(57)【要約】      （修正有）【課題】光情報通信などに用いることのできる光ＦＳＫ変調器を提供する。【解決手段】第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺA）２と、第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺB）３と、前記ＭＺA及び前記ＭＺBとを含み、光の入力部と、変調された光の出力部とを具備するメインマッハツェンダー導波路（ＭＺC）４と、前記ＭＺAの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第１の直流または低周波用電極（ＤＣA電極）５と、前記ＭＺBの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第２の直流または低周波用電極（ＤＣB電極）６と、前記ＭＺAを構成する２つのアームにラジオ周波数（ＲＦ）信号を入力する第１のＲＦ電極（ＲＦA電極）７と、前記ＭＺBを構成する２つのアームにＲＦ信号を入力する第２のＲＦ電極（ＲＦB電極）８と、前記出力部から出力される光の周波数を制御する進行波型電極（ＲＦC電極）１１とを具備する光ＦＳＫ変調器。【選択図】図２
2005134897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺA）と、第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺB）と、
前記ＭＺA及び前記ＭＺBとを含み、光の入力部と、変調された光の出力部とを具備するメインマッハツェンダー導波路（ＭＺC）と、
前記ＭＺAを構成する２つのアームにラジオ周波数（ＲＦ）信号を入力する第１のＲＦ電極（ＲＦA電極）と、
前記ＭＺBを構成する２つのアームにＲＦ信号を入力する第２のＲＦ電極（ＲＦB電極）と、
入力されるＲＦ信号の電圧を制御することにより前記出力部から出力される光の周波数を制御する進行波型電極である第３のＲＦ電極（ＲＦC電極）とを具備し、
ＲＦ信号に対応した進行波型電極であるＲＦC電極に入力されるＲＦ信号の周波数を制御することにより出力部から出力される光の周波数を変調する光周波数シフトキーイング変調器。
【請求項２】
ＲＦA電極及びＲＦB電極として共振型電極を用いる請求項１に記載の光周波数シフトキーイング変調器。
【請求項３】
前記ＭＺAを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺAの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第１の直流または低周波用電極（ＤＣA電極）と、
前記ＭＺBを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺBの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第２の直流または低周波用電極（ＤＣB電極）と、
を具備する請求項１又は請求項２に記載の光周波数シフトキーイング変調器。
【請求項４】
前記ＭＺCを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺCの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第３の直流または低周波用電極（ＤＣC電極）を具備する請求項１〜３のいずれか1項に記載の光周波数シフトキーイング変調器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか1項に記載の光周波数シフトキーイング変調器を用いた光情報伝達方法であって、
前記光の入力部に光を導入する光導入工程と、
前記ＲＦA電極、及び前記ＲＦB電極にＲＦ信号を入力するＲＦ信号入力工程と、
前記ＲＦC電極に入力される信号の電圧を制御することにより前記出力部から出力される光の周波数を制御する出力光周波数シフト工程とを含む
光情報伝達方法。
【請求項６】
前記ＲＦC電極に入力される信号が５００ＭＨｚ以上周波数成分をもつ請求項５記載の光情報伝達方法。
【請求項７】
ＲＦA電極及びＲＦB電極のいずれか又は両方に入力されるＲＦ信号の強度を制御することにより出力光の振幅を変調し、変調された振幅をも情報として伝達する請求項５に記載の光情報伝達方法。
【請求項８】
送信機と、受信機と、送信機と受信機とを連結するファイバとを含む光通信システムであって、
前記送信機は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光が入力される請求項１〜４のいずれか１項に記載の光周波数シフトキーイング変調器と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源とを具備し、
前記受信機は、前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器と、
前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器と、
前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器と、
前記第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する
減算器とを具備する、
光ＦＳＫ通信システム。
【請求項９】
前記信号源は、複数の電圧レベルを設定して切り替えることのできるものである請求項８に記載の光ＦＳＫ通信システム。
【請求項１０】
送信機と、受信機と、送信機と受信機とを連結するファイバとを含む光通信システムであって、
前記送信機は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光の強度を変調する光強度変調器と、前記光強度変調器がその強度を変調したレーザ光源からの光が入力される請求項１〜４のいずれか１項に記載の光周波数シフトキーイング変調器と、前記光強度変調器へ伝達すべき信号を出力するための強度変調信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源とを具備し、
前記受信機は、前記送信機から送信された光信号の強度を測定するための強度測定用光検出器と、
前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器と、
前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器と、
前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器と、
前記第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する減算器とを具備する、
光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システム。
【請求項１１】
送信機と、受信機と、送信機と受信機とを連結するファイバとを含む光通信システムであって、
前記送信機は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光が入力される請求項１〜４のいずれか１項に記載の光周波数シフトキーイング変調器と、前記光周波数シフトキーイング変調器がその周波数を変調したレーザ光源からの光の強度を変調する光強度変調器と、前記光強度変調器へ伝達すべき信号を出力するための強度変調信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源とを具備し、
