专利名称：无线振荡装置以及雷达装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线振荡装置以及雷达装置。
背景技术：
在高级道路通信系统(ITS)中，以车载雷达为首，利用电波的雷达系统的需要不断增大。近年来，使用76GHz频带的雷达装置的开发取得了进展，并开始了部分实用化。
现在，车载雷达被设置在车体的前面，进行前方检测，作为碰撞防止传感器，可以测定前方车辆的方位、距离、相对速度。今后，对于确保安全车间距离、控制车速的汽车巡航控制(ACC)等的需要增大，所以不仅需要前方检测，而且从检测超越车辆或人等障碍物、进行车道控制所需要出发需要进行侧方检测，而为了停车时的辅助或防止碰撞等还需要进行后方检测，故此在车体上安装多个雷达的需要增大。
现有的毫米波雷达，如图1所示，由FM调制器、局部振荡器、功率放大器、倍频器、电气分配器、发送天线、接收天线、混频器构成。对所述RF部分进行了MMIC化，但存在成本高、难普及的问题。今后，如上所述存在想装备多个雷达装置的需求，但是如上所述，由于RF部分的成本高，因此实际上实现起来非常困难。
而且，在振荡器和电气分配器间、发送天线和混频器间，由于损耗的问题，需要尽量地缩短传输距离。因此，由于将振荡器设置在天线的附近，要求振荡器在恶劣环境下有高耐久性。另一方面，为了作为雷达装置工作，强烈希望频率稳定度、低强度噪音和低相位噪音，且需要满足上述两方面的要求特性。因此振荡器的成本升高。
在专利文献1中，公开了利用了由锁模激光器产生的副载波光源的雷达装置。根据该装置，可以通过光纤和光分波器将出射光分为多路，可以共用1台振荡器，而且可以大幅度削减RF部分所需的部件数，因此可以降低成本。而且，由于可以自由地选择振荡器的设置位置，缓和了对振荡器的性能要求，可以进一步降低成本。
专利文献1特开2002-162465号公报发明内容在使用了锁模激光器等的副载波光源的雷达装置中，振荡频谱在任意的纵模间隔中多次出现。因此，在希望的拍频以外产生了多个无线信号。因此，由于多个无线信号从物体反射，需要在接收侧设有频率滤波器，且由于对滤波器的通过带宽有严格的要求技术规格，所以必须去除大量不需要的无线信号。
另外，为了使用锁模激光器产生76GHz频带的无线信号，需要76GHz频带的振荡器。这种振荡器，由于上述两个理由，成本升高。
因此，本申请人在专利文献2中公开了一种无线振荡装置，其具有振荡用光调制器；用于调制通过该光调制器的光载波，使边频带重叠的调制单元；接收来自光调制器的出射光，转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号，发射无线信号的无线信号发射单元。
专利文献2PCT/JP2005/013201但是，在专利文献2中，未考虑到用受光器接收从光调制器出射的光，并转换为电气信号后的电气信号的强度和光调制器的驱动信号之间的关系。因此，为了不使用光滤波器地、处理从受光器输出的电气信号并除去不需要的信号，可能需要高精度的电气滤波器。
本发明的课题是，在雷达装置用的无线振荡装置中，没必要具有通过频带的要求技术规格较高的接收侧滤波器，也没必要高性能且高耐久性的振荡装置或放大器，由此，提供实用性高的雷达装置用无线振荡装置。
第一方式的发明，是用于使无线信号振荡的无线振荡装置，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，并在相对于光载波移动了频率fm的位置使边频带重叠的调制单元；接收来自所述光调制器的出射光，转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号，发射频率2fm的无线信号的发射单元；光调制器的输入电压Vp-p大于等于光调制器的半波长电压Vπ的1.0倍，小于等于其1.99倍。
在第一方式的发明中，理想的是，受光器的频带高于2fm，低于4fm。在此所说的频带，定义为功率下降3dB的频率以及该频率区域。
