專利名稱：載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置，特別是涉及一種用于獲取光測(cè)量領(lǐng)域或光纖無線通信領(lǐng)域中使用的外差光信號(hào)的載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置。
背景技術(shù)：
光通信和光測(cè)量領(lǐng)域中廣泛使用外差法，即，使兩束頻率稍有差異的光波相互重疊，產(chǎn)生“差拍”，從所述“差拍”中獲取所需的信息。
近年來，隨著動(dòng)畫傳遞服務(wù)所引發(fā)的信息大容量化和信息內(nèi)容的多樣化，為了能夠利用寬帶頻率資源，人們正在研究、開發(fā)采用毫米波段(30-300GHz)電波的無線系統(tǒng)，特別是，由于毫米波的傳送距離短，如專利文獻(xiàn)1中所述，通常采用光纖無線通信方式進(jìn)行傳送，即，在遠(yuǎn)程距離傳送部分利用光纖進(jìn)行傳送，然后在無線用戶或接收機(jī)的附近將光通信信號(hào)轉(zhuǎn)換成無線通信信號(hào)，然后加以利用。另外，雖然用電振蕩器生成毫米波是很困難的事，但是，通過外差法，將不同頻率的光信號(hào)輸入至光/電轉(zhuǎn)換器(O/E轉(zhuǎn)換器)，對(duì)輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大，就可以很容易地生成毫米波。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開2002-353897號(hào)公報(bào)所述外差法中使用的頻率稍有差異的兩束光波，通常是利用塞曼效應(yīng)激光器，或者用變頻器改變一束的光波的方法來生成。但是存在許多問題塞曼效應(yīng)激光器由于使用氦氖激光器等，體積龐大；變頻器，則由于由許多光學(xué)部件構(gòu)成，不但光源電路復(fù)雜，而且其特性隨溫度等環(huán)境的變化而發(fā)生變化。
此外，即使將多個(gè)半導(dǎo)體激光器組合起來使用，也存在許多缺陷，例如，不只需要將兩束光波調(diào)整到同一光軸上，而且由于半導(dǎo)體激光器的輸出特性隨溫度的變化而變化，所以很難將兩束光波的頻率差保持在一定值上。
因此，本發(fā)明的申請(qǐng)人提供了一種單邊帶(Single Side-Band，SSB)光調(diào)制器，通過所述光調(diào)制器，可以很容易地獲得不同頻率的光波。
在下面的非專利文獻(xiàn)1中記載有一個(gè)SSB光調(diào)制器的例子。
(非專利文獻(xiàn)1)論文《使用X切LiNbO3的光SSB-SC調(diào)制器》(日隈薰等5人p.17-21，(住友大阪水泥·技術(shù)報(bào)告2002年版)，住友大阪水泥株式會(huì)社新規(guī)技術(shù)研究所發(fā)行，平城13年12月8日)下面說明SSB光調(diào)制器的工作原理。
圖1表示的是不抑制載波的SSB光調(diào)制器的原理。
所述光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)是Ti等擴(kuò)散在LiNbO3等具有電光學(xué)效應(yīng)的基板上，形成如圖1所示的MZ(Mach-Zehnder)型光導(dǎo)波路。SSB光調(diào)制器并不只局限于如圖1所示的單一MZ型光導(dǎo)波路，還可以根據(jù)用途采用后面將要敘述的、具有如圖2所示嵌套式MZ結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)波路，所述光導(dǎo)波路中，兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路MZA和MZB并列設(shè)置在主MZ光導(dǎo)波路MZC的各分支上。
圖1和圖2是表示向MZ型光導(dǎo)波路的分支導(dǎo)波路上外加調(diào)制信號(hào)或者直流偏壓信號(hào)的電極的概略圖。RFA和RFB是表示用于向單一MZ型光導(dǎo)波路的兩個(gè)分支導(dǎo)波路，或者向如圖2中所示的副MZ光導(dǎo)波路MZA和MZB外加微波調(diào)制信號(hào)的行進(jìn)波型共平面電極的概略圖。DCA和DCB是表示用于向單一MZ型光導(dǎo)波路的特定分支導(dǎo)波路，或者向副MZ光導(dǎo)波路MZA和MZB分別外加用于給與規(guī)定的相位差的直流偏壓電壓的相位調(diào)整用電極的概略圖。DCC是表示向主MZ光導(dǎo)波路MZC外加用于給與規(guī)定的相位差的直流偏壓電壓的相位調(diào)整用電極的概略圖。
眾所周知，SSB光調(diào)制技術(shù)中，SSB調(diào)制信號(hào)是通過把原信號(hào)和希爾伯特變換后的原信號(hào)加起來獲取。
為進(jìn)行不抑制載波的光的SSB調(diào)制，使用如圖1所示的雙驅(qū)動(dòng)的單獨(dú)MZ調(diào)制器(圖中顯示的是采用Z切基板的例子)即可。
將入射光設(shè)為exp(jωt)，從RFA端口和RFB端口同時(shí)分別輸入單一周波RF信號(hào)ΦcosΩt和對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換后得到的信號(hào)H[ΦcosΩt]＝ΦsinΩt。
因?yàn)閟inΩt＝cos(Ωt-/2)，所以通過使用微波用移相器能夠同時(shí)提供兩種信號(hào)。其中，Φ是調(diào)制度，ω、Ω分別表示光波和微波(RF)信號(hào)的頻率。
而且，從DCA端口施加適當(dāng)?shù)钠珘?，?duì)通過MZ光導(dǎo)波路的兩個(gè)分支的光波的相位差付與/2。
下面的式子(1)所示著重于光波合波處的光波的相位項(xiàng)的表達(dá)式。
exp(jωt)×{exp(jΦcosΩt)+exp(jΦsinΩt)×exp(j/2)}＝2×exp(jωt)×{J0(Φ)+j×J1(Φ)exp(jΩt)}……(1)式中，J0、J1分別表示0次和1次貝塞耳函數(shù)，2次以上的成分忽略不計(jì)。
式(1)中，雖然0次和1次光譜成分殘留著，但-1次成分(J-1)卻沒有了(如果把這個(gè)用模式圖表示，則是如圖1的MZ光導(dǎo)波路的右側(cè)所示光譜分布的光波從MZ光導(dǎo)波路出射)。而且，與入射光的光頻率相同，J0所表示的0次光譜的光頻率也是ω，J1所表示的1次光譜的光頻率為ω+Ω，即成為從入射光的頻率只移動(dòng)微波的頻率份額的頻率。
另外，如要保留-1次成分(J-1)、去掉1次成分(J1)，在DCA的端口上外加給予-/2相位差的偏壓即可。此時(shí)-1次光譜的光頻率為ω-Ω。
下面說明載波成分即0次貝塞耳函數(shù)的抑制方法。
圖2是表示抑制載波的單邊帶(Single Side-Band with SuppressedCarrier、SSB-SC)光調(diào)制器的光導(dǎo)波路的模式圖。如圖2所示，在SSB-SC光調(diào)制器的單獨(dú)MZ干涉系統(tǒng)的兩個(gè)分支上設(shè)置有副MZ干涉系統(tǒng)。
在所述副MZ光導(dǎo)波路上外加如圖3所示的信號(hào)。這也可以認(rèn)為與一般的用底部驅(qū)動(dòng)進(jìn)行的強(qiáng)度調(diào)制時(shí)的情況相同。
下面的式(2)是著重于出射光的相位項(xiàng)的表達(dá)式。
exp(jωt)×{exp(jΦsinΩt)+exp(-jΦsinΩt)×exp(j)}＝2×exp(jωt)×{J-1(Φ)exp(-jΩt)+J1(Φ)exp(jΩt)}……(2)從所述表達(dá)式中可以看出，包含載波成分的偶數(shù)次光譜成分被刪除了(用模式圖表示，則是光譜分布如在圖3中MZ光導(dǎo)波路的右側(cè)所示的光波從MZ光導(dǎo)波路出射)。
通過將圖1和表達(dá)式(1)所示的調(diào)制方式(SSB光調(diào)制)、圖3和表達(dá)式(2)所示的調(diào)制方式(在副MZ上抑制載波的方法)組合起來，可以有選擇地生成1次光譜(J1項(xiàng))和-1次光譜(J-1項(xiàng))中的任意一個(gè)。
像這樣，如圖1和圖2所示，通過適當(dāng)調(diào)整外加在各種SSB光調(diào)制器上的調(diào)制信號(hào)和直流偏壓信號(hào)，可以輸出具有任意頻率成分的光譜。