前記受信機は、前記送信機から送信された光信号の強度を測定するための強度測定用光検出器と、
前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器と、
前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器と、
前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器と、
前記第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する
減算器とを具備する、
光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システム。
【請求項１２】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光周波数シフトキーイング変調器と前記光周波数シフトキーイング変調器のＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数の２倍以上の周波数成分に応答できる光検出器を用いたミリ波・マイクロ波パルス発生方法。
【請求項１３】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光周波数シフトキーイング変調器と前記光周波数シフトキーイング変調器のＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数の２倍以上の周波数成分に応答できる光検出器を用いたＵＷＢ無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数シフトキーイング変調器などに関する。
【背景技術】
【０００２】
光周波数シフトキーイング（光ＦＳＫ）は、光の周波数に変調をかけ、周波数の違いを信号として伝える技術である。ＦＳＫ信号は、一般にその振幅には情報がないので、レベル変動や雑音の影響を受けにくいという特徴がある。
【０００３】
デジタル信号を用いたＦＳＫシステムは、既に知られている（例えば、特開平１１−１７７４６号公報（特許文献１）を参照のこと。）。しかしながら、この技術は、あくまでデジタル信号の周波数をシフトさせるものに関し、光の周波数をシフトさせるものではない。
【０００４】
光の周波数をシフトされるシステムとして光ＦＳＫシステムがある。従来の光ＦＳＫシステムでは、波長可変レーザ光源に供給する電流を変化させるなどして、レーザの発振波長そのものを変化させている。そして、受信機側では、分波器で波長ごとの成分に分け、光検出器で電気信号に変換し、その強度を測定し、減算器でその差分を取っていた。しかしながら、このような方式の光ＦＳＫシステムにおいては、レーザの波長を変化させるにつれて、レーザの強度も変化してしまうので、それを補償しなければならないという問題がある。さらには、高速化に対応できないという問題がある。
【０００５】
また、入力された光の周波数を変換できる装置として、光単側波帯変調器（光ＳＳＢ（Single Slide-Band）変調器）が知られている。図１に光ＳＳＢ変調器の基本構成を示すブロック図を示す。図１に示されるように、光ＳＳＢ変調器１は、第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺA）２と、第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺB）３と、前記ＭＺA及び前記ＭＺBとを具備するメインマッハツェンダー導波路（ＭＺC）４と、前記ＭＺAを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺAの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第１の電極（ＤＣA電極）５と、前記ＭＺBを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺBの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第２の電極（ＤＣB電極）６と、前記ＭＺAを構成する２つのアームにラジオ周波数（ＲＦ）信号を入力する第１のＲＦ電極（ＲＦA電極）７と、前記ＭＺBを構成する２つのアームにＲＦ信号を入力する第２のＲＦ電極（ＲＦB電極）８と、前記ＭＺA及び前記ＭＺBのバイアス電圧を制御することにより前記ＭＺA及び前記ＭＺBを伝播する光の位相を制御する直流または低周波用電極（ＤＣC電極）９とを具備する。なお、低周波用電極における「低周波」とは、例えば、０Ｈｚ〜５００ＭＨｚの周波数を意味する。
【０００６】
すなわち、光ＳＳＢ変調器においては、ＭＺA及びＭＺBを伝播する光の位相を制御するために直流または低周波用電極（ＤＣC電極）が用いられている。なお、光ＳＳＢ変調器については、（下津ら、"集積型ＬＮ変調器を用いた光ＳＳＢ変調"、信学技報、OEIC. OPE2000-37,LQE2000-31(2000-07),29-34,2000）などに詳しく報告されている。
【０００７】
光ＳＳＢ変調器によっても、出力光の周波数を変化させることはできる。しかしながら、周波数を変化させるための制御回路の応答速度に限界があるため、光ＳＳＢ変調器による周波数変化の速度は、１０ｎｓ程度が限界である。もともと光ＳＳＢ変調器は、出力光の周波数を高速にシフトさせ、シフトした周波数を情報として用いることが意図されていない。したがって、光ＳＳＢ変調器は、必ずしも光ＦＳＫ変調器には向かないという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−１７７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、光情報通信などに用いることのできる光ＦＳＫ変調器を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、光情報通信などに用いることができ、高速に情報を発信できる光ＦＳＫ変調器を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、光情報通信などに用いることができ、比較的省スペースな光ＦＳＫ変調器を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、出力光の振幅の変化と、周波数の変化を含む光多重情報通信に用いられる光ＦＳＫ変調器を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、新たなミリ波源・及びマイクロ波源を提供できる光ＦＳＫ変調器を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明は、光ＦＳＫによる光情報伝達方法を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、光ＦＳＫによる光情報伝達システムである、光ＦＳＫ通信システムを提供することを目的とする。
【００１５】
本発明は、多値変調光ＦＳＫ通信システムを提供することを目的とする。
【００１６】
