CN101006671A - 多模光发送设备 - Google Patents

Abstract

光发送电路(2)利用信息信号调制多模振荡光，并对多模振荡光的至少一个振荡模式的光束进行预定操作，且将结果输出至光发送通道。光接收电路(8)接收通过光发送通道发送的光信号，并对该光信号进行与预定操作相反的操作，以将光信号恢复为进行预定操作之前的信号，并将恢复的光信号转换为电信号，由此再现信息信号。

Description

多模光发送设备

技术领域

本发明涉及一种光发送设备，用于将数据转换为光信号，发送该光信号，并接收所发送的光信号。更具体地，本发明涉及利用光中噪声分量的光发送设备，以显著抑制第三方而不是授权接收者对于数据的拦截/窃听，由此实现具有高等级保密性的加密数据通信，其中该噪声分量作为物理特性包含在光中。

背景技术

图19是用于示意传统的支持加密通信的光发送设备91的结构图。在图19中，光发送设备91包括光源95，光信息调制部件94，加密部件93，光发送通道993，解码部件98，以及光强检测部件97。光源95，光信息调制部件94，以及加密部件93组成了光发送电路92。解码部件98和光强检测部件97组成了光接收电路96。注意，在图19中，为了描述光发送设备91的操作，也示出了包括窃听者的光强检测部件992和解码部件991的窃听者的光接收电路99。

这样构造的光发送设备91的操作将参照图19描述。光发送电路92中的加密部件93和光接收电路96中的解码部件98之前共享源代码Ki作为“加密密钥”。该加密部件93利用源代码Ki对要发送的信息信号Di进行加密，并输出最终的加密信号。光信息调制部件94利用来自加密部件93输出的加密的信息信号，光学调制从光源95输出的光，并将最终的信号输出至光发送通道993。光强检测部件97接收通过光发送通道993发送的光学调制的信号，检测强度调制的光分量且将其转换为电信号，并输出该电信号。解码部件98利用源代码Ki，将来自光强检测部件97的输出信号解码，以再现信息信号Di。

在上述的传统光发送设备中，预定代码作为“秘密密钥”在发送者和接收者之间共享。发送者利用代码执行预定计算过程，来加密信息信号。发送后，接收者利用类似的代码，执行基本相反的计算过程来解码信号，以再现原始的信息信号。由此，不是具有“秘密密钥”的授权接收者的第三方不能解码，即实现窃听非常困难，由此可以实现具有高等级保密性的数据通信。

专利文献1：日本公开的专利公开文本No.9-205420。

发明内容

本发明要解决的问题

但是，在基于计算过程的传统的加密通信技术中，随着计算机的改进，数学地执行解密迟早具有内在风险，这使得不能保证长期的高等级的安全性。具体地，窃听者的光接收电路99分离并抽取一部分穿过光发送通道993传播的光信号，以将和授权的接收者的光接收电路96的光信号具有相同或基本类似的质量的光信号输入至窃听者的光强检测部件992，在这里，光信号转换为电信号。解密部件991可以恢复原始的信息信号Di。解密部件991主要包括高性能的计算机等，其可以通过计算过程对加密的信号进行解密，如果输入信号的质量足够好，则无需拥有“秘密密钥”。

因此，本发明的目的是提供一种利用作为光中的物理特性(自然现象)包含的不可预知的噪声分量的光发送设备，以实现计算机过程不能分析或解密的加密的通信。

问题的解决方案

为了实现上述目的，本发明具有下述方面。本发明的第一方面涉及发送利用要发送的信息信号调制的多模光信号的多模光发送设备，其包括光发送电路，用于利用信息信号，调制多模振荡光，对所调制的多模振荡光的至少一个振荡模式的光束进行预定操作，并将结果输出至光发送通道；以及光接收电路，用于接收通过光发送通道发送的光信号，对所接收的光信号进行与预定操作相反的操作，以使光信号恢复为进行预定操作之前的信号，并将恢复的光信号转换为电信号，由此再现信息信号。

根据本发明的第一方面，对多模振荡光的至少一个振荡模式的光束进行预定操作，以改变振荡模式的光分量之间光强或光相的相关性关系。由此，出现了作为其物理特性(自然现象)包含在光中的不可预知的噪声分量。当进行窃听时，由于不可预知的噪声分量，窃听者的光接收电路接收的光信号的信噪比恶化，使得光发送电路发送的光信号不能被正确再现。因此，利用不可预知的噪声分量，提供了一种光发送设备，其可以实现计算机过程不能分析或解密的高保密性的加密通信。

在本发明的第二方面中，光发送电路可以对多模振荡光的多个振荡模式的光束进行作为预定操作的与预定代码对应的操作，并将结果输出至光发送通道。光接收电路可以接收通过光发送通道发送的光，并对所接收的光的所述多个振荡模式的光束进行与预定代码对应的操作相反的操作，以将光信号恢复为进行预定操作之前的信号，并检测所述多个振荡模式的光束的总光强的改变，以及将所恢复的光信号转换为电信号，由此再现信息信号。

根据本发明的第二方面，对多模振荡光的每个振荡模式的光束进行预定操作，以改变振荡模式的光分量之间光强或光相的相关性关系。由此，出现了作为其物理特性(自然现象)包含在光中的不可预知的噪声分量。授权的光接收电路和授权的光发送电路共享振荡模式的光分量之间光强或光相的改变图案作为“秘密密钥”。光接收电路基于该秘密密钥，通过执行与光发送电路执行的预定操作具有相反关系的操作，移除噪声分量。由此，光接收电路可以再现光信号，该光信号具有与光发送电路发送的光信号类似的光谱。当进行窃听时，由于不可预知的噪声分量，窃听者的光接收电路接收的光信号的信噪比恶化，使得光发送电路发送的光信号不能被正确再现。因此，利用不可预知的噪声分量，提供了一种光发送设备，其可以实现计算机过程不能分析或解密的高保密性的加密通信。

优选地，光发送电路可以包括多模光源，用于输出多模振荡光；光信息调制部件，用于利用信息信号，对从多模光源输出的光进行调制，并输出所调制的光信号；以及模式编码部件，用于接收从光信息调制部件输出的光信号，并对所接收的光信号的多个振荡模式的光束进行与预定代码对应的第一操作，且将结果输出至光发送通道。光接收电路可以包括模式解码部件，用于接收通过光发送通道发送的光信号，并对所接收的光信号的多个振荡模式的光束进行第二操作，并输出结果，其中该第二操作和与预定代码对应的第一操作具有相反的关系；以及光强检测部件，用于检测从模式解码部件输出的光信号的总光强的改变，并将光信号转换为电信号，以再现信息信号。

由此，利用了噪声，该噪声对组成以多个模式振荡的光的分量进行各个独立的操作时产生，且发送者和接收者共享唯一的编码和解码操作，由此确保了高等级的接收信号质量，并显著抑制了第三方的窃听，这样产生了高保密性的光发送设备。

例如，模式编码部件中的第一操作可以是下述操作，即将与预定代码对应的预定强度改变量提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。模式解码部件中的第二操作可以是下述操作，即将具有与预定代码对应的预定量的强度改变相反极性的强度改变提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

例如，模式编码部件中的第一操作可以是下述操作，即将与预定代码对应的预定相变量提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。模式解码部件中的第二操作可以是下述操作，即将具有与预定代码对应的预定量的相变相反极性的相变提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

例如，模式编码部件中的第一操作可以是下述操作，即将与预定代码对应的预定的偏振改变量提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。模式解码部件中的第二操作可以是下述操作，即将具有与预定代码对应的预定量的偏振改变相反极性的偏振改变提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

例如，模式编码部件中的第一操作可以是下述操作，即将与预定代码对应的预定频率改变量提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。模式解码部件中的第二操作可以是下述操作，即将具有与预定代码对应的预定量的频率改变相反极性的频率改变提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

由此，利用了噪声，该噪声通过对组成以多个模式振荡的光的分量中的每一个的物理参数进行相应的独立操作而产生，且发送者和接收者共享唯一的编码和解码操作，由此确保了高等级的接收信号质量，并显著抑制了第三方的窃听，这样产生了高保密性的光发送设备。

优选地，多模光源可以包括多个光源，用于输出彼此问光强和光相具有相关性且彼此波长不同的光束；光模组合部件，用于将从多个光源输出的光束组合，并输出结果；以及代码产生部件，用于给每个光源提供调制信号，该调制信号使得光模组合部件输出的光的总强度恒定，且基本随机地调制从多个光源输出的光束的强度和/或相位。

优选地，多模光源可以包括多个光源，用于输出波长彼此不同的光束；光模组合部件，用于将从多个光源输出的光束组合，并输出结果；光相同步部件，用于将从多个光源输出的光束的相变同步；以及代码产生部件，用于给每个光源提供调制信号，该调制信号使得光模组合部件输出的光的总强度恒定，且基本随机地调制从多个光源输出的光束的强度。

优选地，多模光源可以包括多个光源，用于输出波长彼此不同的光束；光模组合部件，用于将从多个光源输出的光束组合，并输出结果；光强同步部件，用于将从多个光源输出的光束的强度改变同步；以及代码产生部件，用于给每个光源提供调制信号，该调制信号使得光模组合部件输出的光的总强度恒定，且基本随机地调制从多个光源输出的光束的相位。

这样，产生了多模光束，该多模光束之间在光强波动和光相波动上具有相关性，并且利用了通过对光分量进行各个独立操作而出现的噪声，由此可以实现能够显著防止第三方窃听的高保密性的光发送设备。

例如，多模光源可以是LED(发光二极管)，FP(法布里-珀罗)激光器，RC(谐振腔)-LED，VCSEL(垂直腔面发射激光器)，或SLD(超辐射发光二极管)。

这样，使用了多模光源，该多模光源之间在光强波动和光相波动上具有相关性，利用了通过对光分量进行各个独立的操作而产生的噪声，由此可以实现能够显著防止第三方窃听的高保密性的光发送设备。