第二方式的发明，是用于使无线信号振荡的无线振荡装置，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于所述光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自所述光调制器的出射光，并转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号，发射频率3fm的无线信号的发生单元；所述光调制器的输入电压Vp-p大于等于所述光调制器的半波长电压Vπ的2.2倍，小于等于其2.7倍。
在第二方式的发明中理想的是，受光器的频带高于3fm，低于5fm。
第三方式的发明，是用于使无线信号振荡的无线振荡装置，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自光调制器的出射光，转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率4fm的无线信号的发射单元；光调制器的输入电压Vp-p大于等于光调制器的半波长电压Vπ的2.9倍，小于等于其3.6倍。
在第三方式的发明中理想的是，受光器的频带高于4fm，低于6fm。
第四方式的发明，是用于使无线信号振荡的无线振荡装置，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自光调制器的出射光，转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率5fm的无线信号的发射单元；光调制器的输入电压Vp-p大于等于光调制器的半波长电压Vπ的3.7倍，小于等于其4.7倍。
在第四方式的发明中理想的是，受光器的频带高于5fm，低于7fm。
另外，在第四方式的发明中理想的是，在振荡用受光器的下游，具有频带高于3fm的高通滤波器。
第五方式的发明，是用于使无线信号振荡的无线振荡装置，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自光调制器的出射光，转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率6fm的无线信号的发射单元；光调制器的输入电压Vp-p大于等于光调制器的半波长电压Vπ的4.5倍，小于等于其5.2倍。
在第五方式的发明中理想的是，受光器的频带高于6fm，低于8fm。
另外，在第五方式的发明中理想的是，在振荡用受光器的下游，具有频带高于4fm的高通滤波器。
另外，本发明，是具有所述无线振荡装置的雷达装置，其特征在于，具有用于接收从物体反射的信号的接收单元，根据该接收信号和无线信号，得到关于物体的信息。
本发明者发明了，不使用锁模激光器等副载波光源、使用光强度调制器或光相位调制器等光调制器的雷达装置。关于其原理，参照图2的模式图进行论述。
图2所示的无线振荡装置具备光源1、光调制器2、调制用电源6、受光器7以及无线信号发射单元8。光调制器2具备光波导路径基板3、在基板3上形成的规定图形的光波导路径5以及对光波导路径5中传输的光进行调制的电极4。
在此，在本发明中，将光调制器作为倍频器使用。例如，如图3示意所表示的，在使偏置电压在光输出的最大峰值位置(以下称为ON偏置)，或者在光输出为零的位置(以下称为OFF偏置)工作的情况下，将其作为频率fm的调制信号输入振荡用光调制器。此时，调制信号的振幅成为光调制器的半波长电压Vπ的2倍。这样，使频率2fm的边频带重叠在出射光上。通过用对于载波的频率fo没有灵敏度的受光器接收该出射光，可以得到频率2fm的电气信号，通过将其输入到发射无线信号的发射单元，例如发送用天线，可以产生频率2fm的无线信号。
而且，如图4所示，使偏置电压在光输出为1/2的位置(Vbπ/2)工作时，而当在振荡用光调制器中为频率fm的调制信号，使调制信号的振幅成为光调制器的驱动电压Vπ的k倍时，可以在出射光中产生频率k×fm(k为奇数)的无线信号。此外，在图4中表示了k＝3的情况，但是k为5以上的奇数的情况也相同。
使这些载波和出射光，如图2所示，如箭头B那样入射到受光器7。由于通常的受光器7的灵敏度无法跟踪载波的频率fo，所以由受光器7得到的电气信号的频率仅成为k·fm。通过将该电气信号输入无线信号发射装置8，例如，可以产生频率k·fm的毫米波无线信号C。
在这种情况下，和锁模激光器的副载波光源不同，不产生对应于大量纵模的光信号，所以能够高效率地产生无线信号。