本発明は、光ＦＳＫ、及び光強度変調による光情報伝達システムである光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムを提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、光ＦＳＫ変調器を用いたミリ波・マイクロ波の発生方法を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明は、光ＦＳＫ変調器を用いたＵＷＢ無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（１）上記課題の少なくともひとつ以上を解決するため、本発明の光ＦＳＫ変調器は、第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺA）と、第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺB）と、前記ＭＺA及び前記ＭＺBとを含み、光の入力部と、変調された光の出力部とを具備するメインマッハツェンダー導波路（ＭＺC）と、前記ＭＺAを構成する２つのアームにラジオ周波数（ＲＦ）信号を入力する第１のＲＦ電極（ＲＦA電極）と、前記ＭＺBを構成する２つのアームにＲＦ信号を入力する第２のＲＦ電極（ＲＦB電極）と、入力されるＲＦ信号の電圧を制御することにより前記出力部から出力される光の周波数を制御する進行波型電極（ＲＦC電極）とを具備し、前記ＲＦC電極に入力されるＲＦ信号の周波数を制御することにより出力部から出力される光の周波数を変調する。
【００２０】
本発明の光ＦＳＫ変調器は、従来の光ＳＳＢ変調器において、ＤＣC電極に相当する部分に進行波電極であるＲＦC電極により周波数変調を行うため、高速に（例えば、０．２ｎｓ程度）周波数シフト信号を出力できる。このため、本発明の光ＦＳＫ変調器によれば、伝送レートが増大することにつながる。また、本発明の光ＦＳＫ変調器では、従来の光ＦＳＫ変調器のように、光源波長を変化させず、光源へ供給する電力を一定に保てるので、寄生的な強度変化が生ずることを防止できる。これによって、本発明の光ＦＳＫ変調器を用いた光通信システムでは、強度変化補償用の強度変調器が不要となり、簡便なシステムかつより精度の高いシステムを達成できる。また、本発明の光ＦＳＫ変調器では、波長シフト量を、高周波電源信号の周波数の２倍に一致させることができ、波長シフト量が正確である。
【００２１】
さらには、本発明の光ＦＳＫ変調器によれば、ＲＦｃ信号を立ち上がり、及び立ち下がり時間の短い矩形パルスとするとＵＷＢ信号を容易に発生することができる。すなわち本発明によれば、新たなミリ波源、及びマイクロ波源を提供できる。
【００２２】
（２）本発明の光ＦＳＫ変調器では、好ましくは、ＲＦA電極及びＲＦB電極として共振型電極を用いる。ＲＦA電極及びＲＦB電極として共振型電極を用いるので、光ＦＳＫ変調器の小型化と高効率化を図ることができる。
【００２３】
（３）本発明の光ＦＳＫ変調器では、好ましくは、ＭＺAを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺAの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第１の直流または低周波用電極（ＤＣA電極）と、ＭＺBを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺBの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第２の直流または低周波用電極（ＤＣB電極）とを具備する。この例では、ＤＣ電極とＲＦ電極とを別に設けるので、ＭＺ干渉計の外部にＤＣ電極とＲＦ電極とを重ね合わせるための回路が不要になる。
【００２４】
（４）本発明の光ＦＳＫ変調器では、好ましくは、ＭＺCを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺCの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第３の直流または低周波用電極（ＤＣC電極）を具備する。
【００２５】
（５）上記課題の少なくとも一つ以上を解決するため、本発明の光情報伝達方法は、上記の光周波数シフトキーイング変調器を用い前記光の入力部に光を導入する光導入工程と、前記ＲＦA電極、及び前記ＲＦB電極にＲＦ信号を入力するＲＦ信号入力工程と、前記ＲＦC電極に入力されるＲＦ信号の周波数を制御することにより前記出力部から出力される光の周波数を制御する出力光周波数シフト工程とを含む光情報伝達方法である。
【００２６】
本発明では、ＲＦC電極に進行波型電極が用いられるので、高速に出力光の周波数を変調できる。このため、光の周波数変化を情報として効率的に伝達できるので、本発明は、光情報伝達方法として有効である。
【００２７】
（６）本発明の光情報伝達方法は、さらに好ましくは前記ＲＦC電極に入力される信号が５００ＭＨｚ以上の周波数成分をもつ。
【００２８】
（７）本発明の光情報伝達方法は、さらに好ましくはＲＦA電極及びＲＦB電極のいずれか又は両方に入力されるＲＦ信号の強度を制御することにより出力光の振幅を変調し、変調された振幅をも情報として伝達する。
【００２９】
光周波数の変化のみならず、光振幅の変化をも情報として伝達することでより多くの情報を一度に伝達することができる。
【００３０】
（８）上記課題の少なくともひとつ以上を解決するため、本発明の光ＦＳＫ通信システムは、送信機と、受信機と、送信機と受信機とを連結するファイバとを含む光通信システムであって、前記送信機は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光が入力される上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光周波数シフトキーイング変調器と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源とを具備し、前記受信機は、前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器と、前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器と、前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器と、前記第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する減算器とを具備する。
【００３１】
本発明の光ＦＳＫ通信システムでは、従来の光ＦＳＫ通信システムのように、光源波長を変化させず、光源へ供給する電力を一定に保てるので、寄生的な強度変化が生ずることを防止できる。これによって、本発明の光ＦＳＫ通信システムでは、強度補償用の強度変調器が不要となり、簡便なシステムかつより精度の高いシステムを達成できる。
【００３２】
（９）本発明の光ＦＳＫ通信システムの別態様としては、前記信号源が、複数の電圧レベルを設定して切り替えることのできるものである上記（７）に記載の光ＦＳＫ通信システムが挙げられる。この通信システムを多値変調光ＦＳＫ通信システムとよぶ。
【００３３】
多値変調光ＦＳＫ通信システムでは、複数の出力強度をもつ出力信号を得ることができるので、出力信号の情報がより増えることとなる。
【００３４】
（１０）上記課題の少なくともひとつ以上を解決するため、本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムは、送信機と、受信機と、送信機と受信機とを連結するファイバとを含む光通信システムであって、前記送信機は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光の強度を変調する光強度変調器と、前記光強度変調器がその強度を変調したレーザ光源からの光が入力される上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光周波数シフトキーイング変調器と、前記光強度変調器へ伝達すべき信号を出力するための強度変調信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源と、前記光周波
