電波受信・光伝送システム
【課題】ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる電波受信・光伝送システムを提供する。
【解決手段】電波受信・光伝送システムは、ＳＨＦ帯の電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１から出力された電気信号の電界強度を増幅するデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３と、トランジスタに一定のバイアス電圧を印可するバイアス回路１４と、トランジスタ２３に駆動用電源を供給する光電変換素子１５と、光電変換素子１５に光電変換用の光を出射する光源１５と、バイアス回路１４にバイアス電源を供給する光電変換素子１７と、光電変換素子１７に光電変換用の光を出射する光源１８とから形成されている。
【解決手段】電波受信・光伝送システムは、ＳＨＦ帯の電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１から出力された電気信号の電界強度を増幅するデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３と、トランジスタに一定のバイアス電圧を印可するバイアス回路１４と、トランジスタ２３に駆動用電源を供給する光電変換素子１５と、光電変換素子１５に光電変換用の光を出射する光源１５と、バイアス回路１４にバイアス電源を供給する光電変換素子１７と、光電変換素子１７に光電変換用の光を出射する光源１８とから形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器を利用してアンテナが受信した電波の電界強度をセンシングする電波受信・光伝送システムに関し、特に、放送用または通信用のＳＨＦ帯の電波の中継装置に好適に使用される干渉型導波路を有する電波受信・光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送の再送信方法に多様性を持たせる目的やネットワークの柔軟性を向上させる目的で、無線電波をそのまま光伝送する用途が拡大している。この場合、電気供給設備の不要化や雷害対策、電気ノイズ対策等の理由により、電波の受信点においてその電波を無給電で受信する手段が必要になる場合がある。そのためには、アンテナが受信した電波の電力のみによって光変調を行わなければならず、電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる高感度な電波受信・光伝送システムが必要になる。
【０００３】
そのような電波受信・光伝送システムとして、受信した電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、光電変換部にレーザ光を供給する第１光源と、供給されたレーザ光を電力に変換する光電変換部と、ここで発生した電圧を昇圧する昇圧回路と、その昇圧回路の出力によって駆動され、アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する増幅素子と、増幅された電界強度によってレーザ光の強度を変調する光変調器と、その光変調器に一定強度のレーザ光を供給する第２光源と、光変調器で変調された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成されたシステムがある（特許文献１参照）。この電波受信・光伝送システムでは、アンテナが受信した電波の電界強度を増幅素子によって増幅し、増幅した電界強度に応じて光の強度を変調する光変調器からＯ／Ｅ変換器に変調光を出射する。Ｏ／Ｅ変換器が変調光を変換した電気信号を出力し、アンテナが受信した電波をＯ／Ｅ変換器から出力された電気信号によってセンシングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に開示の電波受信・光伝送システムは、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の電波を受信し、ＵＨＦ帯の電波のセンシングに使用され、その電波の電界強度を増幅する増幅素子としてエンハンスト型トランジスタが利用されている。エンハンスト型トランジスタは、図１２の周波数特性が示すように、周波数が１ＧＨｚ近辺においてその利得が著しく低下し、１ＧＨｚを超過する周波数帯においてその増幅機能を保持することができない。したがって、特許文献１に開示の電波受信・光伝送システムは、３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのＵＨＦ帯の電波を増幅しつつその電波のセンシングに使用することはできるが、それよりも高い周波数を利用するＳＨＦ帯の電波のセンシングに使用することはできない。
【０００６】
本発明の目的は、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる電波受信・光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の前提は、所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、光変調器に入力光を出射する光変調器用光源と、光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システムである。
【０００８】
前記前提における本発明の電波受信・光伝送システムの第１の特徴は、電波がＳＨＦ帯のそれであり、電波受信・光伝送システムが、アンテナと光変調器との間に設置されてアンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、デプレッション型トランジスタに所定のバイアス電圧を印可してトランジスタを動作させるバイアス回路と、デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第１光源と、バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、光電変換第２素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第２光源とを含むことにある。
【０００９】
前記第１の特徴を有する本発明の一例としては、光電変換素子用第１光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光電変換素子用第２光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である。
【００１０】
前記前提における本発明の電波受信・光伝送システムの第２の特徴は、電波がＳＨＦ帯のそれであり、電波受信・光伝送システムが、アンテナと光変調器との間に設置されてアンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可してトランジスタを動作させるバイアス回路と、デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、光電変換第１および第２素子に光電変換用の光を分配する光分配器と、光分配器に光を出射する光電変換素子用光源とを含むことにある。
【００１１】
前記第２の特徴を有する本発明の一例としては、光電変換素子用光源から光分配器に入射した光を１００％とした場合において、光分配器から光電変換第１素子に出射する光と光分配器から光電変換第２素子に出射する光との比率が、光電変換第１素子に出射する光９０〜９９％：光電変換第２素子に出射する光１〜１０％である。
【００１２】
前記第２の特徴を有する本発明の他の一例としては、光変調器用光源が所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、電波受信・光伝送システムが光変調器と光変調器用第１および第２光源との間に設置されて光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器を含む。
【００１３】
前記前提における本発明の電波受信・光伝送システムの第３の特徴は、電波がＳＨＦ帯のそれであり、光変調器用光源が所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、電波受信・光伝送システムが、アンテナと光変調器との間に設置されてアンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可してトランジスタを動作させるバイアス回路と、デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用光源と、バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、光変調器と光変調器用第１および第２光源との間に設置されて光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器と、光変調器と偏波合成器との間に設置され、偏波合成器によって合成された入力光のうちの一方を光変調器に出射するとともに他方を光電変換第２素子に出射する偏波分離器とを含むことにある。
【００１４】
前記第３の特徴を有する本発明の一例としては、光変調器と偏波分離器とが偏波保持光ファイバーによって連結されている。
【００１５】
前記第２および第３の特徴を有する本発明の一例としては、光電変換素子用光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用第１および第２光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である。
【００１６】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の一例としては、増幅器の電力利得が５〜５０ｄＢの範囲にある。
【００１７】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、デプレッション型トランジスタの動作点が２〜２０ｍＡである。
【００１８】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、アンテナが受信する電波の周波数が５〜１２ＧＨｚである。
【００１９】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、光変調器が、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、基板に形成された光導波路と、基板上に設置されて光導波路の延伸方向へ並ぶ少なくとも２つの独立変調電極とを備え、光導波路が、光の入射側に延びる入力光導波路と、入力光導波路から二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路と、光の出射側に延びていてそれら位相シフト光導波路がつながる出力光導波路とから形成され、それら独立変調電極が、それら位相シフト導波路に並行して延伸方向へ延びるとともに、分配器によって分配された電気信号の電界強度をそれら位相シフト導波路に独立して印加することで位相シフト光導波路の屈折率を変化させる。
【００２０】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、それら独立変調電極が互いに容量結合された複数の分割電極から形成されている。
【発明の効果】
【００２１】
第１の特徴を有する請求項１に記載された電波受信・光伝送システムによれば、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能な少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、光電変換素子用第１光源につながる光電変換第１素子がデプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給し、光電変換素子用第２光源につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路からデプレッション型トランジスタに印可するバイアス電圧を安定させることができ、デプレッション型トランジスタを確実に動作させることができるとともに、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００２２】
なお、デプレッション型トランジスタは動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路が正常に動作しない場合があり、トランジスタから形成された増幅器が正常に機能しない場合がある。しかし、第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路が正常に動作し、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００２３】
第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、大きな電力をバイアス回路に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用第１光源から光電変換第１素子に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光電変換素子用第２光源から光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、システムの消費電力を少なくすることができる。
【００２４】
第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、外部から電力を供給することなく、光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システムは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００２５】
前記第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光電変換素子用第１光源が０．８〜１．６μｍの波長を有するとともに１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光電変換素子用第２光源が０．８〜１．６μｍの波長を有するとともに１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用光源が１．２６〜１．６８μｍの波長を有するとともに１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあり、光変調器用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあるから、消費する電力が少ないにもかかわらず、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあり、光変調器用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあるから、レーザ光の光路におけるノイズを低減することができ、レーザ光のロスを少なくしつつＳＨＦ帯の電波のセンシングを行うことができる。
【００２６】
第２の特徴を有する請求項３に記載された電波受信・光伝送システムによれば、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能な少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、光電変換素子用光源から出射される光を分配する光分配器につながる光電変換第１素子がデプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給し、光分配器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路からデプレッション型トランジスタに印可するバイアス電圧を安定させることができ、デプレッション型トランジスタを確実に動作させることができるとともに、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００２７】
なお、デプレッション型トランジスタは動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路が正常に動作しない場合があり、トランジスタから形成された増幅器が正常に機能しない場合がある。しかし、第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、光分配器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路が正常に動作し、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００２８】
第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅させることができるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、大きな電力をバイアス回路に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用光源から光分配器を経由して光電変換第１素子に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光電変換素子用光源から光分配器を経由して光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、装置の消費電力を少なくすることができる。
【００２９】
第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、外部から電力を供給することなく、光を利用することで無給電で電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システムは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００３０】
前記第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光電変換素子用光源から光分配器に入射した光を１００％とした場合において、光分配器から光電変換第１素子に出射する光と光分配器から光電変換第２素子に出射する光との比率が光電変換第１素子に出射する光９０〜９９％：光電変換第２素子に出射する光１〜１０％である電波受信・光伝送システムは、１〜１０％の比率の光を光電変換第２素子に入射させてバイアス電圧を安定化させるとともに、光電変換第１素子に入射する光の比率を９０〜９９％にすることによってデプレッション型トランジスタを確実に動作させることができる。電波受信・光伝送システムは、少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅させることができ、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。
【００３１】
前記第１および第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光変調器用光源が所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、光変調器と光変調器用第１および第２光源との間に設置されて光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器を含む電波受信・光伝送システムは、光変調器に偏光依存性があり、光路によって入力光の偏波面が変わったとしても、互いに直交する第１および第２の光を光変調器に出射し、光変調器によっていずれか一方の入力光の強度が変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器に出射されるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００３２】
第３の特徴を有する請求項６に記載された電波受信・光伝送システムによれば、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能な少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、光電変換素子用光源につながる光電変換第１素子がデプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給し、偏波分離器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路からデプレッション型トランジスタに印可するバイアス電圧を安定させることができ、デプレッション型トランジスタを確実に動作させることができるとともに、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００３３】
なお、デプレッション型トランジスタは動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路が正常に動作しない場合があり、トランジスタから形成された増幅器が正常に機能しない場合がある。しかし、第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、偏波分離器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路が正常に動作し、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００３４】
第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、偏波合成器によって合成された入力光を偏波分離器によって分離し、その一方を光電変換第２素子に出射してバイアス回路にバイアス電源を供給することで、大きな電力をバイアス回路に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用光源から光電変換第１素子に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光変調器用第１および第２光源から光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、装置の消費電力を少なくすることができる。
【００３５】
第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、外部から電力を供給することなく、光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システムは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００３６】
