JP7734121B2 - Optical angle modulator and optical transmitter - Google Patents
Optical angle modulator and optical transmitterInfo
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Description
本開示は、光角度変調技術に関する。 This disclosure relates to optical angle modulation technology.
光角度変調は、ライダ（ＬｉＤＡＲ）装置といったセンシング装置や、情報を送信又は配信するための通信装置等において使用される。光角度変調は、光周波数変調と、光位相変調と、を含む。通信分野への利用において、角度変調光の信号対雑音比は、その帯域幅を広くする程小さくすることができる。また、センシング分野への利用において、分解能は、角度変調光の帯域幅を広くする程高くすることができる。非特許文献１は、広帯域な周波数変調光を生成するための構成を開示している。 Optical angle modulation is used in sensing devices such as LiDAR devices, and communication devices for transmitting or distributing information. Optical angle modulation includes optical frequency modulation and optical phase modulation. In communications applications, the signal-to-noise ratio of angle-modulated light can be reduced by increasing its bandwidth. In sensing applications, the resolution can be increased by increasing the bandwidth of angle-modulated light. Non-Patent Document 1 discloses a configuration for generating broadband frequency-modulated light.
図１は、非特許文献１に記載の構成の説明図である。まず、同じ電気信号を使用して第１連続光及び第２連続光を光角度変調することで、角度変調光９１及び角度変調光９２を生成する。なお、電気信号の振幅の変化による第１連続光の角度（周波数又は位相）の変化方向については、第２連続光の角度（周波数又は位相）の変化方向に対して逆向きにする。例えば、角度変調光９１の電界成分と角度変調光９２の電界成分とを複素共役の関係にする。そして、角度変調光９１及び角度変調光９２を分散シフトファイバ（ＤＳＦ）といった非線形媒体に入力し、非線形媒体において角度変調光９１及び角度変調光９２の四光波混合（一部縮退四光波混合を含む）を再帰的に生じさせることで、角度変調光９１及び角度変調光９２の帯域幅より広い角度変調光を生成することを非特許文献１は開示している。 Figure 1 is an explanatory diagram of the configuration described in Non-Patent Document 1. First, angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are generated by optically angle-modulating first and second continuous light using the same electrical signal. The direction of change in the angle (frequency or phase) of the first continuous light due to changes in the amplitude of the electrical signal is opposite to the direction of change in the angle (frequency or phase) of the second continuous light. For example, the electric field components of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are complex conjugates. Non-Patent Document 1 then discloses that angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are input into a nonlinear medium such as dispersion-shifted fiber (DSF), and four-wave mixing (including partial degenerate four-wave mixing) of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 is recursively generated in the nonlinear medium, thereby generating angle-modulated light with a bandwidth wider than that of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92.
例えば、角度変調光９１及び角度変調光９２の一部縮退四光波混合により、２次の角度変調光である角度変調光９３及び角度変調光９４が生じる。角度変調光９１及び角度変調光９２の帯域幅を共にＢとすると、角度変調光９３及び角度変調光９４の帯域幅は３Ｂである。３次の角度変調光である角度変調光９５は、例えば、角度変調光９１、角度変調光９２及び角度変調光９３の四光波混合や、角度変調光９１及び角度変調光９３の一部縮退四光波混合により生じ、その帯域幅は５Ｂとなる。同様に、３次の角度変調光である角度変調光９６は、例えば、角度変調光９１、角度変調光９２及び角度変調光９４の四光波混合や、角度変調光９２及び角度変調光９４の一部縮退四光波混合により生じ、その帯域幅は５Ｂとなる。 For example, angle-modulated light 93 and angle-modulated light 94, which are second-order angle-modulated light, are generated by partially degenerate four-wave mixing of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92. If the bandwidths of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are both B, the bandwidth of angle-modulated light 93 and angle-modulated light 94 is 3B. Angle-modulated light 95, which is third-order angle-modulated light, is generated, for example, by four-wave mixing of angle-modulated light 91, angle-modulated light 92, and angle-modulated light 93, or by partially degenerate four-wave mixing of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 93, and its bandwidth is 5B. Similarly, angle-modulated light 96, which is third-order angle-modulated light, is generated, for example, by four-wave mixing of angle-modulated light 91, angle-modulated light 92, and angle-modulated light 94, or by partially degenerate four-wave mixing of angle-modulated light 92 and angle-modulated light 94, and its bandwidth is 5B.
なお、図１には示していないが、例えば、角度変調光９６が関与する四光波混合や一部縮退四光波混合（以下、四光波混合や一部縮退四光波混合を纏めて四光波混合と表記する。）により、角度変調光９６より帯域幅の大きい４次の角度変調光も生じ得る。この様に、非特許文献１は、再帰的な四光波混合により、元の帯域幅より大きい角度変調光を生成できることを開示している。 Although not shown in Figure 1, for example, fourth-order angle-modulated light with a larger bandwidth than the angle-modulated light 96 can also be generated by four-wave mixing or partially degenerate four-wave mixing involving the angle-modulated light 96 (hereinafter, four-wave mixing and partially degenerate four-wave mixing will be collectively referred to as four-wave mixing). In this way, Non-Patent Document 1 discloses that recursive four-wave mixing can generate angle-modulated light with a larger bandwidth than the original.
上記の通り、四光波混合により生成される角度変調光の次数が高くなる程、その帯域幅は広くなる。四光波混合により生成される角度変調光の次数を高くする方法の１つは、非線形媒体に入力する複数の角度変調光それぞれのパワーを強くすることである。しかしながら、一般的に、非線形媒体に入力できる周波数成分毎のパワーには制限がある。例えば、ＤＳＦにおいては誘導ブリルアン散乱により入力可能な周波数成分毎のパワーは制限される。したがって、ＤＳＦに入力可能な角度変調光それぞれのパワーは制限され、この制限により、ＤＳＦにおいて四光波混合により生成される角度変調光の次数も制限される。 As mentioned above, the higher the order of the angle-modulated light generated by four-wave mixing, the wider its bandwidth. One way to increase the order of the angle-modulated light generated by four-wave mixing is to increase the power of each of the multiple angle-modulated light beams input into the nonlinear medium. However, there is generally a limit to the power of each frequency component that can be input into a nonlinear medium. For example, in a DSF, the power of each frequency component that can be input is limited by stimulated Brillouin scattering. Therefore, the power of each angle-modulated light beam that can be input into a DSF is limited, and this limit also limits the order of the angle-modulated light generated by four-wave mixing in the DSF.
本開示は、角度変調光の帯域幅をより広くできる技術を提供するものである。 This disclosure provides technology that can broaden the bandwidth of angle-modulated light.
本開示の一態様によると、光角度変調器は、電気信号により連続光を角度変調した第１角度変調光及び第２角度変調光を生成する生成手段と、前記第１角度変調光と前記第２角度変調光との四光波混合により、前記第１角度変調光及び前記第２角度変調光より帯域幅の広い１つ以上の第３角度変調光を生成する第１非線形媒体と、第１処理手段と、を備え、前記第１処理手段は、前記第１処理手段に入力される光に含まれる３つ以上の角度変調光それぞれの位相を個別に調整する調整手段と、前記調整手段による位相調整後の前記３つ以上の角度変調光の四光波混合により、前記３つ以上の角度変調光より帯域幅の広い１つ以上の第４角度変調光を生成する第２非線形媒体と、を含み、前記第１処理手段には、前記第１角度変調光、前記第２角度変調光及び前記１つ以上の第３角度変調光を含む光が入力される。 According to one aspect of the present disclosure, an optical angle modulator includes a generation means for generating first angle-modulated light and second angle-modulated light by angle-modulating continuous light using an electrical signal; a first nonlinear medium for generating one or more third angle-modulated light beams having a wider bandwidth than the first angle-modulated light and the second angle-modulated light beams by four-wave mixing of the first angle-modulated light and the second angle-modulated light beams; and a first processing means. The first processing means includes an adjustment means for individually adjusting the phase of each of the three or more angle-modulated light beams included in the light input to the first processing means, and a second nonlinear medium for generating one or more fourth angle-modulated light beams having a wider bandwidth than the three or more angle-modulated light beams by four-wave mixing of the three or more angle-modulated light beams after phase adjustment by the adjustment means. Light including the first angle-modulated light, the second angle-modulated light, and the one or more third angle-modulated light beams is input to the first processing means.
