(57)【要約】光計測分野や光ファイバ無線通信分野で利用されるヘテロダイン型の光信号を、簡単な構造で、しかも安定に発生させることを可能とするキャリア残留型信号の生成方法及びその装置を提供すること。  特定波長を有する光波を発生する光源５１とＳＳＢ光変調器５４を含む光変調部とを有し、該光源から出射する光波を該光変調部へ入射し、該光変調部より出射する光波が、０次のベッセル関数に係るキャリア成分と特定の高次のベッセル関数に係る特定信号成分とを含み、該特定の高次のベッセル関数以外の信号成分を抑圧すると共に、該キャリア成分と該特定信号成分の光強度の比率が略１に設定されていることを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置である。  好ましくは、該光変調部は、ＳＳＢ光変調器５４と該ＳＳＢ光変調器の入力部と出力部とを結ぶバイパス用光導波路５６を有することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長を有する光波をＳＳＢ光変調器を含む光変調部へ入射し、該光変調部から出射する光波が、０次のベッセル関数に係るキャリア成分と特定の高次のベッセル関数に係る特定信号成分とを含み、該特定の高次のベッセル関数以外の信号成分を抑圧すると共に、該キャリア成分と該特定信号成分の光強度の比率が略１に設定されていることを特徴とするキャリア残留型信号の生成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該ＳＳＢ光変調器は、２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路をメイン・マッハツェンダー型光導波路の分岐導波路に入れ子型に組み込むものであることを特徴とするキャリア残留型信号の生成方法。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路における各光変調の位相又は強度を調整することを特徴とするキャリア残留型信号の生成方法。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該光変調部は、ＳＳＢ光変調器に入力される光波の一部又は該光波と同じ波長を有する別の光波を、該ＳＳＢ光変調器が出力する光波と合波することを特徴とするキャリア残留型信号の生成方法。
【請求項５】
特定波長を有する光波を発生する光源とＳＳＢ光変調器を含む光変調部とを有し、
該光源から出射する光波を該光変調部へ入射し、該光変調部より出射する光波が、０次のベッセル関数に係るキャリア成分と特定の高次のベッセル関数に係る特定信号成分とを含み、該特定の高次のベッセル関数以外の信号成分を抑圧すると共に、該キャリア成分と該特定信号成分の光強度の比率が略１に設定されていることを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項６】
請求の範囲第５項記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該ＳＳＢ光変調器は、２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路をメイン・マッハツェンダー型光導波路の分岐導波路に入れ子型に組み込むものであることを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項７】
請求の範囲第６項記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路上に膜体を形成又は該膜体の一部を除去することを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項８】
請求の範囲第６項記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路は、各マッハツェンダー型光導波路内の２つの分岐導波路と該分岐導波路に変調電界又は直流バイアス電界を印加する電極との配置が、該２つの分岐導波路に対して非対称構造を有する部分を備えることを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項９】
請求の範囲第６項記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路は、各マッハツェンダー型光導波路内の２つの分岐導波路に変調電界又は直流バイアス電界を印加する電極と該分岐導波路に印加する電界を調整するための調整用電極とを有することを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項１０】
請求の範囲第５項乃至第９項のいずれかに記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該光変調部は、ＳＳＢ光変調器と該ＳＳＢ光変調器の入力部と出力部とを結ぶバイパス用光導波路を有することを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器と該バイパス用光導波路とは、同一基板上に形成されていることを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項１２】
請求の範囲第１０項又は第１１項に記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該バイパス用光導波路の途中に、該バイパス用光導波路中を伝搬する光波の強度を調整するための光強度調整手段を配置することを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【請求項１３】
請求の範囲第５項乃至第９項のいずれかに記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該光変調部は、ＳＳＢ光変調器に入力される光波と同じ波長を有する別の光源の光波を、該ＳＳＢ光変調器の出力部において合波する構成を有することを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、キャリア残留型信号の生成方法及びその装置に関し、特に光計測分野や光ファイバ無線通信分野で利用されるヘテロダイン型の光信号を得るためのキャリア残留型信号の生成方法及びその装置に関する。
【背景技術】  光通信や光計測の分野において、周波数がわずかに異なる２つの光波を重ねあわせて「うなり（ビート）」を発生させ、この「うなり」から必要な情報を取り出すヘテロダイン法が利用されている。