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定地生成在光測(cè)量領(lǐng)域或光纖無線通信領(lǐng)域中使用的外差光信號(hào)的載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的權(quán)利要求1所述的載波殘留型信號(hào)的生成方法具有如下特征向包括SSB光調(diào)制器的光調(diào)制部入射具有特定波長(zhǎng)的光波，從所述光調(diào)制部出射的光波包括與0次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的載波成分和與特定的高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的特定信號(hào)成分，抑制所述特定的高次貝塞耳函數(shù)以外的信號(hào)成分，同時(shí)，將所述載波成分和所述特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比設(shè)定成約等于1。
本發(fā)明中“約等于1”的意思是當(dāng)載波成分和特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比為1時(shí)，在特定的傳送系統(tǒng)(例如自外差式傳送系統(tǒng))中，有望獲得最好的外差效果，但在實(shí)際的光測(cè)量和光纖無線通信中使用本發(fā)明時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用上沒有問題的范圍內(nèi)，載波成分和特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比有時(shí)是1以外的值。具體來說就是，載波成分和特定信號(hào)光強(qiáng)度之比在-10～+12dB的范圍內(nèi)時(shí)，可在實(shí)踐中使用。
權(quán)利要求2所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求1所述的載波殘留型信號(hào)的形成方法，其特征在于所述SSB光調(diào)制器中，兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路是以嵌入方式(embedded type)安裝在主MZ型光導(dǎo)波路的分支導(dǎo)波路中。
權(quán)利要求3所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求2所述的載波殘留型信號(hào)的生成方法，其特征在于調(diào)整構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路的各個(gè)光調(diào)制的相位或強(qiáng)度。
權(quán)利要求4所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的載波殘留型信號(hào)的形成方法，其特征在于所述光調(diào)制部，對(duì)輸入到SSB光調(diào)制器的光波的一部分或與所述光波具有相同波長(zhǎng)的另外的光波和所述SSB光調(diào)制器輸出的光波進(jìn)行合波。
權(quán)利要求5所述發(fā)明的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于具有產(chǎn)生具有特定波長(zhǎng)的光波的光源和包括SSB光調(diào)制器的光調(diào)制部，從所述光源出射的光波入射到所述光調(diào)制部，從所述光調(diào)制部出射的光波包括與0次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的載波成分和與特定的高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的特定信號(hào)成分，抑制所述特定高次貝塞耳函數(shù)以外的信號(hào)成分，同時(shí)，將所述載波成分和所述特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比設(shè)定成約等于1。
權(quán)利要求6所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求5所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于所述SSB光調(diào)制器中，兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路以嵌入方式安裝在主MZ型光導(dǎo)波路的分支導(dǎo)波路中。
權(quán)利要求7所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求6所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于在構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路上形成膜體或除去該膜體的一部分。
權(quán)利要求8所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求6所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路，具備各個(gè)MZ型光導(dǎo)波路內(nèi)的兩個(gè)分支導(dǎo)波路和向所述分支導(dǎo)波路外加調(diào)制電場(chǎng)或直流偏壓電場(chǎng)的電極之間的配置相對(duì)于所述兩個(gè)分支導(dǎo)波路具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的部分。
權(quán)利要求9所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求6所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路，具有向各個(gè)MZ型光導(dǎo)波路中的兩個(gè)分支導(dǎo)波路外加調(diào)制電場(chǎng)或直流偏壓電場(chǎng)的電極，和用于調(diào)整在所述分支導(dǎo)波路上外加的電場(chǎng)的調(diào)整用電極。
權(quán)利要求10所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求5至9中任意一項(xiàng)所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于所述光調(diào)制部，具有SSB光調(diào)制器和連接該SSB光調(diào)制器的輸出部和輸入部的旁路用光導(dǎo)波路。
權(quán)利要求11所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求10所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于所述SSB光調(diào)制器與所述旁路用光導(dǎo)波路形成在同一個(gè)基板上。
權(quán)利要求12所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于在所述旁路用光導(dǎo)波路的中途上，設(shè)置有用于調(diào)整在所述旁路用光導(dǎo)波路上傳輸?shù)墓獠ǖ膹?qiáng)度的光強(qiáng)度調(diào)整裝置。
權(quán)利要求13所述的發(fā)明中，根據(jù)權(quán)利要求5至9中任意一項(xiàng)所述的載波殘留型信號(hào)生成裝置，其特征在于所述光調(diào)制部，具有在所述SSB光調(diào)制器的輸出部對(duì)具有與入射到SSB光調(diào)制器的光波相同波長(zhǎng)的另外的光源的光波進(jìn)行合波的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)明，通過利用SSB光調(diào)制器，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地生成0次載波成分和高次的特定信號(hào)成分。而且，所述SSB光調(diào)制器，由于輸出與外加在所述光調(diào)制器上的信號(hào)頻率相對(duì)應(yīng)的特定信號(hào)成分，所以載波成分和特定信號(hào)成分之間的頻率之差能夠一直保持一定，能夠穩(wěn)定地輸出頻率不同的兩束光波。
