光側帯波に対する偏光マニピュレーションに基づく光２トーン信号の安定生成とその波長無依存動作
Stable optical two-tone signal generation based on manipulating polarization of optical sidebands andits wavelength-independent operation
成分の偏光のみが選択的に傾く。これにより不要波長成分を偏光子で抑圧することができ、これを基本原理とする。偏光子の消光比は広い波長範囲に対して得られるため、波長や光周波数差の可変性を有する OTT
信号生成が実現できる。
２．研究の背景・動向

千葉 明人 (Akito CHIBA, Ph. D.)

近年、無線通信におけるミリ波帯の利活用が加速し群馬大学大学院 理工学府 電子情報部門 助教ている。2013 年に標準化された 60GHz 帯無線通信(Assistant Professor, Faculty of Science and Technology,
Gunma University)（IEEE 802.11ad）は、その動向を端的に示している。

応用物理学会 日本光学会 電子情報通信学会 米国光学会 (OSA) 米国

搬送波周波数が更に上となる 120GHz を利用した非電気電子学会フォトニクスソサイエティ (IEEE-PS)

圧縮高精細テレビ（HDTV）のデータ伝送も、北京オ

受賞：吉町先生記念賞 (1999 年度)
研究専門分野：光工学

リンピックで示されている[1]。
ミリ波帯の通信応用については、1950 年代後半から既に検討されていた。日本発の試みのひとつとして、50GHz 帯のミリ波をキャリアとする、中継区間長

光技術と無線技術を相補的に活用する「光8.4km の 2 中継伝送[2]が知られている。当時の最先端―無線融合技術」の検討が進んでいる。
この技術では、技術を駆使してそのポテンシャルは示されていたもの

周波数（波長）差が安定し位相も同期している 2 波長の、この帯域を利活用する試みはその後停滞した。その連続光が必須となる。この連続光のペアは「光 2 トの主な背景として、デバイス開発が発展途上にあったーン（Optical Two-Tone:OTT）信号」と呼ばれ、本点に加え、次の 2 点に要約できる[3]。

あらまし

稿ではこの生成について述べる。電気光学光変調器に

1 点目は「伝送路の課題」である。マイクロ波帯により生成した光側帯波に対して、光の自由度のひとつ

比べて、ミリ波帯の電波は大気中での減衰を強く受けである「偏光」を操作し、任意の波長に対する光 2 トる。これは導波管により回避できたものの、低い伝搬ーン信号の生成を実現した。その基本原理および光学

損失と単一モード動作との両立が困難であった。これ系の実装を提案し、安定動作が得られることを実験的が、導波管の接続や曲げに起因するモード変換・逆変に裏付けた。この手法は光フィルタを要しないため、換と相まって、電波の干渉による波形歪みをもたらし

シンプルな構成で波長や周波数差の可変性が得られるていた。
2 点目は「代替技術の台頭」である。同時期に発明ものとして有用性が期待できる。

されたレーザ[4]を端として、伝送路（光ファイバ）も
１．研究の目的実現された。その低損失化が急速に進むとともに、半本研究の目的は、OTT 信号の生成における、波長や導体レーザや光ファイバ増幅器等の要素技術も揃い、周波数差の制約を払拭する手法の開拓である。電気光

ミリ波帯の電波より 3-4 桁周波数が高い光波をキャリ学光変調器を用いる信号生成の場合、所望の波長成分アとする通信の実現に焦点がシフトした。これらを礎に付随して生じる不要波長成分の抑圧が具体的課題ととする光ファイバ通信は、現在、基幹通信網のみならなる。帯域除去光フィルタを用いると、これは容易にず、メトロ・アクセスネットワークの基盤としても不可能であるものの、これが波長や周波数差を制約する

可欠となっている。

元ともなる。そこで、光の自由度のひとつである「偏最近進んでいるミリ波帯の「返り咲き」は、上述し光」の利用を提案する。異なる変調度で垂直偏光・水た 2 点の側面から整理できる。前者（伝送路の課題）

平偏光の各々を変調して合波すると、不要となる波長については「発想の転換」ともいえる。初期の検討に
1

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Stable optical two-tone signal generation based on manipulating polarization of optical sidebands andits wavelength-independent operation
おける位置づけは「マイクロ波による基幹通信網を代