本開示によると、角度変調光の帯域幅をより広くすることができる。 This disclosure makes it possible to broaden the bandwidth of angle-modulated light.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうちの二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the scope of the claimed invention, and not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the invention. Two or more of the features described in the embodiments may be combined in any desired manner. Furthermore, the same reference numbers are used for identical or similar components, and duplicate descriptions will be omitted.
＜第一実施形態＞
図２は、本実施形態による光角度変調器の構成図である。生成部１００は、電気信号に基づき、図１に示す角度変調光９１及び角度変調光９２を生成して非線形媒体２００に出力する。光角度変調器を通信装置に使用する場合、電気信号は、搬送する情報に対応する信号である。光角度変調器をセンシング装置に使用する場合、電気信号は、振幅が時間と共に変化する信号であり、その変化の態様は、センシング対象及び方法に応じて決定される。
First Embodiment
2 is a diagram showing the configuration of an optical angle modulator according to this embodiment. A generator 100 generates angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 shown in FIG. 1 based on an electrical signal and outputs them to a nonlinear medium 200. When the optical angle modulator is used in a communication device, the electrical signal corresponds to the information to be carried. When the optical angle modulator is used in a sensing device, the electrical signal is a signal whose amplitude changes over time, and the manner of change is determined depending on the sensing target and method.
角度変調光９１と角度変調光９２は同じ電気信号に基づき生成されたものであるが、角度変調光９１の電界成分と角度変調光９２の電界成分は、例えば、互いに複素共役の関係となる様に生成部１００は、角度変調光９１及び角度変調光９２を生成する。つまり、例えば、電気信号の振幅が正である場合に連続光の位相を進め、電気信号の振幅が負である場合に連続光の位相を遅らせることで角度変調光９１が生成されているのであれば、電気信号の振幅が負である場合に連続光の位相を進め、電気信号の振幅が正である場合に連続光の位相を遅らせることで角度変調光９２は生成される。同様に、例えば、電気信号の振幅が正である場合に連続光の周波数を増加させ、電気信号の振幅が負である場合に連続光の周波数を減少させることで角度変調光９１が生成されているのであれば、電気信号の振幅が負である場合に連続光の周波数を増加させ、電気信号の振幅が正である場合に連続光の周波数を減少させることで角度変調光９２は生成される。なお、以下の説明においては、角度変調光９１と、角度変調光９２の帯域幅を共にＢとする。 Angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are generated based on the same electrical signal, but generation unit 100 generates angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 so that the electric field components of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are, for example, complex conjugates of each other. That is, for example, if angle-modulated light 91 is generated by advancing the phase of continuous light when the amplitude of the electrical signal is positive and delaying the phase of continuous light when the amplitude of the electrical signal is negative, angle-modulated light 92 is generated by advancing the phase of continuous light when the amplitude of the electrical signal is negative and delaying the phase of continuous light when the amplitude of the electrical signal is positive. Similarly, for example, if angle-modulated light 91 is generated by increasing the frequency of continuous light when the amplitude of the electrical signal is positive and decreasing the frequency of continuous light when the amplitude of the electrical signal is negative, angle-modulated light 92 is generated by increasing the frequency of continuous light when the amplitude of the electrical signal is negative and decreasing the frequency of continuous light when the amplitude of the electrical signal is positive. In the following description, the bandwidths of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are both designated B.
非線形媒体２００は、角度変調光９１と角度変調光９２との四光波混合を生じさせる。非線形媒体２００は、例えば、分散シフトファイバ等の光ファイバにより構成することができる。四光波混合は、光ファイバに入力される光の周波数（波長）が、当該光ファイバの波長分散値が零となる周波数（波長）に近い場合に強く発生する。また、非線形媒体２００は、半導体光増幅器で構成することができる。半導体光増幅器の非線形性により、四光波混合を生じさせることができる。その他、非線形媒体２００は、四光波混合を生じさせる任意の光デバイスを使用して実現することができる。 The nonlinear medium 200 generates four-wave mixing between the angle-modulated light 91 and the angle-modulated light 92. The nonlinear medium 200 can be configured, for example, from an optical fiber such as a dispersion-shifted fiber. Four-wave mixing occurs strongly when the frequency (wavelength) of the light input to the optical fiber is close to the frequency (wavelength) at which the chromatic dispersion value of the optical fiber is zero. The nonlinear medium 200 can also be configured from a semiconductor optical amplifier. The nonlinearity of the semiconductor optical amplifier can cause four-wave mixing. The nonlinear medium 200 can also be realized using any optical device that generates four-wave mixing.
上述した様に、非線形媒体２００に入力可能な光パワーの制限により、角度変調光９１と角度変調光９２との四光波混合により生じる角度変調光の次数も制限される。以下の説明においては、図１に示す様に、非線形媒体２００における四光波混合により２次及び３次の角度変調光９３～９６が生成されたものとする。したがって、非線形媒体２００は、角度変調光９１～９６を含む光を処理部３００に出力する。なお、上述した様に、角度変調光９３及び９４の帯域幅は３Ｂであり、角度変調光９５及び９６の帯域幅は５Ｂである。 As mentioned above, the limit on the optical power that can be input to nonlinear medium 200 also limits the order of the angle-modulated light generated by four-wave mixing of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92. In the following explanation, it is assumed that second- and third-order angle-modulated light 93-96 is generated by four-wave mixing in nonlinear medium 200, as shown in Figure 1. Therefore, nonlinear medium 200 outputs light including angle-modulated light 91-96 to processing unit 300. As mentioned above, the bandwidth of angle-modulated light 93 and 94 is 3B, and the bandwidth of angle-modulated light 95 and 96 is 5B.
処理部３００に入力された角度変調光９１～９６は、位相調整部３０を介して非線形媒体３１に入力される。非線形媒体３１は、非線形媒体２００と同様である。位相調整部３０は、角度変調光９１～９６それぞれの位相を個別に制御できるデバイスである。例えば、位相調整部３０は、ＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれる液晶ベースのデバイスを利用して実現することができる。より具体的には、位相調整部３０に入力された光は周波数成分毎に分離される。各周波数成分の光は、個別に液晶を通過した後に合波される。各周波数成分の光の位相は、液晶を通過する際に調整され得る。なお、位相調整部３０は、液晶ベースのデバイスを利用することに限定されず、周波数成分毎に個別に位相シフト量を制御できる任意のデバイスを使用することができる。 Angle-modulated light 91-96 input to processing unit 300 is input to nonlinear medium 31 via phase adjustment unit 30. Nonlinear medium 31 is similar to nonlinear medium 200. Phase adjustment unit 30 is a device that can individually control the phase of each of angle-modulated light 91-96. For example, phase adjustment unit 30 can be implemented using a liquid crystal-based device called LCoS (Liquid Crystal on Silicon). More specifically, light input to phase adjustment unit 30 is separated into frequency components. The light of each frequency component passes individually through the liquid crystal and then is combined. The phase of the light of each frequency component can be adjusted as it passes through the liquid crystal. Note that the phase adjustment unit 30 is not limited to using a liquid crystal-based device, and any device that can individually control the amount of phase shift for each frequency component can be used.