前記第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光変調器と偏波分離器とが偏波保持光ファイバーによって連結されている電波受信・光伝送システムは、偏波保持光ファイバーを利用することで、光変調器と偏波分離器との間において入力光の偏波面が変わることはなく、光変調器によって入力光の強度が確実に変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器に出射されるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００３７】
前記第２および第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光電変換素子用光源が０．８〜１．６μｍの波長を有するとともに１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用第１および第２光源が１．２６〜１．６８μｍの波長を有するとともに１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあり、光変調器用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあるから、消費する電力が少ないにもかかわらず、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあり、光変調器用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあるから、レーザ光の光路におけるノイズを低減することができ、レーザ光のロスを少なくしつつＳＨＦ帯の電波のセンシングを行うことができる。
【００３８】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、増幅器の電力利得が５〜５０ｄＢの範囲にある電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の電力利得が前記範囲にあるから、その増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅することができ、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。
【００３９】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、デプレッション型トランジスタの動作点が２〜２０ｍＡである電波受信・光伝送システムは、トランジスタの動作点（トランジスタ電流）が前記範囲にあるから、少ない電力でデプレッション型トランジスタが動作し、光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、装置の消費電力を少なくすることができる。
【００４０】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、アンテナが受信する電波の周波数が５〜１２ＧＨｚである電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信した前記周波数の電波の電界強度を確実に増幅することができ、前記周波数のＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。
【００４１】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光変調器が基板と基板に形成された光導波路と基板上に設置されて光導波路の延伸方向へ並ぶ少なくとも２つの独立変調電極とを備え、それら独立変調電極が分配器によって分配された電気信号の電界強度をそれら位相シフト導波路に独立して印加する電波受信・光伝送システムは、それら独立変調電極によって印加された電界強度によって位相シフト光導波路の屈折率を変化させ、位相シフト光導波路を通る入力光の強度を変調するから、電波のセンシング感度を確実に高くすることができ、外部から電力を供給することなく、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。電波受信・光伝送システムは、その光変調器を利用することで、ＳＨＦ帯の電波のセンシング効率を高くすることができ、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを確実に行うことができる。
【００４２】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、それら独立変調電極が互いに容量結合された複数の分割電極から形成された電波受信・光伝送システムは、独立変調電極の電極容量を低減することができ、光変調器における電波のセンシング感度を確実に向上させることができる。電波受信・光伝送システムは、変調電極の電極容量を低減しつつ、電波のセンシング感度を高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電力のみによってその電波のセンシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一例として示す電波受信・光伝送システムの構成図。
【図２】一例として示す光変調器の構成図。
【図３】デプレッション型トランジスタの周波数特性の一例を示す図。
【図４】デプレッション型トランジスタの動作特性の一例を示す図。
【図５】バイアス回路およびデプレッション型トランジスタへの電力供給を説明する図。
【図６】一例として示す光変調器の構成図。
【図７】図６の７−７線端面図。
【図８】他の一例として示す電波受信・光伝送システムの構成図。
【図９】図８の構成図のうちの増幅器の詳細を示す部分拡大図。
【図１０】他の一例として示す電波受信・光伝送システムの構成図。
【図１１】図１０の構成図のうちの増幅器の詳細を示す部分拡大図。
【図１２】エンハンスト型トランジスタの周波数特性の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
一例として示す電波受信・光伝送システム１０Ａの構成図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る電波受信・光伝送システムの詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、図１の構成図のうちの増幅器１３の詳細を示す部分拡大図であり、図３は、デプレッション型トランジスタ２３の周波数特性を示す図である。図４は、デプレッション型トランジスタ２３の動作特性を示す図であり、図５は、バイアス回路１４およびデプレッション型トランジスタ２３への電力供給を説明する図である。図６は、一例として示す光変調器１９の構成図であり、図７は、図６の７−７線端面図である。図６，７では、延伸方向（光（レーザ光）の伝搬方向）を矢印Ａ（図６のみ）、幅方向を矢印Ｂで示し、厚み方向を矢印Ｃ（図７のみ）で示す。
【００４５】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、ＳＨＦ（super high frequency）帯の電波のセンシングに使用される。電波受信・光伝送システム１０Ａは、アンテナ１１およびフィルタ１２と、増幅器１３（アンプ）およびバイアス回路１４と、光電変換素子１５（光電変換第１素子）および光電変換素子用光源１６（光電変換素子用第１光源）と、光電変換素子１７（光電変換第２素子）および光電変換素子用光源１８（光電変換素子用第２光源）と、光変調器１９および光変調器用光源２０と、偏波合成器２１と、Ｏ／Ｅ変換器２２とから構成されている。
【００４６】
アンテナ１１は、ＳＨＦ帯の無線電波を受信し、受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度に比例した電気信号を誘起し、その電気信号を出力する。アンテナ１１には、５０Ωインピーダンスのそれが使用されている。なお、アンテナ１１が受信可能な電波の周波数帯域について特に限定はない。また、アンテナ１１の種類について特に限定はなく、１／２波長ダイポールアンテナや１／４波長グランドプレーンアンテナ、３エレメント八木アンテナ、携帯基地局用セクターアンテナ、スリーブアンテナ、ディスコーンアンテナ、バイコニカルアンテナ等の現在存在するあらゆるアンテナを使用することができる。フィルタ１２は、アンテナ１１から出力された電気信号のうちの所定の電気信号（５〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号）のみを通し、その電気信号を増幅器１３に出力する。
【００４７】
増幅器１３は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号に電力を供給（補充）することで、その電気信号の電界強度を増幅する。増幅器１３は、図２に示すように、３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られている。デプレッション型トランジスタ２３は、図３に示すように、周波数が約１２ＧＨｚまでその利得が大きく低下せず、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅することができる。デプレッション型トランジスタ２３は、ゲート電圧を印可しない場合にチャネルが存在し、その動作開始時のバイアス電圧０Ｖにおいて大きなドレイン電流が流れる。なお、図示の増幅器１３は３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られているが、トランジスタ２３の個数に特に限定はなく、１つや２つまたは４つ以上のデプレッション型トランジスタ２３から増幅器１３が作られていてもよい。
【００４８】
それらデプレッション型トランジスタ２３は、図４に示すように、その動作点（トランジスタ電流）が５ｍＡであり、そのバイアス電流が０．０１ｍＡである。なお、それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点が２〜２０ｍＡの範囲にあればよい。トランジスタ２３の動作点が２０ｍＡを超過すると、トランジスタ２３が大きな電力でしか駆動せず、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａにおいて使用する光源１６（光電変換素子用第１光源）の電力量を少なくすることができず、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００４９】
バイアス回路１４は、それらデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに印加するバイアス電圧を一定に保持し、それらトランジスタ２３に一定のバイアス電圧を印加してトランジスタ２３を動作させる。バイアス回路１４は、図５に示すように、抵抗２４を介在させた状態で光電変換素子１７（光電変換第２素子）に給電線２５（同軸ケーブル）を介して電気的に接続され、さらに、抵抗２６を介在させた状態で接地されている。光電変換素子１７は、受光した光を電力に変換し、その電力（バイアス電源）をバイアス回路１４に供給する。光電変換素子１７は、シングルモード光ファイバー２７を介して光源１８（光電変換素子用第２光源）に接続されている。
【００５０】
光源１８（光電変換素子用第２光源）は、光電変換素子１７（光電変換第２素子）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源である。光源１８から出射される半導体レーザ光は、１．４８μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量を有する。なお、光源１８から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。レーザ光の波長が１．６μｍを超過すると、光ファイバー２７（光路）において不要なノイズが発生し、光源１８から出射されるレーザ光にロスが生じる。レーザ光の電力量が１００ｍＷを超過すると、不必要な電力をバイアス回路１４に供給することになり、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａにおいて使用する光源１８の電力量を少なくすることができず、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００５１】
光電変換素子１５（光電変換第１素子）は、図２に示すように、２つのそれがデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに給電線２８（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。それら光電変換素子１５は、受光したレーザ光（光）を電力に変換し、その電力（駆動用電源）をトランジスタ２３に供給する。一方の光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して一方の光源１６（光電変換素子用第１光源）に接続され、他方の光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して他方の光源１６（光電変換素子用第１光源）に接続されている。
【００５２】
それら光源１６（光電変換素子用第１光源）は、光電変換素子１５（光電変換第１素子）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源である。光源１６から出射される半導体レーザ光は、１．４８μｍの波長を有するとともに、３００ｍＷの電力量を有する。なお、光源１６から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１０〜１０００ｍＷの範囲にあればよい。レーザ光の波長が１．６μｍを超過すると、光ファイバー２９（光路）において不要なノイズが発生し、光源１６から出射されるレーザ光にロスが生じる。レーザ光の電力量が１０００ｍＷを超過すると、不必要な電力をトランジスタ２３に供給することになり、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａにおいて使用する光源１６の電力量を少なくすることができず、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００５３】
光変調器１９は、増幅器１３の直近下位に設置され、増幅器１３に給電線３０（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。光変調器１９は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号の電界強度（増幅器１３によって増幅された電界強度）に応じてそこに入射するレーザ光（入力光）の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光をＯ／Ｅ変換器２２に出射する。
【００５４】
光変調器１９は、電気光学効果を有する結晶基板であるＸカットのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶（材料）から作られた単結晶基板３１と、基板３１の上面側にＴｉ拡散によって作られたマッハツェンダー型光導波路３２と、基板３１の上面側に成膜されたバッファ層３３と、バッファ層３３の上に設置されたフィルム状の２つの第１および第２独立変調電極３４，３５とから形成されている。
【００５５】
マッハツェンダー型光導波路３２は、レーザ光（入力光）の入射側に延びる１本の入力光導波路３２ａと、入力光導波路３２ａから二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃと、レーザ光の出射側に延びていてそれら位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃがつながる１本の出力光導波路３２ｄとから形成されている。入力光導波路３２ａや位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃ、出力光導波路３２ｄは、延伸方向と交差する方向の幅寸法Ｗが等しい。位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃは、それらの延伸方向の長さ寸法が等しい。
【００５６】
それら光導波路３２ａ〜３２ｄの幅寸法Ｗは、５〜１０μｍの範囲にある。各位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの延伸方向の長さ寸法は、３０〜４０ｍｍの範囲にある。位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃでは、その中央部分が幅方向へ所定寸法離間し、互いに平行して延びている。中央部分におけるそれら光導波路３２ｂ，３２ｃの離間寸法は、２０〜５０μｍの範囲にある。なお、光導波路３２ａ〜３２ｄの幅寸法Ｗや各位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの長さ寸法、中央部分におけるそれら光導波路３２ｂ，３２ｃの離間寸法について特に限定はなく、それら寸法を任意に設定することができる。
【００５７】
バッファ層３３は、光導波路３２を伝搬するレーザ光の一部がそれら変調電極３４，３５に吸収されることを防止する目的で設けられる。バッファ層３３は、ＳｉＯ２から作られ、その厚さ寸法が約２００ｎｍである。第１独立変調電極３４は、銅から作られたフィルム電極であり、増幅器１３に給電線３０を介して電気的に接続されている。第２独立変調電極３５は、銅から作られたフィルム電極であり、増幅器１３に給電線３０を介して電気的に接続されている。それら独立変調電極３４，３５では、第１独立変調電極３４が入力光導波路３２ａの側に位置し、第２独立変調電極３５が出力光導波路３２ｄの側に位置するように、延伸方向へ整然と並んでいる。
【００５８】
それら独立変調電極３４，３５は、信号電極３４ａ，３５ａと接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃとから形成されている。信号電極３４ａ，３５ａは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの間に配置され、それら光導波路３２ｂ，３２ｃの中央部分と平行して延伸方向へ延びている。信号電極３４ａ，３５ａは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの延伸方向において２つに分割された分割信号電極であり、それら分割信号電極どうしが互いに容量結合されている。それら信号電極３４ａ，３５ａの延伸方向の長さ寸法は、１５ｍｍである。
【００５９】
なお、信号電極３４ａ，３５ａの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。また、信号電極３４ａ，３５ａの延伸方向の長さ寸法に特に限定はなく、センシングする電波の周波数に応じてその長さを任意に設定することができる。たとえば、センシングする電波の周波数を所定の値に設定したときの信号電極３４ａ，３５ａの長さ寸法を基準長さとした場合、センシングする電波の周波数が所定の値から高くなるにつれて、信号電極３４ａ，３５ａの長さ寸法を基準長さよりも短くする。
【００６０】
それら接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃを挟んで信号電極３４ａ，３５ａの両側に配置され、それら光導波路３２ｂ，３２ｃと平行して延伸方向へ延びている。接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの延伸方向において２つに分割された分割接地電極であり、それら分割接地電極どうしが互いに容量結合されている。接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃは、接地されている。それら接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの延伸方向の長さ寸法は、１５ｍｍである。
【００６１】
なお、接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。また、接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの延伸方向の長さ寸法に特に限定はなく、センシングする電波の周波数に応じてその長さを任意に設定することができる。たとえば、センシングする電波の周波数を所定の値に設定したときの接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの長さ寸法を基準長さとした場合、センシングする電波の周波数が所定の値から高くなるにつれて、接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの長さ寸法を基準長さよりも短くする。
【００６２】
光変調器１９の入力光導波路３２ａは、シングルモード光ファイバー３６を介して偏波合成器２１に接続されている。偏波合成器２１は、シングルモード光ファイバー３７を介して光変調器用光源２０に接続されている。光変調器用光源２０は、所定の偏波面を有する第１のレーザ光（第１の入力光）を出射する光変調器用第１光源２０ａと、第１のレーザ光と９０°異なる偏波面を有する第２のレーザ光（第２の入力光）を出射する光変調器用第２光源２０ｂとから形成されている。偏波合成器２１は、光変調器用第１光源２０ａと光変調器用第２光源２０ｂとから出射（供給）されたそれらレーザ光を偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成する。
【００６３】
光変調器用第１光源２０ａは、偏波合成器２１（光変調器１９）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源であり、光変調器用第２光源２０ｂは、偏波合成器２１（光変調器１９）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源である。それら光源２０ａ，２０ｂから出射される半導体レーザ光は、１．５５μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量を有する。なお、それら光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光は、その波長が１．２６〜１．６８μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。レーザ光の波長が１．６８μｍを超過すると、光ファイバー３６，３７（光路）において不要なノイズが発生し、光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光にロスが生じる。レーザ光の電力量が１００ｍＷを超過すると、不必要な電力量を有するレーザ光を光変調器１９に供給することになり、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００６４】
Ｏ／Ｅ変換器２２は、シングルモード光ファイバー３８を介して光変調器１９の出力光導波路３２ｄに接続されている。Ｏ／Ｅ変換器２２は、光変調器１９から変調光を受光し、その変調光を電気信号に変換した後、その電気信号を出力する。なお、Ｏ／Ｅ変換器２２には、図示はしていないが、放送機がインターフェイスを介して接続されている。放送機は、Ｏ／Ｅ変換器２２から電気信号を受信し、その電気信号を用いて放送波として発信する。