因此，可以将在专利文献1中必要的、应该设置在接收器的后段的滤波器，变更为通过带宽特性不严格的低成本的滤波器。而且，可以高效率地产生无线信号产生所需的边频带，与副载波光源相比，可以产生大输出的无线信号，即使在分支多次的情况下，也不需要高性能的光放大器或功率放大器。由此，本发明的成本降低效果显著。
而且，在本发明中，以光调制器对2、3、4、5、6倍的各倍频波进行调制，而且，对于用受光器对调制光进行了光电转换后的强度进行研究，使各个光调制器的驱动电压Vp-p成为上述的各范围，由此，发现了可以产生对应于目的倍频波的电气信号，同时可以减小除此以外的无用波的强度。由此发现，即使没有光滤波器、没有高精度的电气滤波器，也易于去除无用波，可以产生目的倍频波，实现了本发明。
图1是表示现有方法的雷达装置的构成例的框图。
图2是与本发明的一例有关的无线振荡装置的框图。
图3是说明将光调制器作为倍频器使用的情况下的特性的模式图。
图4是说明将光调制器作为倍频器使用的另一例的特性的模式图。
图5是以模式图方式表示n次边频带的频谱分布的图。
图6是调制器的偏置电压和光输出的关系的说明图。
图7是调制器的偏置电压和光电流功率的关系的说明图。
图8是表示2倍波产生时的倍频波的微波功率和抑制比率的曲线图。
图9是表示3倍波产生时的倍频波的微波功率和抑制比率的曲线图。
图10是表示4倍波产生时的倍频波的微波功率和抑制比率的曲线图。
图11是表示5倍波产生时的倍频波的微波功率和抑制比率的曲线图。
图12是表示6倍波产生时的倍频波的微波功率和抑制比率的曲线图。
图13是表示使出射光B向多个无线振荡单元分支的实施方式的模式图。
图14是表示在车辆上安装有多个无线振荡装置的例子的模式图。
图15是示意性地表示本发明的一实施方式的雷达装置的框图。
图16是示意性地表示本发明的一实施方式的雷达装置的框图。
图17是示意性地表示本发明的另一实施方式的雷达装置的框图，设有多个雷达部21A、21B、21C、21D。
图18是示意性地表示本发明的另一实施方式的雷达装置的框图。
图19是示意性地表示本发明的另一实施方式的雷达装置的框图，设有多个雷达部25A、25B、25C、25D。
图20是表示光调制器2的一例的模式图。
具体实施例方式
最初，对于由光调制器振荡的光电场强度进行论述。它是将由光调制器振荡的光输入受光器前的阶段的光强度。
具体地，在以调制频率fm、电压Vp-p、偏置电压Vb来驱动强度调制器的情况下，光电场强度Eopt以下式表示，并产生边频带。在此，各符号如下。
数学式1Eopt=pocos(πV2Vπ)exp(jωot)=po·y·exp(jωot)]]>V＝Vb+Vmcosωmt在此，Vb表示偏置电压、Vm表示驱动电压的振幅(Vp-p＝2Vm)、ωm表示各频率。y可以用贝塞耳(Bessel)函数如下表示。
数学式2
在此，A、B如下表示。
数学式3A=π2·VbVπ]]>B=π2·VmVπ·cosωmt=b·cosωmt]]>若整理该光强度的结果，则如表1、图6那样。
表1
k为整数这样，在ON偏置情况下产生偶数次边频带，在OFF偏置情况下产生奇数次边频带。并且，对应于这些边频带，分别产生倍频波。
在图5中，示意性地表示从光调制器出射的光中的各边频带的频谱分布。当使偏置电压在光输出的最大峰值位置工作时(VbON状态)，仅产生偶数次(n为偶数)的边频带成分。反之，当使偏置电压在光输出为零的位置工作时(VbOFF状态)，仅产生奇数次(n为奇数)的边频带。这些各高次(n次)边频带成分根据输入电压Vp-p变化，分别在某驱动电压达到最大值。因此，可以选择增大希望的高次(n次)成分、减小其它n次成分的驱动电压，将希望的n次成分作为差拍信号输出。通过对其进行光电转换，可以产生相当于2×n×fm的无线频率。
然而，当本发明者进一步深入研究时，判明了将从光调制器出射的光输入受光器，对于用受光器进行光电转换而得到的电气信号，与此不同的原理工作。即，发现了可以产生希望的倍频波的电气信号、降低无用波的光调制器的输入电压Vp-p和在光强度的情况下不同。对于这几点进行具体的论述。
即，如专利文献2中所记载，各倍频波中的光调制器的Vp-p/Vπ的合适的区域如下。