監視制御部３２は、非線形媒体３１における角度変調光９１～９６の四光波混合により、角度変調光９１～９６に加えて４次以上の角度変調光が非線形媒体３１から出力される様に、位相調整部３０が角度変調光９１～９６それぞれに与える位相のシフト量を設定する。なお、角度変調光の歪を抑えるため、１つの角度変調光の帯域内の各周波数成分の位相のシフト量は同じとする。つまり、位相シフト量は角度変調光を単位として設定される。以下では、角度変調光９１～９６それぞれの位相を調整することで、非線形媒体３１に入力される角度変調光９１～９６それぞれのパワーを強くすることなく、より高次の角度変調光が非線形媒体３１で生じる理由について説明する。 The monitoring and control unit 32 sets the amount of phase shift that the phase adjustment unit 30 imparts to each of the angle-modulated light beams 91-96 so that, through four-wave mixing of the angle-modulated light beams 91-96 in the nonlinear medium 31, fourth-order or higher angle-modulated light is output from the nonlinear medium 31 in addition to the angle-modulated light beams 91-96. Note that, to suppress distortion of the angle-modulated light, the amount of phase shift for each frequency component within the band of a single angle-modulated light beam is set to the same. In other words, the amount of phase shift is set in units of angle-modulated light. Below, we explain why adjusting the phase of each of the angle-modulated light beams 91-96 produces higher-order angle-modulated light in the nonlinear medium 31 without increasing the power of each of the angle-modulated light beams 91-96 input to the nonlinear medium 31.
様々な周波数成分を含む信号においては、各周波数成分の信号の振幅の大きい部分が重なることで非常に振幅が大きくなることが知られている。したがって、角度変調光９１～９６それぞれの位相を調整することで、角度変調光９１～９６を含む光の時間領域における振幅のピークを大きくすることができる。非線形媒体においては、この振幅のピークにより非線形効果が誘起されるため、角度変調光９１～９６それぞれの位相を調整することで、より高次の角度変調光を非線形媒体３１で生じさせることができる。 It is known that in signals containing various frequency components, the overlap of large amplitude portions of each frequency component signal results in a very large amplitude. Therefore, by adjusting the phase of each of the angle-modulated light beams 91-96, it is possible to increase the amplitude peak in the time domain of the light containing the angle-modulated light beams 91-96. In nonlinear media, this amplitude peak induces a nonlinear effect, so by adjusting the phase of each of the angle-modulated light beams 91-96, it is possible to generate higher-order angle-modulated light in the nonlinear medium 31.
非線形媒体３１は、角度変調光９１～９６に加えて、非線形媒体３１で生じた４次以上の角度変調光をフィルタ４００に出力する。なお、４次以上の角度変調光の帯域幅は５Ｂより大きい。例えば、４次の角度変調光の帯域幅は７Ｂであり、５次の角度変調光の帯域幅は９Ｂである。より詳しくは、ｎ次（ｎは２以上の整数）の角度変調光の帯域幅は（２ｎ－１）Ｂである。フィルタ４００は、非線形媒体３１で生成された１つ以上の角度変調光の内の１つの角度変調光、つまり、４次以上の１つの角度変調光を通過させ、残りの角度変調光を減衰させて阻止する。これにより、光角度変調器は、非線形媒体２００が出力する角度変調光の最大帯域幅である５Ｂより大きい帯域幅の角度変調光を出力する。 In addition to the angle-modulated light 91-96, the nonlinear medium 31 outputs the fourth- or higher-order angle-modulated light generated in the nonlinear medium 31 to the filter 400. The bandwidth of the fourth- or higher-order angle-modulated light is greater than 5B. For example, the bandwidth of the fourth-order angle-modulated light is 7B, and the bandwidth of the fifth-order angle-modulated light is 9B. More specifically, the bandwidth of the nth-order (n is an integer greater than or equal to 2) angle-modulated light is (2n-1)B. The filter 400 passes one of the one or more angle-modulated light beams generated by the nonlinear medium 31, i.e., one fourth- or higher-order angle-modulated light beam, and attenuates and blocks the remaining angle-modulated light. As a result, the optical angle modulator outputs angle-modulated light with a bandwidth greater than 5B, which is the maximum bandwidth of the angle-modulated light output by the nonlinear medium 200.
監視制御部３２は、非線形媒体３１から４次以上の角度変調光が出力される様に、角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を調整して設定する"調整処理"を行う。なお、調整処理の間、非線形媒体３１の出力は、フィルタ４００ではなく監視制御部３２に接続される。本実施形態において、監視制御部３２は、まず、非線形媒体３１から入力される入力光の周波数成分に基づき、非線形媒体２００から６つの角度変調光９１～９６が出力されていることを判定する。そして、監視制御部３２は、６つの角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を様々な値に変化させながら、入力光に含まれる角度変調光の数が６より大きくなる、或いは、入力光に含まれる角度変調光の数が最大化される角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を決定する。そして、監視制御部３２は、決定した位相シフト量を位相調整部３０に設定する。 The monitoring and control unit 32 performs an "adjustment process" to adjust and set the phase shift amount of each of the angle-modulated light beams 91-96 so that fourth-order or higher angle-modulated light beams are output from the nonlinear medium 31. During the adjustment process, the output of the nonlinear medium 31 is connected to the monitoring and control unit 32, not the filter 400. In this embodiment, the monitoring and control unit 32 first determines that six angle-modulated light beams 91-96 are being output from the nonlinear medium 200 based on the frequency components of the input light beams from the nonlinear medium 31. The monitoring and control unit 32 then varies the phase shift amount of each of the six angle-modulated light beams 91-96 to various values, and determines the phase shift amount for each of the angle-modulated light beams 91-96 such that the number of angle-modulated light beams included in the input light beam is greater than six, or that the number of angle-modulated light beams included in the input light beam is maximized. The monitoring and control unit 32 then sets the determined phase shift amount in the phase adjustment unit 30.
なお、監視制御部３２は、位相調整部３０が出力する光のレベル（振幅）のピークを最大化する様に、角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を調整する構成とすることもできる。この場合、監視制御部３２は、位相調整部３０が出力する光のレベルのピークを最大化する様に、つまり、光のピークパワーが最大となる様に角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を決定して位相調整部３０に設定する。なお、この場合、調整処理の間、位相調整部３００の出力が監視制御部３２に入力される様にする。 The monitoring and control unit 32 can also be configured to adjust the phase shift amount of each of the angle-modulated light beams 91-96 so as to maximize the peak level (amplitude) of the light output by the phase adjustment unit 30. In this case, the monitoring and control unit 32 determines the phase shift amount of each of the angle-modulated light beams 91-96 and sets it in the phase adjustment unit 30 so as to maximize the peak level of the light output by the phase adjustment unit 30, that is, so as to maximize the peak power of the light. In this case, the output of the phase adjustment unit 300 is input to the monitoring and control unit 32 during the adjustment process.
