(57)【要約】【課題】本発明は、より安定に高周波信号を発生させることを目的とする。【解決手段】本願発明の変調信号発生装置は、位相揺らぎを抑圧するために、光分岐回路３８，３１、光合波器３２、第２の光検波器３３、ＢＰＦ３４、ＬＰＦ４３、低周波信号発振器３７、ＬＰＦ４５、ＬＰＦ２５、制御回路２６及び位相変調器２３を備える。ＢＰＦ３４、乗算器４２及びＬＰＦ４３は、第２の光検波器３３の出力信号を用いて光合波器１３で合波された光波の差周波成分を有する低周波信号を濾波する。低周波信号発振器３７、乗算器４４、ＬＰＦ４５、乗算器３５及びＬＰＦ３５は、低周波信号を用いて光合波器１３で合波された光波同士の位相差を検出する。制御回路２６は、検出した位相差を補正する位相制御信号を位相変調器２３へ出力する。【選択図】図４
2016045443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数成分を有する光周波数コムを分岐する光周波数コム光分岐回路と、
前記光周波数コム光分岐回路からの分岐光周波数コムの一方を分波して周波数の異なる光波を取り出す光分波器と、
前記光分波器で取り出された各光波の位相を、位相制御信号に従って変調する位相変調器と、
前記位相変調器で位相変調された光波のうち少なくとも１つの光波をデータ変調する少なくとも１つの光データ変調器と、
前記位相変調器で位相変調されかつ前記光データ変調器でデータ変調されていない光波と前記光データ変調器でデータ変調された光波とを合波する少なくとも１つの変調光合波器と、
前記変調光合波器で合波された合波光を分岐する変調光分岐回路と、
前記変調光分岐回路で分岐された合波光の一方を電気信号に変換する第１の光電変換回路と、
前記光周波数コム光分岐回路からの分岐光周波数コムの他方と前記変調光分岐回路で分岐された合波光の他方とを合波した光を電気信号に変換する第２の光電変換回路と、
前記第２の光電変換回路の出力信号を用いて前記変調光合波器で合波された光波の差周波成分を有する低周波信号を濾波する差周波成分抽出回路と、
前記差周波成分抽出回路からの低周波信号を用いて前記変調光合波器で合波された光波同士の位相差を検出する位相差検出回路と、
前記位相差検出回路の検出した位相差を補正する前記位相制御信号を、前記位相変調器へ出力する制御回路と、
を備える変調信号発生装置。
【請求項２】
前記差周波成分抽出回路は、
前記第２の光電変換回路の出力信号から前記光周波数コムの各周波数に対応する周波数成分を抽出する帯域濾波器と、
前記帯域濾波器からの出力信号を用いて前記光周波数コムの差周波成分を抽出する乗算器と、
前記乗算器の出力信号のなかから前記光周波数コムの差周波成分を有する低周波信号を抽出する低域濾波器と、
を備える請求項１に記載の変調信号発生装置。
【請求項３】
前記位相差検出回路は、
前記光周波数コムの差周波成分を生成する基準周波数信号発生器と、
前記基準周波数信号発生器からの差周波成分と前記差周波成分抽出回路からの低周波信号を乗算する乗積検波器と、
を備える請求項１又は２に記載の変調信号発生装置。
【請求項４】
複数の周波数成分を有する光周波数コムを周波数の異なる光波に光分波器を用いて分波し、分波された光波のうち少なくとも１つの光波をデータ変調し、分波された光波のうちの少なくとも１つの光波をデータ変調せずにデータ変調した光波と合波して合波光を生成し、当該合波光を電気信号に変換することで変調信号を生成する第１の光電変換手順を有する変調信号発生方法であって、
前記光分波器を用いて前記光周波数コムを分波する前に前記光周波数コムを分岐した分岐光周波数コムと前記合波光の分岐光とを合波した光を電気信号に変換する第２の光電変換手順と、
前記第２の光電変換手順で変換した電気信号を用いて前記合波光の差周波成分を有する低周波信号を濾波し、前記低周波信号を用いて前記合波光に含まれる周波数成分の位相差を検出する位相差検出手順と、
前記光分波器を用いて分波された各光波の位相に、前記位相差検出手順で検出した位相差を補正する位相補正手順と、