(2倍波)1次边频带的光强度在输入电压为(2.3Vπ)Vp-p时达到最大值，3次边频带的抑制比大于等于15dB。
(4倍波)2次边频带的光强度在输入电压为(3.9Vπ)Vp-p时达到最大值，但是，输入电压在(3.1Vπ)Vp-p附近时，0次边频带对于2次边频带的抑制比大于等于30dB，4次边频带对于2次边频带的抑制比大于等于15dB，光输出可得到2次两边频带的光差拍信号(4×fm)。
(6倍波)输入电压在(4.8Vπ)Vp-p附近时，5次边频带对于1次边频带的抑制比大于等于30dB，1次边频带对于3次边频带的抑制比为11dB。在这种情况下，为了进一步提高5次边频带的抑制比，可以使用在强度调制器的输出侧仅去除5次边频带成分的光滤波器。通过该光滤波器，可以使抑制比大于等于20dB，光滤波器的输出可得到3次两边频带的光差拍信号(6×fm)。
接着，对从接收了该调制光的受光器输出的电气信号进行论述。
该电气信号(photocurrent光电流)I(photo)如下表示。
数学式4Iphoto=Iocos2(πV2Vπ)=Ioy2]]>V＝Vb+VmcosωmtVb表示偏置电压、Vm表示驱动电压的振幅(Vp-p＝2Vm)、ωm表示各频率。
另外，y2为贝塞耳函数，可以如下表示。另外，a、b可以如下表示。
数学式5
数学式6a＝πVb/Vπb＝πVm/Vπ若整理该结果，则成为表2和图7所示那样。
表2
由上得知，在偏置电压Vb处于ON偏置或OFF偏置的情况下，仅产生所输入的调制频率的偶数倍波(图6)。另外还得知，在偏置电压Vb处于Vπ/2(光量中间点)的情况下，仅产生输入频率的奇数倍波(图7)。特别地，无论偏置电压是ON偏置还是OFF偏置，都可以产生偶数倍波，这一点和专利文献2大不相同。
在此，关于在受光器中光电转换后的光电流的微波功率，表示对各倍波进行研究所得到的结果。
图8是表示2倍波的微波功率和输入电压/半波长电压值(Vp-p/Vπ)之间的关系的曲线图。2倍波的微波功率，当(Vp-p/Vπ)为1.97时达到最大。特别地，得知当(Vp-p/Vπ)大于等于1.0，小于等于1.99时，4倍波由于抑制比率，仅在约-10dB以下存在，可以得到利用。另外，从提高2倍波的输出的观点出发，理想的是使(Vp-p/Vπ)大于等于1.7，更为理想的是使其大于等于1.9。另外，进一步更为理想的是使(Vp-p/Vπ)小于等于1.98。
另外，仅4倍波具有接近2倍波的微波功率，其功率比率也小于等于-10dB。因此，通过使受光器的频带高于2fm、低于4fm，通过在受光器的阶段去除4fm(4倍波)，可以高效率地得到2倍波。
图9是表示3倍波的微波功率和输入电压/半波长电压值(Vp-p/Vπ)之间的关系的曲线图。3倍波的微波功率，当(Vp-p/Vπ)为2.67时达到最大。另外，当(Vp-p/Vπ)为2.42时，3倍波的微波功率接近最大，另外，作为低频率成分的fm信号的抑制比小于等于-30dB。特别地，当(Vp-p/Vπ)大于等于2.2，小于等于2.7时，微波功率接近最大，5倍波也没有那么大。从此观点出发，理想的是使(Vp-p/Vπ)大于等于2.3，更为理想的是使其大于等于2.4。另外，进一步理想的是使(Vp-p/Vπ)小于等于2.67，更理想的是使其小于等于2.6。
另外，通过使受光器的频带高于3fm、低于5fm，在受光器的阶段去除5fm(5倍波)，由此可以高效率地得到3倍波。
图10是表示4倍波的微波功率和输入电压/半波长电压值(Vp-p/Vπ)之间的关系的曲线图。4倍波的微波功率，当(Vp-p/Vπ)为3.27时达到最大。另外，(Vp-p/Vπ)为3.25时，4倍波的微波功率接近最大，另外，作为低频率成分的2fm信号的抑制比变为小于等于-30dB。特别地，当(Vp-p/Vπ)大于等于2.9、小于等于3.6时，微波功率接近最大，无用波功率也没有那么大。从此观点出发，理想的是使(Vp-p/Vπ)大于等于3，更为理想的是大于等于3.1。另外，进一步理想的是使(Vp-p/Vπ)小于等于3.5，更理想的是小于等于3.4。
另外，通过使受光器的频带高于4fm、低于6fm，在受光器的阶段去除4fm(4倍波)，由此可以高效率地得到4倍波。