而且，通過將載波成分和特定信號(hào)成分的強(qiáng)度之比設(shè)定為約等于1，自外差式傳送系統(tǒng)的外差效應(yīng)最為顯著，可靈活有效地運(yùn)用在使用所述系統(tǒng)的光測(cè)量和光纖無線通信中。
根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)明，由于SSB光調(diào)制器中兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路是以嵌入方式安裝在主MZ型光導(dǎo)波路的分支導(dǎo)波路上，因此可進(jìn)行多種控制，例如，可從與高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的信號(hào)成分中選擇任意的信號(hào)成分作為特定信號(hào)成分；抑制特定信號(hào)成分以外的高次信號(hào)成分；將載波成分和特定信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比保持在1左右等。
特別是，根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)明，通過調(diào)整構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路的各個(gè)光調(diào)制的相位或強(qiáng)度，能夠較容易地進(jìn)行上述復(fù)雜的控制。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)明，由于通過對(duì)入射到SSB光調(diào)制器的光波的一部分或具有與所述光波相同波長(zhǎng)的另外的光波和從所述SSB光調(diào)制器出射的光波進(jìn)行合波，補(bǔ)償了SSB光調(diào)制器中具有下降趨勢(shì)的載波成分，因此自外差式傳送系統(tǒng)的外差效應(yīng)最佳，能夠?qū)⑤d波成分和特定信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比保持在1左右。
與上述權(quán)利要求1所述的發(fā)明相同，根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)明，利用SSB光調(diào)制器能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地生成0次載波成分和高次特定信號(hào)成分。而且，通過所述SSB光調(diào)制器，能夠?qū)⑤d波成分和特定信號(hào)成分之間的頻率差一直保持一定，并可穩(wěn)定地輸出不同頻率兩束光波。
而且，通過將載波成分和特定信號(hào)成分之間的強(qiáng)度之比設(shè)定為約等于1，可在自外差式傳送系統(tǒng)中獲得最佳的外差效應(yīng)，并且在使用所述系統(tǒng)的光測(cè)量和光纖無線通信中進(jìn)行靈活有效的運(yùn)用。
與上述權(quán)利要求2所述的發(fā)明相同，根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)明，可進(jìn)行多種控制，例如，可從與高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的信號(hào)成分中選擇任意的信號(hào)成分作為特定信號(hào)成分；抑制特定信號(hào)成分以外的高次信號(hào)成分；將載波成分和特定信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比保持在1左右等。
根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)明，由于通過在構(gòu)成SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路上形成緩沖層(SiO2，Ta2O5等)等膜體或除去其中的一部分，能夠調(diào)整在各個(gè)光導(dǎo)波路中傳遞的光波的相位，由此可容易地進(jìn)行多種控制，例如，可從與高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的信號(hào)成分中選擇任意的信號(hào)成分作為特定信號(hào)成分；抑制特定信號(hào)成分以外的高次信號(hào)成分；將載波成分和特定信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比保持在1左右。
根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)明，構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路，由于具備各個(gè)MZ型光導(dǎo)波路內(nèi)的兩個(gè)分支導(dǎo)波路和向所述分支導(dǎo)波路外加調(diào)制電場(chǎng)或直流偏壓電場(chǎng)的電極之間的配置相對(duì)于所述兩個(gè)分支導(dǎo)波路具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的部分，可非對(duì)稱地調(diào)整各個(gè)光導(dǎo)波路中傳遞的光波的相位，因此可以容易地實(shí)現(xiàn)上述多種控制。
根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)明，由于構(gòu)成SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路等形成有向各MZ型光導(dǎo)波路內(nèi)的兩個(gè)分支導(dǎo)波路上外加調(diào)制電場(chǎng)或直流偏壓電場(chǎng)的電極和、用于調(diào)整外加在所述分支導(dǎo)波路上的電場(chǎng)的調(diào)整用電極，因此，通過所述調(diào)整用電極可以調(diào)整在所述分支導(dǎo)波路中傳遞的光波的相位。而且，即使當(dāng)設(shè)在各個(gè)MZ型光導(dǎo)波路上的調(diào)制信號(hào)或直流偏壓信號(hào)相互聯(lián)動(dòng)時(shí)，通過調(diào)整用電極，可以個(gè)別地進(jìn)行相位調(diào)整。
根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)明，由于光調(diào)制部具有SSB光調(diào)制器和連接所述SSB光調(diào)制器的輸出部和輸入部的旁路用光導(dǎo)波路，因此與上述權(quán)利要求4所述的發(fā)明相同，能夠補(bǔ)償SSB光調(diào)制器中呈下降趨勢(shì)的載波成分，自外差式傳送系統(tǒng)的外差效應(yīng)達(dá)到最佳，能夠?qū)⑤d波成分和特定信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比保持在1左右。
根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)明，加以上述權(quán)利要求10所述的發(fā)明效果，由于SSB光調(diào)制器與旁路用光導(dǎo)波路形成在同一個(gè)基板上，因此能夠減少裝置的構(gòu)成部件、降低制造成本，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)明，通過調(diào)整在旁路用光導(dǎo)波路中傳遞的光波的光強(qiáng)度，能夠?qū)⑤d波成分和特定信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比控制在最佳的1左右。
根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)明，由于在所述SSB光調(diào)制器的輸出部，光調(diào)制部對(duì)具有與輸入到SSB光調(diào)制器的光波相同波長(zhǎng)的其他光源的光波進(jìn)行合波，因此與上述權(quán)利要求4所述的發(fā)明相同，能夠補(bǔ)償SSB光調(diào)制器中呈下降趨勢(shì)的載波成分，自外差式傳送系統(tǒng)的外差效應(yīng)達(dá)到最佳，能夠?qū)⑤d波成分和特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比保持在1左右。