を順に有する変調信号発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数コムを用いた変調信号発生回路において安定な変調信号を生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
１００ＧＨｚ以上の周波数の搬送波を用いるテラヘルツ通信では、従来の無線通信より高い周波数を用いるため、既存システムとの干渉がない点や同じ比帯域でも非常に広帯域な通信が可能であるため、将来の伝送システムとしての検討が広く進められている（例えば、非特許文献１参照。）。しかしながら、このような高周波の信号を電気回路で直接生成することは現状の半導体デバイスの性能では難しく、光技術を併用したシステムが多く検討されている。
【０００３】
図１に光技術を用いたテラヘルツ通信用送信回路の構成例を示す。図１に示すテラヘルツ通信用送信回路は、光周波数コム生成部１１と、光分波器１２と、光データ変調器２２と、光合波器１３と、光検波器１４を備える。光周波数コム生成部１１は、周波数Δｆの無線（ＲＦ）信号をもとに、Δｆ間隔の光周波数コムを生成する。光分波器１２は、ｎΔｆだけ離れた２つの光波を抽出する。光データ変調器２２は、光分波器１２の抽出したうちの１つの光波を変調する。光合波器１３は、光変調後の２波を合波する。光検波器１４は、光ヘテロダイン検波によりそれらの差周波ｎΔｆの信号を生成する。このようにすることで、図１に示すテラヘルツ通信用送信回路は、電気的には生成の難しい高周波の信号を生成することが可能となる。
【０００４】
図１に示すテラヘルツ通信用送信回路で生成される信号の品質は、もとのＲＦ信号の品質と同等であり、高品質の信号が生成可能である。しかし、光ヘテロダイン検波に用いる２つの光波の光路長は温度や振動によって変動し、変動はそれぞれの光路に対して同一ではないため、概ね１ｋＨｚ以下の低周波の位相揺らぎが生じる。位相同期ループ（ＰＬＬ）を受信側に置くことによりこの位相揺らぎの影響を受けずに受信することは可能であるが、位相揺らぎそのものは伝達されてしまうため、無線信号の搬送波が揺らぐこととなり、無線端末側で受信信号を基に基準周波数信号を発生させる場合等において無線信号品質に影響を与える。また、複数の高周波信号を生成して、アレイアンテナを構成したり、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による通信容量の増大を図ったり、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）のような高度な変調方式を用いる場合、図１に示すテラヘルツ通信用送信回路は、高周波信号間の位相を同期させる必要があり、位相揺らぎがある場合には十分な性能が発揮できない。
【０００５】
位相揺らぎの抑圧手法として、図２のように、光ヘテロダイン検波後の信号を搬送波周波数の基準信号と同期検波することで位相揺らぎを検出し、位相変調器２３を用いて位相揺らぎを打ち消すように２つの光波の一方に位相変調を印加する方法もある。しかし、安定な基準信号を得ることが難しいこと、および高価な高周波回路が追加となることから現実的ではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｈ．−Ｊ．Ｓｏｎｇ  ａｎｄ  Ｔ．Ｎａｇａｔｓｕｍａ，“Ｐｒｅｓｅｎｔ  ａｎｄ  Ｆｕｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  Ｓｃｉ．ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１，ｐｐ．２５６−２６３，２０１１．