調整処理が完了すると、監視制御部３２は、角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量が調整処理で決定した位相シフト量となる様に位相調整部３０を制御する。また、非線形媒体３１の出力又は位相調整部３０の出力は、フィルタ４００又は非線形媒体３１に接続される。なお、調整処理の際に非線形媒体３１及び／又は位相調整部３０の出力の出力先を切り替えるのではなく、非線形媒体３１及び／又は位相調整部３０の出力に分岐を設け、非線形媒体３１及び／又は位相調整部３０の出力の一部を監視制御部３２に出力しておく構成であっても良い。 Once the adjustment process is complete, the monitoring and control unit 32 controls the phase adjustment unit 30 so that the phase shift amount of each of the angle-modulated light 91-96 becomes the phase shift amount determined in the adjustment process. The output of the nonlinear medium 31 or the output of the phase adjustment unit 30 is connected to the filter 400 or the nonlinear medium 31. Note that rather than switching the output destination of the output of the nonlinear medium 31 and/or the phase adjustment unit 30 during the adjustment process, a branch may be provided to the output of the nonlinear medium 31 and/or the phase adjustment unit 30, and a portion of the output of the nonlinear medium 31 and/or the phase adjustment unit 30 may be output to the monitoring and control unit 32.
なお、本実施形態では、非線形媒体２００において３次までの角度変調光が生成されるものとした。このため、監視制御部３２は、４次以上の角度変調光が生成される様に位相調整部３０を制御していた。しかしながら、非線形媒体２００において３次までの角度変調光が生成されることに本実施形態は限定されない。一般的に述べると、非線形媒体２００においてｐ次（ｐは２以上の整数）の角度変調光が生成される場合に本実施形態を適用することができる。この場合、監視制御部３２は、（ｐ＋１）次以上の角度変調光が生成される様に位相調整部３０を制御する。 In this embodiment, it is assumed that angle-modulated light of up to third order is generated in the nonlinear medium 200. For this reason, the monitoring and control unit 32 controls the phase adjustment unit 30 so that angle-modulated light of fourth order or higher is generated. However, this embodiment is not limited to angle-modulated light of up to third order being generated in the nonlinear medium 200. Generally speaking, this embodiment can be applied when angle-modulated light of pth order (p is an integer greater than or equal to 2) is generated in the nonlinear medium 200. In this case, the monitoring and control unit 32 controls the phase adjustment unit 30 so that angle-modulated light of (p+1)th order or higher is generated.
さらに、本実施形態では、２次以上の各次数について、２つの角度変調光が生成されるものとしたが、２次以上の各次数について、１つの角度変調光しか生成されない場合であっても問題はない。つまり、例えば、非線形媒体２００において、２次の角度変調光９４は生成されるが２次の角度変調光９３が生成されない場合や、２次の角度変調光９４及び３次の角度変調光９６は生成されるが、２次の角度変調光９３及び３次の角度変調光９５が生成されない場合であっても本実施形態を適用することができる。言い換えると、角度変調光９１と、角度変調光９２と、角度変調光９１及び角度変調光９２の四光波混合により生じた少なくとも１つの角度変調光との、少なくとも３つの角度変調光が処理部３００に入力されれば良い。 Furthermore, in this embodiment, two angle-modulated lights are generated for each second or higher order. However, there is no problem if only one angle-modulated light is generated for each second or higher order. That is, this embodiment can be applied, for example, to cases where second-order angle-modulated light 94 is generated but second-order angle-modulated light 93 is not generated in nonlinear medium 200, or where second-order angle-modulated light 94 and third-order angle-modulated light 96 are generated but second-order angle-modulated light 93 and third-order angle-modulated light 95 are not generated. In other words, it is sufficient that at least three angle-modulated lights, namely angle-modulated light 91, angle-modulated light 92, and at least one angle-modulated light generated by four-wave mixing of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92, are input to processing unit 300.
続いて、生成部１００の構成例について説明する。図３は、生成部１００の構成例を示している。電気信号は、光変調部１２に入力されると共に、反転部１５に入力される。反転部１５は、当該電気信号の振幅を反転させた反転電気信号を光変調部１３に出力する。光源１０は、周波数ｆ１の連続光を生成し、光源１１は、周波数ｆ２の連続光を生成する。 Next, a configuration example of the generation unit 100 will be described. Fig. 3 shows a configuration example of the generation unit 100. An electrical signal is input to the optical modulation unit 12 and also to the inversion unit 15. The inversion unit 15 inverts the amplitude of the electrical signal and outputs an inverted electrical signal to the optical modulation unit 13. The light source 10 generates continuous light of frequency f1 , and the light source 11 generates continuous light of frequency f2 .
光変調部１２は、光源１０が生成した周波数ｆ１の連続光を、電気信号により光角度変調し、角度変調光９１を出力する。一方、光変調部１３は、光源１１が生成した周波数ｆ２の連続光を、反転電気信号により光角度変調し、角度変調光９２を出力する。なお、光変調部１２及び光変調部１３は、電気信号の振幅の正負に応じて連続光の角度を変化させる方向（増加又は減少）が同じであるものとする。図３の例では、光変調部１２に電気信号を入力し、光変調部１３には、電気信号の振幅を反転させた反転電気信号を入力しているため、角度変調光９１の電界成分と角度変調光９２の電界成分の位相又は周波数の増減方向は互いに逆方向となる。なお、反転部１５を省略し、代わりに、電気信号の振幅の正負に応じて連続光の角度を変化させる方向（増加又は減少）を光変調部１２と光変調部１３とで異ならせる構成とすることもできる。 The optical modulation unit 12 optically angle-modulates the continuous light having frequency f1 generated by the light source 10 using an electrical signal, thereby outputting angle-modulated light 91. Meanwhile, the optical modulation unit 13 optically angle-modulates the continuous light having frequency f2 generated by the light source 11 using an inverted electrical signal, thereby outputting angle-modulated light 92. Note that the optical modulation units 12 and 13 change the angle of the continuous light in the same direction (increase or decrease) depending on the positive or negative amplitude of the electrical signal. In the example of FIG. 3 , an electrical signal is input to the optical modulation unit 12, and an inverted electrical signal with the amplitude of the electrical signal inverted is input to the optical modulation unit 13. Therefore, the phase or frequency of the electric field component of the angle-modulated light 91 and the electric field component of the angle-modulated light 92 increase or decrease in opposite directions. Note that the inversion unit 15 may be omitted, and instead the direction (increase or decrease) of the angle of the continuous light depending on the positive or negative amplitude of the electrical signal may be different between the optical modulation units 12 and 13.
カップラ１４は、光変調部１２からの角度変調光９１と光変調部１３からの角度変調光９２を合波し、中心周波数がｆ１の角度変調光９１と中心周波数がｆ２の角度変調光９２を含む信号光を出力する。 The coupler 14 combines the angle-modulated light 91 from the optical modulation unit 12 and the angle-modulated light 92 from the optical modulation unit 13, and outputs a signal light including the angle-modulated light 91 with a center frequency of f1 and the angle-modulated light 92 with a center frequency of f2 .