近年では、動画配信サービスによる情報大容量化と情報コンテンツの多様化に伴い、広帯域な周波数資源を利用可能とするため、ミリ波帯（３０〜３００ＧＨｚ）の電波を使用する無線システムが検討されており、特に、ミリ波は、伝送距離が短いため、例えば特許文献１のように、長距離の伝送部分では光ファイバによる光通信を利用し、無線利用者や受信機の近傍では光通信の信号を無線通信に変換して利用する、光ファイバ無線通信方式が採用されている。また、ミリ波は、電気的発振器で発生させることは大変困難であるが、ヘテロダイン法により異なる周波数を持つ光信号を光電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器）に入力し、出力される電気信号を増幅することにより、容易に発生させることができる。
【特許文献１】  特開２００２−３５３８９７号公報
ヘテロダイン法に利用される周波数がわずかに異なる２つの光波を発生させるには、従来よりゼーマンレーザーや一方の光波を周波数シフタで変更する方法などがある。しかしながら、ゼーマンレーザーはＨｅ−Ｎｅレーザーを利用するなど装置が大きくなり、周波数シフタを利用する場合には、複数の光部品を組合わせて構成するため、光源回路が複雑化する上、温度変化等の環境変化により特性が変化するなどの問題がある。
また、複数の半導体レーザーを組合わせる場合でも、２つの光波を同一光軸上に調整する必要がある上、半導体レーザーが温度変化により出力特性が変化することから、２つの光波の周波数の差を一定に保持することが難しいなどの欠点を有していた。
他方、異なる周波数の光波を容易に得る方法として、本出願人は、単側波帯（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ−Ｂａｎｄ、ＳＳＢ）光変調器を提案してきた。
ＳＳＢ光変調器の一例は、以下の非特許文献１にも記載されている。
（非特許文献１）  論文「ＸカットＬｉＮｂＯ３を用いた光ＳＳＢ−ＳＣ変調器」（日隈薫、他４名、ｐ．１７〜２１、「住友大阪セメント・テクニカルレポート  ２００２年版」、住友大阪セメント株式会社新規技術研究所発行、平成１３年１２月８日）
ＳＳＢ光変調器の動作原理について説明する。
図１は、キャリア抑圧をしないＳＳＢ光変調器の原理について示したものである。
光変調器の構造は、ＬｉＮｂＯ３などの電気光学効果を有する基板上にＴｉなど拡散して図１のようなマッハツェンダー型光導波路を形成する。ＳＳＢ光変調器としては、図１のように単一のマッハツェンダー型光導波路に限らず、後述する図２のように、２つのサブＭＺ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）光導波路ＭＺＡ，ＭＺＢがメインＭＺ光導波路ＭＺＣの各アームに並列に配置された入れ子型のＭＺ構造を有するものも、用途に応じて利用可能である。
図１及び２では、マッハツェンダー型光導波路の分岐導波路に変調信号又は直流バイアス信号を印加する電極を、簡略化して図示しており、ＲＦＡ，ＲＦＢは、単一のマッハツェンダー型光導波路の２つの分岐導波路、あるいは図２に示すようなサブＭＺ光導波路ＭＺＡ，ＭＺＢに、マイクロ波の変調信号を印加するための進行波型コプレナー電極を簡略化して図示したものである。また、ＤＣＡ，ＤＣＢは、単一のマッハツェンダー型光導波路の特定の分岐導波路、あるいはサブＭＺ光導波路ＭＺＡ，ＭＺＢに、さらにＤＣＣはメインＭＺ光導波路ＭＺＣに、各々所定の位相差を付与するための直流バイアス電圧を印加する位相調整用電極を簡略化して図示したものである。
ＳＳＢ光変調技術においては、原信号とヒルベルト変換された原信号との和をとることにより、ＳＳＢ変調信号が得られることが知られている。
キャリア抑圧をしない光ＳＳＢ変調を実行するためには、図１のようなデュアル駆動の単独ＭＺ変調器（Ｚカット基板を利用した例を図示する。）を用いれば良い。
入射光をｅｘｐ（ｊωｔ）として、単一周波ＲＦ信号φｃｏｓΩｔをＲＦＡポートから、また、この信号をヒルベルト変換した信号、Ｈ［φｃｏｓΩｔ］＝φｓｉｎΩｔをＲＦＢポートからそれぞれ同時に入力する。
ｓｉｎΩｔ＝ｃｏｓ（Ωｔ−π／２）であるから、マイクロ波用の移相器を利用することにより、２つの信号を同時に供給できる。ただし、φは変調度、ω、Ωはそれぞれ光波とマイクロ波（ＲＦ）信号の各周波数を表す。
さらにＤＣＡポートから適当なバイアスを加えて、ＭＺ光導波路の両アームを透過する光波に位相差π／２を付与する。
これらにより、合波地点での光波の位相項に着目した式は、以下の式（１）で表される。
ｅｘｐ（ｊωｔ）＊｛ｅｘｐ（ｊφｃｏｓΩｔ）＋ｅｘｐ（ｊφｓｉｎΩｔ）＊ｅｘｐ（ｊπ／２）｝＝２＊ｅｘｐ（ｊωｔ）＊｛Ｊ０（φ）＋ｊ＊Ｊ１（φ）ｅｘｐ（ｊΩｔ）｝・・・・・（１）
ここで、Ｊ０、Ｊ１は、０次、１次のベッセル関数であり、２次以降の成分は無視している。
式（１）のように、０次と１次のスペクトル成分は、残存しているが、−１次成分（Ｊ−１）は失われている（これを、模式的に示すと、図１のＭＺ光導波路の右側に示したようなスペクトル分布をした光波が、ＭＺ光導波路から出射される）。そして、Ｊ０で表される０次スペクトル光の周波数は、入射光と同様にωであり、Ｊ１で表される１次スペクトル光の周波数は、ω＋Ωであり、入射光の周波数からマイクロ波の周波数分だけ周波数シフトした周波数となる。
また、−１次成分（Ｊ−１）を残し、１次成分（Ｊ１）を消去するには、ＤＣＡポートに位相差−π／２を付与するバイアスを印加することで達成できる。この場合、−１次スペクトル光は、ω−Ωの周波数を有する。
次に、キャリア成分である０次のベッセル関数を抑圧する方法について説明する。
図２は、キャリア抑圧光単側波帯（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ−Ｂａｎｄ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ  Ｃａｒｒｉｅｒ、ＳＳＢ−ＳＣ）光変調器の光導波路を模式的に表した図である。ＳＳＢ−ＳＣ光変調器の場合には、図２に示すように、単独ＭＺ干渉系の両アームに、サブＭＺ干渉系を備えた設計になっている。
このサブＭＺ光導波路には、図３に示すようような信号を印加する。これは、通常の強度変調をボトム駆動で行っている場合と同じ状況と考えて良い。
このとき、出射光の位相項に着目した式は、次の式（２）により表される。
ｅｘｐ（ｊωｔ）＊｛ｅｘｐ（ｊφｓｉｎΩｔ）＋ｅｘｐ（−ｊφｓｉｎΩｔ）＊ｅｘｐ（ｊπ）｝＝２＊ｅｘｐ（ｊωｔ）＊｛Ｊ−１（φ）ｅｘｐ（−ｊΩｔ）＋Ｊ１（φ）ｅｘｐ（ｊΩｔ）｝