优选地，多模光发送设备可以具有多对光发送电路和光接收电路。多模光发送设备可以包括光组合部件，用于将从光发送电路输出的光信号分量组合，并将结果输出至光发送通道；以及光分支部件(light branching section)，用于将通过光发送通道发送的光信号分量分支，并将结果输出至相应的光接收电路。每对光发送电路和光接收电路可以对多个振荡模式的光束进行彼此不同的与预定代码对应的第一操作和第二操作。

这样，利用了噪声，该噪声通过对组成以多个模式振荡的光的分量进行各个独立操作而产生，由此可以实现能够抑制多对发送者和接收者之间信息泄漏或干扰的高保密性的光发送设备。

例如，光发送通道可以是光纤，光波导，以及自由空间。

在本发明的第三方面中，作为预定操作、光发送电路可以从多模振荡光抽取预定振荡模式的光，并将抽取的信号输出至光发送通道。光接收电路可以接收通过光发送通道发送的光，并将该光和与抽取的预定振荡模式的光相同或类似的光组合，然后对结果进行平方检测(squared detection)，以再现信息信号。

根据本发明的第三方面，发送通过从多模振荡光移除预定振荡模式的光而获得的光，检测排除了该预定振荡模式的光的光，以获得与预定振荡模式的光相同或类似的光。因此，当试图窃听的第三方接收到排除了预定振荡模式的光的光时，在从多模振荡光中移除预定振荡模式的光期间出现了噪声(模式分割噪声)，使得信噪功率比显著恶化，因此，第三方不能正确的执行检测。这样，在本发明中，利用了当从多模振荡光中移除预定振荡模式的光时出现的噪声(模式分割噪声)，由此可以提供高保密性的且可以显著防止第三方窃听的光发送设备。

优选地，光发送电路可以包括多模光源，用于输出多模振荡光；光信息调制部件，用于利用信息信号，调制从多模光源输出的光，并输出所调制的光信号；以及分光部件，用于接收从光信息调制部件输出的光信号，并将预定振荡模式的光从所接收的光信号的多个振荡模式的光束中分离，且将预定振荡模式的光输出至辅助光发送通道，将光信号中除预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量发送至主要光发送通道。光接收电路可以包括光强检测部件，用于将通过主要光发送通道发送的光信号分量和通过辅助光发送通道发送的预定振荡模式的光组合，并对结果进行平方检测，以再现信息信号。

优选地，光发送电路可以包括多模光源，用于输出多模振荡光；光信息调制部件，用于利用信息信号，调制从多模光源输出的光，并输出所调制的光信号；以及分光部件，用于接收从光信息调制部件输出的光信号，并将预定振荡模式的光从所接收的光信号的多个振荡模式的光束中分离，且将预定振荡模式的光输出至辅助光发送通道，将光信号中除预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量输出至主要光发送通道。光接收电路可以包括本地光产生部件，用于接收通过辅助光发送通道发送的预定振荡模式的光，并产生与预定振荡模式的光具有相同物理特性的本地振荡光；光强检测部件，用于将通过主要光发送通道发送的光信号分量和从本地光产生部件输出的本地振荡光组合，并对结果进行平方检测，以再现信息信号。

优选地，光发送电路可以包括多模光源，用于输出多模振荡光；光信息调制部件，用于利用信息信号，调制从多模光源输出的光，并输出所调制的光信号；分光部件，用于接收从光信息调制部件输出的光信号，并将预定振荡模式的光从所接收的光信号的多个振荡模式的光束中分离，且将光信号中除预定振荡模式之外的剩余光信号分量发送至光发送通道；以及光检测部件，用于接收分光部件分离的预定振荡模式的光，并检测所接收的预定振荡模式的光的物理特性，且将所检测的信号输出至发送通道。光接收电路可以包括本地光产生部件，其基于通过发送通道发送的所检测信号，产生与该预定振荡模式的光具有相同物理特性的本地振荡光；光强检测部件，用于将通过光发送通道发送的光信号分量和从本地光产生部件输出的本地振荡光组合，并对结果进行平方检测，以再现信息信号。

这样，使用了当预定振荡模式的光从多模振荡光中移除时出现的噪声，授权的接收者共享该振荡模式的光，由此可以实现高保密性的光发送设备，其确保了高等级的接收信号质量，并显著防止了第三方的窃听。

优选地，光发送设备可以进一步包括多对光发送电路和光接收电路；主要光组合部件，用于将从光发送电路输出的预定振荡模式的光之外的光信号分量组合，并将结果输出至主要光发送通道；以及主要光分支部件，用于将通过主要光发送通道发送的预定振荡模式的光之外的光信号分量分支，并将结果输出至相应的光接收电路。

优选地，光发送设备可以进一步包括多对光发送电路和光接收电路；辅助光组合部件，用于将从光发送电路输出的预定振荡模式的光束组合，并将结果输出至辅助光发送通道；以及辅助光分支部件，用于将通过辅助光发送通道发送的预定振荡模式的光分支，并将结果输出至相应的光接收电路。

优选地，光发送设备可以进一步包括多对光发送电路和光接收电路；主要光组合部件，用于将从光发送电路输出的预定振荡模式的光之外的光信号分量组合，并将结果输出至主要光发送通道；主要光分支部件，用于将通过主要光发送通道发送的预定振荡模式的光之外的光信号分量分支，并将结果输出至相应的光接收电路；辅助光组合部件，用于将从光发送电路输出的预定振荡模式的光束组合，并将结果输出至辅助光发送通道；以及辅助光分支部件，用于将通过辅助光发送通道发送的预定振荡模式的光分支，并将结果输出至相应的光接收电路。

优选地，光发送设备可以进一步包括多对光发送电路和光接收电路；组合部件，用于将从光发送电路输出的所检测信号组合，并将结果输出至发送通道，以及分支部件，用于将通过发送通道发送的所检测信号分支，并将结果输出至相应的光接收电路。

这样，使用了当预定振荡模式的光从多模振荡光中移除时出现的噪声，由此可以实现高保密性的光发送设备，其可以防止在多个发送者和接收者对之间的信息泄漏或干扰。

优选地，由多对光发送电路和光接收电路发送和接收的除预定振荡模式的光束之外的光信号分量具有彼此不同的波长。

优选地，由多对光发送电路和光接收电路发送和接收的预定振荡模式的光束具有彼此不同的波长。

优选地，由多对光发送电路和光接收电路发送和接收的除预定振荡模式的光束之外的光信号分量具有相同的波长，以及由多对光发送电路和光接收电路发送和接收的预定振荡模式的光束具有彼此不同的波长。

这样，使用了当预定振荡模式的光从多模振荡光中移除时出现的噪声，由此可以实现高保密性的光发送设备，在该光发送设备中，提供了简单的光发送通道，同时防止了在多个发送者和接收者对之间的信息泄漏或干扰。

例如，多模光源可以包括多个光源，用于输出彼此之间光强和光相具有相关性且彼此波长不同的光束；光模组合部件，用于组合从多个光源输出的光束并输出结果；以及代码产生部件，用于向每个光源提供调制信号，该调制信号使得光模组合部件输出的总光强恒定，且基本随机地调制从多个光源输出的光束的强度和/或相位。

例如，多模光源可以包括多个光源，用于输出波长彼此不同的光束；光模组合部件，用于组合从多个光源输出的光束并输出结果；光相同步部件，用于将从多个光源输出的光束的相变同步，以及代码产生部件，用于向每个光源提供调制信号，该调制信号使得光模组合部件输出的总光强恒定，且基本随机地调制从多个光源输出的光束的强度。

例如，多模光源可以包括多个光源，用于输出波长彼此不同的光束；光模组合部件，用于组合从多个光源输出的光束并输出结果；光强同步部件，用于将从多个光源输出的光束的强度改变同步；以及代码产生部件，用于向每个光源提供调制信号，该调制信号使得从光模组合部件输出的总光强恒定，且基本随机地调制从多个光源输出的光束的相位。

这样，产生了多模光束，这些光束彼此之间在光强波动和光相波动上具有相关性，并且利用了当移除预定振荡模式的光时出现的噪声，由此可以实现能够显著防止第三方窃听的高保密性的光发送设备。

例如，多模光源可以是LED(发光二极管)，FP(法布里-珀罗)激光器，RC(谐振腔)-LED，VCSEL(垂直腔面发射激光器)，或SLD(超辐射发光二极管)。

这样，使用了多模光源，该多模光源彼此之间在光强波动和光相波动上具有相关性，并且利用了当移除预定振荡模式的光时出现的噪声，由此可以实现能够显著防止第三方窃听的高保密性的光发送设备。

发明效果

如上所述，根据本发明，对多模振荡光中的至少一个振荡模式的光束进行预定操作，以改变振荡模式的光分量之间的光强或光相的相关关系。因此，出现了作为其物理特性(自然现象)包括在光中的不可预知的噪声。当进行窃听时，由于不可预知的噪声分量，窃听者的光接收电路接收的光信号的信噪比恶化，使得由光发送电路发送的光信号不能被正确再现。由此，通过利用不可预知的噪声分量，可以提供光发送设备，该设备可以实现计算机过程不能分析或解密的高保密性的加密通信。

注意，这里使用的术语“设备”和“电路”可以表示与规模大小无关的系统等。

本发明的这些和其他目的，特征，方面和优势将从下述本发明的详细描述中，并结合附图变得显而易见。

附图说明：

图1是用于示意根据本发明实施例的光发送设备1的总体构造的功能块图；

图2是用于示意根据本发明第一实施例的支持加密通信的光发送设备100的构造的图；

图3A是用于示意光发送设备100的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图3B是用于示意光发送设备100的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图3C是用于示意光发送设备100的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图3D是用于示意光发送设备100的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图3E是用于示意光发送设备100的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图4A是用于示意光发送设备100的主要部分或窃听者的光接收电路中示例性光谱(光信号)的示意图。