数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源とを具備し、前記受信機は、前記送信機から送信された光信号の強度を測定するための強度測定用光検出器と、前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器と、前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器と、前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器と、前記第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する減算器とを具備する。
【００３５】
本発明の光ＦＳＫ、及び光ＩＭ変調通信システムは、光ＦＳＫ変調の前に、レーザ光の強度を変調し、光ＦＳＫと光強度変調を同時に加えた信号を伝送できる。
【００３６】
（１１）本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムの別態様としては、送信機と、受信機と、送信機と受信機とを連結するファイバとを含む光通信システムであって、  前記送信機は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光が入力される（１）〜（４）のいずれかに記載の光周波数シフトキーイング変調器と、前記光周波数シフトキーイング変調器がその周波数を変調したレーザ光源からの光の強度を変調する光強度変調器と、前記光強度変調器へ伝達すべき信号を出力するための強度変調信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源とを具備し、前記受信機は、前記送信機から送信された光信号の強度を測定するための強度測定用光検出器と、前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器と、前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器と、前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器と、前記第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する減算器とを具備する。
【００３７】
すなわち、この態様の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムでは、光強度変調器が、光周波数シフトキーイング変調器が周波数を変調したレーザ光源からの光の強度を変調する。
【００３８】
（１２）上記課題の少なくともひとつ以上を解決するため、本発明のミリ波・マイクロ波パルス発生方法は、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光周波数シフトキーイング変調器、及び前記光周波数シフトキーイング変調器のＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するRF信号周波数の２倍以上の周波数成分に応答できる光検出器を用いたミリ波・マイクロ波パルス発生方法である。
【００３９】
本発明のミリ波・マイクロ波パルス発生方法では、先に説明した光ＦＳＫ変調器を用いるので、ＲＦｃ電極に印加される信号を例えば高周波矩形パルスであって立ち上がり時間が１％〜１０％のものを用いることにより、ミリ波・マイクロ波パルスを得ることができる。そして、前記光周波数シフトキーイング変調器のＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数の２倍以上の周波数成分に応答できる光検出器を用いるので、このようなミリ波・マイクロ波を効果的に検出できる。
【００４０】
（１３）上記課題の少なくともひとつ以上を解決するため、本発明のＵＷＢ無線通信システムは、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光周波数シフトキーイング変調器と、前記光周波数シフトキーイング変調器のＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数の２倍以上の周波数成分に応答できる光検出器を用いたＵＷＢ無線通信システムである。
【００４１】
本発明のＵＷＢ無線通信システムでは、先に説明した光ＦＳＫ変調器を用いるので、ＲＦｃ電極に印加される信号を例えば高周波矩形パルスであって立ち上がり時間が１％〜１０％のものを用いることにより、ミリ波・マイクロ波パルスを得ることができる。また、前記光周波数シフトキーイング変調器のＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数の２倍以上の周波数成分に応答できる光検出器を用いるので、このようなミリ波・マイクロ波を効果的に検出できる。本発明のＵＷＢ無線通信システムは、これによりＵＷＢ無線通信システムを達成できる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、光情報通信などに用いることのできる光ＦＳＫ変調器を提供できる。
【００４３】
本発明によれば、光情報通信などに用いることができ、高速に情報を発信できる光ＦＳＫ変調器を提供できる。
【００４４】
本発明によれば、光情報通信などに用いることができ、比較的省スペースな光ＦＳＫ変調器を提供できる。
【００４５】
本発明によれば、出力光の振幅の変化と、周波数の変化を含む光多重情報通信に用いられる光ＦＳＫ変調器を提供できる。
【００４６】
本発明によれば、新たなミリ波源、及びマイクロ波源を提供できる光ＦＳＫ変調器を提供できる。
【００４７】
本発明によれば、新たな光ＦＳＫ情報伝達方法を提供できる。
【００４８】
本発明によれば、光ＦＳＫによる光情報伝達システムである、光ＦＳＫ通信システムを提供できる。
【００４９】
本発明によれば、多値変調光ＦＳＫ通信システムを提供できる。
【００５０】
本発明によれば、光ＦＳＫ、及び光強度変調による光情報伝達システムである光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムを提供できる。
【００５１】
本発明によれば、光ＦＳＫ変調器を用いたミリ波・マイクロ波の発生方法を提供できる。
【００５２】
本発明によれば、光ＦＳＫ変調器を用いたＵＷＢ無線通信システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
（１．光ＦＳＫ変調器）
以下、本発明の第１の実施形態である光ＦＳＫ変調器１０について、図面を参照しながら説明する。図２は、このような光ＦＳＫ変調器の基本構成を表すブロック図である。図２に示されるように本発明の光ＦＳＫ変調器は、例えば、第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺA）２と、第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺB）３と、前記ＭＺA及び前記ＭＺBとを含み、光の入力部と、変調された光の出力部とを具備するメインマッハツェンダー導波路（ＭＺC）４と、前記ＭＺAを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺAの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第１の直流または低周波用電極（ＤＣA電極）５と、前記ＭＺBを構成する２つのアーム間のバイアス電圧を制御することにより、前記ＭＺBの２つのアームを伝播する光の位相を制御する第２の直流または低周波用電極（ＤＣB電極）６と、前記ＭＺAを構成する２つのアームにラジオ周波数（ＲＦ）信号を入力する第１のＲＦ電極（ＲＦA電極）７と、前記ＭＺBを構成する２つのアームにＲＦ信号を入力する第２のＲＦ電極（ＲＦB電極）８と、入力されるＲＦ信号の周波数を制御することにより前記出力部から出力される光の周波数を制御する進行波型電極（ＲＦC電極）１１とを具備する。
