JP3616532B2

JP3616532B2 - Optical CDMA despread demodulator

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Publication number: JP3616532B2
Application number: JP26039399A
Authority: JP
Inventors: 浩一瀧口; 勝就岡本; 隆志才田; 学小熊
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: JP2001086070A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光領域で信号の拡散変調・逆拡散復調を行うＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）システム中の復調器構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ＣＤＭＡ方式は、ランダムアクセスやセルフルーティング的な動作を、光スイッチ等の素子を用いることなしに符号によってシステム的に実現可能である。そのため光ＬＡＮや光交換への適用が検討されている。
【０００３】
図１は従来の光ＣＤＭＡシステムの一例を示すもので、図中、１−１，１−２，１−３，……は短光パルス光源、２−１，２−２，２−３，……は光領域で信号の拡散変調を行う拡散変調器、３はスターカプラ、４−１，４−２，４−３，……は光領域で信号の逆拡散復調を行う逆拡散復調器である。
【０００４】
短光パルス光源１−１，１−２，１−３，……は複数の拡散変調器２−１，２−２，２−３，……にそれぞれ接続され、また、複数の拡散変調器２−１，２−２，２−３，……と、複数の逆拡散復調器４−１，４−２，４−３，……はスターカプラ３を挟んで対向する如く、該スターカプラ３に接続されている。
【０００５】
各拡散変調器２−１，２−２，２−３，……は、光路長差がそれぞれΔＬ，２ΔＬ，……ＪΔＬのＪ個（Ｊは１以上の整数、本図ではＪ＝２）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続したラティス型光回路からなり、また、各逆拡散復調器４−１，４−２，４−３，……は光路長差がそれぞれＪΔＬ，（Ｊ−１）ΔＬ，……ΔＬのＪ個（Ｊは１以上の整数、本図ではＪ＝２）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続したラティス型光回路からなっている。
【０００６】
ここで、拡散変調器２−２及び逆拡散復調器４−２を構成する方向性結合器５ａ〜５ｆの結合率を０．５に設定し、繰り返し周波数ｆ（Ｈｚ）（ｆ≦ｃ／（２^ＪｎΔＬ）、ｃは光速、ｎは導波路の屈折率）の短光パルスを拡散変調器２−２に入射した場合、１／ｆ（ｓｅｃ）の時間フレーム中に２^Ｊ個の光パルス列（周期Δｔ（＝ｎΔＬ／ｃ））が新たに生成され、符号系列が構成される。この符号系列は拡散変調器２−２を構成する位相シフタ６ａ，６ｂの位相情報を含んでいる。この符号化光パルス列を逆拡散復調器４−２に入射させた場合、個々の光パルスは２^Ｊ個の光パルスに分離された後、コヒーレントな電界成分の加算が行われる。
【０００７】
逆拡散復調器４−２を構成する位相シフタ６ｃ，６ｄの設定が位相シフタ６ａ，６ｂに対して復号条件を満たしている場合、パルスの中央に光パワーが集中して復号が行われるが、設定が復号条件と異なる場合は入射符号化パルスはさらに時間的に拡散され、復号は行われない。
【０００８】
図２は図１のシステムにおける入出射光パルス列を示すもので、同図（ａ）は入射光パルス列、同図（ｂ）はＪ＝２の場合の拡散変調器通過後の生成符号系列、同図（ｃ）は復号条件が満たされた逆拡散復調器通過後の出射光パルス列、同図（ｄ）は復号条件が満たされない逆拡散復調器通過後の出射光パルス列をそれぞれ示している。なお、本図では簡単のため、入射光パルス列のうち１パルスが及ぼす影響について示した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のシステムでは、復号条件が満たされた場合でも復号光パルスの回りにサイドローブ成分が生じ、受信側でのＳ／Ｎ比が劣化するという欠点があった。また、復号条件が満たされない場合にはさらに時間的に拡散された光パルス列（非復号光パルス）が生じ、所望の復号信号のＳ／Ｎ比を劣化させるという欠点があった。これはそれぞれＣＤＭＡ用拡散変調器及び逆拡散復調器として、自己相関特性と相互相関特性とが理想的な状態からずれていることを示している。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、復号光パルスの不要サイドローブ成分を低減し、且つ非復号光パルスの出力レベルを低減することが可能な光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器では、光領域で拡散変調された光ＣＤＭＡ信号を逆拡散復調する逆拡散復調器の後段に、通過する信号光の周波数成分を当該信号光の光強度に応じて時間的に変化させる光チャープ手段と、該光チャープ手段からの出力を受け、復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを通過させる光フィルタとを設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
光チャープ手段を通過した信号光はその光強度に応じて周波数成分が時間的に変化するため、復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを光フィルタで取り出すことによって、復号光パルスの不要サイドローブ成分を低減し、且つ非復号光パルスの出力レベルを低減することができる。
【００１３】
光チャープ手段としては、光ファイバ（請求項２）、半導体レーザ増幅器（請求項３）中での光パルスの自己位相変調（ＳＰＭ：ＳｅｌｆＰｈａｓｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）効果等を用いることができる。あるいは信号光に同期して位相変調を施すことによっても信号光周波数をチャープさせることができる（請求項４）。
【００１４】
光フィルタとしては、アレイ導波路格子（請求項５）、ラティス型光回路（請求項６）、トランスバーサル型光回路（請求項７）等を用いることができる。これらの光フィルタでは中心周波数、通過帯域幅を変更可能であるので、様々な搬送波周波数信号やビットレート、光強度パルスに対応することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第１の実施の形態、ここでは請求項１に対応する実施の形態を示すもので、図中、１１は光入力部、１２は光領域で信号の逆拡散復調を行う逆拡散復調器、１３は通過する信号光の周波数成分を当該信号光の光強度に応じて時間的に変化させる光チャープ手段、１４は復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを取り出す光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部である。
【００１６】