图11是表示5倍波的微波功率和输入电压/半波长电压值(Vp-p/Vπ)之间的关系的曲线图。5倍波的微波功率，当(Vp-p/Vπ)为4.07时达到最大。另外，当(Vp-p/Vπ)为4.01时，5倍波的微波功率接近最大，另外，3倍波成分的抑制比小于等于-30dB。特别地，当(Vp-p/Vπ)大于等于3.7、小于等于4.7时，微波功率接近最大，无用波功率也没有那么大。从此观点出发，理想的是使(Vp-p/Vπ)大于等于3.8。另外，进一步，理想的是使(Vp-p/Vπ)小于等于4.6，更理想的是使其小于等于4.5。
另外，通过使受光器的频带高于5fm、低于7fm，在受光器的阶段去除5fm(5倍波)，由此可以高效率地得到5倍波。
图12是表示6倍波的微波功率和输入电压/半波长电压值(Vp-p/Vπ)之间的关系的曲线图。6倍波的微波功率，当(Vp-p/Vπ)为4.77时达到最大。另外，当(Vp-p/Vπ)为4.8时，6倍波的微波功率接近最大，另外，低频率成分的抑制比小于等于-30dB。特别地，当(Vp-p/Vπ)大于等于4.5、小于等于5.2时，微波功率接近最大，无用波功率也没有那么大。从此观点出发，理想的是使(Vp-p/Vπ)大于等于4.6，更理想的是使其大于等于4.7。另外，进一步理想的是使(Vp-p/Vπ)小于等于5.1，更理想的是小于等于5。
另外，通过使受光器的频带高于6fm、低于8fm，在受光器的阶段去除6fm(6倍波)，由此可以高效率地得到6倍波。
在本发明的无线振荡装置中，可以只有一个无线信号发射单元，但是可以设有多个发射无线信号的发射单元。为此，用分波器将来自振荡用光调制器的出射光分支为多路，并使各分支光输入对应的各受光器。由于光的分支或传输导致的衰减减少，因此，即使在设有多个无线发射单元的情况下，也可以降低成本。
例如，如图13所示，通过光耦合器10，使来自光调制器2的出射光B分支为多路。然后，通过受光器7A、7B、7C接收各分支光，使目的频率的电气信号振荡，从发射各无线信号的发射单元8A、8B、8C，分别发射目的频率的无线信号。
在本发明中，通过设有用于接收从物体反射的无线信号的接收单元，根据该接收信号和无线信号，得到与物体相关的信息。不对这种雷达装置的具体的结构或用途进行限制。另外，也可以设有多个发射无线信号的发射单元、无线接收单元。
例如，在图14所示的例子中，在车辆11的规定位置将毫米波振荡装置12接地。并且，在车辆11的希望位置安装有受光器7A、7B、7C、7D、7E、7F以及与各受光器对应的无线信号发射装置8A、8B、8C、8D、8E、8F。
以下，对本发明的雷达装置进一步说明。
在适宜的实施方式中，设有用于将从受光器输出的电气信号分支的电气分支单元，以及将来自该电气分支单元的分支信号和接收信号混频的混频器。
图15是表示该实施方式的雷达部21的框图。使从光源1使载波A入射到光调制器2，使所述那样的出射光B入射到振荡用受光器7。通过电气分支单元22(例如功率分配器)，将由该受光器7振荡的目标频率的电气信号分为两路。将该电气信号的一方通过电气放大器14进行放大，从发射单元8如箭头D那样地发射无线信号。
将被分支的另一方电气信号(目的频率)传输到混频器18。另一方面，通过接收单元15A、15B、15C接收来自物体的反射光E，通过开关16选择来自各接收单元的信号，用放大器17放大，在混频器18中，将其和被分支的电气信号混频。其输出在规定的信号处理装置19中进行处理，得到与物体的位置、速度等相关的信息。此外，也可以在受光器7和电气分支单元22之间配置滤波器，去除不希望的频率的信号。
图16的例子中也使用图15所示的雷达装置。对于光调制器2，从电源6施加频率fm的调制信号。此外，在本例中，通过FM调制部20对来自电源6的信号进行调制。
在其它实施方式中，设有用于对来自光调制器的出射光进行分支的光学分支单元，可以根据被分支后的多路出射光，分别进行无线信号的振荡和接收信号的接收。
图17是该实施方式的框图。
各雷达部21A、21B、21C、21D的结构，和所述的图16的雷达部21相同，因此省略其说明。在本例中，通过光学分支单元23(例如光耦合器)，使来自光调制器2的出射光B如箭头F那样分支为多个。并且，为了分别对应分支后的各信号，设有各雷达部21A、21B、21C、21D。并且，在各雷达部中，分别进行无线信号的振荡和接收，通过信号处理部19进行信号处理，得到与物体相关的信息。