【００６５】
この電波受信・光伝送システム１０Ａの動作を説明すると、以下のとおりである。なお、電波受信・光伝送システム１０ＡのスイッチがＯＮになり、各光源１６，１８，２０ａ，２０ｂからレーザ光が出射されているものとする。テレビジョン中継放送によって他のアンテナからＳＨＦ帯の電波が発信されると、その電波が電波受信・光伝送システム１０Ａのアンテナ１１に受信される。ＳＨＦ帯の電波は、所定の電界強度を有する電気信号となってアンテナ１１からフィルタ１２に出力される。アンテナ１１から出力された電気信号のうちの６〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号のみがフィルタ１２を通り、その電気信号が増幅器１３に出力される。
【００６６】
各光源１６（各光電変換素子用第１光源）は、１．４８μｍの波長であって３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、各光源１６から光ファイバー２９を通って各光電変換素子１５（各光電変換第１素子）に入射し、それら光電変換素子１５によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（駆動用電源）は、光電変換素子か１５ら給電線２８を通って増幅器１３を形成するデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに供給される。
【００６７】
光源１８（光電変換素子用第２光源）は、１．４８μｍの波長であって５０ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、光源１８から光ファイバー２７を通って光電変換素子１７（光電変換第２素子）に入射し、光電変換素子１７によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（バイアス電源）は、光電変換素子１７から給電線２５を通ってバイアス回路１４に供給され、バイアス回路１４からデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに供給される。
【００６８】
デプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに電力が供給され、ゲートにバイアス電圧が印可されるとともに、トランジスタ２３の各ドレインに電力が供給されると、トランジスタ２３の増幅作用が機能する。フィルタ１２を通った電気信号は、デプレッション型トランジスタ２３（増幅器１３）によってその電界強度が増幅される。増幅された電気信号は、増幅器１３から給電線３０を通って光変調器１９に出力される。
【００６９】
各光源２０ａ，２０ｂ（光変調器用第１および第２光源）は、１．５５μｍの波長であって５０ｍＷの電力量のレーザ光を出射している。レーザ光は、光源２０ａ，２０ｂから光ファイバー３７を通って偏波合成器２１に入射し、偏波合成器２１によって偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成される。合成レーザ光は、光ファイバー３６を通って光変調器１９に入射する。
【００７０】
光変調器１９では、図６に矢印Ｘ１で示すように、偏波合成器２１から出射された合成レーザ光が入力光導波路３２ａの入射口から導波路３２ａに進入し、位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃにおいて二分（分波）されて導波路３２ｂ，３２ｃに進入した後、出力光導波路３２ｄにおいて再び結合（合波）され、矢印Ｘ２で示すように、出力光導波路３２ｄから出射する。光変調器１９では、信号電極３４ａ，３５ａに入力された電気信号の電界強度（高周波信号）によって変調電極３４，３５（信号電極３４ａ，３５ａと接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃとの間）に電圧が印加されると、図７に矢印Ｚで示すＺ軸方向に互いに逆向きの電界がそれら位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃに印加される。
【００７１】
逆向きの電界が位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃに印加されることにより、光導波路３２ｂ，３２ｃにおける電気光学効果による屈折率変化の方向が互いに逆向きとなり、位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃを伝搬するレーザ光（合成レーザ光の一方のレーザ光）に互いに逆向きの位相シフトが生じる。その結果、レーザ光が出力光導波路３２ｄにおける結合時に互いに干渉し、レーザ光の強度が変調されて変調光になる。
【００７２】
光変調器１９によって変調された変調光は、出力光導波路３２ｄから出射され、光ファイバー３８を通ってＯ／Ｅ変換器２２に入射する。Ｏ／Ｅ変換器２２では、変調光を変換した電気信号を生成し、その電気信号をコンピュータに出力する。コンピュータは、Ｏ／Ｅ変換器２２から出力された電気信号に基づいてアンテナ１１が受信した電波の波形や周波数、振幅、電界強度、感度特性等を測定し、測定したそれらをディスプレイやプリンタから出力する。
【００７３】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能なデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、光源１６（光電変換素子用第１光源）につながる光電変換素子１５（光電変換第１素子）がデプレッション型トランジスタ２３に駆動用電源を供給し、光電変換素子用光源１８（第２光源）につながる光電変換素子１７（光電変換第２素子）がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４からトランジスタ２３に印可するバイアス電圧を安定させることができ、トランジスタ２３を確実に動作させることができるとともに、トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用してアンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００７４】
デプレッション型トランジスタ２３は動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路１４に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路１４が正常に動作しない場合があり、トランジスタ２３から形成された増幅器１３が正常に機能しない場合がある。しかし、電波受信・光伝送システム１０Ａは、光電変換素子１７（光電変換第２素子）がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４が正常に動作し、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００７５】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ａは、大きな電力をバイアス回路１４に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光源１６から光電変換素子１５に供給するレーザ光の電力量を大きくする必要がないとともに、光源１８から光電変換素子１７に供給するレーザ光の電力量を大きくする必要がなく、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができる。
【００７６】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、光変調器１９に偏光依存性があったとしても、さらに、光ファイバー３７，３８によってレーザ光（入力光）の偏波面が変わったとしても、偏波合成器２１から互いに直交する合成レーザ光（互いに直交する第１および第２の光）を光変調器１９に出射し、光変調器１９によっていずれか一方のレーザ光の強度が変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器２２に出射されるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００７７】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、外部から電力を供給することなく、レーザ光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ａは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００７８】
図８は、他の一例として示す電波受信・光伝送システム１０Ｂの構成図であり、図９は、図８の構成図のうちの増幅器１３の詳細を示す部分拡大図である。この電波受信・光伝送システム１０Ｂが図１のそれと異なるところは、光源１８（光電変換素子用第２光源）が存在せず、光分配器３９を有する点、光電変換素子１７（光電変換第２素子）が光分配器３９に接続されている点にあり、その他の構成は図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれらと同一であるから、図１や図２と同一の符号を付すとともに、図１や図２の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｂにおけるその他の構成の詳細な説明は省略する。
【００７９】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の電波のセンシングに使用される。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、アンテナ１１およびフィルタ１２と、増幅器１３（アンプ）およびバイアス回路１４と、光電変換素子１５（光電変換第１素子）および光源１６（光電変換素子用第１光源）と、光分配器３９と、光電変換素子１７（光電変換第２素子）と、光変調器１９および光変調器用光源２０と、偏波合成器２１と、Ｏ／Ｅ変換器２２とから構成されている。
【００８０】
アンテナ１１は、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の無線電波を受信し、受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度に比例した電気信号を誘起し、その電気信号を出力する。フィルタ１２は、図１のそれと同様に、アンテナ１１から出力された電気信号のうちの所定の電気信号（５〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号）のみを通し、その電気信号を増幅器１３に出力する。
【００８１】
増幅器１３は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号に電力を供給（補充）することで、その電気信号の電界強度を増幅する。増幅器１３は、図９に示すように、３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られている。それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点（トランジスタ電流）が５ｍＡであり、そのバイアス電流が０．０１ｍＡである（図４援用）。なお、それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点が２〜２０ｍＡの範囲にあればよい。
【００８２】
バイアス回路１４は、それらデプレッション型トランジスタ２３に一定のバイアス電圧を印加してトランジスタ２３を動作させる（図５参照）。光電変換素子１７は、シングルモード光ファイバー２７を介して光分配器３９に接続されている。光電変換素子１５（光電変換第１素子）は、図９に示すように、２つのそれがデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに給電線２８（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。それら光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して光分配器３９に接続されている。
【００８３】
光分配器３８は、シングルモード光ファイバー２９を介して２つの光源１６（光電変換素子用光源）に接続されている。光分配器３９は、それら光源１６から出射されたレーザ光を光電変換素子１５（光電変換第１素子）と光電変換素子１７（光電変換第２素子）とに分配する。それら光源１６は、１．４８μｍの波長を有するとともに、３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源１６から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１０〜１０００ｍＷの範囲にあればよい。
【００８４】
光分配器３９では、それら光電変換素子用光源１６から光分配器３９に入射したレーザ光（光）を１００％とした場合において、光分配器３９から光電変換第１素子１５に出射するレーザ光（光）と光分配器３９から光電変換第２素子１７に出射するレーザ光（光）との比率が（光電変換第１素子１５に出射するレーザ光９０〜９９％）：（光電変換第２素子１７に出射するレーザ光１〜１０％）である。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、１〜１０％の比率のレーザ光を光電変換第２素子１７に入射させてバイアス電圧を安定化させるとともに、光電変換第１素子１５に入射するレーザ光の比率を９０〜９９％にすることによってそれらデプレッション型トランジスタ２３を確実に動作させることができる。
【００８５】
光変調器１９は、増幅器１３の直近下位に設置され、増幅器１３に給電線３０（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。光変調器１９は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号の電界強度（増幅器１３によって増幅された電界強度）に応じてそこに入射するレーザ光（入力光）の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光をＯ／Ｅ変換器２２に出射する。光変調器１９は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｂにおける光変調器１９の説明は省略する。
【００８６】
光変調器１９は、その入力光導波路３２ａがシングルモード光ファイバー３６を介して偏波合成器２１に接続されている。偏波合成器２１は、シングルモード光ファイバー３７を介して光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂに接続されている。光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂは、１．５５μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。
【００８７】
Ｏ／Ｅ変換器２２は、シングルモード光ファイバー３８を介して光変調器１９の出力光導波路３２ｄに接続されている。Ｏ／Ｅ変換器２２は、光変調器１９から変調光を受光し、その変調光を電気信号に変換した後、その電気信号を出力する。なお、Ｏ／Ｅ変換器２２には、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａと同様に、放送機（図示せず）がインターフェイスを介して接続されている。
【００８８】
この電波受信・光伝送システム１０Ｂの動作を説明すると、以下のとおりである。なお、電波受信・光伝送システム１０ＢのスイッチがＯＮになり、各光源１６，２０ａ，２０ｂからレーザ光が出射されているものとする。他のアンテナからＳＨＦ帯の電波が発信されると、その電波が電波受信・光伝送システム１０Ｂのアンテナ１１に受信される。ＳＨＦ帯の電波は、所定の電界強度を有する電気信号となってアンテナ１１からフィルタ１２に出力される。アンテナ１１から出力された電気信号のうちの６〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号のみがフィルタ１２を通り、その電気信号が増幅器１３に出力される。
【００８９】
各光源１６（光電変換素子用光源）は、１．４８μｍの波長であって３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、各光源１６から光ファイバー２９を通って光分配器３９に入射した後、光分配器３９によって分配される。光分配器３９によって分配されたレーザ光の一方は、光ファイバー２９を通って各光電変換素子１５（各光電変換第１素子）に入射し、それら光電変換素子１５によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（駆動用電源）は、光電変換素子１５から給電線２８を通って増幅器１３を形成するデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに供給される。なお、光分配器３９に入射したレーザ光を１００％とした場合において、そのうちの９０〜９９％のレーザ光が各光電変換素子１５に入射する。
【００９０】
光分配器３９によって分配されたレーザ光の他方は、光ファイバー２７を通って光電変換素子１７（光電変換第２素子）に入射し、光電変換素子１７によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（バイアス電源）は、光電変換素子１７から給電線２５を通ってバイアス回路１４に供給され、バイアス回路１４からデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに供給される。なお、光分配器３９に入射したレーザ光を１００％とした場合において、そのうちの１〜１０％のレーザ光が光電変換素子１７に入射する。
【００９１】
デプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに電力が供給され、ゲートにバイアス電圧が印可されるとともに、トランジスタ２３の各ドレインに電力が供給されると、トランジスタ２３の増幅作用が機能する。フィルタ１２を通った電気信号は、デプレッション型トランジスタ２３（増幅器１３）によってその電界強度が増幅される。増幅された電気信号は、増幅器１３から給電線３０を通って光変調器１９に出力される。
【００９２】
各光源２０ａ，２０ｂ（光変調器用第１および第２光源）は、１．５５μｍの波長であって５０ｍＷの電力量のレーザ光を出射している。レーザ光は、光源２０ａ，２０ｂから光ファイバー３７を通って偏波合成器２１に入射し、偏波合成器２１によって偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成される。合成レーザ光は、光ファイバー３６を通って光変調器１９に入射する。光変調器１９におけるレーザ光（入力光）の変調は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することでその説明は省略する。
【００９３】
光変調器１９によって変調された変調光は、光変調器１９の出力光導波路３２ｄから出射され、光ファイバー３８を通ってＯ／Ｅ変換器２２に入射する。Ｏ／Ｅ変換器２２では、変調光を変換した電気信号を生成し、その電気信号を放送機に出力する。放送機は、Ｏ／Ｅ変換器２２から出力された電気信号を用いて放送波を発信する。
【００９４】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能なデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、光源１６から出射される光を分配する光分配器３９につながる各光電変換第１素子１５がトランジスタ２３に駆動用電源を供給し、光分配器３９につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４からトランジスタ２３に印可するバイアス電圧を安定させることができ、トランジスタ２３を確実に動作させることができるとともに、トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用してアンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００９５】
デプレッション型トランジスタ２３は動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路１４に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路１４が正常に動作しない場合があり、トランジスタ２３から形成された増幅器１３が正常に機能しない場合がある。しかし、電波受信・光伝送システム１０Ｂは、光分配器３９につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４が正常に動作し、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００９６】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、大きな電力をバイアス回路１４に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光源１６から光分配器３９を経由して光電変換第１素子１５に出射するレーザ光の電力量を大きくする必要がないとともに、光源１６から光分配器３９を経由して光電変換第２素子１７に出射するレーザ光の電力量を大きくする必要がなく、電波受信・光伝送システム１０Ｂの消費電力を少なくすることができる。
【００９７】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、光変調器１９に偏光依存性があったとしても、さらに、光ファイバー３７，３８によってレーザ光（入力光）の偏波面が変わったとしても、偏波合成器２１から互いに直交する合成レーザ光（互いに直交する第１および第２の光）を光変調器１９に出射し、光変調器１９によっていずれか一方のレーザ光の強度が変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器２２に出射されるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００９８】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、外部から電力を供給することなく、レーザ光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００９９】