【００５４】
（１．１．マッハツェンダー導波路）
それぞれのマッハツェンダー導波路は、例えば、並列する２つの位相変調器を具備するようにして構成される。図２の例では、第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺA）２と、第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺB）３と、前記ＭＺA及び前記ＭＺBとを含み、光の入力部と、変調された光の出力部とを具備するメインマッハツェンダー導波路（ＭＺC）４とを含む。
【００５５】
（１．２．基板）
基板の材質としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体等の電気光学結晶が好ましく、Ｘ−ｃｕｔ（Ｘ−カット）LiNbO3基板が特に好ましい。光導波路の形成方法としては、チタン拡散法等の内拡散法やプロトン交換法など公知の形成方法を利用できる。すなわち、本発明の光ＦＳＫ変調器は、例えば以下のようにして製造できる。まず、ニオブ酸リチウムのウエハー上に、フォトリソグラフィー法によって、チタンをパターニングし、熱拡散法によってチタンを拡散させ、光導波路を形成する。この際の条件は、チタンの厚さを１００〜２０００オングストロームとし、拡散温度を５００〜２０００℃とし、拡散時間を１０〜４０時間としすればよい。基板の主面に、二酸化珪素の絶縁バッファー層（厚さ０．５−２μｍ）を形成する。次いで、これらの上に厚さ１５−３０μｍの金属メッキからなる電極を形成する。次いでウエハーを切断する。このようして、チタン拡散導波路が形成された光変調器が形成される。
【００５６】
（１．３．共振型電極）
共振型光電極（共振型光変調器）は、変調信号の共振を用いて変調を行う電極である。共振型電極としては公知のものを採用でき、例えば特開２００２−２６８０２５号公報に記載のものを採用できる。
【００５７】
（１．４．進行波型電極）
進行波型電極（進行波型光変調器）は、光波と電気信号を同方向に導波させ導波している間に光を変調する電極（変調器）である（例えば、西原浩、春名正光、栖原敏明著、「光集積回路」（改訂増補版）オーム社、１１９頁〜１２０頁）。進行波型電極は公知のものを採用でき、例えば、特開平１１−２９５６７４号公報、特開平１１−２９５６７４号公報、特開２００２−１６９１３３号公報、特開２００２−４０３８１号公報、特開２０００−２６７０５６号公報、特開２０００−４７１５９号公報、特開平１０−１３３１５９号公報などに開示されたものを用いることができる。
【００５８】
進行波型電極として好ましくは、いわゆる対称型の接地電極配置（進行波型の信号電極の両側に、少なくとも一対の接地電極が設けられているもの）を採用するものが挙げられる。このように、信号電極を挟んで接地電極を対称に配置することによって、信号電極から出力される高周波は、信号電極の左右に配置された接地電極に印加されやすくなるので、高周波の基板側への放射を、抑圧できる。
【００５９】
（２．光ＦＳＫ変調器の動作）
光ＦＳＫ変調器の動作を以下に説明する。並列する４つの光位相変調器に位相が９０°ずつ異なる正弦波ＲＦ信号を入力する。また、光に関してもそれぞれの位相差が９０°となるようにバイアス電圧ＤＣA電極、ＤＣB電極、ＲＦC電極を調整する。すると、ＲＦ信号の周波数分だけ周波数がシフトした光が出力される。周波数シフトの方向（減少／増加）は、バイアス電圧を設定することにより選択できる。すなわち、各位相変調器で、電気・光とも９０°ずつの位相差をもつ。なお、基板として、Ｘ−カット基板を用いるとＲＦ信号用電極ＲＦA電極、及びＲＦB電極に位相が９０°異なる正弦波を供給するだけで、４つの位相変調器でそれぞれ位相が０°、９０°、１８０°、２７０°のＲＦ信号の変調を実現できる（日隅ら，Ｘカットリチウムニオブ光ＳＳＢ変調器，エレクトロンレター，vol. 37， 515-516 (2001)．）。
【００６０】
図３は、光ＦＳＫ変調器の各点での光スペクトルを示す概念図である。図中の矢印は光を表す。図２のそれぞれのＭＺ構造部分においてＤＣA電極、ＤＣB電極のバイアス電圧を２つのＰａｔｈ（パス１とパス３、パス２とパス４）での光の位相差が１８０°となるように調整する（図３左）。ＲＦC電極のバイアス電圧を、２つのＭＺ構造部分の光位相差が９０°となるように調整する。図２のＰ点、及びＱ点においては、それぞれ両側波帯が存在する（図３中央）。しかしながら、Ｐ点とＱ点とでは、下側波帯の位相が逆である。このため、これらの光を合波した出力光では、上側波成分のみが含まれるのである（図３右）。
【００６１】
一方、ＲＦC電極のバイアス電圧を、２つのＭＺ構造部分の光位相差が２７０°となるように調整すると、下側波成分のみが出力される。したがって、ＲＦC電極の信号電圧を切り替えることで、上側波成分と下側波成分とを切り替えて出力できる。なお、ＲＦC電極の信号電流又は信号周波数を切り替えてもよい。
【００６２】
本発明では、ＲＦC電極として、ＲＦ周波数に対応した進行波型電極を用いたので、上記の周波数シフトを高速に行うことができる。したがって、本発明は、光ＦＳＫ変調器及び、光ＦＳＫ変調器を用いた光情報伝達方法を提供できる。
【００６３】
（３．光ＦＳＫ通信システム）
光ＦＳＫ通信システムとは、光周波数シフトキーイングを用いた光情報通信のためのシステムである。本発明の光ＦＳＫ通信システムを図面に従って説明する。図４は、本発明の光ＦＳＫ通信システムの基本構成を示すブロック図である。図４に示されるように、本発明の光ＦＳＫ通信システムは、通常の光通信システムと同様に、送信機（２１）と、受信機（２２）と、送信機と受信機とを連結するファイバ（２３）とを含む。
【００６４】
（３．１．送信機）
図４に示されるように、本発明の光ＦＳＫ通信システムにおける送信機（２１）は、レーザ光源（２４）と、前記レーザ光源からの光が入力される光ＦＳＫ変調器（２５）と、前記光ＦＳＫ変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源（２６）と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源（２７）とを具備する。
【００６５】
（３．１．１．レーザ光源）
レーザ光源（２４）は、レーザを発生するためのデバイスである。従来の光ＦＳＫシステムでは、レーザ光源から発生するレーザ自体の波長を変化させていた。しかしながら、本発明の光ＦＳＫ変調器、及び光ＦＳＫ通信システムでは、光変調器を用いるので、レーザ光源自体の出力を一定に保つことができる。
【００６６】
（３．１．２．光ＦＳＫ変調器）
光ＦＳＫ変調器（２５）としては、先に説明した光ＦＳＫ変調器を用いることができる。
【００６７】
（３．１．３．信号源）
信号源（２６）は、光ＦＳＫ変調器へ伝達すべき信号を出力するためのデバイスであり、公知の信号源を採用できる。信号源（ＦＳＫ信号源）は、光ＦＳＫ変調器のＲＦC電極へ伝達される信号を制御する。信号源として、複数の電圧レベルを設定して切り替えることのできるものを用いることは、多値変調可能な光ＦＳＫ通信に関する態様である。信号源からＲＦC電極に入力される信号としては、好ましくは５００ＭＨｚ以上、３００ＧＨｚ以下の周波数成分をもつ信号が挙げられ、好ましくは５００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚである。なお、信号源が制御するＲＦC電極へ伝達される信号の周波数は、後述の高周波電気信号源が制御するＲＦA電極及びＲＦB電極へ伝達される信号の周波数に比べて小さいことが好ましい。信号源が制御するＲＦC電極へ伝達される信号の周波数が、後述の高周波電気信号源が制御するＲＦA電極及びＲＦB電極へ伝達される信号の周波数に比べて大きいと装置が複雑となるからである。