圖1是表示單獨(dú)MZ光導(dǎo)波路上的SSB光調(diào)制的概略圖。
圖2是表示具有兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路和一個(gè)主MZ光導(dǎo)波路的SSB調(diào)制器的概略圖。
圖3是表示SSB調(diào)制器的副MZ光導(dǎo)波路的作用的示意圖。
圖4是表示采用了本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)生成裝置的光纖無線通信系統(tǒng)的概略圖。
圖5是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的示意圖。
圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例中的光譜分布狀態(tài)的圖表。
圖7是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例中的Pl與Ps之比及與光的相位調(diào)制指數(shù)m相關(guān)的載波成分和信號(hào)成分的輸出變化的曲線圖。
圖8是表示自動(dòng)調(diào)整載波成分和特定信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖9是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的示意圖。
圖10是表示將調(diào)制電極和光導(dǎo)波路以對(duì)稱(a)和不對(duì)稱(b)方式配置時(shí)的概略圖。
圖11是表示使用調(diào)整用電極時(shí)的光導(dǎo)波路附近的配置狀態(tài)的示意圖。
圖12是表示采用本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成裝置的光纖無線通信系統(tǒng)的特性評(píng)價(jià)方法的概略圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖4是表示采用了本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置的光纖無線通信系統(tǒng)的概略圖。
本發(fā)明不只適用于圖1所示的光纖無線通信系統(tǒng)，還可用于光測(cè)量領(lǐng)域，例如用于光外差干涉測(cè)量?jī)x等上。
圖4的光纖無線系統(tǒng)的發(fā)送系統(tǒng)中，基站1由以下部分構(gòu)成光源2和3，其以可得到所希望的毫米波頻率的光頻率差fRF驅(qū)動(dòng)；IF(IntermediaryFrequency)帶模擬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器5；包括SSB光調(diào)制器的光調(diào)制部4。
對(duì)于光調(diào)制器，在后面進(jìn)一步說明。光調(diào)制部4中，入射從光源2的光波(頻率f1)，通過由IF帶模擬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器5外加的頻率IF微波進(jìn)行光調(diào)制。其結(jié)果，出射包括載波成份(頻率f1)和信號(hào)成分(頻率f1+IF)的光波。a點(diǎn)的光譜表示的就是這一狀態(tài)。另外，載波成分和信號(hào)成分之間的光強(qiáng)度之比設(shè)定成1左右。
調(diào)制頻率設(shè)定成電/光變換和信號(hào)生成較為容易的IF帶。如果采用以毫米波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(電/光變換)的系統(tǒng)構(gòu)成，則不但需要具有諧振式(resonance type)電極結(jié)構(gòu)或倒槽形電極結(jié)構(gòu)的毫米波帶的高效調(diào)制器，而且由于此時(shí)很難抑制與特定的高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的特定信號(hào)成分以外的信號(hào)成分，因此會(huì)出現(xiàn)一些需要解決的問題，例如，在光纖傳輸中，受到很大的色散罰值(dispersion penalty)的影響等。
而且，例如，即便使用IF帶作為調(diào)制頻率，如果采用的是用光纖進(jìn)行信號(hào)傳遞而不是將從發(fā)信局發(fā)出的光合并起來進(jìn)行信號(hào)傳遞的系統(tǒng)構(gòu)成，則會(huì)出現(xiàn)一些需要解決的問題，例如，必須要有一個(gè)安裝有振蕩器的復(fù)雜且價(jià)昂的遠(yuǎn)程無線基站。
圖4所示的光纖無線通信系統(tǒng)，具有如下特征不需要在遠(yuǎn)程無線基站上安裝振蕩器，且調(diào)制光在數(shù)公里范圍內(nèi)不受色散罰值的影響，能夠以較小的損失進(jìn)行光纖傳遞。
即，只比光源1的頻率f1低相當(dāng)于毫米波的頻率的光頻差fRF的頻率f2(f1-fRF)的光波從光源3出射，在光纖7中傳輸。從光調(diào)制部4出射的光波，在光纖6中傳輸，并在光結(jié)合部8與頻率f2的光波合波。合波后的光波，具有三個(gè)光譜，通過光纖9可進(jìn)行長(zhǎng)距離的傳輸。在光纖9中傳輸?shù)墓獠ǖ墓庾V，具有如b點(diǎn)所示的分布結(jié)構(gòu)。
遠(yuǎn)程無線基站10，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只包括光/電轉(zhuǎn)換部11和放大器12。為提高無線信號(hào)的頻率利用效率，現(xiàn)有的系統(tǒng)中，不得不在遠(yuǎn)程無線基站內(nèi)安裝為除去不需要的高次信號(hào)成分而設(shè)計(jì)的RF濾波器(BPF)。
但是，圖4所示的光纖無線通信系統(tǒng)中，由于能夠在基站1生成抑制不需要的高次信號(hào)成分的信號(hào)，所以能夠制造沒有RF濾波器的、成本低廉且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程無線基站10。
只要是這樣的遠(yuǎn)程無線基站10，由于即便在發(fā)信站改變了載波頻率，它也能立即對(duì)應(yīng)，因此能夠制造自由度更高的遠(yuǎn)程無線系統(tǒng)。
在光/電轉(zhuǎn)換部11經(jīng)過平方律檢波后的信號(hào)，由放大器12進(jìn)行放大，然后，以具有調(diào)制頻率IF的圖像抑制型信號(hào)的形式從送信天線13以載波頻率fRF無線傳輸。(參照?qǐng)D4的c點(diǎn)無線信號(hào)光譜)。
接收終端15，具有不含振蕩器的低成本結(jié)構(gòu)。從接收天線14接收到的電信號(hào)，通過構(gòu)成平方律檢波電路16的放大器、帶通濾波器(band passfilter)和平方律檢波器，生成經(jīng)過平方律檢波后的再生信號(hào)。從理論上，能夠完全不含基站方的相位雜音成分和頻率偏移成分而進(jìn)行檢測(cè)。即，能夠再生完全不受由從光源2、3出射的光波的波動(dòng)引起的光學(xué)拍頻頻率的波動(dòng)的干擾的高穩(wěn)定性的IF信號(hào)成分。
檢波后的IF信號(hào)，通過放大器17和IF解調(diào)電路18，作為信號(hào)數(shù)據(jù)被輸出。
實(shí)施例1
以下結(jié)合實(shí)施例說明光調(diào)制部4的載波殘留型信號(hào)的生成方法。
圖5是采用了具有兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路和一個(gè)主MZ光導(dǎo)波路的SSB光調(diào)制器的光調(diào)制部的例子。特別是，具有對(duì)與入射到SSB光調(diào)制器的光波頻率相同的光波在SSB光調(diào)制器的出口處進(jìn)行合波的結(jié)構(gòu)。
圖5(a)中，從激光光源51出射的特定波長(zhǎng)的光波，在光纖52中傳輸，并由光耦合器或由Y字形光導(dǎo)波路構(gòu)成的光分支部53分成二束，一束傳輸?shù)絊SB光調(diào)制器54，另一束傳輸?shù)脚月酚霉鈱?dǎo)波路56。對(duì)從SSB光調(diào)制器54出射的光波與在旁路光導(dǎo)波路56中傳輸?shù)墓獠ǎㄟ^光耦合器或由Y字形光導(dǎo)波路構(gòu)成的光合波部57進(jìn)行合波，并通過光纖58射向外部。