なお、角度変調光９１及び角度変調光９２の帯域幅は、光変調部１２及び光変調部１３における光角度変調の変調指数に依存する。本実施形態では、光変調部１２及び光変調部１３の変調指数を同じとし、よって、角度変調光９１及び角度変調光９２の帯域幅が同じであるものとしていた。しかしながら、角度変調光９１及び角度変調光９２の帯域幅が同じである必要はない。例えば、角度変調光９１の帯域幅がＢ１であり、角度変調光９２の帯域幅がＢ２であると、角度変調光９３の帯域幅は２Ｂ１＋Ｂ２となり、角度変調光９４の帯域幅は２Ｂ２＋Ｂ１となるのみであり、四光波混合により生成される角度変調光の帯域幅が元の角度変調光の帯域幅より大きくなることには変わりはない。 The bandwidths of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 depend on the modulation index of the optical angle modulation in optical modulation unit 12 and optical modulation unit 13. In this embodiment, the modulation index of optical modulation unit 12 and optical modulation unit 13 are the same, and therefore the bandwidths of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 are the same. However, the bandwidths of angle-modulated light 91 and angle-modulated light 92 do not have to be the same. For example, if the bandwidth of angle-modulated light 91 is B1 and the bandwidth of angle-modulated light 92 is B2 , the bandwidth of angle-modulated light 93 is 2B1 + B2 , and the bandwidth of angle-modulated light 94 is simply 2B2 + B1 . However, the bandwidth of the angle-modulated light generated by four-wave mixing remains larger than the bandwidth of the original angle-modulated light.
図４は、生成部１００の他の構成例を示している。角度変調器１６は、周波数ｆＣの正弦波信号を生成する発振器を有し、当該正弦波信号を電気信号で角度変調して角度変調信号を出力する。光源１７は、周波数ｆ３の連続光を生成する。光変調部１８は、周波数ｆ３の連続光を角度変調器１６からの角度変調信号で光強度（振幅）変調し、強度変調光を出力する。 4 shows another example configuration of the generation unit 100. The angle modulator 16 has an oscillator that generates a sine wave signal with a frequency fC , and angle-modulates the sine wave signal with an electrical signal to output an angle-modulated signal. The light source 17 generates continuous light with a frequency f3 . The light modulation unit 18 intensity-modulates (amplitude-modulates) the continuous light with frequency f3 with the angle-modulated signal from the angle modulator 16, and outputs intensity-modulated light.
図５は、光変調部１８が出力する強度変調光を示している。図５において、参照符号８０は、周波数ｆ３の光キャリア成分（搬送波）である。光強度変調により、角度変調信号に対応する上側波帯及び下側波帯が生じる。上側波帯及び下側波帯それぞれの中心周波数と、光キャリア成分８０との周波数差は、正弦波信号の周波数に等しいｆＣになる。したがって、下側波帯の中心周波数ｆ１は、ｆ３－ｆｃになり、上側波帯の中心周波数ｆ２は、ｆ３＋ｆｃになる。また、上側波帯と下側波帯は複素共役の関係となる。したがって、下側波帯は角度変調光９１に対応し、上側波帯は角度変調光９２に対応する。 FIG. 5 shows the intensity-modulated light output by the optical modulation unit 18. In FIG. 5, reference numeral 80 denotes an optical carrier component (carrier wave) with a frequency f3 . Optical intensity modulation generates an upper sideband and a lower sideband corresponding to the angle-modulated signal. The frequency difference between the center frequencies of the upper and lower sidebands and the optical carrier component 80 is fC , which is equal to the frequency of the sine wave signal. Therefore, the center frequency f1 of the lower sideband is f3 - fc , and the center frequency f2 of the upper sideband is f3 + fc . Furthermore, the upper and lower sidebands have a complex conjugate relationship. Therefore, the lower sideband corresponds to angle-modulated light 91, and the upper sideband corresponds to angle-modulated light 92.
図４に戻り、帯域阻止フィルタ（ＢＳＦ）１９は、光変調部１８が出力する強度変調光の光キャリア成分８０を減衰させて阻止する。したがって、ＢＳＦ１９が出力する信号光は、図３のカップラ１４が出力する信号光と同様になる。なお、図３及び図４は生成部１００の例示的な構成を示すものであり、生成部１００の構成は、図３及び図４に示すものに限定されない。 Returning to Figure 4, the band-stop filter (BSF) 19 attenuates and blocks the optical carrier component 80 of the intensity-modulated light output by the optical modulation unit 18. Therefore, the signal light output by the BSF 19 is similar to the signal light output by the coupler 14 in Figure 3. Note that Figures 3 and 4 show exemplary configurations of the generation unit 100, and the configuration of the generation unit 100 is not limited to those shown in Figures 3 and 4.
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中止に説明する。図６は、本実施形態による光角度変調器の構成図である。本実施形態では、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の処理部３００を直列に接続する。以下では、Ｎ個の処理部３００をその接続順に第１処理部３００～第Ｎ処理部３００と表記する。
Second Embodiment
Next, the second embodiment will be described, focusing on the differences from the first embodiment. Figure 6 is a diagram showing the configuration of an optical angle modulator according to this embodiment. In this embodiment, N (N is an integer of 2 or more) processing units 300 are connected in series. Hereinafter, the N processing units 300 will be referred to as the first processing unit 300 to the Nth processing unit 300 in the order in which they are connected.
第ｋ処理部３００（ｋは１～Ｎまでの整数）の位相調整部３０には３つ以上の角度変調光が入力される。第ｋ処理部３００の位相調整部３０は、この３つ以上の角度変調光それぞれの位相を個別に調整する。第ｋ処理部３００の非線形媒体３１においては、第ｋ処理部３００の位相調整部３０による位相調整後の３つ以上の角度変調光の四光波混合により、３つ以上の角度変調光より帯域幅の大きい１つ以上の角度変調光が生成される。 Three or more angle-modulated lights are input to the phase adjustment unit 30 of the kth processing unit 300 (k is an integer from 1 to N). The phase adjustment unit 30 of the kth processing unit 300 individually adjusts the phase of each of these three or more angle-modulated lights. In the nonlinear medium 31 of the kth processing unit 300, one or more angle-modulated lights with a wider bandwidth than the three or more angle-modulated lights are generated by four-wave mixing of the three or more angle-modulated lights after phase adjustment by the phase adjustment unit 30 of the kth processing unit 300.
なお、第１処理部３００には、第一実施形態で説明した様に、少なくとも３つの角度変調光を含む光が非線形媒体２００から入力される。第ｎ処理部３００（ｎは、２～Ｎまでの整数）には、第（ｎ－１）処理部３００の非線形媒体３１からの光が入力される。第Ｎ処理部３００の非線形媒体３１の出力はフィルタ４００に入力される。フィルタ４００は、第Ｎ処理部３００の非線形媒体３１での四光波混合で生じた角度変調光の内の１つの角度変調光の帯域を含む通過帯域を有し、当該角度変調光を通過させ、残りの角度変調光を減衰させて阻止する。 As explained in the first embodiment, light containing at least three angle-modulated lights is input from the nonlinear medium 200 to the first processing unit 300. Light from the nonlinear medium 31 of the (n-1)th processing unit 300 is input to the nth processing unit 300 (n is an integer from 2 to N). The output of the nonlinear medium 31 of the Nth processing unit 300 is input to the filter 400. The filter 400 has a passband that includes the band of one of the angle-modulated lights generated by four-wave mixing in the nonlinear medium 31 of the Nth processing unit 300, and passes that angle-modulated light while attenuating and blocking the remaining angle-modulated light.
以上、処理部３００を直列に複数接続することで、より広い帯域幅の角度変調光を生成することが可能になる。なお、本実施形態において、調整処理は、第１処理部３００～第Ｎ処理部３００の順で個別に実施される。 As described above, by connecting multiple processing units 300 in series, it is possible to generate angle-modulated light with a wider bandwidth. In this embodiment, the adjustment process is performed individually in the order of the first processing unit 300 to the Nth processing unit 300.
