位相制御装置
【課題】従来のこの種の装置では不可能な伝送路長の大きな変化による位相変動を調整できると同時に、検出精度を高める。
【解決手段】高周波信号である原信号を発生する原発振器１と、制御信号に基づいて原信号の通過時間を調整する移相器２と、原信号が伝送される伝送路３と、位相検出用信号を発生する位相検出用発振器４と、位相検出用信号の周波数を切り替える信号を発生する周波数切替信号発生器５と、位相検出用信号を２つに分岐して、基準信号と変調信号として出力する方向性結合器６と、方向性結合器６により分岐した変調信号が伝送される伝送路７，８と、方向性結合器６により分岐した基準信号と方向性結合器６により分岐して伝送路７，８を伝播した変調信号との位相を比較し、比較結果に応じて、原信号の通過時間を調整する制御信号を生成し移相器２に出力する位相検出器９とを備えた位相制御装置である。
【解決手段】高周波信号である原信号を発生する原発振器１と、制御信号に基づいて原信号の通過時間を調整する移相器２と、原信号が伝送される伝送路３と、位相検出用信号を発生する位相検出用発振器４と、位相検出用信号の周波数を切り替える信号を発生する周波数切替信号発生器５と、位相検出用信号を２つに分岐して、基準信号と変調信号として出力する方向性結合器６と、方向性結合器６により分岐した変調信号が伝送される伝送路７，８と、方向性結合器６により分岐した基準信号と方向性結合器６により分岐して伝送路７，８を伝播した変調信号との位相を比較し、比較結果に応じて、原信号の通過時間を調整する制御信号を生成し移相器２に出力する位相検出器９とを備えた位相制御装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は位相制御装置に関し、特に、高周波信号の位相を自由に制御できる位相制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒子を加速するための加速器用高周波加速装置では、一般的に高周波電圧を印加させる機構（以下ではキャビティと称する）を複数備えており、このキャビティを粒子が通ることで徐々に加速される。この場合、各キャビティにおいて印加させる高周波電圧信号の位相を合わせておく必要があり、位相にずれがある場合、加速すべき粒子が減速される可能性もある。一方、各キャビティ間の伝送路として用いられる導波管や同軸ケーブル等は、それぞれ材質固有の熱膨張を有しており、季節による温度変化や、高周波電圧信号伝送時の損失に伴い発生する熱による温度変化で、伝送路の長さが変化してしまう。これにより、各キャビティにおける上記高周波電圧信号の位相にずれが生じ、加速器としての運転効率が低下する恐れがある。したがって、伝送路の長さを一定に制御するなどの処置を施す必要がある。
【０００３】
高周波信号の位相を制御するための位相制御装置としては、例えば図１９のような装置がある。この装置では、原発振器からの出力信号を方向性結合器Ａにより２つに分離する。分離した一方の信号については、移相器および上記と異なる方向性結合器Ｂを介してキャビティに伝送される。一方、方向性結合器Ａで分離された上記と異なるもう一方の信号は、移相器と並列に設けられた、位相検出器に入力される。また、方向性結合器Ｂで分離されたキャビティへの伝送信号と異なるもう一方の信号も位相検出器に入力される。位相検出器は、入力される２つの信号の位相を比較し、キャビティへの伝送信号位相を所望の位相にするための例えば電圧値などの制御信号が出力される。この制御信号は移相器に入力され、制御信号に応じた量だけ上記伝送信号の位相がシフトされる。ここで、上記制御信号が移相器に入力されるという動作が繰り返されることで、帰還回路が構成され、この帰還回路により、伝送路長変動を補正する制御を行う（例えば、特許文献１参照。但し、図１９の構成は、特許文献１の図１の（ａ），（ｂ）の構成を組み合わせ、さらに一部の部品を削除して構成を簡略化したものである。）。
【０００４】
ここで、図１９の装置では、原発振器からの出力信号の一部を用いて位相検出を行なっており、この方式で高い検出精度を得るためには、例えば検出時の信号対雑音比（以下ではＳＮ比と称する）を向上させる必要がある。
【０００５】
そこで、図２０に示すように、原発振器とは別の位相検出用発振器を備える。ここで、位相検出に用いる信号周波数を高くすると、位相が２π変動する伝送路長変化量は小さくなる、という関係から、一般的に検出精度は向上すると言える。したがって、上記位相検出用発振器の信号周波数を高くすることで、図１９に対し、検出精度が向上するという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７２０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の図１９や図２０の位相制御装置を用いることで、伝送路変化による位相変動を検出し、所望の位相に調整することができる。ここで、調整可能範囲は、一般的には、位相検出に用いる信号周波数と、位相検出器の有する検出位相範囲とで決定される。しかしながら、例えば電源をＯＦＦにするなどして長期間時間が経過した後や、装置の周囲温度が急激に変化した後にこの検出を行う場合、伝送路の変化範囲が上記調整可能範囲を超えてしまい、検出不可能となる、もしくは精度が低下するといった問題点があった。
【０００８】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、伝送路長の大きな変化による位相変動を調整できると同時に、検出精度を高めることが可能な、位相制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、前記第２の信号を２つに分岐して、第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器と、前記第１分岐器により分岐した第１の分岐信号が伝送される第２伝送路および第３伝送路と、前記第１分岐器から分岐した第２の分岐信号と、第２伝送路と第３伝送路を伝播した前記第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成し、前記第１通過時間調整手段に出力する位相検出器とを備え、前記第１伝送路通過後の前記第１の信号の通過時間は前記第１通過時間調整手段により制御され、前記第１周波数切替信号発生器からの信号に応じて前記第２の信号の周波数が切替可能であることを特徴とする位相制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、前記第２の信号を２つに分岐して、第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器と、前記第１分岐器により分岐した第１の分岐信号が伝送される第２伝送路および第３伝送路と、前記第１分岐器から分岐した第２の分岐信号と、第２伝送路と第３伝送路を伝播した前記第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成し、前記第１通過時間調整手段に出力する位相検出器とを備え、前記第１伝送路通過後の前記第１の信号の通過時間は前記第１通過時間調整手段により制御され、前記第１周波数切替信号発生器からの信号に応じて前記第２の信号の周波数が切替可能であることを特徴とする位相制御装置であるので、従来のこの種の装置では不可能な伝送路長の大きな変化による位相変動を調整できると同時に、検出精度を高めることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態７に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態８に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置のさらなる他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の別の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置のさらなる別の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１９】従来の位相制御装置の一例を示す構成図である。
【図２０】従来の位相制御装置の他の例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当する部分については、同一符号を付して説明する。また、重複する説明については省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の構成図である。図１において、１は原発振器、２は移相器、３は伝送路、４は位相検出用発振器、５は周波数切替信号発生器、６は方向性結合器、７，８は伝送路、９は位相検出器である。
【００１４】
原発振器１は移相器２に接続されており、発生した高周波信号を移相器２へ伝送する。移相器２は、位相検出器９から伝送される制御信号が入力され、それに基づいて、原発振器１からの高周波信号の位相を所定の位相に調整し、伝送路３に伝送する。この移相器２としては、例えばラインストレッチャのように伝送路長を変化させることで信号の位相を調整させるものが挙げられる。伝送路３は、移相器２からの高周波信号を伝送し、位相制御された信号として外部に出力する。以下では、原発振器１からの高周波信号を原信号、上記所定の位相を所望位相と称し、本実施の形態１では、原信号を所望位相に制御することを目的とする。なお、伝送路３に使用されるものとしては、例えば同軸ケーブルなどが挙げられる。
【００１５】
一方、位相検出用発振器４は位相検出に用いる信号を発生し、方向性結合器６へ伝送する。また、位相検出用発振器４は、周波数切替信号発生器５からの信号に応じて、発生する信号の周波数を可変できるものとする。なお、位相検出用発振器４から方向性結合器６へ出力される信号を以下では位相検出用信号と称する。周波数切替信号発生器５は、位相検出用発振器４から発生される信号の周波数を切り替えるための信号を位相検出用発振器４へ伝送する。なお、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ出力される信号を以下では周波数切替用信号と称する。
【００１６】
方向性結合器６は、位相検出用発振器４から入力される位相検出用信号を２つに分岐し、一方の信号を伝送路７に伝送し、他方の信号を位相検波器９に伝送する。ここで、位相検波器９に伝送される信号を以下では基準信号と称する。伝送路７および伝送路８は方向性結合器６からの信号を位相検出器９へ伝送する。ここで、方向性結合器６から、伝送路７，８を介して、位相検出器９に伝送される信号を以下では変調信号と称する。
【００１７】
位相検出器９は、基準信号と変調信号の位相を比較し、変調信号の位相が所定の位相と一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための例えば電圧値などの制御信号を生成し、移相器２に伝送する。
【００１８】
また、伝送路３、伝送路７、伝送路８は同一の長さ、同一線膨張係数を有しているとし、並列に近接して配置されているとする。さらにこの条件から、各伝送路３，７，８の環境温度変化等による変動長が同一であると仮定する。なお、この仮定は、以降の他の実施の形態においても当てはまるとする。この仮定が成り立つとすると、位相検出器９で検出される伝送路７と伝送路８の変動で生じる位相変化量は、伝送路３の変動で生じる位相変化量の２倍になる。したがって、移相器２では、位相検出器９で検出した位相変化量の半分を補正するように調整を行えばよい。この関係から、変調信号の位相を所定の位相に一致させることと、原信号の位相を所望位相に一致させることは同義であると言える。
【００１９】
次に、図１の位相制御装置の動作について説明する。まず、原発振器１から原信号が発生され、移相器２および伝送路３を通過して、外部に出力される。
【００２０】
一方、位相検出用発振器４から位相検出用信号が発生され、方向性結合器６へ伝送される。方向性結合器６に入力された信号は、２つに分岐された後、一方は基準信号として位相検波器９に伝送され、他方は変調信号として伝送路７および伝送路８を通過して位相検出器９に伝送される。
【００２１】
ここで、変調信号は位相検出器９により基準信号の位相と比較され、この位相が予め設定された所定の位相と一致するように移相器２で位相を調整するための例えば電圧値などの制御信号が移相器２に伝送される。
【００２２】
移相器２は、入力された制御信号に応じて、原信号の位相を調整する。この動作、すなわち、位相検波器９での位相比較により得られる制御信号が移相器２に入力され、移相器２がこの制御信号に応じて原信号の位相を調整するという動作が繰り返されることにより、帰還回路が構成される。この帰還回路により、周囲の温度変化等による伝送路長の変動を補正する制御を行う。したがって、伝送路３から外部に出力された信号は、高い安定度で所望位相に制御される。
【００２３】
また、移相検出用発振器４から出力される位相検出用信号の周波数を変更したい場合、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ周波数切替用信号を伝送させる。その後、位相検出用発振器４から周波数が変更された位相検出用信号が発生され、方向性結合器６へ伝送される。それ以降の動作は前述と同様であるため省略する。これにより、変更された周波数でも伝送路長の変動を補正する制御を行い、伝送路３から外部に出力された信号は、所望位相に制御される。
【００２４】
次に、図１の位相制御装置における効果について説明する。例えば、従来構成である図１９の構成では、原発振器の一部の信号を用いて位相検出を行っており、この方式で高い検出精度を得るためには、検出信号のＳＮ比の向上が必要となる。これに対し、この発明に係る図１の構成では、原発振器７とは別の位相検出用発振器４を用意しているので、当該位相検出用発振器４の信号周波数を、原発振器１の信号周波数と異なる値に設定することができる。
【００２５】
ここで、伝送路の誘電率は１であると仮定し、光速をｃ［ｍ／ｓ］、位相検出用発振器４から出力される信号周波数をｆ［Ｈｚ］、伝送路７と伝送路８の変動長の合計をΔＬ［ｍ］、伝送路長の変動による検出位相変化量をΔθ［ｒａｄ］とおくと、ΔＬは次式（１）で表される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
また、位相検出器９で検出可能な位相分解能をθｒｅｓ［ｒａｄ］とし、この分解能で検出できる伝送路長変動量をΔＬｒｅｓ［ｍ］とすると、ΔＬｒｅｓは次式（２）で表される。
【００２８】
【数２】
【００２９】
式（２）より、ｆを大きくすることでΔＬｒｅｓを小さくすることができる、つまり、伝送路長変動量の検出精度を高めることができる。
【００３０】
一方、検出可能な位相変化量を２π［ｒａｄ］とし、検出可能な伝送路長変動量をΔＬｍａｘ［ｍ］とすると、ΔＬｍａｘは次式（３）で表される。
【００３１】
【数３】
【００３２】
式（３）より、ｆを大きくするとΔＬｍａｘは小さくなる。ここで、例えば、本実施の形態に係る位相制御装置の電源をＯＦＦにして長期間時間が経過した後や、環境温度が急激に変化した後に、この検出を行う場合、ΔＬがΔＬｍａｘを超えてしまい、検出不可能となる可能性がある。
【００３３】
そこで、図１のように、位相検出用発振器４から出力される位相検出用信号の周波数を変更できるようにし、ｆを小さい値に変更することで、ΔＬｍａｘが増加し、上記のような大きな伝送路長変動が生じた場合でも、検出が可能になるという効果が得られる。
【００３４】
さらに、位相検出用発振器４から出力される位相検出用信号の周波数を段階的に増加させることで、前述したとおり、伝送路長変動量の検出精度を段階的に高めることができる。したがって、電源をＯＦＦにした後や環境温度の急激な変化が生じた場合でも、十分位相検出が可能であるように、初期の位相検出用信号周波数は小さくしておき、このときの検出値から移相器２による調整を行った後、周波数を増加させて、上記と同様の動作を行う。これを繰り返すことで、大きな伝送路長変動量も調整できると同時に、高い検出精度が得られることから位相安定性が向上するという効果も得られる。
【００３５】
また、移相器２は伝送路３の後に接続されていてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３６】
また、伝送路３、伝送路７、伝送路８は同一の長さ、同一線膨張係数を有しており、並列に近接して配置されていると仮定したが、この仮定は必ずしも成立していなくてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３７】
また、本実施の形態１に係る位相制御装置では、伝送路３、伝送路７、伝送路８の長さの変動を調整するものであることから、伝送路３、伝送路７、伝送路８に接続されている移相器２等の部品の長さは、伝送路３、伝送路７、伝送路８の長さに比べて無視できる程度である方が好ましい。また、原信号が通過する伝送路３以外の経路と、位相検出用信号が通過する経路と、変調信号が通過する伝送路７および伝送路８以外の経路は、できるだけ短い方が好ましい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３８】
また、図２に示すように、伝送路７と伝送路８との間に方向性結合器１０を設けて、当該方向性結合器１０を用いて伝送路７からの信号を２つに分岐し、一方の信号だけを伝送路８を介して位相検出器９に伝送させ、他方は外部等に出力するようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３９】
また、図３に示すように、位相検出用発振器４と方向性結合器６との間に移相器１１を設けるとともに、位相検出器９が移相器１１で位相検出用信号の位相を調整するための制御信号も出力できるようにし、この制御信号を移相検出器９から移相器１１に伝送することで、位相検出用信号の位相を調整させてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００４０】
以上のように、本実施の形態１によれば、第１の信号としての高周波信号を発生する第１発振器としての原発振器１と、入力される制御信号に基づいて、第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段としての移相器２と、第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路としての伝送路３と、位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器としての位相検出用発振器４と、第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して位相検出用発振器４に出力する第１周波数切替信号発生器としての周波数切替信号発生器５と、第２の信号を２つに分岐して第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器としての方向性結合器６と、方向性結合器６により分岐した第１の分岐信号を伝播する第２伝送路および第３伝送路として伝送路７，８と、方向性結合器６から分岐した基準信号としての第２の分岐信号と伝送路７，８を伝播した第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、原発振器１から出力される高周波信号の通過時間を調整するための制御信号を移相器２に出力する位相検出器９とを備えるようにしたので、位相検出器９が、他の伝送路７，８を実際に通過した信号の位相と基準信号としての伝送路を通過しない信号との位相比較に基づいて、移相器２により位相調整を行うための制御信号を生成するため、移相器２において、伝送路３，７，８を取り巻く周囲の温度変化等による伝送路長の変動を補正する制御を行うことができ、伝送路３の通過後に外部に出力される高周波信号の通過時間を高い安定度で制御することができる。
【００４１】
また、本実施の形態１においては、周波数切替信号発生器５を設けて、それからの信号に応じて位相検出用発振器４の信号の周波数を切り替えることができるようにしたため、位相検出用信号の周波数を小さい値に変更するようにすれば、大きな伝送路長変動が生じた場合でも、検出が可能になるという効果が得られる。さらに、位相検出用信号の周波数を初期の段階では小さくしておいて大きな伝送路長変動の検出に対応させておき、当該検出値に基づいて移相器２による調整を行った後に、位相検出用信号の周波数を段階的に増加させるようにすれば、伝送路長変動量の検出精度を段階的に高めることができる。これを繰り返すことにより、大きな伝送路長変動量も調整できると同時に、高い検出精度が得られることから位相安定性が向上するという効果も得られる。
【００４２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る位相制御装置の構成図である。図４において、１２は、周波数切替判定器である。
【００４３】
図４の構成と図１の構成との違いは、図４の構成においては、周波数切替判定器１２が設けられている点であり、当該周波数切替判定部１２は位相検出器９と周波数切替信号発生器５とに接続されている。
【００４４】
周波数切替判定器１２は、位相検出器９からの検出した位相の情報を含んだ信号を受信し、あらかじめ設定している判定基準に基づいて、位相検出用信号の周波数を切り替えるか切り替えないかの判定を行い、周波数切替を実施するか否かを示す判定信号を周波数切替信号発生器５へ伝送する。周波数切替信号発生器５は、周波数切替判定器１２からの判定信号に基づいて位相検出用発振器４へ周波数切替用信号を伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００４５】
次に、図４の位相制御装置の動作について説明する。なお、前述の実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。位相検出器９で位相が比較され、移相器２で位相を調整するための制御信号を移相器２に伝送されるまでは、前述の実施の形態１と同様の動作である。本実施の形態では、位相検出器９で検出した位相の情報を含んだ信号が、周波数切替判定器１２へ伝送される。周波数切替判定器１２では位相検出器９からの信号が受信された後、あらかじめ設定している判定基準に基づいて、位相検出用信号の周波数を切り替えるか切り替えないかの判定がされ、周波数切替を実施するか否かを示す判定信号が周波数切替信号発生器５へ伝送される。
【００４６】
その後、周波数切替判定器１２からの判定信号に基づいて、当該判定信号が周波数切替を実施することを示す信号であった場合には、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ周波数切替用信号が伝送される。一方、当該判定信号が周波数切替を実施のしないことを示す信号であった場合には、周波数切替信号発生器５は位相検出用発振器４へ信号を伝送しない。その後の動作は前述の実施の形態１と同様である。
【００４７】
次に、図４の位相制御装置における効果で、実施の形態１で記載していない点について説明する。図４の構成は周波数切替判定器１２を設け、あらかじめ設定している判定基準に基づいて、位相検出用信号の周波数を切り替えるか切り替えないかの判定を行っている。これにより、検出位相の値に応じて自動的に調整できるという効果が得られる。この効果が得られる理由について、以下で簡単な動作例を示して説明する。
【００４８】
例えば、周波数切替判定器１２で位相検出用信号の周波数を切り替えるか否かの判定基準として、所望位相と検出位相との差に関するしきい値をあらかじめ設定する。位相検出用信号の設定周波数をｆ１、検出位相をθｄｅｔ、所望位相をθｄｅｓ、設定するしきい値をθｔｈとすると、θｄｅｔが式（４）の条件を満足したとき、周波数切替判定器１２で周波数切り替えの判定を行うものとする。
【００４９】
【数４】
【００５０】
また、式（４）を満足した場合に切り替える設定周波数をｆ２とし、設定周波数がｆ２に切り替わる直前の検出位相を、式（４）からθｄｅｓ＋θｔｈと仮定する。また、設定周波数がｆ２に切り替わった直後の検出位相をθｄｅｔ´とすると、式（１）において、設定周波数切り替え直前と直後でΔＬは一致しているという条件から、θｄｅｔ´は式（５）で表すことができる。
【００５１】
【数５】
【００５２】
式（５）から、ｆ１＜ｆ２の設定とすると、θｄｅｔ´とθｔｈとの関係は、必ず式（６）を満足することになる。
【００５３】
【数６】
【００５４】
したがって、設定周波数がｆ２に変更した後は、周波数切替判定器１２で周波数切り替えの判定はされず、式（７）を満足するまで、移相器２で原信号位相が調整されることになる。
【００５５】
【数７】
【００５６】
また、設定周波数ｆ１、検出位相がθｄｅｓ＋θｔｈのときの所望の伝送路長と実際の伝送路長との差をΔＬ１、設定周波数ｆ２、検出位相がθｄｅｓ＋θｔｈのときの所望の伝送路長と実際の伝送路長との差をΔＬ２とすると、式（１）からΔＬ１とΔＬ２はそれぞれ式（８）および式（９）で表される。
【００５７】
【数８】
【００５８】
【数９】
【００５９】
式（８）および式（９）とｆ１＜ｆ２の関係から、ΔＬ１とΔＬ２は式（１０）の関係を必ず満足することになる。
【００６０】
【数１０】
【００６１】
上記のような考察から、式（４）のような判定基準で切り替える設定周波数を高くすると、自動的に所望の伝送路長つまり所望位相に調整されることになり、高い設定周波数を用いるほど、所望位相への調整の精度が向上することになる。
【００６２】
以上のように、本実施の形態２においては、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態においては、位相検出器９で検出した位相の情報を含んだ信号に基づいて、あらかじめ設定された判定基準で、周波数の切替を実施するか否かを判定する周波数切替判定器１２を設けるようにしたので、自動的に所望の伝送路長つまり所望位相に調整されることになり、また、判定基準として高い設定周波数を用いるほど、所望位相への調整の精度が向上するという効果が得られる。
【００６３】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る位相制御装置の構成図である。図５において、２１はサーキュレータ、２２は方向変換器である。
【００６４】
図５の構成と図１の構成との違いは、図５の構成においては、伝送路８を設けず、サーキュレータ２１、方向変換器２２を設けている。サーキュレータ２１は方向性結合器６と伝送路７の方向性結合器６側の一端との間に接続され、方向変換器２２は伝送路７のもう一方の端に接続されている。
【００６５】
サーキュレータ２１は方向性結合器６からの変調信号を伝送路７に伝送し、伝送路７からの変調信号を位相検出器９に伝送する。方向変換器２２は伝送路７からの変調信号の方向を逆方向に変換させて、再度伝送路７に伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００６６】
