィルタの透過率特性を示す概略図である。
【図２４】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置で発生する電磁波の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。
【図２５】グレーティングの例を示す概略図である。
【図２６】図２５のグレーティングの１箇所でグレーティングの位相をずらせた例を示す概略図である。
【図２７】グレーティングフィルタの製造工程の一工程を示す概略図である。
【図２８】グレーティングフィルタの製造工程の一工程を示す概略図である。
【図２９】グレーティングフィルタの製造工程の一工程を示す概略図である。
【図３０】グレーティングフィルタの特性を示す図である。
【図３１】図３０の拡大図である。
【図３２】グレーティングフィルタを均一に温度上昇させた場合の概略図である。
【図３３】図３２に示すように、グレーティングフィルタを均一に温度上昇させた場合の透過率のピークの変化を示す概略図である。
【図３４】グレーティングフィルタを均一に温度降下させた場合の概略図である。
【図３５】図３４に示すように、グレーティングフィルタを均一に温度降下させた場合の透過率のピークの変化を示す概略図である。
【図３６】グレーティングフィルタを示す概略図である。
【図３７】グレーティングフィルタを均一に昇温させるための薄膜ヒータを示す概略図である。
【図３８】グレーティングフィルタに均一に応力を印加するピエゾ素子の配置を示す概略図である。
【図３９】本発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置の光源のスペクトル特性を示す概略図である。
【図４０】光フィルタが３つの透過率ピークを有する例を示す概略図である。
【図４１】本発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置で発生する電磁波の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。
【図４２】本発明の実施の形態４に係る電磁波発生装置の構成を示すブロック図である。
【図４３】本発明の実施の形態４に係る電磁波発生装置の光源のスペクトル特性を示す概略図である。
【図４４】光フィルタが２つの反射率ピークを有する例を示す概略図である。
【図４５】本発明の実施の形態４に係る電磁波発生装置で発生する電磁波の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。
【図４６】本発明の実施の形態５に係る電磁波発生装置の構成を示すブロック図である。
【図４７】本発明の実施の形態５に係る電磁波発生装置の第１光フィルタの透過率特性を示す概略図である。
【図４８】本発明の実施の形態５に係る電磁波発生装置の第２光フィルタの透過率特性を示す概略図である。
【図４９】本発明の実施の形態５に係る電磁波発生装置で発生する電磁波の周波数と電磁波強度との関係を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  光源、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  光フィルタ、３  光−電磁波変換器、４、４ａ、４ｂ  信号源、５、５ａ、５ｂ  制御回路、６  光分波器、７  光合波器、８  電磁波、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  電磁波発生装置、１１  位相マスク、１２  光ファイバケーブル、１３  光ファイバ、１４  グレーティング、１５ａ、１５ｂ  電極
１６  薄膜ヒータ、１７  石英基板、１８、１８ａ  ピエゾ素子、１９  導波路グレーティング、２０  ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、２２、２２ａ、２２ｂ  サーキュレータ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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