・・・・・（２）
これにより、キャリア成分を含む偶数次のスペクトル成分がキャンセルされていることが分かる（これを、模式的に示すと、図３のＭＺ光導波路の右側に示したようなスペクトル分布をした光波が、ＭＺ光導波路から出射される）。
そして、図１並びに式（１）で示した変調方式（ＳＳＢ光変調）と図３並びに式（２）で示した変調方式（サブＭＺでのキャリア抑圧手法）とを組み合わせることにより、１次スペクトル（Ｊ１項）、−１次スペクトル（Ｊ−１項）のいずれかのみを選択的に発生させることが可能となる。
このように、図１及び図２に示すような、各種のＳＳＢ光変調器に印加する変調信号及び直流バイアス信号などを適宜調整することにより、任意の周波数成分を有するスペクトル光を出力することが可能となる。
本発明の目的は、上述した問題を解決し、光計測分野や光ファイバ無線通信分野で利用されるヘテロダイン型の光信号を、簡単な構造で、しかも安定に発生させることを可能とするキャリア残留型信号の生成方法及びその装置を提供することである。
【発明の開示】
上記課題を解決するために、請求の範囲第１項に係る発明は、特定波長を有する光波をＳＳＢ光変調器を含む光変調部へ入射し、該光変調部から出射する光波が、０次のベッセル関数に係るキャリア成分と特定の高次のベッセル関数に係る特定信号成分とを含み、該特定の高次のベッセル関数以外の信号成分を抑圧すると共に、該キャリア成分と該特定信号成分の光強度の比率が略１に設定されていることを特徴とするキャリア残留型信号の生成方法である。
本発明における「略１」の意味は、キャリア成分と特定信号成分との光強度比が１である場合には、特定の伝送システム（例えば、自己ヘテロダイン型伝送システム）において、最も効果的なヘテロダイン効果が期待されるが、実際の光計測並びに光ファイバ無線通信において本発明を利用する場合に、実用上問題が無い範囲において、キャリア成分と特定信号成分との光強度比が、１から外れる場合を含むという意味である。具体的には、キャリア成分と特定信号との比が、−１０〜＋１２ｄＢの範囲である場合には、実用的にも利用可能である。
また、請求の範囲第２項に係る発明では、請求の範囲第１項に記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該ＳＳＢ光変調器は、２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路をメイン・マッハツェンダー型光導波路の分岐導波路に入れ子型に組み込むものであることを特徴とする。
また、請求の範囲第３項に係る発明では、請求の範囲第２項に記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路における各光変調の位相又は強度を調整することを特徴とする。
また、請求の範囲第４項に係る発明では、請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該光変調部は、ＳＳＢ光変調器に入力される光波の一部又は該光波と同じ波長を有する別の光波を、該ＳＳＢ光変調器が出力する光波と合波することを特徴とする。
また、請求の範囲第５項に係る発明は、特定波長を有する光波を発生する光源とＳＳＢ光変調器を含む光変調部とを有し、該光源から出射する光波を該光変調部へ入射し、該光変調部より出射する光波が、０次のベッセル関数に係るキャリア成分と特定の高次のベッセル関数に係る特定信号成分とを含み、該特定の高次のベッセル関数以外の信号成分を抑圧すると共に、該キャリア成分と該特定信号成分の光強度の比率が略１に設定されていることを特徴とするキャリア残留型信号の生成装置である。
また、請求の範囲第６項に係る発明では、請求の範囲第５項に記載のキャリア残留型信号の生成方法において、該ＳＳＢ光変調器は、２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路をメイン・マッハツェンダー型光導波路の分岐導波路に入れ子型に組み込むものであることを特徴とする。
また、請求の範囲第７項に係る発明では、請求の範囲第６項に記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路上に膜体を形成又は該膜体の一部を除去することを特徴とする。
また、請求の範囲第８項に係る発明では、請求の範囲第６項に記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路は、各マッハツェンダー型光導波路内の２つの分岐導波路と該分岐導波路に変調電界又は直流バイアス電界を印加する電極との配置が、該２つの分岐導波路に対して非対称構造を有する部分を備えることを特徴とする。
また、請求の範囲第９項に係る発明では、請求の範囲第６項に記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路は、各マッハツェンダー型光導波路内の２つの分岐導波路に変調電界又は直流バイアス電界を印加する電極と該分岐導波路に印加する電界を調整するための調整用電極とを有することを特徴とする。
また、請求の範囲第１０項に係る発明では、請求の範囲第５項乃至第９項のいずれかに記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該光変調部は、ＳＳＢ光変調器と該ＳＳＢ光変調器の入力部と出力部とを結ぶバイパス用光導波路を有することを特徴とする。
また、請求の範囲第１１項に係る発明では、請求の範囲第１０項に記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該ＳＳＢ光変調器と該バイパス用光導波路とは、同一基板上に形成されていることを特徴とする。
また、請求の範囲第１２項に係る発明では、請求の範囲第１０項又は第１１項に記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該バイパス用光導波路の途中に、該バイパス用光導波路中を伝搬する光波の強度を調整するための光強度調整手段を配置することを特徴とする。
また、請求の範囲第１３項に係る発明では、請求の範囲第５項乃至第９項のいずれかに記載のキャリア残留型信号の生成装置において、該光変調部は、ＳＳＢ光変調器に入力される光波と伺じ波長を有する別の光源の光波を、該ＳＳＢ光変調器の出力部において合波する構成を有することを特徴とする。