図１０は、他の一例として示す電波受信・光伝送システム１０Ｃの構成図であり、図１１は、図１０の構成図のうちの増幅器１３の詳細を示す部分拡大図である。この電波受信・光伝送システム１０Ｃが図１のそれと異なるところは、光源１８（光電変換素子用第２光源）が存在せず、偏波分離器４０を有する点、光電変換素子１７（光電変換第２素子）が偏波分離器４０に接続されている点、光変調器１９と偏波分離器４０とが偏波保持光ファイバー４１によって接続されている点にあり、その他の構成は図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれらと同一であるから、図１や図２と同一の符号を付すとともに、図１や図２の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｃにおけるその他の構成の詳細な説明は省略する。
【０１００】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の電波のセンシングに使用される。電波受信・光伝送システム１０Ｃは、アンテナ１１およびフィルタ１２と、増幅器１３（アンプ）およびバイアス回路１４と、光電変換素子１５（光電変換第１素子）および光源１６（光電変換素子用第１光源）と、光電変換素子１７（光電変換第２素子）と、光変調器１９および光変調器用光源２０と、偏波合成器２１および偏波分離器４０と、Ｏ／Ｅ変換器２２とから構成されている。
【０１０１】
アンテナ１１は、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の無線電波を受信し、受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度に比例した電気信号を誘起し、その電気信号を出力する。フィルタ１２は、図１のそれと同様に、アンテナ１１から出力された電気信号のうちの所定の電気信号（５〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号）のみを通し、その電気信号を増幅器１３に出力する。
【０１０２】
増幅器１３は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号に電力を供給（補充）することで、その電気信号の電界強度を増幅する。増幅器１３は、図１１に示すように、３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られている。それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点（トランジスタ電流）が５ｍＡであり、そのバイアス電流が０．０１ｍＡである（図４援用）。なお、それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点が２〜２０ｍＡの範囲にあればよい。
【０１０３】
バイアス回路１４は、それらデプレッション型トランジスタ２３に一定のバイアス電圧を印加してトランジスタ２３を動作させる（図５参照）。光電変換素子１７は、シングルモード光ファイバー２７を介して偏波分離器４０に接続されている。
【０１０４】
光電変換素子１５（光電変換第１素子）は、図１１に示すように、２つのそれがデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに給電線２８（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。それら光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して光源１６（光電変換素子用光源）に接続されている。それら光源１６は、１．４８μｍの波長を有するとともに、３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源１６から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１０〜１０００ｍＷの範囲にあればよい。
【０１０５】
光変調器１９は、増幅器１３の直近下位に設置され、増幅器１３に給電線３０（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。光変調器１９は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号の電界強度（増幅器１３によって増幅された電界強度）に応じてそこに入射するレーザ光（入力光）の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光をＯ／Ｅ変換器２２に出射する。光変調器１９は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｂにおける光変調器１９の説明は省略する。
【０１０６】
光変調器１９は、その入力光導波路３２ａが偏波保持光ファイバー４１を介して偏波分離器４０に接続されている。偏波分離器４０は、シングルモード光ファイバー３７を介して偏波合成器２１に接続されている。偏波合成器２１は、シングルモード光ファイバー３７を介して光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂに接続されている。
【０１０７】
光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂは、１．５５μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。偏波分離器４０は、それら光源２０ａ，２０ｂから出射されて偏波合成器２１によって合成された合成レーザ光を分離し、一方のレーザ光を光電変換素子１７（光電変換第２素子）に出射し、他方のレーザ光を光変調器１９に出射する。
【０１０８】
Ｏ／Ｅ変換器２２は、シングルモード光ファイバー３８を介して光変調器１９の出力光導波路３２ｄに接続されている。Ｏ／Ｅ変換器２２は、光変調器１９から変調光を受光し、その変調光を電気信号に変換した後、その電気信号を出力する。なお、Ｏ／Ｅ変換器２２には、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａと同様に、コンピュータ（図示せず）がインターフェイスを介して接続されている。
【０１０９】
この電波受信・光伝送システム１０Ｃの動作を説明すると、以下のとおりである。なお、電波受信・光伝送システム１０ＣのスイッチがＯＮになり、各光源１６，２０ａ，２０ｂからレーザ光が出射されているものとする。他のアンテナからＳＨＦ帯の電波が発信されると、その電波が電波受信・光伝送システム１０Ｃのアンテナ１１に受信される。ＳＨＦ帯の電波は、所定の電界強度を有する電気信号となってアンテナ１１からフィルタ１２に出力される。アンテナ１１から出力された電気信号のうちの６〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号のみがフィルタ１２を通り、その電気信号が増幅器１３に出力される。
【０１１０】
各光源１６（光電変換素子用光源）は、１．４８μｍの波長であって３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、各光源１６から光ファイバー２９を通って各光電変換素子１５（各光電変換第１素子）に入射し、それら光電変換素子１５によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（駆動用電源）は、光電変換素子１５から給電線２８を通って増幅器１３を形成するデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに供給される。
【０１１１】
各光源２０ａ，２０ｂ（光変調器用第１および第２光源）は、１．５５μｍの波長であって５０ｍＷの電力量のレーザ光を出射している。レーザ光は、光源２０ａ，２０ｂから光ファイバー３７を通って偏波合成器２１に入射し、偏波合成器２１によって偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成される。合成レーザ光は、光ファイバー３６を通って偏波分離器４０に入射し、偏波分離器４０において分離される。偏波分離器４０において分離されたレーザ光のうちの一方は、偏波保持光ファイバー４１を通って光変調器１９に入射する。なお、光変調器１９に入射するレーザ光は偏波保持光ファイバー４１によってその偏波面が保持されるから、偏波面が変わることはなく、一定の偏波面を有するレーザ光が光変調器１９に入射する。
【０１１２】
偏波分離器４０において分離されたレーザ光のうちの他方は、光ファイバー２７を通って光電変換素子１７（光電変換第２素子）に入射し、光電変換素子１７によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（バイアス電源）は、光電変換素子１７から給電線２５を通ってバイアス回路１４に供給され、バイアス回路１４からデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに供給される。
【０１１３】
デプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに電力が供給され、ゲートにバイアス電圧が印可されるとともに、トランジスタ２３の各ドレインに電力が供給されると、トランジスタ２３の増幅作用が機能する。フィルタ１２を通った電気信号は、デプレッション型トランジスタ２３（増幅器１３）によってその電界強度が増幅される。増幅された電気信号は、増幅器１３から給電線３０を通って光変調器１９に出力される。
【０１１４】
光変調器１９におけるレーザ光（入力光）の変調は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することでその説明は省略する。なお、光変調器１９では、偏波分離器４０から出射された一方のレーザ光が入力光導波路３２ａの入射口から導波路３２ａに進入し、位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃにおいて二分（分波）されて導波路３２ｂ，３２ｃに進入した後、出力光導波路３２ｄにおいて再び結合（合波）され、矢印Ｘ２で示すように、出力光導波路３２ｄから出射する。
【０１１５】
光変調器１９によって変調された変調光は、光変調器１９の出力光導波路３２ｄから出射され、光ファイバー３８を通ってＯ／Ｅ変換器２２に入射する。Ｏ／Ｅ変換器２２では、変調光を変換した電気信号を生成し、その電気信号を放送機に出力する。放送機は、Ｏ／Ｅ変換器２２から出力された電気信号を用いて放送波を発信する。
【０１１６】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能なデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、光電変換素子用光源１６につながる各光電変換第１素子１５がトランジスタ２３に駆動用電源を供給し、偏波分離器４０につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４からトランジスタ２３に印可するバイアス電圧を安定させることができ、トランジスタ２３を確実に動作させることができるとともに、トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用してアンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【０１１７】
デプレッション型トランジスタ２３は動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路１４に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路１４が正常に動作しない場合があり、トランジスタ２３から形成された増幅器１３が正常に機能しない場合がある。しかし、電波受信・光伝送システム１０Ｃは、偏波分離器４０につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４が正常に動作し、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３の増幅作用を正常に機能させることができる。
【０１１８】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｃは、偏波合成器２１によって合成された合成レーザ光（入力光）を偏波分離器４０によって分離し、その一方を光電変換素子１７（光電変換第２素子）に出射してバイアス回路１４にバイアス電源を供給することで、大きな電力をバイアス回路１４に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用光源１６から光電変換素子１５（光電変換第１素子）に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂから光電変換素子１７に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、電波受信・光伝送システム１０Ｃの消費電力を少なくすることができる。
【０１１９】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、光変調器１９と偏波分離器４０とが偏波保持光ファイバー４１によって連結され、光変調器１９と偏波分離器４０との間においてレーザ光（入力光）の偏波面が変わることがないから、光変調器１９に偏光依存性があったとしても、一定の偏波面を有するレーザ光が光変調器１９によって変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器２２に出射されるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【０１２０】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、外部から電力を供給することなく、レーザ光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｃは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１０Ａ 電波受信・光伝送システム
１０Ｂ 電波受信・光伝送システム
１０Ｃ 電波受信・光伝送システム
１１ アンテナ
１２ フィルタ
１３ 増幅器
１４ バイアス回路
１５ 光電変換第１素子
１６ 光源（光電変換素子用光源）（光電変換素子用第１光源）
１７ 光電変換第２素子
１８ 光源（光電変換素子用第２光源）
１９ 光変調器
２０ 光変調器用光源
２０ａ 光変調器用第１光源
２０ｂ 光変調器用第２光源
２１ 偏波合成器
２２ Ｏ／Ｅ変換器
２３ デプレッション型トランジスタ
３１ 単結晶基板（基板）
３２ マッハツェンダー型光導波路（光導波路）
３２ａ 入力光導波路
３２ｂ 位相シフト光導波路
３２ｃ 位相シフト光導波路
３２ｄ 出力光導波路
３３ バッファ層
３４ 第１独立変調電極
３４ａ 信号電極
３４ｂ 接地電極
３４ｃ 接地電極
３５ 第２独立変調電極
３５ａ 信号電極
３５ｂ 接地電極
３５ｃ 接地電極
３９ 光分配器
４０ 偏波分離器
４１ 偏波保持光ファイバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器を利用してアンテナが受信した電波の電界強度をセンシングする電波受信・光伝送システムに関し、特に、放送用または通信用のＳＨＦ帯の電波の中継装置に好適に使用される干渉型導波路を有する電波受信・光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送の再送信方法に多様性を持たせる目的やネットワークの柔軟性を向上させる目的で、無線電波をそのまま光伝送する用途が拡大している。この場合、電気供給設備の不要化や雷害対策、電気ノイズ対策等の理由により、電波の受信点においてその電波を無給電で受信する手段が必要になる場合がある。そのためには、アンテナが受信した電波の電力のみによって光変調を行わなければならず、電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる高感度な電波受信・光伝送システムが必要になる。
【０００３】
そのような電波受信・光伝送システムとして、受信した電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、光電変換部にレーザ光を供給する第１光源と、供給されたレーザ光を電力に変換する光電変換部と、ここで発生した電圧を昇圧する昇圧回路と、その昇圧回路の出力によって駆動され、アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する増幅素子と、増幅された電界強度によってレーザ光の強度を変調する光変調器と、その光変調器に一定強度のレーザ光を供給する第２光源と、光変調器で変調された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成されたシステムがある（特許文献１参照）。この電波受信・光伝送システムでは、アンテナが受信した電波の電界強度を増幅素子によって増幅し、増幅した電界強度に応じて光の強度を変調する光変調器からＯ／Ｅ変換器に変調光を出射する。Ｏ／Ｅ変換器が変調光を変換した電気信号を出力し、アンテナが受信した電波をＯ／Ｅ変換器から出力された電気信号によってセンシングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に開示の電波受信・光伝送システムは、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の電波を受信し、ＵＨＦ帯の電波のセンシングに使用され、その電波の電界強度を増幅する増幅素子としてエンハンスト型トランジスタが利用されている。エンハンスト型トランジスタは、図１２の周波数特性が示すように、周波数が１ＧＨｚ近辺においてその利得が著しく低下し、１ＧＨｚを超過する周波数帯においてその増幅機能を保持することができない。したがって、特許文献１に開示の電波受信・光伝送システムは、３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのＵＨＦ帯の電波を増幅しつつその電波のセンシングに使用することはできるが、それよりも高い周波数を利用するＳＨＦ帯の電波のセンシングに使用することはできない。
【０００６】
本発明の目的は、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる電波受信・光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の前提は、所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、光変調器に入力光を出射する光変調器用光源と、光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システムである。
【０００８】
前記前提における本発明の電波受信・光伝送システムの第１の特徴は、電波がＳＨＦ帯のそれであり、電波受信・光伝送システムが、アンテナと光変調器との間に設置されてアンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、デプレッション型トランジスタに所定のバイアス電圧を印可してトランジスタを動作させるバイアス回路と、デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第１光源と、バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、光電変換第２素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第２光源とを含むことにある。
【０００９】
前記第１の特徴を有する本発明の一例としては、光電変換素子用第１光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光電変換素子用第２光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である。
【００１０】
前記前提における本発明の電波受信・光伝送システムの第２の特徴は、電波がＳＨＦ帯のそれであり、電波受信・光伝送システムが、アンテナと光変調器との間に設置されてアンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可してトランジスタを動作させるバイアス回路と、デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、光電変換第１および第２素子に光電変換用の光を分配する光分配器と、光分配器に光を出射する光電変換素子用光源とを含むことにある。
【００１１】
前記第２の特徴を有する本発明の一例としては、光電変換素子用光源から光分配器に入射した光を１００％とした場合において、光分配器から光電変換第１素子に出射する光と光分配器から光電変換第２素子に出射する光との比率が、光電変換第１素子に出射する光９０〜９９％：光電変換第２素子に出射する光１〜１０％である。
【００１２】
前記第２の特徴を有する本発明の他の一例としては、光変調器用光源が所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、電波受信・光伝送システムが光変調器と光変調器用第１および第２光源との間に設置されて光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器を含む。
【００１３】
前記前提における本発明の電波受信・光伝送システムの第３の特徴は、電波がＳＨＦ帯のそれであり、光変調器用光源が所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、電波受信・光伝送システムが、アンテナと光変調器との間に設置されてアンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可してトランジスタを動作させるバイアス回路と、デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用光源と、バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、光変調器と光変調器用第１および第２光源との間に設置されて光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器と、光変調器と偏波合成器との間に設置され、偏波合成器によって合成された入力光のうちの一方を光変調器に出射するとともに他方を光電変換第２素子に出射する偏波分離器とを含むことにある。
【００１４】
前記第３の特徴を有する本発明の一例としては、光変調器と偏波分離器とが偏波保持光ファイバーによって連結されている。
【００１５】
前記第２および第３の特徴を有する本発明の一例としては、光電変換素子用光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用第１および第２光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である。
【００１６】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の一例としては、増幅器の電力利得が５〜５０ｄＢの範囲にある。