SSB光調(diào)制器54上，以嵌入方式安裝有兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路60、61和一個(gè)主MZ光導(dǎo)波路62，且如圖2所示，還安裝有設(shè)置在副MZ光導(dǎo)波路上的RF電極(兩個(gè)端口)和用于調(diào)整各個(gè)副MZ光導(dǎo)波路和主MZ光導(dǎo)波路的相位變化量的直流偏壓電極(3個(gè)端口)。
當(dāng)對(duì)RF電極輸入調(diào)制信號(hào)時(shí)，副MZ的各個(gè)分支導(dǎo)波路中的相位調(diào)制光，由于遵循第1種貝塞耳函數(shù)Jn(m)(n＝1，2，……，m是光相位調(diào)制指數(shù))，所以光能被分配到調(diào)制頻率的n倍成分上。
如果在RF端口上輸入滿足(1+H)·Φ(t)(H是希爾伯特系數(shù)，Φ(t)是調(diào)制信號(hào)。“(1+H)·Φ(t)”表示在RF端口中的一個(gè)端口外加Φ(t)的信號(hào)，在另外一個(gè)RF端口上外加H[Φ(t)]。)的信號(hào)，SSB光調(diào)制器的輸出Eout的特性可如下表示Eout＝Ein/2×exp(jω0t)×{exp(jmcosΩt)+exp(jd1)×exp(-jmcosΩt)+exp(jd2)×exp(jmsinΩt)+exp(jd3)×exp(-jmsinΩt)}……(3)其中，Ein表示入射到SSB光調(diào)制器54的光的振幅，ω0表示入射光的角頻率，Ω表示調(diào)制信號(hào)的角頻率，m表示光相位調(diào)制指數(shù)，d1～d3分別表示相應(yīng)于外加電壓量而賦予的各光導(dǎo)波路的相位變化量。
光相位調(diào)制指數(shù)m的定義如下m＝*(V/V)……(4)其中，V表示調(diào)制信號(hào)RF的振幅值，V表示關(guān)于副MZ導(dǎo)波路的各分支導(dǎo)波路、是作為相位調(diào)制器的半波長(zhǎng)電壓(此處假設(shè)各個(gè)分支導(dǎo)波路是相同的V)。
如果同時(shí)調(diào)整m和d1～d3，合波后，在各個(gè)光導(dǎo)波路中生成的Jn(Φ)的特定成分在相位相同時(shí)則相互加強(qiáng)，相位相反時(shí)則相互抵消等，從而能夠最終抽出或抑制特定成分。
本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置中，在包含SSB光調(diào)制器的光調(diào)制部，通過調(diào)整這些光相位調(diào)制指數(shù)和相位變化量等，只抽出載波成分和特定信號(hào)成分，并將兩者的光強(qiáng)度比設(shè)定為約等于1，從而能夠生成滿足自外差式傳輸方式的載波殘留型信號(hào)。
在圖5(a)的SSB光調(diào)制器54，設(shè)定ω0＝60GHz，Ω＝1GHz，當(dāng)如上述圖2所示的SSB-SC光調(diào)制器那樣，只抽出與1次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的信號(hào)成分(J1)，抑制載波成分(J0)及其他高次成分時(shí)，從SSB光調(diào)制器54出射的光，如圖6(a)所示，能夠得到頻率從60GHz只移動(dòng)1GHz的光譜。
而且，如圖5(a)所示，如果對(duì)只含有在旁路用光導(dǎo)波路56中傳遞的載波成分的光波進(jìn)行合波，則在光纖58中傳輸?shù)墓獠軌蚓哂腥鐖D6(b)所示的光譜。
載波成分的強(qiáng)度和特定信號(hào)成分(J1)之間的光強(qiáng)度之比，可通過調(diào)整分支導(dǎo)波路53的光波的分支比或旁路用光導(dǎo)波路56上的光波的光強(qiáng)度來進(jìn)行調(diào)控。
而且，也可以在旁路用光導(dǎo)波路56中設(shè)置衰減器，調(diào)整在旁路用光導(dǎo)波路56中傳遞的光波的光強(qiáng)度。
此外，通過用圖1所示的單獨(dú)MZ光調(diào)制器來取代SSB光調(diào)制器54而進(jìn)行調(diào)整，使其只輸出載波成分和與1次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的信號(hào)成分，并調(diào)整從SSB光調(diào)制器出射的載波成分和在旁路用光導(dǎo)波路56中傳遞的光波(與載波成分頻率相同)這兩者的相位和光強(qiáng)度，能夠生成如圖6(b)所示的載波殘留型信號(hào)。
圖5(a)中，雖然在SSB光調(diào)制器54的外部設(shè)置了由光纖等構(gòu)成的旁路用光導(dǎo)波路56，但也可以如圖5(b)所示，將形成SSB光調(diào)制器的副MZ光導(dǎo)波路74、75和主MZ光導(dǎo)波路76及旁路用光導(dǎo)波路72組裝在同一塊基板上構(gòu)成光調(diào)制部70。
此時(shí)，光分支部71和光合波部73也可同樣形成在同一基板上。
調(diào)整從光調(diào)制部70出射的光的光譜分布時(shí)，與圖5(a)一樣，可采用調(diào)整外加在SSB光調(diào)制部上的光相位調(diào)制指數(shù)或相位變化量的方法，或采用調(diào)整光分支部71的光波的分支比和旁路用光導(dǎo)波路72上的光波的光強(qiáng)度的方法等。
此外還可如圖5(c)所示，作為將與載波成分相當(dāng)?shù)墓獠ㄖ丿B在從SSB光調(diào)制器54出射的光波上的方法，可以設(shè)置具有與激光光源51相同波長(zhǎng)的另外的激光光源80。
從激光光源80出射的光波，在光導(dǎo)波路81中傳遞，在光合波部82處與從SSB調(diào)制器出射的光波合波。合波后的光波，在光纖58中傳遞，并出射到外部。
要想調(diào)整在光纖58中傳遞的光波的光譜分布，可采用調(diào)整激光光源51、80的功率比的方法，或調(diào)整外加在SSB光調(diào)制器上的光相位調(diào)制指數(shù)和相位變化量的方法，或調(diào)整在光導(dǎo)波路81中傳遞的光波的強(qiáng)度的方法，或調(diào)整光合波部82的光波的結(jié)合比的方法等。
圖7是表示入射到圖5(a)中的SSB光調(diào)制器的光波的光強(qiáng)度Ps和在旁路用光導(dǎo)波路中傳遞的光波的光強(qiáng)度Pl，及與光相位調(diào)制指數(shù)m相關(guān)的載波成分(J0)、特定信號(hào)成分(J1)和其他的高次信號(hào)成分(J3)的光強(qiáng)度的關(guān)系的曲線圖。
可以看出圖7(a)是表示m＝0.2保持一定的狀態(tài)下，Pl/Ps0.4時(shí)，載波成分(J0)和特定信號(hào)成分(J1)的光強(qiáng)度比約等于1的狀態(tài)。由此，在SSB光調(diào)制器組合旁路用光導(dǎo)波路的光調(diào)制部成為生成載波殘留型信號(hào)的有效裝置，而且通過調(diào)整Pl和Ps的比率，可以很容易地調(diào)整J0和J1的強(qiáng)度比。
圖7(b)是表示光相位調(diào)制指數(shù)m變化時(shí)各成分的強(qiáng)度變化?？梢钥闯鎏貏e是m＝0.2、Pl/Ps0.4、J0和J1的強(qiáng)度比約等于1的狀態(tài)下，保持Pl/Ps2m，改變m，則如圖7(b)所示，J0和J1的強(qiáng)度比會(huì)保持約等于1的關(guān)系進(jìn)行變化。因此能夠確定滿足J0和J1的強(qiáng)度比約等于1的Pl/Ps的值和m的值，還可在滿足Pl/Ps＝k×m(k是比例常數(shù))的狀態(tài)下改變m及Pl和Ps，由此即便光相位調(diào)制指數(shù)m發(fā)生變化，通常也能夠保持載波成分(J0)和特定信號(hào)成分(J1)的光強(qiáng)度比約等于1。
圖8是表示在使用圖5(a)或(b)所示的旁路用光導(dǎo)波路時(shí)，自動(dòng)調(diào)整載波成分和特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度比的方法。