图4B是用于示意光发送设备100的主要部分或窃听者的光接收电路中示例性光谱(光信号)的示意图；

图4C是用于示意光发送设备100的主要部分或窃听者的光接收电路中示例性光谱(光信号)的示意图；

图4D是用于示意光发送设备100的主要部分或窃听者的光接收电路中示例性光谱(光信号)的示意图；

图4E是用于示意光发送设备100的主要部分或窃听者的光接收电路中示例性光谱(光信号)的示意图；

图5是用于示意第一实施例的第一变形的构造图；

图6是用于示意第一实施例的第二变形的构造图；

图7是用于示意根据本发明第二实施例的光发送设备200的构造的图；

图8是用于示意根据本发明第三实施例的支持加密通信的光发送设备200的构造的图；

图9A是用于示意图8的光发送设备200的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图9B是用于示意图8的光发送设备200的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图9C是用于示意图8的光发送设备200的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图；

图10是用于示意根据第三实施例的第一变形的光发送设备200a的构造的图；

图11是用于示意根据第三实施例的第二变形的光发送设备200b的构造的图；

图12是用于示意根据第三实施例的另一示例的光发送设备200的构造的图；

图13是用于示意根据本发明第四实施例的光发送设备500的构造的图；

图14是用于示意根据本发明第五实施例的光发送设备700的构造的图；

图15是用于示意根据本发明第六实施例的光发送设备800的构造的图；

图16是用于示意当使用第一和第二光信号设定在彼此不同的波带内的公共的辅助光发送通道205时的光发送设备800a的构造图；

图17是用于示意根据本发明第七实施例的光发送设备800c的构造的图；

图18是用于示意根据本发明第八实施例的光发送设备800b的构造的图；

图19是用于示意传统的支持加密通信的光发送设备91的构造的图；

参考标记的说明

1，100，100a，100b，200，200a，500，700，800，800a，800b，800c光发送设备

3，101，101a，101b，201，201a，201b多模光源

4，102，202光信息调制部件

5光谱处理部件

6光谱恢复部件

7光电转换部件

103模式编码部件

9，104光发送通道

105模式解码部件

106光强检测部件

1052窃听者的模式解码部件

1062，2062窃听者的光强检测部件

2，1001，1001a，1001b，2001，2001a，2001b，8001光发送电路

8，1002，2002，7002，8002光接收电路

1003，2003窃听者的光接收电路

4011第一光源

4012第二光源

4013第三光源

402光模组合部件

403代码产生部件

5001，6001第一代码产生部件

5002，6002第二代码产生部件

5011，6011第一光相调制部件

5012，6012第二光相调制部件

5013，6013第三光相调制部件

609光组合部件

610光分支部件

203分光部件

204主要光发送通道

205辅助光发送通道

206光强检测部件

507代码产生部件

705辅助发送通道

707本地光产生部件

708光检测部件

709主要光组合部件

710主要光分支部件

809辅助光组合部件

810辅助光分支部件

最佳实施方式

图1是用于示意根据本发明实施例的光发送设备1的总体构造的功能块图。在图1中，光发送设备1包括光发送电路2和光接收电路8。光发送电路2包括多模光源3，光信息调制部件4，和光谱处理部件5。光接收电路8包括光谱恢复部件6和光电转换部件7。

多模光源3输出多模振荡光。光信息调制部件4利用要发送的信息信号Di，对从多模光源3输出的多模振荡光进行调制，并输出最终信号作为光信号。光谱处理部件5基于与多模振荡光中至少一个振荡模式的光束相关而输入的密钥信息Ki，对从光信息调制部件4输出的光信号进行预定操作，并将最终的信号输出至光发送通道9。至于预定的操作，可以考虑下面实施例中公开的各种光谱处理。

光谱恢复部件6接收经过光发送通道9发送的光信号，并基于输入的密钥信息Ki，对该光信号进行与光发送电路的预定操作相反的操作，以将光信号恢复至它在进行预定操作之前的信号。至于光谱恢复部件6中的相反操作，可以考虑下面实施例中公开的各种光谱处理。光电转换部件7将光谱恢复部件6恢复的光信号转换为电信号，以再现信息信号Di。

下文中，将参照附图，具体描述实现图1的光发送设备1的实施例。

<第一实施例>

图2是用于示意根据本发明第一实施例的光发送设备100的构造的图，其中该光发送设备100支持加密通信。图3A至图3E是用于示意光发送设备100的主要部分中示例性光谱(光信号)的示意图。图4A至图4E是用于示意光发送设备100的主要部分或窃听者的光接收电路1003中示例性光谱(光信号)的示意图。

在图1中，该实施例的光发送设备100包括多模光源101，光信息调制部件102，模式编码部件103，光发送通道104，模式解码部件105，和光强检测部件106。多模光源101，光信息调制部件102，以及模式编码部件103组成光发送电路1001。模式解码部件105和光强检测部件106组成光接收电路1002。注意，为了描述该实施例的操作，图1也示出了窃听者的光接收电路1003，其包括窃听者的模式解码部件1052和窃听者的光强检测部件1062。注意，用于连接光发送电路1001和光接收电路1002的光发送通道104可以是光纤，光波导，或自由空间。

接下来，将描述图1的该实施例的操作。在光发送电路1001中，多模光源101包括以多个模式振荡的光源，如图3A所示(在图3A中，假设8个波长m1至m8组成这些模)，并且多模光源输出具有这些模式的光。这种多模振荡光源的具体示例包括LED(发光二极管)，FP(法布里-珀罗)激光器，RC(谐振腔)-LED，VCSEL(垂直腔面发射激光器)，SLD(超辐射发光二极管)，和面发射激光器。对于这些光源的输出光谱中的每个振荡模式的光束来说，诸如光强，光相等的参数以高速波动。在这些光源中，虽然每个振荡模式的光束的光强波动分量和光相波动分量与其他振荡模式的光束的光强波动分量和光相波动分量有关，但是，从多模光源101输出的总光强具有基本表示恒定值的特性。

光信息调制部件102利用要发送的信息信号Di，对从多模光源101输出的光进行调制，并输出最终信号作为光信号。

模式编码部件103接收从光信息调制部件102输出的光信号，并基于在模式编码部件103和光接收电路1002的模式解码部件105之间共享的预定源代码Ki，对每个振荡模式的光束进行唯一对应的预定编码操作(光谱处理)，并将最终信号输出至光发送通道104。换言之，模式编码部件103输出通过对该振荡模式的光束进行支持预定代码的预定操作(第一操作)获得的光。具体地，例如，如图3B所示，模式编码部件103之前限定了光强透射比的预定图案，其中该预定图案对于各个振荡模式的光束来说是确定的，且取决于源代码Ki。至于第一操作，模式编码部件103对每个振荡模式的光束进行提供预定强度改变量的操作，并将第一操作获得的光输出至光发送通道104。由此，作为光的物理特性(自然现象)产生光具有的不可预知的噪声分量(模式分割噪声)，也就是说，模式编码部件103产生并输出光信号(图3C)，该光信号具有与输入光信号(图3A)不同的光谱。

在光接收电路1002中，模式解码部件105接收经由光发送通道104发送的光信号，并基于在模式解码部件105和光发送电路1001的模式编码部件103之间之前共享的预定源代码Ki，对每个振荡模式的光束进行唯一对应的解码操作，该解码操作与上述预定编码操作具有相反的关系(互补关系)，并且模式解码部件105输出最终的信号。换言之，模式解码部件105输出通过对振荡模式的光束进行第二操作获得的光，其中该第二操作与支持预定代码的预定操作(第一操作)相反。具体地，例如，如图3D所示，模式解码部件105之前基于源代码Ki，限定了光强透射比的相反图案，该图案与用于该振荡模式的光束的图3B的预定图案相反(互补关系)。模式解码部件105对每个振荡模式的光束进行提供强度改变的操作(第二操作)，该强度改变与上述预定强度改变量极性相反，并且模式解码部件将通过第二操作获得的光输出至光强检测部件106。由此，去除上述的模式分割噪声，使得模式解码部件105将通过光发送通道104发送的光信号(图3C)转换为光信号(图3E)，该光信号具有的光谱与从光信息调制部件102输出的光信号(图3A)的光谱类似，并且输出所转换的信号。

光强检测部件106对从模式解码部件105输出的光信号进行平方检测，并检测总光强的改变，以检测调制分量，由此再现原始信息信号Di。

接下来，将参照图4A至4E描述由该实施例中第三方(窃听者的光接收电路1003)执行的窃听的情况。图4A示出了从光信息调制部件102输出的光信号的光谱，这与图3A类似。图4B示出了模式编码部件103中的光强透射比的预定图案，这与图3B类型。图4C示出了从模式编码部件103输出的光信号的光谱，这与图3C类似。图4D示出了窃听者的模式解码部件1052中的光强透射比。图4E示出了从窃听者的模式解码部件1052输出的光信号的光谱。

当执行窃听时，窃听者的光接收电路1003抽取一部分穿过光发送通道104传播的光信号，并将抽取的信号输入至窃听者的模式解码部件1052。窃听者的模式解码部件1052与模式编码部件103不共享源代码Ki，因此，它基于不同于源代码Ki的代码Kj，对输入光信号的每个振荡模式的光束进行唯一对应的预定操作，并输出结果。具体地，例如，如图4D所示，窃听者的模式解码部件1052提供光强透射比的图案，该图案与模式解码部件105提供给各个振荡模式的光束的光强透射比(图3D)不同，并且窃听者的模式解码部件1052输出最终的光信号。如图4E所示，该光信号具有与从光信息调制部件102输出的光信号的光谱(图4A)不同的光谱。因此，从窃听者的模式解码部件1052输出的光信号具有改变的相干性，并包括过多的噪声。因此，窃听者的光强检测部件1062不能再现信息信号Di。这样，在窃听者的光接收电路1003中，接收信号质量(SNR：信噪比)与授权的接收者(光接收电路1002)相比恶化，这使得光发送设备100能够确保高等级的保密性。