另外，在适宜的实施方式中，在雷达装置中设有用于对来自光调制器的出射光进行分支的光学分支单元；使被分支的出射光入射、用于根据接收信号对该出射光加以调制的出射光调制器；以及接收来自该光调制器的出射光、并将其转换为电气信号的其它受光器。
图18是该实施方式的框图。
从光源1使载波A向光调制器2入射，使所述出射光B入射到光学分支单元(例如光耦合器)23、27。使来自光学分支单元27的出射光的一方入射到振荡用受光器7。通过电气放大器14，对由该受光器7振荡的目标频率的电气信号进行放大，由振荡单元8如箭头D那样振荡无线信号。
另一方面，使被分支的另一方的出射光(目的频率)向光调制器26入射。另外，通过各接收单元15A、15B、15C接收来自物体的反射光E，通过开关16选择来自各接收单元的信号，用放大器17放大，作为光调制器26的控制调制信号使用。通过其它受光器28接收来自该光调制器26的出射光G，将其转换成电气信号。通过信号处理部19，处理来自受光器28的电气信号，得到与物体相关的信息。
在适宜的实施方式中，设有用于对来自光调制器的出射光进行分支的光学分支单元，根据被分支后的多路出射光，分别进行无线信号的振荡和接收信号的接收。
图19是该实施方式的框图。
各雷达部25A、25B、25C、25D的结构和所述的图18的雷达部25相同，因此省略其说明。在本例中，通过光学分支单元23(例如光耦合器)，使来自光调制器2的出射光B如箭头F那样分支为多路。并且，为了分别对应被分支的各信号，设有各雷达部25A、25B、25C、25D。并且，在各雷达部中，分别进行无线信号的振荡和接收，通过受光器28转换为电气信号，通过信号处理部19进行信号处理，得到与物体相关的信息。
在适宜的实施方式中，振荡用调制器是强度调制器或相位调制器。更为理想的是，振荡用光调制器，具有由电气光学单晶体形成的基板、设置在该基板上的光波导路径、以及用于对该光波导路径施加调制信号的行波电极。
作为这样的光调制器，有LN(铌酸锂)-MZ(马赫-曾德)(Mach-Zehnder)型光调制器、电场吸收型(EA)光调制器、半导体MZ型光调制器、SSB光调制器。LN-MZ型光调制器，与EA光调制器或半导体MZ型光调制器相比，具有低光插入损失的特征。因此，在进行多路分支的情况下，也可以不需要光放大器或功率放大器。
本发明者，迄今作为光通信用的宽频带且低驱动电压的光调制器，开发出由薄板型X-cut铌酸锂单晶体形成的光调制器。在将本调制器应用于无线振荡的情况下，使用频带限于几GHz，因此，仅在该使用频带满足光调制特性希望的频带即可。在无线振荡用途中，由于使用频带狭窄，因此易于在使用频带将调制驱动所需的振荡器的输出阻抗调整至光调制器电极的输入阻抗。因此，可以进一步降低Vπ，可以进一步提高所述倍频次数。
根据该观点，更理想的是，使行波电极的间隔宽度小于等于20μm。
对光调制器的具体方式不特别限定，可以举例表示并使用特开平10-082921号公报、特开2001-06651号公报、特开2002-109133号公报、特愿2001-101729号公报、特开平9-211402号公报、特开2001-235714号公报记载的方式。
图20是表示光调制器的一例的横截面图。
光调制器2具有光波导路径基板3和保持基体31。基板3、基体31同为平板形状。基板3的厚度，理想的是小于等于100μm，更为理想的是小于等于30μm。在基板3的正面4a形成规定的电极4A、4B、4C。在本例中，采用了所谓的共面型(Coplanar waveguideCPW电极)的电极配置，但是不特别限定电极的配置形态。例如可以是ACPS型。也可以应用所谓独立调制型行波光调制器。
在本例中，在邻接的电极间形成一对光波导路径5A、5B，对于各光波导路径5A、5B，在大致水平的方向上施加信号电压。该光波导路径，若平面地观察，则构成马赫-曾德(Mach-Zehnder)型的光波导路径，但是该各个平面的图形本身是众所周知的。在基板3的下面和保持基体31之间，隔着厚度大体固定的粘结层30，粘结基板3和保持基体31。