光チャープ手段１３は光結合部１６を介して逆拡散復調器１２の後段に接続され、さらに光チャープ手段１３には光結合部１７を介して光フィルタ１４が接続されており、光入力部１１から入力され、逆拡散復調器１２で逆拡散復調された光パルスは光チャープ手段１３で光チャープを受け、さらに光フィルタ１４を介して光出力部１５から出力される。
【００１７】
図４は図３の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を用いた光ＣＤＭＡシステムを示すもので、図中、２１−１，２１−２，２１−３，……は短光パルス光源、２２−１，２２−２，２２−３，……は光領域で信号の拡散変調を行う拡散変調器、２３はスターカプラ、２４−１，２４−２，２４−３，……は図３に示した光ＣＤＭＡ逆拡散復調器である。
【００１８】
短光パルス光源２１−１，２１−２，２１−３，……は複数の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……にそれぞれ接続され、また、複数の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……と、複数の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……はスターカプラ２３を挟んで対向する如く、該スターカプラ２３に接続されている。
【００１９】
図５は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……の構成例を、図６は図４中の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分（図３中の逆拡散復調器１２）の構成例をそれぞれ示すものである。
【００２０】
図５では、光路長差がそれぞれΔＬ，２ΔＬの２個の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続させている。一般に、光路長差がΔＬ，２ΔＬ，４ΔＬ，……２^ＫΔＬ（Ｋは１以上の整数）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続する構成をとることができる。図６は、図５の構成を対向させ（入力部と出力部とを入れ替え）ている。
【００２１】
図５、図６において、２５ａ〜２５ｐは導波路（２５ａ，２５ｂ，２５ｉ，２５ｊは入力導波路、２５ｇ，２５ｈ，２５ｏ，２５ｐは出力導波路）、２６ａ〜２６ｆは方向性結合器、２７ａ〜２７ｄは位相シフタである。
【００２２】
方向性結合器としては、例えば２つの導波路を近接させた構成、対称マッハツェンダ型干渉計あるいは対称マッハツェンダ型干渉計を多段に縦続接続した構成、多モード干渉（ＭＭＩ）カプラ、等が考えられる。また、位相シフタとしては、例えばガラス導波路を用いた場合は熱光学効果による屈折率変化を誘起するためのヒータ、強誘電体導波路を用いた場合は電気光学効果による屈折率変化を誘起するための電極等が考えられる。
【００２３】
図７は図５、図６の拡散変調器、逆拡散復調器を用いた図４の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示すもので、同図（ａ）は拡散変調器通過後の生成符号系列（入力導波路２５ａから入力され、出力導波路２５ｇに出力された光パルス列）、同図（ｂ）は図５、図６の位相シフタにφａ＝φｂ＝π、φｃ＝φｄ＝０の位相を与えた場合（復号条件が満たされた場合）の出射光パルス列（入力導波路２５ｉから入力され、出力導波路２５ｏに出力された光パルス列）、同図（ｃ）は図５、６の位相シフタにφａ＝φｂ＝π、φｃ＝π、φｄ＝０の位相を与えた場合（復号条件が満たされない場合）の出射光パルス列、同図（ｄ）は同図（ｂ）の出射光パルス列が光チャープ手段と光フィルタとを通過した後の出射光パルス列、同図（ｅ）は同図（ｃ）の出射光パルス列が光チャープ手段と光フィルタとを通過した後の出射光パルス列をそれぞれ示している（但し、φａ，φｂ，φｃ，φｄはそれぞれ、位相シフタ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの位相シフト値を表している。）。なお、本図では簡単のため、入射光パルス列のうち１パルスが及ぼす影響について示した。
【００２４】
図８は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分の他の構成例を示すもので、ここでは拡散変調器と逆拡散復調器部分とが同一形状となる例を示す。
【００２５】
図８では、１×４の光分岐器と４×１の光合波器とを光路長差がΔＬ，２ΔＬ，３ΔＬの４本の導波路を介して接続している。図８において、３１ａ〜３１ｆは導波路、３２は１×４の光分岐器、３３ａ〜３３ｄは位相シフタ、３４は４×１の光合波器である。
【００２６】
光分岐器及び光合波器の構成例としては、スターカプラ、ＭＭＩカプラ、２×２の方向性結合器を多段に縦続接続する構成、Ｙ分岐導波路を多段に縦続接続する構成等が考えられる。この構成で光パルス列を入射させた場合、図５、図６の構成の場合と同様に、導波路の遅延時間差と位相シフタの設定値の組み合わせとにより、光パルス列の拡散変調、逆拡散復調が行われる。
【００２７】
図９は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分のさらに他の構成例を示すもので、ここでも拡散変調器と逆拡散復調器部分とが同一形状となる例を示す。
【００２８】
図９では、２つのアレイ導波路格子の入出力部分を複数の導波路を用いて接続した、アレイ導波路格子対構成を備えている。図９において、４１ａ〜４１ｆは導波路、４２ａ，４２ｂはアレイ導波路格子、４３ａ〜４３ｄはアレイ導波路格子のスラブ導波路、４４ａ，４４ｂはアレイ導波路格子のアレイ導波路、４５ａ〜４５ｄは位相シフタである。
【００２９】
前記構成による拡散変調器において、導波路４１ａからの入射光は周波数成分毎に導波路４１ｂ〜４１ｅに分かれて出射され、位相シフタ４５ａ〜４５ｄで位相シフトを受けた後、導波路４１ｆで合波される。この合波信号は前記構成による逆拡散復調器において、再度対応する周波数成分毎に分波され、位相シフト後、合波される。位相シフタ４５ａ〜４５ｄでの位相シフトの設定値の組み合わせにより、周波数領域での光パルス列の復号、非復号が行われる。
【００３０】
しかしながら、図８または図９のいずれに示した拡散変調器及び逆拡散復調器を用いた場合でも、図５、図６の構成の場合と同様に理想的な復号、非復号は行われない。
【００３１】
そこで、図３に示したように逆拡散復調器の後段に光チャープ手段を配置し、その後段にパワーレベルの小さいサイドローブ成分や非復号信号光が被った周波数成分は通過させず、復号化された主ピークパルスが被った周波数成分のみを通過させる光フィルタを配置することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３２】
図１０は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第２の実施の形態、ここでは請求項２に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５１は光ファイバである。
【００３３】
ここでは光チャープ手段として、光ファイバ５１中での光パルスの自己位相変調効果を用いている。
【００３４】
光パルスの包絡線関数をＥ、ガラス固有の屈折率をｎ（ｆ）（ｆは光周波数）とすると、光ファイバの実効屈折率は自己位相変調効果により