次に、図５の位相制御装置の動作について説明する。原信号の動作は前述の実施の形態１と同様であり、説明を省略する。また、位相検出用信号が方向性結合器６に到達するまでの動作は前述の実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００６７】
方向性結合器６からの変調信号は、サーキュレータ２１の第１のポートから入力され、サーキュレータ２１の第２のポートから出力されて伝送路７に伝送され、方向変換器２２の１つのポートに入力される。方向変換器２２では、変調信号の進行方向を入力方向と逆方向に変換した後、入力されたポートと同一のポートから出力され、伝送路７に伝送される。それにより、当該変調信号は再度伝送路７に今度は逆の方向に伝送され、サーキュレータ２１の第２のポートに入力される。その後、当該変調信号は、サーキュレータ２１を通過して、サーキュレータ２１の第３のポートから出力され、位相検出器９に伝送される。位相検出器９以降の動作は前述の実施の形態１と同様であるため省略する。
【００６８】
次に、図５の位相制御装置における効果で、実施の形態１で記載していない点について説明する。図１の構成では、方向性結合器６からの変調信号は、伝送路７および伝送路８を通過して位相検出器９に伝送されている。一方、図５の構成では、変調信号は、サーキュレータ２１および伝送路７を通過して方向変換器２２に到達し、再度、伝送路７およびサーキュレータ２１を通過して位相検出器９に伝送されている。したがって、図５では伝送路８が不要となり、低コスト化が可能となり、かつ、小型化が可能となるという効果が得られる。また、図１の構成では、伝送路３、伝送路７、伝送路８の３つの伝送路長を一致させないと検出精度が劣化してしまうが、図１の構成では、伝送路３と伝送路７の２つの伝送路長を一致させればよい。したがって、図５の方が高い検出精度が得やすいという効果も有している。
【００６９】
以上のように、本実施の形態３においては、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態３においては、伝送路８を設けずに、第２及び第３の伝送路として単一の伝送路７を用いて、伝送路７により伝送された変調信号の進行方向を方向変換器２２で逆向きに変えて、同一の伝送路７で再度逆方向に伝送し、位相検出器９まで伝送するようにしたので、伝送路８が不要となり、低コスト化および小型化が可能となるという効果が得られる。
【００７０】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係る位相制御装置の構成図である。図６において、３１，３２は合分波器である。
【００７１】
図６の構成は、図５の構成に対して、さらに伝送路７も設けず、合分波器３１および合分波器３２を設けている。合分波器３１は、移相器２と伝送路３との間に設けられるとともに、サーキュレータ２１にも接続されている。また、合分波器３２は、伝送路３の合分波器３１側とは反対側の一端に接続されて、入力された信号を分波して、一方を外部に出力し、他方を方向変換器２２に入力する。
【００７２】
合分波器３１は、移相器２からの原信号とサーキュレータ２１からの変調信号とを合波して伝送路３に伝送するとともに、伝送路３からの変調信号をサーキュレータ２１に伝送する。合分波器３２は、伝送路３からの原信号と変調信号とを分波して、原信号を外部に出力し、変調信号を方向変換器２２に伝送するとともに、方向変換器２２で進行方向が逆向きに変更された変調信号を再度伝送路３に伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態３と同様であり、その説明を省略する。なお、合分波器３１，３２は、同一の機能を有する合分波器から構成されている。
【００７３】
次に、図６の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号が移相器２を通過するまでの動作、および、変調信号がサーキュレータ２１を通過するまでの動作は前述の実施の形態３と同様であり、説明を省略する。移相器２を通過した原信号およびサーキュレータ２１を通過した変調信号は、それぞれ、合分波器３１の第１のポートおよび第２のポートから別個に入力される。それらの原信号および変調信号は合分波器３１で合波され、合分波器３１の第３のポートから伝送路３へ伝送される。当該合波信号は、伝送路３を通過した後、合分波器３２の第３のポートに入力され、合分波器３２でそれぞれ分離され、原信号は合分波器３２の第１のポートから外部に出力され、変調信号は合分波器３２の第２のポートから方向変換器２２に伝送される。その後、変調信号は、方向変換器２２で進行方向が逆方向に変換された後、合分波器３２の第２のポートから入力され、合分波器３２を通過した後、合分波器３の第３のポートから出力されて、再度伝送路３に伝送され、合分波器３１およびサーキュレータ２１を通過して位相検出器９に伝送される。位相検出器９以降の動作は前述の実施の形態３と同様であるため省略する。
【００７４】
次に、図６の位相制御装置における効果で、実施の形態３で記載していない点について説明する。図５の構成では、原信号は伝送路３を通過し、変調信号は伝送路７を通過して位相検出器９に伝送されている。一方、図６の構成では、原信号および変調信号を合分波器３１で合波し、両信号を伝送路３を通過させて、合分波器３２で分離している。また、変調信号は、方向変換器２２で進行方向が逆方向に変換され、再度伝送路３に伝送され、合分波器３１およびサーキュレータ２１を通過して位相検出器９に伝送される。したがって、図６では伝送路７がさらに不要となり、低コスト化が可能となり、かつ、小型化が可能となるという効果が得られる。また、図５の構成では伝送路３、伝送路７の２つの伝送路長を一致させないと検出精度が劣化してしまうが、図６の構成では伝送路は１つのみであり、伝送路長の違いによる検出精度の劣化は生じない。したがって、図６の方が高い検出精度が得やすいという効果も有している。
【００７５】
また、図７に示すように、移相器２を合分波器３１から合分波器３２までの間に設置してもよい。これにより、原信号の位相とともに変調信号の位相も調整することができるという効果が得られる。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００７６】
以上のように、本実施の形態４によれば、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態４においては、第１〜第３の伝送路として単一の伝送路３を用いるようにしたので、低コストおよび小型化が図れるという効果が得られる。
【００７７】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る位相制御装置の構成図である。
【００７８】
図８の構成は、図６の構成に対して、方向性結合器２０１、移相器２０２および合波器２０３を設けている。方向性結合器２０１は、合分波器３２と方向変換器２２との間に設けられるとともに、移相器２０２にも接続されている。また、移相器２０２は、方向性結合器２０１と合波器２０３との間に設けられている。また、合波器２０３は合分波器３２と移相器２０２に接続されている。
【００７９】
方向性結合器２０１は、合分波器３２で分波された変調信号を２つに分岐し、一方を方向変換器２２に伝送し、他方を移相器２０２に伝送する。さらに、方向変換器２２で進行方向が逆向きに変更された変調信号を再度合分波器３２に伝送する。移相器２０２は、分岐器２０１からの変調信号の位相を所定の位相に調整し、合波器２０３に伝送する。合波器２０３は、合分波器３２からの原信号と移相器２０２からの所定の位相に調整された変調信号とを合波して外部に出力する。その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【００８０】
次に、図８の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号および変調信号が合分波器３２を通過するまでの動作は前述の実施の形態４と同様であり、説明を省略する。合分波器３２で分波された原信号は、合波器２０３へ伝送される。合分波器３２で分波された変調信号は、方向性結合器２０１で２つに分岐され、一方は方向変換器２２へ伝送され、進行方向が逆向きに変更された後、再度方向性結合器２０１を通過して合分波器３２に伝送される。この変調光のその後の動作は前述の実施の形態４と同様であり、説明を省略する。方向性結合器２０１で分岐されたもう一方の信号は、移相器２０２で所定の位相に調整され、合波器２０３に伝送される。合波器２０３に伝送された原信号および変調信号は合波器２０３で合波され、出力信号として外部へ出力される。
【００８１】
次に、図８の位相制御装置における効果で、実施の形態４で記載していない点について説明する。例えば、合分波器３２の第３のポートから入力された原信号および変調信号は、原信号は合分波器３２の第１のポートに、変調信号は合分波器３２の第２のポートに分波されるとする。このとき、実際の合分波器は、変調信号の一部が第１のポートに漏れこんでしまう。同様に原信号の一部が第２のポートに漏れこんでしまう。この漏れこみの指標を一般的にアイソレーションと呼ばれており、合分波器はアイソレーションで規定された比率で分波されることになる。
【００８２】
ここで、図６の構成は、合分波器３１で分波した原信号はそのまま所望の出力信号として外部へ出力される。一方、図８の構成は、変調信号については、方向性結合器２０１で分岐された２つの信号のうち、方向変換器２２へ伝送されない方は、移相器２０２で位相を調整され、合波器２０３で原信号と合波される。このとき、合分波器３１で第１のポートから出力される原信号に漏れこんだ変調信号が合波器２０３に到達するときの位相と、移相器２０２を通過した変調信号が合波器２０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器２０２を通過する変調信号の位相を調整することで、原信号に漏れこんだ変調信号をキャンセルすることができ、原信号の純度を高めることができるという効果が得られる。なお、原信号に漏れこんだ変調信号を雑音成分とみなした場合、この構成を用いることで原信号のSN比を高めることができると言うこともできる。
【００８３】
なお、移相器２０２を通過する変調信号の電力は、原信号に漏れこんだ変調信号と同程度とした方がキャンセルの度合を高めることができる。そのために、例えば方向性結合器２０１と移相器２０２の間、または移相器２０２と合波器２０３との間に増幅器もしくは減衰器を挿入した構成にしてもよい。この構成で、増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量を調整することで、上記のように、移相器２０２を通過する変調信号の電力を原信号に漏れこんだ変調信号と同程度にすることができる。また、増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量は、可変型を用いることで自在に調整が可能になるという利点が生じる。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００８４】
以上のように、本実施の形態５によれば、上述の実施の形態４と同様の効果が得られるとともに、原信号の純度を高めることができるという効果が得られる。
【００８５】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６に係る位相制御装置の構成図である。
【００８６】
図９の構成は、図８の構成に対して、方向性結合器４０１、移相器４０２および合波器４０３を設けている。方向性結合器４０１は、原発振器１と移相器２との間に設けられるとともに、移相器４０２にも接続されている。また、移相器４０２は、方向性結合器４０１と合波器４０３との間に設けられている。また、合波器４０３は位相検出器９と移相器４０２とサーキュレータ２１とに接続されている。
【００８７】
方向性結合器４０１は、原発振器１からの原信号を２つに分岐し、一方を移相器２に伝送し、他方を移相器４０２に伝送する。移相器４０２は、方向性結合器４０１からの変調信号の位相を所定の位相に調整し、合波器４０３に伝送する。合波器４０３は、サーキュレータ２１からの変調信号と移相器４０２からの所定の位相に調整された原信号とを合波して位相検出器９に出力する。その他の構成については、前述の実施の形態５と同様であり、その説明を省略する。
【００８８】
次に、図９の位相制御装置の動作について説明する。原発振器１から発生された原信号は、方向性結合器４０１で２つに分岐され、一方は移相器２に伝送され、他方は移相器４０２に伝送される。移相器２を通過した原信号のその後の動作は前述の実施の形態５と同様であり、説明を省略する。また、変調信号がサーキュレータ２１を通過するまでの動作は前述の実施の形態５と同様であり、説明を省略する。移相器４０２を通過する原信号は、移相器４０２で所定の位相に調整され、合波器４０３に伝送される。また、サーキュレータ２１を通過した変調信号も、合波器４０３に伝送される。合波器４０３に伝送された原信号および変調信号は合波器４０３で合波され、位相検出器９へ伝送される。この変調信号のその後の動作は前述の実施の形態５と同様であり、説明を省略する。
【００８９】
次に、図９の位相制御装置における効果で、実施の形態５で記載していない点について説明する。前述したように、実際の合分波器は、分波の際に、所望の信号以外の不要な信号が漏れこんでしまう。前述の実施の形態５は、原信号に漏れこんだ変調信号をキャンセルすることで、原信号の純度を高めていたが、同様に変調信号についても、合分波器３１および合分波器３２の分波の際に、原信号が漏れこんでしまう。
【００９０】
そこで、図９の構成は、原信号については、方向性結合器４０１で分岐された２つの信号のうち、外部へ出力されない方は、移相器４０２で位相を調整され、合波器４０３で変調信号と合波される。このとき、合分波器３１および合分波器３２での分波の際に変調信号に漏れこんだ原信号が合波器４０３に到達するときの位相と、移相器４０２を通過した原信号が合波器４０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器４０２を通過する変調信号の位相を調整することで、変調信号に漏れこんだ原信号をキャンセルすることができ、変調信号の純度を高めることができるというさらなる効果が得られる。なお、変調信号に漏れこんだ原信号を雑音成分とみなした場合、この構成を用いることで変調信号のSN比を高めることができると言うこともできる。すなわち、位相検出精度が向上することになる。
【００９１】
なお、前述したように、合分波器３１および合分波器３２での分波の際に変調信号に漏れこんだ原信号が合波器４０３に到達するときの位相と、移相器４０２を通過した原信号が合波器４０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器４０２を通過する変調信号の位相を調整することができれば、移相器４０２は原信号が通過する伝送路のどこに設置していても構わない。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００９２】
また、前述と同様の効果が得られる構成として、図１０のような構成が挙げられる。図１０は図９の構成に対して、方向性結合器４０１を設けず、合分波器５０１を設けている。合分波器５０１は、合分波器３１とサーキュレータ２１との間に設けられるとともに、移相器４０２にも接続されている。合分波器５０１は、サーキュレータ２１を通過した変調信号を合分波器３１に伝送する。さらに、合分波器５０１は、合分波器３１で分波されて方向変換器２２によって進行方向が逆向きに変更された変調信号およびこの信号に漏れこんでいる原信号を分波し、変調信号を再度サーキュレータ２１に伝送し、漏れこんでいる原信号を移相器４０２に伝送する。ここで、合分波器３１および合分波器３２での分波の際に変調信号に漏れこんだ原信号がサーキュレータ２１を通過して合波器４０３に到達するときの位相と、移相器４０２を通過した原信号が合波器４０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器４０２を通過する変調信号の位相を調整することで、変調信号に漏れこんだ原信号をキャンセルすることができ、図９と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
なお、合分波器５０１は合分波器３１からの変調信号に漏れこんでいる原信号を分波して取り出している。ここで、前述したように、移相器４０２を通過する原信号の電力は、合波器４０３に伝送される変調信号に漏れこんだ原信号と同程度とした方がキャンセルの度合を高めることができる。そのために、例えば合分波器５０１と移相器４０２の間、または、移相器４０２と合波器４０３との間に、増幅器もしくは減衰器を挿入した構成にしてもよい。この構成で、増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量を調整することで、上記のような移相器４０２を通過する変調信号の電力を原信号に漏れこんだ変調信号と同程度にすることができる。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００９４】
以上のように、本実施の形態６によれば、上述の実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、変調信号の純度を高めることができる、すなわち、位相検出精度が向上するという効果が得られる。
【００９５】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７に係る位相制御装置の構成図である。
【００９６】
図１１の構成は、図６の構成に対して、方向性結合器６および位相検出器９を設けず、複数信号発生用発振器４１、合波器４２、分岐器４３、基準信号源４４、周波数シフタ４５、合波器４６、分波器４７、周波数混合手段４８、周波数混合手段４９、位相検出器５０、位相検出器５１、位相差検出器５２を設けている。
【００９７】
複数信号発生用発振器４１は、位相検出用発振器４からの位相検出用信号の周波数とは異なる周波数を有する信号を発生する。以下では、位相検出用発振器４からの位相検出用信号を第１位相検出用信号、複数信号発生用発振器４１からの信号を第２位相検出用信号と称する。合波器４２は、第１位相検出用信号と第２位相検出用信号とを合波して出力する。
【００９８】
分岐器４３は、合波器４２からの信号を２つに分岐し、一方を合波器４６に伝送し、他方をサーキュレータ２１に伝送する。この合波器４６に伝送される信号を以下ではローカル信号と称し、周波数混合のための信号として使用する。また、サーキュレータ２１に伝送される信号を以下では参照信号と称し、周波数混合のための信号として使用する。
【００９９】
基準信号源４４は、ローカル信号と参照信号とを用いた周波数混合において参照信号を周波数シフトさせるときの信号を発生する。以下では、この信号を周波数シフト用基準信号と称する。周波数シフタ４５は、サーキュレータ２１からの参照信号を基準信号源４４からの周波数シフト用基準信号に応じて周波数シフトさせ、合波器４６に伝送する。
【０１００】
合波器４６は、分岐器４３からのローカル信号と周波数シフタ４５からの参照信号とを位相差９０°ハイブリッドで合波し、分波器４７に伝送する。分波器４７は、入力された合波信号を、第１位相検出用信号と第２位相検出用信号とに分離し、周波数混合手段４８もしくは周波数混合手段４９にそれぞれ伝送する。以下では、第１位相検出用信号におけるローカル信号および参照信号をそれぞれローカル信号Ａ、参照信号Ａとし、第２位相検出用信号におけるローカル信号および参照信号をそれぞれローカル信号Ｂ、参照信号Ｂと称する。また、周波数混合手段４８にはローカル信号Ａおよび参照信号Ａ、周波数混合手段４９にはローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂが伝送されるとする。ただし、このことは限定されるものではなく周波数混合手段４８に伝送される信号がローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂ、周波数混合手段４９に伝送される信号がローカル信号Ａおよび参照信号Ａであっても構わない。
【０１０１】
周波数混合手段４８は、分波器４７からのローカル信号Ａおよび参照信号Ａを混合し、混合後に得られる参照信号Ａとローカル信号Ａとの差周波信号（以下では差周波信号Ａと称する）を位相検出器５０に伝送する。なお、差周波信号Ａの周波数は、周波数シフト用基準信号の周波数と同一である。周波数混合手段４９は、分波器４７からのローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂを混合し、混合後に得られる参照信号Ｂとローカル信号Ｂとの差周波信号（以下では差周波信号Ｂと称する）を位相検出器５１に伝送する。
【０１０２】
位相検出器５０は、基準信号源４４からの周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、差周波信号Ａに情報として含まれる参照信号Ａの位相について、この位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２の第１のポートに伝送する。位相検出器５１は、基準信号源４４からの周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４９からの差周波信号Ｂとの位相を比較し、差周波信号Ｂに情報として含まれる参照信号Ｂの位相について、この位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２の第２のポートに伝送する。位相差検出器５２は、入力される２つの信号に情報として含まれる参照光の位相の差を検出し、この差と予め設定された所望の位相差とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための例えば電圧値などの制御信号を生成し、第３のポートから出力して移相器２に伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【０１０３】
次に、図１１の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号の動作は、前述の実施の形態４と同様であるため省略する。位相検出用発振器４からの第１位相検出用信号と、複数信号発生用発振器４１からの第２位相検出用信号は、合波器４２で合波された後、分岐器４３により２つに分岐され、一方はローカル信号Ａおよびローカル信号Ｂとして合波器４６に伝送され、他方は参照信号Ａおよび参照信号Ｂとしてサーキュレータ２１に伝送される。参照信号Ａおよび参照信号Ｂが、サーキュレータ２１から方向変換器２２を介して再度サーキュレータ２１に伝送されるまでの動作は、前述の実施の形態４の変調信号の動作と同様であるため省略する。
【０１０４】
再度サーキュレータ２１に伝送された参照信号Ａおよび参照信号Ｂは、周波数シフタ４５に伝送され、周波数シフト用基準信号の周波数だけ周波数シフトされて合波器４６に伝送される。その後、分岐器４３からのローカル信号Ａおよびローカル信号Ｂと、周波数シフタ４５からの参照信号Ａおよび参照信号Ｂは、合波器４６により位相差９０°ハイブリッドで合波され、分波器４７に伝送される。
【０１０５】
分波器４７は、合波器４６からのローカル信号Ａおよび参照信号Ａと、ローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂとを分離し、ローカル信号Ａおよび参照信号Ａを周波数混合手段４８に、ローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂを周波数混合手段４９にそれぞれ伝送する。周波数混合手段４８は、分波器４７からのローカル信号Ａおよび参照信号Ａを混合し、混合後に得られる差周波信号Ａを位相検出器５０に伝送する。周波数混合手段４９は、分波器４７からのローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂを混合し、混合後に得られる差周波信号Ｂを位相検出器５１に伝送する。
【０１０６】
位相検出器５０は、周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、参照信号Ａの位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２に伝送する。位相検出器５１は、周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４９からの差周波信号Ｂとの位相を比較し、参照信号Ｂの位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２に伝送する。位相差検出器５２は、入力される２つの信号に情報として含まれる参照信号の位相の差を検出し、この差と予め設定された所望の位相差とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための制御信号を移相器２に伝送する。その後の動作は、前述の実施の形態４と同様であるため省略する。
【０１０７】
ここで、第１位相検出用信号の周波数を変更して、前述のローカル信号Ａとローカル信号Ｂとの周波数間隔を変更させたい場合、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ周波数切替用信号を伝送させる。その後、位相検出用発振器４から周波数が変更された信号が発生される。それ以降の動作は前述と同様であり、省略する。これにより、変更された周波数でも伝送路長の変動を補正する制御を行い、合分波器３２から外部に出力された信号は、所望位相に制御される。
【０１０８】
次に、図１１の位相制御装置における効果で、実施の形態４で記載していない点について説明する。ここで、図１１において伝送路の誘電率は１であると仮定し、光速をｃ［ｍ／ｓ］、前述のローカル信号Ａとローカル信号Ｂ（または参照信号Ａと参照信号Ｂ）との間の周波数差をΔｆ［Ｈｚ］、伝送路長の変動をΔＬ´［ｍ］、伝送路長の変動による検出位相差変化量をΔθ´［ｒａｄ］とおくと、Δθ´は伝送路長の往復の長さ２ΔＬ´における検出位相差変化量を表していることから、ΔＬ´は次式（１１）で表される。
【０１０９】
【数１１】
【０１１０】
また、検出可能な位相差変化量を２π［ｒａｄ］とし、検出可能な伝送路長変動量をΔＬｍａｘ´［ｍ］とすると、ΔＬｍａｘ´は次式（１２）で表される。
【０１１１】
【数１２】
【０１１２】
式（１２）より、図１１の構成は、Δｆに応じて検出可能な伝送路長変動量を増加させることができる。そこで、図１１のように、Δｆを変更できるようにし、Δｆを小さい値に変更することで、ΔＬｍａｘ´が増加し、大きな伝送路長変動が生じた場合でも、検出が可能になるという効果が得られる。
【０１１３】
