CN101483492A - 光码分复用模块以及光码分复用中的编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供光码分复用模块以及光码分复用中的编码方法。其课题在于，在相位编码型的OCDM中，在需要码的变更的情况下，不更换编码器/解码器就能够变更为期望的码，并且，能够长时间稳定地维持编码器和解码器。作为解决手段，使用在同一光纤中具有多个相同结构的单位FBG且邻接的单位FBG的间隔恒定的SSFBG。向由SSFBG构成的编码器输入光信号后，以一定的时间间隔输出光码片脉冲，相邻的光码片脉冲之间的相位差恒定。将该相位差用作码。改变SSFBG的温度时，邻接的光码片脉冲之间的相位变化，所以，能够通过温度变化来改变编码器或解码器的码。

Description

光码分复用模块以及光码分复用中的编码方法

技术领域

本发明涉及光码分复用模块以及光码分复用中的编码方法，特别涉及不更换编码器和解码器就能够进行码的变更的光码分复用模块、以及能够使用该光码分复用模块来实施的编码方法。

背景技术

近年来，由于因特网的普及等，通信需求急速增大。对应于该通信需求的增大，使用光纤的高速/大容量光网络日渐完备。

在这种高速/大容量光网络中，波分复用(WDM：Wavelength DivisionMultiplexing)通信方法、特别是高密度WDM通信方法受到关注。高密度WDM通信方法是如下的方法：使在信道间分配的光载波的波长间隔变窄，由此，在波长轴上高密度地配置光载波的波长，来进行波分复用。

作为与WDM通信方法或DWDM通信方法不同的通信方法，使用了光码分复用(OCDM：Optical Code Division Multiplexing)的通信方法也受到关注。

在基于OCDM的通信方法中，在发送侧，并行生成多个信道的光脉冲信号，利用按照各信道而不同的码对该光脉冲信号进行编码，生成编码信号。在各信道生成的编码信号被复用后，作为光码分复用(OCDM)信号进行发送。另一方面，在接收侧，利用与在发送侧编码时的码相同的码对接收到的OCDM信号进行解码，复原原来的光脉冲信号。

基于OCDM的通信方法的复用度高，并且，在发送侧和接收侧使用相同的码作为密钥，所以，通信安全性高。并且，通过与WDM或DWDM并用OCDM，有望提高波长利用效率。

在OCDM中，公知有跳频/扩时(wavelength hopping/time spreading)方式、相位编码方式等。跳频/扩时方式是如下的方式：将包含多个波长的光脉冲分离为单一波长的光码片(chip)脉冲，将该各波长的光码片脉冲的时间轴上的配置顺序作为码。并且，相位编码方式是将光码片脉冲间的相对相位差作为码的方式。

作为在基于OCDM的通信中使用的编码器和解码器，公知有使用光纤布拉格光栅(FBG：Fiber Bragg Grating)的编码器和解码器。FBG是在光纤的纤芯内形成衍射光栅(光栅)的器件，其反射特定波长的光。特别地，作为在相位编码方式的OCDM中使用的编码器和解码器，超结构光纤布拉格光栅(SSFBG：Superstructured FBG)受到关注。SSFBG在同一光纤中具有多个相同结构的FBG(单位FBG)。使用了SSFBG的编码器和解码器根据这些编码器和解码器的码，将相邻的单位FBG的间隔设为“0”或规定的间隔。另外，在以下的说明中，将相位编码方式的OCDM中使用的编码器和解码器分别称为相位编码器和相位解码器。

这里，在由SSFBG构成的相位编码器和相位解码器中，利用邻接的单位FBG的间隔来确定码，所以，码被固定。因此，在需要变更码的情况下，具有不得不更换编码器/解码器的问题。

作为变更由SSFBG构成的相位编码器/解码器的码的技术，存在如下尝试：使多个钨丝以一定间隔与SSFBG接触，利用通过各钨丝进行的局部加热来调节相位偏移量，由此，设定为期望的码(例如参照非专利文献1)。

并且，存在如下的OCDM相位编码器/解码器：使用阵列波导衍射光栅(AWG：Arrayed-Waveguide Grating)按照波长分量来分离信号脉冲，利用相位滤波器进行调制，由此，设定为期望的码(例如参照非专利文献2)。使用了该AWG的OCDM相位编码器/解码器可以构成为平面波导的一部分，所以，例如能够进行与延迟器和环行器等的集成。

【非专利文献1】M.R.Mokhtar et al.，“Reconfigurable MultilevelPhase-Shift Keying Encoder-Decoder for All-Optical Networks”，IEEEPhotonics Technology Letters，Vol.15，No.3，March 2003