同期ループ[12][13]等も知られているが、ループ帯域

替するもの」
で、長距離伝送の実現が求められていた。

による制約を伴う。高い非線形光学効果を有する光フ

一方現在は、自由空間を伝搬路として「ケーブルレスァイバ[14]や、半導体光増幅器[15]における縮退 4 光

で近距離間の高速情報伝送を実現」する点に主眼が置

波混合を利用する手法も示されているが、光フィルタ

かれている。
長距離間や、
障害物がある場合の対策が、の利用を伴う。これらに対し、得られる周波数差の自後者（光ファイバ通信）となる。端末における送受信

由度およびその安定性も高いアプローチとして、強誘では無線信号を用い、無線信号を光に重畳して伝送を電体の電気光学効果に基づく光の外部変調による手法行う。この形態をとると、既存の光通信網を利用でき、[16]が 1990 年代初頭に示された。
いわゆる搬送波抑圧

距離や障害物による制約を回避できる。無線端末間を

両側波帯変調を光波に適用して、外部変調器を駆動す「光通信網で」つなぐこの形態は Radio over Fiber

る RF 信号に対して周波数が 2 倍のビートを得たもの（RoF）と呼ばれており、光―無線融合通信の物理的である。外部変調器における光波の干渉を利用してキ基盤となる。この形態では、大気（水蒸気）による無ャリアを抑圧するため、光フィルタによる波長の制約

線信号の減衰を積極的に利用して、電波の送受信エリは生じない。8km のシングルモードファイバ伝送後も、アを区切る事も可能となり、混信を回避できるメリッビート信号の線幅がほぼ不変である事が実測により確トもある。

認されている。高次の光側帯波のペアを利用できると、光波に重畳した信号を無線に戻す際には、別の光波

周波数間隔が広い OTT 信号を低周波信号源から生成とのビートを光検出器（フォトダイオード）で検出すでき、一種の周波数逓倍が可能となる。これはデバイる。即ち、無線の搬送波周波数と同じ周波数差を有す

スの駆動周波数の抑制に繋がり有用性が高いため、高る 2 光波が RoF では必要となり、各光波の位相も同期

次の光側帯波のみを抽出する手法を課題として多々検している必要がある。この 2 光波は「光 2 トーン

討が進んでいる。光フィルタ[17][18]による所望波長（Optical Two-Tone:OTT」信号」と呼ばれている。

成分の抽出は、最も直接的なアプローチとなるが、変この OTT 信号のうち、一方の波長成分に無線信号を調を施す搬送波の波長を変化させる場合、それに応じ重畳させる事になる。バイナリの変調フォーマットはて光フィルタの中心波長の追随も要し、構成が複雑と勿論のこと、近年の多値光変復調*1[5]の進展とも相まなる。また、OTT 信号の光周波数間隔の可変性を得るった試みもある。OTT 信号を構成する一方の波長成分ためには、光フィルタの帯域制御も必要となる。狭いに偏波多重[6]や直交周波数分割多重（OFDM）[7]を

光周波数間隔を得るためには、特に狭帯域性に加え、併用して、16 値直交振幅変調（16QAM）信号を W 帯

急峻な透過スペクトル変化も求められ、実現のハード（ 75-110GHz） で伝 送した実 験は、その 一例で、

ルはより高くなる。また、複数の OTT 信号を同時に200GHz を超えた搬送波周波数による 100Gbit/s のデ

得ようとする場合、それに対応するスペクトル形状のータ伝送[8]も報告されている。通信のアシストのみな光フィルタを要する。光フィルタの利用を回避する手

らず、レーダ計測[9]や、2013 年に運用が開始された法として、導波路型光干渉計を利用するものもある

広帯域・高空間分解能電波望遠鏡の構成要素となる多[19]。光側帯波の位相差を利用して、次数の低い光側数のアンテナに対する同期信号の配信[10]等の応用も帯波や搬送波を選択的に抑圧するものであるが、所望示されている。

とする側帯波の次数が高くなる程、RF 信号で駆動す

OTT 信号を生成する方法は幾つかある。複数のレーる光変調器の台数が増大し、各々の制御も複雑になる

ザに対する注入同期を利用するアプローチ[11]は、先という実用上の課題が顕在している。これらの制約を駆的な代表例であるが、所望の周波数差が安定的に得回避できるアプローチとして、光波の偏光制御に着目られる動作パラメータの最適化を要し、外乱によりカした[20]-[22]。偏光子の消光比は、広帯域に渡って確