虽然在该实施例中已经描述多模光源101输出以八种模式振荡的光，且模式编码部件103向八种振荡模式的光束提供光强透射比的预定图案，但是模式的个数可以是除八之外的任意多数个。在这种情况下，多模光源101可以以多个模式振荡，该多个模式的个数可以是不为八的任意个。同时，模式编码部件103可以具有预定的且与多模光源101振荡的模式的个数对应的光强透射比的图案。

虽然该实施例中已经描述模式编码部件103和模式解码部件105会向各个振荡模式的光束提供光强透射比的预定图案，但是也可以提供光相波动的预定图案，这能够提供基本类似的效果。在这种情况下，具体地，模式编码部件103对输入光信号的多个振荡模式的光束的每一个进行预定相位量的改变，该预定相变量与预定代码对应(第一操作)。模式解码部件105对输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个进行一定相位量的改变，该相位的改变量具有的极性和与预定代码对应的预定量的极性相反(第二操作)。

可选的是，模式编码部件103和模式解码部件105可以将偏振改变的预定图案提供至振荡模式的光束，由此获得基本类似的效果。在这种情况下，具体地，模式编码部件103将输入光信号的多个振荡模式的光束中的每个改变预定量的偏振，其中该预定量与预定代码对应(第一操作)。模式解码部件105将输入光信号的多个振荡模式的光束中的每个改变一定量的偏振，该改变的偏振量和与预定代码对应的预定量极性相反(第二操作)。

可选的是，模式编码部件103和模式解码部件105可以将频率改变的预定图案提供至振荡模式的光束，由此获得基本类似的效果。在这种情况下，具体地，模式编码部件103将输入光信号的多个振荡模的光束中的每个改变预定量的频率，其中该预定量与预定代码对应(第一操作)。模式解码部件105将输入光信号的多个振荡模式的光束中的每个改变一定量的频率，该改变的频率量和与预定代码对应的预定量的极性相反(第二操作)。

可选的是，模式编码部件103和模式解码部件105可以将延迟时间的预定图案提供至振荡模式的光束，由此获得基本类似的效果。在这种情况下，具体地，模式编码部件103将与预定代码对应的预定量的延迟时间提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个(第一操作)。模式解码部件105将延迟时间提供至输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个，该延迟时间具有的极性和与预定代码对应的延迟时间的预定量的极性相反(第二操作)。

<第一变形>

接下来，描述第一实施例的第一变形。图5是用于示出第一实施例的第一变形的构造的图。在图5中，光发送设备100a的光发送电路1001a通过将图1的光发送电路1001的多模光源101替换为多模光源101a而获得。

多模光源101a包括第一光源4011，第二光源4012，第三光源4013，光模组合部件402，以及代码产生部件403。在该结构中，第一至第三光源4011至4013振荡，并输出单模的光束，这些光束的波长彼此不同，且相位以预定关系同步。光模组合部件402将来自第一至第三光源4011至4013的输出光束组合，并输出结果。代码产生部件403产生基本随机变化的预定代码序列C1至C3作为调制信号，其中该代码序列与第一至第三光源4011至4013对应，使得第一至第三光源4011至4013的光强以这样一种方式被基本随机地调制，即从光模组合部件402输出恒定的总光强。由此，多模光源101a能够人为产生多模的光，其中该光的光波动分量彼此具有预定的同步关系，且该多模光源输出与图2的多模光源101输出的光类似的光。

虽然在第一变形中已经描述了产生多个相位同步的单模光束，且它们的光强被单独调制，但是光强波动也可以同步，或将光强稳定为恒定值，并单独执行基本随机的光相调制，这可以提供基本类似的效果。在这种情况下，具体地，对于第一至第三光源4011至4013来说，可以使用振荡且输出相位调制的单模光束的光源，这些光束的波长彼此不同且光强以预定关系同步。代码产生部件403产生基本随机的变化的预定代码序列C1至C3作为调制信号，其中该代码序列与第一至第三光源4011至4013对应，使得第一至第三光源4011至4013的光相以这样一种方式被基本随机调制，即从光模组合部件402输出恒定的总光强。由此，可以人为产生多模的光，其中该光的光波动分量彼此具有预定的同步关系，且可以输出与图1的多模光源101输出的光类似的光。

虽然在第一变形中已经描述使用三个光源，但是也可以使用两个或四个或更多个光源。同样在这种情况下，代码产生部件403产生基本随机变化的且与各个光源对应的预定代码序列，使得光源的光强以这样一种方式被基本随机地调制，即从光模组合部件402输出恒定的总光强。由此，可以人为产生多模的光，该光的光波动分量彼此具有预定的同步关系，并且当任何单模光束丢失时，可以产生与分割噪声类似的噪声。

<第二变形>

接下来，描述第一实施例的第二变形。图6是用于示出第一实施例的第二变形的构造的图。在图6中，光发送设备100b的光发送电路1001b通过将图2的光发送电路1001的多模光源101替换为多模光源101b获得。

多模光源101b包括第一光源4011，第二光源4012，第三光源4013，光模组合部件402，第一代码产生部件5001，第二代码产生部件5002，第一光相调制部件5011，第二光相调制部件5012，以及第三光相调制部件5013。在该构造中，第一至第三光源4011至4013振荡，并输出单模光束，这些光束的波长彼此不同。对应于第一至第三光源4011至4013，提供第一至第三光相调制部件5011至5013，用以调制来自第一至第三光源4011至4013的输出光束的相位，并输出结果。光模组合部件402将从第一至第三光相调制部件5011至5013输出的光信号组合，并输出结果。第一代码产生部件5001产生基本随机变化的预定代码序列C1至C3作为调制信号，其中该代码序列与第一至第三光源4011至4013对应，使得第一至第三光源4011至4013的输出光强基于该代码序列，被基本随机调制。第二代码产生部件5002产生基本随机变化的且与第一至第三光相调制部件5011至5013对应的预定代码序列D1至D3，使得第一至第三光相调制部件5011至5013的输出光束的相位基于该代码序列以这样一种方式被调制，即使相变同步，且从光模组合部件402输出恒定的总光强。第一至第三光相调制部件5011至5013和第二代码产生部件5002被当作光相同步部件，用于将从第一至第三光源4011至4013输出的光束的相变同步。同时，第一代码产生部件5001被当作代码产生部件，用于使从光模组合部件402输出的总光强恒定，并向每个光源提供代码，该代码是调制信号，用于基本随机调制从第一至第三光源4011至4013输出的光束的强度。这样，在第二变形中，可以人为产生多模的光，该光的光波动彼此具有预定的同步关系，且可以输出与图2的多模光源101输出的光类似的光。

虽然在该实施例中已经描述了在光相调制前，对多个单模光束进行光强调制，但是光相调制也可以在光强调制前执行，这可以提供基本类似的效果。在这种情况下，具体地，多模光源可以包括多个光源，用于相位调制彼此具有不同波长的光束，且输出结果；多个光强调制部件，用于强度调制从光源输出的光束；光模组合部件，用于组合从光强调制部件输出的光信号；第一代码产生部件，用于使光模组合部件输出的总光强恒定，并将代码输入每个光源，该代码是调制信号，用于基本随机地调制将从光源输出的光束的相位；以及第二代码产生部件，用于将代码输入每个光强调制部件，以将从光强调制部件输出的光束的强度改变同步。由此，光强调制部件和第二代码产生部件用作光强同步部件，以将从光源输出的光束的强度改变同步。根据这样的构造，可以人为产生多模的光，该光的光波动彼此具有预定的同步关系，且可以输出与图2的多模光源101输出的光类似的光。

虽然已经在第二变形中描述了使用三个光源，但是也可以使用两个或四个或多个光源。在这种情况下，需要取决于光源的个数，提供光相调制部件。同时，第一代码产生部件5001产生基本随机变化的且与各个光源对应的预定代码序列，从而基于代码序列，调制光源的输出光强。第二代码产生部件5002产生基本随机变化的且与各个光相调制部件对应的预定代码序列，从而基于该代码序列，调制光相调制部件的输出光束的相位，并从光模组合部件402中输出恒定的总光强。由此，可以人为产生多模的光，该光的光波动彼此具有预定的同步关系，且可以输出与图2的多模光源101输出的光类似的光。

如上所述，根据第一实施例，使用了在多模振荡光中振荡模式的光分量之间的光强或光相的相关关系改变时出现的噪声，振荡模式的光分量之间的光强或光相的改变图案作为发送者和授权接收者之间的“秘密密钥”被共享，由此可以提供能够显著防止第三方窃听，即具有高等级保密性的光发送设备。

<第二实施例>

图7是示出根据本发明第二实施例的支持加密通信的光发送设备200的构造的图。在图7中，该实施例的光发送设备200包括多对图2的光发送电路1001和光接收电路1002(图7中是两对)。光发送设备200包括第一和第二多模光源101，第一和第二光信息调制部件102，第一和第二模式编码部件103，光组合部件609，光发送通道104，光分支部件610，第一和第二模式解码部件105，以及第一和第二光强检测部件106。注意，第一(第二)多模光源101，第一(第二)光信息调制部件102，和第一(第二)模式编码部件103组成第一(第二)光发送电路1001。第一(第二)模式解码部件105，以及第一(第二)光强检测部件106组成第一(第二)光接收电路1002。