【００６８】
（３．１．４．高周波電気信号源）
高周波電気信号源（２７）は、光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるためのデバイスであり、公知の高周波電気信号源を採用できる。高周波電気信号源は、主にＲＦA電極及びＲＦB電極へ伝達される信号を制御する。高周波周波数としては、例えば１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚが挙げられる。高周波電気信号源の出力としては、一定の周波数を有する正弦波が挙げられる。
【００６９】
（３．２．受信機）
図４に示されるように、本発明の光ＦＳＫ通信システムにおける受信機（２２）は、前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器（２８）と、前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器（２９）と、前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器（３０）と、前記第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する減算器（３１）とを具備する。
【００７０】
（３．２．１．分波器）
分波器（２８）は、送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波するデバイスであり、公知の分波器を採用できる。
【００７１】
（３．２．２．光検出器）
光検出器（２９、３０）は、分波器により分波された光信号を検出するためのデバイスであり、公知の光検出器を採用できる。この光検出器としては、例えばフォトダイオードを含むデバイスを採用できる。光検出器は、例えば、光信号を検出し、電気信号に変換するものが挙げられる。光検出器によって、光信号の強度などが検出できる。
【００７２】
（３．２．３．減算器）
減算器（３１）は、第１の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する計算回路などを含むデバイスであり、公知の減算器を採用できる。
【００７３】
（４．光ＦＳＫ通信システムの動作）
以下では、光ＦＳＫ通信システムの動作の例を説明する。レーザ光源からの光が光ＦＳＫ変調器（２５）に入力される。光ＦＳＫ変調器では、信号源（２６）によって、ＲＦC電極へ所定の信号が加えられ、高周波電気信号源（２７）からＲＦA電極及びＲＦB電極へ所定の信号が加えられる。これにより所定の信号が送信機から送信される。
【００７４】
図５は、光ＦＳＫ変調器からの出力スペクトルの例を示すグラフである。この例において、レーザ光は、１９３ＴＨｚ、０ｄＢｍのレーザ光とし、信号源からの信号を２．５ＧｂｐｓのＮＲＺ信号とし、高周波電気信号源からの信号を１０ＧＨｚの信号とし、光ＦＳＫ変調器における位相変化量を１０５度とした。
【００７５】
図５に示されるような主に２つの周波数成分からなる出力が、シングルモードファイバなどの光ファイバを通過して受信機へ到達することとなる。
【００７６】
受信機（２２）では、分波器（２８）が、送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する。第１の光検出器（２９）は、分波器により分波された一方の光信号を検出する。第２の光検出器（３０）は、前記分波器により分波された残りの光信号を検出する。減算器（３１）は、前記第1の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する。そして、減算器が求めた信号は、図示しないモニターなどに出力されることとなる。
【００７７】
図６は、このようにして出力される出力信号のアイダイアグラムである。この例では、先に説明した送信機を用い、光ファイバとして５０ｋｍのシングルモードファイバを用い、光ファイバを伝送後、１０ｄＢｍの出力一定モードの光アンプにて光信号を増幅し、光検出器の出力をカットオフ周波数２．５Ｇ×０．７５Ｈｚのベッセルフィルタで平滑化したものである。図６から、良好なアイ開口が得られており、本発明の光ＦＳＫ通信システムは、デジタル信号伝送が可能であることがわかる。
【００７８】
（５．多値変調光ＦＳＫ通信システムの動作）
多値変調光ＦＳＫ通信システムでは、上記の光ＦＳＫ通信システムの動作において、信号源が、複数の電圧レベルを設定して切り替えることにより達成される。先に説明した光ＦＳＫ通信システムでは、出力信号が「１」か「−１」であった。しかしながら、多値変調光ＦＳＫ通信システムでは、光ＦＳＫ変調器から出力される２種類の波長の光の強度をも調整できるので、複数のレベルの出力信号を得ることができる。
【００７９】
図７は、５段階の値を有する信号出力を説明するための図である。なお、図７において、光ＦＳＫ変調器からの出力をλ１、及びλ２とした。すなわち、減算器では、λ１由来の出力信号から、λ２由来の出力信号が減算されることとなる。図７に示される例では、「１」、「０．５」、「０」、「−０．５」、及び「−１」の５段階の出力を得ることができることとなる。
【００８０】
（６．光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システム）
本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムを、図面を参照しつつ説明する。図８は、本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムの基本構成を示す概略図である。図８に示されるとおり、本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムは、通常の光通信システムと同様に、送信機（２１）と、受信機（２２）と、送信機と受信機とを連結するファイバ（２３）とを含む。
【００８１】
（６．１．送信機）
図８に示されるように、送信機（２１）は、レーザ光源（２４）と、前記レーザ光源からの光の強度を変調する光強度変調器（３２）と、前記光強度変調器がその強度を変調したレーザ光源からの光が入力される光周波数シフトキーイング変調器（２５）と、前記光強度変調器へ伝達すべき信号を出力するための強度変調信号源（３３）と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源（ＦＳＫ信号源）（２６）と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源（２７）とを具備する。送信機の構成のうち、先に光ＦＳＫ通信システムの説明において説明してものについては、これらと同様のものを同様にして用いることができる。
【００８２】
なお、特に図示しないが、送信機（２１）が、レーザ光源（２４）と、前記レーザ光源からの光が入力される光周波数シフトキーイング変調器（２５）と、前記光周波数シフトキーイング変調器がその周波数を変調したレーザ光源からの光の強度を変調する光強度変調器（３２）と、前記光強度変調器へ伝達すべき信号を出力するための強度変調信号源（３３）と、前記光周波数シフトキーイング変調器へ伝達すべき信号を出力するための信号源（ＦＳＫ信号源：２６）と、前記光周波数シフトキーイング変調器に高周波電気信号を与えるための高周波電気信号源（２７）とを具備するものは、先に説明した本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムとは別の態様である。