＜第三実施形態＞
続いて、第三実施形態について第一実施形態及び第二実施形態との相違点を中止に説明する。第一実施形態において、監視制御部３２は、６つの角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を決定するために、位相調整部３０を制御して６つの角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を様々な値に変化させていた。しかしながら、その様な方法では調整処理に要する時間が長くなる。本実施形態では、より効率的な調整処理について説明する。なお、本実施形態でも、非線形媒体２００から角度変調光９１～９６が出力されるものとする。また、以下の説明において、監視制御部３２は、位相調整部３０からの光を監視しながら角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を決定するものとするが、非線形媒体３１からの光を監視しながら角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量を決定する構成であっても良い。
Third Embodiment
Next, the third embodiment will be described, focusing on the differences from the first and second embodiments. In the first embodiment, the monitoring and control unit 32 controls the phase adjustment unit 30 to change the phase shift amount of each of the six angle-modulated light beams 91 to 96 to various values in order to determine the phase shift amount of each of the six angle-modulated light beams 91 to 96. However, such a method requires a long time for the adjustment process. In this embodiment, a more efficient adjustment process will be described. Note that in this embodiment, the angle-modulated light beams 91 to 96 are also output from the nonlinear medium 200. Furthermore, in the following description, the monitoring and control unit 32 determines the phase shift amount of each of the angle-modulated light beams 91 to 96 while monitoring the light from the phase adjustment unit 30. However, a configuration in which the monitoring and control unit 32 determines the phase shift amount of each of the angle-modulated light beams 91 to 96 while monitoring the light from the nonlinear medium 31 may also be used.
本実施形態において、位相調整部３０は可変フィルタ機能を有するものとする。第一実施形態で述べた様に、位相調整部３０としてＬＣｏＳと呼ばれる液晶ベースのデバイスを利用する場合、位相調整部３０に入力された光は周波数成分毎に分離され、各周波数成分の光は、個別に液晶を通過した後に合波される。通常、この様なデバイスは、液晶により特定の周波数成分の光をブロックできる様に構成される。つまり、この様なデバイスは、任意の角度変調光をブロックするフィルタ機能も有する。なお、位相調整部３０は、液晶ベースのデバイスを利用することに限定されず、通過帯域を可変にできる任意のフィルタと、周波数成分毎に個別に位相シフト量を制御できる任意のデバイスを組み合わせたものとすることもできる。 In this embodiment, the phase adjustment unit 30 has a variable filter function. As described in the first embodiment, when a liquid crystal-based device called LCoS is used as the phase adjustment unit 30, the light input to the phase adjustment unit 30 is separated into frequency components, and the light of each frequency component passes individually through the liquid crystal before being combined. Typically, such devices are configured to block light of specific frequency components using the liquid crystal. In other words, such devices also have a filter function that blocks any angle-modulated light. Note that the phase adjustment unit 30 is not limited to using a liquid crystal-based device, and can also be a combination of any filter that can change the passband and any device that can control the amount of phase shift individually for each frequency component.
本実施形態の調整処理において、監視制御部３２は、まず、６つの角度変調光９１～９６の内の３つの角度変調光を選択し、選択した３つの角度変調光のみが位相調整部３０を通過する様に位相調整部３０を制御する。以下では、角度変調光９５、９３及び９１が選択されたものとする。監視制御部３２は、位相調整部３０が出力する光のレベルを最大化する角度変調光９５、９３及び９１の位相シフト量を決定して位相調整部３０に設定する。なお、位相調整部３０が出力する光のレベルは、角度変調光９５、９３及び９１の相対的な位相差に基づくため、監視制御部３２は、３つの角度変調光９５、９３及び９１の内の１つの角度変調光の位相シフト量を所定値、例えば、０に設定する。そして、監視制御部３２は、残りの２つの角度変調光の位相シフト量を様々な値に変化させることで、位相調整部３０が出力する光のレベルを最大化する角度変調光９５、９３及び９１の位相シフト量を決定すれば良い。 In the adjustment process of this embodiment, the monitoring and control unit 32 first selects three of the six angle-modulated light beams 91-96 and controls the phase adjustment unit 30 so that only the selected three angle-modulated light beams pass through the phase adjustment unit 30. In the following, it is assumed that angle-modulated light beams 95, 93, and 91 are selected. The monitoring and control unit 32 determines the phase shift amounts of the angle-modulated light beams 95, 93, and 91 that maximize the level of the light output by the phase adjustment unit 30 and sets the phase shift amounts in the phase adjustment unit 30. Because the level of the light output by the phase adjustment unit 30 is based on the relative phase difference between the angle-modulated light beams 95, 93, and 91, the monitoring and control unit 32 sets the phase shift amount of one of the three angle-modulated light beams 95, 93, and 91 to a predetermined value, for example, 0. The monitoring and control unit 32 then varies the phase shift amounts of the remaining two angle-modulated light beams to various values to determine the phase shift amounts of the angle-modulated light beams 95, 93, and 91 that maximize the level of the light output by the phase adjustment unit 30.
続いて、監視制御部３２は、先に選択した３つの角度変調光９５、９３及び９１の内の２つと、先に選択しなかった角度変調光９２、９４及び９６の内の１つとの計３つの角度変調光を選択し、選択した３つの角度変調光のみが位相調整部３０を通過する様に位相調整部３０を制御する。ここでは、この３つの角度変調光を、角度変調光９３、９１及び９２とする。角度変調光９３及び９１の位相シフト量は既に決定されているため、監視制御部３２は、追加した角度変調光９２の位相シフト量を様々な値に変化させることで、位相調整部３０が出力する光のレベルを最大化する角度変調光９２の位相シフト量を決定する。 Next, the monitoring control unit 32 selects three angle-modulated lights: two of the three previously selected angle-modulated lights 95, 93, and 91, and one of the previously unselected angle-modulated lights 92, 94, and 96, and controls the phase adjustment unit 30 so that only the three selected angle-modulated lights pass through the phase adjustment unit 30. Here, these three angle-modulated lights are angle-modulated lights 93, 91, and 92. Because the phase shift amounts of angle-modulated lights 93 and 91 have already been determined, the monitoring control unit 32 varies the phase shift amount of the added angle-modulated light 92 to various values to determine the phase shift amount of angle-modulated light 92 that maximizes the level of light output by the phase adjustment unit 30.
以後、監視制御部３２は、位相シフト量を決定した２つの角度変調光と、位相シフト量を決定していない１つの角度変調光との３つの角度変調光のみが位相調整部３０を通過する様に位相調整部３０を制御し、位相シフト量が未決定の角度変調光の位相シフト量を決定することを、位相シフト量が未決定の角度変調光が無くなるまで繰り返す。上記例で述べると、監視制御部３２は、角度変調光９２の位相シフト量を決定した後の繰り返しにおいて、例えば、まず角度変調光９４の位相シフト量を決定し、その次の繰り返しにおいて、角度変調光９６の位相シフト量を決定する。これにより、角度変調光９１～９６それぞれの位相シフト量が決定される。なお、３つの角度変調光を単位として繰り返しを行ったのは、位相の制御により振幅のピークを得るには最低でも３つの角度変調光が必要となるからである。 Then, the monitoring and control unit 32 controls the phase adjustment unit 30 so that only three angle-modulated lights pass through the phase adjustment unit 30: two angle-modulated lights for which the phase shift amount has been determined and one angle-modulated light for which the phase shift amount has not been determined. This process is repeated until all angle-modulated lights for which the phase shift amount has not been determined remain. Using the above example, in the repetitions after determining the phase shift amount of angle-modulated light 92, the monitoring and control unit 32 first determines the phase shift amount of angle-modulated light 94, for example, and in the next repetition, determines the phase shift amount of angle-modulated light 96. This determines the phase shift amount for each of angle-modulated light 91 to 96. Note that the repetitions are performed in units of three angle-modulated lights because a minimum of three angle-modulated lights is required to obtain an amplitude peak through phase control.