請求の範囲第１項に係る発明により、ＳＳＢ光変調器を利用して０次のキャリア成分と高次の特定信号成分が簡単な構成でかつ容易に生成できる。しかも、ＳＳＢ光変調器は、該光変調器に印加される信号周波数に対応した特定信号成分を出力するため、キャリア成分と特定信号成分との周波数の差が常に一定であり、安定した２つの異なる周波数を有する光波を出力することが可能となる。
さらに、キャリア成分と特定信号成分との強度比を略１とすることにより、自己ヘテロダイン型伝送システムにおいて、ヘテロダイン効果が最も顕著となり、このシステムを用いた光計測応用や光ファイバ無線通信において特に有用に活用することが可能となる。
請求の範囲第２項に係る発明により、ＳＳＢ光変調器として、２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路をメイン・マッハツェンダー型光導波路の分岐導波路に入れ子型を採用しているため、特定信号成分として高次のベッセル関数に係る信号成分から任意の信号成分を選択することや、特定信号成分以外の高次の信号成分の抑圧、さらには、キャリア成分と特定信号成分との光強度の比率を略１に保持するなど、多様な制御が可能となる。
特に、請求の範囲第３項に係る発明のように、ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路における各光変調の位相又は強度を調整することで、容易に上記の複雑な制御を実現することが可能となる。
請求の範囲第４項に係る発明により、ＳＳＢ光変調器に入力される光波の一部又は該光波と同じ波長を有する別の光波を、該ＳＳＢ光変調器が出力する光波と合波することで、ＳＳＢ光変調器において低下する傾向にあるキャリア成分を補償するため、自己ヘテロダイン型伝送システムにおいてヘテロダイン効果が最も高い、キャリア成分と特定信号成分との光強度の比率を略１に維持することが可能となる。
請求の範囲第５項に係る発明により、上記請求の範囲第１項に係る発明と同様に、ＳＳＢ光変調器を利用して０次のキャリア成分と高次の特定信号成分が簡単な構成でかつ容易に生成できる。しかも、ＳＳＢ光変調器により、キャリア成分と特定信号成分との周波数の差を常に一定に保持でき、安定した２つの異なる周波数を有する光波を出力することが可能となる。
さらに、キャリア成分と特定信号成分との強度比を略１とすることにより、自己ヘテロダイン型伝送システムにおいて、ヘテロダイン効果が最も顕著となり、このシステムを用いた光計測や光ファイバ無線通信において特に有用に活用することが可能となる。
また、請求の範囲第６項に係る発明により、上記請求の範囲第２項に係る発明と同様に、特定信号成分として高次のベッセル関数に係る信号成分から任意の信号成分を選択することや、特定信号成分以外の高次の信号成分の抑圧、さらには、キャリア成分と特定信号成分との光強度の比率を略１に保持するなど、多様な制御が可能となる。
請求の範囲第７項に係る発明により、ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路上にバッファ層（ＳｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５等）などの膜体を形成又はその一部を除去することで、各光導波路内を伝播する光波の位相を調整することが可能となるため、特定信号成分として高次のベッセル関数に係る信号成分から任意の信号成分を選択することや、特定信号成分以外の高次の信号成分の抑圧、さらには、キャリア成分と特定信号成分との光強度の比率を略１に保持するなど、多様な制御を容易に実現することが可能となる。
請求の範囲第８項に係る発明により、ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路は、各マッハツェンダー型光導波路内の２つの分岐導波路と該分岐導波路に変調電界又は直流バイアス電界を印加する電極との配置が、該２つの分岐導波路に対して非対称構造を有する部分を備えることで、各光導波路内を伝播する光波の位相状態を非対称に調整することが可能となるため、上記のような多様な制御を容易に実現することが可能となる。
請求の範囲第９項に係る発明により、ＳＳＢ光変調器を構成する２つのサブ・マッハツェンダー型光導波路又はメイン・マッハツェンダー型光導波路などの各マッハツェンダー型光導波路内の２つの分岐導波路に変調電界又は直流バイアス電界を印加する電極に加え、該分岐導波路に印加する電界を調整するための調整用電極を形成しているため、該調整用電極により該分岐導波路内を伝播する光波の位相を調整することが可能となる。しかも、各マッハツェンダー型光導波路に設けられた変調信号又は直流バイアス信号が相互に連動している場合においても、調整用電極により、個別に位相調整することが可能となる。
請求の範囲第１０項に係る発明により、光変調部がＳＳＢ光変調器と該ＳＳＢ光変調器の入力部と出力部とを結ぶバイパス用光導波路を有しているため、上記請求の範囲第４項に係る発明と同様に、ＳＳＢ光変調器において低下する傾向にあるキャリア成分を補償し、自己ヘテロダイン型伝送システムにおいてヘテロダイン効果が最も高い、キャリア成分と特定信号成分との光強度の比率を略１に維持することが可能となる。
請求の範囲第１１項に係る発明により、上記請求の範囲第１０項に係る発明の効果に加え、ＳＳＢ光変調器とバイパス用光導波路とが同一基板上に形成されているため、装置を構成する部品を削減できると共に、製造コストの削減、装置のコンパクト化などを達成することが可能となる。
請求の範囲第１２項に係る発明により、バイパス用光導波路を伝搬する光波の光強度を調整することにより、キャリア成分と特定信号成分との光強度の比率を、略１などの最適な値に制御することが可能となる。
請求の範囲第１３項に係る発明により、光変調部が、ＳＳＢ光変調器に入力される光波と同じ波長を有する別の光源の光波を、該ＳＳＢ光変調器の出力部において合波する構成を有しているため、上記請求の範囲第４項に係る発明と同様に、ＳＳＢ光変調器において低下する傾向にあるキャリア成分を補償し、自己ヘテロダイン型伝送システムにおいてヘテロダイン効果が最も高い、キャリア成分と特定信号成分との光強度の比率を略１に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、単独ＭＺ光導波路におけるＳＳＢ光変調の概略を示す図である。
第２図は、２つのサブＭＺ光導波路と一つのメインＭＺ光導波路とを有するＳＳＢ変調器の概略を示す図である。
第３図は、ＳＳＢ変調器のサブＭＺ光導波路の役割を示す図である。
第４図は、本発明に係るキャリア残留型信号の生成装置を利用した光ファイバ無線通信システムの概略図である。
第５図は、本発明に係る第１の実施例を示す図である。