（６．１．１．光強度変調器）
光強度変調器（３２）は、レーザ光源からの光の強度を変調するためのデバイスであり、公知の光強度変調器を採用できる。なお、光強度変調器は、レーザ光源からの出力光の強度を直接変調してもよいし、光周波数シフトキーイング変調器からの出力光の強度を変調してもよい。
【００８３】
（６．１．２．強度変調信号源）
強度変調信号源は、光強度変調器へ伝達すべき信号を出力するためのデバイスであり、公知の強度変調信号源を採用できる。
【００８４】
（６．２．受信機）
図８に示されるように、本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムにおける受信機（２２）は、前記送信機から送信された光信号の強度を測定するための強度測定用光検出器（３４）と、前記送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する分波器（２８）と、前記分波器により分波された一方の光信号を検出するための第１の光検出器（２９）と、前記分波器により分波された残りの光信号を検出するための第２の光検出器（３０）と、前記第1の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する減算器（３１）とを具備する。受信機の構成のうち、先に光ＦＳＫ通信システムの説明において説明してものについては、これらと同様のものを同様にして用いることができる。
【００８５】
（６．２．１．強度測定用光検出器）
強度測定用光検出器（３４）は、送信機から送信された光信号の強度を測定するためのデバイスであり、公知の光検出器を採用できる。
【００８６】
（７．光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムの動作）
本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムの動作は、基本的には先に説明した光ＦＳＫ通信システムの動作と同様である。本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムでは、レーザ光源からの光の強度を変調し、送信機から伝送された光信号を分波する前に、その光信号の強度を測定する。
【００８７】
図９は、光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムにおける、光ＦＳＫ変調器からの出力スペクトルの例を示すグラフである。この例において、レーザ光は、１９３ＴＨｚ、０ｄＢｍのレーザ光とし、光強度変調器での消光比を１０ｄＢとし、光強度変調信号からの信号を２０ＧｂｐｓのＮＲＺ信号とし、ＦＳＫ信号源からの信号を１ＧｂｐｓのＮＲＺ信号とし、高周波電気信号源からの信号を５０ＧＨｚの信号とし、光ＦＳＫ変調器における位相変化量を１０５度とした。
【００８８】
図９に示されるような主に２つの周波数成分からなる出力が、シングルモードファイバなどの光ファイバを通過して受信機へ到達することとなる。
【００８９】
受信機（２２）では、光強度検出用の光検波器（３４）が光信号の強度を検出する。分波器（２８）が、送信機から送信された光信号をその波長に応じて分波する。第１の光検出器（２９）は、分波器により分波された一方の光信号を検出する。第２の光検出器（３０）は、前記分波器により分波された残りの光信号を検出する。減算器（３１）は、前記第1の光検出器の出力信号と、前記第２の光検出器の出力信号との差分を計算する。そして、減算器が求めた信号は、図示しないモニターなどに出力されることとなる。
【００９０】
図１０は、このようにして出力される出力信号のアイダイアグラムである。図１０（ａ）は、光強度検出用の光検波器の出力信号を表し、図１０（ｂ）では減算器が求めた出力信号を表す。この例では、先に説明した送信機を用い、光ファイバとして５０ｋｍのシングルモードファイバを用い、光ファイバを伝送後、光強度検出用の光検出器の出力をカットオフ周波数３０ＧＨｚのベッセルフィルタで平滑化し、減算器が求めた出力をカットオフ周波数２ＧＨｚのベッセルフィルタで平滑化したものである。図１０（ａ）から、光強度検出用の光検波器の出力では良好なアイ開口が得られており、デジタル信号伝送が可能であることがわかる。また、図１０（ｂ）から、減算器が求めた出力では強度変調の影響でゼロレベルとマークレベルでの分散が大きくなっているが、アイ開口は確保されて入ることがわかる。以上から、本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムでは、強度変調信号と、ＦＳＫ信号が同時に伝送可能であることがわかる。
【００９１】
（８．ミリ波・マイクロ波パルス発生方法）
以下では、本発明のミリ波・マイクロ波パルス発生方法について説明する。本発明のミリ波・マイクロ波パルス発生方法は、光周波数シフトキーイング変調器と前記光周波数シフトキーイング変調器のＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数の２倍以上の周波数成分に応答できる光検出器を用いたミリ波・マイクロ波パルス発生方法である。このような光検出器としては、「単一走行キャリア・フォトダイオード」（石橋忠夫、伊藤弘、「単一走行キャリア・フォトダイオード」、応用物理、 第70巻、第11号、 p.1304-1307（2001））などが挙げられる。
【００９２】
本発明のミリ波・マイクロ波パルス発生方法は、光ＦＳＫ変調器において、光周波数切替え時に上側波帯、下側波帯の２成分が過渡的に同時に発生するという現象を利用するものである。これらの２成分の周波数差（ＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数の２倍）以上の周波数成分に応答できる光検出器に変調器の出力光を導くと、２成分が同時発生している間のみ周波数差に相当する周波数をもつＲＦ信号が発生する。周波数切替え時の過渡的な現象であるので、光周波数切替えのための信号（ＲＦC）を立ち上がり・立ち下がり時間の短い矩形パルスとすると、非常に短い時間だけＲＦ信号を発生させることができる。
【００９３】
すなわち、本発明のミリ波・マイクロ波パルスの発生方法は、先に説明した光ＦＳＫ変調器を用い、ＲＦｃ電極に印加される信号を例えば高周波矩形パルスであって、立ち上がり時間が１％〜１０％のものを用いることにより、ミリ波・マイクロ波パルスを得るものである。また、このようにして得られたミリ波・マイクロ波パルスを用いれば、ＵＷＢ信号を得ることができるので、ＵＷＢ無線通信システムを得ることができる。例えばＲＦCに立ち上がり時間０．０５ナノ秒の矩形パルスを入力し、ＲＦA電極及びＲＦB電極に入力するＲＦ信号周波数を２５ＧＨｚとした場合、パルス幅０．１ナノ秒の５０ＧＨｚＲＦ信号（ＵＷＢ信号）が得られる。
【００９４】
ＵＷＢ無線通信システムは、1ナノ秒以下という非常に幅の狭いパルス（インパルス波）を用いた、非常に広帯域な周波数幅（数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚ程度）を使用する無線システムであり、通信やリモートセンシングに利用されるシステムである。この方式を用いることにより、従来に比べてより少ない消費電力で高いデータ伝送速度の通信を実現できる。ＵＷＢ無線通信システムの帯域幅は、既存のワイドバンドＣＤＭＡ（Wide-band ＣＤＭＡ）などに比べ千倍以上の帯域幅となる。比帯域幅＝（帯域幅）/（中心周波数）で２５％以上のものを通常、ＵＷＢとよぶ。