で与えられる。但し、βは伝搬定数、ｎ_２は光カー定数である。
【００３５】
光の位相Φは、
Φ＝２πｆｔ−βｚ ……（２）
と表される。但し、ｔは時間、ｚは光の進行方向の座標である。
【００３６】
瞬時角周波数は位相の時間微分で表されるので、瞬時周波数は

で表される。
【００３７】
光パルスの前縁ではｄ｜Ｅ｜^２／ｄｔ＞０、光パルスの後縁ではｄ｜Ｅ｜^２／ｄｔ＜０であるので、式（３）より光パルスの後縁に行くに従って光周波数が高くなるチャーピングが発生する。
【００３８】
図１１は光ファイバ中での自己位相変調効果により光パルスの光周波数が変化するようすを示すもので、同図（ａ）は光パルス波形を、同図（ｂ）は光周波数変化をそれぞれ示す。
【００３９】
式（３）から分かるように、光パルス強度が小さい場合は周波数変化が小さくなる。サイドローブ成分あるいは非復号信号光成分による周波数変化が
ｆ_１≦Δｆ≦ｆ_２ ……（４）
の範囲に収まるとする。主ピークパルスによる周波数変化は式（４）の範囲を超えるので、式（４）の範囲は通過させず、式（４）以外の範囲は通過させるように光フィルタ１４を設定することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４０】
図１２は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第３の実施の形態、ここでは請求項３に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５２は半導体レーザ増幅器である。
【００４１】
ここでは光チャープ手段として、半導体レーザ増幅器５２を用いている。半導体レーザ増幅器においても図１１に示した例と同様な周波数シフトが生じるので、光フィルタ１４を適切に設定することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４２】
図１２の構成例の利点としては、図１０の構成例とは異なり、長尺の光ファイバを用いる必要がないので、ハイブリッド集積技術を用いて全ての素子を同一基板上に集積化可能なことが挙げられる。
【００４３】
図１３は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第４の実施の形態、ここでは請求項４に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５３は位相変調器である。
【００４４】
ここでは光チャープ手段として、位相変調器５３を用いている。位相変調器としては強誘電体導波路（例えば、ＬｉＮｂＯ₃）を用いたもの等が考えられる。
【００４５】
信号光に同期した電気信号を用いて位相変調器５３を駆動する。式（３）で示したように瞬時角周波数成分は位相の時間微分で表されるので、信号光の光周波数も時間的に変化する。自己位相変調効果のようにサイドローブ成分や非復号信号光の光周波数変化成分が式（４）のように局在化されることはないが、主ピークパルス部分の光周波数のみを透過させる光フィルタを挿入することにより、サイドローブ成分や非復号信号光成分を低減し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４６】
なお、図１３の構成例においても、ハイブリッド集積技術を用いて全ての素子を同一基板上に集積化することができる。
【００４７】
図１４は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第５の実施の形態、ここでは請求項５に対応する実施の形態を示すもので、図中、６１ａ〜６１ｉは導波路、６２は逆拡散復調器、６３は光チャープ手段、６４ａ，６４ｂは方向性結合器、６５は位相シフタ、６６はアレイ導波路格子、６７ａ，６７ｂはアレイ導波路格子のスラブ導波路、６８はアレイ導波路格子のアレイ導波路である。
【００４８】
光チャープ手段によってチャープされた信号光の所望の周波数成分を取り出す光フィルタとしては、以下の条件が要求される。即ち、様々な信号光搬送波周波数に対応するために、中心周波数可変フィルタが必要である。また、信号光強度、ビットレートが様々な値をとることを考慮すると、主ピークパルスやサイドローブ、非復号信号光成分の有する帯域幅が変化することもあるので、中心周波数可変特性の他に通過帯域幅可変フィルタも必要となる。
【００４９】
図１４において、導波路６１ｃからの信号光は、次段の対称マッハツェンダ型干渉計（光スイッチ）の位相シフタ６５を調整することによって、導波路６１ｇあるいは６１ｈに振り分けられる。導波路６１ｇ−６１ｉ間のフィルタ特性は、導波路６１ｈ−６１ｉ間のフィルタ特性と比較して、中心周波数がｆ_ｓｐ（アレイ導波路格子のチャネル周波数間隔）だけ増加する。従って、波長可変フィルタが構成できる。
【００５０】
図１４では２波長での波長可変フィルタの構成例を示したが、光スイッチを多段に縦続接続し、アレイ導波路格子と組み合わせることによって、一般に、Ｍ波長（Ｍは２以上の整数）の波長可変フィルタが構成可能となる。
【００５１】
また、アレイ導波路格子の入出力導波路６１ｇ〜６１ｉのスラブ導波路との接続部分の開口部を変化させることによって、中心周波数は一定で通過帯域幅が可変のフィルタ特性を得ることもでき（例えば、Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏｅｔａｌ．，“ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＶａｒｉａｂｌｅＢａｎｄｗｉｄｔｈＦｉｌｔｅｒｓＵｓｉｎｇＡｒｒａｙｅｄ−ＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇｓ”，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３１，ｎｏ．１８，Ａｕｇｕｓｔ１９９５，ｐｐ．１５９２−１５９３参照）、スイッチと組み合わせることによって中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタ特性を実現することができる。
【００５２】
図１５は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第６の実施の形態、ここでは請求項６に対応する実施の形態を示すもので、図中、７１ａ〜７１ｐは導波路、７２は逆拡散復調器、７３は光チャープ手段、７４ａ〜７４ｆは方向性結合器、７５ａ〜７５ｅは位相シフタである。
【００５３】
図１５において、導波路７１ｃ及び７１ｄ以後（図面では右側）の５段の非対称マッハツェンダ型干渉計からなるラティス型光回路では、導波路７１ｃあるいは７１ｄと導波路７１ｏあるいは７１ｐとの間の特性として、方向性結合器７４ａ〜７４ｆの結合率と位相シフタ７５ａ〜７５ｅの位相シフト値を変えることによって、通過帯域幅可変の光フィルタ特性が実現できる。
【００５４】
図１６はＦＳＲ＝７０ＧＨｚの非対称マッハツェンダ型干渉計を１２段縦続接続した時の特性の計算例である。３ｄＢ帯域幅として、６．９〜２５．８ＧＨｚの可変幅が達成可能なことが分かる。
【００５５】
位相シフタ７５ａ〜７５ｅの位相シフト値を変えることによって中心周波数を変えることも可能であるので、図１５の構成で中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタを備えた光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を実現することができる。
【００５６】
図１７は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第７の実施の形態、ここでは請求項７に対応する実施の形態を示すもので、図中、８１ａ〜８１ｔは導波路、８２は逆拡散復調器、８３は光チャープ手段、８４ａ〜８４ｈは方向性結合器、８５ａ〜８５ｈは位相シフタ、８６は合波器である。
【００５７】
合波器８６の構成例としては、スターカプラ、ＭＭＩカプラ、２×２の方向性結合器を多段に縦続接続する構成、Ｙ分岐導波路を多段に縦続接続する構成等が考えられる。
【００５８】
図１７において、導波路８１ｃ及び８１ｄ以後（図面では右側）の８個の方向性結合器（タップ）と合波器とからなるトランスバーサル型光回路では、導波路８１ｃと８１ｔとの間の特性として、方向性結合器８４ａ〜８４ｈの結合率と位相シフタ８５ａ〜８５ｈの位相シフト値を変えることによって、中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタ特性が実現できる（例えば、Ｅ．Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ，Ｋ．Ｔａｋｉｇｕｃｈｉｅｔａｌ．，”ＶａｒｉａｂｌｅＢａｎｄｗｉｄｔｈａｎｄＴｕｎａｂｌｅＣｅｎｔｅｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙＦｉｌｔｅｒＵｓｉｎｇＴｒａｎｓｖｅｒｓａｌ−ＦｏｒｍＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＯｐｔｉｃａｌＦｉｌｔｅｒ”，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３２，ｎｏ．２，Ｊａｎｕａｒｙ１９９６，ｐｐ．１１３−１１４参照）ので、図１７の構成で中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタを備えた光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を実現することができる。
【００５９】
本発明の実施例の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の光結合器、導波路部等は、石英系ガラス導波路を用いた。また、石英系ガラス導波路と半導体レーザ増幅器とのハイブリッド集積は、図１８に断面を示すＰＬＣ（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）プラットフォームを用いて行った。
【００６０】
即ち、Ｓｉ基板９１上に異方性エッチングによりテラス領域９２を形成した後、これを完全に埋め込むように火炎堆積法によってＳｉＯ_２下部クラッド層９３を形成した。
【００６１】