オスやパルス動作等の不安定動作に至る場合もある。

保できるため、搬送波の波長や波長数の制約を緩和しビート信号の一部をフィードバックして活用する位相

た OTT 信号生成を実現するポテンシャルがある。一2

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方で、光ファイバ中では、特に安定動作の実現が懸念

光依存性を有するが、両偏光成分をこれに対応させるされる。これを実現する光学系の実装を見出し、モデものが「偏光回転素子（PRE）」である。これは偏光

ル解析・実験の両面から OTT 信号生成を裏付けた。

面を 90°回転させるものである。PRE により、MZM

以降では、その詳細として、特に実験的検討についてを伝搬する光波の偏光は、光波の周回方向によらず常述べる。

に同じ向きとなる。この向きは、PRE と MZM との位置関係により選択でき、偏光依存性を有する光変調デ３．研究の方法と成果

バイスへの対応が実現される。また、周回ループを伝

図 1 に、偏光操作を利用する光 2 トーン信号生成に搬する時計回り・反時計回りいずれの光波も、伝搬すおける各偏光のスペクトルの変遷を示す。斜めの直線

る偏光モードは（ループ中で垂直／水平偏光の交換が偏光を偏光ビームスプリッタ（PBS）に入射させて、生じるものの）同一となり、伝搬方向のみが異なる。

水平・垂直偏光に分離し、周波数が f0 の正弦波電圧により異なる強さの変調を各々に施す。光の変調は、プ
ッシュ―プル動作 *2 のマッハツェンダー型光変調器（MZM）により行い、そのバイアス点はヌル点*3 とする。この状態の MZM を正弦波で駆動すると、キャリ
アおよび偶数次数の光側帯波は干渉により抑圧され、奇数次光側帯波のみが生成される。水平偏光・垂直偏光の変調度（誘導位相量）をそれぞれ, （0<<1）とすると、各偏光のスペクトルの模式図は図 1(a), (b)のように表すことができる。変調がかかった各偏光を再度同相で合波させると、±1 次光側帯波の偏光方向のみが回転する。その様子を図 1(C)に示す。この±1次光側帯波を遮るように偏光子を配置すると、±3 次(a) 強く変調した水平偏光成分(b) 弱く変調した垂直偏光成分(c) 変調後の各偏光の合波後(d) (b),(c)の光波を±1 次光側帯波の偏光方向を抑圧する偏光子に通した後光側帯波を主成分とする光波が図 1(d)のように得られ、それらの光周波数間隔は 6f0 となる[20]。また 2 台のMZM をともにトップ・バイアス点 *4 の状態とし、

各光側帯波の周波数間隔は f0（デバイスの駆動周波数）の 2 倍で、細い一点鎖線は系への入力光のキャリア周波数を表す。

＝0（垂直偏光が無変調）とすると、同様の操作によりキャリアを偏光子でカットでき、±2 次光側帯波を主成分とする光波の生成も可能となる[21]。

図１ 偏光操作を利用する光 2 トーン信号生成における各偏光の光スペクトルの変遷

上記の偏光操作に対応する光学系を図 2 に示す。図2(a)は、上記の動作を直接実装したものとなり、P1-P4
がそれぞれ、図 1(a)-(d)のスペクトルに対応する各光路となる。しかしながら図 2(a)は、MZM を各アーム

その結果、ループを構成する偏光保持光ファイバに含むマッハツェンダー干渉計となり、その光路長差（PMF）の偏光モード分散（PMD）に起因する光路の安定化が課題となる。これを解決するものとして、長の変動を回避できるという、実用上の利点が生じる。

各アームを単一の偏光モードに集約させた図 2(b)の構

また、光学系の出力に含まれる不要波長成分の抑圧比成を見出した。図 2(b)に斜めの直線偏光を入射させるが、PBS や MZM 等の構成要素の偏光消光比に影響さと、偏光の水平成分・垂直成分はそれぞれ PBS を透れなくなる利点も、この構成に於ける特筆すべき点で過・反射し、MZM を伝搬して再度 PBS に戻り、光波ある。構成要素の偏光消光比が劣化した場合の影響は、が入射した PBS のポートから出力される。MZM は偏PBS の空きポートに現れる。
3