【非特許文献２】Ｙ．Ｙｏｓｈｉｍｉｚｕ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  ｗａｖｅ  ｗｉｔｈ  ｐｈａｓｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ”，ＩＥＩＣＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．１０，ｎｏ．１８，ｐｐ．１−８，２０１３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに対して、図３で示すように、２つの光波それぞれを位相揺らぎより高い周波数の小振幅の正弦波で位相変調し、元の光周波数コムと合波して光検波することで、位相揺らぎを比較的低周波数の搬送波ゆらぎとして検出することが検討されており、この手法を用いたフィードバックループにより位相揺らぎを抑圧できることが確認されている（例えば非特許文献２参照。）。この手法の場合、２つの各光波の光路長揺らぎと元の光周波数コムの光路長揺らぎの影響を受けるため、位相制御量が大きくなり、長期間の安定動作を行うためには位相変調器の位相シフト範囲を非常に広くとる必要がある。また、相対的に短時間の位相ゆらぎに対する制御信号の雑音耐性が低くなるため、制御精度そのものにも影響がある。
【０００８】
したがって、より安定に高周波信号を発生させる手段が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の変調信号発生装置は、
複数の周波数成分を有する光周波数コムを分岐する光周波数コム光分岐回路と、
前記光周波数コム光分岐回路からの分岐光周波数コムの一方を分波して周波数の異なる光波を取り出す光分波器と、
前記光分波器で取り出された各光波の位相を、位相制御信号に従って変調する位相変調器と、
前記位相変調器で位相変調された光波のうち少なくとも１つの光波をデータ変調する少なくとも１つの光データ変調器と、
前記位相変調器で位相変調されかつ前記光データ変調器でデータ変調されていない光波と前記光データ変調器でデータ変調された光波とを合波する少なくとも１つの変調光合波器と、
前記変調光合波器で合波された合波光を分岐する変調光分岐回路と、
前記変調光分岐回路で分岐された合波光の一方を電気信号に変換する第１の光電変換回路と、
前記光周波数コム光分岐回路からの分岐光周波数コムの他方と前記変調光分岐回路で分岐された合波光の他方とを合波した光を電気信号に変換する第２の光電変換回路と、
前記第２の光電変換回路の出力信号を用いて前記変調光合波器で合波された光波の差周波成分を有する低周波信号を濾波する差周波成分抽出回路と、
前記差周波成分抽出回路からの低周波信号を用いて前記変調光合波器で合波された光波同士の位相差を検出する位相差検出回路と、
前記位相差検出回路の検出した位相差を補正する前記位相制御信号を、前記位相変調器へ出力する制御回路と、
を備える。
【００１０】
本願発明の変調信号発生装置では、前記差周波成分抽出回路は、前記第２の光電変換回路の出力信号から前記光周波数コムの各周波数に対応する周波数成分を抽出する帯域濾波器と、前記帯域濾波器からの出力信号を用いて前記光周波数コムの差周波成分を抽出する乗算器と、前記乗算器の出力信号のなかから前記光周波数コムの差周波成分を有する低周波信号を抽出する低域濾波器と、を備えてもよい。
【００１１】
本願発明の変調信号発生装置では、前記位相差検出回路は、前記光周波数コムの差周波成分を生成する基準周波数信号発生器と、前記基準周波数信号発生器からの差周波成分と前記差周波成分抽出回路からの低周波信号を乗算する乗積検波器と、を備えてもよい。
【００１２】
本願発明の変調信号発生方法は、
複数の周波数成分を有する光周波数コムを周波数の異なる光波に光分波器を用いて分波し、分波された光波のうち少なくとも１つの光波をデータ変調し、分波された光波のうちの少なくとも１つの光波をデータ変調せずにデータ変調した光波と合波して合波光を生成し、当該合波光を電気信号に変換することで変調信号を生成する第１の光電変換手順を有する変調信号発生方法であって、
前記光分波器を用いて前記光周波数コムを分波する前に前記光周波数コムを分岐した分岐光周波数コムと前記合波光の分岐光とを合波した光を電気信号に変換する第２の光電変換手順と、
前記第２の光電変換手順で変換した電気信号を用いて前記合波光の差周波成分を有する低周波信号を濾波し、前記低周波信号を用いて前記合波光に含まれる周波数成分の位相差を検出する位相差検出手順と、