次に、半導体レーザ増幅器搭載時の高さ基準面を形成するために平坦化研磨を行い、Ｓｉテラス表面を露出させた。続いて、導波路のコアの高さと半導体レーザ増幅器の活性層の高さを一致させるためにＳｉＯ_２高さ調整層９４、ＧｅＯ_２をドーパントとして添加したＳｉＯ_２コア層９５を堆積した。続いて、図１２等に示したような回路構成のパターンを用いてコア層をエッチングしてコア部分を作成した後、ＳｉＯ_２上部クラッド層９６を堆積し、導波路部分の作製を完了した。
【００６２】
次に、半導体レーザ増幅器搭載部と電気配線部を形成する部分の上部クラッド層及び高さ調整層をエッチングして、Ｓｉテラス表面を露出させた。最後に、Ｓｉテラス表面に絶縁用ＳｉＯ_２膜（図示せず）を形成し、その上にＡｕ電気配線９７とＡｕＳｎ半田パタン９８を形成し、半導体レーザ増幅器９９（活性層９９ａ）を搭載した。
【００６３】
なお、熱光学効果による位相シフタとして、所定の導波路上に薄膜ヒータ及び電気配線（いずれも図示せず）を蒸着した。
【００６４】
本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の導波路部分は、ガラス導波路に限らず、強誘電体導波路、半導体導波路、ポリマー導波路、光ファイバ等を用いて実現できることは明らかである。また、いくつかの種類の導波路を組み合わせたハイブリッド集積構成を用いて実現できることも明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信側に光チャープ手段と光フィルタとを配置することにより、復号光信号パルスの不要サイドローブ成分を低減し且つ非復号光信号パルスの出力レベルを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光ＣＤＭＡシステムの一例を示す構成図
【図２】図１の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示す図
【図３】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第１の実施の形態を示す構成図
【図４】図３の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を用いた光ＣＤＭＡシステムを示す構成図
【図５】図４中の拡散変調器の構成例を示す図
【図６】図４中の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分（図３中の逆拡散復調器）の構成例を示す図
【図７】図４の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示す図
【図８】図４中の拡散変調器及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分の他の構成例を示す図
【図９】図４中の拡散変調器及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分のさらに他の構成例を示す図
【図１０】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第２の実施の形態を示す構成図
【図１１】光ファイバ中での光パルスの自己位相変調効果による光周波数変化を示す図
【図１２】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第３の実施の形態を示す構成図
【図１３】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第４の実施の形態を示す構成図
【図１４】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第５の実施の形態を示す構成図
【図１５】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第６の実施の形態を示す構成図
【図１６】ラティス型光フィルタの通過帯域幅可変特性の計算例を示す図
【図１７】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第７の実施の形態を示す構成図
【図１８】ＰＬＣハイブリッド集積回路構成の実施例の断面図
【符号の説明】
１−１，１−２，１−３，……，２１−１，２１−２，２１−３，……：短光パルス光源、２−１，２−２，２−３，……，２２−１，２２−２，２２−３，……：拡散変調器、３，２３：スターカプラ、４−１，４−２，４−３，……，１２，６２，７２，８２：逆拡散復調器、５ａ〜５ｆ，２６ａ〜２６ｆ，６４ａ，６４ｂ，７４ａ〜７４ｆ，８４ａ〜８４ｈ：方向性結合器、６ａ〜６ｆ，２７ａ〜２７ｄ，３３ａ〜３３ｄ，４５ａ〜４５ｄ，６５，７５ａ〜７５ｅ，８５ａ〜８５ｈ：位相シフタ、１１：光入力部、１３，６３，７３，８３：光チャープ手段、１４：光フィルタ、１５：光出力部、１６，１７：光結合部、２４−１，２４−２，２４−３，……：光ＣＤＭＡ逆拡散復調器、２５ａ〜２５ｐ，３１ａ〜３１ｆ，４１ａ〜４１ｆ，６１ａ〜６１ｉ，７１ａ〜７１ｐ，８１ａ〜８１ｔ：導波路、３２：１×４の光分岐器、３４：４×１の光合波器、４２ａ，４２ｂ，６６：アレイ導波路格子、４３ａ〜４３ｄ，６７ａ，６７ｂ：アレイ導波路格子のスラブ導波路、４４ａ，４４ｂ，６８：アレイ導波路格子のアレイ導波路、５１：光ファイバ、５２：半導体レーザ増幅器、５３：位相変調器、８６：合波器、９１：Ｓｉ基板、９２：テラス領域、９３：下部クラッド層、９４：高さ調整層、９５：コア層、９６：上部クラッド層、９７：電気配線、９８：半田パタン、９９：半導体レーザ増幅器、９９ａ：半導体レーザ増幅器の活性層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a demodulator configuration in a CDMA (Code Division Multiple Access) system that performs signal spread modulation / despread demodulation in the optical domain.
[0002]
[Prior art]
In the optical CDMA system, random access and self-routing operation can be systematically realized by codes without using an element such as an optical switch. Therefore, application to an optical LAN and optical switching is being studied.
[0003]
FIG. 1 shows an example of a conventional optical CDMA system. In the figure, 1-1, 1-2, 1-3,... Are short optical pulse light sources, 2-1, 2-2, 2-3, ... Is a spread modulator that performs signal spread modulation in the optical domain, 3 is a star coupler, 4-1, 4-2, 4-3,... Are despread demodulators that perform despread demodulation of the signal in the optical domain. It is.
[0004]
The short optical pulse light sources 1-1, 1-2, 1-3,... Are respectively connected to the plurality of diffusion modulators 2-1, 2-2, 2-3,. 2, 1-2, 2-3,... And a plurality of despread demodulators 4-1, 4-2, 4-3,. 3 is connected.
[0005]
Each of the spread modulators 2-1, 2-2, 2-3,... Has optical path length differences of ΔL, 2ΔL,... JΔL (J is an integer of 1 or more, J = 2 in the figure). The asymmetric Mach-Zehnder interferometers are connected in series, and each despreading demodulator 4-1, 4-2, 4-3,... Has an optical path length difference of JΔL, (J-1 ) ΔL,... It consists of a lattice type optical circuit in which J asymmetrical Mach-Zehnder type interferometers are connected in series (J is an integer of 1 or more, J = 2 in this figure).
[0006]
Here, the coupling ratio of the directional couplers 5a to 5f constituting the spread modulator 2-2 and the despread demodulator 4-2 is set to 0.5, and the repetition frequency f (Hz) (f ≦ c / ( 2 ^J nΔL), c is the speed of light, and n is the refractive index of the waveguide). When a short light pulse is incident on the diffusion modulator 2-2, it is 2 in the 1 / f (sec) time frame. ^J A number of optical pulse trains (period Δt (= nΔL / c)) are newly generated to form a code sequence. This code sequence includes phase information of the