接下来，描述图7的实施例的操作。该实施例的构造与上述第一实施例(图2)的类似，因此，执行相同操作的模块用相同的附图标记表示，且不再描述，下文中仅描述不同之处。在该构造中，该实施例的光发送设备200包括两对光发送电路1001和光接收电路1002。第一和第二光信息调制部件102利用第一和第二信息信号(D1和D2)，对从相应的第一和第二多模光源101输出的光束进行调制，并输出结果作为第一和第二光信号。第一和第二模式编码部件103基于彼此不同的源代码K1和K2，使相应的第一和第二光信号服从编码操作(第一操作)的预定图案。光组合部件609将从第一和第二光发送电路1001输出的光信号分量组合，并将结果输出至光发送通道104。光分支部件610将通过光发送通道104发送的光信号分量分支，并将结果输出至相应的光接收电路1002。第一和第二模式解码部件105接收从光分支部件610输出的光信号，并基于与相应的第一和第二模式编码部件103共享的各个源代码K1和K2，使光分支部件610输出的光信号服从解码操作(第二操作)的预定图案，且输出结果。第一和第二光强检测部件106平方检测从相应的第一和第二模式解码部件105输出的输出信号，并输出各个第一和第二信息信号(D1和D2)。

注意，第一和第二光信号可以设定在彼此不同的波带内，或者全部或部分光谱设定在相同的波带内。

虽然该实施例中已经描述了多路传输和发送第一和第二光信号，但是多路传输的信号数可以是不为2的任意多数个。

此外，第二实施例中使用的多模光源可以是图5或6中描述的多模光源。

如上所述，根据第二实施例，在多个发送和接收电路对的每一个中，使用当振荡模式的光分量之间光强或光相的相关关系改变时出现的噪声，振荡模式的光分量之间光强或光相的改变图案作为发送者和授权接收者之间的“秘密密钥”共享，由此可以提供能够显著抑制相互干扰和信息泄露，即具有高等级保密性的光发送设备。

<第三实施例>

图8是用于示出根据本发明第三实施例的支持加密通信的光发送设备200的构造的图。图9A至9C是用于示出图8的光发送设备200的主要部分中光谱(光信号)的示意图。

在图8中，该实施例的光发送设备200包括多模光源201，光信息调制部件202，分光部件203，主要光发送通道204，辅助光发送通道205，以及光强检测部件206。多模光源201，光信息调制部件202，以及分光部件203组成光发送电路2001。光强检测部件206组成光接收电路2002。注意，在图8中，为了描述该实施例的操作，也示出了包括窃听者的光强检测部件2062的窃听者的光接收电路2003。

接下来，将描述图8的该实施例的操作。多模光源201包括在预定波带上以多种(纵向)模式(8种模式：图9A中的m1至m8)将光振荡的光源，如图9A所示，并且输出这样的光。这种多模振荡光源的具体示例包括LED(发光二极管)，FP(法布里一珀罗)激光器，RC(谢振腔)-LED，VCSEL(垂直腔面发射激光器)，和SLD(超辐射发光二极管)。在这些输出光谱中，每个振荡模式的光束的两个参数(光强和光相)以高速波动。在这些光源中，虽然每个振荡模式的光束的光强波动分量和光相波动分量与其他振荡模式的光束的光强波动分量和光相波动分量有关，但是，从多模光源201输出的光的总光强具有基本表示恒定值的特性。

光信息调制部件202利用要发送的信息信号Di，对从多模光源201输出的光进行调制，并输出最终信号作为光信号。

分光部件203接收从光信息调制部件202输出的光信号，并仅仅抽取和分离多个振荡模式的光束中的预定模式的光束，并将预定模式的光束发送至辅助光发送通道205，且将剩余的光信号分量发送至主要光发送通道204。例如，如图9B所示，分光部件203抽取和分离第六种振荡模式的光束(m6)，且将该光束发送至辅助光发送通道205。此外，如图9C所示，分光部件203抽取和分离剩余的光信号分量(m1至m5，m7和m8)，并将这些分量发送至主要光发送通道204。

光强检测部件206将经由主要光发送通道204发送的光信号分量和经由辅助光发送通道205发送的预定振荡模式的光组合，然后执行平方检测，以检测总光强的调制分量，由此再现原始信息信号Di。

接下来，在该实施例中，描述第三方(窃听者的光接收电路2003)为什么不能进行窃听的原因。

这里假设窃听者的光接收电路2003不能接收穿过辅助光发送通道205的预定振荡模式的光，且将穿过主要光发送通道204传播的光信号的一部分分支，并输入至窃听者的光强检测部件2062。窃听者的光强检测部件2062将输入光信号转换为电信号，并输出该电信号。由于假设窃听者的光强检测部件2062不能接收单独穿过辅助光发送通道205的预定振荡模式的光，因此，仅有剩余的光信号分量(图9C)而不是该振荡模式的光被平方检测。换言之，窃听者的光强检测部件2062检测总光强的调制分量，而一些振荡模式的光从多模光中丢失，其中该多模光在保持光强波动分量和光相波动分量之间的相关性的同时振荡。因此，每个振荡模式的光束的波动分量出现在检测的信号中，使得出现模分割噪声。因此，窃听者的接收信号质量(SNR：信噪比)与授权的接收者(光接收电路2002)相比恶化。因此，可以确保高等级的保密性。

虽然在上述第三实施例中已经描述了使用六种模式，但是可以使用至少两种模式。

虽然在上述第一实施例中已经描述了分光部件203分离和抽取单振荡模式的光束(图9B中的m6)，但是也可以分离和抽取两个或多个振荡模式的光束。

<第一变形>

接下来，描述第三实施例的第一变形。图10是用于示出根据第三实施例的第一变形的光发送设备200a的构造的图。在图10中，光发送设备200a的光发送电路2001a通过将图8的多模光源201替换为多模光源201a获得。光发送设备200a的其他部分和图1的相同。多模光源201a包括第一光源3011，第二光源3012，第三光源3013，光模组合部件302，和代码产生部件303。

在该构造中，第一至第三光源3011至3013振荡，并输出波长彼此不同的单模光束，这些光束的相位以预定关系同步。光模组合部件302将来自第一至第三光源3011至3013输出的光束组合，并输出结果。代码产生部件303产生基本随机变化的预定代码序列C1至C3，该代码序列与第一至第三光源3011至3013对应，使得第一至第三光源3011至3013的光强以这样一种方式被基本随机调制，即从光模组合部件302输出恒定的总光强。由此，能够人为产生多模的光，该光的光波动分量彼此具有预定的同步关系，并且当任意单模光束丢失时，可以产生与分割噪声类似的噪声。

虽然在第一变形中已经描述了产生多个相位同步的单模光束，且它们的光强被单独调制，但是光强波动也可以同步，或将光强稳定为恒定值，并且可以单独执行基本随机的光相调制，这可以提供基本类似的效果。在这种情况下，具体地，对于第一至第三光源3011至3013来说，可以使用振荡且输出相位调制的单模光束的光源，这些光束的波长彼此不同且光强以预定关系同步。代码产生部件303产生基本随机变化的预定代码序列C1至C3，该代码序列与第一至第三光源3011至3013对应，使得第一至第三光源3011至3013的光相以这样一种方式被基本随机调制，即从光模组合部件302输出恒定的总光强。由此，可以人为产生多模的光，其中该光的光波动分量彼此具有预定的同步关系，并且当任意单模光束丢失时，可以产生与分割噪声类似的噪声。

虽然已经在第一变形中描述了使用三个光源，但是也可以使用两个或四个或多个光源。同样在这种情况下，代码产生部件303产生基本随机变化的且与各个光源对应的预定代码序列，使得光源的光强以这样一种方式基本随机地被调制，即从光模组合部件302输出恒定的总光强。由此，可以人为产生多模的光，该光的光波动分量彼此具有预定的同步关系，并且当任何单模光束丢失时，可以产生与分割噪声类似的噪声。

<第二变形>

接下来，描述第一实施例的第二变形。图11是用于示出第三实施例的第二变形的光发送设备200b的构造的图。在图11中，光发送设备200b的光发送电路2001b通过将图8的多模光源201替换为多模光源201b而获得。光发送设备200b的其他部分与图8中相同。多模光源201b包括第一光源3011，第二光源3012，第三光源3013，光模组合部件302，第一代码产生部件6001，第二代码产生部件6002，第一光相调制部件6011，第二光相调制部件6012，以及第三光相调制部件6013。

在该构造中，第一至第三光源3011至3013振荡，并输出单模光束，这些单模光束的波长彼此不同。对应于第一至第三光源3011至3013，提供第一至第三光相调制部件6011至6013，用以调制来自第一至第三光源3011至3013的输出光束的相位，并输出结果。光模组合部件302将从第一至第三光相调制部件6011至6013输出的光信号组合，并输出结果。第一代码产生部件6001产生基本随机变化的预定代码序列C1至C3，其中该代码序列与第一至第三光源3011至3013对应，使得第一至第三光源3011至3013的输出光强基于该代码序列，被基本随机调制。第二代码产生部件6002产生基本随机变化的且与第一至第三光相调制部件6011至6013对应的预定代码序列D1至D3，使得第一至第三光相调制部件6011至6013的输出光束的相位基于该代码序列以这样一种方式被调制，即使相变同步，且从光模组合部件302输出恒定的总光强。第一至第三光相调制部件6011至6013和第二代码产生部件6002被当作光相同步部件，用于将从第一至第三光源3011至3013输出的光束的相变同步。同时，第一代码产生部件6001被当作代码产生部件，用于使光模组合部件302输出的总光强恒定，并向每个光源提供代码，该代码是调制信号，用于基本随机地调制从第一至第三光源3011至3013输出的光束的强度。这样，在第二变形中，可以人为产生多模的光，该光的光波动彼此具有预定的同步关系，并且当任何单模光束丢失时，可以产生与分割噪声类似的噪声。