前記光分波器を用いて分波された各光波の位相に、前記位相差検出手順で検出した位相差を補正する位相補正手順と、
を順に有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、より安定に高周波信号を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に関連する光技術を用いたテラヘルツ通信用送信回路の一例を示す。
【図２】本発明に関連する位相揺らぎを抑圧手法の第１例を示す。
【図３】本発明に関連する位相揺らぎを抑圧手法の第２例を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る変調信号発生装置の一例を示す。
【図５】位相差の検出原理の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る変調信号発生装置の一例を示す。
【図７】本発明のアレイアンテナへの適用例を示す。
【図８】本発明のＯＦＤＭ信号生成系の適用例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。
【００１６】
（第１の実施形態）
図４に、本実施形態に係る変調信号発生装置の一例を示す。本実施形態に係る変調信号発生装置は、差周波ｎΔｆの高周波変調信号を発生する機能と、高周波変調信号の位相揺らぎを抑圧する機能を有する。
【００１７】
本実施形態に係る変調信号発生装置は、差周波ｎΔｆの高周波変調信号を生成するために、光周波数コム発生器１１、光分波器１２、光データ変調器２２、光合波器１３及び第１の光検波器１４を備える。第１の光検波器１４は第１の光電変換回路として機能し、光合波器１３は変調光合波器として機能する。
【００１８】
本実施形態に係る変調信号発生装置は、位相揺らぎを抑圧するために、光分岐回路３８，３１、光合波器３２、第２の光検波器３３、ＢＰＦ３４、ＬＰＦ４３、低周波信号発振器３７、ＬＰＦ４５、ＬＰＦ２５、制御回路２６及び位相変調器２３を備える。
【００１９】
光分岐回路３８は光周波数コム光分岐回路として機能し、光合波器３２は変調光分岐回路として機能し、第２の光検波器３３は第２の光電変換回路として機能し、ＢＰＦ３４、乗算器４２及びＬＰＦ４３は差周波成分抽出回路として機能し、低周波信号発振器３７及び乗算器４４は基準周波数信号発生器として機能し、乗算器３５は乗積検波器として機能し、低周波信号発振器３７、乗算器４４、ＬＰＦ４５、乗算器３５及びＬＰＦ２５は位相差検出回路として機能する。
【００２０】
位相変調器２３、ＢＰＦ３４及び低周波信号発振器３７は、光周波数コムの周波数成分ごとに備わる。本実施形態では、一例として、光周波数コムに含まれる周波数成分が２個である場合について説明する。
【００２１】
本実施形態に係る変調信号発生方法は、第１の光電変換手順を有する変調信号発生方法であって、第２の光電変換手順と、位相差検出手順と、位相補正手順と、を順に有する。
【００２２】
第１の光電変換手順では、本実施形態に係る変調信号発生装置が、差周波ｎΔｆの高周波変調信号を生成する。
第２の光電変換手順では、光合波器３２の合波光を電気信号に変換する。
位相差検出手順では、低周波信号発振器３７、乗算器４４、ＬＰＦ４５、乗算器３５及びＬＰＦ２５が、周波数成分ｆｍと周波数成分ｆｎの位相差を検出する。
位相補正手順では、制御回路２６が周波数成分ｆｍと周波数成分ｆｎの位相差を補正するための位相制御信号を位相変調器２３に出力し、位相変調器２３が位相制御信号に従って光波の位相を変調する。
【００２３】
本実施形態に係る変調信号発生装置は、光周波数コム発生器１１で発生させた光周波数コムを変調用とリファレンス用に分岐し、一方を光分波器１２で光周波数コムの各周波数成分に分波し、そのそれぞれに位相変調器２３を接続し、そのうちの少なくとも１つにさらに光データ変調器２２を接続する。ここで位相変調器２３には互いに周波数の異なる低周波正弦波信号および直流信号が印加される。そのうちの少なくとも２つの光波を光合波器１３で合波し、光分岐回路３１で分岐させる。そのうちの一方を第１の光検波器１４に入力し、その出力から入力される光波の周波数差の成分を抽出し、高周波信号として出力する。