【００１７】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、デプレッション型トランジスタの動作点が２〜２０ｍＡである。
【００１８】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、アンテナが受信する電波の周波数が５〜１２ＧＨｚである。
【００１９】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、光変調器が、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、基板に形成された光導波路と、基板上に設置されて光導波路の延伸方向へ並ぶ少なくとも２つの独立変調電極とを備え、光導波路が、光の入射側に延びる入力光導波路と、入力光導波路から二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路と、光の出射側に延びていてそれら位相シフト光導波路がつながる出力光導波路とから形成され、それら独立変調電極が、それら位相シフト導波路に並行して延伸方向へ延びるとともに、分配器によって分配された電気信号の電界強度をそれら位相シフト導波路に独立して印加することで位相シフト光導波路の屈折率を変化させる。
【００２０】
前記第１〜第３の特徴を有する本発明の他の一例としては、それら独立変調電極が互いに容量結合された複数の分割電極から形成されている。
【発明の効果】
【００２１】
第１の特徴を有する請求項１に記載された電波受信・光伝送システムによれば、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能な少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、光電変換素子用第１光源につながる光電変換第１素子がデプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給し、光電変換素子用第２光源につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路からデプレッション型トランジスタに印可するバイアス電圧を安定させることができ、デプレッション型トランジスタを確実に動作させることができるとともに、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００２２】
なお、デプレッション型トランジスタは動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路が正常に動作しない場合があり、トランジスタから形成された増幅器が正常に機能しない場合がある。しかし、第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路が正常に動作し、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００２３】
第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、大きな電力をバイアス回路に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用第１光源から光電変換第１素子に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光電変換素子用第２光源から光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、システムの消費電力を少なくすることができる。
【００２４】
第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、外部から電力を供給することなく、光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システムは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００２５】
前記第１の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光電変換素子用第１光源が０．８〜１．６μｍの波長を有するとともに１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光電変換素子用第２光源が０．８〜１．６μｍの波長を有するとともに１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用光源が１．２６〜１．６８μｍの波長を有するとともに１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあり、光変調器用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあるから、消費する電力が少ないにもかかわらず、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあり、光変調器用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあるから、レーザ光の光路におけるノイズを低減することができ、レーザ光のロスを少なくしつつＳＨＦ帯の電波のセンシングを行うことができる。
【００２６】
第２の特徴を有する請求項３に記載された電波受信・光伝送システムによれば、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能な少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、光電変換素子用光源から出射される光を分配する光分配器につながる光電変換第１素子がデプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給し、光分配器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路からデプレッション型トランジスタに印可するバイアス電圧を安定させることができ、デプレッション型トランジスタを確実に動作させることができるとともに、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００２７】
なお、デプレッション型トランジスタは動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路が正常に動作しない場合があり、トランジスタから形成された増幅器が正常に機能しない場合がある。しかし、第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、光分配器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路が正常に動作し、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００２８】
第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅させることができるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、大きな電力をバイアス回路に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用光源から光分配器を経由して光電変換第１素子に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光電変換素子用光源から光分配器を経由して光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、装置の消費電力を少なくすることができる。
【００２９】
第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、外部から電力を供給することなく、光を利用することで無給電で電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システムは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００３０】
前記第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光電変換素子用光源から光分配器に入射した光を１００％とした場合において、光分配器から光電変換第１素子に出射する光と光分配器から光電変換第２素子に出射する光との比率が光電変換第１素子に出射する光９０〜９９％：光電変換第２素子に出射する光１〜１０％である電波受信・光伝送システムは、１〜１０％の比率の光を光電変換第２素子に入射させてバイアス電圧を安定化させるとともに、光電変換第１素子に入射する光の比率を９０〜９９％にすることによってデプレッション型トランジスタを確実に動作させることができる。電波受信・光伝送システムは、少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅させることができ、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。
【００３１】
前記第１および第２の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光変調器用光源が所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、光変調器と光変調器用第１および第２光源との間に設置されて光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器を含む電波受信・光伝送システムは、光変調器に偏光依存性があり、光路によって入力光の偏波面が変わったとしても、互いに直交する第１および第２の光を光変調器に出射し、光変調器によっていずれか一方の入力光の強度が変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器に出射されるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００３２】
第３の特徴を有する請求項６に記載された電波受信・光伝送システムによれば、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能な少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、光電変換素子用光源につながる光電変換第１素子がデプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給し、偏波分離器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路からデプレッション型トランジスタに印可するバイアス電圧を安定させることができ、デプレッション型トランジスタを確実に動作させることができるとともに、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００３３】
なお、デプレッション型トランジスタは動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路が正常に動作しない場合があり、トランジスタから形成された増幅器が正常に機能しない場合がある。しかし、第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、偏波分離器につながる光電変換第２素子がバイアス回路に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路が正常に動作し、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００３４】
第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、偏波合成器によって合成された入力光を偏波分離器によって分離し、その一方を光電変換第２素子に出射してバイアス回路にバイアス電源を供給することで、大きな電力をバイアス回路に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用光源から光電変換第１素子に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光変調器用第１および第２光源から光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、装置の消費電力を少なくすることができる。
【００３５】
第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムは、外部から電力を供給することなく、光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システムは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００３６】
前記第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光変調器と偏波分離器とが偏波保持光ファイバーによって連結されている電波受信・光伝送システムは、偏波保持光ファイバーを利用することで、光変調器と偏波分離器との間において入力光の偏波面が変わることはなく、光変調器によって入力光の強度が確実に変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器に出射されるから、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００３７】
前記第２および第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光電変換素子用光源が０．８〜１．６μｍの波長を有するとともに１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、光変調器用第１および第２光源が１．２６〜１．６８μｍの波長を有するとともに１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあり、光変調器用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の電力量が前記範囲にあるから、消費する電力が少ないにもかかわらず、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システムは、光電変換素子用光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあり、光変調器用第１および第２光源であるレーザ光源から出射されるレーザ光の波長が前記範囲にあるから、レーザ光の光路におけるノイズを低減することができ、レーザ光のロスを少なくしつつＳＨＦ帯の電波のセンシングを行うことができる。
【００３８】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、増幅器の電力利得が５〜５０ｄＢの範囲にある電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器の電力利得が前記範囲にあるから、その増幅器を利用してアンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅することができ、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。
【００３９】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、デプレッション型トランジスタの動作点が２〜２０ｍＡである電波受信・光伝送システムは、トランジスタの動作点（トランジスタ電流）が前記範囲にあるから、少ない電力でデプレッション型トランジスタが動作し、光電変換第２素子に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、装置の消費電力を少なくすることができる。
【００４０】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、アンテナが受信する電波の周波数が５〜１２ＧＨｚである電波受信・光伝送システムは、デプレッション型トランジスタから形成された増幅器を利用してアンテナが受信した前記周波数の電波の電界強度を確実に増幅することができ、前記周波数のＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。
【００４１】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、光変調器が基板と基板に形成された光導波路と基板上に設置されて光導波路の延伸方向へ並ぶ少なくとも２つの独立変調電極とを備え、それら独立変調電極が分配器によって分配された電気信号の電界強度をそれら位相シフト導波路に独立して印加する電波受信・光伝送システムは、それら独立変調電極によって印加された電界強度によって位相シフト光導波路の屈折率を変化させ、位相シフト光導波路を通る入力光の強度を変調するから、電波のセンシング感度を確実に高くすることができ、外部から電力を供給することなく、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。電波受信・光伝送システムは、その光変調器を利用することで、ＳＨＦ帯の電波のセンシング効率を高くすることができ、ＳＨＦ帯の電波のセンシングを確実に行うことができる。
【００４２】
前記第１〜第３の特徴を有する電波受信・光伝送システムにおいて、それら独立変調電極が互いに容量結合された複数の分割電極から形成された電波受信・光伝送システムは、独立変調電極の電極容量を低減することができ、光変調器における電波のセンシング感度を確実に向上させることができる。電波受信・光伝送システムは、変調電極の電極容量を低減しつつ、電波のセンシング感度を高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信したＳＨＦ帯の電波の電力のみによってその電波のセンシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一例として示す電波受信・光伝送システムの構成図。
【図２】一例として示す光変調器の構成図。
【図３】デプレッション型トランジスタの周波数特性の一例を示す図。
【図４】デプレッション型トランジスタの動作特性の一例を示す図。
【図５】バイアス回路およびデプレッション型トランジスタへの電力供給を説明する図。
【図６】一例として示す光変調器の構成図。
【図７】図６の７−７線端面図。
【図８】他の一例として示す電波受信・光伝送システムの構成図。
【図９】図８の構成図のうちの増幅器の詳細を示す部分拡大図。
【図１０】他の一例として示す電波受信・光伝送システムの構成図。
【図１１】図１０の構成図のうちの増幅器の詳細を示す部分拡大図。
【図１２】エンハンスト型トランジスタの周波数特性の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
一例として示す電波受信・光伝送システム１０Ａの構成図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る電波受信・光伝送システムの詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、図１の構成図のうちの増幅器１３の詳細を示す部分拡大図であり、図３は、デプレッション型トランジスタ２３の周波数特性を示す図である。図４は、デプレッション型トランジスタ２３の動作特性を示す図であり、図５は、バイアス回路１４およびデプレッション型トランジスタ２３への電力供給を説明する図である。図６は、一例として示す光変調器１９の構成図であり、図７は、図６の７−７線端面図である。図６，７では、延伸方向（光（レーザ光）の伝搬方向）を矢印Ａ（図６のみ）、幅方向を矢印Ｂで示し、厚み方向を矢印Ｃ（図７のみ）で示す。
【００４５】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、ＳＨＦ（super high frequency）帯の電波のセンシングに使用される。電波受信・光伝送システム１０Ａは、アンテナ１１およびフィルタ１２と、増幅器１３（アンプ）およびバイアス回路１４と、光電変換素子１５（光電変換第１素子）および光電変換素子用光源１６（光電変換素子用第１光源）と、光電変換素子１７（光電変換第２素子）および光電変換素子用光源１８（光電変換素子用第２光源）と、光変調器１９および光変調器用光源２０と、偏波合成器２１と、Ｏ／Ｅ変換器２２とから構成されている。
【００４６】
アンテナ１１は、ＳＨＦ帯の無線電波を受信し、受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度に比例した電気信号を誘起し、その電気信号を出力する。アンテナ１１には、５０Ωインピーダンスのそれが使用されている。なお、アンテナ１１が受信可能な電波の周波数帯域について特に限定はない。また、アンテナ１１の種類について特に限定はなく、１／２波長ダイポールアンテナや１／４波長グランドプレーンアンテナ、３エレメント八木アンテナ、携帯基地局用セクターアンテナ、スリーブアンテナ、ディスコーンアンテナ、バイコニカルアンテナ等の現在存在するあらゆるアンテナを使用することができる。フィルタ１２は、アンテナ１１から出力された電気信号のうちの所定の電気信号（５〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号）のみを通し、その電気信号を増幅器１３に出力する。
【００４７】
増幅器１３は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号に電力を供給（補充）することで、その電気信号の電界強度を増幅する。増幅器１３は、図２に示すように、３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られている。デプレッション型トランジスタ２３は、図３に示すように、周波数が約１２ＧＨｚまでその利得が大きく低下せず、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅することができる。デプレッション型トランジスタ２３は、ゲート電圧を印可しない場合にチャネルが存在し、その動作開始時のバイアス電圧０Ｖにおいて大きなドレイン電流が流れる。なお、図示の増幅器１３は３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られているが、トランジスタ２３の個数に特に限定はなく、１つや２つまたは４つ以上のデプレッション型トランジスタ２３から増幅器１３が作られていてもよい。
【００４８】