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光側帯波に対する偏光マニピュレーションに基づく光２トーン信号の安定生成とその波長無依存動作
Stable optical two-tone signal generation based on manipulating polarization of optical sidebands andits wavelength-independent operation(a) 1 電極型（X カット）の場合(b) 2 電極型（Z カット）の場合
In1,In2,Out1,Out2：RF 信号ポート
E1,E2：変調電極 PS1：RF 位相シフタ
C1,C2：DC ブロック Att：RF アッテネータ(a) 提案する偏光操作に直接対応させた構成(b) 干渉計の光路長差の安定化を実現する構成
PBS1,PBS2：偏光ビームスプリッタ
MZM1,MZM2：マッハツェンダー光変調器
M1-M3：ミラー POL：偏光子 PRE：偏光回転素子
P1-P4：それぞれ図 1(a)-(d)の光スペクトルに対する光路

青色矢印及び緑色矢印は RF 信号の伝搬を表し、設置
電極等は省略している。

実線・点線はそれぞれ水平偏光・垂直偏光を表す。

図３ 1 台の MZM により 2 系統の変調を施す構成

図２ 偏光操作により低次光側帯波を抑圧する光学系

図 2(b)の光学系は、入力光と出力光が同じ光路を伝図 2(b)に含まれている MZM は 1 台のみであるが、搬する。そのため、系への入出力となる光路に偏光子

これを 2 台分として機能させる点も特長である。これを配置する場合、入力光の偏光に対して、出力光に含は、MZM における光波と高周波信号との「速度整合」

まれる±1 次側帯波（不要となる成分）の偏光方向がを利用したものである。高速の光変調に利用される

直交する必要がある。この状態を得るために、変調を

MZM には、光波を変調する高周波信号の伝搬速度と、かける 2 つの RF 信号の位相差に着目した。MZM の変調がかかる光波の伝搬速度とのミスマッチを抑制す

駆動系を図 3 の構成とした場合、図 2(b)の光学系におる工夫が施されている。進行波型電極構造やリッジ型

ける偏光は、図 4 のベクトル図で表すことができる。

導波路構造等は、代表的な具体例である。この点を裏

図 4(a)は入力とする直線偏光で、図 4(b), (c)は±1返すと、高周波信号の伝搬方向が光波の伝搬方向と逆

次側帯波（不要となる成分）の偏光方向を表す。図 4(b)の場合、殆ど変調がかからない事になる。即ち、異なは、時計回り・反時計回りの伝搬光を変調する RF 信

る振幅の高周波信号を対向伝搬させた MZM に光波を号の位相が同じ場合である。また図 4(c)は、それらの対向入射すると、各々には異なる変調がかかる。この

位相が互いに逆の場合を示し、数学的には< 0 として「MZM の電極を対向して伝搬する高周波信号」の信扱える。光波の各偏光（垂直・水平）成分の位相に着号波形が同じ場合、必ずしも信号源が 2 台である必要

目すると、変調の前後で垂直・水平成分が入れ替わるはない。例えば、片方向に伝搬した信号の反射や、2ものの、図 4(b)の場合、ともに正方向のままである。

電極型の MZM を用いて高周波信号伝送路の周回ルー

そのため、変調度のアンバランス（）に起因する偏プを構成する等によっても可能となる。その構成例を

光回転が多少生じるのみで、出力光の±1 次光側帯波

図 3 に示す。

の偏光が入力光に対して直交することはない。
4

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Stable optical two-tone signal generation based on manipulating polarization of optical sidebands andits wavelength-independent operation

J1 ( )  J1 (   ).

(1)(1)式の条件は、定性的に次の通り説明できる。偏光
回転素子の作用により、偏光の垂直／水平は、入力光と出力光とで入れ替わる。変調度のアンバランス ＝-1（負号は RF の位相シフトに起因）であれば、変調後も偏光比は不変となるため、出力偏光が入力光に対して垂直となる。≠-1 の場合でも、光側帯波の振幅(a) 入力光の偏光ベクトル(b) 出力される±1 次光側帯波の偏光ベクトル（MZM を駆動する RF 信号位相が同相の場合）(c) 出力される±1 次光側帯波の偏光ベクトル（MZM を駆動する RF 信号位相が逆相の場合）を決定する 1 次のベッセル関数の値が等しくなると同点線は入力光の偏光方向及びその各成分を示す補助線

たい。上記は、RF 信号の位相差をπとして得られる様の偏光状態となり、両者の偏光を直交させる事ができる。モデル解析の詳細は、文献[20][21]を参照され結果であるが、位相差をπ/2 とすると単側波帯光変調となり、光周波数シフタとして機能する[23]ことを付