第６図は、本発明に係る第１の実施例における光スペクトル分布状態を示すグラフである。
第７図は、本発明に係る第１の実施例におけるＰｌとＰｓとの比及び光位相変調指数ｍに関するキャリア成分及び信号成分の出力変化を示すグラフである。
第８図は、キャリア成分と特定信号成分との光強度比を自動調整するための構成を示す図である。
第９図は、本発明に係る第２の実施例を示す図である。
第１０図は、変調電極と光導波路との配置関係を、対称（ａ）又は非対称（ｂ）とした場合の概略を示す図である。
第１１図は、調整用電極を利用する場合の光導波路の近傍における配置状態を示す図である。
第１２図は、本発明に係るキャリア残留型信号の生成装置を利用した光ファイバ無線通信システムの特性評価方法の概略を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明に係るキャリア残留型信号の生成方法及びその装置が適用される光ファイバ無線通信システムの概略を示す図である。
本発明は、図１のような光ファイバ無線通信システムに限らず、光ヘテロダイン干渉計など光計測分野においても適用可能である。
図４の光ファイバ無線システムの下り系システムにおいて、基地局１は、所望のミリ波周波数が得られる光周波数差ｆＲＦで動作させた２つの光源２，３と、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｒｙ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯アナログ変調信号発生器５、およびＳＳＢ光変調器を含む光変調部４から構成される。
光変調部については後に詳述する。光変調部４では、光源２からの光波（周波数ｆ１）が入射され、ＩＦ帯アナログ変調信号発生器５により印加される周波数ＩＦのマイクロ波による光変調を行う。その結果として、キャリア成分（周波数ｆ１）と信号成分（周波数ｆ１＋ＩＦ）とを含む光波を出射する。この状態を示すのがａ点における光スペクトラムである。なお、キャリア成分と信号成分との光強度の比は、略１となるように設定されている。
変調周波数は、電気／光変換と信号生成の容易なＩＦ帯とする。もし、ミリ波信号で変調（電気／光変換）を施すシステム構成を採用すると、共振型電極構造や逆スロット型電極構造をもつミリ波帯の高効率変調器が必要となる上、この場合には特定の高次のベッセル関数に関する特定信号成分以外の信号成分を抑圧することが難しいため、ファイバ伝送中に分散ペナルティの影響を強く受けるなどの課題が生じる。
また、例えば、ＩＦ帯を変調周波数に用いても送信局側から局発光を併せて送信せずにファイバ伝送させるシステム構成では、発振器を搭載した複雑かつ高価なリモートアンテナ局が必要になるといった課題がある。
図４に示す光ファイバ無線通信システムでは、リモートアンテナ局に発振器を搭載せず、かつ、変調光は数ｋｍに渡り分散ペナルティの影響を受けずに低損失にファイバ伝送できるといった特徴をもっている。
つまり、光源１の周波数ｆ１よりミリ波周波数に相当する光周波数差ｆＲＦだけ低い周波数ｆ２（ｆ１−ｆＲＦ）の光波が光源３より出射され光ファイバ７を伝播する。光変調部４から出射された光波は、光ファイバ６を伝播し、光結合部８で周波数ｆ２の光波と合波される。合波された光波は、３つのスペクトルを有する光波であり、光ファイバ９により長距離の伝送が可能である。光ファイバ９を伝播する光波の光スペクトラムは、ｂ点に示す分布を構成する。
リモートアンテナ局１０は光／電気変換部１１と増幅器１２のみの簡単な構成となる。従来のシステムでは、無線信号における周波数利用効率の向上を図るため、不要な高次の信号成分を除去するよう設計されたＲＦフィルタ（ＢＰＦ）をリモートアンテナ局内に実装しなければならなかった。
しかしながら、図４に示す光ファイバ無線通信システムでは基地局１側に、十分に不要な高次の信号成分を抑圧した信号が生成可能であるため、リモートアンテナ局１０をＲＦフィルタの無い低コスト、かつ簡潔な構成にすることが可能となる。
また、このようなリモートアンテナ局１０であれば、送信局側でキャリア周波数を変更しても即時対応できるため、より自由度の高いリモートアンテナシステムを実現できる。
光／電気変換部１１で自乗検波された信号は、増幅器１２により増幅され、送信アンテナ１３からキャリア周波数ｆＲＦで変調周波数ＩＦを有するイメージ抑圧型信号として無線伝送される（図４のｃ点の無線信号スペクトラムを参照）。
受信端末１５は発振器を含まない低コストな構成となる。受信アンテナ１４から受信された電気信号は、自乗検波回路１６を構成する増幅器、バンドバスフィルタ、及び自乗検波器を介し、自乗検波された再生信号を生成する。原理上、基地局側の位相雑音成分や周波数オフセット成分を全く含まず検出することが可能である。すなわち、光源２，３が出射する光波の揺らぎに起因する、光ビート周波数の揺らぎに全く影響を受けない高安定なＩＦ信号成分を再生できる。
検波されたＩＦ信号は、増幅器１７及びＩＦ復調回路１８により、信号データとして出力される。
【実施例１】  以下に、光変調部４におけるキャリア残留型信号の生成方法について、実施例を基に説明する。
図５は、２つのサブＭＺと１つのメインＭＺを有するＳＳＢ光変調器を用いた光変調部の例であり、特に、ＳＳＢ光変調器に入射する光波と同じ周波数を有する光波を、ＳＳＢ光変調器の出口側において合波させる構造を有している。
図５（ａ）では、レーザ光源５１から出射された特定波長の光波は、光ファイバ５２を伝播し、光カプラ又はＹ字状光導波路などによる光分岐部５３により、光波を２つに分け、一方をＳＳＢ光変調器５４に他方をバイパス用光導波路５６に導く。そして、ＳＳＢ光変調器５４から出射する光波と、バイパス用光導波路５６を伝播する光波は、光カプラ又はＹ字状光導波路などによる光合波部５７により合波され、光ファイバ５８を伝播して外部に出射される。
ＳＳＢ光変調器５４には、２つのサブＭＺ光導波路６０，６１と、１つのメインＭＺ光導波路６２が入れ子型に形成されており、図２と同様に、サブＭＺ光導波路上に配置したＲＦ電極（２ポート）、及び各サブＭＺ光導波路とメインＭＺ光導波路の位相変化量を調整するための直流バイアス電極（３ポート）が形成されている。
ＲＦ電極に変調信号を加えると、サブＭＺの各分岐導波路中の位相変調光は、第１種ベッセル関数Ｊｎ（ｍ）（ｎ＝１，２，・・・，ｍは光位相変調指数）に従うため変調周波数のｎ倍成分に光パワーが分配される。
もしＲＦポートに（１＋Ｈ）・φ（ｔ）（Ｈはヒルベルト係数、φ（ｔ）は変調信号。「（１＋Ｈ）・φ（ｔ）」は、ＲＦポートの一方にφ（ｔ）の信号を印加し、他方のＲＦポートにＨ［φ（ｔ）］を印加することを意味する。）を満足する信号を加えると、ＳＳＢ光変調器の出力Ｅｏｕｔの特性は、