【００２４】
光分岐回路３１からのもう一方の分岐出力を分岐された光周波数コムと光合波器３２で合波し、第２の光検波器３３に入力し、低域信号を出力する。低周波信号の周波数は、例えば１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、かつそれらの最小周波数間隔が２ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下であることが好ましい。ＢＰＦ３４がこの低域信号から各周波数成分の低周波正弦波信号を抽出する。低周波信号発振器３７−ｍ、低周波信号発振器３７−ｎ及び乗算器４４が周波数（ｆｍ−ｆｎ）の基準信号を発生する。制御回路２６は、周波数（ｆｍ−ｆｎ）の基準信号を用いて各周波数成分の低周波正弦波信号の位相差を検出し、位相差を補正するように各位相変調器２３に印加される直流信号を生成する。
【００２５】
以下、数式を用いて本実施形態の動作を説明する。
光周波数コムは次式で表現される。
【数１】
2016045443.tif 000003
ここで、Ｎは光周波数コムの本数、ａｉはｉ番目の成分の振幅、φｉはｉ番目の成分の位相、Δｆは周波数間隔である。この中の各成分を光分波器で分波し、そのうち２波を合波する。その際各周波数成分に位相変動が付加されるため、合波後の信号は次式で与えられる。
【数２】
2016045443.tif 000004
ここで各成分の位相変動はθｍ（ｔ），θｎ（ｔ）である。
【００２６】
第一の光検波器１４の出力における２波の周波数差の成分は、
【数３】
2016045443.tif 000005
であり、φｍ−φｎは定常位相であるため信号に影響を与えないが、θｍ（ｔ）−θｎ（ｔ）が搬送波の位相揺らぎとして信号品質に影響を与える。
【００２７】
そこで、光分波器１２出力の各光波を、位相変調器２３を用いて低周波の小信号で位相変調し、その低周波成分を制御回路２６で検出し、フィードバック制御により位相の安定化を図ることを考える。この際のｉ番目の成分は次式で与えられる。
【数３２】
2016045443.tif 000006
ここで、αは位相変調の変調指数であり、ｆｉはｉ番目の低周波信号の周波数であり、βｉ（ｔ）は位相制御信号である。
【００２８】
この場合の（式３）の周波数差成分は、
【数４】
2016045443.tif 000007
となり、
【数４２】
2016045443.tif 000008
となるように制御を行い、αが十分に小さくかつｆｍ，ｆｎが変調信号の周波数帯と異なっていれば、
【数５】
2016045443.tif 000009
となり、安定した位相の高周波信号を生成することが可能となる。
【００２９】
光合波器３２で合波後の信号からの低周波信号の抽出について、第２の光検波器３３の出力の低周波成分は、
【数６】
2016045443.tif 000010
となる。ここで、γ（ｔ）はリファレンスとして用いる光周波数コムの光路での位相変動である。
【００３０】
αが十分に小さいとすると、
【数７】
2016045443.tif 000011
となる。ＢＰＦ３４−ｍ及び３４−ｎでｆｍ，ｆｎの成分をそれぞれ抽出し、乗算器４２でそれらの積をとり、低周波信号をＬＰＦ４３で抽出すると、
【数８】
2016045443.tif 000012
となる。
【００３１】
この信号を周波数（ｆｍ−ｆｎ）の基準信号で同期検波すると、誤差信号として、
【数９】
2016045443.tif 000013
が得られ、誤差信号が小さい場合は、
【数１０】
2016045443.tif 000014
と近似でき、位相揺らぎの誤差を検出することができる。
【００３２】
この位相誤差から制御回路２６で位相変調器２３の位相制御信号を生成するが、生成方法としては、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御が一般的である。