図４ 図 2(b)における偏光ベクトル記しておく。
上述の原理について実験的検討を進めた。光源とし
図 4(a)は入力とする直線偏光で、図 4(b), (c)は±1て、C バンド帯の外部共振器型半導体レーザ（線幅

次側帯波（不要となる成分）の偏光方向を表す。図 4(b)<1MHz）を用い、図 2(b)の光学系の入力とした。偏光は、時計回り・反時計回りの伝搬光を変調する RF 信

消光比が 20dB の PBS および、Z カットのニオブ酸リ号の位相が同じ場合である。また図 4(c)は、それらのチウムを基板とする MZM を PMF で接続して、光学位相が互いに逆の場合を示し、数学的には< 0 として系を構築した。MZM は、アームとなる光導波路毎に 1扱える。光波の各偏光（垂直・水平）成分の位相に着つの電極を有する 2 電極型で、電極端面全てに RF 端

目すると、変調の前後で垂直・水平成分が入れ替わる子（K コネクタ）を有する、いわゆる外部終端型を用

ものの、図 4(b)の場合、ともに正方向のままである。

いた。また、MZM の駆動信号として、10GHz の信号

そのため、変調度のアンバランス（）に起因する偏源出力をクロックアンプで増幅したものを用いた。偏光回転が多少生じるのみで、出力光の±1 次光側帯波

光子モジュールの消光比は 35dB で、光が入出力されの偏光が入力光に対して直交することはない。

る PBS のポートの直近に配置した。偏光子モジュー

そのため、出力光を入力光から分離した後に偏光子にルを通過した光波を光サーキュレータで分離して、エ通す必要が生じる[20]。しかし、この偏光子配置では、ルビウムドープ光ファイバ増幅器で増幅し、3dB 光カ

PBS と偏光子をつなぐ PMF の PMD の変動に影響さプラで分割した。分割した光波のうち一方は、光スペ

れやすい難点が残る。一方、図 4(c)では、光波の垂直

クトラムアナライザ（Ando, AQ6317）で光スペクト

偏光は水平偏光に変換された後、変調信号の位相シフルを観測した。もう一方の光波には、フォトダイオー

トに起因して逆相となり、負方向を向く偏光ベクトル

ド（帯域>70GHz）で光／電気変換を施し、RF スペクとなる。所望となる±3 次光側帯波の偏光方向についトラムアナライザ（HP, 8563E）で観測した。所望のては、RF 信号の位相差によらず、水平・垂直偏光と周波数となる 60GHz および高次のスプリアスは、RF

もに正方向のままとなる。そのため、||を適切に定

スペクトラムアナライザの測定範囲外であるため、高めると、入力光に対して出力光の±1 次光側帯波の偏調波ミキサ（HP, 11970U）を併用して評価を行った。

光を垂直にでき、前述のリタデーションの影響を回避

測定により得た光スペクトルを図 5 に示す。実線は、できる[22]。この条件は、図 4(a)の入力偏光の各成分

偏光子を通過した光波のスペクトルを表す。およびの大きさに無依存で、次式で表される。

の値は、それぞれ 2.9, 0.08 (11dB) とし、前述の(1)5TELECOM FRONTIER No.91 2016 SPRING

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式を満たす状態とした。比較のために、強い変調のみした。また、波長可変性について、図 7 に示す実験結を施した光波（図 2(b)の光学系を反時計回りに伝搬す果を得た。光源の波長を 1550nm として MZM の駆動る光波）のみの光スペクトルを点線で表している。

条件を設定し、その後、光源の波長を掃引して測定した±1 次光側帯波の光強度である。光源の波長変動に伴って MZM のバイアス点が実質的に変動するため、
MZM の動作点を得た波長である 1550nm から離れると、抑圧比が若干減少している。しかしながら、±
10nm の波長変動に対しても±1 次光側帯波の抑圧比
は 24dB 以上を示しており、波長可変性を実験的に示
唆するものである。この結果は、複数の連続光を光源として複数対の OTT 信号を一括生成できる可能性も示すもので、周波数間隔に対する柔軟性をも有する手法としての発展も期待できる。