それらデプレッション型トランジスタ２３は、図４に示すように、その動作点（トランジスタ電流）が５ｍＡであり、そのバイアス電流が０．０１ｍＡである。なお、それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点が２〜２０ｍＡの範囲にあればよい。トランジスタ２３の動作点が２０ｍＡを超過すると、トランジスタ２３が大きな電力でしか駆動せず、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａにおいて使用する光源１６（光電変換素子用第１光源）の電力量を少なくすることができず、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００４９】
バイアス回路１４は、それらデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに印加するバイアス電圧を一定に保持し、それらトランジスタ２３に一定のバイアス電圧を印加してトランジスタ２３を動作させる。バイアス回路１４は、図５に示すように、抵抗２４を介在させた状態で光電変換素子１７（光電変換第２素子）に給電線２５（同軸ケーブル）を介して電気的に接続され、さらに、抵抗２６を介在させた状態で接地されている。光電変換素子１７は、受光した光を電力に変換し、その電力（バイアス電源）をバイアス回路１４に供給する。光電変換素子１７は、シングルモード光ファイバー２７を介して光源１８（光電変換素子用第２光源）に接続されている。
【００５０】
光源１８（光電変換素子用第２光源）は、光電変換素子１７（光電変換第２素子）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源である。光源１８から出射される半導体レーザ光は、１．４８μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量を有する。なお、光源１８から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。レーザ光の波長が１．６μｍを超過すると、光ファイバー２７（光路）において不要なノイズが発生し、光源１８から出射されるレーザ光にロスが生じる。レーザ光の電力量が１００ｍＷを超過すると、不必要な電力をバイアス回路１４に供給することになり、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａにおいて使用する光源１８の電力量を少なくすることができず、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００５１】
光電変換素子１５（光電変換第１素子）は、図２に示すように、２つのそれがデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに給電線２８（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。それら光電変換素子１５は、受光したレーザ光（光）を電力に変換し、その電力（駆動用電源）をトランジスタ２３に供給する。一方の光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して一方の光源１６（光電変換素子用第１光源）に接続され、他方の光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して他方の光源１６（光電変換素子用第１光源）に接続されている。
【００５２】
それら光源１６（光電変換素子用第１光源）は、光電変換素子１５（光電変換第１素子）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源である。光源１６から出射される半導体レーザ光は、１．４８μｍの波長を有するとともに、３００ｍＷの電力量を有する。なお、光源１６から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１０〜１０００ｍＷの範囲にあればよい。レーザ光の波長が１．６μｍを超過すると、光ファイバー２９（光路）において不要なノイズが発生し、光源１６から出射されるレーザ光にロスが生じる。レーザ光の電力量が１０００ｍＷを超過すると、不必要な電力をトランジスタ２３に供給することになり、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａにおいて使用する光源１６の電力量を少なくすることができず、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００５３】
光変調器１９は、増幅器１３の直近下位に設置され、増幅器１３に給電線３０（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。光変調器１９は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号の電界強度（増幅器１３によって増幅された電界強度）に応じてそこに入射するレーザ光（入力光）の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光をＯ／Ｅ変換器２２に出射する。
【００５４】
光変調器１９は、電気光学効果を有する結晶基板であるＸカットのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶（材料）から作られた単結晶基板３１と、基板３１の上面側にＴｉ拡散によって作られたマッハツェンダー型光導波路３２と、基板３１の上面側に成膜されたバッファ層３３と、バッファ層３３の上に設置されたフィルム状の２つの第１および第２独立変調電極３４，３５とから形成されている。
【００５５】
マッハツェンダー型光導波路３２は、レーザ光（入力光）の入射側に延びる１本の入力光導波路３２ａと、入力光導波路３２ａから二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃと、レーザ光の出射側に延びていてそれら位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃがつながる１本の出力光導波路３２ｄとから形成されている。入力光導波路３２ａや位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃ、出力光導波路３２ｄは、延伸方向と交差する方向の幅寸法Ｗが等しい。位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃは、それらの延伸方向の長さ寸法が等しい。
【００５６】
それら光導波路３２ａ〜３２ｄの幅寸法Ｗは、５〜１０μｍの範囲にある。各位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの延伸方向の長さ寸法は、３０〜４０ｍｍの範囲にある。位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃでは、その中央部分が幅方向へ所定寸法離間し、互いに平行して延びている。中央部分におけるそれら光導波路３２ｂ，３２ｃの離間寸法は、２０〜５０μｍの範囲にある。なお、光導波路３２ａ〜３２ｄの幅寸法Ｗや各位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの長さ寸法、中央部分におけるそれら光導波路３２ｂ，３２ｃの離間寸法について特に限定はなく、それら寸法を任意に設定することができる。
【００５７】
バッファ層３３は、光導波路３２を伝搬するレーザ光の一部がそれら変調電極３４，３５に吸収されることを防止する目的で設けられる。バッファ層３３は、ＳｉＯ２から作られ、その厚さ寸法が約２００ｎｍである。第１独立変調電極３４は、銅から作られたフィルム電極であり、増幅器１３に給電線３０を介して電気的に接続されている。第２独立変調電極３５は、銅から作られたフィルム電極であり、増幅器１３に給電線３０を介して電気的に接続されている。それら独立変調電極３４，３５では、第１独立変調電極３４が入力光導波路３２ａの側に位置し、第２独立変調電極３５が出力光導波路３２ｄの側に位置するように、延伸方向へ整然と並んでいる。
【００５８】
それら独立変調電極３４，３５は、信号電極３４ａ，３５ａと接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃとから形成されている。信号電極３４ａ，３５ａは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの間に配置され、それら光導波路３２ｂ，３２ｃの中央部分と平行して延伸方向へ延びている。信号電極３４ａ，３５ａは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの延伸方向において２つに分割された分割信号電極であり、それら分割信号電極どうしが互いに容量結合されている。それら信号電極３４ａ，３５ａの延伸方向の長さ寸法は、１５ｍｍである。
【００５９】
なお、信号電極３４ａ，３５ａの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。また、信号電極３４ａ，３５ａの延伸方向の長さ寸法に特に限定はなく、センシングする電波の周波数に応じてその長さを任意に設定することができる。たとえば、センシングする電波の周波数を所定の値に設定したときの信号電極３４ａ，３５ａの長さ寸法を基準長さとした場合、センシングする電波の周波数が所定の値から高くなるにつれて、信号電極３４ａ，３５ａの長さ寸法を基準長さよりも短くする。
【００６０】
それら接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃを挟んで信号電極３４ａ，３５ａの両側に配置され、それら光導波路３２ｂ，３２ｃと平行して延伸方向へ延びている。接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃは、位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃの延伸方向において２つに分割された分割接地電極であり、それら分割接地電極どうしが互いに容量結合されている。接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃは、接地されている。それら接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの延伸方向の長さ寸法は、１５ｍｍである。
【００６１】
なお、接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。また、接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの延伸方向の長さ寸法に特に限定はなく、センシングする電波の周波数に応じてその長さを任意に設定することができる。たとえば、センシングする電波の周波数を所定の値に設定したときの接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの長さ寸法を基準長さとした場合、センシングする電波の周波数が所定の値から高くなるにつれて、接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃの長さ寸法を基準長さよりも短くする。
【００６２】
光変調器１９の入力光導波路３２ａは、シングルモード光ファイバー３６を介して偏波合成器２１に接続されている。偏波合成器２１は、シングルモード光ファイバー３７を介して光変調器用光源２０に接続されている。光変調器用光源２０は、所定の偏波面を有する第１のレーザ光（第１の入力光）を出射する光変調器用第１光源２０ａと、第１のレーザ光と９０°異なる偏波面を有する第２のレーザ光（第２の入力光）を出射する光変調器用第２光源２０ｂとから形成されている。偏波合成器２１は、光変調器用第１光源２０ａと光変調器用第２光源２０ｂとから出射（供給）されたそれらレーザ光を偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成する。
【００６３】
光変調器用第１光源２０ａは、偏波合成器２１（光変調器１９）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源であり、光変調器用第２光源２０ｂは、偏波合成器２１（光変調器１９）に半導体レーザ光を出射（供給）するレーザ光源である。それら光源２０ａ，２０ｂから出射される半導体レーザ光は、１．５５μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量を有する。なお、それら光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光は、その波長が１．２６〜１．６８μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。レーザ光の波長が１．６８μｍを超過すると、光ファイバー３６，３７（光路）において不要なノイズが発生し、光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光にロスが生じる。レーザ光の電力量が１００ｍＷを超過すると、不必要な電力量を有するレーザ光を光変調器１９に供給することになり、その結果、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができない。
【００６４】
Ｏ／Ｅ変換器２２は、シングルモード光ファイバー３８を介して光変調器１９の出力光導波路３２ｄに接続されている。Ｏ／Ｅ変換器２２は、光変調器１９から変調光を受光し、その変調光を電気信号に変換した後、その電気信号を出力する。なお、Ｏ／Ｅ変換器２２には、図示はしていないが、放送機がインターフェイスを介して接続されている。放送機は、Ｏ／Ｅ変換器２２から電気信号を受信し、その電気信号を用いて放送波として発信する。
【００６５】
この電波受信・光伝送システム１０Ａの動作を説明すると、以下のとおりである。なお、電波受信・光伝送システム１０ＡのスイッチがＯＮになり、各光源１６，１８，２０ａ，２０ｂからレーザ光が出射されているものとする。テレビジョン中継放送によって他のアンテナからＳＨＦ帯の電波が発信されると、その電波が電波受信・光伝送システム１０Ａのアンテナ１１に受信される。ＳＨＦ帯の電波は、所定の電界強度を有する電気信号となってアンテナ１１からフィルタ１２に出力される。アンテナ１１から出力された電気信号のうちの６〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号のみがフィルタ１２を通り、その電気信号が増幅器１３に出力される。
【００６６】
各光源１６（各光電変換素子用第１光源）は、１．４８μｍの波長であって３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、各光源１６から光ファイバー２９を通って各光電変換素子１５（各光電変換第１素子）に入射し、それら光電変換素子１５によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（駆動用電源）は、光電変換素子か１５ら給電線２８を通って増幅器１３を形成するデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに供給される。
【００６７】
光源１８（光電変換素子用第２光源）は、１．４８μｍの波長であって５０ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、光源１８から光ファイバー２７を通って光電変換素子１７（光電変換第２素子）に入射し、光電変換素子１７によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（バイアス電源）は、光電変換素子１７から給電線２５を通ってバイアス回路１４に供給され、バイアス回路１４からデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに供給される。
【００６８】
デプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに電力が供給され、ゲートにバイアス電圧が印可されるとともに、トランジスタ２３の各ドレインに電力が供給されると、トランジスタ２３の増幅作用が機能する。フィルタ１２を通った電気信号は、デプレッション型トランジスタ２３（増幅器１３）によってその電界強度が増幅される。増幅された電気信号は、増幅器１３から給電線３０を通って光変調器１９に出力される。
【００６９】
各光源２０ａ，２０ｂ（光変調器用第１および第２光源）は、１．５５μｍの波長であって５０ｍＷの電力量のレーザ光を出射している。レーザ光は、光源２０ａ，２０ｂから光ファイバー３７を通って偏波合成器２１に入射し、偏波合成器２１によって偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成される。合成レーザ光は、光ファイバー３６を通って光変調器１９に入射する。
【００７０】
光変調器１９では、図６に矢印Ｘ１で示すように、偏波合成器２１から出射された合成レーザ光が入力光導波路３２ａの入射口から導波路３２ａに進入し、位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃにおいて二分（分波）されて導波路３２ｂ，３２ｃに進入した後、出力光導波路３２ｄにおいて再び結合（合波）され、矢印Ｘ２で示すように、出力光導波路３２ｄから出射する。光変調器１９では、信号電極３４ａ，３５ａに入力された電気信号の電界強度（高周波信号）によって変調電極３４，３５（信号電極３４ａ，３５ａと接地電極３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃとの間）に電圧が印加されると、図７に矢印Ｚで示すＺ軸方向に互いに逆向きの電界がそれら位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃに印加される。
【００７１】
逆向きの電界が位相シフト光導波路３２ｂ，３２ｃに印加されることにより、光導波路３２ｂ，３２ｃにおける電気光学効果による屈折率変化の方向が互いに逆向きとなり、位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃを伝搬するレーザ光（合成レーザ光の一方のレーザ光）に互いに逆向きの位相シフトが生じる。その結果、レーザ光が出力光導波路３２ｄにおける結合時に互いに干渉し、レーザ光の強度が変調されて変調光になる。
【００７２】
光変調器１９によって変調された変調光は、出力光導波路３２ｄから出射され、光ファイバー３８を通ってＯ／Ｅ変換器２２に入射する。Ｏ／Ｅ変換器２２では、変調光を変換した電気信号を生成し、その電気信号をコンピュータに出力する。コンピュータは、Ｏ／Ｅ変換器２２から出力された電気信号に基づいてアンテナ１１が受信した電波の波形や周波数、振幅、電界強度、感度特性等を測定し、測定したそれらをディスプレイやプリンタから出力する。
【００７３】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能なデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、光源１６（光電変換素子用第１光源）につながる光電変換素子１５（光電変換第１素子）がデプレッション型トランジスタ２３に駆動用電源を供給し、光電変換素子用光源１８（第２光源）につながる光電変換素子１７（光電変換第２素子）がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４からトランジスタ２３に印可するバイアス電圧を安定させることができ、トランジスタ２３を確実に動作させることができるとともに、トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用してアンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００７４】
デプレッション型トランジスタ２３は動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路１４に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路１４が正常に動作しない場合があり、トランジスタ２３から形成された増幅器１３が正常に機能しない場合がある。しかし、電波受信・光伝送システム１０Ａは、光電変換素子１７（光電変換第２素子）がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４が正常に動作し、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００７５】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ａは、大きな電力をバイアス回路１４に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光源１６から光電変換素子１５に供給するレーザ光の電力量を大きくする必要がないとともに、光源１８から光電変換素子１７に供給するレーザ光の電力量を大きくする必要がなく、電波受信・光伝送システム１０Ａの消費電力を少なくすることができる。
【００７６】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、光変調器１９に偏光依存性があったとしても、さらに、光ファイバー３７，３８によってレーザ光（入力光）の偏波面が変わったとしても、偏波合成器２１から互いに直交する合成レーザ光（互いに直交する第１および第２の光）を光変調器１９に出射し、光変調器１９によっていずれか一方のレーザ光の強度が変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器２２に出射されるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００７７】
電波受信・光伝送システム１０Ａは、外部から電力を供給することなく、レーザ光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ａは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００７８】
図８は、他の一例として示す電波受信・光伝送システム１０Ｂの構成図であり、図９は、図８の構成図のうちの増幅器１３の詳細を示す部分拡大図である。この電波受信・光伝送システム１０Ｂが図１のそれと異なるところは、光源１８（光電変換素子用第２光源）が存在せず、光分配器３９を有する点、光電変換素子１７（光電変換第２素子）が光分配器３９に接続されている点にあり、その他の構成は図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれらと同一であるから、図１や図２と同一の符号を付すとともに、図１や図２の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｂにおけるその他の構成の詳細な説明は省略する。
【００７９】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の電波のセンシングに使用される。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、アンテナ１１およびフィルタ１２と、増幅器１３（アンプ）およびバイアス回路１４と、光電変換素子１５（光電変換第１素子）および光源１６（光電変換素子用第１光源）と、光分配器３９と、光電変換素子１７（光電変換第２素子）と、光変調器１９および光変調器用光源２０と、偏波合成器２１と、Ｏ／Ｅ変換器２２とから構成されている。