さらに、Δｆを段階的に増加させることで、前述したとおり、伝送路長変動量の検出精度を段階的に高めることができる。したがって、電源をＯＦＦにした後や環境温度の急激な変化が生じた場合でも、十分位相検出が可能であるように、初期の第１位相検出用信号の周波数は小さくしておき、このときの検出値から移相器２による調整を行った後、周波数を増加させて、上記と同様の動作を行う。これを繰り返すことで、大きな伝送路長変動量も調整できると同時に、高い検出精度が得られることから位相安定性が向上するという効果も得られる。
【０１１４】
また、図６では、位相検出器９における位相比較は、位相検出用発振器４から発生された基準信号を使用している。一方、図１１では基準信号源４４から発生された周波数シフト用基準信号を使用している。ここで、例えば位相検出用発振器４から発生される基準周波数を１０ＧＨｚとすると、位相検出器９の応答帯域は１０ＧＨｚ以上が必要とされる。一方、同様の効果を得るために、図１１では前述のΔｆを１０ＧＨｚと設定すればよいので、例えば周波数シフタ４５の周波数シフト量を５０ＭＨｚとすると、位相検出器５０および位相検出器５１の応答帯域は５０ＭＨｚ以上であれば十分である。したがって、図１１の位相検出器５０および位相検出器５１の応答帯域は、図６の位相検出器９の応答帯域より狭くすることができ、一般的に応答帯域の狭い位相検出器の方が価格が安いことから、低コストになるという効果が得られる。
【０１１５】
なお、図１１では、合分波器３１および合分波器３２を用いて、原信号、第１位相検出用信号および第２位相検出用信号の３つの信号を全て伝送路３により伝送させていたが、前述の実施の形態１のように、それぞれの信号を全て異なる伝送路を用いて伝送させてもよいし、前述の実施の形態３のように、第１位相検出用信号と第２位相検出用信号を同一の伝送路を用いて伝送させてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【０１１６】
また、位相検出用発振器４の後段に、位相差検出器５２から入力される制御信号に基づいて、位相検出用信号の通過時間を調整する第２通過時間調整手段としての移相器をさらに備えるようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【０１１７】
また、同様に、複数信号発生用発振器４１の後段に、位相差検出器５２から入力される制御信号に基づいて、複数信号発生用発振器４１から発生された信号の通過時間を調整する第３通過時間調整手段としての移相器をさらに備えるようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【０１１８】
実施の形態８．
図１２はこの発明の実施の形態８に係る位相制御装置の構成図である。
【０１１９】
図１２の構成は、図１１の構成に対して、スイッチ（ａ）６１と、スイッチ（ｂ）６２と、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３とを設けている。
【０１２０】
スイッチ（ａ）６１はスイッチ（ｂ）６２および位相差検出器５２に接続されており、入力される経路切替信号に応じて、スイッチ（ａ）から出力される信号の経路を、スイッチ（ｂ）６２か位相差検出器５２のいずれかに切り替えて伝送させる。スイッチ（ｂ）６２はスイッチ（ａ）６１および位相差検出器５２に接続されており、入力される経路切替信号に応じて、スイッチ（ｂ）に入力される信号の経路を、スイッチ（ａ）６１からか位相差検出器５２からかのいずれかに切り替え、いずれかより入力された信号を移相器２へ伝送させる。また、位相検出器５０は、前述の実施の形態７で記載した周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、参照信号Ａの位相の情報を含んだ信号を出力する、という機能に加え、位相検出器５０がスイッチ（ａ）６１およびスイッチ（ｂ）６２を介して直接移相器２に接続されている場合には、検出した参照信号Ａの位相と予め設定された所望の位相とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための制御信号を移相器２に伝送する機能も有しているとする。その他の構成については、前述の実施の形態７と同様であり、その説明を省略する。
【０１２１】
次に、図１２の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号の動作は、前述の実施の形態７と同様であるため省略する。位相検出用発振器４からの第１位相検出用信号が位相検出器５０に伝送されるまでの動作と、複数信号発生用発振器４１からの第２位相検出用信号が位相検出器５１に伝送されるまでの動作は、前述の実施の形態７と同様であり、説明を省略する。位相検出器５１の動作も前述の実施の形態７と同様であり、説明を省略する。位相検出器５０は、周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、参照信号Ａの位相の情報を含んだ信号をスイッチ（ａ）６１に伝送する。また、この信号は、検出した参照信号Ａの位相と予め設定された所望の位相とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための制御信号の機能も有しているとする。この機能は、例えば上記制御信号として電圧値を利用し、入力電圧値に応じて原信号の位相を調整できる移相器を移相器２として用いることで実現できる。
【０１２２】
ここで、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３から切替信号が発生され、スイッチ（ａ）６１、スイッチ（ｂ）６２で受信されると、スイッチ（ａ）６１から直接スイッチ（ｂ）６２に接続されている経路、もしくはスイッチ（ａ）６１から位相差検出器５２を通過してスイッチ（ｂ）６２に接続されている経路のうち、受信前の経路と異なる経路に切り替えられる。なお、スイッチ（ａ）６１から直接スイッチ（ｂ）６２に接続されている経路を伝送路長微調整用経路とし、スイッチ（ａ）６１から位相差検出器５２を通過してスイッチ（ｂ）６２に接続されている経路を伝送路長粗調整用経路とする。その後の動作は、前述の実施の形態７と同様であるため省略する。
【０１２３】
次に、図１２の位相制御装置における効果で、実施の形態７で記載していない点について説明する。ここで、本実施の形態の作動の初期状態では、伝送路長微調整用経路を接続させるように、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３からの切替信号を出力させる。これにより、図１２は図１１と同様の構成となり、図１１と同様の検出精度で位相を検出して制御することができる。その後、本装置の温度変動等の擾乱による伝送路長変動が第１位相検出用信号の波長オーダーよりも小さいと判断できるような場合、伝送路長微調整用経路を接続させるように、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３からの切替信号を出力させる。これにより、切り替え後は第１位相検出用信号の波長オーダーでの位相を検波し、伝送路長を制御することが可能となり、より正確な伝送路長制御が可能になるという効果が得られる。
【０１２４】
なお、図１２の構成では、スイッチ（ａ）６１およびスイッチ（ｂ）６２を、位相検出器５０と移相器２との間に設けて、スイッチの切り替えにより、位相検出器５０から出力される信号と位相差検出器５２からの制御信号とのいずれか一方が、移相器２に入力される例について説明したが、その場合に限らず、スイッチ（ａ）６１およびスイッチ（ｂ）６２を、位相検出器５１と移相器２との間に設けて、スイッチの切り替えにより、位相検出器５１から出力される信号と位相差検出器５２からの制御信号とのいずれか一方が、移相器２に入力されるようにしてもよい。その場合には、位相検出器５１が、基準信号源４４から直接伝送される信号と、周波数混合手段４９から出力される差周波信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、原発振器１から発振される原信号の位相を調整するための制御信号を生成し、それを移相器２に出力する。
【０１２５】
実施の形態９．
図１３はこの発明の実施の形態９に係る位相制御装置の構成図である。
【０１２６】
図１３の構成は、図６の構成に対して、伝送路３、サーキュレータ２１、方向変換器２２、合分波器３１、合分波器３２を設けず、レーザ光源７１、光変調器７２、レーザ光源７３、光変調器７４、光サーキュレータ７５、光合分波器７６、光ファイバ７７、光合分波器７８、光電気変換器７９、光反射器８０、光電気変換器８１を設けている。
【０１２７】
レーザ光源７１はレーザ光を発生し、光変調器７２はレーザ光源７１からのレーザ光を、原発振器１からの原信号に応じて強度変調し、変調後のレーザ光を光合分波器７６に伝送する。以下では、このレーザ光を信号光と称し、本実施の形態ではこの信号光を所望位相に制御することを目的とする。なお、レーザ光に施す変調方法については、上記では強度変調としているが、特に強度変調に限定する必要はなく、レーザ光に原信号の情報を含むように変調させればよい。
【０１２８】
一方、レーザ光源７３はレーザ光源７１からのレーザ光と異なる波長のレーザ光を発生する。光変調器７４はレーザ光源７３からのレーザ光を、位相検出用発振器４から方向性結合器６を介して伝送される位相検出用信号に応じて強度変調し、変調後のレーザ光を光サーキュレータ７５に伝送する。以下では、このレーザ光を位相検出用レーザ光と称する。光サーキュレータ７５は、光変調器７４からのレーザ光を光合分波器７６に伝送するとともに、光合分波器７６からのレーザ光を光電気変換器８１に伝送する。
【０１２９】
光合分波器７６は光変調器７２からの信号光と光サーキュレータ７５からの位相検出用レーザ光とを合波して光ファイバ７７に伝送するとともに、光ファイバ７７からの位相検出用レーザ光を光サーキュレータ７５に伝送する。
【０１３０】
光ファイバ７７は、光合分波器７６からの信号光と位相検出用レーザ光とが合波された合波光を光合分波器７８に伝送するとともに、光合分波器７８からの位相検出用レーザ光を光合分波器７６に伝送する。
【０１３１】
光合分波器７８は、光ファイバ７７からの信号光と位相検出用レーザ光とが合波された合波光を分波して、分波により得られた信号光を光電気変換器７９に、位相検出用レーザ光を光反射器８０に伝送するとともに、光反射器８０から戻ってきた位相検出用レーザ光を光ファイバ７７に伝送する。
【０１３２】
光電気変換器７９は光合分波器７８からの信号光を直接検波により電気信号に変換し、位相安定化された高周波信号として外部に出力する。一方、光反射器８０は光合分波器７８からの位相検出用レーザ光を反射させ、光合分波器７８に伝送する。
【０１３３】
光電気変換器８１は光サーキュレータ７５からの位相検出用レーザ光を直接検波により電気信号に変換し、位相検出器９に伝送する。なお、この変換された電気信号は前述の変調信号と同一の機能を有するものとする。その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【０１３４】
次に、図１３の位相制御装置の動作について説明する。まず、レーザ光源７１からレーザ光が発生され、光変調器７２により、原発振器１から移相器２を介して伝送された原信号に応じて強度変調が施され、光合分波器７６に伝送される。
【０１３５】
一方、レーザ光源７３から、レーザ光源７１のレーザ光とは異なる波長のレーザ光が発生され、光変調器７４により、位相検出用発振器４から方向性結合器６を介して伝送された位相検出用信号に応じて強度変調が施され、光サーキュレータ７５を介して光合分波器７６に伝送される。
【０１３６】
光合分波器７６で合波された信号光および位相検出用レーザ光は、光ファイバ７７を通過した後、光合分波器７８でそれぞれ分離され、信号光は光電気変換器７９で電気信号である原信号に変換され、外部に出力される。位相検出用レーザ光は光反射器８０で反射され、光合分波器７８、光ファイバ７７、光合分波器７６および光サーキュレータ７５を通過して光電気変換器８１で電気信号に変換され、位相検出器９に伝送される。位相検出器９以降の動作は前述の実施の形態４と同様であるため省略する。
【０１３７】
次に、図１３の位相制御装置における効果で、実施の形態４で記載していない点について説明する。図１３の構成は、原発振器１からの原信号および位相検出用発振器４からの位相検出用信号を、それぞれ、強度変調されたレーザ光に変換し、光合分波器７６により合波して、１本の光ファイバ７７で伝送させている。光はマイクロ波・ミリ波に対し周波数が高く、広帯域伝送が実現できる。したがって、複数の信号を１本の伝送路で伝送させる場合、光ファイバの方が同軸ケーブルより容易であるという長所がある。
【０１３８】
また、光ファイバによる接続は、同軸ケーブル等に対し低損失であるため長距離伝送が可能である、同軸ケーブル等に対し小型化・軽量化が可能である、同軸ケーブル等の伝送に対し電磁干渉・クロストークが低減できる、信頼性が高い、取り扱いが容易である、自由性の高い配置が得られる、などの効果がある。ただし、この実施の形態９では、レーザ光の伝送路の全てを光ファイバだけを用いることに限定するものではなく、例えば空間など、他のものを用いても構わない。
【０１３９】
また、図１３の構成では、位相検出用レーザ光の位相を所望の位相と一致させるように、原発振器１からの高周波信号の位相を調整しているが、信号光の位相を所望の位相と一致させるためには、信号光と位相検出用レーザ光の伝送経路ができるだけ一致している方が好ましい。したがって、例えば図１３の構成では、信号光のみが通過する、光変調器７２と光合分波器７６との間、光合分波器７８と光電気変換器７９との間、および、位相検出用レーザ光のみが通過する、光変調器７４と光サーキュレータ７５との間、光サーキュレータ７５と光合分波器７６との間、光合分波器７８と光反射器８０との間、光サーキュレータ７５と光電気変換器８１との間は、できるだけ短い方が好ましい。
【０１４０】
また、実施の形態５で記載した、図８の構成により合分波器からの原信号に漏れこんだ変調信号をキャンセルすることができるという効果は、本実施の形態のようなレーザ光を用いて伝送させたときにおいても適用できる。例えば光合分波器を用いた場合、図１４のように光合波器７６からの変調信号を含むレーザ光を光カプラ３０１で２つに分岐した後、移相器２０２で位相を調整する方のレーザ光を光電気変換器３０２で電気信号に変換させることで、同様の効果が得られる。このことは、本実施の形態で記載した他の構成においても当てはまることである。
【０１４１】
また、図１３に代わる構成として、図１５のような構成を用いてもよい。図１５は、図１３に対し、位相検出用発振器４、周波数切替信号発生器５、方向性結合器６、位相検出器９、光変調器７４、光電気変換器８１の代わりに、波長可変レーザ光源９１、波長切替信号発生器９２、光合波器９３、光分岐器９４、光周波数シフタ９５、光カプラ９６、光分波器９７、光受信器９８，９９を使用している。また、図１１で示した、基準信号源４４、位相検出器５０，５１、位相差検出器５２も設けられている。
【０１４２】
図１５において、波長可変レーザ光源９１およびレーザ光源７３から発生されるレーザ光は、それぞれ異なる波長を有するとし、波長可変レーザ光源９１からのレーザ光を第１位相検出用レーザ光、レーザ光源７３からのレーザ光を第２位相検出用レーザ光とする。ここで、第１位相検出用レーザ光は、前述の実施の形態７に記載されている第１位相検出用信号、第２位相検出用レーザ光は前述の実施の形態７に記載されている第２位相検出用信号、信号光は前述の実施の形態７に記載されている原信号と、それぞれ、同一の役割を有していると考えると、図１５は図１１と同一の動作および効果を有しており、一部レーザ光による伝送を行っていることだけが異なる点である。レーザ光あるいは光ファイバ伝送の長所・効果については既に前述している。なお、光分岐器９４で分岐された２つのレーザ光のうち、光カプラ９６に伝送されているレーザ光（第１の分岐レーザ光）をローカル光、光サーキュレータ７５に伝送されているレーザ光を参照光（第２の分岐レーザ光）と称すると、光受信器９８および光受信器９９はローカル光および参照光をヘテロダイン検波し、ビート信号が出力されるものとすれば、図１１における周波数混合手段４８および周波数混合手段４９と同一の機能を有することができる。
【０１４３】
図１５において、光合波器９３は、レーザ光源７３から出力される第２のレーザ光と波長可変レーザ光源９１から出力される第３のレーザ光とを合波して出力する。光分岐器９４は、光合波器９３から出力される信号を、ローカル光および参照光の２つに分岐する。光周波数シフタ９５は、基準信号源４４から発生される信号の周波数に応じて、参照光を周波数シフトして出力する。なお、周波数シフタ９５は、参照光ではなく、ローカル光の方を周波数シフトしてもよく、それらのうちのいずれか一方を周波数シフトすればよい。光カプラ９６は、光分岐器９４からローカル光が入力され、光周波数シフタ９５から参照光が入力されて、それらを合波して出力する。光分波器９７は、光カプラ９６から出力される合波されたレーザ光のうち、光周波数シフタ９５で周波数シフトされた参照光および周波数シフトされていない参照光と、光周波数シフタ９５で周波数シフトされたローカル光および周波数シフトされていないローカル光とを、波長の違いで分離して出力する。光受信器９８は、光分波器９７から出力される光周波数シフタ９５で周波数シフトされた参照光と周波数シフトされていない参照光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力する。また、光受信器９９は、光分波器９７から出力される光周波数シフタ９５で周波数シフトされたローカル光と周波数シフトされていないローカル光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力する。位相検出器５０は、基準信号源４４から直接伝送される基準信号と、光受信器９８から出力される第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、第１の差周波信号に情報として含まれる第２のレーザ光の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する。また、位相検出器５１は、基準信号源４４から直接伝送される基準信号と、光受信器９９から出力される第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、第２の差周波信号に情報として含まれる第３のレーザ光の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する。
【０１４４】
また、図１５の位相検出器５０および位相検出器５１の応答帯域は、図１３の位相検出器９の応答帯域より狭くすることができる点については、実施の形態７において前述している。加えて、図１５の光受信器９８および光受信器９９の受信帯域も、図１３の光電気変換器８１に対して狭くすることができる。ここで図１５の場合、位相検出器５０、位相検出器５１における位相検出時の雑音成分には、光受信器９８、光受信器９９の熱雑音やショット雑音等の白色雑音が含まれており、これは一般的には検出帯域に比例することが知られている。したがって、位相検出時における白色雑音は、図１３に対し図１５の方が低くすることが可能であり、図１５の方が検出精度が向上するという効果が生じる。
【０１４５】
また、光ファイバ等の物質中を光が伝播する場合、光の速さが光の波長（周波数）により異なる現象が生じ、これを分散と呼んでいる。一般的なシングルモードファイバ（以下、ＳＭＦと称する）の分散値は、波長１．３μｍ付近でほぼ０であり、波長１．５５μｍ付近で約１７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍである。この「ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ」という単位は、波長が１ｎｍ離れた２つの光がファイバ長１ｋｍを伝播したときに生じる伝播時間の差を表している。また、一般的に光通信などの用途で使用されるＳＭＦは、透過損失が最も小さい１．５５μｍ帯のものが使われることが多い。ここで、図１５の構成で、第１位相検出用レーザ光におけるローカル光および参照光をそれぞれローカル光Ａおよび参照光Ａと称し、第２位相検出用レーザ光におけるローカル光および参照光をそれぞれローカル光Ｂおよび参照光Ｂと称する。ここで、ローカル光Ａとローカル光Ｂ（または参照光Ａと参照光Ｂ）の波長を１．５５μｍ帯とし、光ファイバ７７や各部品の接続に使用している光ファイバにＳＭＦを用いた場合、参照光Ａと参照光Ｂが光ファイバを伝送する間に、分散による位相差が生じてしまい、光ファイバ長変動による所望の位相差のみを検出できなくなる。この対処法としては、本装置で用いている光ファイバに分散シフトファイバや分散補償器を用いればよい。分散シフトファイバは、一般的にファイバ内部の屈折率を調整することで、波長１．５５μｍ付近における分散の値を０としたファイバであり、このファイバを用いることで、分散の影響を抑圧することができる。また、分散補償器は、ＳＭＦ等により生じた分散と符合が逆の分散を与えることで、伝送系全体の分散を打ち消すものであり、これを使用することで、同様に分散の影響を抑圧することができる。また、本装置において、２つのレーザ光を使用したときの分散により生じる位相差が既知である場合には、あらかじめ位相差検出器５２でこの値を補償しておけば、所望の位相差を検出することができる。
【０１４６】
また、図１５に代わる構成として、図１６のような構成を用いてもよい。図１６は、図１５に対し、波長可変レーザ光源９１、波長切替信号発生器９２、光合波器９３の代わりに、光変調器７４、複数レーザ光発生用発振器１０１、周波数切替信号発生器１０２を使用している。図１５では、レーザ光源７３および波長可変レーザ光源９１の２つで複数のレーザ光を発生させていたが、図１６では、複数レーザ光発生用発振器１０１から発振されたレーザ光に対し、光変調器７４による強度変調で複数のレーザ光を発生させている。これについては、例えば光変調器７４にマッハツエンダー型ＬＮ強度変調器を使用すると、変調を施すことで、入力されたレーザ光に対して、スペクトル上で変調周波数分シフトしたレーザ光がサイドバンドに発生し、複数のレーザ光を発生させることが可能になる。図１６のようなヘテロダイン検波を行う構成では、ローカル光と参照光との間に光路差がある場合、ヘテロダインビート信号に位相雑音が発生し、検波性能が劣化する。このビート信号のスペクトルから得られるＳＮ比は、ローカル光と参照光との間の光路差の他に光源の線幅が影響し、光源の線幅が狭いほど高いＳＮ比を得ることができ、検波性能が向上する（参考文献：国際公開第ＷＯ２００４／１０７５６７号パンフレット等）。ただし、狭線幅の光源は、線幅が広い光源に対して通常高額となる。そこで、図１６の構成では、光源が一つのみで動作可能となっており、図１５に対して低コストであるという効果が得られる。また、光源が１つ不要となるため、小型化などのメリットも得られる。
【０１４７】
また、図１５に代わる構成として、図１７のような構成を用いてもよい。図１７は、図１５に対し、図１５の光サーキュレータ７５の代わりに、入射するレーザ光に対して２つの直交する偏光成分に分離して出射する偏光ビームスプリッタ１１１（以下ではＰＢＳ１１１と称する）を使用し、図１５の光反射器８０の代わりに、入射するレーザ光の偏光面を４５°回転させて反射させる（往復で９０°回転させる）ファラデーローテータ反射器１１２を使用している。また、光分岐器９４と光カプラ９６との間で偏波面が９０°回転するように光ファイバを接続している。
【０１４８】
これにより、光ファイバに偏波面が保存されない光ファイバを使用した場合でも、高いヘテロダイン検波効率が得られるという効果がある。この理由は以下の通りである。光ヘテロダイン検波では、検波効率を最大にするためには、ローカル光と参照光の偏波面を一致させる必要がある。しかし、光ファイバ７７や本装置内の各部品の光路接続に偏波面が保存されない光ファイバを使用した場合、ヘテロダイン検波効率が劣化するという欠点が生じる。この欠点を解消するためには、本装置内に用いる光ファイバに偏波面保存ファイバを使用するという方法があるが、それ以外の方法として、図１７の構成を用いると、光ファイバ７７に偏波面が保存されない光ファイバを使用したとしても、参照光はＰＢＳ１１１とファラデーローテータ反射器１１２との間を往復で２回通過して偏波面を９０°回転しているので、ＰＢＳ１１１とファラデーローテータ反射器１１２との間の偏波変動を補償することができる。さらに、前述したように、光分岐器９４と光カプラ９６との間で偏波面が９０°回転するようにして光ファイバを接続させているため、ローカル光と参照光との偏波面が一致した状態で、ヘテロダイン検波を行う。したがって、図１７の構成では、高いヘテロダイン検波効率が得られるという効果がある。
【０１４９】
また、図１５に代わる構成として、図１８のような構成を用いてもよい。図１８は、図１５に対し、スイッチ（ａ）６１、スイッチ（ｂ）６２、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３を使用している。図１８は、図１２と同一の動作および効果を有しており、一部レーザ光による伝送を行っていることだけが異なる点である。レーザ光あるいは光ファイバ伝送の長所・効果については既に前述している。なお、図１８の構成では、経路の切り替えにより、伝送路長微調整用経路を接続させた場合、レーザ光波長オーダーでの位相を検波し、伝送路長を制御することが可能となる。したがって、図１２における第１位相検出用信号にマイクロ波等の電気信号を用いた場合は、光の方が波長が小さいことから、図１８の方が、分解能の高い検出が可能になるという効果が得られる。
【０１５０】
以上のように、本実施の形態９によれば、上述の実施の形態１または４と同様の効果が得られ、さらに、本実施の形態９においては、原発振器１からの原信号および位相検出用発振器４からの位相検出用信号をそれぞれ強度変調されたレーザ光に変換し、光合分波器７６により合波して、１本の光ファイバ７７で伝送させるようにしたので、光はマイクロ波・ミリ波に対し周波数が高いため、広帯域伝送が実現できるので、複数の信号を１本の伝送路で伝送させる場合、同軸ケーブルを用いたときに比べて、光ファイバの方が容易であるという効果が得られる。また、光ファイバによる接続は、同軸ケーブル等に対し、低損失であるため、長距離伝送が可能である、同軸ケーブル等に対し小型化・軽量化が可能である、同軸ケーブル等の伝送に対し電磁干渉・クロストークが低減できる、信頼性が高い、取り扱いが容易である、自由性の高い配置が得られる、などの効果が得られる。
【符号の説明】
【０１５１】