縦軸はともに所望となる±3 次光側帯波強度で規格化している。
横軸は変調周波数 f0 で規格化した光周波数偏移で、原点は実験系の光源の光周波数を示す。

図５ 提案手法の適用後（赤色実線）及び強く変調した光波のみ（青色点線）の
光スペクトル

共に所望となる±3 次光側帯波の強度で規格化しているため、偏光子を通過した光波の光強度は、偏光子により減衰していることを付記しておく。両者を比較

図６ 提案手法により得た光波に含まれる±1 次光側帯波強度の時間変化

すると、±1 次光側帯波が 33dB 以上抑圧されていることが見てとれ、偏光子を通過した光波の主要成分が±3 次光側帯波であることを明確に示している。得られた OTT 信号をフォトダイオード（3dB 帯域>70 GHz）
で RF 信号に変換したところ、所望の周波数（60GHz）に対する 1 次（10GHz）、1 次（10GHz）、2 次（20GHz）、
4 次（40GHz）のスプリアスは、それぞれ-27dB、-7dB、-30dB と評価され、が 2.66-2.94 の範囲でほぼ同様の結果を示した。2 次のスプリアス強度が目立つものの、その周波数は所望の周波数に対して十分低く、RFフィルタによる抑圧が可能と見込まれる。また、得られた±3 次光側帯波の光強度 0.1mW あたり、所望の実験系の MZM は光源の波長を 1550nm として調整し、その状態を保持して測定した。

周波数成分の RF 強度として-46dBm 前後がフォトダ
イオード単体から得られた。

図７ 提案手法により得た光波に含まれる±1 次光側帯波強度と、実験系の光源の波長との関係

図 6 に、偏光子で抑圧した±1 次光側帯波強度の時間変化を示す。フィードバック制御を用いることなく、
8 時間に渡って 32dB 以上の抑圧を継続する事に成功
6

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光側帯波に対する偏光マニピュレーションに基づく光２トーン信号の安定生成とその波長無依存動作
Stable optical two-tone signal generation based on manipulating polarization of optical sidebands andits wavelength-independent operation*4 MZM の各アームの光路長差が波長の整数倍となる

４．将来展望バイアス電圧。MZM への入力が直流電圧のみの場

本稿では、偏光の自由度を利用する不要波長成分の抑圧に基づく、光 2 トーン信号の生成について述べる

合、MZM の透過光強度が最も大きくなる。

とともに、その基盤となる光学系や光変調器の駆動系の構成についても触れた。紹介した手法により、任意波長の連続光から OTT 信号を生成する事が可能とな
り、波長の自由度を利用する多重・分離や経路制御等との併用による大容量・高機能化が期待できる。
また、

参考文献

本手法により、光周波数差が狭い複数の連続光から複[1] A. Hirata, et al.: "10-Gbit/s wireless link using

数の OTT 信号を一括で生成する事も可能となり、計InP

測用光源としての応用も見込まれる。

120-GHz-band millimeter-wave signal," IEEE

Trans.
謝

HEMT

MMICs

Microwave

for

Theorygenerating

Tech.

57,

pp.

1102-1109 (2009).

辞
本稿で紹介した研究の一部は、総務省の戦略的情報[2] 昭和 44 年版科学技術白書［第 3 部第 7 章 3(1)］

通信研究開発推進事業（SCOPE, 142103013）、独立[3] 熊谷信昭｢私の研究者歴｣、電子情報通信学会通信行政法人日本学術振興会科学研究費助成事業

ソサイエティマガジン、No.9 (2009 年夏号)、（15K06050）、一般財団法人群馬大学科学技術振興会、

pp.4–11 (2009).
[4] T. Maiman, "Stimulated Optical Radiation in

群馬大学学長裁量経費の支援により行われたものです。

Ruby," Nature 187, pp.493–494 (1960).

また、本稿で紹介した実験結果は、群馬大学大学院理[5] A. Chiba, et al.: “16-level quadrature amplitude

工学府電子情報部門の高田和正教授に師事していた博士前期課程（当時）赤松洋介君の協力により得られた

modulationbymonolithic

quad-parallel

ものです。実験で用いた光変調デバイスは、住友大阪

Mach-Zehnder optical modulator,” Electron.

セメント株式会社の日隈薫様のご厚意により利用でき

Lett. 46, 3, pp. 220-221 (2010).
[6] X. Pang, et al.: “100 Gbit/s hybrid optical

たものです。この場をお借りして、関係各位に深く感

fiber-wireless link in the W-band (75-110GHz),”

謝いたします。

Optics Express 19, 25, pp. 24944-24949 (2011).
[7] L. Deng, et al.: “42.13 Gbit/s 16QAM-OFDM
用語解説

Photonics-Wireless Transmission in 75-110 GHz*1 一度の変調で複数ビットの情報を重畳する変調方

Band,” Progress in electromagnetics research
126, pp. 449-461 (2012).