Ｅｏｕｔ＝Ｅｉｎ／２＊ｅｘｐ（ｊω０ｔ）＊｛ｅｘｐ（ｊｍｃｏｓΩｔ）＋ｅｘｐ（ｊｄ１）＊ｅｘｐ（−ｊｍｃｏｓΩｔ）＋ｅｘｐ（ｊｄ２）＊ｅｘｐ（ｊｍｓｉｎΩｔ）＋ｅｘｐ（ｊｄ３）＊ｅｘｐ（−ｊｍｓｉｎΩｔ）｝・・・・（３）
と表せる。ここで、ＥｉｎはＳＳＢ光変調器５４への入力光の振幅、ω０は入力光の角周波数、Ωは変調信号の角周波数、ｍは光位相変調指数、ｄ１〜ｄ３はそれぞれ印加電圧量に応じて与えられる各光導波路の位相変化量である。
なお、光位相変調指数ｍは、次式で定義される。
ｍ＝π＊（Ｖ／Ｖπ）・・・・・（４）
ここで、Ｖは変調信号ＲＦの振幅値であり、ＶπはサブＭＺの各分岐導波路に関し、位相変調器としての半波長電圧である（ここでは、各分岐導波路は全て同じＶπと仮定している）。
ｍと同時にｄ１〜ｄ３を調整すると、合波後、各光導波路で生成されるＪｎ（φ）の特定成分が同位相の時には強め合い、逆位相の時にはキャンセルし合うなどし、最終的に特定成分の抽出や抑圧が可能となる。
本発明に係るキャリア残留型信号の生成方法及びその装置では、ＳＳＢ光変調器を含む光変調部において、これらの光位相変調指数と位相変化量等を調整し、キャリア成分及び特定の信号成分のみを抽出すると共に、両者の光強度比が略１となるように設定することにより、自己ヘテロダイン伝送方式の条件を満足するキャリア残留型信号を生成している。
図５（ａ）のＳＳＢ光変調器５４において、ω０＝６０ＧＨｚ、Ω＝１ＧＨｚとし、上述した図２のＳＳＢ−ＳＣ光変調器のように、１次のベッセル関数に係る信号成分（Ｊ１）のみを抽出し、キャリア成分（Ｊ０）及び他の高次成分を抑圧するように制御すると、ＳＳＢ光変調器５４からの出射光は、図６（ａ）に示すように、６０ＧＨｚから１ＧＨｚだけ周波数がシフトするスペクトルが得られる。
これに、図５（ａ）に示すように、バイパス用光導波路５６を伝播するキャリア成分のみを有する光波を合波すると、光ファイバ５８を伝播する光波の光スペクトルは、図６（ｂ）のように形成される。
キャリア成分の強度と特定信号成分（Ｊ１）との光強度の比は、分岐導波路５３の光波の分岐比や、バイパス用光導波路５６における光波の光強度を調整することにより行うことが可能である。
なお、バイパス用光導波路５６中にアッテネータを設置し、バイパス用光導波路５６中を伝播する光波の光強度を調整可能にすることも可能である。
また、ＳＳＢ光変調器５４の代わりに、図１のような単独ＭＺ光変調器を利用して、キャリア成分及び１次のベッセル関数に係る信号成分のみを出力するよう調整し、ＳＳＢ光変調器から出射するキャリア成分と、バイパス用光導波路５６を伝播する光波（キャリア成分と同じ周波数）とを、両者の位相及び光強度を調整することにより、図６（ｂ）に示すようなキャリア残留型信号を生成することも可能である。
図５（ａ）においては、ＳＳＢ光変調器５４の外部に、光ファイバなどによるバイパス用光導波路５６を設けたが、図５（ｂ）に示すように、ＳＳＢ光変調器を形成するサブＭＺ光導波路７４，７５及びメインＭＺ光導波路７６と併せて、バイパス用光導波路７２を同一基板上に組み込み、光変調部７０を構成することも可能である。
この場合には、光分岐部７１、及び光合波部７３も同様に、同一基板上に形成することが可能である。
光変調部７０からの出力光のスペクトル分布を調整する際には、図５（ａ）と同様に、ＳＳＢ光変調部に印加される光位相変調指数や位相変化量を調整する方法、また、光分岐部７１の光波の分岐比やバイパス用光導波路７２における光波の光強度を調整する方法などがある。
さらに、図５（ｃ）に示すように、ＳＳＢ光変調器５４から出射する光波に、キャリア成分に相当する光波を重ね合わせる方法として、レーザ光源５１と同じ波長を有する他のレーザ光源８０を設ける方法もある。
レーザ光源８０より出射した光波は、光導波路８１を伝播し、光合波部８２において、ＳＳＢ光変調器から出射する光波と合波される。そして合波後の光波は、光ファイバ５８を伝播し外部に出射される。
光ファイバ５８を伝播する光波のスペクトル分布を調整するには、レーザ光源５１，８０のパワー比を調整する方法や、ＳＳＢ光変調器に印加される光位相変調指数や位相変化量を調整する方法、また、光導波路８１を伝播する光波の強度を調整する方法、さらには、光合波部８２における光波の結合比を調整する方法などがある。
図７は、図５（ａ）におけるＳＳＢ光変調器への入射光の光強度Ｐｓとバイパス用光導波路を伝播する光波の光強度Ｐｌ、及び光位相変調指数ｍに係るキャリア成分（Ｊ０）、特定信号成分（Ｊ１）、その他の高次の信号成分（Ｊ３）との光強度の関係を示すグラフである。
図７（ａ）においては、ｍ＝０．２に一定状態に保持した場合、Ｐｌ／Ｐｓ≒０．４において、キャリア成分（Ｊ０）と特定信号成分（Ｊ１）との光強度が略１の状態となることが理解される。これにより、ＳＳＢ光変調器にバイパス用光導波路を組合わせた光変調部は、キャリア残留型信号の生成方法としては、有効な手段であり、しかも、ＰｌとＰｓの比率を調整することにより、容易にＪ０とＪ１との強度比が調整可能であることが理解される。
また、図７（ｂ）は、光位相変調指数ｍを変化させた場合の各成分の強度変化をしめすものである。特に、ｍ＝０．２の場合、Ｐｌ／Ｐｓ≒０．４でＪ０とＪ１との強度比が略１となる場合において、Ｐｌ／Ｐｓ≒２ｍとなる関係で、ｍを変化させた場合、図７（ｂ）のように、Ｊ０とＪ１との強度比が略１の関係を維持しながら変化していることが理解される。このことから、Ｊ０とＪ１との強度が略１となる関係を満足するＰｌ／Ｐｓの値及びｍの値を決定し、Ｐｌ／Ｐｓ＝ｋ×ｍ（ｋは、比例定数）を満足するようにｍ並びにＰｌとＰｓとを変化させることにより、光位相変調指数ｍが変化した場合でも、常にキャリア成分（Ｊ０）と特定信号成分（Ｊ１）との光強度が略１の状態に保持することが可能となる。
図８は、図５（ａ）又は（ｂ）のようにバイパス用光導波路を用いた場合における、キャリア成分と特定信号成分との光強度比を自動調整する方法を示した図である。
図５（ａ）と同様に、レーザ光源５１から出射された特定波長の光波は、光ファイバを伝播し、光カプラ又はＹ字状光導波路などによる光分岐部５３により、光波を２つに分け、一方をＳＳＢ光変調器５４に他方をバイパス用光導波路５６に導く。ＳＳＢ光変調器５４には、変調回路８３により所定の変調信号が入力される。
バイパス用光導波路５６の途中には、ＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）などの光波の透過量を可変調整可能な光強度調整手段８４を配置する。