１ 原発振器、２ 移相器、３ 伝送路、４ 位相検出用発振器、５ 周波数切替信号発生器、６ 方向性結合器、７，８ 伝送路、９ 位相検出器、２１ サーキュレータ、２２ 方向変換器、３１，３２ 合分波器、４１ 複数信号発生用発振器、４２ 合波器、４３ 分岐器、４４ 基準信号源、４５ 周波数シフタ、４６ 合波器、４７ 分波器、４８ 周波数混合手段、４９ 周波数混合手段、５０ 位相検出器、５１ 位相検出器、５２ 位相差検出器、７１ レーザ光源、７２ 光変調器、７３ レーザ光源、７４ 光変調器、７５ 光サーキュレータ、７６ 光合分波器、７７ 光ファイバ、７８ 光合分波器、７９ 光電気変換器、８０ 光反射器、８１ 光電気変換器、９１ 波長可変レーザ光源、９２ 波長切替信号発生器、９３ 光合波器、９４ 光分岐器、９５ 光周波数シフタ、９６ 光カプラ、９７ 光分波器、９８，９９ 光受信器、１０１ 複数レーザ光発生用発振器、１０２ 周波数切替信号発生器、１１１ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１１２ ファラデーローテータ反射器、２０１ 方向性結合器、２０２ 移相器、２０３ 合波器、３０１ 光カプラ、３０２ 光電気変換器、４０１ 方向性結合器、４０２ 移相器、４０３ 合波器、５０１ 合分波器。
【技術分野】
【０００１】
この発明は位相制御装置に関し、特に、高周波信号の位相を自由に制御できる位相制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒子を加速するための加速器用高周波加速装置では、一般的に高周波電圧を印加させる機構（以下ではキャビティと称する）を複数備えており、このキャビティを粒子が通ることで徐々に加速される。この場合、各キャビティにおいて印加させる高周波電圧信号の位相を合わせておく必要があり、位相にずれがある場合、加速すべき粒子が減速される可能性もある。一方、各キャビティ間の伝送路として用いられる導波管や同軸ケーブル等は、それぞれ材質固有の熱膨張を有しており、季節による温度変化や、高周波電圧信号伝送時の損失に伴い発生する熱による温度変化で、伝送路の長さが変化してしまう。これにより、各キャビティにおける上記高周波電圧信号の位相にずれが生じ、加速器としての運転効率が低下する恐れがある。したがって、伝送路の長さを一定に制御するなどの処置を施す必要がある。
【０００３】
高周波信号の位相を制御するための位相制御装置としては、例えば図１９のような装置がある。この装置では、原発振器からの出力信号を方向性結合器Ａにより２つに分離する。分離した一方の信号については、移相器および上記と異なる方向性結合器Ｂを介してキャビティに伝送される。一方、方向性結合器Ａで分離された上記と異なるもう一方の信号は、移相器と並列に設けられた、位相検出器に入力される。また、方向性結合器Ｂで分離されたキャビティへの伝送信号と異なるもう一方の信号も位相検出器に入力される。位相検出器は、入力される２つの信号の位相を比較し、キャビティへの伝送信号位相を所望の位相にするための例えば電圧値などの制御信号が出力される。この制御信号は移相器に入力され、制御信号に応じた量だけ上記伝送信号の位相がシフトされる。ここで、上記制御信号が移相器に入力されるという動作が繰り返されることで、帰還回路が構成され、この帰還回路により、伝送路長変動を補正する制御を行う（例えば、特許文献１参照。但し、図１９の構成は、特許文献１の図１の（ａ），（ｂ）の構成を組み合わせ、さらに一部の部品を削除して構成を簡略化したものである。）。
【０００４】
ここで、図１９の装置では、原発振器からの出力信号の一部を用いて位相検出を行なっており、この方式で高い検出精度を得るためには、例えば検出時の信号対雑音比（以下ではＳＮ比と称する）を向上させる必要がある。
【０００５】
そこで、図２０に示すように、原発振器とは別の位相検出用発振器を備える。ここで、位相検出に用いる信号周波数を高くすると、位相が２π変動する伝送路長変化量は小さくなる、という関係から、一般的に検出精度は向上すると言える。したがって、上記位相検出用発振器の信号周波数を高くすることで、図１９に対し、検出精度が向上するという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７２０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の図１９や図２０の位相制御装置を用いることで、伝送路変化による位相変動を検出し、所望の位相に調整することができる。ここで、調整可能範囲は、一般的には、位相検出に用いる信号周波数と、位相検出器の有する検出位相範囲とで決定される。しかしながら、例えば電源をＯＦＦにするなどして長期間時間が経過した後や、装置の周囲温度が急激に変化した後にこの検出を行う場合、伝送路の変化範囲が上記調整可能範囲を超えてしまい、検出不可能となる、もしくは精度が低下するといった問題点があった。
【０００８】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、伝送路長の大きな変化による位相変動を調整できると同時に、検出精度を高めることが可能な、位相制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、前記第２の信号を２つに分岐して、第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器と、前記第１分岐器により分岐した第１の分岐信号が伝送される第２伝送路および第３伝送路と、前記第１分岐器から分岐した第２の分岐信号と、第２伝送路と第３伝送路を伝播した前記第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成し、前記第１通過時間調整手段に出力する位相検出器とを備え、前記第１伝送路通過後の前記第１の信号の通過時間は前記第１通過時間調整手段により制御され、前記第１周波数切替信号発生器からの信号に応じて前記第２の信号の周波数が切替可能であることを特徴とする位相制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、前記第２の信号を２つに分岐して、第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器と、前記第１分岐器により分岐した第１の分岐信号が伝送される第２伝送路および第３伝送路と、前記第１分岐器から分岐した第２の分岐信号と、第２伝送路と第３伝送路を伝播した前記第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成し、前記第１通過時間調整手段に出力する位相検出器とを備え、前記第１伝送路通過後の前記第１の信号の通過時間は前記第１通過時間調整手段により制御され、前記第１周波数切替信号発生器からの信号に応じて前記第２の信号の周波数が切替可能であることを特徴とする位相制御装置であるので、従来のこの種の装置では不可能な伝送路長の大きな変化による位相変動を調整できると同時に、検出精度を高めることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態７に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態８に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の構成を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の変形例の構成を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置のさらなる他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置の別の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態９に係る位相制御装置のさらなる別の他の変形例の構成を示す構成図である。
【図１９】従来の位相制御装置の一例を示す構成図である。
【図２０】従来の位相制御装置の他の例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当する部分については、同一符号を付して説明する。また、重複する説明については省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る位相制御装置の構成図である。図１において、１は原発振器、２は移相器、３は伝送路、４は位相検出用発振器、５は周波数切替信号発生器、６は方向性結合器、７，８は伝送路、９は位相検出器である。
【００１４】
原発振器１は移相器２に接続されており、発生した高周波信号を移相器２へ伝送する。移相器２は、位相検出器９から伝送される制御信号が入力され、それに基づいて、原発振器１からの高周波信号の位相を所定の位相に調整し、伝送路３に伝送する。この移相器２としては、例えばラインストレッチャのように伝送路長を変化させることで信号の位相を調整させるものが挙げられる。伝送路３は、移相器２からの高周波信号を伝送し、位相制御された信号として外部に出力する。以下では、原発振器１からの高周波信号を原信号、上記所定の位相を所望位相と称し、本実施の形態１では、原信号を所望位相に制御することを目的とする。なお、伝送路３に使用されるものとしては、例えば同軸ケーブルなどが挙げられる。
【００１５】
一方、位相検出用発振器４は位相検出に用いる信号を発生し、方向性結合器６へ伝送する。また、位相検出用発振器４は、周波数切替信号発生器５からの信号に応じて、発生する信号の周波数を可変できるものとする。なお、位相検出用発振器４から方向性結合器６へ出力される信号を以下では位相検出用信号と称する。周波数切替信号発生器５は、位相検出用発振器４から発生される信号の周波数を切り替えるための信号を位相検出用発振器４へ伝送する。なお、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ出力される信号を以下では周波数切替用信号と称する。
【００１６】
方向性結合器６は、位相検出用発振器４から入力される位相検出用信号を２つに分岐し、一方の信号を伝送路７に伝送し、他方の信号を位相検波器９に伝送する。ここで、位相検波器９に伝送される信号を以下では基準信号と称する。伝送路７および伝送路８は方向性結合器６からの信号を位相検出器９へ伝送する。ここで、方向性結合器６から、伝送路７，８を介して、位相検出器９に伝送される信号を以下では変調信号と称する。
【００１７】
位相検出器９は、基準信号と変調信号の位相を比較し、変調信号の位相が所定の位相と一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための例えば電圧値などの制御信号を生成し、移相器２に伝送する。
【００１８】
また、伝送路３、伝送路７、伝送路８は同一の長さ、同一線膨張係数を有しているとし、並列に近接して配置されているとする。さらにこの条件から、各伝送路３，７，８の環境温度変化等による変動長が同一であると仮定する。なお、この仮定は、以降の他の実施の形態においても当てはまるとする。この仮定が成り立つとすると、位相検出器９で検出される伝送路７と伝送路８の変動で生じる位相変化量は、伝送路３の変動で生じる位相変化量の２倍になる。したがって、移相器２では、位相検出器９で検出した位相変化量の半分を補正するように調整を行えばよい。この関係から、変調信号の位相を所定の位相に一致させることと、原信号の位相を所望位相に一致させることは同義であると言える。
【００１９】
次に、図１の位相制御装置の動作について説明する。まず、原発振器１から原信号が発生され、移相器２および伝送路３を通過して、外部に出力される。
【００２０】
一方、位相検出用発振器４から位相検出用信号が発生され、方向性結合器６へ伝送される。方向性結合器６に入力された信号は、２つに分岐された後、一方は基準信号として位相検波器９に伝送され、他方は変調信号として伝送路７および伝送路８を通過して位相検出器９に伝送される。
【００２１】
ここで、変調信号は位相検出器９により基準信号の位相と比較され、この位相が予め設定された所定の位相と一致するように移相器２で位相を調整するための例えば電圧値などの制御信号が移相器２に伝送される。
【００２２】
移相器２は、入力された制御信号に応じて、原信号の位相を調整する。この動作、すなわち、位相検波器９での位相比較により得られる制御信号が移相器２に入力され、移相器２がこの制御信号に応じて原信号の位相を調整するという動作が繰り返されることにより、帰還回路が構成される。この帰還回路により、周囲の温度変化等による伝送路長の変動を補正する制御を行う。したがって、伝送路３から外部に出力された信号は、高い安定度で所望位相に制御される。
【００２３】
また、移相検出用発振器４から出力される位相検出用信号の周波数を変更したい場合、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ周波数切替用信号を伝送させる。その後、位相検出用発振器４から周波数が変更された位相検出用信号が発生され、方向性結合器６へ伝送される。それ以降の動作は前述と同様であるため省略する。これにより、変更された周波数でも伝送路長の変動を補正する制御を行い、伝送路３から外部に出力された信号は、所望位相に制御される。
【００２４】
次に、図１の位相制御装置における効果について説明する。例えば、従来構成である図１９の構成では、原発振器の一部の信号を用いて位相検出を行っており、この方式で高い検出精度を得るためには、検出信号のＳＮ比の向上が必要となる。これに対し、この発明に係る図１の構成では、原発振器７とは別の位相検出用発振器４を用意しているので、当該位相検出用発振器４の信号周波数を、原発振器１の信号周波数と異なる値に設定することができる。
【００２５】
ここで、伝送路の誘電率は１であると仮定し、光速をｃ［ｍ／ｓ］、位相検出用発振器４から出力される信号周波数をｆ［Ｈｚ］、伝送路７と伝送路８の変動長の合計をΔＬ［ｍ］、伝送路長の変動による検出位相変化量をΔθ［ｒａｄ］とおくと、ΔＬは次式（１）で表される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
また、位相検出器９で検出可能な位相分解能をθｒｅｓ［ｒａｄ］とし、この分解能で検出できる伝送路長変動量をΔＬｒｅｓ［ｍ］とすると、ΔＬｒｅｓは次式（２）で表される。
【００２８】
【数２】
【００２９】
式（２）より、ｆを大きくすることでΔＬｒｅｓを小さくすることができる、つまり、伝送路長変動量の検出精度を高めることができる。
【００３０】
一方、検出可能な位相変化量を２π［ｒａｄ］とし、検出可能な伝送路長変動量をΔＬｍａｘ［ｍ］とすると、ΔＬｍａｘは次式（３）で表される。
【００３１】
【数３】
【００３２】
式（３）より、ｆを大きくするとΔＬｍａｘは小さくなる。ここで、例えば、本実施の形態に係る位相制御装置の電源をＯＦＦにして長期間時間が経過した後や、環境温度が急激に変化した後に、この検出を行う場合、ΔＬがΔＬｍａｘを超えてしまい、検出不可能となる可能性がある。
【００３３】
そこで、図１のように、位相検出用発振器４から出力される位相検出用信号の周波数を変更できるようにし、ｆを小さい値に変更することで、ΔＬｍａｘが増加し、上記のような大きな伝送路長変動が生じた場合でも、検出が可能になるという効果が得られる。
【００３４】
さらに、位相検出用発振器４から出力される位相検出用信号の周波数を段階的に増加させることで、前述したとおり、伝送路長変動量の検出精度を段階的に高めることができる。したがって、電源をＯＦＦにした後や環境温度の急激な変化が生じた場合でも、十分位相検出が可能であるように、初期の位相検出用信号周波数は小さくしておき、このときの検出値から移相器２による調整を行った後、周波数を増加させて、上記と同様の動作を行う。これを繰り返すことで、大きな伝送路長変動量も調整できると同時に、高い検出精度が得られることから位相安定性が向上するという効果も得られる。
【００３５】
また、移相器２は伝送路３の後に接続されていてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３６】
また、伝送路３、伝送路７、伝送路８は同一の長さ、同一線膨張係数を有しており、並列に近接して配置されていると仮定したが、この仮定は必ずしも成立していなくてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３７】
また、本実施の形態１に係る位相制御装置では、伝送路３、伝送路７、伝送路８の長さの変動を調整するものであることから、伝送路３、伝送路７、伝送路８に接続されている移相器２等の部品の長さは、伝送路３、伝送路７、伝送路８の長さに比べて無視できる程度である方が好ましい。また、原信号が通過する伝送路３以外の経路と、位相検出用信号が通過する経路と、変調信号が通過する伝送路７および伝送路８以外の経路は、できるだけ短い方が好ましい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３８】
また、図２に示すように、伝送路７と伝送路８との間に方向性結合器１０を設けて、当該方向性結合器１０を用いて伝送路７からの信号を２つに分岐し、一方の信号だけを伝送路８を介して位相検出器９に伝送させ、他方は外部等に出力するようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００３９】
また、図３に示すように、位相検出用発振器４と方向性結合器６との間に移相器１１を設けるとともに、位相検出器９が移相器１１で位相検出用信号の位相を調整するための制御信号も出力できるようにし、この制御信号を移相検出器９から移相器１１に伝送することで、位相検出用信号の位相を調整させてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００４０】
以上のように、本実施の形態１によれば、第１の信号としての高周波信号を発生する第１発振器としての原発振器１と、入力される制御信号に基づいて、第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段としての移相器２と、第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路としての伝送路３と、位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器としての位相検出用発振器４と、第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して位相検出用発振器４に出力する第１周波数切替信号発生器としての周波数切替信号発生器５と、第２の信号を２つに分岐して第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器としての方向性結合器６と、方向性結合器６により分岐した第１の分岐信号を伝播する第２伝送路および第３伝送路として伝送路７，８と、方向性結合器６から分岐した基準信号としての第２の分岐信号と伝送路７，８を伝播した第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、原発振器１から出力される高周波信号の通過時間を調整するための制御信号を移相器２に出力する位相検出器９とを備えるようにしたので、位相検出器９が、他の伝送路７，８を実際に通過した信号の位相と基準信号としての伝送路を通過しない信号との位相比較に基づいて、移相器２により位相調整を行うための制御信号を生成するため、移相器２において、伝送路３，７，８を取り巻く周囲の温度変化等による伝送路長の変動を補正する制御を行うことができ、伝送路３の通過後に外部に出力される高周波信号の通過時間を高い安定度で制御することができる。
【００４１】
また、本実施の形態１においては、周波数切替信号発生器５を設けて、それからの信号に応じて位相検出用発振器４の信号の周波数を切り替えることができるようにしたため、位相検出用信号の周波数を小さい値に変更するようにすれば、大きな伝送路長変動が生じた場合でも、検出が可能になるという効果が得られる。さらに、位相検出用信号の周波数を初期の段階では小さくしておいて大きな伝送路長変動の検出に対応させておき、当該検出値に基づいて移相器２による調整を行った後に、位相検出用信号の周波数を段階的に増加させるようにすれば、伝送路長変動量の検出精度を段階的に高めることができる。これを繰り返すことにより、大きな伝送路長変動量も調整できると同時に、高い検出精度が得られることから位相安定性が向上するという効果も得られる。
【００４２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る位相制御装置の構成図である。図４において、１２は、周波数切替判定器である。
【００４３】
図４の構成と図１の構成との違いは、図４の構成においては、周波数切替判定器１２が設けられている点であり、当該周波数切替判定部１２は位相検出器９と周波数切替信号発生器５とに接続されている。
【００４４】
周波数切替判定器１２は、位相検出器９からの検出した位相の情報を含んだ信号を受信し、あらかじめ設定している判定基準に基づいて、位相検出用信号の周波数を切り替えるか切り替えないかの判定を行い、周波数切替を実施するか否かを示す判定信号を周波数切替信号発生器５へ伝送する。周波数切替信号発生器５は、周波数切替判定器１２からの判定信号に基づいて位相検出用発振器４へ周波数切替用信号を伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００４５】
次に、図４の位相制御装置の動作について説明する。なお、前述の実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。位相検出器９で位相が比較され、移相器２で位相を調整するための制御信号を移相器２に伝送されるまでは、前述の実施の形態１と同様の動作である。本実施の形態では、位相検出器９で検出した位相の情報を含んだ信号が、周波数切替判定器１２へ伝送される。周波数切替判定器１２では位相検出器９からの信号が受信された後、あらかじめ設定している判定基準に基づいて、位相検出用信号の周波数を切り替えるか切り替えないかの判定がされ、周波数切替を実施するか否かを示す判定信号が周波数切替信号発生器５へ伝送される。
【００４６】
その後、周波数切替判定器１２からの判定信号に基づいて、当該判定信号が周波数切替を実施することを示す信号であった場合には、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ周波数切替用信号が伝送される。一方、当該判定信号が周波数切替を実施のしないことを示す信号であった場合には、周波数切替信号発生器５は位相検出用発振器４へ信号を伝送しない。その後の動作は前述の実施の形態１と同様である。
【００４７】
次に、図４の位相制御装置における効果で、実施の形態１で記載していない点について説明する。図４の構成は周波数切替判定器１２を設け、あらかじめ設定している判定基準に基づいて、位相検出用信号の周波数を切り替えるか切り替えないかの判定を行っている。これにより、検出位相の値に応じて自動的に調整できるという効果が得られる。この効果が得られる理由について、以下で簡単な動作例を示して説明する。
【００４８】
例えば、周波数切替判定器１２で位相検出用信号の周波数を切り替えるか否かの判定基準として、所望位相と検出位相との差に関するしきい値をあらかじめ設定する。位相検出用信号の設定周波数をｆ１、検出位相をθｄｅｔ、所望位相をθｄｅｓ、設定するしきい値をθｔｈとすると、θｄｅｔが式（４）の条件を満足したとき、周波数切替判定器１２で周波数切り替えの判定を行うものとする。
【００４９】
【数４】
【００５０】
また、式（４）を満足した場合に切り替える設定周波数をｆ２とし、設定周波数がｆ２に切り替わる直前の検出位相を、式（４）からθｄｅｓ＋θｔｈと仮定する。また、設定周波数がｆ２に切り替わった直後の検出位相をθｄｅｔ´とすると、式（１）において、設定周波数切り替え直前と直後でΔＬは一致しているという条件から、θｄｅｔ´は式（５）で表すことができる。
【００５１】
【数５】
【００５２】
式（５）から、ｆ１＜ｆ２の設定とすると、θｄｅｔ´とθｔｈとの関係は、必ず式（６）を満足することになる。
【００５３】
【数６】
【００５４】
したがって、設定周波数がｆ２に変更した後は、周波数切替判定器１２で周波数切り替えの判定はされず、式（７）を満足するまで、移相器２で原信号位相が調整されることになる。
【００５５】
【数７】
【００５６】
また、設定周波数ｆ１、検出位相がθｄｅｓ＋θｔｈのときの所望の伝送路長と実際の伝送路長との差をΔＬ１、設定周波数ｆ２、検出位相がθｄｅｓ＋θｔｈのときの所望の伝送路長と実際の伝送路長との差をΔＬ２とすると、式（１）からΔＬ１とΔＬ２はそれぞれ式（８）および式（９）で表される。
【００５７】
【数８】
【００５８】
【数９】
【００５９】
式（８）および式（９）とｆ１＜ｆ２の関係から、ΔＬ１とΔＬ２は式（１０）の関係を必ず満足することになる。
【００６０】
【数１０】
【００６１】
上記のような考察から、式（４）のような判定基準で切り替える設定周波数を高くすると、自動的に所望の伝送路長つまり所望位相に調整されることになり、高い設定周波数を用いるほど、所望位相への調整の精度が向上することになる。
【００６２】
以上のように、本実施の形態２においては、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態においては、位相検出器９で検出した位相の情報を含んだ信号に基づいて、あらかじめ設定された判定基準で、周波数の切替を実施するか否かを判定する周波数切替判定器１２を設けるようにしたので、自動的に所望の伝送路長つまり所望位相に調整されることになり、また、判定基準として高い設定周波数を用いるほど、所望位相への調整の精度が向上するという効果が得られる。
【００６３】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る位相制御装置の構成図である。図５において、２１はサーキュレータ、２２は方向変換器である。
【００６４】
図５の構成と図１の構成との違いは、図５の構成においては、伝送路８を設けず、サーキュレータ２１、方向変換器２２を設けている。サーキュレータ２１は方向性結合器６と伝送路７の方向性結合器６側の一端との間に接続され、方向変換器２２は伝送路７のもう一方の端に接続されている。
【００６５】
サーキュレータ２１は方向性結合器６からの変調信号を伝送路７に伝送し、伝送路７からの変調信号を位相検出器９に伝送する。方向変換器２２は伝送路７からの変調信号の方向を逆方向に変換させて、再度伝送路７に伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００６６】
次に、図５の位相制御装置の動作について説明する。原信号の動作は前述の実施の形態１と同様であり、説明を省略する。また、位相検出用信号が方向性結合器６に到達するまでの動作は前述の実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００６７】