光波导路径，可以是在基板的一方的正面上直接形成的脊(ridge)型的光波导路径，可以是在基板的一方的主面上，通过其它层形成的脊型的光波导路径，另外，也可以是在基板的内部，通过内扩散法或离子交换法形成的光波导路径，例如钛扩散光波导路径、质子交换光波导路径。具体地说，光波导路径可以是从基板表面凸出的脊型光波导路径。脊型光波导路径可以通过激光加工、机械加工形成。或者，在基板上形成高折射率膜，通过对该高折射率膜进行机械加工或激光消融加工，可以形成脊型三维光波导路径。高折射率膜，可以通过例如化学的气相生长法、物理的气相生长法、有机金属化学的气相生长法、溅蚀(sputtering)法、液相外延(epitaxial)法来形成。
电极被设置在基板的表面上，但也可以在基板的表面上直接形成，也可以在非低介电常数层或缓冲层上形成。低介电常数层，可以使用氧化硅、氟化镁、氮化硅以及铝等公知的材料。在此所说的低介电常数层，是指由具有比构成基板本身的材质的介电常数低的介电常数的材料形成的层。
粘结层30的厚度，理想的是在1000μm以下，更为理想的是在300μm以下，最理想的是在100μm以下。另外，对粘结层30的厚度的下限没有特别限制，但从微波实际折射率的降低的观点出发，可以在10μm以上。
构成光波导路径3、保持基体31的材料，由强介电性的电气光学材料、理想的是由单晶体形成。这样的晶体，只要是可以进行光的调制则不特别限定，可以举例表示铌酸锂、钽酸锂、铌酸锂-钽酸锂固溶体、铌酸钾锂、KTP、GaAs以及水晶等。
保持基体31的材质，除上述的以外，还可以是石英玻璃等玻璃。
粘结剂的具体例子，只要满足所述的条件则不特别限定，可以举例表示环氧系粘结剂、热硬化型粘结剂、紫外线硬化性粘结剂、具有和含有铌酸锂等的电气光学效果的材料比较接近的热膨胀系数的阿隆(ALON)陶瓷C(商品名，东亚合成公司生产)(热膨胀系数13×10-6/K)。
另外，在基板3的背面和保持基板31之间隔着粘结剂的片，可以进行接合。理想的是，使由热硬化性、光硬化性或光增粘性的树脂粘结剂形成的片，夹在基板和保持基板之间，使片硬化。作为这样的片，可以在下面举例表示。
使用图20所示的光调制器2，制作了雷达装置。
具体地，在X-cut铌酸锂基板31上形成Ti扩散波导路径5A、5B以及CPW电极4A、4B、4C。电极构造为中心电极4B和接地电极4A、4C的间隔G为20μm，电极厚度为20μm，电极长为40μm。接着，为了薄型研磨，在研磨定盘上粘贴研磨模型(dummy)基板，在其上，使电极面向下地以热可塑性树脂粘贴调制器基板。而且，在卧式研磨以及抛光工序中，对调制器基板实施薄型加工，直至6μm厚。此后，作为平板状的增强基板，将X-cut铌酸锂基板粘结固定在调制器基板上，对光纤的连接部进行端面研磨，在切片工序中进行芯片切断。粘结固定用的树脂，使用比介电常数4的粘结剂，使粘结层30的厚度为50μm。上述调制器芯片，与光纤进行光轴调整，在UV硬化树脂上粘结固定。安装后，特性评价后的结果是，Vπ为1.5V。另外，根据光响应特性，3dB频带为20GHz。
使用该光调制器2，制造了图2所示的雷达装置。并且，作为光源，使用了1.55μm的DFB激光器。使光调制器2的工作点，在输出光为最大的位置，以振荡频率15GHz、输入电压6.9Vp-p的振荡器工作。用使用频带70GHz的受光器进行光电转换，通过采样示波器观察波形得到的结果，确认了振荡60GHz的正弦波信号。
尽管说明了本发明的特定的实施方式，但是，本发明不限于这些特定的实施方式，可以在不超出权利要求范围的情况下，进行各种变更或改变并实施。
权利要求
1.一种无线振荡装置，其用于使无线信号振荡，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于所述光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自所述光调制器的出射光，并转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率2fm的无线信号的发射单元；所述光调制器的输入电压Vp-p，大于等于所述光调制器的半波长电压Vπ的1.0倍，小于等于其1.99倍。
2.根据权利要求1所述的无线振荡装置，其特征在于，所述受光器的频带高于2fm，低于4fm。