與圖5(a)相同，從激光光源51中出射的特定波長(zhǎng)的光波在光纖中傳遞，并通過光耦合器或由Y字形光導(dǎo)波路等構(gòu)成的分光部53分為二束，其中一束傳輸?shù)絊SB光調(diào)制器54，另一束傳輸?shù)脚月酚霉鈱?dǎo)波路56。通過調(diào)制電路83向SSB光調(diào)制器54輸入規(guī)定的調(diào)制信號(hào)。
旁路用光導(dǎo)波路56的中途上，設(shè)置能夠可變調(diào)整VOA(VariableOptical Attenuator)等光波的透過量的光強(qiáng)度調(diào)整裝置84。
SSB光調(diào)制器54出射的光波和在旁路用光導(dǎo)波路56中傳遞的光波通過光耦合器或由Y字形光導(dǎo)波路等所構(gòu)成的光合波部57處合波，并沿光纖58傳遞射向外部。
假設(shè)SSB光調(diào)制器54只輸出特定信號(hào)成分的光波，載波成分的光波由旁路光導(dǎo)波路提供時(shí)，如圖8所示，可利用光耦合器85、87及光檢測(cè)器86、88控制光強(qiáng)度調(diào)整裝置。
即，將旁路用光導(dǎo)波路中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠滞ㄟ^光耦合器85導(dǎo)出至光檢測(cè)器86，另一方面，將SSB光調(diào)制器54輸出的光波的一部分通過光耦合器87導(dǎo)出至光檢測(cè)器88。光檢測(cè)器86的輸出與載波成分的光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，光檢測(cè)器88的輸出與特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，由此，將兩者的輸出信號(hào)導(dǎo)入在比較器89，并根據(jù)比較器89的輸出調(diào)整光強(qiáng)度調(diào)整裝置84的透過量。
該結(jié)構(gòu)可自動(dòng)調(diào)整載波成分和特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比。
如果SSB光調(diào)制器54輸出包含載波成分和特定信號(hào)成分的光波，光耦合器85的設(shè)置位置設(shè)在光纖58上、比光合波部57更靠下游的地方。而且，通過在光檢測(cè)器86上設(shè)置只能檢測(cè)載波成分的光波的光檢測(cè)器，在光檢測(cè)器88上設(shè)置只能檢測(cè)特定信號(hào)成分的光波的光檢測(cè)器，可以分別檢測(cè)出載波成分和特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度。
與上述相同，各個(gè)光檢測(cè)器的輸出信號(hào)，被導(dǎo)入比較器89，并根據(jù)比較結(jié)果控制光強(qiáng)度調(diào)整裝置。
實(shí)施例2下面說明與本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置相關(guān)的第二個(gè)實(shí)施例。
圖9表示的是采用了具有兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路94、95和一個(gè)主MZ光導(dǎo)波路96的SSB光調(diào)制器92的光調(diào)制部的例子，值得一提的是，該光調(diào)制部，通過在SSB光調(diào)制器內(nèi)的光導(dǎo)波路上形成緩沖層(SiO2、Ta2O5等)等膜體97或修正其中一部分，來調(diào)整載波成分和特定信號(hào)成分的抽出和兩者光強(qiáng)度比。
這樣的光調(diào)制部，即便在很難將SSB光調(diào)制器的直流偏壓等調(diào)整到最佳狀態(tài)的情況下，也能夠一邊監(jiān)控SSB光調(diào)制器的特性，一邊通過適當(dāng)修整光導(dǎo)波路上形成的膜體部分，獲取最佳的設(shè)定值。
圖9(b)和(c)表示的是在將與副MZ光導(dǎo)波路相關(guān)的各個(gè)相位如下設(shè)定情況下，通過修整膜體97，將載波成分(J0)和特定信號(hào)成分(J1)的光強(qiáng)度之比調(diào)整到約等于1時(shí)的結(jié)果。
以副MZ光導(dǎo)波路94的第一分支(圖9(a)的1st)為基準(zhǔn)，設(shè)定外加于各個(gè)光波道路的直流偏壓電極的電壓，使副MZ光導(dǎo)波路94的第二分支(2st)的相位差為、副MZ光導(dǎo)波路95的第三分支(3rd)的相位差為1.1、副MZ光導(dǎo)波路95的第四分支(4th)的相位差為2.9。
光相位調(diào)制指數(shù)m＝0.15時(shí)，修整副MZ光導(dǎo)波路94、95的膜體97，使載波成分(J0)和特定信號(hào)成分(J1)的比約等于1后，然后，改變光相位調(diào)制指數(shù)m。圖9(c)是表示對(duì)m的變化的載波成分(J0)和特定信號(hào)成分(J1)的變化的曲線圖。
從圖9(b)和(c)的圖表中不難理解，即使在調(diào)整從SSB光調(diào)制器中出射的光的光譜時(shí)，通過在SSB光調(diào)制器內(nèi)的各個(gè)光導(dǎo)波路上形成或修整膜體，能夠抽出載波成分和特定信號(hào)成分及調(diào)整光強(qiáng)度之比。
實(shí)施例3下面說明與本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置相關(guān)的其他實(shí)施例。
圖10是表示SSB光調(diào)制器中的光導(dǎo)波路114和調(diào)制電極即信號(hào)電極110及接地電極111的配置關(guān)系的示意圖。在將調(diào)制電極和光導(dǎo)波路的配置關(guān)系設(shè)置成如圖10(a)所示的對(duì)稱形式及如圖10(b)所示的非對(duì)稱形式的情況下，由于外加于光導(dǎo)波路上的電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化，因此，能夠改變光相位調(diào)制指數(shù)m和在各個(gè)光導(dǎo)波路中傳輸?shù)墓獠ㄖg的相位差，并能調(diào)整從SSB光調(diào)制器出射的光的光譜。
112是具有光電效果的基板，113是緩沖層。
如圖11所示，在構(gòu)成調(diào)制電極的信號(hào)電極121及接地電極122之間，可以設(shè)置用于調(diào)整在分支導(dǎo)波路120上外加的電場(chǎng)的調(diào)整用電極123和124。通過該調(diào)整用電極，可以調(diào)整在分支導(dǎo)波路上傳遞的光波的相位。
例如，即使在設(shè)置在各個(gè)MZ光導(dǎo)波路上的調(diào)制信號(hào)或直流偏壓信號(hào)相互聯(lián)動(dòng)、很難分別對(duì)每個(gè)信號(hào)進(jìn)行微調(diào)的情況下，也可以通過調(diào)整用電極，對(duì)各個(gè)光導(dǎo)波路的相位進(jìn)行個(gè)別調(diào)整。
而且，通過在各光導(dǎo)波路上，對(duì)調(diào)整用電極123、124的形狀和配置進(jìn)行不同的設(shè)定，能夠?qū)Ω鱾€(gè)光導(dǎo)波路進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂啤?br> 下面說明將本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置應(yīng)用于光纖無線通信系統(tǒng)時(shí)的特性評(píng)價(jià)方法。
圖12表示的是采用了QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)信號(hào)的傳輸試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的例子。
光調(diào)制部23，采用的是上述圖5(a)的光調(diào)制器。
構(gòu)成基站20的光源21、22，采用的是兩臺(tái)1.5μm帶的波長(zhǎng)可變光源。為了能夠用光譜分析器儀捕捉到60GHz帶載波，光源21、22，通過事先確認(rèn)其波長(zhǎng)差(0.48nm左右)，控制GP-IB(General Purpose Interface Bass)，各自獨(dú)立進(jìn)行模式鎖定。模式鎖定后的波長(zhǎng)穩(wěn)定度為5×10-8，線寬為1MHz。