【００８０】
アンテナ１１は、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の無線電波を受信し、受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度に比例した電気信号を誘起し、その電気信号を出力する。フィルタ１２は、図１のそれと同様に、アンテナ１１から出力された電気信号のうちの所定の電気信号（５〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号）のみを通し、その電気信号を増幅器１３に出力する。
【００８１】
増幅器１３は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号に電力を供給（補充）することで、その電気信号の電界強度を増幅する。増幅器１３は、図９に示すように、３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られている。それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点（トランジスタ電流）が５ｍＡであり、そのバイアス電流が０．０１ｍＡである（図４援用）。なお、それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点が２〜２０ｍＡの範囲にあればよい。
【００８２】
バイアス回路１４は、それらデプレッション型トランジスタ２３に一定のバイアス電圧を印加してトランジスタ２３を動作させる（図５参照）。光電変換素子１７は、シングルモード光ファイバー２７を介して光分配器３９に接続されている。光電変換素子１５（光電変換第１素子）は、図９に示すように、２つのそれがデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに給電線２８（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。それら光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して光分配器３９に接続されている。
【００８３】
光分配器３８は、シングルモード光ファイバー２９を介して２つの光源１６（光電変換素子用光源）に接続されている。光分配器３９は、それら光源１６から出射されたレーザ光を光電変換素子１５（光電変換第１素子）と光電変換素子１７（光電変換第２素子）とに分配する。それら光源１６は、１．４８μｍの波長を有するとともに、３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源１６から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１０〜１０００ｍＷの範囲にあればよい。
【００８４】
光分配器３９では、それら光電変換素子用光源１６から光分配器３９に入射したレーザ光（光）を１００％とした場合において、光分配器３９から光電変換第１素子１５に出射するレーザ光（光）と光分配器３９から光電変換第２素子１７に出射するレーザ光（光）との比率が（光電変換第１素子１５に出射するレーザ光９０〜９９％）：（光電変換第２素子１７に出射するレーザ光１〜１０％）である。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、１〜１０％の比率のレーザ光を光電変換第２素子１７に入射させてバイアス電圧を安定化させるとともに、光電変換第１素子１５に入射するレーザ光の比率を９０〜９９％にすることによってそれらデプレッション型トランジスタ２３を確実に動作させることができる。
【００８５】
光変調器１９は、増幅器１３の直近下位に設置され、増幅器１３に給電線３０（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。光変調器１９は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号の電界強度（増幅器１３によって増幅された電界強度）に応じてそこに入射するレーザ光（入力光）の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光をＯ／Ｅ変換器２２に出射する。光変調器１９は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｂにおける光変調器１９の説明は省略する。
【００８６】
光変調器１９は、その入力光導波路３２ａがシングルモード光ファイバー３６を介して偏波合成器２１に接続されている。偏波合成器２１は、シングルモード光ファイバー３７を介して光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂに接続されている。光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂは、１．５５μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。
【００８７】
Ｏ／Ｅ変換器２２は、シングルモード光ファイバー３８を介して光変調器１９の出力光導波路３２ｄに接続されている。Ｏ／Ｅ変換器２２は、光変調器１９から変調光を受光し、その変調光を電気信号に変換した後、その電気信号を出力する。なお、Ｏ／Ｅ変換器２２には、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａと同様に、放送機（図示せず）がインターフェイスを介して接続されている。
【００８８】
この電波受信・光伝送システム１０Ｂの動作を説明すると、以下のとおりである。なお、電波受信・光伝送システム１０ＢのスイッチがＯＮになり、各光源１６，２０ａ，２０ｂからレーザ光が出射されているものとする。他のアンテナからＳＨＦ帯の電波が発信されると、その電波が電波受信・光伝送システム１０Ｂのアンテナ１１に受信される。ＳＨＦ帯の電波は、所定の電界強度を有する電気信号となってアンテナ１１からフィルタ１２に出力される。アンテナ１１から出力された電気信号のうちの６〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号のみがフィルタ１２を通り、その電気信号が増幅器１３に出力される。
【００８９】
各光源１６（光電変換素子用光源）は、１．４８μｍの波長であって３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、各光源１６から光ファイバー２９を通って光分配器３９に入射した後、光分配器３９によって分配される。光分配器３９によって分配されたレーザ光の一方は、光ファイバー２９を通って各光電変換素子１５（各光電変換第１素子）に入射し、それら光電変換素子１５によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（駆動用電源）は、光電変換素子１５から給電線２８を通って増幅器１３を形成するデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに供給される。なお、光分配器３９に入射したレーザ光を１００％とした場合において、そのうちの９０〜９９％のレーザ光が各光電変換素子１５に入射する。
【００９０】
光分配器３９によって分配されたレーザ光の他方は、光ファイバー２７を通って光電変換素子１７（光電変換第２素子）に入射し、光電変換素子１７によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（バイアス電源）は、光電変換素子１７から給電線２５を通ってバイアス回路１４に供給され、バイアス回路１４からデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに供給される。なお、光分配器３９に入射したレーザ光を１００％とした場合において、そのうちの１〜１０％のレーザ光が光電変換素子１７に入射する。
【００９１】
デプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに電力が供給され、ゲートにバイアス電圧が印可されるとともに、トランジスタ２３の各ドレインに電力が供給されると、トランジスタ２３の増幅作用が機能する。フィルタ１２を通った電気信号は、デプレッション型トランジスタ２３（増幅器１３）によってその電界強度が増幅される。増幅された電気信号は、増幅器１３から給電線３０を通って光変調器１９に出力される。
【００９２】
各光源２０ａ，２０ｂ（光変調器用第１および第２光源）は、１．５５μｍの波長であって５０ｍＷの電力量のレーザ光を出射している。レーザ光は、光源２０ａ，２０ｂから光ファイバー３７を通って偏波合成器２１に入射し、偏波合成器２１によって偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成される。合成レーザ光は、光ファイバー３６を通って光変調器１９に入射する。光変調器１９におけるレーザ光（入力光）の変調は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することでその説明は省略する。
【００９３】
光変調器１９によって変調された変調光は、光変調器１９の出力光導波路３２ｄから出射され、光ファイバー３８を通ってＯ／Ｅ変換器２２に入射する。Ｏ／Ｅ変換器２２では、変調光を変換した電気信号を生成し、その電気信号を放送機に出力する。放送機は、Ｏ／Ｅ変換器２２から出力された電気信号を用いて放送波を発信する。
【００９４】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能なデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、光源１６から出射される光を分配する光分配器３９につながる各光電変換第１素子１５がトランジスタ２３に駆動用電源を供給し、光分配器３９につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４からトランジスタ２３に印可するバイアス電圧を安定させることができ、トランジスタ２３を確実に動作させることができるとともに、トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用してアンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【００９５】
デプレッション型トランジスタ２３は動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路１４に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路１４が正常に動作しない場合があり、トランジスタ２３から形成された増幅器１３が正常に機能しない場合がある。しかし、電波受信・光伝送システム１０Ｂは、光分配器３９につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４が正常に動作し、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３の増幅作用を正常に機能させることができる。
【００９６】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、大きな電力をバイアス回路１４に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光源１６から光分配器３９を経由して光電変換第１素子１５に出射するレーザ光の電力量を大きくする必要がないとともに、光源１６から光分配器３９を経由して光電変換第２素子１７に出射するレーザ光の電力量を大きくする必要がなく、電波受信・光伝送システム１０Ｂの消費電力を少なくすることができる。
【００９７】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、光変調器１９に偏光依存性があったとしても、さらに、光ファイバー３７，３８によってレーザ光（入力光）の偏波面が変わったとしても、偏波合成器２１から互いに直交する合成レーザ光（互いに直交する第１および第２の光）を光変調器１９に出射し、光変調器１９によっていずれか一方のレーザ光の強度が変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器２２に出射されるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００９８】
電波受信・光伝送システム１０Ｂは、外部から電力を供給することなく、レーザ光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｂは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００９９】
図１０は、他の一例として示す電波受信・光伝送システム１０Ｃの構成図であり、図１１は、図１０の構成図のうちの増幅器１３の詳細を示す部分拡大図である。この電波受信・光伝送システム１０Ｃが図１のそれと異なるところは、光源１８（光電変換素子用第２光源）が存在せず、偏波分離器４０を有する点、光電変換素子１７（光電変換第２素子）が偏波分離器４０に接続されている点、光変調器１９と偏波分離器４０とが偏波保持光ファイバー４１によって接続されている点にあり、その他の構成は図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれらと同一であるから、図１や図２と同一の符号を付すとともに、図１や図２の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｃにおけるその他の構成の詳細な説明は省略する。
【０１００】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の電波のセンシングに使用される。電波受信・光伝送システム１０Ｃは、アンテナ１１およびフィルタ１２と、増幅器１３（アンプ）およびバイアス回路１４と、光電変換素子１５（光電変換第１素子）および光源１６（光電変換素子用第１光源）と、光電変換素子１７（光電変換第２素子）と、光変調器１９および光変調器用光源２０と、偏波合成器２１および偏波分離器４０と、Ｏ／Ｅ変換器２２とから構成されている。
【０１０１】
アンテナ１１は、図１のそれと同様に、ＳＨＦ帯の無線電波を受信し、受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度に比例した電気信号を誘起し、その電気信号を出力する。フィルタ１２は、図１のそれと同様に、アンテナ１１から出力された電気信号のうちの所定の電気信号（５〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号）のみを通し、その電気信号を増幅器１３に出力する。
【０１０２】
増幅器１３は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号に電力を供給（補充）することで、その電気信号の電界強度を増幅する。増幅器１３は、図１１に示すように、３つのデプレッション型トランジスタ２３から作られている。それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点（トランジスタ電流）が５ｍＡであり、そのバイアス電流が０．０１ｍＡである（図４援用）。なお、それらデプレッション型トランジスタ２３は、その動作点が２〜２０ｍＡの範囲にあればよい。
【０１０３】
バイアス回路１４は、それらデプレッション型トランジスタ２３に一定のバイアス電圧を印加してトランジスタ２３を動作させる（図５参照）。光電変換素子１７は、シングルモード光ファイバー２７を介して偏波分離器４０に接続されている。
【０１０４】
光電変換素子１５（光電変換第１素子）は、図１１に示すように、２つのそれがデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに給電線２８（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。それら光電変換素子１５は、シングルモード光ファイバー２９を介して光源１６（光電変換素子用光源）に接続されている。それら光源１６は、１．４８μｍの波長を有するとともに、３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源１６から出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１０〜１０００ｍＷの範囲にあればよい。
【０１０５】
光変調器１９は、増幅器１３の直近下位に設置され、増幅器１３に給電線３０（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。光変調器１９は、フィルタ１２（アンテナ１１）から出力された電気信号の電界強度（増幅器１３によって増幅された電界強度）に応じてそこに入射するレーザ光（入力光）の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光をＯ／Ｅ変換器２２に出射する。光変調器１９は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することで、この電波受信・光伝送システム１０Ｂにおける光変調器１９の説明は省略する。
【０１０６】
光変調器１９は、その入力光導波路３２ａが偏波保持光ファイバー４１を介して偏波分離器４０に接続されている。偏波分離器４０は、シングルモード光ファイバー３７を介して偏波合成器２１に接続されている。偏波合成器２１は、シングルモード光ファイバー３７を介して光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂに接続されている。
【０１０７】
光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂは、１．５５μｍの波長を有するとともに、５０ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射（光を供給）する。それら光源２０ａ，２０ｂから出射されるレーザ光は、その波長が０．８〜１．６μｍの範囲にあればよく、その電力量が１〜１００ｍＷの範囲にあればよい。偏波分離器４０は、それら光源２０ａ，２０ｂから出射されて偏波合成器２１によって合成された合成レーザ光を分離し、一方のレーザ光を光電変換素子１７（光電変換第２素子）に出射し、他方のレーザ光を光変調器１９に出射する。
【０１０８】
Ｏ／Ｅ変換器２２は、シングルモード光ファイバー３８を介して光変調器１９の出力光導波路３２ｄに接続されている。Ｏ／Ｅ変換器２２は、光変調器１９から変調光を受光し、その変調光を電気信号に変換した後、その電気信号を出力する。なお、Ｏ／Ｅ変換器２２には、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａと同様に、コンピュータ（図示せず）がインターフェイスを介して接続されている。
【０１０９】
この電波受信・光伝送システム１０Ｃの動作を説明すると、以下のとおりである。なお、電波受信・光伝送システム１０ＣのスイッチがＯＮになり、各光源１６，２０ａ，２０ｂからレーザ光が出射されているものとする。他のアンテナからＳＨＦ帯の電波が発信されると、その電波が電波受信・光伝送システム１０Ｃのアンテナ１１に受信される。ＳＨＦ帯の電波は、所定の電界強度を有する電気信号となってアンテナ１１からフィルタ１２に出力される。アンテナ１１から出力された電気信号のうちの６〜１２ＧＨｚの周波数の電界強度に比例した電気信号のみがフィルタ１２を通り、その電気信号が増幅器１３に出力される。
【０１１０】
各光源１６（光電変換素子用光源）は、１．４８μｍの波長であって３００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射している。レーザ光は、各光源１６から光ファイバー２９を通って各光電変換素子１５（各光電変換第１素子）に入射し、それら光電変換素子１５によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（駆動用電源）は、光電変換素子１５から給電線２８を通って増幅器１３を形成するデプレッション型トランジスタ２３の各ドレインに供給される。
【０１１１】
各光源２０ａ，２０ｂ（光変調器用第１および第２光源）は、１．５５μｍの波長であって５０ｍＷの電力量のレーザ光を出射している。レーザ光は、光源２０ａ，２０ｂから光ファイバー３７を通って偏波合成器２１に入射し、偏波合成器２１によって偏波面が互いに直交する合成レーザ光に合成される。合成レーザ光は、光ファイバー３６を通って偏波分離器４０に入射し、偏波分離器４０において分離される。偏波分離器４０において分離されたレーザ光のうちの一方は、偏波保持光ファイバー４１を通って光変調器１９に入射する。なお、光変調器１９に入射するレーザ光は偏波保持光ファイバー４１によってその偏波面が保持されるから、偏波面が変わることはなく、一定の偏波面を有するレーザ光が光変調器１９に入射する。
【０１１２】
偏波分離器４０において分離されたレーザ光のうちの他方は、光ファイバー２７を通って光電変換素子１７（光電変換第２素子）に入射し、光電変換素子１７によって電力に変換される。レーザ光から変換された電力（バイアス電源）は、光電変換素子１７から給電線２５を通ってバイアス回路１４に供給され、バイアス回路１４からデプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに供給される。
【０１１３】
デプレッション型トランジスタ２３の各ゲートに電力が供給され、ゲートにバイアス電圧が印可されるとともに、トランジスタ２３の各ドレインに電力が供給されると、トランジスタ２３の増幅作用が機能する。フィルタ１２を通った電気信号は、デプレッション型トランジスタ２３（増幅器１３）によってその電界強度が増幅される。増幅された電気信号は、増幅器１３から給電線３０を通って光変調器１９に出力される。
【０１１４】
光変調器１９におけるレーザ光（入力光）の変調は、図１の電波受信・光伝送システム１０Ａのそれと同一であるから、図６，７の説明を援用することでその説明は省略する。なお、光変調器１９では、偏波分離器４０から出射された一方のレーザ光が入力光導波路３２ａの入射口から導波路３２ａに進入し、位相シフト導波路３２ｂ，３２ｃにおいて二分（分波）されて導波路３２ｂ，３２ｃに進入した後、出力光導波路３２ｄにおいて再び結合（合波）され、矢印Ｘ２で示すように、出力光導波路３２ｄから出射する。
【０１１５】
光変調器１９によって変調された変調光は、光変調器１９の出力光導波路３２ｄから出射され、光ファイバー３８を通ってＯ／Ｅ変換器２２に入射する。Ｏ／Ｅ変換器２２では、変調光を変換した電気信号を生成し、その電気信号を放送機に出力する。放送機は、Ｏ／Ｅ変換器２２から出力された電気信号を用いて放送波を発信する。