【００９５】
ＵＷＢ無線通信システムは、電力スペクトル密度が極めて低い（雑音レベル、DS-SS(直接拡散を用いたスペクトラム拡散方式  SS: Spread Spectrum)以下）という特徴がある。また、ＵＷＢ無線通信システムは、既存の通信システムとの与干渉・被干渉が少なく、共存が可能であるという特徴がある。ＵＷＢ無線通信システムは、平均電力レベルが１ｍＷ以下で数キロメートル伝送できるという特徴がある。また、ＵＷＢ無線通信システムは、極めて短い(ns単位)のパルスを利用しているので、ＲＡＫＥ受信によりマルチパスに強い（すなわち高いパス分離能力を有する）という特徴があり、またレーダとして用いた場合は、高精度測距（数cm単位）が可能（高い距離分解能を有する）という特徴がある。ＵＷＢ無線通信システムは、キャリアが無く、信号放射時間が極めて短いので小型・低消費電力のシステムを構築できるという特徴がある。ＵＷＢ無線通信システムは、常に広い帯域（例えばＧＨｚオーダ）を占有できるので、大容量多元接続・超高速伝送（＜数百Ｍbps）が可能となる。ＵＷＢ無線通信システムは通信と測距が同時にできるのでＩＴＳ (車車間通信など)に応用できる。
【００９６】
ＵＷＢ信号のキャリア周波数は高周波電気信号源の周波数の２倍となるので、高い周波数成分を有する信号を生成でき、また周波数を容易に制御できる。ＵＷＢ信号のパルス波形はＲＦC信号波形によって決まるので、ＵＷＢ信号のパルス形状を例えば、立ち上がり時間などを調整することによって容易に制御できる。
【００９７】
図１１は、本発明のミリ波・マイクロ波パルス発生方法によって出力される出力信号の波形例を表す図面に変るグラフである。図１１（ａ）はＵＷＢ信号（ミリ波・マイクロ波パルス）を表し、図１１（ｂ）はその拡大図を表す。この例では、先に説明した光ＦＳＫ通信システムの送信機（図４；２１）を用い、信号源からの信号を立ち上がり時間が５％である１ＧＨｚの繰り返し矩形パルスとし、高周波電気信号源からの信号を２５ＧＨｚの信号とし、高速光検出器を用いて検出した。なお、ＲＦCによる光位相変化をPとすると、光検出器出力の包絡線はCOS(P/2)SIN(P/2)で表される。ここでP=0度の場合は、λ１のみ出力され、P=180度の場合はλ２のみ出力されるとした。過渡状態では0< P <180度となり光検出器からＲＦ信号が発生する。図１１から、本発明の光ＦＳＫ変調器を用いれば、ＵＷＢ信号を得ることができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の光ＦＳＫ変調器は、光の強度が変化せずＳ／Ｎ比のよい信号を得ることができるので、光情報伝送システムに好適に用いられる。
【００９９】
また本発明の光ＦＳＫ変調器は、高速に光の位相を変調できるので、高速の光情報通信に用いることができる。
【０１００】
また本発明の光ＦＳＫ変調器は、光パケットのラベル部分に位相変調を施せるので、強度変調技術と合わせた光情報伝送システムに好適に用いられる。
【０１０１】
さらに本発明の光ＦＳＫ変調器は、ＲＦA電極とＲＦB電極から入力されるＲＦ信号の強度を制御することで、出力光の振幅を制御できる。したがって、ＲＦC電極での出力光の周波数制御とあわせて、光周波数変調及び光振幅変調を施した光情報伝達システムに好適に用いられる。
【０１０２】
さらに本発明の光ＦＳＫ変調器は、ＲＦパルスを作成する新たなデバイスなのでミリ波領域での伝送のための新たなミリ波源などとして好適に用いられる。
【０１０３】
本発明の光ＦＳＫ通信システムは、光情報伝達システムとして利用できる。
【０１０４】
本発明の多値変調光ＦＳＫ通信システムは、光情報伝達システムとして利用できる。
【０１０５】
本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムは、光情報伝達システムとして利用できる。
【０１０６】
本発明のミリ波・マイクロ波の発生方法は、新たなミリ波・マイクロ波の発生方法として光情報伝達システムなどに利用できる。
【０１０７】
本発明のＵＷＢ無線通信システムは、ＩＴＳなど様々な情報通信分野で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、光ＳＳＢ変調器の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態である光ＦＳＫ変調器の基本構成を表すブロック図である。
【図３】図３は、光ＦＳＫ変調器（図２）の各点での光スペクトルを示す概念図である。
【図４】図４は、本発明の光ＦＳＫ通信システムの基本構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、光ＦＳＫ変調器からの出力スペクトルの例を示すグラフである。
【図６】図６は、光ＦＳＫ通信システムにおける出力信号のアイダイアグラムである。
【図７】図７は、５段階の値を有する信号出力を説明するための図である。図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）、及び図７（ｅ）は、それぞれ「１」、「０．５」、「０」、「−０．５」、及び「−１」の出力を与える場合を示す。
【図８】図８は、本発明の光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムの基本構成を示す概略図である。
【図９】図９は、光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムにおける、光ＦＳＫ変調器からの出力スペクトルの例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、光ＦＳＫ、及び光強度変調通信システムにおける、出力信号のアイダイアグラムである。図１０（ａ）は、光強度検出用の光検波器の出力信号を表し、図１０（ｂ）では減算器が求めた出力信号を表す。
【図１１】図１１は、本発明のミリ波・マイクロ波パルス発生方法によって出力される出力信号の波形例を表す図面に変るグラフである。図１１（ａ）はＵＷＢ信号（ミリ波・マイクロ波パルス）を表し、図１１（ｂ）はその拡大図を表す。
【符号の説明】
【０１０９】
１  光ＳＳＢ変調器
２  第１のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺA）
３  第２のサブマッハツェンダー導波路（ＭＺB）
４  メインマッハツェンダー導波路（ＭＺC）
５  第１の電極（ＤＣA電極）
６  第２の電極（ＤＣB電極）
７  第１のＲＦ電極（ＲＦA電極）
８  第２のＲＦ電極（ＲＦB電極）
９  直流または低周波用電極（ＤＣC電極）
１０  光ＦＳＫ変調器
１１  第３のＲＦ電極（ＲＦC電極）
２１  送信機
２２  受信機
２３  ファイバ
２４  レーザ光源
２５  光ＦＳＫ変調器
２６  信号源
２７  高周波電気信号源
２８  分波器
２９  第１の光検出器
３０  第２の光検出器
３１  減算器
３２  光強度変調器
３３  強度変調信号源
３４  強度測定用光検出器
【図１】
2005134897.tif 000003
【図２】
2005134897.tif 000004
【図３】
2005134897.tif 000005
【図４】
2005134897.tif 000006
【図５】
2005134897.tif 000007
【図６】
2005134897.tif 000008
【図７】
2005134897.tif 000009
【図８】
2005134897.tif 000010
【図９】
2005134897.tif 000011
【図１０】
2005134897.tif 000012
【図１１】
2005134897.tif 000013