方向性結合器６からの変調信号は、サーキュレータ２１の第１のポートから入力され、サーキュレータ２１の第２のポートから出力されて伝送路７に伝送され、方向変換器２２の１つのポートに入力される。方向変換器２２では、変調信号の進行方向を入力方向と逆方向に変換した後、入力されたポートと同一のポートから出力され、伝送路７に伝送される。それにより、当該変調信号は再度伝送路７に今度は逆の方向に伝送され、サーキュレータ２１の第２のポートに入力される。その後、当該変調信号は、サーキュレータ２１を通過して、サーキュレータ２１の第３のポートから出力され、位相検出器９に伝送される。位相検出器９以降の動作は前述の実施の形態１と同様であるため省略する。
【００６８】
次に、図５の位相制御装置における効果で、実施の形態１で記載していない点について説明する。図１の構成では、方向性結合器６からの変調信号は、伝送路７および伝送路８を通過して位相検出器９に伝送されている。一方、図５の構成では、変調信号は、サーキュレータ２１および伝送路７を通過して方向変換器２２に到達し、再度、伝送路７およびサーキュレータ２１を通過して位相検出器９に伝送されている。したがって、図５では伝送路８が不要となり、低コスト化が可能となり、かつ、小型化が可能となるという効果が得られる。また、図１の構成では、伝送路３、伝送路７、伝送路８の３つの伝送路長を一致させないと検出精度が劣化してしまうが、図１の構成では、伝送路３と伝送路７の２つの伝送路長を一致させればよい。したがって、図５の方が高い検出精度が得やすいという効果も有している。
【００６９】
以上のように、本実施の形態３においては、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態３においては、伝送路８を設けずに、第２及び第３の伝送路として単一の伝送路７を用いて、伝送路７により伝送された変調信号の進行方向を方向変換器２２で逆向きに変えて、同一の伝送路７で再度逆方向に伝送し、位相検出器９まで伝送するようにしたので、伝送路８が不要となり、低コスト化および小型化が可能となるという効果が得られる。
【００７０】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係る位相制御装置の構成図である。図６において、３１，３２は合分波器である。
【００７１】
図６の構成は、図５の構成に対して、さらに伝送路７も設けず、合分波器３１および合分波器３２を設けている。合分波器３１は、移相器２と伝送路３との間に設けられるとともに、サーキュレータ２１にも接続されている。また、合分波器３２は、伝送路３の合分波器３１側とは反対側の一端に接続されて、入力された信号を分波して、一方を外部に出力し、他方を方向変換器２２に入力する。
【００７２】
合分波器３１は、移相器２からの原信号とサーキュレータ２１からの変調信号とを合波して伝送路３に伝送するとともに、伝送路３からの変調信号をサーキュレータ２１に伝送する。合分波器３２は、伝送路３からの原信号と変調信号とを分波して、原信号を外部に出力し、変調信号を方向変換器２２に伝送するとともに、方向変換器２２で進行方向が逆向きに変更された変調信号を再度伝送路３に伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態３と同様であり、その説明を省略する。なお、合分波器３１，３２は、同一の機能を有する合分波器から構成されている。
【００７３】
次に、図６の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号が移相器２を通過するまでの動作、および、変調信号がサーキュレータ２１を通過するまでの動作は前述の実施の形態３と同様であり、説明を省略する。移相器２を通過した原信号およびサーキュレータ２１を通過した変調信号は、それぞれ、合分波器３１の第１のポートおよび第２のポートから別個に入力される。それらの原信号および変調信号は合分波器３１で合波され、合分波器３１の第３のポートから伝送路３へ伝送される。当該合波信号は、伝送路３を通過した後、合分波器３２の第３のポートに入力され、合分波器３２でそれぞれ分離され、原信号は合分波器３２の第１のポートから外部に出力され、変調信号は合分波器３２の第２のポートから方向変換器２２に伝送される。その後、変調信号は、方向変換器２２で進行方向が逆方向に変換された後、合分波器３２の第２のポートから入力され、合分波器３２を通過した後、合分波器３の第３のポートから出力されて、再度伝送路３に伝送され、合分波器３１およびサーキュレータ２１を通過して位相検出器９に伝送される。位相検出器９以降の動作は前述の実施の形態３と同様であるため省略する。
【００７４】
次に、図６の位相制御装置における効果で、実施の形態３で記載していない点について説明する。図５の構成では、原信号は伝送路３を通過し、変調信号は伝送路７を通過して位相検出器９に伝送されている。一方、図６の構成では、原信号および変調信号を合分波器３１で合波し、両信号を伝送路３を通過させて、合分波器３２で分離している。また、変調信号は、方向変換器２２で進行方向が逆方向に変換され、再度伝送路３に伝送され、合分波器３１およびサーキュレータ２１を通過して位相検出器９に伝送される。したがって、図６では伝送路７がさらに不要となり、低コスト化が可能となり、かつ、小型化が可能となるという効果が得られる。また、図５の構成では伝送路３、伝送路７の２つの伝送路長を一致させないと検出精度が劣化してしまうが、図６の構成では伝送路は１つのみであり、伝送路長の違いによる検出精度の劣化は生じない。したがって、図６の方が高い検出精度が得やすいという効果も有している。
【００７５】
また、図７に示すように、移相器２を合分波器３１から合分波器３２までの間に設置してもよい。これにより、原信号の位相とともに変調信号の位相も調整することができるという効果が得られる。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００７６】
以上のように、本実施の形態４によれば、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態４においては、第１〜第３の伝送路として単一の伝送路３を用いるようにしたので、低コストおよび小型化が図れるという効果が得られる。
【００７７】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る位相制御装置の構成図である。
【００７８】
図８の構成は、図６の構成に対して、方向性結合器２０１、移相器２０２および合波器２０３を設けている。方向性結合器２０１は、合分波器３２と方向変換器２２との間に設けられるとともに、移相器２０２にも接続されている。また、移相器２０２は、方向性結合器２０１と合波器２０３との間に設けられている。また、合波器２０３は合分波器３２と移相器２０２に接続されている。
【００７９】
方向性結合器２０１は、合分波器３２で分波された変調信号を２つに分岐し、一方を方向変換器２２に伝送し、他方を移相器２０２に伝送する。さらに、方向変換器２２で進行方向が逆向きに変更された変調信号を再度合分波器３２に伝送する。移相器２０２は、分岐器２０１からの変調信号の位相を所定の位相に調整し、合波器２０３に伝送する。合波器２０３は、合分波器３２からの原信号と移相器２０２からの所定の位相に調整された変調信号とを合波して外部に出力する。その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【００８０】
次に、図８の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号および変調信号が合分波器３２を通過するまでの動作は前述の実施の形態４と同様であり、説明を省略する。合分波器３２で分波された原信号は、合波器２０３へ伝送される。合分波器３２で分波された変調信号は、方向性結合器２０１で２つに分岐され、一方は方向変換器２２へ伝送され、進行方向が逆向きに変更された後、再度方向性結合器２０１を通過して合分波器３２に伝送される。この変調光のその後の動作は前述の実施の形態４と同様であり、説明を省略する。方向性結合器２０１で分岐されたもう一方の信号は、移相器２０２で所定の位相に調整され、合波器２０３に伝送される。合波器２０３に伝送された原信号および変調信号は合波器２０３で合波され、出力信号として外部へ出力される。
【００８１】
次に、図８の位相制御装置における効果で、実施の形態４で記載していない点について説明する。例えば、合分波器３２の第３のポートから入力された原信号および変調信号は、原信号は合分波器３２の第１のポートに、変調信号は合分波器３２の第２のポートに分波されるとする。このとき、実際の合分波器は、変調信号の一部が第１のポートに漏れこんでしまう。同様に原信号の一部が第２のポートに漏れこんでしまう。この漏れこみの指標を一般的にアイソレーションと呼ばれており、合分波器はアイソレーションで規定された比率で分波されることになる。
【００８２】
ここで、図６の構成は、合分波器３１で分波した原信号はそのまま所望の出力信号として外部へ出力される。一方、図８の構成は、変調信号については、方向性結合器２０１で分岐された２つの信号のうち、方向変換器２２へ伝送されない方は、移相器２０２で位相を調整され、合波器２０３で原信号と合波される。このとき、合分波器３１で第１のポートから出力される原信号に漏れこんだ変調信号が合波器２０３に到達するときの位相と、移相器２０２を通過した変調信号が合波器２０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器２０２を通過する変調信号の位相を調整することで、原信号に漏れこんだ変調信号をキャンセルすることができ、原信号の純度を高めることができるという効果が得られる。なお、原信号に漏れこんだ変調信号を雑音成分とみなした場合、この構成を用いることで原信号のSN比を高めることができると言うこともできる。
【００８３】
なお、移相器２０２を通過する変調信号の電力は、原信号に漏れこんだ変調信号と同程度とした方がキャンセルの度合を高めることができる。そのために、例えば方向性結合器２０１と移相器２０２の間、または移相器２０２と合波器２０３との間に増幅器もしくは減衰器を挿入した構成にしてもよい。この構成で、増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量を調整することで、上記のように、移相器２０２を通過する変調信号の電力を原信号に漏れこんだ変調信号と同程度にすることができる。また、増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量は、可変型を用いることで自在に調整が可能になるという利点が生じる。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００８４】
以上のように、本実施の形態５によれば、上述の実施の形態４と同様の効果が得られるとともに、原信号の純度を高めることができるという効果が得られる。
【００８５】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６に係る位相制御装置の構成図である。
【００８６】
図９の構成は、図８の構成に対して、方向性結合器４０１、移相器４０２および合波器４０３を設けている。方向性結合器４０１は、原発振器１と移相器２との間に設けられるとともに、移相器４０２にも接続されている。また、移相器４０２は、方向性結合器４０１と合波器４０３との間に設けられている。また、合波器４０３は位相検出器９と移相器４０２とサーキュレータ２１とに接続されている。
【００８７】
方向性結合器４０１は、原発振器１からの原信号を２つに分岐し、一方を移相器２に伝送し、他方を移相器４０２に伝送する。移相器４０２は、方向性結合器４０１からの変調信号の位相を所定の位相に調整し、合波器４０３に伝送する。合波器４０３は、サーキュレータ２１からの変調信号と移相器４０２からの所定の位相に調整された原信号とを合波して位相検出器９に出力する。その他の構成については、前述の実施の形態５と同様であり、その説明を省略する。
【００８８】
次に、図９の位相制御装置の動作について説明する。原発振器１から発生された原信号は、方向性結合器４０１で２つに分岐され、一方は移相器２に伝送され、他方は移相器４０２に伝送される。移相器２を通過した原信号のその後の動作は前述の実施の形態５と同様であり、説明を省略する。また、変調信号がサーキュレータ２１を通過するまでの動作は前述の実施の形態５と同様であり、説明を省略する。移相器４０２を通過する原信号は、移相器４０２で所定の位相に調整され、合波器４０３に伝送される。また、サーキュレータ２１を通過した変調信号も、合波器４０３に伝送される。合波器４０３に伝送された原信号および変調信号は合波器４０３で合波され、位相検出器９へ伝送される。この変調信号のその後の動作は前述の実施の形態５と同様であり、説明を省略する。
【００８９】
次に、図９の位相制御装置における効果で、実施の形態５で記載していない点について説明する。前述したように、実際の合分波器は、分波の際に、所望の信号以外の不要な信号が漏れこんでしまう。前述の実施の形態５は、原信号に漏れこんだ変調信号をキャンセルすることで、原信号の純度を高めていたが、同様に変調信号についても、合分波器３１および合分波器３２の分波の際に、原信号が漏れこんでしまう。
【００９０】
そこで、図９の構成は、原信号については、方向性結合器４０１で分岐された２つの信号のうち、外部へ出力されない方は、移相器４０２で位相を調整され、合波器４０３で変調信号と合波される。このとき、合分波器３１および合分波器３２での分波の際に変調信号に漏れこんだ原信号が合波器４０３に到達するときの位相と、移相器４０２を通過した原信号が合波器４０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器４０２を通過する変調信号の位相を調整することで、変調信号に漏れこんだ原信号をキャンセルすることができ、変調信号の純度を高めることができるというさらなる効果が得られる。なお、変調信号に漏れこんだ原信号を雑音成分とみなした場合、この構成を用いることで変調信号のSN比を高めることができると言うこともできる。すなわち、位相検出精度が向上することになる。
【００９１】
なお、前述したように、合分波器３１および合分波器３２での分波の際に変調信号に漏れこんだ原信号が合波器４０３に到達するときの位相と、移相器４０２を通過した原信号が合波器４０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器４０２を通過する変調信号の位相を調整することができれば、移相器４０２は原信号が通過する伝送路のどこに設置していても構わない。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００９２】
また、前述と同様の効果が得られる構成として、図１０のような構成が挙げられる。図１０は図９の構成に対して、方向性結合器４０１を設けず、合分波器５０１を設けている。合分波器５０１は、合分波器３１とサーキュレータ２１との間に設けられるとともに、移相器４０２にも接続されている。合分波器５０１は、サーキュレータ２１を通過した変調信号を合分波器３１に伝送する。さらに、合分波器５０１は、合分波器３１で分波されて方向変換器２２によって進行方向が逆向きに変更された変調信号およびこの信号に漏れこんでいる原信号を分波し、変調信号を再度サーキュレータ２１に伝送し、漏れこんでいる原信号を移相器４０２に伝送する。ここで、合分波器３１および合分波器３２での分波の際に変調信号に漏れこんだ原信号がサーキュレータ２１を通過して合波器４０３に到達するときの位相と、移相器４０２を通過した原信号が合波器４０３に到達するときの位相とが逆相になるように、移相器４０２を通過する変調信号の位相を調整することで、変調信号に漏れこんだ原信号をキャンセルすることができ、図９と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
なお、合分波器５０１は合分波器３１からの変調信号に漏れこんでいる原信号を分波して取り出している。ここで、前述したように、移相器４０２を通過する原信号の電力は、合波器４０３に伝送される変調信号に漏れこんだ原信号と同程度とした方がキャンセルの度合を高めることができる。そのために、例えば合分波器５０１と移相器４０２の間、または、移相器４０２と合波器４０３との間に、増幅器もしくは減衰器を挿入した構成にしてもよい。この構成で、増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量を調整することで、上記のような移相器４０２を通過する変調信号の電力を原信号に漏れこんだ変調信号と同程度にすることができる。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【００９４】
以上のように、本実施の形態６によれば、上述の実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、変調信号の純度を高めることができる、すなわち、位相検出精度が向上するという効果が得られる。
【００９５】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７に係る位相制御装置の構成図である。
【００９６】
図１１の構成は、図６の構成に対して、方向性結合器６および位相検出器９を設けず、複数信号発生用発振器４１、合波器４２、分岐器４３、基準信号源４４、周波数シフタ４５、合波器４６、分波器４７、周波数混合手段４８、周波数混合手段４９、位相検出器５０、位相検出器５１、位相差検出器５２を設けている。
【００９７】
複数信号発生用発振器４１は、位相検出用発振器４からの位相検出用信号の周波数とは異なる周波数を有する信号を発生する。以下では、位相検出用発振器４からの位相検出用信号を第１位相検出用信号、複数信号発生用発振器４１からの信号を第２位相検出用信号と称する。合波器４２は、第１位相検出用信号と第２位相検出用信号とを合波して出力する。
【００９８】
分岐器４３は、合波器４２からの信号を２つに分岐し、一方を合波器４６に伝送し、他方をサーキュレータ２１に伝送する。この合波器４６に伝送される信号を以下ではローカル信号と称し、周波数混合のための信号として使用する。また、サーキュレータ２１に伝送される信号を以下では参照信号と称し、周波数混合のための信号として使用する。
【００９９】
基準信号源４４は、ローカル信号と参照信号とを用いた周波数混合において参照信号を周波数シフトさせるときの信号を発生する。以下では、この信号を周波数シフト用基準信号と称する。周波数シフタ４５は、サーキュレータ２１からの参照信号を基準信号源４４からの周波数シフト用基準信号に応じて周波数シフトさせ、合波器４６に伝送する。
【０１００】
合波器４６は、分岐器４３からのローカル信号と周波数シフタ４５からの参照信号とを位相差９０°ハイブリッドで合波し、分波器４７に伝送する。分波器４７は、入力された合波信号を、第１位相検出用信号と第２位相検出用信号とに分離し、周波数混合手段４８もしくは周波数混合手段４９にそれぞれ伝送する。以下では、第１位相検出用信号におけるローカル信号および参照信号をそれぞれローカル信号Ａ、参照信号Ａとし、第２位相検出用信号におけるローカル信号および参照信号をそれぞれローカル信号Ｂ、参照信号Ｂと称する。また、周波数混合手段４８にはローカル信号Ａおよび参照信号Ａ、周波数混合手段４９にはローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂが伝送されるとする。ただし、このことは限定されるものではなく周波数混合手段４８に伝送される信号がローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂ、周波数混合手段４９に伝送される信号がローカル信号Ａおよび参照信号Ａであっても構わない。
【０１０１】
周波数混合手段４８は、分波器４７からのローカル信号Ａおよび参照信号Ａを混合し、混合後に得られる参照信号Ａとローカル信号Ａとの差周波信号（以下では差周波信号Ａと称する）を位相検出器５０に伝送する。なお、差周波信号Ａの周波数は、周波数シフト用基準信号の周波数と同一である。周波数混合手段４９は、分波器４７からのローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂを混合し、混合後に得られる参照信号Ｂとローカル信号Ｂとの差周波信号（以下では差周波信号Ｂと称する）を位相検出器５１に伝送する。
【０１０２】
位相検出器５０は、基準信号源４４からの周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、差周波信号Ａに情報として含まれる参照信号Ａの位相について、この位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２の第１のポートに伝送する。位相検出器５１は、基準信号源４４からの周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４９からの差周波信号Ｂとの位相を比較し、差周波信号Ｂに情報として含まれる参照信号Ｂの位相について、この位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２の第２のポートに伝送する。位相差検出器５２は、入力される２つの信号に情報として含まれる参照光の位相の差を検出し、この差と予め設定された所望の位相差とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための例えば電圧値などの制御信号を生成し、第３のポートから出力して移相器２に伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【０１０３】
次に、図１１の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号の動作は、前述の実施の形態４と同様であるため省略する。位相検出用発振器４からの第１位相検出用信号と、複数信号発生用発振器４１からの第２位相検出用信号は、合波器４２で合波された後、分岐器４３により２つに分岐され、一方はローカル信号Ａおよびローカル信号Ｂとして合波器４６に伝送され、他方は参照信号Ａおよび参照信号Ｂとしてサーキュレータ２１に伝送される。参照信号Ａおよび参照信号Ｂが、サーキュレータ２１から方向変換器２２を介して再度サーキュレータ２１に伝送されるまでの動作は、前述の実施の形態４の変調信号の動作と同様であるため省略する。
【０１０４】
再度サーキュレータ２１に伝送された参照信号Ａおよび参照信号Ｂは、周波数シフタ４５に伝送され、周波数シフト用基準信号の周波数だけ周波数シフトされて合波器４６に伝送される。その後、分岐器４３からのローカル信号Ａおよびローカル信号Ｂと、周波数シフタ４５からの参照信号Ａおよび参照信号Ｂは、合波器４６により位相差９０°ハイブリッドで合波され、分波器４７に伝送される。
【０１０５】
分波器４７は、合波器４６からのローカル信号Ａおよび参照信号Ａと、ローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂとを分離し、ローカル信号Ａおよび参照信号Ａを周波数混合手段４８に、ローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂを周波数混合手段４９にそれぞれ伝送する。周波数混合手段４８は、分波器４７からのローカル信号Ａおよび参照信号Ａを混合し、混合後に得られる差周波信号Ａを位相検出器５０に伝送する。周波数混合手段４９は、分波器４７からのローカル信号Ｂおよび参照信号Ｂを混合し、混合後に得られる差周波信号Ｂを位相検出器５１に伝送する。
【０１０６】
位相検出器５０は、周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、参照信号Ａの位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２に伝送する。位相検出器５１は、周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４９からの差周波信号Ｂとの位相を比較し、参照信号Ｂの位相の情報を含んだ例えば電圧値などの信号を位相差検出器５２に伝送する。位相差検出器５２は、入力される２つの信号に情報として含まれる参照信号の位相の差を検出し、この差と予め設定された所望の位相差とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための制御信号を移相器２に伝送する。その後の動作は、前述の実施の形態４と同様であるため省略する。
【０１０７】
ここで、第１位相検出用信号の周波数を変更して、前述のローカル信号Ａとローカル信号Ｂとの周波数間隔を変更させたい場合、周波数切替信号発生器５から位相検出用発振器４へ周波数切替用信号を伝送させる。その後、位相検出用発振器４から周波数が変更された信号が発生される。それ以降の動作は前述と同様であり、省略する。これにより、変更された周波数でも伝送路長の変動を補正する制御を行い、合分波器３２から外部に出力された信号は、所望位相に制御される。
【０１０８】
次に、図１１の位相制御装置における効果で、実施の形態４で記載していない点について説明する。ここで、図１１において伝送路の誘電率は１であると仮定し、光速をｃ［ｍ／ｓ］、前述のローカル信号Ａとローカル信号Ｂ（または参照信号Ａと参照信号Ｂ）との間の周波数差をΔｆ［Ｈｚ］、伝送路長の変動をΔＬ´［ｍ］、伝送路長の変動による検出位相差変化量をΔθ´［ｒａｄ］とおくと、Δθ´は伝送路長の往復の長さ２ΔＬ´における検出位相差変化量を表していることから、ΔＬ´は次式（１１）で表される。
【０１０９】
【数１１】
【０１１０】
また、検出可能な位相差変化量を２π［ｒａｄ］とし、検出可能な伝送路長変動量をΔＬｍａｘ´［ｍ］とすると、ΔＬｍａｘ´は次式（１２）で表される。
【０１１１】
【数１２】
【０１１２】
式（１２）より、図１１の構成は、Δｆに応じて検出可能な伝送路長変動量を増加させることができる。そこで、図１１のように、Δｆを変更できるようにし、Δｆを小さい値に変更することで、ΔＬｍａｘ´が増加し、大きな伝送路長変動が生じた場合でも、検出が可能になるという効果が得られる。
【０１１３】
さらに、Δｆを段階的に増加させることで、前述したとおり、伝送路長変動量の検出精度を段階的に高めることができる。したがって、電源をＯＦＦにした後や環境温度の急激な変化が生じた場合でも、十分位相検出が可能であるように、初期の第１位相検出用信号の周波数は小さくしておき、このときの検出値から移相器２による調整を行った後、周波数を増加させて、上記と同様の動作を行う。これを繰り返すことで、大きな伝送路長変動量も調整できると同時に、高い検出精度が得られることから位相安定性が向上するという効果も得られる。
【０１１４】