図７は、上述した調整処理のフローチャートである。監視制御部３２は、Ｓ１０で、位相シフト量を決定していない角度変調光である未処理角度変調光から３つの角度変調光を制御対象角度変調光として選択する。選択方法は任意である。監視制御部３２は、Ｓ１１で、まず、３つ制御対象角度変調光のみが位相調整部３０から出力される様に位相調整部３０を制御する。その状態において、監視制御部３２は、位相調整部３０の出力に基づき３つの制御対象角度変調光の位相シフト量を決定する。なお、上述した様に、監視制御部３２は、３つの制御対象角度変調光の内の１つの制御対象角度変調光の位相シフト量を所定値に決定して位相調整部３０に設定する。その状態で、監視制御部３２は、残りの２つの制御対象角度変調光の位相シフト量を様々な値に変化させながら位相調整部３０の出力を監視することで、残りの２つの制御対象角度変調光の位相シフト量を決定する。 Figure 7 is a flowchart of the adjustment process described above. In S10, the monitoring and control unit 32 selects three angle-modulated light beams from the unprocessed angle-modulated light beams, which are angle-modulated light beams for which the phase shift amount has not been determined, as angle-modulated light beams to be controlled. The selection method is arbitrary. In S11, the monitoring and control unit 32 first controls the phase adjustment unit 30 so that only three angle-modulated light beams to be controlled are output from the phase adjustment unit 30. In this state, the monitoring and control unit 32 determines the phase shift amount of the three angle-modulated light beams to be controlled based on the output of the phase adjustment unit 30. As described above, the monitoring and control unit 32 determines the phase shift amount of one of the three angle-modulated light beams to be controlled to a predetermined value and sets it in the phase adjustment unit 30. In this state, the monitoring and control unit 32 determines the phase shift amount of the remaining two angle-modulated light beams to be controlled by monitoring the output of the phase adjustment unit 30 while changing the phase shift amount of the remaining two angle-modulated light beams to various values.
Ｓ１１の処理が終了すると、監視制御部３２は、Ｓ１２で、未処理角度変調光の数が０であるか否かを判定する。未処理角度変調光の数が０ではないと、監視制御部３２は、未処理角度変調光の数が０になるまでＳ１３及びＳ１４の処理を繰り返す。一方、未処理角度変調光の数が０であると、監視制御部３２は調整処理を終了する。 When the processing of S11 is completed, the monitoring control unit 32 determines in S12 whether the number of unprocessed angle-modulated light beams is 0. If the number of unprocessed angle-modulated light beams is not 0, the monitoring control unit 32 repeats the processing of S13 and S14 until the number of unprocessed angle-modulated light beams becomes 0. On the other hand, if the number of unprocessed angle-modulated light beams is 0, the monitoring control unit 32 ends the adjustment processing.
Ｓ１３において、監視制御部３２は未処理角度変調光から１つの角度変調光を制御対象角度変調光として選択する。選択方法は任意である。監視制御部３２は、Ｓ１４で、まず、１つ制御対象角度変調光と、位相シフト量を既に決定した角度変調光である処理済角度変調光から選択した２つの角度変調光との計３つの角度変調光のみが位相調整部３０から出力される様に位相調整部３０を制御する。なお、処理済角度変調光からの２つの角度変調光の選択方法は任意である。その状態において、監視制御部３２は、位相調整部３０の出力に基づき１つ制御対象角度変調光の位相シフト量を決定する。 In S13, the monitoring control unit 32 selects one angle-modulated light from the unprocessed angle-modulated light as the angle-modulated light to be controlled. The selection method is arbitrary. In S14, the monitoring control unit 32 first controls the phase adjustment unit 30 so that only three angle-modulated lights are output from the phase adjustment unit 30: one angle-modulated light to be controlled and two angle-modulated lights selected from the processed angle-modulated light, which is angle-modulated light for which the phase shift amount has already been determined. Note that the method for selecting the two angle-modulated lights from the processed angle-modulated light is arbitrary. In this state, the monitoring control unit 32 determines the phase shift amount of the one angle-modulated light to be controlled based on the output of the phase adjustment unit 30.
以上、本実施形態では、最初の繰り返しにおいて位相を制御する角度変調光の数は２であり、２回目以降の繰り返しにおいて位相を制御する角度変調光の数は１である。光のレベルを最大化する位相シフト量を見つけるために変化させる角度変調光の数を絞り込むことで、各繰り返しにおいて最適な位相シフト量を見つけるのに要する時間を短くでき、よって、調整処理に要する時間を短くすることができる。なお、本実施形態において非線形媒体２００が出力する角度変調光の数を６としたため繰り返し回数は４であった。一般的に述べると、繰り返し回数は、位相調整部３０に入力される角度変調光の数より２だけ少ない数となる。なお、第二実施形態の構成の場合、調整処理は、第１処理部３００～第Ｎ処理部３００の順で個別に実施される。 As described above, in this embodiment, the number of angle-modulated light beams used to control the phase in the first iteration is two, and the number of angle-modulated light beams used to control the phase in the second and subsequent iterations is one. Narrowing down the number of angle-modulated light beams that are changed to find the phase shift amount that maximizes the light level shortens the time required to find the optimal phase shift amount in each iteration, and therefore the time required for the adjustment process. In this embodiment, the number of angle-modulated light beams output by the nonlinear medium 200 is six, so the number of iterations is four. Generally speaking, the number of iterations is two less than the number of angle-modulated light beams input to the phase adjustment unit 30. In the configuration of the second embodiment, the adjustment process is performed individually in the order of the first processing unit 300 to the Nth processing unit 300.
なお、本開示によると、上記各実施形態で説明した光角度変調器を有する光送信装置が提供される。光送信装置は、角度変調光を送信するものであり、例えば、通信やセンシングの分野で使用され得る。 The present disclosure also provides an optical transmission device having the optical angle modulator described in each of the above embodiments. The optical transmission device transmits angle-modulated light and can be used, for example, in the fields of communications and sensing.
以上の構成により、角度変調光の帯域幅をより広くすることができる。したがって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。 The above configuration makes it possible to widen the bandwidth of angle-modulated light, thereby contributing to Goal 9 of the United Nations' Sustainable Development Goals (SDGs), which states, "Build resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation."
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the invention.
１００：生成部、２００、３１：非線形媒体、３０：位相調整部、３００：処理部 100: Generator, 200, 31: Nonlinear medium, 30: Phase adjuster, 300: Processing unit
Claims (13)
前記第１角度変調光と前記第２角度変調光との四光波混合により、前記第１角度変調光及び前記第２角度変調光より帯域幅の広い１つ以上の第３角度変調光を生成する第１非線形媒体と、
第１処理手段と、
を備え、
前記第１処理手段は、前記第１処理手段に入力される光に含まれる３つ以上の角度変調光それぞれの位相を個別に調整する調整手段と、前記調整手段による位相調整後の前記３つ以上の角度変調光の四光波混合により、前記３つ以上の角度変調光より帯域幅の広い１つ以上の第４角度変調光を生成する第２非線形媒体と、を含み、
前記第１処理手段には、前記第１角度変調光、前記第２角度変調光及び前記１つ以上の第３角度変調光を含む光が入力される、光角度変調器。 a generating means for generating first and second angle-modulated lights by angle-modulating continuous light using an electrical signal;
a first nonlinear medium that generates one or more third angle-modulated lights having a bandwidth wider than that of the first angle-modulated light and the second angle-modulated light by four-wave mixing of the first angle-modulated light and the second angle-modulated light;
a first processing means;
Equipped with
the first processing means includes an adjusting means for individually adjusting the phase of each of the three or more angle-modulated light beams included in the light input to the first processing means, and a second nonlinear medium for generating one or more fourth angle-modulated light beams having a bandwidth wider than that of the three or more angle-modulated light beams by four-wave mixing of the three or more angle-modulated light beams after the phase adjustment by the adjusting means;
an optical angle modulator, wherein the first processing means receives light including the first angle-modulated light, the second angle-modulated light, and the one or more third angle-modulated light beams;
前記フィルタ手段の通過帯域は、前記１つ以上の第４角度変調光の内の１つの第４角度変調光の帯域を含む、請求項１に記載の光角度変調器。 further comprising filter means connected to the output of said first processing means;
2. The optical angle modulator according to claim 1, wherein the passband of the filter means includes a band of one of the one or more fourth angle-modulated lights.