虽然在该实施例中已经描述了在光相调制前，对多个单模光束进行光强调制，但是光相调制也可以在光强调制前执行，这可以提供基本类似的效果。在这种情况下，具体地，光发送设备可以包括多个光源，用于相位调制并输出彼此具有不同波长的光束；多个光强调制部件，用于强度调制从光源输出的光束；光模组合部件，用于组合从光强调制部件输出的光信号；第一代码产生部件，用于使光模组合部件输出的总光强恒定，并将代码输入每个光源，该代码是调制信号，用于基本随机地调制从光源输出的光束的相位；以及第二代码产生部件，用于将代码输入每个光强调制部件，以将从光强调制部件输出的光的强度改变同步。由此，光强调制部件和第二代码产生部件用作光强同步部件，以将从光源输出的光束的强度改变同步。根据这样的构造，可以人为产生多模的光，该光的光波动彼此具有预定的同步关系，并且当任何单模光束丢失时，可以产生与分割噪声类似的噪声。

虽然已经在第二变形中描述了使用三个光源，但是也可以使用两个或四个或多个光源。在这种情况下，取决于光源的个数，需要提供光相调制部件。同时，第一代码产生部件6001产生基本随机变化的且与各个光源对应的预定代码序列，从而基于该代码序列，调制光源的输出光强。第二代码产生部件6002产生基本随机变化的且与各个光相调制部件对应的预定代码序列，从而基于该代码序列，调制来自光相调制部件的输出光束的相位，并从光模组合部件302中输出恒定的总光强。由此，可以人为产生多模的光，该光的光波动彼此具有预定的同步关系，并且当任何单模光束丢失时，可以产生与分割噪声类似的噪声。

如上所述，根据第一实施例，使用从多模振荡光中移除预定振荡模式的光时出现的噪声，该预定振荡模式的光作为发送者和授权接收者之间的“秘密密钥”被共享，由此可以提供能够显著防止第三方窃听，即具有高等级保密性的光发送设备。

虽然已经描述了可以抽取预定振荡模式的光的全部功率，如图9B所示，但也可以抽取预定振荡模式的光的一部分功率，剩余的光信号分量被发送至光接收电路。

注意，如图12所示，可以将与分光部件203抽取的振荡模式的光类似的光以任何方式输入至光强检测部件206，而不经过辅助光发送通道205。

<第四实施例>

图13是用于示出根据本发明第四实施例的支持加密通信的光发送设备500的构造的图。在图13中，该实施例的光发送设备500包括多模光源201，光信息调制部件202，分光部件203，主要光发送通道204，辅助光发送通道205，光强检测部件206和本地光产生部件507。第二实施例的光发送设备500与图8的构造的区别在于新提供的本地光产生部件507，以及连接关系。多模光源201，光信息调制部件202，以及分光部件203组成光发送电路2001。光强检测部件206和本地光产生部件507组成光接收电路7002。同时，在图13中，与图8类似，为了描述该实施例的操作，也示出了包括窃听者的光强检测部件2062的窃听者的光接收电路2003

接下来，将描述图13的该实施例的操作。该实施例的构造与上述第一实施例(图8)的类似，因此，执行相同操作的模块用相同的附图标记表示，且不再描述，下文中仅描述不同之处。

在该实施例的光发送设备500中，本地光产生部件507接收通过辅助光发送通道205发送的预定振荡模式的光，且产生和输出具有相同光强波动信息和光相波动信息的本地光。具体地，本地光产生部件507具有光注入同步构造，其将预定振荡模式的光注入半导体激光器，以产生本地光(与预定振荡模式的光类似的光)，该本地光具有与预定振荡模式的光相同的物理特性。光强检测部件206将通过主要光发送通道204发送的光信号分量和从本地光产生部件507输出的本地光组合，然后，对结果进行平方检测，以检测总光强的调制分量，由此再现原始信息信号Di。

在该实施例中，当利用窃听者的光接收电路2003执行窃听时，只有除预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量输入至窃听者的光强检测部件2062，如图8所示。因此，出现模分割噪声，使得接收信号质量与光接收电路7002相比恶化，由此可以确保高等级的保密性。

如上所述，根据第四实施例，使用从多模振荡光中移除预定振荡模式的光时出现的噪声，与预定振荡模式的光具有相同物理特性的光共享为发送者和授权接收者之间的“秘密密钥”，由此可以很容易的提供显著防止第三方窃听，即具有高等级保密性的光发送设备。

注意，在第四实施例中，多模光源201可以由在第一变形中所示的包括多个单模光源的多模光源201a(参照图10)替代，或者可以由包括多个单模光源和光相调制部件的多模光源201b(参照图11)替代。

<第五实施例>

图14是用于示出根据本发明第五实施例的支持加密通信的光发送设备700的构造的图。在图14中，该实施例的光发送设备700包括多模光源201，光信息调制部件202，分光部件203，主要光发送通道204，光强检测部件206，辅助发送通道705，本地光产生部件707，和光检测部件708。第五实施例的光发送设备700与图8的构造的区别在于为取代辅助光发送通道205而提供的辅助发送通道705，新提供的本地光产生部件707和光检测部件708以及连接关系。多模光源201，光信息调制部件202，分光部件203以及光检测部件708组成光发送电路8001。光强检测部件206和本地光产生部件707组成光接收电路8002。同时，在图14中，与图8类似，为了描述该实施例的操作，也示出了包括窃听者的光强检测部件2062的窃听者的光接收电路2003。

接下来，将描述图14的该实施例的操作。该实施例的构造与上述第一实施例(图8)的类似，因此，执行相同操作的模块用相同的附图标记表示，且不再描述，下文中仅描述不同之处。

在该实施例的光发送设备700中，光检测部件708检测分光部件203分离并抽取的预定振荡模式的光，以检测光强波动信息和光相波动信息，并将其输出至辅助发送通道705。基于通过辅助发送通道705发送的光强波动信息和光相波动信息，本地光产生部件707产生并输出包括该信息的本地光(与预定振荡模式的光类似的光)。光强检测部件206将通过主要光发送通道204发送的光信号分量和从本地光产生部件707输出的本地光组合，然后对结果进行平方检测，以检测总光强的调制分量，由此再现原始信息信号Di。

在该实施例中，当利用窃听者的光接收电路2003执行窃听时，只有除预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量被输入至窃听者的光强检测部件2062，如图8所示。因此，出现模分割噪声，使得接收信号质量与光接收电路8002相比恶化，由此可以确保高等级的保密性。

如上所述，根据第五实施例，使用从多模振荡光中移除预定振荡模式的光时出现的噪声，与预定振荡模式的光具有相同物理特性的光共享为发送者和授权接收者之间的“秘密密钥”，由此可以很容易的提供显著防止第三方窃听，即具有高等级保密性的光发送设备。

注意，在第五实施例中，多模光源201可以由在第一变形中所示的包括多个单模光源的多模光源201a(参照图10)替代，或者可以由包括多个单模光源和光相调制部件的多模光源201b(参照图11)替代。

<第六实施例>

图15是用于示出根据本发明第六实施例的支持加密通信的光发送设备800的构造的图。在图15中，该实施例的光发送设备800包括多对图13的光发送电路2001和光接收电路7002(图15中是两对)。光发送设备800包括第一和第二多模光源201，第一和第二光信息调制部件202，第一和第二分光部件203，主要光发送通道204，第一和第二辅助光发送通道205，第一和第二光强检测部件206，第一和第二本地光产生部件507，主要光组合部件709，以及主要光分支部件710。该实施例的光发送设备800与图13的构造不同之处在于新提供光组合部件709和主要光分支部件710。注意，第一(第二)多模光源201，第一(第二)光信息调制部件202，以及第一(第二)分光部件203组成第一(第二)光发送电路2001。第一(第二)光强检测部件206和第一(第二)本地光产生部件507组成第一(第二)光接收电路7002。

接下来，描述图15的该实施例的操作。该实施例的构造与上述第四实施例(图13)的类似，因此，执行相同操作的模块用相同的附图标记表示，且不再描述，下文中仅描述不同之处。

该实施例的光发送设备800包括两对光发送电路2001和光接收电路7002。第一和第二光信息调制部件202利用第一和第二信息信号(D1和D2)，对从相应的第一和第二多模光源201输出的光束进行调制，并分别输出结果作为第一和第二光信号。第一和第二分光部件203接收从相应的第一和第二光信息调制部件202输出的第一和第二光信号，且从该振荡模式的光束分离和抽取各个预定模式的光束，并将抽取的光束发送至第一和第二辅助光发送通道205，并将剩余的光信号分量发送至主要光组合部件709。主要光组合部件709将从第一和第二分光部件203输出的光信号分量组合，并输出结果至主要光发送通道204。主要光分支部件710将通过主要光发送通道204发送的光信号分量分支，并将结果输入至第一和第二光强检测部件206。第一和第二光强检测部件206将从主要光分支部件710输出的光信号分量和从相应的第一和第二本地光产生部件507输出的预定振荡模式的光组合，然后，对该结果进行平方检测，以检测总光强的调制分量，由此分别再现第一和第二信息信号(D1和D2)。

此外，将描述从第一和第二光信息调制部件202输出的第一和第二光信号的波长的设定，以及由第一和第二分光部件203抽取的预定振荡模式的光束的波长的设定。第一和第二光信号可以设定在彼此不同的波带内，或者全部或部分光谱可以设定在相同的波带内。

当第一和第二光信号被设定在彼此不同的波带内时，第一和第二分光部件203抽取的预定振荡模式的光束可以是多种模式中的任意模式。当第一和第二光信号被设定在彼此不同的波带时，辅助光发送通道205可以由公共通道代替。图16是用于示出当使用第一和第二光信号被设定在彼此不同的波带内的公共辅助光发送通道205时的光发送设备800a的构造的图。如图16所示，光发送设备800a使用辅助光组合部件809和辅助光分支部件810以波长多路传输/分离预定振荡模式的光束，由此可以通过单一的辅助光发送通道205发送预定振荡模式的光束。