式。具体的には、16 値（4 ビット）の情報を光波の複素振幅および位相（光波の正弦成分・余弦成[8] S. Koenig, et al.: “100 Gbit/s Wireless Link with

分の各振幅）に重畳する 16 値直交振幅変調や、8mm-wave Photonics,” Proc. OFC/NFOEC 2013,

値（3 ビット）の情報を光波の位相に重畳する 8PDP5B.4 (2013).
[9] P. Ghelfi, et al.: "A fully photonics-based

値位相偏移変調（8PSK）などがある。

coherent radar system," Nature 507, pp.341-345*2 MZM に電圧を入力すると、符号が互いに逆となる(2014).

電気光学効果が各アームに誘起される動作。
*3 MZM の各アームの光路長差が波長の半整数倍とな[10] H. Kiuchi, "Highly stable millimeter-wave

るバイアス電圧。MZM への入力が直流電圧のみの

signal distribution with an optical round-trip

場合、MZM の透過光強度が最も小さくなるので、phase stabilizer," IEEE Trans. Microw. Theory

ボトム・バイアス点と呼ぶ場合もある。

Tech. 56, 6, pp.1493-1500 (2008).
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光側帯波に対する偏光マニピュレーションに基づく光２トーン信号の安定生成とその波長無依存動作
Stable optical two-tone signal generation based on manipulating polarization of optical sidebands andits wavelength-independent operation
signal[21] A. Chiba, et al.: "Optical two-tone signal

generation with injection locked laser diodes,"generation without use of optical filter forElectron. Lett. 19, 13, pp.491–493 (1983).

photonics-assisted radio frequency quadrupling"

[11]

L.

et al.: "Microwave

Goldberg,[12] J. Harrison, et al.: "Linewidth and offset

Optics Letters 40, 15, pp.3651-3654 (2015).

frequency locking of external cavity GaAlAs[22] A. Chiba, et al.: "Long-term stable 60-GHz

lasers," IEEE J. Quantum Electron. 25, 6,

optical two-tone signal by destructive optical

pp.1252–1255 (1989).

interference

obtained

from

RF

phase

adjustment," Electronics Letters 52, In press[13] K. J. Williams, "6-34 GHz offset phase lockingof Nd:YAG 1319 nm nonplanar ring lasers,"(DOI: 10.1049/el.2015.4365) (2016).

Electron. Lett. 25, 18, pp.1242–1243 (1989).

[23] M. Izutsu, et al.: "Integrated optical SSB[14] A. Wiberg, et al.: "Microwave-photonic

modulator/frequency shifter,” IEEE J. Quantum

Electron. QE-17, 11, pp.2225-2227 (1981).

frequency multiplication utilizing optical fourwave mixing and fiber bragg gratings,"

IEEE/OSA J. Lightwave Technol. 24, 1,
pp.329–334 (2006).
[15]

T.

Wang,

millimeter-wave

et

al.:
signal"High-spectral-purity
opticalgeneration,"

IEEE/ OSA J. Lightwave Technol. 27, 12,
pp.2044–2051(2009).
[16] J. J. O’Reilly, "Optical Generation of very
narrow linewidth millimeter wave signals,"

Electron. Lett. 28, 25, pp. 2309–2310 (1992).
[17] T. Kawanishi, et al.: "Reciprocating opticalmodulation for harmonic generation," IEEE

Photon. Technol. Lett. 13, 8, pp.854–856 (2001).
[18] M. Mohamed, et al.: "Analysis of frequency
quadrupling usingasingleMach-Zehnder

modulator for millimeter-wave generation anddistribution over fiber systems," Optics Express
16, 14, 10786–10802 (2008).
[19] C.-T. Lin, et al.: "Optical millimeter-wave
up-conversion employing frequency quadrupling
without optical filtering," IEEE Trans. Microw.

Theory Tech. 57, 8, pp.2084–2092 (2009).
[20] A. Chiba, et al.: "RF frequency sextupling via
an optical two-tone signal generated from two
modulation lightwaves from one Mach-Zehnder

この研究は、平成２３年度ＳＣＡＴ研究助成の対象と

optical modulator," Optics Express 23, 20,

して採用され、平成２４～２６年度に実施されたもの

pp.26259-26267 (2015).

です。

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