【００３３】
（式１０）に示すように本実施形態では、光分波回路３１出力の２つの光波の位相差θｍ（ｔ）−θｎ（ｔ）を検出するため、図５に示すように２つの光波に共通に重畳されている位相揺らぎの影響は受けない。また、光分波器１２での分波後に受ける位相揺らぎについても、光路が近接しているため高い相関が期待でき、相関分の位相揺らぎの影響は受けない。これに対して非特許文献２の手法では、（式７）の信号からｆｍ，ｆｎそれぞれの周波数の信号を抽出し、それぞれを基準となる信号と同期検波して位相誤差を検出して位相制御するため、共通に重畳されている位相揺らぎ及びγ（ｔ）の影響も補償するように位相制御信号を生成する必要がある。実際に制御が必要な成分は（式４）から明らかなように、位相差θｍ（ｔ）−θｎ（ｔ）であるから、本実施形態の方がより効率的に制御信号を生成できることが分かる。すなわち、不要な擾乱の影響を避けて高精度な位相制御を行うことが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態における位相制御信号の印加方法について、βｍ（ｔ）−βｎ（ｔ）の形で付与できればよいため、ｍ番目の位相変調器２３−ｍに与える位相制御信号とｎ番目の位相変調器２３−ｎに与える位相制御信号を逆相とすることにより、同じ駆動信号で片側のみの場合の２倍の位相差を付与でき、位相変調器２３あたりの制御位相量を小さくできる。すなわち、一方の位相変調器２３のみを使用する場合に比較して、同じ駆動回路でより広い範囲の位相差の補償が可能となり、長時間の安定動作が期待できる。
【００３５】
本実施形態において制御のために用いる低周波信号は、データ変調に用いる信号に影響を与えない範囲に設定する必要がある。通常、データ変調では、データ信号を特性インピーダンス５０オームの伝送路で伝送し、ＡＣ結合５０オーム終端により受信し、ＡＣ結合には０．１μＦのキャパシタが用いられるため、その低域カットオフは３０ｋＨｚ程度となる。したがって、低周波信号をそれよりも低い周波数に設定することにより、データ信号に影響を与えることなく低周波信号を重畳することが可能となる。また、低域カットオフよりも高い周波数の信号を重畳する場合には、重畳する信号の変調指数を抑えて、データ信号に影響を与えないようにする必要がある。
【００３６】
低周波信号の周波数間隔について、位相揺らぎの周波数成分は１ｋＨｚ以下であるため、最小で２ｋＨｚ程度あれば十分である。しかし、動作の高速性の点からフィルタを広帯域化した方が有利であり、周波数間隔はそれ以上であることが望ましい。また、周波数間隔が広すぎるとその間に含まれる不要信号が雑音として制御信号に影響を与える。以上の点を考慮して、低周波信号の周波数は１〜１００ｋＨｚの範囲内で、最小周波数間隔２〜５０ｋＨｚ程度に設定することが望ましい。
【００３７】
なお、本実施形態の回路構成は、非特許文献２の回路構成より複雑となるが、第２の光検波器出力をデジタル化し、デジタル信号処理技術を用いて位相制御信号を生成してもよい。
【００３８】
本実施形態において、ＢＰＦ３４−ｍ，３４−ｎで周波数ｆｍ，ｆｎの成分をそれぞれ抽出し乗積検波により差周波成分を検出しているが、単一のＢＰＦでｆｍ，ｆｎの成分をまとめて抽出し、自乗検波により差周波成分を検出することも可能である。この場合、雑音の増加はあるもののＢＰＦの透過特性を緩やかに設定することが可能となり、ＢＰＦでの遅延時間を低くすることができ、位相制御の応答特性を向上することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図６に本実施形態に係る変調信号発生装置の一例を示す。本実施形態と第１の実施形態との違いは、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個の光波を変調した信号の生成を行う点である。このため、本実施形態では、光周波数コムに含まれるＭ個の光波とそれらの周波数基準となる光波の計（Ｍ＋１）個の光波を互いに周波数の異なる正弦波で位相変調し、第２の光検波器出力から低周波成分を抽出する。（Ｍ＋１）個の成分のうち１つを基準として、他のＭ個の周波数成分との積をとり、基準信号に対する位相差を検出し、それらを基にして位相制御信号を生成し位相安定化を行う。