同时，当全部或部分第一和第二光信号的光谱被设定在相同的波带内时，分别从第一和第二光信号抽取的预定振荡模式的光束具有相同的波带，光发送设备通过各个独立的辅助光发送通道205发送预定振荡模式的光束。另一方面，当全部或部分第一和第二光信号的光谱被设定在相同的波带内时，分别从第一和第二光信号抽取的预定振荡模式的光束具有彼此不同的波带，光发送设备通过独立的辅助光发送通道205执行发送，或者通过如图16所示的单一的辅助光发送通道205执行发送。

如上所述，根据第六实施例，在多个发送和接收对中，使用从多模振荡光中移除预定振荡模式的光时出现的噪声，与预定振荡模式的光具有相同物理特性的光被共享为发送者和授权接收者之间的“秘密密钥”，由此可以很容易的提供抑制相互干扰和信息泄漏，即具有高等级保密性的光发送设备。

注意，也在图8的构造中，可以提供多对光发送电路和光接收电路，每个预定振荡模式的光束和/或抽取每个预定振荡模式的光束后剩余的光信号可以在被发送前组合/分支。同时，在图14的构造中，可以提供多对光发送电路和光接收电路，每个光检测部件输出的所检测的信号可以在发送前被组合/分支。

注意，在第六实施例中，第一和/或第二多模光源201可以由在第一变形中所示的包括多个单模光源的多模光源201a(参照图10)替代，或者可以由包括多个单模光源和光相调制部件的多模光源201b(参照图11)替代。

<第七实施例>

图17是用于示出根据本发明第七实施例的支持加密通信的光发送设备800c的构造的图。在图17中，执行与图1的第一实施例相同操作的模块采用相同的附图标记表示，且不再描述。同时，执行与图8的第三实施例相同操作的模块采用相同的附图标记表示，且不再描述。在图17中，光发送设备800c包括光发送电路9001和光接收电路9002。光发送电路9001包括多模光源101，光信息调制部件102，模式编码部件103，以及分光部件203。光接收电路9002包括模式解码部件9003和光强检测部件9004。

模式编码部件103输出光信号，对于每个振荡模式的光束，该光信号已经被进行了唯一的预定编码操作。分光部件从模式编码部件103输出的光信号中抽取至少一个振荡模式的光束，并将该振荡模式的光束发送至辅助光发送通道205，且将剩余的光信号分量发送至主要光发送通道204。模式解码部件9003将来自主要光发送通道204的光信号和来自辅助光发送通道205的光信号组合，并对组合的信号进行解码操作(第二操作)，该操作与模式编码部件103的第一操作具有相反的关系，且输出最终的结果。光强检测部件9004平方检测从模式解码部件9003输出的光信号，以检测总光强的改变，用于检测调制分量，由此再现原始的信息信号Di。

这样，在第七实施例中，光发送电路9001利用模式编码部件103对多模振荡光的多个振荡模式的光束进行与预定代码对应的操作，作为预定操作，且利用分光部件203分离预定振荡模式的光，并将该预定振荡模式的光输出至辅助光发送通道205，将不同于预定振荡模式的光的剩余光信号分量发送至主要光发送通道204。光接收电路9002利用模式解码部件9003，将通过主要光发送通道204发送的光信号分量和通过辅助光发送通道205发送的预定振荡模式的光组合，并利用模式解码部件9003，对该振荡模式的光束进行与预定代码对应的操作相反的操作，由此将光信号恢复为进行预定操作前的信号。这样，通过组合第一和第三实施例，也可以实现具有极好保密性等级的光通信设备。

注意，在第七实施例中，所有上述变形都适用。

<第八实施例>

图18是用于示出根据本发明第八实施例的支持加密通信的光发送设备800b的构造的图。在图18中，执行与图1的第一实施例相同操作的模块采用相同的附图标记表示，且不再描述。同时，执行与图8的第三实施例相同操作的模块采用相同的附图标记表示，且不再描述。在图18中，光发送设备800b包括光发送电路9005和光接收电路9006。光发送电路9005包括多模光源101，光信息调制部件102f，第一模式编码部件103f，以及第二模式编码部件103g。光接收电路9006包括光强检测部件9007。

光信息调制部件102f利用要发送的信息信号Di，对从多模光源101输出的光进行调制，且将结果一分为二，依次输出。

从光信息调制部件102f输出的其中一个光信号输入至第一模式编码部件103f。第一模式编码部件103f接收从光信息调制部件102输出的光信号，并基于预定源代码Ki，对每个振荡模式的光束进行唯一的预定编码操作(光谱处理)，且将结果输出至主要光发送通道204。

将来自光信息调制部件102f的其他光信号输入至第二模式编码部件103g。第二模式编码部件103f基于预定源代码Ki，对每个振荡模式的光束进行对其唯一的编码操作(光谱处理)，其与第一模式编码部件103f中执行的预定编码操作具有相反的关系(互补关系)，且将结果输出至辅助光发送通道205。

光强检测部件9007将通过主要光发送通道204发送的光信号和通过辅助光发送通道205发送的光信号组合，并对结果进行平方检测，以检测总光强的调制分量，由此再现信息信号Di。

这样，在第八实施例中，光发送电路9005利用第一模式编码部件103f，对多模振荡光的多个振荡模式的光束进行与预定代码对应的操作(预定操作)，并将结果输出至主要光发送通道204。另一方面，第二模式编码部件103g对多模振荡光的该振荡模式的光束进行与预定代码对应的操作相反的操作，并将结果输出至辅助光发送通道205。光接收电路9006将通过主要光发送通道204发送的光信号和通过辅助光发送通道205的光信号组合，以将光信号恢复为进行预定操作前的信号。这样，通过发送和组合彼此具有相反关系的振荡模式的光束，也可以实现具有极好保密性等级的光通信设备。

注意，同样在第八实施例中，所有上述变形都适用。

虽然已经详细描述本发明，但是前述描述都是用于示意并不具有限制性。可以理解，在不脱离本发明的范围下，能够设计出许多其他的修改和变形。

工业实用性

本发明的光发送设备利用了光中包含的作为物理特性(自然现象)的不可预知的噪声分量，由此可以实现计算机过程不能分析或解密的加密通信，因此，对于通信领域等有用处。

Claims (36)

1、一种用于发送多模光信号的多模光发送设备，其中该多模光信号使用要发送的信息信号调制，包括：

光发送电路，用于利用所述信息信号来调制多模振荡光，对所调制的多模振荡光的至少一个振荡模式的光束进行预定操作，并将结果输出至光发送通道，以及

光接收电路，用于接收通过所述光发送通道发送的光信号，对所接收的光信号进行与预定操作相反的操作，以将光信号恢复为进行所述预定操作之前的信号，并将所恢复的光信号转换为电信号，由此再现所述信息信号。

2、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送电路对所述多模振荡光的多个振荡模式的光束进行作为所述预定操作的、与预定代码对应的操作，并将结果输出至所述光发送通道，以及

所述光接收电路接收通过所述光发送通道发送的光，对所接收的光的所述多个振荡模式的光束进行与所述预定代码对应的操作相反的操作，以将光信号恢复为进行所述预定操作之前的信号，检测所述多个振荡模式的光束的总光强的改变，并将所述恢复的光信号转换为电信号，由此再现所述信息信号。

3、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中作为所述预定操作，所述光发送电路从所述多模振荡光中抽取预定振荡模式的光，并将所抽取的信号输出至光发送通道，以及

所述光接收电路接收通过所述光发送通道发送的光，将所接收的光和与所抽取的预定振荡模式的光相同或相类似的光组合，并且在此之后，对结果进行平方检测以再现所述信息信号。

4、如权利要求2所述的多模光发送设备，其中

所述光发送电路包括：

多模光源，用于输出多模振荡光；

光信息调制部件，用于利用信息信号，对从所述多模光源输出的光进行调制，并输出所调制的光信号；以及

模式编码部件，用于接收从所述光信息调制部件输出的所述光信号，对所接收的光信号的多个振荡模式的光束进行与所述预定代码对应的第一操作，并将结果输出至所述光发送通道，以及

所述光接收电路包括：

模式解码部件，用于接收通过所述光发送通道发送的光信号，对所接收的光信号的多个振荡模式的光束进行第二操作，并输出结果，其中该第二操作和与所述预定代码对应的所述第一操作具有相反的关系；以及

光强检测部件，用于检测从所述模式解码部件输出的光信号的总光强的改变，并将所述光信号转换为电信号，以再现所述信息信号。

5、如权利要求4所述的多模光发送设备，其中所述模式编码部件中的第一操作是这样的操作，即将与所述预定代码对应的预定量的强度改变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个，以及

所述模式解码部件中的第二操作是这样的操作，即将具有与所述预定代码对应的所述预定量的强度改变相反极性的强度改变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

6、如权利要求4所述的多模光发送设备，其中所述模式编码部件中的第一操作是这样的操作，即将与所述预定代码对应的预定量的相变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个，以及

所述模式解码部件中的第二操作是这样的操作，即将具有与所述预定代码对应的所述预定量的相变相反极性的相变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

7、如权利要求4所述的多模光发送设备，其中所述模式编码部件中的第一操作是这样的操作，即将与所述预定代码对应的预定量的偏振改变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个，以及

所述模式解码部件中的第二操作是这样的操作，即将具有与所述预定代码对应的预定量的偏振改变相反极性的偏振改变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

8、如权利要求4所述的多模光发送设备，其中所述模式编码部件中的第一操作是这样的操作，即将与所述预定代码对应的预定量的频率改变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个，以及