phase shifters

6a and 6b constituting the spread modulator 2-2. When this encoded optical pulse train is incident on the despreading demodulator 4-2, each optical pulse is 2 ^J After separation into light pulses, coherent electric field components are added.
[0007]
When the settings of the

phase shifters

6c and 6d constituting the despreading demodulator 4-2 satisfy the decoding conditions for the

phase shifters

6a and 6b, the optical power is concentrated at the center of the pulse, and decoding is performed. If the setting is different from the decoding conditions, the incident encoded pulse is further spread in time and no decoding is performed.
[0008]
FIG. 2 shows an incoming / outgoing light pulse train in the system shown in FIG. 1. FIG. 2A shows an incident light pulse train, FIG. 2B shows a generated code sequence after passing through a spread modulator when J = 2. (C) shows the outgoing optical pulse train after passing through the despreading demodulator satisfying the decoding condition, and (d) shows the outgoing optical pulse train after passing through the despreading demodulator not satisfying the decoding condition. In this figure, for the sake of simplicity, the influence of one pulse in the incident light pulse train is shown.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional system described above has a drawback that a side lobe component is generated around the decoded light pulse even when the decoding condition is satisfied, and the S / N ratio on the receiving side is deteriorated. Further, when the decoding condition is not satisfied, an optical pulse train (non-decoded optical pulse) spread further in time is generated, and there is a disadvantage that the S / N ratio of a desired decoded signal is deteriorated. This indicates that the auto-correlation characteristics and the cross-correlation characteristics deviate from ideal states as a CDMA spread modulator and a despread demodulator, respectively.
[0010]
The present invention has been made in view of the above prior art, and is an optical CDMA despreading demodulator capable of reducing unnecessary side lobe components of decoded optical pulses and reducing the output level of non-decoded optical pulses. Is intended to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the optical CDMA despreading demodulator of the present invention, in the subsequent stage of the despreading demodulator that despreads and demodulates the optical CDMA signal spread-modulated in the optical domain, Optical chirp that temporally changes the frequency component of the signal light that passes through it according to the light intensity of the signal light Means, The output from the optical chirp means is received, and only the frequency component corresponding to the main peak pulse of the decoded signal light is passed. With optical filter Provided (Claim 1).
[0012]
Light chirp Since the frequency component of the signal light that has passed through the means changes temporally according to its light intensity, only the frequency component corresponding to the main peak pulse of the decoded signal light is extracted by the optical filter, so that the unnecessary side of the decoded optical pulse is extracted. The lobe component can be reduced and the output level of the non-decoded optical pulse can be reduced.
[0013]
Light chirp As a means, a self-phase modulation (SPM) effect of an optical pulse in an optical fiber (Claim 2) or a semiconductor laser amplifier (Claim 3) can be used. Alternatively, the signal light frequency can be chirped by performing phase modulation in synchronization with the signal light.
[0014]
As the optical filter, an arrayed waveguide grating (Claim 5), a lattice type optical circuit (Claim 6), a transversal type optical circuit (Claim 7), or the like can be used. Since these optical filters can change the center frequency and pass band width, they can cope with various carrier frequency signals, bit rates, and light intensity pulses.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 3 shows a first embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention, here an embodiment corresponding to claim 1. In the figure, 11 is an optical input section, and 12 is an optical region. Despreading demodulator 13 that performs despreading demodulation of the signal, Optical chirp that temporally changes the frequency component of the signal light that passes through it according to the light intensity of the signal light Means, 14 is an optical filter for extracting only the frequency component corresponding to the main peak pulse of the decoded signal light, 15 is an optical output unit, and 16 and 17 are optical coupling units.
[0016]
The optical chirping means 13 is connected to the subsequent stage of the despreading demodulator 12 via the optical coupling unit 16, and the optical filter 14 is connected to the optical chirping means 13 via the optical coupling unit 17. , And the optical pulse that has been despread and demodulated by the despreading demodulator 12 is optically chirped by the optical chirping means 13 and further output from the optical output unit 15 via the optical filter 14.
[0017]
4 shows an optical CDMA system using the optical CDMA despreading demodulator of FIG. 3, in which 21-1, 21-2, 21-3,... Are short optical pulse light sources, 22-1, 22-2, 22-3,..., A spread modulator that performs signal spread modulation in the optical region, 23 a star coupler, 24-1, 24-2, 24-3,. It is a CDMA despread demodulator.
[0018]
The short light pulse light sources 21-1, 21-2, 21-3,... Are respectively connected to the plurality of diffusion modulators 22-1, 22-2, 22-3,. 22-1, 22-2, 22-3,... And a plurality of optical CDMA despreading demodulators 24-1, 24-2, 24-3,. It is connected to the star coupler 23.
[0019]
5 shows an example of the configuration of the spread modulators 22-1, 22-2, 22-3,... In FIG. 4, and FIG. 6 shows the optical CDMA despread demodulator 24-1, 24-2 in FIG. 24 shows a configuration example of the despreading demodulator portion (despreading demodulator 12 in FIG. 3).
[0020]
In FIG. 5, two asymmetric Mach-Zehnder interferometers having optical path length differences of ΔL and 2ΔL are connected in cascade. In general, the optical path length differences are ΔL, 2ΔL, 4ΔL,... 2 ^K A configuration in which ΔL (K is an integer of 1 or more) asymmetric Mach-Zehnder interferometers can be connected in cascade. 6 opposes the configuration of FIG. 5 (the input unit and the output unit are interchanged).
[0021]
5 and 6, 25a to 25p are waveguides (25a, 25b, 25i, and 25j are input waveguides, 25g, 25h, 25o, and 25p are output waveguides), 26a to 26f are directional couplers, and 27a to 25f. Reference numeral 27d denotes a phase shifter.
[0022]
As the directional coupler, for example, a configuration in which two waveguides are close to each other, a configuration in which symmetric Mach-Zehnder interferometers or symmetric Mach-Zehnder interferometers are connected in multiple stages, a multimode interference (MMI) coupler, and the like can be considered. As a phase shifter, for example, when a glass waveguide is used, a heater for inducing a refractive index change due to a thermo-optic effect, and when a ferroelectric waveguide is used, a refractive index change due to an electro-optic effect is induced. For this purpose.
[0023]
FIG. 7 shows an incoming / outgoing optical pulse train in the optical CDMA system of FIG. 4 using the spread modulator and despread demodulator of FIG. 5 and FIG. 6. FIG. (An optical pulse train input from the input waveguide 25a and output to the output waveguide 25g). FIG. 5B shows the phase shifters of FIGS. 5 and 6 with phases of φa = φb = π and φc = φd = 0. When given (when the decoding condition is satisfied), the outgoing optical pulse train (the optical pulse train inputted from the input waveguide 25i and outputted to the output waveguide 25o), FIG. 5C shows the phase shifter of FIGS. When the phase of φa = φb = π, φc = π, and φd = 0 is given to (when the decoding condition is not satisfied), FIG. 4 (d) shows the outgoing optical pulse train of FIG. The outgoing light pulse train after passing through the chirping means and the optical filter, FIG. The outgoing light pulse train after passing through the optical chirping means and the optical filter is shown respectively (where φa, φb, φc, and φd are