【０１１６】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅するため、約１２ＧＨｚまでの周波数の電波の電界強度を増幅可能なデプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、光電変換素子用光源１６につながる各光電変換第１素子１５がトランジスタ２３に駆動用電源を供給し、偏波分離器４０につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４からトランジスタ２３に印可するバイアス電圧を安定させることができ、トランジスタ２３を確実に動作させることができるとともに、トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用してアンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波の電界強度を確実に増幅させることができる。
【０１１７】
デプレッション型トランジスタ２３は動作初期において大電流が流れるから、バイアス回路１４に必要なバイアス電圧を印加することができず、バイアス回路１４が正常に動作しない場合があり、トランジスタ２３から形成された増幅器１３が正常に機能しない場合がある。しかし、電波受信・光伝送システム１０Ｃは、偏波分離器４０につながる光電変換第２素子１７がバイアス回路１４に独自にバイアス電源を供給するから、バイアス回路１４が正常に動作し、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３の増幅作用を正常に機能させることができる。
【０１１８】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、デプレッション型トランジスタ２３から形成された増幅器１３を利用し、ＳＨＦ帯の電波の電界強度を増幅することができるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波のセンシングを高感度に行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｃは、偏波合成器２１によって合成された合成レーザ光（入力光）を偏波分離器４０によって分離し、その一方を光電変換素子１７（光電変換第２素子）に出射してバイアス回路１４にバイアス電源を供給することで、大きな電力をバイアス回路１４に供給することなくバイアス電圧を安定化させることができるから、光電変換素子用光源１６から光電変換素子１５（光電変換第１素子）に出射する光の電力量を大きくする必要がないとともに、光変調器用第１および第２光源２０ａ，２０ｂから光電変換素子１７に出射する光の電力量を大きくする必要がなく、電波受信・光伝送システム１０Ｃの消費電力を少なくすることができる。
【０１１９】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、光変調器１９と偏波分離器４０とが偏波保持光ファイバー４１によって連結され、光変調器１９と偏波分離器４０との間においてレーザ光（入力光）の偏波面が変わることがないから、光変調器１９に偏光依存性があったとしても、一定の偏波面を有するレーザ光が光変調器１９によって変調され、その変調光がＯ／Ｅ変換器２２に出射されるから、アンテナ１１が受信したＳＨＦ帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【０１２０】
電波受信・光伝送システム１０Ｃは、外部から電力を供給することなく、レーザ光を利用することで無給電でＳＨＦ帯の電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所でも電波のセンシングを行うことができる。電波受信・光伝送システム１０Ｃは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１０Ａ 電波受信・光伝送システム
１０Ｂ 電波受信・光伝送システム
１０Ｃ 電波受信・光伝送システム
１１ アンテナ
１２ フィルタ
１３ 増幅器
１４ バイアス回路
１５ 光電変換第１素子
１６ 光源（光電変換素子用光源）（光電変換素子用第１光源）
１７ 光電変換第２素子
１８ 光源（光電変換素子用第２光源）
１９ 光変調器
２０ 光変調器用光源
２０ａ 光変調器用第１光源
２０ｂ 光変調器用第２光源
２１ 偏波合成器
２２ Ｏ／Ｅ変換器
２３ デプレッション型トランジスタ
３１ 単結晶基板（基板）
３２ マッハツェンダー型光導波路（光導波路）
３２ａ 入力光導波路
３２ｂ 位相シフト光導波路
３２ｃ 位相シフト光導波路
３２ｄ 出力光導波路
３３ バッファ層
３４ 第１独立変調電極
３４ａ 信号電極
３４ｂ 接地電極
３４ｃ 接地電極
３５ 第２独立変調電極
３５ａ 信号電極
３５ｂ 接地電極
３５ｃ 接地電極
３９ 光分配器
４０ 偏波分離器
４１ 偏波保持光ファイバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、前記アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、前記光変調器に前記入力光を出射する光変調器用光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システムにおいて、
前記電波が、ＳＨＦ帯のそれであり、前記電波受信・光伝送システムが、前記アンテナと前記光変調器との間に設置されて該アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、前記デプレッション型トランジスタに所定のバイアス電圧を印可して該トランジスタを動作させるバイアス回路と、前記デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、前記光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第１光源と、前記バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、前記光電変換第２素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第２光源とを含むことを特徴とする電波受信・光伝送システム。
【請求項２】
前記光電変換素子用第１光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、前記光電変換素子用第２光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、前記光変調器用光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である請求項１に記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項３】
所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、前記アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、前記光変調器に前記入力光を出射する光変調器用光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システム置において、
前記電波が、ＳＨＦ帯のそれであり、前記電波受信・光伝送システムが、前記アンテナと前記光変調器との間に設置されて該アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、前記デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可して該トランジスタを動作させるバイアス回路と、前記デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、前記バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、前記光電変換第１および第２素子に光電変換用の光を分配する光分配器と、前記光分配器に光を出射する光電変換素子用光源とを含むことを特徴とする電波受信・光伝送システム。
【請求項４】
前記光電変換素子用光源から前記光分配器に入射した光を１００％とした場合において、前記光分配器から前記光電変換第１素子に出射する光と該光分配器から前記光電変換第２素子に出射する光との比率が、該光電変換第１素子に出射する光９０〜９９％：該光電変換第２素子に出射する光１〜１０％である請求項３に記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項５】
前記光変調器用光源が、所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と、前記第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、前記電波受信・光伝送システムが、前記光変調器と前記光変調器用第１および第２光源との間に設置されて該光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器を含む請求項１ないし請求項４いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項６】
所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、前記アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、前記光変調器に前記入力光を出射する光変調器用光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システムにおいて、
前記電波が、ＳＨＦ帯のそれであり、前記光変調器用光源が、所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と、前記第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、
前記電波受信・光伝送システムが、前記アンテナと前記光変調器との間に設置されて該アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、前記デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可して該トランジスタを動作させるバイアス回路と、前記デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、前記光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用光源と、前記バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、前記光変調器と前記光変調器用第１および第２光源との間に設置されて該光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器と、前記光変調器と前記偏波合成器との間に設置され、前記偏波合成器によって合成された入力光のうちの一方を前記光変調器に出射するとともに他方を前記光電変換第２素子に出射する偏波分離器とを含むことを特徴とする電波受信・光伝送システム。
【請求項７】
前記光変調器と前記偏波分離器とが、偏波保持光ファイバーによって連結されている請求項６に記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項８】
前記光電変換素子用光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、前記光変調器用第１および第２光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である請求項５ないし請求項７いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項９】
前記増幅器の電力利得が、５〜５０ｄＢの範囲にある請求項１ないし請求項８いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１０】
前記デプレッション型トランジスタの動作点が、２〜２０ｍＡである請求項１ないし請求項９いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１１】
前記アンテナが受信する電波の周波数が、５〜１２ＧＨｚである請求項１ないし請求項１０いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１２】
前記光変調器が、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、前記基板に形成された光導波路と、前記基板上に設置されて前記光導波路の延伸方向へ並ぶ少なくとも２つの独立変調電極とを備え、前記光導波路が、光の入射側に延びる入力光導波路と、前記入力光導波路から二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路と、前記光の出射側に延びていてそれら位相シフト光導波路がつながる出力光導波路とから形成され、それら独立変調電極が、それら位相シフト導波路に並行して前記延伸方向へ延びるとともに、前記分配器によって分配された電気信号の電界強度をそれら位相シフト導波路に独立して印加することで該位相シフト光導波路の屈折率を変化させる請求項１ないし請求項１１いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１３】
それら独立変調電極が、互いに容量結合された複数の分割電極から形成されている請求項１２に記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１】
所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、前記アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、前記光変調器に前記入力光を出射する光変調器用光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システムにおいて、
前記電波が、ＳＨＦ帯のそれであり、前記電波受信・光伝送システムが、前記アンテナと前記光変調器との間に設置されて該アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、前記デプレッション型トランジスタに所定のバイアス電圧を印可して該トランジスタを動作させるバイアス回路と、前記デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、前記光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第１光源と、前記バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、前記光電変換第２素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用第２光源とを含むことを特徴とする電波受信・光伝送システム。
【請求項２】
前記光電変換素子用第１光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、前記光電変換素子用第２光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、前記光変調器用光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である請求項１に記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項３】
所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、前記アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、前記光変調器に前記入力光を出射する光変調器用光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システム置において、
前記電波が、ＳＨＦ帯のそれであり、前記電波受信・光伝送システムが、前記アンテナと前記光変調器との間に設置されて該アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、前記デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可して該トランジスタを動作させるバイアス回路と、前記デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、前記バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、前記光電変換第１および第２素子に光電変換用の光を分配する光分配器と、前記光分配器に光を出射する光電変換素子用光源とを含むことを特徴とする電波受信・光伝送システム。
【請求項４】
前記光電変換素子用光源から前記光分配器に入射した光を１００％とした場合において、前記光分配器から前記光電変換第１素子に出射する光と該光分配器から前記光電変換第２素子に出射する光との比率が、該光電変換第１素子に出射する光９０〜９９％：該光電変換第２素子に出射する光１〜１０％である請求項３に記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項５】
前記光変調器用光源が、所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と、前記第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、前記電波受信・光伝送システムが、前記光変調器と前記光変調器用第１および第２光源との間に設置されて該光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器を含む請求項１ないし請求項４いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項６】
所定の電波を受信してその電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、前記アンテナから出力された電気信号の電界強度に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、前記光変調器に前記入力光を出射する光変調器用光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから形成された電波受信・光伝送システムにおいて、
前記電波が、ＳＨＦ帯のそれであり、前記光変調器用光源が、所定の偏波面を有する第１の入力光を出射する光変調器用第１光源と、前記第１の入力光と９０°異なる偏波面を有する第２の入力光を出射する光変調器用第２光源とから形成され、
前記電波受信・光伝送システムが、前記アンテナと前記光変調器との間に設置されて該アンテナから出力された電気信号の電界強度を増幅する少なくとも１つのデプレッション型トランジスタから形成された増幅器と、前記デプレッション型トランジスタにバイアス電圧を印可して該トランジスタを動作させるバイアス回路と、前記デプレッション型トランジスタに駆動用電源を供給する光電変換第１素子と、前記光電変換第１素子に光電変換用の光を出射する光電変換素子用光源と、前記バイアス回路にバイアス電源を供給する光電変換第２素子と、前記光変調器と前記光変調器用第１および第２光源との間に設置されて該光変調器用第１および第２光源から出射されたそれら入力光を合成する偏波合成器と、前記光変調器と前記偏波合成器との間に設置され、前記偏波合成器によって合成された入力光のうちの一方を前記光変調器に出射するとともに他方を前記光電変換第２素子に出射する偏波分離器とを含むことを特徴とする電波受信・光伝送システム。
【請求項７】
前記光変調器と前記偏波分離器とが、偏波保持光ファイバーによって連結されている請求項６に記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項８】
前記光電変換素子用光源が、０．８〜１．６μｍの波長を有し、１０〜１０００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源であり、前記光変調器用第１および第２光源が、１．２６〜１．６８μｍの波長を有し、１〜１００ｍＷの電力量の半導体レーザ光を出射するレーザ光源である請求項５ないし請求項７いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項９】
前記増幅器の電力利得が、５〜５０ｄＢの範囲にある請求項１ないし請求項８いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１０】
前記デプレッション型トランジスタの動作点が、２〜２０ｍＡである請求項１ないし請求項９いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１１】
前記アンテナが受信する電波の周波数が、５〜１２ＧＨｚである請求項１ないし請求項１０いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１２】
前記光変調器が、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、前記基板に形成された光導波路と、前記基板上に設置されて前記光導波路の延伸方向へ並ぶ少なくとも２つの独立変調電極とを備え、前記光導波路が、光の入射側に延びる入力光導波路と、前記入力光導波路から二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路と、前記光の出射側に延びていてそれら位相シフト光導波路がつながる出力光導波路とから形成され、それら独立変調電極が、それら位相シフト導波路に並行して前記延伸方向へ延びるとともに、前記分配器によって分配された電気信号の電界強度をそれら位相シフト導波路に独立して印加することで該位相シフト光導波路の屈折率を変化させる請求項１ないし請求項１１いずれかに記載の電波受信・光伝送システム。
【請求項１３】
それら独立変調電極が、互いに容量結合された複数の分割電極から形成されている請求項１２に記載の電波受信・光伝送システム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４２４５３（Ｐ２０１３−４２４５３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９６２１（Ｐ２０１１−１７９６２１）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（０００１４７３５０）株式会社精工技研 (154)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（０００１４７３５０）株式会社精工技研 (154)
【Ｆターム（参考）】
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