【００４０】
すなわち、（式１）に対応する信号として、
【数１１】
2016045443.tif 000015
が得られ、（式６）に対応する信号として、
【数１２】
2016045443.tif 000016
が得られ、ｉ＝０の信号を基準とすると、次式で表されるＭ個の誤差信号ｅｉ（ｔ）が抽出される。
【数１３】
2016045443.tif 000017
これらの誤差信号を基にして、（Ｍ＋１）個の位相制御信号を生成する。
【００４１】
ここで、基準となるｉ＝０の制御信号β０（ｔ）について、固定の値とすることも可能であるが、制御信号の最大値を抑えるため、平均的な制御量、
【数１４】
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の逆相信号とすることも可能である。この場合は、すべての誤差信号ｅｉ（ｔ）を用いて制御信号βｉ（ｔ）を生成する必要があり、デジタル信号処理技術の適用が不可欠となる。このようにすることにより、第１の光検波器１４からの出力に得られるＭ個の高周波信号の位相を同期させることが可能となる。
【００４２】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、ＢＰＦ３４−１〜３４−Ｍに代えて単一のＢＰＦとしてもよい。この場合、複数の周波数成分を単一のＢＰＦで抽出し自乗検波することによって差周波成分を検出する。但し、複数の周波数成分間の周波数差が同一とならないように低周波数信号の周波数を設定する必要がある。
【００４３】
本実施形態の構成をとることにより、図７の構成のように複数のアンテナから放射される無線信号の位相を調整しビームを形成するアレイアンテナを実現させることができる。すなわち、光分波器１２からの（Ｍ＋１）個の光波を光合波器１３にて等周波数間隔の（Ｍ＋１）／２組の２波の光波に分け、それぞれを独立に（Ｍ＋１）／２個の第１の光検波器１４で検波することで同一周波数の（Ｍ＋１）／２個の高周波信号を生成できる。そして、各高周波信号を（Ｍ＋１）／２個のアンテナに給電することで、アレイアンテナとして動作させることができる。この際、制御回路２６が（Ｍ＋１）個の高周波信号の位相を同期させることで、高精度のビーム形成が可能となる。
【００４４】
また、図８に示すように、光周波数コム発生器１１の発生する高周波信号の周波数間隔Δｆと光データ変調器２２におけるデータ変調のシンボル周期Ｔの逆数と一致させることにより、高速なＯＦＤＭ信号の生成が可能となり、より高度なテラヘルツ通信への適用が可能となる。
【００４５】
以上述べたように、本発明を適用することにより、光周波数コムを用いて生成する高周波信号の位相を安定化することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１１：光周波数コム発生器
１２：光分波器
１３：光合波器
１４、１４−１、１４−（Ｍ＋１）／２：光検波器
２１：発振器
２２：光データ変調器
２３：位相変調器
２４：乗算器
２５、２５−１、２５−Ｍ：ＬＰＦ
２６：制御回路
２７：データ駆動部
３１：光分岐回路
３２：光合波器
３３：第２の光検波器
３４、３４−ｍ、３４−ｎ、３４−０、３４−１、３４−Ｍ：ＢＰＦ
３５、３５−１、３５−Ｍ：乗算器
３６、３６−ｍ、３６−ｎ、３６−１、３６−Ｍ：加算器
３７、３７−ｍ、３７−ｎ、３７−０、３７−１、３７−Ｍ：低周波信号発振器
３８：光分岐回路
４２、４２−１、４２−Ｍ：乗算器
４３、４３−１、４３−Ｍ：ＬＰＦ
４４、４４−１、４４−Ｍ：乗算器
４５、４５−１、４５−Ｍ：ＬＰＦ
【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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