所述模式解码部件中的第二操作是这样的操作，即将具有与所述预定代码对应的预定量的频率改变相反极性的频率改变提供给输入光信号的多个振荡模式的光束中的每一个。

9、如权利要求4所述的多模光发送设备，其中所述多模光发送设备具有多对所述光发送电路和所述光接收电路，

所述多模光发送设备包括：

光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的光信号分量组合，并将结果输出至所述光发送通道；以及

光分支部件，用于将通过所述光发送通道发送的光信号分量分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路，并且

每对所述光发送电路和所述光接收电路对多个振荡模式的光束进行与预定代码对应且彼此不同的第一操作和第二操作。

10、如权利要求3所述的多模光发送设备，其中

所述光发送电路包括：

多模光源，用于输出多模振荡光；

光信息调制部件，用于利用所述信息信号，调制从所述多模光源输出的光，并输出所调制的光信号；以及

分光部件，用于接收从所述光信息调制部件输出的所述光信号，将所述预定振荡模式的光从所接收的光信号的多个振荡模式的光束中分离，并且将所述预定振荡模式的光输出至辅助光发送通道，将所述光信号中所述预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量发送至主要光发送通道，以及

所述光接收电路包括：

光强检测部件，用于将通过所述主要光发送通道发送的所述光信号分量和通过所述辅助光发送通道发送的所述预定振荡模式的光组合，并对结果进行平方检测，以再现所述信息信号。

11、如权利要求10所述的多模光发送设备，还包括：

多对所述光发送电路和所述光接收电路；

辅助光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所述预定振荡模式的光束组合，并将结果输出至所述辅助光发送通道；以及

辅助光分支部件，用于将通过所述辅助光发送通道发送的所述预定振荡模式的光分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路。

12、如权利要求11所述的多模光发送设备，其中由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束具有彼此不同的波长。

13、如权利要求10所述的多模光发送设备，还包括：

多对所述光发送电路和所述光接收电路；

主要光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所述预定振荡模式的光束之外的光信号分量组合，并将结果输出至所述主要光发送通道；

主要光分支部件，用于将通过所述主要光发送通道发送的所述预定振荡模式的光之外的光信号分量分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路；

辅助光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所述预定振荡模式的光束组合，并将结果输出至所述辅助光发送通道；以及

辅助光分支部件，用于将通过所述辅助光发送通道发送的所述预定振荡模式的光分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路。

14、如权利要求13所述的多模光发送设备，其中由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束之外的所述光信号分量具有彼此相同的波长分量；以及

由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束具有彼此不同的波长。

15、如权利要求13所述的多模光发送设备，其中由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束之外的所述光信号分量具有彼此不同的波长。

16、如权利要求3所述的多模光发送设备，其中

所述光发送电路包括：

多模光源，用于输出多模振荡光；

光信息调制部件，用于利用信息信号来调制从所述多模光源输出的光，并输出所调制的光信号；以及

分光部件，用于接收从所述光信息调制部件输出的所述光信号，将所述预定振荡模式的光从所接收的光信号的多个振荡模式的光束中分离，并将所述预定振荡模式的光输出至辅助光发送通道，将所述光信号中所述预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量发送至主要光发送通道，以及

所述光接收电路包括：

本地光产生部件，用于接收通过所述辅助光发送通道发送的所述预定振荡模式的光，并产生与所述预定振荡模式的光具有相同物理特性的本地振荡光；以及

光强检测部件，用于将通过所述主要光发送通道发送的所述光信号分量和从所述本地光产生部件输出的所述本地振荡光组合，并对结果进行平方检测，以再现所述信息信号。

17、如权利要求16所述的多模光发送设备，还包括：

多对所述光发送电路和所述光接收电路；

辅助光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所述预定振荡模式的光束组合，并将结果输出至所述辅助光发送通道；以及

辅助光分支部件，用于将通过所述辅助光发送通道发送的所述预定振荡模式的光分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路。

18、如权利要求17所述的多模光发送设备，其中由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束具有彼此不同的波长。

19、如权利要求16所述的多模光发送设备，还包括：

多对所述光发送电路和所述光接收电路；

主要光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所述预定振荡模式的光束之外的光信号分量组合，并将结果输出至所述主要光发送通道；

主要光分支部件，用于将通过所述主要光发送通道发送的所述预定振荡模式的光之外的所述光信号分量分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路；

辅助光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所述预定振荡模式的光束组合，并将结果输出至所述辅助光发送通道；以及

辅助光分支部件，用于将通过所述辅助光发送通道发送的所述预定振荡模式的光分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路。

20、如权利要求19所述的多模光发送设备，其中所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束之外的所述光信号分量具有彼此相同的波长；以及

由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束具有彼此不同的波长。

21、如权利要求19所述的多模光发送设备，其中由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束之外的所述光信号分量具有彼此不同的波长。

22、如权利要求3所述的多模光发送设备，其中

所述光发送电路包括：

多模光源，用于输出多模振荡光；

光信息调制部件，用于利用所述信息信号来调制从所述多模光源输出的光，并输出所调制的光信号；

分光部件，用于接收从所述光信息调制部件输出的所述光信号，将所述预定振荡模式的光从所接收的光信号的多个振荡模式的光束中分离，并将所述光信号中所述预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量输出至光发送通道；以及

光检测部件，用于接收所述分光部件分离的所述预定振荡模式的光，检测所述预定振荡模式的光的物理特性，并将检测信号输出至发送通道，以及

所述光接收电路包括：

本地光产生部件，用于基于通过所述发送通道发送的所检测的信号，产生与所述预定振荡模式的光具有相同物理特性的本地振荡光；以及

光强检测部件，用于将通过所述光发送通道发送的所述光信号分量和从所述本地光产生部件输出的所述本地振荡光组合，并对结果进行平方检测，以再现所述信息信号。

23、如权利要求22所述的多模光发送设备，还包括：

多对所述光发送电路和所述光接收电路；

组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所检测的信号组合，并将结果输出至所述发送通道，以及

分支部件，用于将通过所述发送通道发送的所检测的信号分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路。

24、如权利要求3所述的多模光发送设备，还包括：

多对所述光发送电路和所述光接收电路；

主要光组合部件，用于将从所述光发送电路输出的所述预定振荡模式的光束之外的光信号分量组合，并将结果输出至所述主要光发送通道；以及

主要光分支部件，用于将通过所述主要光发送通道发送的所述预定振荡模式的光之外的所述光信号分量分支，并将结果输出至所述相应的光接收电路。

25、如权利要求24所述的多模光发送设备，其中由所述多对所述光发送电路和所述光接收电路发送和接收的所述预定振荡模式的光束之外的所述光信号分量具有彼此不同的波长。

26、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送电路对所述多模振荡光的多个振荡模式的光束进行作为所述预定操作的、与预定代码对应的操作，分离所述预定振荡模式的光，并将其输出至辅助光发送通道，并将所述预定振荡模式的光之外的剩余光信号分量输出至主要光发送通道，以及

所述光接收电路将通过所述主要光发送通道发送的所述光信号分量和通过所述辅助光发送通道发送的所述预定振荡模式的光组合，对所组合的光信号的所述多个振荡模式的光束进行与所述预定代码对应的操作相反的操作，以将光信号恢复为其进行所述预定操作之前的信号，检测所述多个振荡模式的光束的总光强的改变，并将所恢复的光信号转换为电信号，由此再现所述信息信号。

27、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送电路对所述多模振荡光的多个振荡模式的光束进行作为所述预定操作的、与预定代码对应的操作，并将结果输出至主要光发送通道，且对所述多模振荡光的所述多个振荡模式的光束进行与所述预定代码对应的所述操作相反的操作，并将结果输出至辅助光发送通道，以及

所述光接收电路将通过所述主要光发送通道发送的光和通过所述辅助光发送通道发送的光组合，从而将光信号恢复为其进行所述预定操作之前的信号，检测所述多个振荡模式的光束的总光强的改变，并将所恢复的光信号转换为电信号，由此再现所述信息信号。

28、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送电路中使用的所述多模光源包括：

多个光源，用于输出彼此之间光强和光相具有相关性且波长彼此不同的光束；

光模组合部件，用于组合从所述多个光源输出的所述光束，并输出结果；以及

代码产生部件，用于向每个光源提供调制信号，该调制信号使得从所述光模组合部件输出的总光强恒定，且基本上随机调制从所述多个光源输出的所述光束的强度和/或相位。

29、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送电路中使用的所述多模光源包括：

多个光源，用于输出波长彼此不同的光束；

光模组合部件，用于组合从所述多个光源输出的所述光束，并输出结果；

光相同步部件，用于使从所述多个光源输出的所述光束的相变同步；以及

代码产生部件，用于向每个光源提供调制信号，该调制信号使得从所述光模组合部件输出的总光强恒定，且基本上随机调制从所述多个光源输出的所述光束的强度。

30、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送电路中使用的所述多模光源包括：

多个光源，用于输出波长彼此不同的光束；

光模组合部件，用于组合从所述多个光源输出的所述光束，并输出结果；

光强同步部件，用于使从所述多个光源输出的所述光束的强度改变同步；以及

代码产生部件，用于向每个光源提供调制信号，该调制信号使得从所述光模组合部件输出的总光强恒定，且基本上随机调制从所述多个光源输出的所述光束的相位。

31、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送电路中使用的所述多模光源是LED(发光二极管)。

32、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述多模光源是FP(法布里-珀罗)激光器。

33、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述多模光源是RC(谐振腔)-LED。

34、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述多模光源是VCSEL(垂直腔面发射激光器)。

35、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述多模光源是SLD(超辐射发光二极管)。

36、如权利要求1所述的多模光发送设备，其中所述光发送通道是光纤，光波导，或自由空间。

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