また、図６では、位相検出器９における位相比較は、位相検出用発振器４から発生された基準信号を使用している。一方、図１１では基準信号源４４から発生された周波数シフト用基準信号を使用している。ここで、例えば位相検出用発振器４から発生される基準周波数を１０ＧＨｚとすると、位相検出器９の応答帯域は１０ＧＨｚ以上が必要とされる。一方、同様の効果を得るために、図１１では前述のΔｆを１０ＧＨｚと設定すればよいので、例えば周波数シフタ４５の周波数シフト量を５０ＭＨｚとすると、位相検出器５０および位相検出器５１の応答帯域は５０ＭＨｚ以上であれば十分である。したがって、図１１の位相検出器５０および位相検出器５１の応答帯域は、図６の位相検出器９の応答帯域より狭くすることができ、一般的に応答帯域の狭い位相検出器の方が価格が安いことから、低コストになるという効果が得られる。
【０１１５】
なお、図１１では、合分波器３１および合分波器３２を用いて、原信号、第１位相検出用信号および第２位相検出用信号の３つの信号を全て伝送路３により伝送させていたが、前述の実施の形態１のように、それぞれの信号を全て異なる伝送路を用いて伝送させてもよいし、前述の実施の形態３のように、第１位相検出用信号と第２位相検出用信号を同一の伝送路を用いて伝送させてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【０１１６】
また、位相検出用発振器４の後段に、位相差検出器５２から入力される制御信号に基づいて、位相検出用信号の通過時間を調整する第２通過時間調整手段としての移相器をさらに備えるようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【０１１７】
また、同様に、複数信号発生用発振器４１の後段に、位相差検出器５２から入力される制御信号に基づいて、複数信号発生用発振器４１から発生された信号の通過時間を調整する第３通過時間調整手段としての移相器をさらに備えるようにしてもよい。このことは、以降の他の実施の形態においても当てはまることである。
【０１１８】
実施の形態８．
図１２はこの発明の実施の形態８に係る位相制御装置の構成図である。
【０１１９】
図１２の構成は、図１１の構成に対して、スイッチ（ａ）６１と、スイッチ（ｂ）６２と、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３とを設けている。
【０１２０】
スイッチ（ａ）６１はスイッチ（ｂ）６２および位相差検出器５２に接続されており、入力される経路切替信号に応じて、スイッチ（ａ）から出力される信号の経路を、スイッチ（ｂ）６２か位相差検出器５２のいずれかに切り替えて伝送させる。スイッチ（ｂ）６２はスイッチ（ａ）６１および位相差検出器５２に接続されており、入力される経路切替信号に応じて、スイッチ（ｂ）に入力される信号の経路を、スイッチ（ａ）６１からか位相差検出器５２からかのいずれかに切り替え、いずれかより入力された信号を移相器２へ伝送させる。また、位相検出器５０は、前述の実施の形態７で記載した周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、参照信号Ａの位相の情報を含んだ信号を出力する、という機能に加え、位相検出器５０がスイッチ（ａ）６１およびスイッチ（ｂ）６２を介して直接移相器２に接続されている場合には、検出した参照信号Ａの位相と予め設定された所望の位相とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための制御信号を移相器２に伝送する機能も有しているとする。その他の構成については、前述の実施の形態７と同様であり、その説明を省略する。
【０１２１】
次に、図１２の位相制御装置の動作について説明する。まず、原信号の動作は、前述の実施の形態７と同様であるため省略する。位相検出用発振器４からの第１位相検出用信号が位相検出器５０に伝送されるまでの動作と、複数信号発生用発振器４１からの第２位相検出用信号が位相検出器５１に伝送されるまでの動作は、前述の実施の形態７と同様であり、説明を省略する。位相検出器５１の動作も前述の実施の形態７と同様であり、説明を省略する。位相検出器５０は、周波数シフト用基準信号と、周波数混合手段４８からの差周波信号Ａとの位相を比較し、参照信号Ａの位相の情報を含んだ信号をスイッチ（ａ）６１に伝送する。また、この信号は、検出した参照信号Ａの位相と予め設定された所望の位相とが一致するように移相器２で原信号の位相を調整するための制御信号の機能も有しているとする。この機能は、例えば上記制御信号として電圧値を利用し、入力電圧値に応じて原信号の位相を調整できる移相器を移相器２として用いることで実現できる。
【０１２２】
ここで、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３から切替信号が発生され、スイッチ（ａ）６１、スイッチ（ｂ）６２で受信されると、スイッチ（ａ）６１から直接スイッチ（ｂ）６２に接続されている経路、もしくはスイッチ（ａ）６１から位相差検出器５２を通過してスイッチ（ｂ）６２に接続されている経路のうち、受信前の経路と異なる経路に切り替えられる。なお、スイッチ（ａ）６１から直接スイッチ（ｂ）６２に接続されている経路を伝送路長微調整用経路とし、スイッチ（ａ）６１から位相差検出器５２を通過してスイッチ（ｂ）６２に接続されている経路を伝送路長粗調整用経路とする。その後の動作は、前述の実施の形態７と同様であるため省略する。
【０１２３】
次に、図１２の位相制御装置における効果で、実施の形態７で記載していない点について説明する。ここで、本実施の形態の作動の初期状態では、伝送路長微調整用経路を接続させるように、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３からの切替信号を出力させる。これにより、図１２は図１１と同様の構成となり、図１１と同様の検出精度で位相を検出して制御することができる。その後、本装置の温度変動等の擾乱による伝送路長変動が第１位相検出用信号の波長オーダーよりも小さいと判断できるような場合、伝送路長微調整用経路を接続させるように、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３からの切替信号を出力させる。これにより、切り替え後は第１位相検出用信号の波長オーダーでの位相を検波し、伝送路長を制御することが可能となり、より正確な伝送路長制御が可能になるという効果が得られる。
【０１２４】
なお、図１２の構成では、スイッチ（ａ）６１およびスイッチ（ｂ）６２を、位相検出器５０と移相器２との間に設けて、スイッチの切り替えにより、位相検出器５０から出力される信号と位相差検出器５２からの制御信号とのいずれか一方が、移相器２に入力される例について説明したが、その場合に限らず、スイッチ（ａ）６１およびスイッチ（ｂ）６２を、位相検出器５１と移相器２との間に設けて、スイッチの切り替えにより、位相検出器５１から出力される信号と位相差検出器５２からの制御信号とのいずれか一方が、移相器２に入力されるようにしてもよい。その場合には、位相検出器５１が、基準信号源４４から直接伝送される信号と、周波数混合手段４９から出力される差周波信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、原発振器１から発振される原信号の位相を調整するための制御信号を生成し、それを移相器２に出力する。
【０１２５】
実施の形態９．
図１３はこの発明の実施の形態９に係る位相制御装置の構成図である。
【０１２６】
図１３の構成は、図６の構成に対して、伝送路３、サーキュレータ２１、方向変換器２２、合分波器３１、合分波器３２を設けず、レーザ光源７１、光変調器７２、レーザ光源７３、光変調器７４、光サーキュレータ７５、光合分波器７６、光ファイバ７７、光合分波器７８、光電気変換器７９、光反射器８０、光電気変換器８１を設けている。
【０１２７】
レーザ光源７１はレーザ光を発生し、光変調器７２はレーザ光源７１からのレーザ光を、原発振器１からの原信号に応じて強度変調し、変調後のレーザ光を光合分波器７６に伝送する。以下では、このレーザ光を信号光と称し、本実施の形態ではこの信号光を所望位相に制御することを目的とする。なお、レーザ光に施す変調方法については、上記では強度変調としているが、特に強度変調に限定する必要はなく、レーザ光に原信号の情報を含むように変調させればよい。
【０１２８】
一方、レーザ光源７３はレーザ光源７１からのレーザ光と異なる波長のレーザ光を発生する。光変調器７４はレーザ光源７３からのレーザ光を、位相検出用発振器４から方向性結合器６を介して伝送される位相検出用信号に応じて強度変調し、変調後のレーザ光を光サーキュレータ７５に伝送する。以下では、このレーザ光を位相検出用レーザ光と称する。光サーキュレータ７５は、光変調器７４からのレーザ光を光合分波器７６に伝送するとともに、光合分波器７６からのレーザ光を光電気変換器８１に伝送する。
【０１２９】
光合分波器７６は光変調器７２からの信号光と光サーキュレータ７５からの位相検出用レーザ光とを合波して光ファイバ７７に伝送するとともに、光ファイバ７７からの位相検出用レーザ光を光サーキュレータ７５に伝送する。
【０１３０】
光ファイバ７７は、光合分波器７６からの信号光と位相検出用レーザ光とが合波された合波光を光合分波器７８に伝送するとともに、光合分波器７８からの位相検出用レーザ光を光合分波器７６に伝送する。
【０１３１】
光合分波器７８は、光ファイバ７７からの信号光と位相検出用レーザ光とが合波された合波光を分波して、分波により得られた信号光を光電気変換器７９に、位相検出用レーザ光を光反射器８０に伝送するとともに、光反射器８０から戻ってきた位相検出用レーザ光を光ファイバ７７に伝送する。
【０１３２】
光電気変換器７９は光合分波器７８からの信号光を直接検波により電気信号に変換し、位相安定化された高周波信号として外部に出力する。一方、光反射器８０は光合分波器７８からの位相検出用レーザ光を反射させ、光合分波器７８に伝送する。
【０１３３】
光電気変換器８１は光サーキュレータ７５からの位相検出用レーザ光を直接検波により電気信号に変換し、位相検出器９に伝送する。なお、この変換された電気信号は前述の変調信号と同一の機能を有するものとする。その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【０１３４】
次に、図１３の位相制御装置の動作について説明する。まず、レーザ光源７１からレーザ光が発生され、光変調器７２により、原発振器１から移相器２を介して伝送された原信号に応じて強度変調が施され、光合分波器７６に伝送される。
【０１３５】
一方、レーザ光源７３から、レーザ光源７１のレーザ光とは異なる波長のレーザ光が発生され、光変調器７４により、位相検出用発振器４から方向性結合器６を介して伝送された位相検出用信号に応じて強度変調が施され、光サーキュレータ７５を介して光合分波器７６に伝送される。
【０１３６】
光合分波器７６で合波された信号光および位相検出用レーザ光は、光ファイバ７７を通過した後、光合分波器７８でそれぞれ分離され、信号光は光電気変換器７９で電気信号である原信号に変換され、外部に出力される。位相検出用レーザ光は光反射器８０で反射され、光合分波器７８、光ファイバ７７、光合分波器７６および光サーキュレータ７５を通過して光電気変換器８１で電気信号に変換され、位相検出器９に伝送される。位相検出器９以降の動作は前述の実施の形態４と同様であるため省略する。
【０１３７】
次に、図１３の位相制御装置における効果で、実施の形態４で記載していない点について説明する。図１３の構成は、原発振器１からの原信号および位相検出用発振器４からの位相検出用信号を、それぞれ、強度変調されたレーザ光に変換し、光合分波器７６により合波して、１本の光ファイバ７７で伝送させている。光はマイクロ波・ミリ波に対し周波数が高く、広帯域伝送が実現できる。したがって、複数の信号を１本の伝送路で伝送させる場合、光ファイバの方が同軸ケーブルより容易であるという長所がある。
【０１３８】
また、光ファイバによる接続は、同軸ケーブル等に対し低損失であるため長距離伝送が可能である、同軸ケーブル等に対し小型化・軽量化が可能である、同軸ケーブル等の伝送に対し電磁干渉・クロストークが低減できる、信頼性が高い、取り扱いが容易である、自由性の高い配置が得られる、などの効果がある。ただし、この実施の形態９では、レーザ光の伝送路の全てを光ファイバだけを用いることに限定するものではなく、例えば空間など、他のものを用いても構わない。
【０１３９】
また、図１３の構成では、位相検出用レーザ光の位相を所望の位相と一致させるように、原発振器１からの高周波信号の位相を調整しているが、信号光の位相を所望の位相と一致させるためには、信号光と位相検出用レーザ光の伝送経路ができるだけ一致している方が好ましい。したがって、例えば図１３の構成では、信号光のみが通過する、光変調器７２と光合分波器７６との間、光合分波器７８と光電気変換器７９との間、および、位相検出用レーザ光のみが通過する、光変調器７４と光サーキュレータ７５との間、光サーキュレータ７５と光合分波器７６との間、光合分波器７８と光反射器８０との間、光サーキュレータ７５と光電気変換器８１との間は、できるだけ短い方が好ましい。
【０１４０】
また、実施の形態５で記載した、図８の構成により合分波器からの原信号に漏れこんだ変調信号をキャンセルすることができるという効果は、本実施の形態のようなレーザ光を用いて伝送させたときにおいても適用できる。例えば光合分波器を用いた場合、図１４のように光合波器７６からの変調信号を含むレーザ光を光カプラ３０１で２つに分岐した後、移相器２０２で位相を調整する方のレーザ光を光電気変換器３０２で電気信号に変換させることで、同様の効果が得られる。このことは、本実施の形態で記載した他の構成においても当てはまることである。
【０１４１】
また、図１３に代わる構成として、図１５のような構成を用いてもよい。図１５は、図１３に対し、位相検出用発振器４、周波数切替信号発生器５、方向性結合器６、位相検出器９、光変調器７４、光電気変換器８１の代わりに、波長可変レーザ光源９１、波長切替信号発生器９２、光合波器９３、光分岐器９４、光周波数シフタ９５、光カプラ９６、光分波器９７、光受信器９８，９９を使用している。また、図１１で示した、基準信号源４４、位相検出器５０，５１、位相差検出器５２も設けられている。
【０１４２】
図１５において、波長可変レーザ光源９１およびレーザ光源７３から発生されるレーザ光は、それぞれ異なる波長を有するとし、波長可変レーザ光源９１からのレーザ光を第１位相検出用レーザ光、レーザ光源７３からのレーザ光を第２位相検出用レーザ光とする。ここで、第１位相検出用レーザ光は、前述の実施の形態７に記載されている第１位相検出用信号、第２位相検出用レーザ光は前述の実施の形態７に記載されている第２位相検出用信号、信号光は前述の実施の形態７に記載されている原信号と、それぞれ、同一の役割を有していると考えると、図１５は図１１と同一の動作および効果を有しており、一部レーザ光による伝送を行っていることだけが異なる点である。レーザ光あるいは光ファイバ伝送の長所・効果については既に前述している。なお、光分岐器９４で分岐された２つのレーザ光のうち、光カプラ９６に伝送されているレーザ光（第１の分岐レーザ光）をローカル光、光サーキュレータ７５に伝送されているレーザ光を参照光（第２の分岐レーザ光）と称すると、光受信器９８および光受信器９９はローカル光および参照光をヘテロダイン検波し、ビート信号が出力されるものとすれば、図１１における周波数混合手段４８および周波数混合手段４９と同一の機能を有することができる。
【０１４３】
図１５において、光合波器９３は、レーザ光源７３から出力される第２のレーザ光と波長可変レーザ光源９１から出力される第３のレーザ光とを合波して出力する。光分岐器９４は、光合波器９３から出力される信号を、ローカル光および参照光の２つに分岐する。光周波数シフタ９５は、基準信号源４４から発生される信号の周波数に応じて、参照光を周波数シフトして出力する。なお、周波数シフタ９５は、参照光ではなく、ローカル光の方を周波数シフトしてもよく、それらのうちのいずれか一方を周波数シフトすればよい。光カプラ９６は、光分岐器９４からローカル光が入力され、光周波数シフタ９５から参照光が入力されて、それらを合波して出力する。光分波器９７は、光カプラ９６から出力される合波されたレーザ光のうち、光周波数シフタ９５で周波数シフトされた参照光および周波数シフトされていない参照光と、光周波数シフタ９５で周波数シフトされたローカル光および周波数シフトされていないローカル光とを、波長の違いで分離して出力する。光受信器９８は、光分波器９７から出力される光周波数シフタ９５で周波数シフトされた参照光と周波数シフトされていない参照光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力する。また、光受信器９９は、光分波器９７から出力される光周波数シフタ９５で周波数シフトされたローカル光と周波数シフトされていないローカル光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力する。位相検出器５０は、基準信号源４４から直接伝送される基準信号と、光受信器９８から出力される第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、第１の差周波信号に情報として含まれる第２のレーザ光の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する。また、位相検出器５１は、基準信号源４４から直接伝送される基準信号と、光受信器９９から出力される第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、第２の差周波信号に情報として含まれる第３のレーザ光の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する。
【０１４４】
また、図１５の位相検出器５０および位相検出器５１の応答帯域は、図１３の位相検出器９の応答帯域より狭くすることができる点については、実施の形態７において前述している。加えて、図１５の光受信器９８および光受信器９９の受信帯域も、図１３の光電気変換器８１に対して狭くすることができる。ここで図１５の場合、位相検出器５０、位相検出器５１における位相検出時の雑音成分には、光受信器９８、光受信器９９の熱雑音やショット雑音等の白色雑音が含まれており、これは一般的には検出帯域に比例することが知られている。したがって、位相検出時における白色雑音は、図１３に対し図１５の方が低くすることが可能であり、図１５の方が検出精度が向上するという効果が生じる。
【０１４５】
また、光ファイバ等の物質中を光が伝播する場合、光の速さが光の波長（周波数）により異なる現象が生じ、これを分散と呼んでいる。一般的なシングルモードファイバ（以下、ＳＭＦと称する）の分散値は、波長１．３μｍ付近でほぼ０であり、波長１．５５μｍ付近で約１７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍである。この「ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ」という単位は、波長が１ｎｍ離れた２つの光がファイバ長１ｋｍを伝播したときに生じる伝播時間の差を表している。また、一般的に光通信などの用途で使用されるＳＭＦは、透過損失が最も小さい１．５５μｍ帯のものが使われることが多い。ここで、図１５の構成で、第１位相検出用レーザ光におけるローカル光および参照光をそれぞれローカル光Ａおよび参照光Ａと称し、第２位相検出用レーザ光におけるローカル光および参照光をそれぞれローカル光Ｂおよび参照光Ｂと称する。ここで、ローカル光Ａとローカル光Ｂ（または参照光Ａと参照光Ｂ）の波長を１．５５μｍ帯とし、光ファイバ７７や各部品の接続に使用している光ファイバにＳＭＦを用いた場合、参照光Ａと参照光Ｂが光ファイバを伝送する間に、分散による位相差が生じてしまい、光ファイバ長変動による所望の位相差のみを検出できなくなる。この対処法としては、本装置で用いている光ファイバに分散シフトファイバや分散補償器を用いればよい。分散シフトファイバは、一般的にファイバ内部の屈折率を調整することで、波長１．５５μｍ付近における分散の値を０としたファイバであり、このファイバを用いることで、分散の影響を抑圧することができる。また、分散補償器は、ＳＭＦ等により生じた分散と符合が逆の分散を与えることで、伝送系全体の分散を打ち消すものであり、これを使用することで、同様に分散の影響を抑圧することができる。また、本装置において、２つのレーザ光を使用したときの分散により生じる位相差が既知である場合には、あらかじめ位相差検出器５２でこの値を補償しておけば、所望の位相差を検出することができる。
【０１４６】
また、図１５に代わる構成として、図１６のような構成を用いてもよい。図１６は、図１５に対し、波長可変レーザ光源９１、波長切替信号発生器９２、光合波器９３の代わりに、光変調器７４、複数レーザ光発生用発振器１０１、周波数切替信号発生器１０２を使用している。図１５では、レーザ光源７３および波長可変レーザ光源９１の２つで複数のレーザ光を発生させていたが、図１６では、複数レーザ光発生用発振器１０１から発振されたレーザ光に対し、光変調器７４による強度変調で複数のレーザ光を発生させている。これについては、例えば光変調器７４にマッハツエンダー型ＬＮ強度変調器を使用すると、変調を施すことで、入力されたレーザ光に対して、スペクトル上で変調周波数分シフトしたレーザ光がサイドバンドに発生し、複数のレーザ光を発生させることが可能になる。図１６のようなヘテロダイン検波を行う構成では、ローカル光と参照光との間に光路差がある場合、ヘテロダインビート信号に位相雑音が発生し、検波性能が劣化する。このビート信号のスペクトルから得られるＳＮ比は、ローカル光と参照光との間の光路差の他に光源の線幅が影響し、光源の線幅が狭いほど高いＳＮ比を得ることができ、検波性能が向上する（参考文献：国際公開第ＷＯ２００４／１０７５６７号パンフレット等）。ただし、狭線幅の光源は、線幅が広い光源に対して通常高額となる。そこで、図１６の構成では、光源が一つのみで動作可能となっており、図１５に対して低コストであるという効果が得られる。また、光源が１つ不要となるため、小型化などのメリットも得られる。
【０１４７】
また、図１５に代わる構成として、図１７のような構成を用いてもよい。図１７は、図１５に対し、図１５の光サーキュレータ７５の代わりに、入射するレーザ光に対して２つの直交する偏光成分に分離して出射する偏光ビームスプリッタ１１１（以下ではＰＢＳ１１１と称する）を使用し、図１５の光反射器８０の代わりに、入射するレーザ光の偏光面を４５°回転させて反射させる（往復で９０°回転させる）ファラデーローテータ反射器１１２を使用している。また、光分岐器９４と光カプラ９６との間で偏波面が９０°回転するように光ファイバを接続している。
【０１４８】
これにより、光ファイバに偏波面が保存されない光ファイバを使用した場合でも、高いヘテロダイン検波効率が得られるという効果がある。この理由は以下の通りである。光ヘテロダイン検波では、検波効率を最大にするためには、ローカル光と参照光の偏波面を一致させる必要がある。しかし、光ファイバ７７や本装置内の各部品の光路接続に偏波面が保存されない光ファイバを使用した場合、ヘテロダイン検波効率が劣化するという欠点が生じる。この欠点を解消するためには、本装置内に用いる光ファイバに偏波面保存ファイバを使用するという方法があるが、それ以外の方法として、図１７の構成を用いると、光ファイバ７７に偏波面が保存されない光ファイバを使用したとしても、参照光はＰＢＳ１１１とファラデーローテータ反射器１１２との間を往復で２回通過して偏波面を９０°回転しているので、ＰＢＳ１１１とファラデーローテータ反射器１１２との間の偏波変動を補償することができる。さらに、前述したように、光分岐器９４と光カプラ９６との間で偏波面が９０°回転するようにして光ファイバを接続させているため、ローカル光と参照光との偏波面が一致した状態で、ヘテロダイン検波を行う。したがって、図１７の構成では、高いヘテロダイン検波効率が得られるという効果がある。
【０１４９】
また、図１５に代わる構成として、図１８のような構成を用いてもよい。図１８は、図１５に対し、スイッチ（ａ）６１、スイッチ（ｂ）６２、スイッチ（ａ）・スイッチ（ｂ）経路切替信号発生器６３を使用している。図１８は、図１２と同一の動作および効果を有しており、一部レーザ光による伝送を行っていることだけが異なる点である。レーザ光あるいは光ファイバ伝送の長所・効果については既に前述している。なお、図１８の構成では、経路の切り替えにより、伝送路長微調整用経路を接続させた場合、レーザ光波長オーダーでの位相を検波し、伝送路長を制御することが可能となる。したがって、図１２における第１位相検出用信号にマイクロ波等の電気信号を用いた場合は、光の方が波長が小さいことから、図１８の方が、分解能の高い検出が可能になるという効果が得られる。
【０１５０】
以上のように、本実施の形態９によれば、上述の実施の形態１または４と同様の効果が得られ、さらに、本実施の形態９においては、原発振器１からの原信号および位相検出用発振器４からの位相検出用信号をそれぞれ強度変調されたレーザ光に変換し、光合分波器７６により合波して、１本の光ファイバ７７で伝送させるようにしたので、光はマイクロ波・ミリ波に対し周波数が高いため、広帯域伝送が実現できるので、複数の信号を１本の伝送路で伝送させる場合、同軸ケーブルを用いたときに比べて、光ファイバの方が容易であるという効果が得られる。また、光ファイバによる接続は、同軸ケーブル等に対し、低損失であるため、長距離伝送が可能である、同軸ケーブル等に対し小型化・軽量化が可能である、同軸ケーブル等の伝送に対し電磁干渉・クロストークが低減できる、信頼性が高い、取り扱いが容易である、自由性の高い配置が得られる、などの効果が得られる。
【符号の説明】
【０１５１】
１ 原発振器、２ 移相器、３ 伝送路、４ 位相検出用発振器、５ 周波数切替信号発生器、６ 方向性結合器、７，８ 伝送路、９ 位相検出器、２１ サーキュレータ、２２ 方向変換器、３１，３２ 合分波器、４１ 複数信号発生用発振器、４２ 合波器、４３ 分岐器、４４ 基準信号源、４５ 周波数シフタ、４６ 合波器、４７ 分波器、４８ 周波数混合手段、４９ 周波数混合手段、５０ 位相検出器、５１ 位相検出器、５２ 位相差検出器、７１ レーザ光源、７２ 光変調器、７３ レーザ光源、７４ 光変調器、７５ 光サーキュレータ、７６ 光合分波器、７７ 光ファイバ、７８ 光合分波器、７９ 光電気変換器、８０ 光反射器、８１ 光電気変換器、９１ 波長可変レーザ光源、９２ 波長切替信号発生器、９３ 光合波器、９４ 光分岐器、９５ 光周波数シフタ、９６ 光カプラ、９７ 光分波器、９８，９９ 光受信器、１０１ 複数レーザ光発生用発振器、１０２ 周波数切替信号発生器、１１１ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１１２ ファラデーローテータ反射器、２０１ 方向性結合器、２０２ 移相器、２０３ 合波器、３０１ 光カプラ、３０２ 光電気変換器、４０１ 方向性結合器、４０２ 移相器、４０３ 合波器、５０１ 合分波器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、