3.一种无线振荡装置，其用于使无线信号振荡，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于所述光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自所述光调制器的出射光，并转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率3fm的无线信号的发射单元；所述光调制器的输入电压Vp-p，大于等于所述光调制器的半波长电压Vπ的2.2倍，小于等于其2.7倍。
4.根据权利要求3所述的无线振荡装置，其特征在于，所述受光器的频带高于3fm，低于5fm。
5.一种无线振荡装置，其用于使无线信号振荡，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于所述光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自所述光调制器的出射光，并转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率4fm的无线信号的发射单元；所述光调制器的输入电压Vp-p，大于等于所述光调制器的半波长电压Vπ的2.9倍，小于等于其3.6倍。
6.根据权利要求5所述的无线振荡装置，其特征在于，所述受光器的频带高于4fm，低于6fm。
7.一种无线振荡装置，其用于使无线信号振荡，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于所述光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自所述光调制器的出射光，并转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率5fm的无线信号的发射单元；所述光调制器的输入电压Vp-p大于等于所述光调制器的半波长电压Vπ的3.7倍，小于等于其4.7倍。
8.根据权利要求7所述的无线振荡装置，其特征在于，所述受光器的频带高于5fm，低于7fm。
9.根据权利要求7或8所述的无线振荡装置，其特征在于，在所述振荡用受光器的下游，具有频带高于3fm的高通滤波器。
10.一种无线振荡装置，其用于使无线信号振荡，其特征在于，具有振荡用光调制器；用于将频率fm的调制信号输入该光调制器，调制光载波，在相对于所述光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元；接收来自所述光调制器的出射光，并转换为电气信号的振荡用受光器；以及根据该电气信号发射频率6fm的无线信号的发射单元；所述光调制器的输入电压Vp-p，大于等于所述光调制器的半波长电压Vπ的4.5倍，小于等于其5.2倍。
11.根据权利要求10所述的无线振荡装置，其特征在于，所述受光器的频带高于6fm，低于8fm。
12.根据权利要求10或11所述的无线振荡装置，其特征在于，在所述振荡用受光器的下游，具有频带高于4fm的高通滤波器。
13.一种雷达装置，其具有权利要求1～12中任意一项所述的无线振荡装置，其特征在于，具备用于接收从物体反射的信号的接收单元，根据该接收信号和所述无线信号，得到与所述物体有关的信息。
全文摘要
在雷达装置用的无线振荡装置中，没必要具有通过带宽的要求规格高的接收侧滤波器，另外也没必要具有高性能且高耐久性的振荡装置或放大器，这样来提供实用性高的雷达装置用无线振荡装置。无线振荡装置，具备振荡用光调制器2；用于将频率fm的调制信号输入光调制器2，调制光载波，在相对于光载波移动了频率fm的位置，使边频带重叠的调制单元6；接收来自光调制器2的出射光，将其转换为电气信号的振荡用受光器7；以及根据该电气信号，发射频率为2fm的无线信号的发射单元8。光调制器的输入电压V
文档编号G01S13/32GK1932550SQ20061015148
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月12日 优先权日2005年9月16日
发明者近藤顺悟, 三富修, 青木谦治, 岩田雄一, 江尻哲也 申请人:日本碍子株式会社