phase shifters

27a, 27b, and 27c, respectively). , 27d represents the phase shift value). In this figure, for the sake of simplicity, the influence of one pulse in the incident light pulse train is shown.
[0024]
8 is a despreading demodulator of the spread modulators 22-1, 22-2, 22-3,... And the optical CDMA despreading demodulator 24-1, 24-2, 24-3,. This shows another configuration example of the portion, and here, an example in which the spread modulator and the despread demodulator portion have the same shape is shown.
[0025]
In FIG. 8, a 1 × 4 optical branching device and a 4 × 1 optical multiplexer are connected via four waveguides having optical path length differences of ΔL, 2ΔL, and 3ΔL. In FIG. 8, 31a to 31f are waveguides, 32 is a 1 × 4 optical splitter, 33a to 33d are phase shifters, and 34 is a 4 × 1 optical multiplexer.
[0026]
Examples of configurations of the optical branching device and the optical multiplexer include a configuration in which a star coupler, an MMI coupler, and a 2 × 2 directional coupler are cascade-connected in multiple stages, a configuration in which Y-branch waveguides are cascade-connected in multiple stages, and the like. . When an optical pulse train is made incident in this configuration, diffusion modulation and despread demodulation of the optical pulse train can be performed by a combination of the delay time difference of the waveguide and the set value of the phase shifter, as in the case of the configurations of FIGS. Done.
[0027]
9 is a despreading demodulator of the spread modulators 22-1, 22-2, 22-3,... And the optical CDMA despreading demodulator 24-1, 24-2, 24-3,. This shows another example of the configuration of the portion, and here also shows an example in which the spread modulator and the despread demodulator portion have the same shape.
[0028]
FIG. 9 includes an arrayed waveguide grating pair configuration in which input / output portions of two arrayed waveguide gratings are connected using a plurality of waveguides. 9, 41a to 41f are waveguides, 42a and 42b are arrayed waveguide gratings, 43a to 43d are slab waveguides of the arrayed waveguide gratings, 44a and 44b are arrayed waveguides of the arrayed waveguide grating, and 45a to 45d are It is a phase shifter.
[0029]
In the diffusion modulator configured as described above, the incident light from the waveguide 41a is divided into the waveguides 41b to 41e for each frequency component, and is phase-shifted by the phase shifters 45a to 45d, and then multiplexed by the waveguide 41f. Is done. This multiplexed signal is demultiplexed again for each corresponding frequency component in the despreading demodulator having the above-described configuration, and is multiplexed after the phase shift. The optical pulse train is decoded and non-decoded in the frequency domain by combining the set values of the phase shift in the phase shifters 45a to 45d.
[0030]
However, even when the spread modulator and despread demodulator shown in FIG. 8 or FIG. 9 are used, ideal decoding and non-decoding are not performed as in the case of the configurations of FIGS.
[0031]
Therefore, as shown in FIG. Light chirp After that, an optical filter that passes only the frequency component covered by the decoded main peak pulse is not passed, but the side lobe component with low power level and the frequency component covered by non-decoded signal light are not passed. By doing so, the side lobe component and the non-decoded signal light component can be removed, and the S / N ratio can be improved.
[0032]
FIG. 10 shows a second embodiment of an optical CDMA despread demodulator according to the present invention, here an embodiment corresponding to claim 2. In FIG. 10, the same components as those in FIG. . That is, 11 is an optical input unit, 12 is a despreading demodulator, 14 is an optical filter, 15 is an optical output unit, 16 and 17 are optical coupling units, and 51 is an optical fiber.
[0033]
here Light chirp As a means, the self-phase modulation effect of the optical pulse in the optical fiber 51 is used.
[0034]
If the envelope function of an optical pulse is E and the refractive index inherent to glass is n (f) (f is the optical frequency), the effective refractive index of the optical fiber is due to the self-phase modulation effect.

Given in. Where β is a propagation constant and n ₂ Is the optical Kerr constant.
[0035]
The phase Φ of light is
Φ = 2πft−βz (2)
It is expressed. However, t is time and z is the coordinate of the advancing direction of light.
[0036]
Since the instantaneous angular frequency is represented by the time derivative of the phase, the instantaneous frequency is