そして、ＳＳＢ光変調器５４から出射する光波と、バイパス用光導波路５６を伝播する光波は、光カプラ又はＹ字状光導波路などによる光合波部５７により合波され、光ファイバ５８を伝播して外部に出射される。
仮に、ＳＳＢ光変調器５４からは特定信号成分の光波のみ出力され、キャリア成分の光波はバイパス用光導波路から供給される場合には、図８のように、光カプラ８５，８７、及び光検出器８６，８８を利用して、光強度調整手段を制御する。
つまり、バイパス用光導波路を伝搬する光波の一部を、光カプラ８５を介して光検出器８６に導出し、他方、ＳＳＢ光変調器５４が出力する光波の一部を、光カプラ８７を介して光検出器８８に導出する。光検出器８６の出力はキャリア成分の光強度に対応し、光検出器８８の出力は特定信号成分の光強度に対応することから、両者の出力信号を比較器８９に導入し、比較器８９の出力に応じて、光強度調整手段８４の透過量を調整する。
このような構成により、キャリア成分と特定信号成分との光強度比を自動調整することが可能となる。
また、ＳＳＢ光変調器５４がキャリア成分及び特定信号成分を含む光波を出力している場合には、光カプラ８５の設置位置を、光ファイバ５８上で光合波部５７より下流側に設ける。そして、光検出器８６にはキャリア成分の光波のみ検出可能な光検出器を、光検出器８８には特定信号成分の光波のみ検出可能な光検出器を配置することにより、キャリア成分と特定信号成分の光強度を各々検出することが可能となる。
各光検出器の出力信号は、上記と同様に、比較器８９に導入され、その比較結果に基づき光強度調整手段が制御される。
【実施例２】  次に、本発明のキャリア残留型信号の生成方法及びその装置に関する第２の実施例について説明する。
図９は、２つのサブＭＺ光導波路９４，９５と１つのメインＭＺ光導波路９６とを有するＳＳＢ光変調器９２を用いた光変調部の例であり、特に、ＳＳＢ光変調器内の光導波路上にバッファ層（ＳｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５等）などの膜体９７を成膜あるいは、その一部をトリミングすることで、キャリア成分と特定信号成分との抽出及び、両者の光強度比を調整するものである。
このような光変調部は、ＳＳＢ光変調器の直流バイアス等を最適に調整することが困難な場合でも、ＳＳＢ光変調器の特性をモニタしながら、光導波路上に形成された成膜部分のトリミングを適宜行い、最適な設定値を実現することができる。
図９（ｂ）及び（ｃ）は、サブＭＺ光導波路に係る各位相状態を、以下のように設定した場合において、膜体９７のトリミングにより、キャリア成分（Ｊ０）と特定信号成分（Ｊ１）との光強度が略１となるように調整した場合の結果を示す。
サブＭＺ光導波路９４の第１のアーム（図９（ａ）の１ｓｔ）を基準として、サブＭＺ光導波路９４の第２のアーム（２ｎｄ）の位相差をπ、サブＭＺ光導波路９５の第３のアーム（３ｒｄ）の位相差を１．１π、そして、サブＭＺ光導波路９５の第４のアーム（４ｔｈ）の位相差を２．９πとなるように、各光導波へ印加される直流バイアス電極の電圧を設定する。
光位相変調指数ｍ＝０．１５において、キャリア成分（Ｊ０）と特定信号成分（Ｊ１）との比が略１となるように、サブＭＺ光導波路９４，９５の膜体９７をトリミングし、その後、光位相変調指数ｍを変化させる。図９（ｃ）は、ｍの変化に対するキャリア成分（Ｊ０）及び高次の信号成分の変化の様子を示したものである。
図９（ｂ）及び（ｃ）のグラフより、ＳＳＢ光変調器からの出力光のスペクトル調整に際しても、ＳＳＢ光変調器内の各光導波路上に膜体を成膜あるいはトリミングすることにより、キャリア成分及び特定信号成分の抽出及び光強度比の調整が可能となることが理解される。
【実施例３】  次に、本発明のキャリア残留型信号の生成方法及びその装置に関する他の実施例について説明する。
図１０は、ＳＳＢ光変調器内の光導波路１１４と変調電極である信号電極１１０及び接地電極１１１との配置関係を示す図であり、図１０（ａ）のように、変調電極と光導波路との配置関係を対称に配置する場合と、図１０（ｂ）のように非対称とする場合では、光導波路に印加される電界強度が変化するため、光位相変調指数ｍや各光導波路を伝播する光波間の位相差を変化させることが可能となり、ＳＳＢ光変調器から出射する光スペクトルを調整することが可能となる。
なお、１１２は電気光学効果を有する基板、１１３はバッファ層を示す。
また、図１１のように、変調電極を構成する信号電極１２１及び接地電極１２２との間に、分岐導波路１２０に印加する電界を調整するための調整用電極１２３，１２４を形成することも可能である。この調整用電極により分岐導波路内を伝播する光波の位相を調整することが可能となる。
例えば、各マッハツェンダー型光導波路に設けられた変調信号又は直流バイアス信号が相互に連動し、個別に微調整することが困難な場合においても、調整用電極により各光導波路について個別に位相を調整することが可能となる。
さらに、調整用電極１２３，１２４の形状・配置については、各光導波路毎に異なる設定を行うことにより、各光導波路に適した制御を行うことが可能となる。
次に、本発明に係るキャリア残留型信号の生成方法及びその装置を光ファイバ無線通信システムに適用した場合の特性評価方法について説明する。
図１２に、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号を用いた伝送試験の実験構成例を示す。
光変調部２３には、上述した図５（ａ）の光変調器を用いた。
基地局２０を構成する光源２１，２２には１．５μｍ帯の波長可変光源を２台使用した。光源２１及び２２は、光スペクトルアナライザーで６０ＧＨｚ帯キャリアが得られるように、予め波長差（０．４８ｎｍ程度）を確認しながら、ＧＰ−ＩＢ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｂａｓｓ）制御により、それぞれ独立にモード・ロックする。モード・ロック後の波長安定度は５×１０−８、線幅は１ＭＨｚである。
エラーアナライザ４２から出力される通信速度１５５．５２Ｍｂｐｓの擬似ランダムパルスパターン（ＰＲＢＳ：２７−１）は、ＱＰＳＫ送信機２６によりＱＰＳＫ変調（中心周波数７００ＭＨｚ）を施された後、増幅器２５を介し９０度ハイブリッド２４へ入力される。ここで変調信号は原信号とヒルベルト変換された信号とに分岐され、光変調部２３に組み込まれたＳＳＢ光変調器の各ＲＦポートへ入力される。