從錯(cuò)誤分析儀42輸出的通信速度為155.52Mbps的偽隨機(jī)脈沖形式(PRBS27-1)，用QPSK發(fā)射器26進(jìn)行QPSK調(diào)制(中心頻率700MHz)后，經(jīng)放大器25，輸入到90度橋接岔路24。在此處，調(diào)制信號(hào)被分成原信號(hào)和希爾伯特變換后的信號(hào)，然后，分別被輸入到安裝在光調(diào)制部23中的SSB光調(diào)制器的各個(gè)RF端口。
在具有兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路和一個(gè)主MZ光導(dǎo)波路的SSB光調(diào)制器中，通過調(diào)整三個(gè)地方的直流偏壓電壓27，生成抑制了與特定高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的特定信號(hào)成分以外的信號(hào)成分(“信號(hào)成分”也可說成是“圖像成分”)的光信號(hào)。值得一提的是，本實(shí)驗(yàn)中，為了保留與1次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的信號(hào)成分，對(duì)偏壓進(jìn)行了調(diào)整，以抑制下側(cè)帶成分和不需要的高次成分。
從光調(diào)制部23出射的光波，在光纖28中傳輸，同時(shí)，與從光源22出射的、在光纖29中傳遞的光波，在3dB耦合器30處合波。合波后的光載波成分和信號(hào)成分在單模光纖(SMF)31(光纖長(zhǎng)2m、5km、10km)中傳輸。
光/電轉(zhuǎn)換部上使用了響應(yīng)帶寬50GHz的單行載波光電二極管(UTC-PD)33。而且在其前方插入了用于調(diào)整輸入功率的可變光衰減器32。
發(fā)送電路和接收電路由波導(dǎo)管35連接，光電二極管33輸出的光波經(jīng)放大器34放大，在波導(dǎo)管35中傳遞。在波導(dǎo)管35的中途上，插入可變RF衰減器36，一邊用功率計(jì)38進(jìn)行監(jiān)控，一邊調(diào)整輸入到接收電路的RF功率。37是將在波導(dǎo)管35中傳輸?shù)暮撩撞ǖ囊徊糠址值焦β视?jì)38的分支波導(dǎo)管。
接收電路中，平方律檢波電路39是以GaAs為基礎(chǔ)制成的小型MMIC(Microwave Monolithic IC)模塊，其內(nèi)藏放大器和帶通濾波器以及平方律檢波器。所得到的再生信號(hào)，通過放大器40，在QPSK解調(diào)器41處解調(diào)后，由錯(cuò)誤分析儀42進(jìn)行同期檢波，比較發(fā)送接收信號(hào)，獲取比特錯(cuò)誤率特性。本實(shí)驗(yàn)中并未進(jìn)行錯(cuò)誤糾正處理。
根據(jù)上述特性評(píng)價(jià)方法，對(duì)利用本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成裝置的光纖無線通信系統(tǒng)的特性進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果如下(1)RF信號(hào)的生成和檢波光譜生成光譜的載波頻率為59.53GHz，IF信號(hào)設(shè)定為中心頻率700MHz的未調(diào)制波。
在光相位調(diào)制指數(shù)m較低的情況下，圖像成分雖然已被充分抑制，但達(dá)不到J1/J01，但是，當(dāng)增大光相位調(diào)制指數(shù)，使m＝0.6左右時(shí)，能夠保證圖像抑制比(J1/J0和J2/J0的差)達(dá)到30dB左右，而且，能夠生成J1/J01的光譜。
當(dāng)把光相位調(diào)制指數(shù)設(shè)定為0.6以上時(shí)，就會(huì)生成不需要的下側(cè)波帶J-1和高次成分J2、J3，出現(xiàn)J+1/J0≠1的傾向。
當(dāng)光相位調(diào)制指數(shù)設(shè)定在大約0.6時(shí)，即使在無線基站(antennastation)上不使用RF濾波器，也能夠保證達(dá)成60GHz帶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即寄生信號(hào)小于等于-10dBm。
因光差拍頻率引發(fā)頻率偏移，所以生成的毫米波的頻率也不穩(wěn)定，經(jīng)確認(rèn)，偏移量最大可達(dá)20MHz(品質(zhì)334ppm)。不過，當(dāng)再生被發(fā)送過來的無線信號(hào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)再生信號(hào)的穩(wěn)定性較高，具有自外差式傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)即不易受光差拍頻率的波動(dòng)的干擾。
從此，己確認(rèn)，即使是在將本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成裝置用于光毫米波差拍信號(hào)的生成法的情況下，也能再生出可用于通信系統(tǒng)的穩(wěn)定的信號(hào)。只是，有必要將生成的毫米波的頻率偏移量控制在60GHz帶無線的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)(500ppm以下)，各個(gè)光源最好是使用相對(duì)于振動(dòng)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)穩(wěn)定度小于等于8×10-8的。
(2)信號(hào)傳輸?shù)奶匦詫SB光調(diào)制器的光相位調(diào)制指數(shù)設(shè)定為m＝0.19，向UTC-PD的輸入功率為-2.6dBm，測(cè)定了長(zhǎng)度分別為2m、5km、10km三種光纖。
當(dāng)接收RF功率小于等于-60dBm時(shí)，可以得到幾乎不依賴于光纖長(zhǎng)的CN(載波對(duì)雜音)比特性，當(dāng)接收RF功率大于等于-60dBm時(shí)，表現(xiàn)為非線形CN比特性?？梢酝茢啵@是因?yàn)闄z波器的輸入上限接近的緣故。
而且，在作為電路設(shè)計(jì)值，當(dāng)使用10mW的無線發(fā)射功率、100MHz的信號(hào)帶寬、6dBi的天線利得(收發(fā))、5m的空間距離時(shí)，計(jì)算出的接收RF功率為-60dBm。從同一實(shí)驗(yàn)測(cè)得的CN比為20dB。
對(duì)相對(duì)于接收RF功率的QPSK/155.52Mbps信號(hào)(中心頻率700MHz)的錯(cuò)誤率特性進(jìn)行了評(píng)估。實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定(光相位調(diào)制指數(shù)、PD輸入功率、光纖長(zhǎng))與測(cè)定CN比時(shí)相同。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在接收RF功率為-62dBm～-72dBm范圍內(nèi)，比特錯(cuò)誤率基本與光纖長(zhǎng)度無關(guān)，小于等于-60dBm時(shí)，則誤差消失。
與上述相同，如果在電路設(shè)計(jì)值，使用10mW的無線發(fā)送功率，6dBi的天線利得(收發(fā))，則比特錯(cuò)誤率在空間距離為5m時(shí)無誤差，12m時(shí)為10-4。
當(dāng)把8PSK的信號(hào)(中心頻率700MHz)用光纖傳輸10km時(shí)，分析所得到的接收I-Q調(diào)變符號(hào)集(constellation)后發(fā)現(xiàn)，即便用10km光纖傳輸，也能夠得到不遜于原信號(hào)的良好的調(diào)變符號(hào)集。而且，作為寬帶域的調(diào)整信號(hào)的傳送例子，還試驗(yàn)了BS廣播信號(hào)(8PSK，多載波)的傳送。從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，即使是在10km長(zhǎng)的光纖中傳送、然后在遠(yuǎn)程無線基站發(fā)送的情況下，在終端也可接收到BS廣播信號(hào)。