It is represented by
[0037]
D | E | at the leading edge of the light pulse ² / Dt> 0, d | E | ² Since / dt <0, chirping occurs in which the optical frequency increases as it goes to the trailing edge of the optical pulse from Equation (3).
[0038]
11A and 11B show how the optical frequency of the optical pulse changes due to the self-phase modulation effect in the optical fiber. FIG. 11A shows the optical pulse waveform, and FIG. 11B shows the optical frequency change. .
[0039]
As can be seen from equation (3), when the optical pulse intensity is small, the frequency change is small. Frequency change due to sidelobe component or non-decoded signal light component
f ₁ ≦ Δf ≦ f ₂ ...... (4)
It is assumed that it falls within the range of. Since the frequency change due to the main peak pulse exceeds the range of the equation (4), the side of the side is obtained by setting the optical filter 14 so that the range of the equation (4) is not passed and the range other than the equation (4) is allowed to pass. The lobe component and the non-decoded signal light component can be removed, and the S / N ratio can be improved.
[0040]
FIG. 12 shows a third embodiment of an optical CDMA despread demodulator according to the present invention, here an embodiment corresponding to claim 3. In FIG. 12, the same components as those in FIG. . That is, 11 is an optical input unit, 12 is a despreading demodulator, 14 is an optical filter, 15 is an optical output unit, 16 and 17 are optical coupling units, and 52 is a semiconductor laser amplifier.
[0041]
here Light chirp As a means, a semiconductor laser amplifier 52 is used. In the semiconductor laser amplifier, the same frequency shift as in the example shown in FIG. 11 occurs. Therefore, by appropriately setting the optical filter 14, the side lobe component and the non-decoded signal light component are removed, and the S / N ratio is improved. Can be made.
[0042]
The advantage of the configuration example of FIG. 12 is that, unlike the configuration example of FIG. 10, there is no need to use a long optical fiber, so that all elements can be integrated on the same substrate using hybrid integration technology. Is mentioned.
[0043]
FIG. 13 shows a fourth embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention, here an embodiment corresponding to claim 4. In FIG. 13, the same components as those in FIG. . That is, 11 is an optical input unit, 12 is a despreading demodulator, 14 is an optical filter, 15 is an optical output unit, 16 and 17 are optical coupling units, and 53 is a phase modulator.
[0044]
here Light chirp As a means, a phase modulator 53 is used. As the phase modulator, a ferroelectric waveguide (for example, LiNbO) is used. _Three ) Etc. are conceivable.
[0045]
The phase modulator 53 is driven using an electrical signal synchronized with the signal light. As shown in the equation (3), the instantaneous angular frequency component is expressed by the time differentiation of the phase, so that the optical frequency of the signal light also changes with time. Light that transmits only the optical frequency of the main peak pulse portion although the side lobe component and the optical frequency change component of the non-decoded signal light are not localized as in the formula (4) unlike the self-phase modulation effect. By inserting a filter, side lobe components and non-decoded signal light components can be reduced, and the S / N ratio can be improved.
[0046]
In the configuration example of FIG. 13 as well, all elements can be integrated on the same substrate using the hybrid integration technique.
[0047]
FIG. 14 shows a fifth embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention, here an embodiment corresponding to claim 5. In the figure, 61a to 61i are waveguides, and 62 is a despreading. Demodulator, 63 Light chirp Means 64a and 64b are directional couplers, 65 is a phase shifter, 66 is an arrayed waveguide grating, 67a and 67b are slab waveguides of the arrayed waveguide grating, and 68 is an arrayed waveguide of the arrayed waveguide grating.
[0048]
Light chirp The following conditions are required as an optical filter for extracting a desired frequency component of the signal light chirped by the means. In other words, a center frequency variable filter is required to cope with various signal light carrier frequencies. Considering that the signal light intensity and bit rate take various values, the bandwidth of the main peak pulse, side lobe, and non-decoded signal light component may change. A variable pass bandwidth filter is also required.
[0049]
In FIG. 14, the signal light from the waveguide 61c is distributed to the

waveguide

61g or 61h by adjusting the phase shifter 65 of the next-stage symmetrical Mach-Zehnder interferometer (optical switch). The filter characteristic between the waveguides 61g-61i has a center frequency of f compared to the filter characteristic between the waveguides 61h-61i. _sp Increase by (channel frequency spacing of arrayed waveguide grating). Therefore, a wavelength tunable filter can be configured.
[0050]
Although FIG. 14 shows a configuration example of a wavelength tunable filter with two wavelengths, generally, an optical switch is cascaded in multiple stages and combined with an arrayed waveguide grating, so that the wavelength of M wavelengths (M is an integer of 2 or more) is generally used. A variable filter can be configured.
[0051]
Further, by changing the opening of the connection portion of the input / output waveguides 61g to 61i of the arrayed waveguide grating with the slab waveguide, it is possible to obtain a filter characteristic with a constant center frequency and a variable pass bandwidth ( For example, K. Okamoto et al., “Fabrication of Variable Bandwidth Filters Using Arrayed-Waveguide Gratings”, Electronics Letters, vol. In addition, an optical filter characteristic with a variable pass bandwidth can be realized.
[0052]
FIG. 15 shows a sixth embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention, here an embodiment corresponding to claim 6, in which 71a to 71p are waveguides, and 72 is a despreading. Demodulator 73 Light chirp Means 74a to 74f are directional couplers, and 75a to 75e are phase shifters.
[0053]
In FIG. 15, in a lattice type optical circuit composed of a five-stage asymmetric Mach-Zehnder interferometer after the

waveguides

71c and 71d (right side in the drawing), the characteristics between the

waveguide

71c or 71d and the waveguide 71o or 71p are as follows: By changing the coupling ratios of the directional couplers 74a to 74f and the phase shift values of the phase shifters 75a to 75e, an optical filter characteristic having a variable pass bandwidth can be realized.
[0054]
FIG. 16 is a calculation example of characteristics when 12 stages of asymmetric Mach-Zehnder interferometers with FSR = 70 GHz are connected in cascade. It can be seen that a variable bandwidth of 6.9 to 25.8 GHz can be achieved as the 3 dB bandwidth.
[0055]
Since it is possible to change the center frequency by changing the phase shift values of the phase shifters 75a to 75e, the optical CDMA despreading demodulator having the configuration shown in FIG. Can be realized.
[0056]
FIG. 17 shows a seventh embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention, here an embodiment corresponding to claim 7, wherein 81a to 81t are waveguides, and 82 is despreading. Demodulator, 83 Light chirp Means, 84a to 84h are directional couplers, 85a to 85h are phase shifters, and 86 is a multiplexer.
[0057]
As a configuration example of the multiplexer 86, a configuration in which a star coupler, an MMI coupler, and a 2 × 2 directional coupler are cascaded in multiple stages, a configuration in which Y branch waveguides are cascaded in multiple stages, and the like can be considered.
[0058]
In FIG. 17, in a transversal type optical circuit composed of eight directional couplers (tap) and waveguides after