入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、
前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、
位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、
前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、
前記第２の信号を２つに分岐して、第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器と、
前記第１分岐器により分岐した第１の分岐信号が伝送される第２伝送路および第３伝送路と、
前記第１分岐器から分岐した第２の分岐信号と、第２伝送路と第３伝送路を伝播した前記第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成し、前記第１通過時間調整手段に出力する位相検出器と
を備え、
前記第１伝送路通過後の前記第１の信号の通過時間は前記第１通過時間調整手段により制御され、
前記第１周波数切替信号発生器からの信号に応じて前記第２の信号の周波数が切替可能である
ことを特徴とする位相制御装置。
【請求項２】
高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、
入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、
前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、
位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、
前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、
前記第２の信号と異なる周波数を有する信号である第３の信号を発生する第３発振器と、
前記第２の信号と前記第３の信号とを合波して出力する第１合波器と、
前記第１合波器から出力される信号を２つに分岐して第１および第２の分岐信号として出力する第２分岐器と、
前記第２分岐器により分岐して前記第１の伝送路を往復した前記第１の分岐信号と前記第２分岐器から分岐した第２の分岐信号とを合波して出力する第２合波器と、
前記第２分岐器から前記第２合波器までの間に設けられ、前記第１の分岐信号または前記第２の分岐信号のどちらか一方の信号を、入力される基準信号の周波数に応じて、周波数シフトして出力する周波数シフタと、
前記周波数シフタで周波数シフトさせるための基準信号を発生する基準信号発生器と、
前記第２合波器から出力される信号のうち、前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第２の信号および周波数シフトされていない前記第２の信号と、前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第３の信号および周波数シフトされていない前記第３の信号とを、分離して出力する第１分波器と、
前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第２の信号と周波数シフトされていない前記第２の信号とを混合し、混合後に得られる第１の差周波信号を出力する第１周波数混合手段と、
前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第３の信号と周波数シフトされていない前記第３の信号とを混合し、混合後に得られる第２の差周波信号を出力する第２周波数混合手段と、
前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される前記第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第１の差周波信号に情報として含まれる前記第２の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する第１位相情報出力手段と、
前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される前記第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第２の差周波信号に情報として含まれる前記第３の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する第２位相情報出力手段と、
前記第１位相情報出力手段からの信号に情報として含まれる位相と、前記第２位相情報出力手段からの信号に情報として含まれる位相との差を検出し、この検出した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を前記第１通過時間調整手段に出力する位相差検出器と
を備えたことを特徴とする位相制御装置。
【請求項３】
切り替え信号の受信に基づいて、接続されている２つの伝送路のうち、切り替え前の伝送路と異なる伝送路に変更するスイッチを、前記第１位相情報出力手段と前記第１通過時間調整手段との間に２つ設け、
前記スイッチの切り替えにより、前記第１位相情報出力手段から出力される信号と、前記位相差検出器からの制御信号とのいずれか一方が、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号として、前記第１通過時間調整手段に入力され、
前記第１位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される第１の差周波信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の位相制御装置。
【請求項４】
切り替え信号の受信に基づいて、接続されている２つの伝送路のうち、切り替え前の伝送路と異なる伝送路に変更するスイッチを、前記第２位相情報出力手段と前記第１通過時間調整手段との間に２つ設け、
前記スイッチの切り替えにより、前記第２位相情報出力手段から出力される信号と、前記位相差検出器からの制御信号とのいずれか一方が、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号として、前記第１通過時間調整手段に入力され、
前記第２位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される第２の差周波信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の位相制御装置。
【請求項５】
前記第２発振器の後段に設けられ、入力される前記制御信号に基づいて、前記第２の信号の通過時間を調整する第２通過時間調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項６】
前記第３発振器の後段に設けられ、入力される前記制御信号に基づいて、前記第３の信号の通過時間を調整する第３通過時間調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項７】
前記第１伝送路の長さが、前記第２伝送路および前記第３伝送路の長さの少なくとも一方と極力一致しており、
前記第１伝送路の線膨張係数が、前記第２伝送路および前記第３伝送路の線膨張係数の少なくとも一方と極力一致しており、
前記第１伝送路が、前記第２伝送路および前記第３伝送路の少なくとも一方と並列に近接して配置されている
ことを特徴とする請求項１，５，６のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項８】
前記第１周波数切替信号発生器の前段に周波数切替判定手段を備え、
前記周波数切替判定手段は、前記第１の分岐信号の位相の情報を含んだ信号が入力されて、当該信号に基づいて、切り替えを実施するか否かの判定信号を第１周波数切替信号発生器へ出力することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項９】
前記第２および第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
前記第１の分岐信号を第１のポートから入力して第２のポートへ出力し、前記第２のポートから入力される信号を第３のポートへ出力するサーキュレータと、
前記サーキュレータの前記第２のポートから出力されて前記第２伝送路を通過した信号が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向に変換した後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力する信号方向変換手段と
を備え、
前記サーキュレータの前記第３のポートから出力される信号が、前記位相検出器に伝送されることを特徴とする請求項１、５、７、８のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１０】
前記第１、第２、第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
第１、第２、第３のポートを有し、前記第１のポートに前記第１の信号が入力され、前記第２のポートに前記サーキュレータを通過した前記第１の分岐信号が入力されたときに、これらの２つの信号を合波して前記第３のポートから前記第１の伝送路に出力し、一方、前記第３のポートに前記第１の伝送路からの信号が入力されたときに、それを前記第２のポートから前記サーキュレータに出力する第１合分波器と、
第１、第２、第３のポートを有し、第１合分波器により前記第１の信号と前記第１の分岐信号とが合波された前記信号が前記第１の伝送路から前記第３のポートに入力されたときに、それらを分波して、前記第１のポートから前記第１の信号を外部に出力し、第２のポートから前記第１の分岐信号を出力し、一方、前記第２のポートに前記第１の分岐信号が入力されたときに、それを前記第１の伝送路に出力する第２合分波器と、
前記第２合分波器の前記第２のポートから出力された前記第１の分岐信号が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向に変換した後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力する信号方向変換手段と
を備えたことを特徴とする請求項９に記載の位相制御装置。
【請求項１１】
前記第１通過時間調整手段が、前記第１合分波器と前記第２合分波器との間に備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の位相制御装置。
【請求項１２】
少なくとも、前記第１の信号のみが伝送されている前記第１発振器から前記第１合分波器までの伝送路、および、前記第２の信号および前記第３の信号のみが伝送されている前記サーキュレータから前記第１合分波器までの間の伝送路は、伝送路長が短く構成していることを特徴とする請求項１０または１１に記載の位相制御装置。
【請求項１３】
第１、第２、第３のポートを有し、前記第１のポートに前記第２合分波器からの前記第１の分岐信号が入力されたときに、２つの信号を分岐して前記第２のポートおよび前記第３のポートから出力され、さらに前記第２のポートが前記信号方向変換手段と接続され、前記信号方向変換手段からの逆方向に変換された信号が前記第２合分波器の第２のポートに出力される第１方向性結合手段と、
前記第１方向性結合手段の第３のポートから出力される信号の通過時間を調整する第４通過時間調整手段と、
前記第２合分波器の第１のポートから出力される信号と、前記第４通過時間調整手段から出力される前記第１の分岐信号とを合波して、外部に出力する第１合波器と
を備えたことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１４】
前記第１方向性結合手段と前記第４通過時間調整手段の間、もしくは前記第４通過時間調整手段と前記第１合波器との間に増幅器もしくは減衰器
を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の位相制御装置。
【請求項１５】
前記増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量が可変であることを特徴とする請求項１４に記載の位相制御装置。
【請求項１６】
前記第１の信号を２つに分岐して、第３および第４の分岐信号として出力する第３分岐器と、
前記第４の分岐信号の通過時間を調整する第５通過時間調整手段と、
前記サーキュレータの第３のポートから出力される信号と、前記第５通過時間調整手段から出力される前記第４の分岐信号とを合波して、前記位相検出器に伝送される第２合波器とを備え、
前記第３の分岐信号が前記第１の信号と同様の経路を伝送されることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１７】
前記第３分岐器の代わりに、
第１、第２、第３のポートを有し、前記第２のポートに前記サーキュレータからの前記第１の分岐信号が入力されたときに、前記第１のポートから前記第１光合波器に信号が伝送され、さらに前記第１のポートに前記信号方向変換手段により逆方向に変換された前記第１の分岐信号およびこの信号に含まれる第１の信号と同一の周波数を有する信号成分とが入力されたときに、それらを分波して、前記第２のポートから前記第１の分岐信号を前記サーキュレータに伝送し、前記第３のポートから前記第１の信号と同一の周波数を有する信号成分を前記第５通過時間調整手段に伝送する第３合分波器を設け、
前記第５通過時間調整手段が前記第１の信号と同一の周波数を有する信号成分の通過時間を調整することを特徴とする請求項１６に記載の位相制御装置。
【請求項１８】
前記第１の信号を第１の波長を有する第１のレーザ光に重畳する第１電気／光変換手段、および、前記第１の分岐信号を第２の波長を有する第２のレーザ光に重畳する第２電気／光変換手段のうち、どちらか一方を少なくとも備え、
前記第１電気／光変換手段を備えている場合には前記第１伝送路が光を伝送し、
前記第２電気／光変換手段を備えている場合には、前記第２伝送路および前記第３伝送路が光を伝送するとともに、前記第１、第２、第３伝送路の少なくとも一つを通過した前記第２のレーザ光から前記第１の分岐信号を取り出す第１光電変換器をさらに備え、前記第１光電変換器から取り出された前記第１の分岐信号が前記位相検出器へ伝送される
ことを特徴とする請求項１、５、７、８〜１２のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１９】
前記第１の信号を第１の波長を有する第１のレーザ光に重畳する第１電気／光変換手段をさらに備え、
前記第２の発振器は、第２の信号として、第２のレーザ光を発生するレーザ光源から構成され、
前記第３の発振器は、第３の信号として、第３のレーザ光を発生するレーザ光源から構成され、
前記第１合波器は、前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光とを合波して出力し、
前記第２分岐器は、前記第１合波器からのレーザ光を分岐して、第１および第２の分岐レーザ光を生成し、
前記第２合波器は、前記第１の伝送路を往復した前記第１の分岐レーザ光と前記第２分岐器から分岐した第２の分岐レーザ光とを合波して出力し、
前記周波数シフタは、前記第２分岐器から前記第２合波器までの間に設けられ、前記第１の分岐レーザ光または前記第２の分岐レーザ光のどちらか一方の信号を、前記基準信号発生器から入力される基準信号の周波数に応じて、周波数シフトして出力し、
前記第１分波器は、前記第２合波器から出力されるレーザ光のうち、前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光および周波数シフトされていない第２のレーザ光と、前記周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光および周波数シフトされていない第３のレーザ光とを、分離して出力し、
前記第１周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光と周波数シフトされていない第２のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第２周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記光周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光と周波数シフトされていない第３のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第１位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される前記第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第１の差周波信号に情報として含まれる前記第２の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力し、
前記第２位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される前記第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第２の差周波信号に情報として含まれる前記第３の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか1項に記載の位相制御装置。
【請求項２０】
レーザ光源から構成された前記第２の発振器は、入力される信号に応じて発生する第２のレーザ光の波長を変化させる機能を有した波長可変レーザ光源であり、
前記波長可変レーザ光源に対し、波長を変化させるための信号を出力する波長切替信号発生器をさらに備えたことを特徴とする請求項１９に記載の位相制御装置。
【請求項２１】
前記第２の発振器および第３の発振器は、単一の発振器から構成され、
前記第１の信号を第１の波長を有する第１のレーザ光に重畳する第１電気／光変換手段と、
前記第２および第３の発振器を構成する前記単一の発振器から出力される信号に対する強度変調で複数のレーザ光を発生させて、第２のレーザ光および第３のレーザ光として出力する第２電気／光変換手段と
をさらに備え、
前記第２分岐器は、前記第１合波器からのレーザ光を分岐して、第１および第２の分岐レーザ光を生成し、
前記第２合波器は、前記第１の伝送路を往復した前記第１の分岐レーザ光と前記第２分岐器から分岐した第２の分岐レーザ光とを合波して出力し、
前記周波数シフタは、前記第２分岐器から前記第２合波器までの間に設けられ、前記第１の分岐レーザ光または前記第２の分岐レーザ光のどちらか一方の信号を、前記基準信号発生器から入力される基準信号の周波数に応じて、周波数シフトして出力し、
前記第１分波器は、前記第２合波器から出力されるレーザ光のうち、前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光および周波数シフトされていない第２のレーザ光と、前記周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光および周波数シフトされていない第３のレーザ光とを、分離して出力し、
前記第１周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光と周波数シフトされていない第２のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第２周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記光周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光と周波数シフトされていない第３のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第１位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される前記第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第１の差周波信号に情報として含まれる前記第２の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力し、
前記第２位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される前記第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第２の差周波信号に情報として含まれる前記第３の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２２】
前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光がともに伝送する第１光合波器から光分波器までの間の経路に、前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光のそれぞれの分散の値が小さくなるように調整された分散シフト光ファイバを含むことを特徴とする請求項１９ないし２１のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２３】
前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光がともに伝送する第１光合波器から光分波器までの間の経路に、レーザ光の伝送により生じた分散と符合が逆の分散を与えることでこの分散を打ち消す分散補償器を含むことを特徴とする請求項１９ないし２２のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２４】
前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光が伝送される際に生じる分散による位相差を、前記位相差検出器において位相差を検出する際に、あらかじめ補償しておく機能を含むことを特徴とする請求項１９ないし２３のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２５】
前記第２および第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
前記第２のレーザ光を第１のポートから入力して第２のポートへ出力し、第２のポートから入力される信号を第３のポートへ出力する光サーキュレータと、
前記光サーキュレータの第２のポートから出力され、前記第２伝送路を通過したレーザ光が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向にした後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力されるレーザ光方向変換手段と
を備え、
前記光サーキュレータの第３のポートから出力されるレーザ光が、前記第１光電変換器もしくは前記第２光合波器のどちらかに伝送されることを特徴とする請求項１８ないし２４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２６】
前記第１、第２、第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
第１、第２、第３のポートを有し、前記第１のポートに前記第１の信号が入力され、前記第２のポートに前記光サーキュレータを通過した前記第１の分岐信号が入力されたときに、これらの２つの信号を合波して前記第３のポートから前記第１の伝送路に出力し、一方、前記第３のポートに前記第１の伝送路からの信号が入力されたときに、それを前記第２のポートから前記光サーキュレータに出力する第１光合分波器と、
第１、第２、第３のポートを有し、第１光合分波器により前記第１の信号と前記第１の分岐信号とが合波された前記信号が前記第１の伝送路から前記第３のポートに入力されたときに、それらを分波して、前記第１のポートから前記第１の信号を外部に出力し、第２のポートから前記第１の分岐信号を出力し、一方、前記第２のポートに前記第１の分岐信号が入力されたときに、それを前記第１の伝送路に出力する第２光合分波器と、
前記第２光合分波器の前記第２のポートから出力された前記第１の分岐信号が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向に変換した後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力するレーザ光方向変換手段と
を備えたことを特徴とする請求項２５に記載の位相制御装置。
【請求項２７】
前記第１通過時間調整手段が、前記第１光合分波器と前記第２光合分波器の間に備えられていることを特徴とする請求項２６に記載の位相制御装置。
【請求項２８】
少なくとも、前記第１のレーザ光のみが伝送している前記第１電気／光変換手段から前記第１光合分波器までの伝送路、および、前記第２のレーザ光や前記第３のレーザ光のみが伝送している前記光サーキュレータから前記第１光合分波器までの間の伝送路は、伝送路長を短く構成していることを特徴とする請求項２６または２７に記載の位相制御装置。
【請求項２９】
前記第２および第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
前記第２のレーザ光を２つの直交する偏光成分に分離して出射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタから出力され、前記第２伝送路を通過したレーザ光が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向にした後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力されるファラデーローテータ反射器と
を備え、
前記偏光ビームスプリッタから出力されるレーザ光が、前記第１光電変換器もしくは前記第２光合波器のどちらかに伝送されることを特徴とする請求項１８ないし２４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項３０】
前記第１伝送路もしくは前記第２光合分波器から出力される前記第１のレーザ光から前記第１の信号を取り出す第２光電変換器を備えたことを特徴とする請求項１８ないし２９のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項３１】
前記レーザ光の伝送路の少なくとも一つに光ファイバが用いられることを特徴とする請求項１８ないし３０のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１】