そして、２つのサブＭＺ光導波路とメインＭＺ光導波路を有するＳＳＢ光変調器において、３箇所の直流バイアス電圧２７を調整することにより、特定の高次のベッセル関数に係る特定信号成分を除く信号成分（「信号成分」を「イメージ成分」とも言う）を抑圧した光信号が生成される。本実験では、特に、１次のベッセル関数に係る信号成分を残すため、下側波帯成分と不要な高次成分を抑圧した信号が得られるようにバイアス調整している。
光変調部２３を出射する光波は、光ファイバ２８を伝播すると共に、光源２２から出射され光ファイバ２９を伝播している光波と、３ｄＢカプラ３０にて合波される。合波された光キャリア成分および信号成分はシングル・モード・ファイバ（ＳＭＦ）３１（ファイバ長：２ｍ、５ｋｍ、１０ｋｍ）中を伝送される。
光／電気変換部には応答帯域５０ＧＨｚの単一走行キャリア・フォトダイオード（ＵＴＣ−ＰＤ）３３を用いた。また、この前段には入力パワーを調整するための可変光アッテネータ３２を挿入した。
送信回路側と受信回路側とは導波管３５で接続されており、フォトダイオード３３の出力は増幅器３４により増幅され、導波管３５を伝播する。導波管３５の途中には可変ＲＦアッテネータ３６を挿入し、パワーメータ３８でモニタしながら受信回路への入力ＲＦパワーを調整する。３７は、導波管３５を伝播するミリ波の一部をパワーメータ３８に分岐する分岐導波管である。
受信回路側では、自乗検波回路３９はＧａＡｓをベースに作製された小型なＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ＩＣ）モジュールであり、増幅器とバンドパスフィルタおよび自乗検波器を内蔵している。得られた再生信号は増幅器４０を介し、ＱＰＳＫ復調器４１にて復調された後、エラーアナライザ４２により同期検波され、送受信信号を比較し、ビット誤り率特性が取得される。なお、本実験ではエラー訂正処理は動作させなかった。
上記の特性評価方法により、本発明に係るキャリア残留型信号の生成装置を利用した光ファイバ無線通信システムの特性を調査すると以下の結果が得られた。
（１）ＲＦ信号の生成と検波スペクトラム
生成スペクトルのキャリア周波数は、５９．５３ＧＨｚ、ＩＦ信号は中心周波数７００ＭＨｚの無変調波とした。
光位相変調指数ｍが低い場合には、イメージ成分は十分に抑圧されているもののＪ１／Ｊ０≒１とはならないが、光位相変調指数を増大させｍ＝０．６付近に設定すると、イメージ抑圧比（Ｊ１／Ｊ０とＪ２／Ｊ０との差）が約３０ｄＢを確保でき、かつ、Ｊ１／Ｊ０≒１となるスペクトルが生成できた。
なお、光位相変調指数を０．６以上により高く設定すると、不要な下側波帯Ｊ−１や高次成分Ｊ２、Ｊ３が発生し、Ｊ＋１／Ｊ０≠１となる傾向にある。
光位相変調指数を約０．６に設定して利用する場合には、アンテナ局においてＲＦフィルタを用いなくとも、６０ＧＨｚ帯技術基準であるスプリアス−１０ｄＢｍ以下を達成できることが確認できた。
また、光ビート周波数による周波数オフセットのため生成ミリ波の周波数も不安定なものとなり、オフセット量は最大で２０ＭＨｚ（品質：３３４ｐｐｍ）となることが確認された。しかしながら、送信された無線信号を再生した際、再生信号の安定性は高く、自己ヘテロダイン伝送方式の利点である光ビート周波数の揺らぎの影響を受けにくい特性が確認できた。
このことから、本発明に係るキャリア残留型信号の生成装置を、光ミリ波ビート信号生成法に適用した場合でも、通信システムへ利用可能な安定な信号が再生できることを確認できた。ただし、生成ミリ波の周波数オフセット量は６０ＧＨｚ帯無線の品質基準内（５００ｐｐｍ以下）に収める必要があり、使用する各光源は発振波長に対する波長安定度８×１０−８以下のものを用いることが好ましい。
（２）信号伝送特性
ＳＳＢ光変調器の光位相変調指数は、ｍ＝０．１９πとし、ＵＴＣ−ＰＤへの入力パワーは−２．６ｄＢｍに設定し、光ファイバ長は２ｍ、５ｋｍ、１０ｋｍの３種類を測定した。
受信ＲＦパワーが−６０ｄＢｍ以下ではほぼファイバ長に依存しないＣＮ（キャリア対ノイズ）比特性が得られ、受信ＲＦパワーが−６０ｄＢｍ以上では、非線形なＣＮ比特性を示した。これは検波機の入力上限レベルが近いためと想定される。
また、回線設計値として空中線送信電力１０ｍＷ、信号帯域１００ＭＨｚ、アンテナ利得６ｄＢｉ（送受）、空間距離５ｍを用いた場合、算出される受信ＲＦパワーは−６０ｄＢｍとなる。同実験結果から、この時に得られるＣＮ比は２０ｄＢであった。
受信ＲＦパワーに対するＱＰＳＫ／１５５．５２Ｍｂｐｓ信号（中心周波数７００ＭＨｚ）の誤り率特性を評価した。実験系の設定（光位相変調指数、ＰＤ入力パワー、ファイバ長）はＣＮ比測定時と同条件とした。
実験の結果、ビット誤り率は受信ＲＦパワー−６２ｄＢｍ〜−７２ｄＢｍにわたりファイバ長にほとんど依存せず、−６０ｄＢｍ以下でエラーフリーになることが分かった。
前述と同様、回線設定値に空中線送信電力１０ｍＷ、アンテナ利得６ｄＢｉ（送受）を用いると、ビット誤り率は空間距離５ｍでエラーフリー、１２ｍで１０−４となる結果が得られた。
また、８ＰＳＫ信号（中心周波数７００ＭＨｚ）を１０ｋｍにわたりファイバ伝送させた際に、得られる受信Ｉ−Ｑコンスタレーションを調べたところ、１０ｋｍファイバ伝送させても元信号と比べ遜色のない良好なコンスタレーションが得られることが分かった。さらに、広帯域変調信号の伝送例として、ＢＳ放送信号（８ＰＳＫ、マルチキャリア）の伝送を試みた。１０ｋｍにわたりファイバ伝送させ、リモートアンテナ局で無線送信した場合でも、ＢＳ放送信号を端末で受信できることが確認された。
この結果により、広帯域なディジタル変調信号でも、本発明に係るキャリア残留型信号の生成装置を利用した光ファイバ無線通信システムにおいては、１０ｋｍに渡り良好に伝送できることを確認した。
本発明は、以上説明したものに限られるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲において、当該技術分野において公知の技術を付加したものも包含するものであることは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】  以上、説明したように、本発明によれば、光計測分野や光ファイバ無線通信分野で利用されるヘテロダイン型の光信号を、簡単な構造で、しかも安定に発生させることを可能とするキャリア残留型信号の生成方法及びその装置を提供することができる。
【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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【国際調査報告】
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