waveguides

81c and 81d (right side in the drawing), characteristics between the

waveguides

81c and 81t. By changing the coupling ratios of the directional couplers 84a to 84h and the phase shift values of the phase shifters 85a to 85h, an optical filter characteristic having a variable center frequency and a variable pass bandwidth can be realized (for example, E. Palowski, K. Takiguchi et al., “Variable Bandwidth and Tunable Center Frequency Filter Using Transverse-Form Programmable Optical Filter”, Electronics Letters. Therefore, an optical CDMA despreading demodulator having an optical filter with a variable center frequency and a variable pass bandwidth can be realized with the configuration shown in FIG.
[0059]
A quartz glass waveguide was used for the optical coupler, the waveguide section and the like of the optical CDMA despreading demodulator of the embodiment of the present invention. Further, the hybrid integration of the silica-based glass waveguide and the semiconductor laser amplifier was performed using a PLC (Planar Lightwave Circuit) platform whose cross section is shown in FIG.
[0060]
That is, after the terrace region 92 is formed on the Si substrate 91 by anisotropic etching, the SiO 2 is deposited by a flame deposition method so as to be completely embedded. ₂ A lower cladding layer 93 was formed.
[0061]
Next, planarization polishing was performed to form a height reference plane when the semiconductor laser amplifier was mounted to expose the Si terrace surface. Subsequently, in order to match the height of the core of the waveguide with the height of the active layer of the semiconductor laser amplifier, SiO ₂ Height adjustment layer 94, GeO ₂ SiO added as a dopant ₂ A core layer 95 was deposited. Subsequently, the core layer is formed by etching the core layer using a circuit configuration pattern as shown in FIG. ₂ An upper cladding layer 96 was deposited to complete the fabrication of the waveguide portion.
[0062]
Next, the upper clad layer and the height adjustment layer in the portion where the semiconductor laser amplifier mounting portion and the electric wiring portion are formed were etched to expose the Si terrace surface. Finally, insulating SiO on the Si terrace surface ₂ A film (not shown) was formed, an Au electrical wiring 97 and an AuSn solder pattern 98 were formed thereon, and a semiconductor laser amplifier 99 (active layer 99a) was mounted.
[0063]
A thin film heater and electrical wiring (both not shown) were vapor-deposited on a predetermined waveguide as a phase shifter using a thermo-optic effect.
[0064]
It is apparent that the waveguide portion of the optical CDMA despread demodulator of the present invention can be realized using not only a glass waveguide but also a ferroelectric waveguide, a semiconductor waveguide, a polymer waveguide, an optical fiber, and the like. It is also clear that it can be realized using a hybrid integrated configuration combining several types of waveguides.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the receiving side Light chirp By arranging the means and the optical filter, it is possible to reduce unnecessary side lobe components of the decoded optical signal pulse and reduce the output level of the non-decoded optical signal pulse.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a conventional optical CDMA system.
FIG. 2 is a diagram showing an incoming / outgoing light pulse train in the optical CDMA system of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a first embodiment of an optical CDMA despread demodulator according to the present invention;
4 is a block diagram showing an optical CDMA system using the optical CDMA despreading demodulator of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a spread modulator in FIG. 4;
6 is a diagram showing a configuration example of a despreading demodulator part (despreading demodulator in FIG. 3) of the optical CDMA despreading demodulator in FIG. 4;
7 is a diagram showing an input / output optical pulse train in the optical CDMA system of FIG. 4;
8 is a diagram showing another configuration example of the despreading demodulator part of the spreading modulator and the optical CDMA despreading demodulator in FIG. 4;
9 is a diagram showing still another configuration example of the despreading demodulator part of the spreading modulator and the optical CDMA despreading demodulator in FIG. 4;
FIG. 10 is a configuration diagram showing a second embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention;
FIG. 11 is a diagram showing a change in optical frequency due to a self-phase modulation effect of an optical pulse in an optical fiber.
FIG. 12 is a configuration diagram showing a third embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention;
FIG. 13 is a block diagram showing a fourth embodiment of an optical CDMA despread demodulator according to the present invention;
FIG. 14 is a block diagram showing a fifth embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention;
FIG. 15 is a block diagram showing a sixth embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention;
FIG. 16 is a diagram illustrating a calculation example of a pass bandwidth variable characteristic of a lattice type optical filter;
FIG. 17 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of an optical CDMA despreading demodulator according to the present invention;
FIG. 18 is a sectional view of an embodiment of a PLC hybrid integrated circuit configuration;
[Explanation of symbols]
1-1, 1-2, 1-3,..., 21-1, 21-2, 21-3,...: Short light pulse light source, 2-1, 2-2, 2-3,. 22-1, 22-2, 22-3, ...: Spreading modulator, 3, 23: Star coupler, 4-1, 4-2, 4-3, ..., 12, 62, 72, 82: Reverse Spreading demodulator, 5a-5f, 26a-26f, 64a, 64b, 74a-74f, 84a-84h: Directional coupler, 6a-6f, 27a-27d, 33a-33d, 45a-45d, 65, 75a-75e , 85a to 85h: phase shifter, 11: light input unit, 13, 63, 73, 83: Light chirp Means: 14: optical filter, 15: optical output unit, 16, 17: optical coupling unit, 24-1, 24-2, 24-3,...: Optical CDMA despreading demodulator, 25a-25p, 31a-31f , 41a to 41f, 61a to 61i, 71a to 71p, 81a to 81t: waveguide, 32: 1 × 4 optical splitter, 34: 4 × 1 optical multiplexer, 42a, 42b, 66: arrayed waveguide grating 43a to 43d, 67a, 67b: slab waveguide of arrayed waveguide grating, 44a, 44b, 68: arrayed waveguide of arrayed waveguide grating, 51: optical fiber, 52: semiconductor laser amplifier, 53: phase modulator, 86: multiplexer, 91: Si substrate, 92: terrace region, 93: lower cladding layer, 94: height adjustment layer, 95: core layer, 96: upper cladding layer, 97: electrical wiring, 98: solder pattern, 99: Semiconductor race The amplifier, 99a: active layer of a semiconductor laser amplifier.

Claims

In a despread demodulator that despreads and demodulates an optical CDMA signal that has been spread modulated by a spread modulator that performs spread modulation of the signal in the optical domain,
After the despreading demodulator,
An optical chirping means for temporally changing the frequency component of the signal light passing therethrough according to the light intensity of the signal light ;
Receives the output from the light chirp means, optical CDMA despreading demodulator, wherein the <br/> by providing an optical filter that only passes the frequency component corresponding to the main peak pulse of the decoded signal light.

2. An optical CDMA despreading demodulator according to claim 1, wherein said optical chirp means is an optical fiber.

2. An optical CDMA despread demodulator according to claim 1, wherein said optical chirp means is a semiconductor laser amplifier.

2. An optical CDMA despreading demodulator according to claim 1, wherein said optical chirp means is a phase modulator.

The optical filter includes an input waveguide, a waveguide array, an output waveguide, a first sector slab waveguide connecting the input waveguide and the waveguide array, the waveguide array, and an output. An arrayed waveguide grating comprising a second sector slab waveguide connected to the waveguide and configured such that the length of the waveguide array is sequentially increased by a predetermined waveguide length. The optical CDMA despreading demodulator according to claim 1.

2. The optical filter according to claim 1, wherein the optical filter is a single stage asymmetric Mach-Zehnder interferometer or a lattice type optical circuit in which asymmetric Mach-Zehnder interferometers are cascade-connected in N stages (N is an integer of 2 or more). Optical CDMA despread demodulator.

The optical filter includes a first one waveguide, I directional couplers for coupling I (I is an integer of 2 or more) waveguides at I different positions, a second A transversal type in which the I waveguides are combined with the first waveguide and then combined into a second waveguide by a multiplexer. 2. The optical CDMA despreading demodulator according to claim 1, wherein the optical CDMA despreading demodulator is an optical circuit.