從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，即使是寬帶域的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，在采用了本發(fā)明的載波殘留型信號(hào)的生成裝置的光纖無線通信系統(tǒng)中，也能夠傳輸?shù)?0km遠(yuǎn)的地方。
本發(fā)明并不只限用于上述事例，在不脫離本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，其當(dāng)然也包含該技術(shù)領(lǐng)域中附加公知技術(shù)的事物。
如上所述，本發(fā)明能夠提供一種載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置，該裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能夠穩(wěn)定地生成光測(cè)量領(lǐng)域或光纖無線通信領(lǐng)域中使用的外差式光信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種載波殘留型信號(hào)的生成方法，其特征在于向包含SSB光調(diào)制器的光調(diào)制部入射具有特定波長(zhǎng)的光波，從所述光調(diào)制部出射的光波包含與0次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的載波成分和與特定高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的特定信號(hào)成分，抑制所述特定高次貝塞耳函數(shù)以外的信號(hào)成分，同時(shí)，將所述載波成分和該特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比設(shè)定成約等于1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載波殘留型信號(hào)的生成方法，其特征在于所述SSB光調(diào)制器是在主MZ光導(dǎo)波路的分支導(dǎo)波路中以嵌入方式安裝兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路而成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的載波殘留型信號(hào)的生成方法，其特征在于調(diào)整構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路或主MZ光導(dǎo)波路的各個(gè)光調(diào)制的相位或強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的載波殘留型信號(hào)的生成方法，其特征在于所述光調(diào)制部，將入射到SSB光調(diào)制器的光波的一部分或與該光波具有相同波長(zhǎng)的另外的光波同該SSB光調(diào)制器出射的光波合波起來。
5.一種載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于具有生成具有特定波長(zhǎng)的光波的光源和包括SSB光調(diào)制器的光調(diào)制部；從所述光源出射的光波入射到所述光調(diào)制部，從該光調(diào)制部出射的光波包含與0次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的載波成分和與特定高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的特定信號(hào)成分，抑制所述特定高次貝塞耳函數(shù)以外的信號(hào)成分，同時(shí)，將所述載波成分和所述特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比設(shè)定成約等于1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于所述SSB光調(diào)制器是在主MZ光導(dǎo)波路的分支導(dǎo)波路中以嵌入方式安裝兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路而成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于在構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ光導(dǎo)波路或主MZ光導(dǎo)波路上形成膜體或除去部分膜體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路，具備各個(gè)MZ型光導(dǎo)波路內(nèi)的兩個(gè)分支導(dǎo)波路和向所述分支導(dǎo)波路外加調(diào)制電場(chǎng)或直流偏壓電場(chǎng)的電極之間的配置相對(duì)于所述兩個(gè)分支導(dǎo)波路具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于構(gòu)成所述SSB光調(diào)制器的兩個(gè)副MZ型光導(dǎo)波路或主MZ型光導(dǎo)波路，具有向各個(gè)MZ型光導(dǎo)波路中的兩個(gè)分支導(dǎo)波路外加調(diào)制電場(chǎng)或直流偏壓電場(chǎng)的電極，和用于調(diào)整在所述分支導(dǎo)波路上外加的電場(chǎng)的調(diào)整用電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任意一項(xiàng)所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于所述光調(diào)制部，具有SSB光調(diào)制器和連接該SSB光調(diào)制器的輸出部和輸入部的旁路用光導(dǎo)波路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于所述SSB光調(diào)制器與所述旁路用光導(dǎo)波路形成在同一個(gè)基板上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征在于在所述旁路用光導(dǎo)波路的中途設(shè)置有用于調(diào)整在所述旁路用光導(dǎo)波路中傳輸?shù)墓獠ǖ膹?qiáng)度的光強(qiáng)度調(diào)整裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任意一項(xiàng)所述的載波殘留型信號(hào)的生成裝置，其特征如下所述光調(diào)制部，在所述SSB光調(diào)制器的輸出部，將具有與入射到SSB光調(diào)制器的光波波長(zhǎng)相同的其他光源的光波合波起來。
全文摘要
本發(fā)明提供一種載波殘留型信號(hào)的生成方法及其裝置，其不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能夠穩(wěn)定地生成光測(cè)量領(lǐng)域和光纖無線通信領(lǐng)域中使用的外差式光信號(hào)，其特征在于具有生成具有特定波長(zhǎng)光波的光源(51)和包括SSB光調(diào)制器(54)的光調(diào)制部，從該光源出射的光波入射到所述光調(diào)制部，從所述光調(diào)制部出射的光波包含與0次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的載波成分和與特定高次貝塞耳函數(shù)相關(guān)的特定信號(hào)成分，并抑制該特定高次貝塞耳函數(shù)以外的信號(hào)成分，同時(shí)，將所述載波成分和所述特定信號(hào)成分的光強(qiáng)度之比設(shè)定成約等于1。較為理想的是，所述光調(diào)制部，具有SSB光調(diào)制器(54)和連接所述SSB光調(diào)制器的輸入部和輸出部的旁路用光導(dǎo)波路(56)。
文檔編號(hào)H04B10/50GK1926791SQ20048004253
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者橋本義浩, 日隈薰, 市川潤(rùn)一郎, 森慎吾, 莊司洋三, 小川博世 申請(qǐng)人:住友大阪水泥股份有限公司, 獨(dú)立行政法人情報(bào)通信研究機(jī)構(gòu)