高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、
入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、
前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、
位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、
前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、
前記第２の信号を２つに分岐して、第１および第２の分岐信号として出力する第１分岐器と、
前記第１分岐器により分岐した第１の分岐信号が伝送される第２伝送路および第３伝送路と、
前記第１分岐器から分岐した第２の分岐信号と、第２伝送路と第３伝送路を伝播した前記第１の分岐信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成し、前記第１通過時間調整手段に出力する位相検出器と
を備え、
前記第１伝送路通過後の前記第１の信号の通過時間は前記第１通過時間調整手段により制御され、
前記第１周波数切替信号発生器からの信号に応じて前記第２の信号の周波数が切替可能である
ことを特徴とする位相制御装置。
【請求項２】
高周波信号である第１の信号を発生する第１発振器と、
入力される制御信号に基づいて、前記第１の信号の通過時間を調整する第１通過時間調整手段と、
前記第１の信号が前記第１通過時間調整手段を介して伝送される第１伝送路と、
位相検出に用いる信号である第２の信号を発生する第２発振器と、
前記第２の信号の周波数を切り替えるための信号を発生して前記第２発振器に出力する第１周波数切替信号発生器と、
前記第２の信号と異なる周波数を有する信号である第３の信号を発生する第３発振器と、
前記第２の信号と前記第３の信号とを合波して出力する第１合波器と、
前記第１合波器から出力される信号を２つに分岐して第１および第２の分岐信号として出力する第２分岐器と、
前記第２分岐器により分岐して前記第１の伝送路を往復した前記第１の分岐信号と前記第２分岐器から分岐した第２の分岐信号とを合波して出力する第２合波器と、
前記第２分岐器から前記第２合波器までの間に設けられ、前記第１の分岐信号または前記第２の分岐信号のどちらか一方の信号を、入力される基準信号の周波数に応じて、周波数シフトして出力する周波数シフタと、
前記周波数シフタで周波数シフトさせるための基準信号を発生する基準信号発生器と、
前記第２合波器から出力される信号のうち、前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第２の信号および周波数シフトされていない前記第２の信号と、前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第３の信号および周波数シフトされていない前記第３の信号とを、分離して出力する第１分波器と、
前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第２の信号と周波数シフトされていない前記第２の信号とを混合し、混合後に得られる第１の差周波信号を出力する第１周波数混合手段と、
前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた前記第３の信号と周波数シフトされていない前記第３の信号とを混合し、混合後に得られる第２の差周波信号を出力する第２周波数混合手段と、
前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される前記第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第１の差周波信号に情報として含まれる前記第２の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する第１位相情報出力手段と、
前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される前記第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第２の差周波信号に情報として含まれる前記第３の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する第２位相情報出力手段と、
前記第１位相情報出力手段からの信号に情報として含まれる位相と、前記第２位相情報出力手段からの信号に情報として含まれる位相との差を検出し、この検出した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を前記第１通過時間調整手段に出力する位相差検出器と
を備えたことを特徴とする位相制御装置。
【請求項３】
切り替え信号の受信に基づいて、接続されている２つの伝送路のうち、切り替え前の伝送路と異なる伝送路に変更するスイッチを、前記第１位相情報出力手段と前記第１通過時間調整手段との間に２つ設け、
前記スイッチの切り替えにより、前記第１位相情報出力手段から出力される信号と、前記位相差検出器からの制御信号とのいずれか一方が、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号として、前記第１通過時間調整手段に入力され、
前記第１位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される第１の差周波信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の位相制御装置。
【請求項４】
切り替え信号の受信に基づいて、接続されている２つの伝送路のうち、切り替え前の伝送路と異なる伝送路に変更するスイッチを、前記第２位相情報出力手段と前記第１通過時間調整手段との間に２つ設け、
前記スイッチの切り替えにより、前記第２位相情報出力手段から出力される信号と、前記位相差検出器からの制御信号とのいずれか一方が、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号として、前記第１通過時間調整手段に入力され、
前記第２位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される第２の差周波信号との位相を比較し、この比較した結果に応じて、前記第１の信号の通過時間を調整するための制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の位相制御装置。
【請求項５】
前記第２発振器の後段に設けられ、入力される前記制御信号に基づいて、前記第２の信号の通過時間を調整する第２通過時間調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項６】
前記第３発振器の後段に設けられ、入力される前記制御信号に基づいて、前記第３の信号の通過時間を調整する第３通過時間調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項７】
前記第１伝送路の長さが、前記第２伝送路および前記第３伝送路の長さの少なくとも一方と極力一致しており、
前記第１伝送路の線膨張係数が、前記第２伝送路および前記第３伝送路の線膨張係数の少なくとも一方と極力一致しており、
前記第１伝送路が、前記第２伝送路および前記第３伝送路の少なくとも一方と並列に近接して配置されている
ことを特徴とする請求項１，５，６のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項８】
前記第１周波数切替信号発生器の前段に周波数切替判定手段を備え、
前記周波数切替判定手段は、前記第１の分岐信号の位相の情報を含んだ信号が入力されて、当該信号に基づいて、切り替えを実施するか否かの判定信号を第１周波数切替信号発生器へ出力することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項９】
前記第２および第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
前記第１の分岐信号を第１のポートから入力して第２のポートへ出力し、前記第２のポートから入力される信号を第３のポートへ出力するサーキュレータと、
前記サーキュレータの前記第２のポートから出力されて前記第２伝送路を通過した信号が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向に変換した後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力する信号方向変換手段と
を備え、
前記サーキュレータの前記第３のポートから出力される信号が、前記位相検出器に伝送されることを特徴とする請求項１、５、７、８のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１０】
前記第１、第２、第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
第１、第２、第３のポートを有し、前記第１のポートに前記第１の信号が入力され、前記第２のポートに前記サーキュレータを通過した前記第１の分岐信号が入力されたときに、これらの２つの信号を合波して前記第３のポートから前記第１の伝送路に出力し、一方、前記第３のポートに前記第１の伝送路からの信号が入力されたときに、それを前記第２のポートから前記サーキュレータに出力する第１合分波器と、
第１、第２、第３のポートを有し、第１合分波器により前記第１の信号と前記第１の分岐信号とが合波された前記信号が前記第１の伝送路から前記第３のポートに入力されたときに、それらを分波して、前記第１のポートから前記第１の信号を外部に出力し、第２のポートから前記第１の分岐信号を出力し、一方、前記第２のポートに前記第１の分岐信号が入力されたときに、それを前記第１の伝送路に出力する第２合分波器と、
前記第２合分波器の前記第２のポートから出力された前記第１の分岐信号が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向に変換した後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力する信号方向変換手段と
を備えたことを特徴とする請求項９に記載の位相制御装置。
【請求項１１】
前記第１通過時間調整手段が、前記第１合分波器と前記第２合分波器との間に備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の位相制御装置。
【請求項１２】
少なくとも、前記第１の信号のみが伝送されている前記第１発振器から前記第１合分波器までの伝送路、および、前記第２の信号および前記第３の信号のみが伝送されている前記サーキュレータから前記第１合分波器までの間の伝送路は、伝送路長が短く構成していることを特徴とする請求項１０または１１に記載の位相制御装置。
【請求項１３】
第１、第２、第３のポートを有し、前記第１のポートに前記第２合分波器からの前記第１の分岐信号が入力されたときに、２つの信号を分岐して前記第２のポートおよび前記第３のポートから出力され、さらに前記第２のポートが前記信号方向変換手段と接続され、前記信号方向変換手段からの逆方向に変換された信号が前記第２合分波器の第２のポートに出力される第１方向性結合手段と、
前記第１方向性結合手段の第３のポートから出力される信号の通過時間を調整する第４通過時間調整手段と、
前記第２合分波器の第１のポートから出力される信号と、前記第４通過時間調整手段から出力される前記第１の分岐信号とを合波して、外部に出力する第１合波器と
を備えたことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１４】
前記第１方向性結合手段と前記第４通過時間調整手段の間、もしくは前記第４通過時間調整手段と前記第１合波器との間に増幅器もしくは減衰器
を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の位相制御装置。
【請求項１５】
前記増幅器の利得もしくは減衰器の減衰量が可変であることを特徴とする請求項１４に記載の位相制御装置。
【請求項１６】
前記第１の信号を２つに分岐して、第３および第４の分岐信号として出力する第３分岐器と、
前記第４の分岐信号の通過時間を調整する第５通過時間調整手段と、
前記サーキュレータの第３のポートから出力される信号と、前記第５通過時間調整手段から出力される前記第４の分岐信号とを合波して、前記位相検出器に伝送される第２合波器とを備え、
前記第３の分岐信号が前記第１の信号と同様の経路を伝送されることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１７】
前記第３分岐器の代わりに、
第１、第２、第３のポートを有し、前記第２のポートに前記サーキュレータからの前記第１の分岐信号が入力されたときに、前記第１のポートから前記第１光合波器に信号が伝送され、さらに前記第１のポートに前記信号方向変換手段により逆方向に変換された前記第１の分岐信号およびこの信号に含まれる第１の信号と同一の周波数を有する信号成分とが入力されたときに、それらを分波して、前記第２のポートから前記第１の分岐信号を前記サーキュレータに伝送し、前記第３のポートから前記第１の信号と同一の周波数を有する信号成分を前記第５通過時間調整手段に伝送する第３合分波器を設け、
前記第５通過時間調整手段が前記第１の信号と同一の周波数を有する信号成分の通過時間を調整することを特徴とする請求項１６に記載の位相制御装置。
【請求項１８】
前記第１の信号を第１の波長を有する第１のレーザ光に重畳する第１電気／光変換手段、および、前記第１の分岐信号を第２の波長を有する第２のレーザ光に重畳する第２電気／光変換手段のうち、どちらか一方を少なくとも備え、
前記第１電気／光変換手段を備えている場合には前記第１伝送路が光を伝送し、
前記第２電気／光変換手段を備えている場合には、前記第２伝送路および前記第３伝送路が光を伝送するとともに、前記第１、第２、第３伝送路の少なくとも一つを通過した前記第２のレーザ光から前記第１の分岐信号を取り出す第１光電変換器をさらに備え、前記第１光電変換器から取り出された前記第１の分岐信号が前記位相検出器へ伝送される
ことを特徴とする請求項１、５、７、８〜１２のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項１９】
前記第１の信号を第１の波長を有する第１のレーザ光に重畳する第１電気／光変換手段をさらに備え、
前記第２の発振器は、第２の信号として、第２のレーザ光を発生するレーザ光源から構成され、
前記第３の発振器は、第３の信号として、第３のレーザ光を発生するレーザ光源から構成され、
前記第１合波器は、前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光とを合波して出力し、
前記第２分岐器は、前記第１合波器からのレーザ光を分岐して、第１および第２の分岐レーザ光を生成し、
前記第２合波器は、前記第１の伝送路を往復した前記第１の分岐レーザ光と前記第２分岐器から分岐した第２の分岐レーザ光とを合波して出力し、
前記周波数シフタは、前記第２分岐器から前記第２合波器までの間に設けられ、前記第１の分岐レーザ光または前記第２の分岐レーザ光のどちらか一方の信号を、前記基準信号発生器から入力される基準信号の周波数に応じて、周波数シフトして出力し、
前記第１分波器は、前記第２合波器から出力されるレーザ光のうち、前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光および周波数シフトされていない第２のレーザ光と、前記周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光および周波数シフトされていない第３のレーザ光とを、分離して出力し、
前記第１周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光と周波数シフトされていない第２のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第２周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記光周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光と周波数シフトされていない第３のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第１位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される前記第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第１の差周波信号に情報として含まれる前記第２の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力し、
前記第２位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される前記第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第２の差周波信号に情報として含まれる前記第３の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか1項に記載の位相制御装置。
【請求項２０】
レーザ光源から構成された前記第２の発振器は、入力される信号に応じて発生する第２のレーザ光の波長を変化させる機能を有した波長可変レーザ光源であり、
前記波長可変レーザ光源に対し、波長を変化させるための信号を出力する波長切替信号発生器をさらに備えたことを特徴とする請求項１９に記載の位相制御装置。
【請求項２１】
前記第２の発振器および第３の発振器は、単一の発振器から構成され、
前記第１の信号を第１の波長を有する第１のレーザ光に重畳する第１電気／光変換手段と、
前記第２および第３の発振器を構成する前記単一の発振器から出力される信号に対する強度変調で複数のレーザ光を発生させて、第２のレーザ光および第３のレーザ光として出力する第２電気／光変換手段と
をさらに備え、
前記第２分岐器は、前記第１合波器からのレーザ光を分岐して、第１および第２の分岐レーザ光を生成し、
前記第２合波器は、前記第１の伝送路を往復した前記第１の分岐レーザ光と前記第２分岐器から分岐した第２の分岐レーザ光とを合波して出力し、
前記周波数シフタは、前記第２分岐器から前記第２合波器までの間に設けられ、前記第１の分岐レーザ光または前記第２の分岐レーザ光のどちらか一方の信号を、前記基準信号発生器から入力される基準信号の周波数に応じて、周波数シフトして出力し、
前記第１分波器は、前記第２合波器から出力されるレーザ光のうち、前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光および周波数シフトされていない第２のレーザ光と、前記周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光および周波数シフトされていない第３のレーザ光とを、分離して出力し、
前記第１周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記周波数シフタで周波数シフトされた第２のレーザ光と周波数シフトされていない第２のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第２周波数混合手段は、前記第１分波器から出力される前記光周波数シフタで周波数シフトされた第３のレーザ光と周波数シフトされていない第３のレーザ光とを混合し、混合後に得られる差周波信号を電気信号として出力し、
前記第１位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第１周波数混合手段から出力される前記第１の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第１の差周波信号に情報として含まれる前記第２の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力し、
前記第２位相情報出力手段は、前記基準信号発生器から直接伝送される前記基準信号と、前記第２周波数混合手段から出力される前記第２の差周波信号とが入力された後、それぞれの信号の位相を比較することで、前記第２の差周波信号に情報として含まれる前記第３の信号の位相を検出し、この位相の情報を含んだ信号を出力する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２２】
前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光がともに伝送する第１光合波器から光分波器までの間の経路に、前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光のそれぞれの分散の値が小さくなるように調整された分散シフト光ファイバを含むことを特徴とする請求項１９ないし２１のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２３】
前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光がともに伝送する第１光合波器から光分波器までの間の経路に、レーザ光の伝送により生じた分散と符合が逆の分散を与えることでこの分散を打ち消す分散補償器を含むことを特徴とする請求項１９ないし２２のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２４】
前記第２のレーザ光と前記第３のレーザ光が伝送される際に生じる分散による位相差を、前記位相差検出器において位相差を検出する際に、あらかじめ補償しておく機能を含むことを特徴とする請求項１９ないし２３のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２５】
前記第２および第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
前記第２のレーザ光を第１のポートから入力して第２のポートへ出力し、第２のポートから入力される信号を第３のポートへ出力する光サーキュレータと、
前記光サーキュレータの第２のポートから出力され、前記第２伝送路を通過したレーザ光が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向にした後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力されるレーザ光方向変換手段と
を備え、
前記光サーキュレータの第３のポートから出力されるレーザ光が、前記第１光電変換器もしくは前記第２光合波器のどちらかに伝送されることを特徴とする請求項１８ないし２４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項２６】
前記第１、第２、第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
第１、第２、第３のポートを有し、前記第１のポートに前記第１の信号が入力され、前記第２のポートに前記光サーキュレータを通過した前記第１の分岐信号が入力されたときに、これらの２つの信号を合波して前記第３のポートから前記第１の伝送路に出力し、一方、前記第３のポートに前記第１の伝送路からの信号が入力されたときに、それを前記第２のポートから前記光サーキュレータに出力する第１光合分波器と、
第１、第２、第３のポートを有し、第１光合分波器により前記第１の信号と前記第１の分岐信号とが合波された前記信号が前記第１の伝送路から前記第３のポートに入力されたときに、それらを分波して、前記第１のポートから前記第１の信号を外部に出力し、第２のポートから前記第１の分岐信号を出力し、一方、前記第２のポートに前記第１の分岐信号が入力されたときに、それを前記第１の伝送路に出力する第２光合分波器と、
前記第２光合分波器の前記第２のポートから出力された前記第１の分岐信号が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向に変換した後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力するレーザ光方向変換手段と
を備えたことを特徴とする請求項２５に記載の位相制御装置。
【請求項２７】
前記第１通過時間調整手段が、前記第１光合分波器と前記第２光合分波器の間に備えられていることを特徴とする請求項２６に記載の位相制御装置。
【請求項２８】
少なくとも、前記第１のレーザ光のみが伝送している前記第１電気／光変換手段から前記第１光合分波器までの伝送路、および、前記第２のレーザ光や前記第３のレーザ光のみが伝送している前記光サーキュレータから前記第１光合分波器までの間の伝送路は、伝送路長を短く構成していることを特徴とする請求項２６または２７に記載の位相制御装置。
【請求項２９】
前記第２および第３の伝送路は、単一の伝送路から構成されているものであって、
前記第２のレーザ光を２つの直交する偏光成分に分離して出射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタから出力され、前記第２伝送路を通過したレーザ光が１つのポートから入力され、それを入力方向と逆方向にした後に、入力された前記ポートと同じポートからそれを出力されるファラデーローテータ反射器と
を備え、
前記偏光ビームスプリッタから出力されるレーザ光が、前記第１光電変換器もしくは前記第２光合波器のどちらかに伝送されることを特徴とする請求項１８ないし２４のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項３０】
前記第１伝送路もしくは前記第２光合分波器から出力される前記第１のレーザ光から前記第１の信号を取り出す第２光電変換器を備えたことを特徴とする請求項１８ないし２９のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【請求項３１】
前記レーザ光の伝送路の少なくとも一つに光ファイバが用いられることを特徴とする請求項１８ないし３０のいずれか１項に記載の位相制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−５１０１（Ｐ２０１２−５１０１Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０１６５（Ｐ２０１０−２７０１６５）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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