を備え、
第ｎ処理手段（ｎは２からＮまでの整数）は、前記第ｎ処理手段に入力される光に含まれる３つ以上の角度変調光それぞれの位相を個別に調整する調整手段と、前記第ｎ処理手段の前記調整手段による位相調整後の前記３つ以上の角度変調光の四光波混合により、前記第ｎ処理手段に入力される光に含まれる前記３つ以上の角度変調光より帯域幅の広い１つ以上の第４角度変調光を生成する第２非線形媒体と、を含み、
前記第ｎ処理手段には、第（ｎ－１）処理手段の前記第２非線形媒体からの光が入力される、請求項１に記載の光角度変調器。 Further provided are second processing means to Nth processing means (N is an integer of 2 or more),
Equipped with
an nth processing means (n is an integer from 2 to N) including an adjusting means for individually adjusting the phase of each of three or more angle-modulated lights included in the light input to the nth processing means; and a second nonlinear medium for generating one or more fourth angle-modulated lights having a bandwidth wider than that of the three or more angle-modulated lights included in the light input to the nth processing means by four-wave mixing of the three or more angle-modulated lights after phase adjustment by the adjusting means of the nth processing means;
2. The optical angle modulator according to claim 1, wherein the nth processing means receives light from the second nonlinear medium of the (n-1)th processing means.
前記フィルタ手段の通過帯域は、前記第Ｎ処理手段の前記第２非線形媒体で生成された前記１つ以上の第４角度変調光の内の１つ第４角度変調光の帯域を含む、請求項３に記載の光角度変調器。 further comprising filter means connected to the output of said N processing means;
4. The optical angle modulator according to claim 3, wherein the passband of the filter means includes a band of one fourth angle-modulated light of the one or more fourth angle-modulated lights generated by the second nonlinear medium of the Nth processing means.
前記制御手段は、前記調整手段又は前記第２非線形媒体の出力に基づき前記調整手段における前記３つ以上の角度変調光それぞれの位相シフト量を決定する、請求項１に記載の光角度変調器。 a control unit for controlling the phase shift amount of each of the three or more angle-modulated beams in the adjustment unit,
2. The optical angle modulator according to claim 1, wherein the control means determines the amount of phase shift of each of the three or more angle-modulated lights in the adjustment means based on the output of the adjustment means or the second nonlinear medium.
前記制御手段は、
前記３つ以上の角度変調光から３つの制御対象角度変調光を選択し、前記３つの制御対象角度変調光のみが前記調整手段から出力される様に前記フィルタ手段を制御した状態において、前記第２非線形媒体の出力に含まれる角度変調光の数に基づき前記３つの制御対象角度変調光の位相シフト量を決定する第１処理を行い、
前記第１処理の後、前記３つ以上の角度変調光の内の位相シフト量を決定済の処理済角度変調光から選択した２つの処理済角度変調光と、前記３つ以上の角度変調光の内の位相シフト量が未決定の未処理角度変調光から選択した１つの制御対象角度変調光と、のみが前記調整手段から出力される様に前記フィルタ手段を制御した状態において、前記第２非線形媒体の出力に含まれる角度変調光の数に基づき前記１つの制御対象角度変調光の位相シフト量を決定する第２処理を、前記未処理角度変調光がなくなるまで繰り返すことで、前記３つ以上の角度変調光それぞれの位相シフト量を決定する、請求項６に記載の光角度変調器。 the adjusting means includes filter means for individually blocking each of the three or more angle-modulated lights from being output from the adjusting means;
The control means
performing a first process of selecting three angle-modulated light beams to be controlled from the three or more angle-modulated light beams, and determining phase shift amounts of the three angle-modulated light beams to be controlled based on the number of angle-modulated light beams included in the output of the second nonlinear medium in a state in which the filter means is controlled so that only the three angle-modulated light beams to be controlled are output from the adjustment means;
7. The optical angle modulator of claim 6, wherein, after the first processing, the filter means is controlled so that only two processed angle-modulated light beams selected from the processed angle-modulated light beams for which the phase shift amounts have been determined among the three or more angle-modulated light beams and one angle-modulated light beam to be controlled selected from the unprocessed angle-modulated light beams for which the phase shift amount has not yet been determined among the three or more angle-modulated light beams are output from the adjustment means, and a second processing step is performed to determine the phase shift amount of the one angle-modulated light beam to be controlled based on the number of angle-modulated light beams included in the output of the second nonlinear medium, and the second processing step is repeated until there is no more unprocessed angle-modulated light beam.
前記制御手段は、
前記３つ以上の角度変調光から３つの制御対象角度変調光を選択し、前記３つの制御対象角度変調光のみが前記調整手段から出力される様に前記フィルタ手段を制御した状態において、前記調整手段から出力される光のレベルに基づき前記３つの制御対象角度変調光の位相シフト量を決定する第１処理を行い、
前記第１処理の後、前記３つ以上の角度変調光の内の位相シフト量を決定済の処理済角度変調光から選択した２つの処理済角度変調光と、前記３つ以上の角度変調光の内の位相シフト量が未決定の未処理角度変調光から選択した１つの制御対象角度変調光と、のみが前記調整手段から出力される様に前記フィルタ手段を制御した状態において、前記調整手段から出力される光のレベルに基づき前記１つの制御対象角度変調光の位相シフト量を決定する第２処理を、前記未処理角度変調光がなくなるまで繰り返すことで、前記３つ以上の角度変調光それぞれの位相シフト量を決定する、請求項９に記載の光角度変調器。 the adjusting means includes filter means capable of individually blocking each of the three or more angle-modulated lights from being output from the adjusting means;
The control means
performing a first process of selecting three control-target angle-modulated light beams from the three or more angle-modulated light beams, controlling the filter means so that only the three control-target angle-modulated light beams are output from the adjustment means, and determining phase shift amounts of the three control-target angle-modulated light beams based on the levels of light output from the adjustment means;
10. The optical angle modulator of claim 9, wherein, after the first processing, the filter means is controlled so that only two processed angle-modulated light beams selected from processed angle-modulated light beams for which the phase shift amounts have been determined among the three or more angle-modulated light beams and one angle-modulated light beam to be controlled selected from unprocessed angle-modulated light beams for which the phase shift amount has not yet been determined among the three or more angle-modulated light beams are output from the adjustment means, and a second processing step is performed to determine the phase shift amount of the one angle-modulated light beam to be controlled based on the level of the light output from the adjustment means, and the second processing step is repeated until all of the unprocessed angle-modulated light beams are exhausted, thereby determining the phase shift amount of each of the three or more angle-modulated light beams.
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