【非专利文献2】H.Tsuda et al.，“Photonic spectral encoder/decoderusing an arrayed-waveguide grating for coherent optical code divisionmultiplexing”，presented at the OFC/IOOC′99，San Diego，CA，Feb.21-26，1999，Paper PD32

但是，在上述非专利文献1所公开的OCDM相位编码器/解码器中，当设定为期望的码后经过较长时间时，由于光纤的热传导，局部加热区域扩大。该情况下，由于局部加热区域扩大，相位偏移量变化，其结果，码从期望的码变化。即，无法利用期望的码进行编码/解码。

并且，在上述非专利文献2所公开的OCDM相位编码器/解码器中，难以实现小型化，具有成本高，而且对作为传送路径的光纤网的插入损耗大等的问题。

并且，本申请的发明者在进行研究时发现，在相位编码方式的OCDM中，当在相同码的编码器和解码器之间稍微存在几pm的波长差时，即无法良好地进行编码/解码。因此，在上述非专利文献1或2所公开的编码器和解码器中，在设置有成对的编码器和解码器的环境温度不同的情况下，或者环境温度变动的情况下，编码器和解码器各自的反射中心波长不同，无法良好地进行编码/解码。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的。本发明的目的在于，提供在需要变更码的情况下，不更换编码器/解码器就能够变更为期望的码，并且，能够长时间稳定地维持编码器和解码器的光码分复用模块、以及能够使用该光码分复用模块来实施的编码方法。

为了达成上述目的，发明者进行专心研究时发现，进行光码分复用时，作为编码器或解码器，在同一光纤中具有多个相同结构的单位FBG，通过使用邻接的单位FBG的间隔恒定的SSFBG，即使在环境温度变动的情况下，也能够良好地进行编码/解码，并且，在需要变更码的情况下，不更换编码器/解码器就能够变更为期望的码。

当向上述由SSFBG构成的编码器输入光信号时，以一定的时间间隔输出光码片脉冲，相邻的光码片脉冲间的相位差恒定。该相位差提供码。

在解码器与编码器结构相同的情况下，由解码器的单位FBG反射的光码片脉冲在时间轴上重合，并且，重合的光码片脉冲的相位一致。因此，在来自解码器的输出中出现自相关峰值，能够再现光脉冲信号。

另一方面，在解码器的结构与编码器的结构不同的情况下，即，单位FBG的间隔在编码器和解码器中不同的情况下，由解码器的单位FBG反射的光码片脉冲在时间轴上不重合，并且，相位也不一致。因此，在来自解码器的输出中不出现自相关峰值，无法再现光脉冲信号。

并且，当使得SSFBG的温度变化时，邻接的光码片脉冲间的相位发生变化，所以，通过该SSFBG的温度变化，能够变更编码器或解码器的码。

根据本发明的第1主旨，提供具有SSFBG、装配板、热模块、温度传感器和温度控制器的光码分复用模块。

SSFBG在同一光纤中等间隔地具有多个相同结构的单位FBG。在装配板上固定有SSFBG。热模块对装配板进行加热或冷却。温度传感器测定装配板的温度。温度控制器根据由温度传感器测定的温度来控制热模块，调节装配板的温度，设定基于相位调制的编码或解码时的码。

在上述光码分复用模块的实施时，优选SSFBG具有与码长M对应个数的单位FBG，输入到SSFBG的光被分支为，分别被各单位FBG反射的M个(M为1以上的整数)光脉冲，由邻接的单位FBG反射的光码片脉冲间的相位差恒定。该相位差确定光码分复用模块的码。

并且，根据上述光码分复用模块的优选实施方式，当装配板的温度变化时，相位差变化。

并且，在本发明的光码分复用模块的实施时，优选当码是码数N(N为1以上的整数)的第a个(a为1以上N以下的整数)码时，相位差

为

此外，根据本发明的第2主旨，提供使用上述光码分复用模块进行的光码分复用中的编码方法。该编码方法具有以下步骤：向SSFBG输入光信号的步骤；以及光信号分别被各单位FBG反射，分支为被邻接的单位FBG反射的M个光脉冲，并生成编码信号的步骤，其中，该M个光脉冲的光脉冲间的相位差恒定。该相位差确定光码分复用模块的码。

根据上述编码方法的优选实施方式，通过改变装配板的温度，来改变相位差。

根据本发明的光码分复用模块和编码方法，作为编码器或解码器，使用等间隔地具有多个相同结构的单位FBG的SSFBG，根据SSFBG整体的温度来设定码。因此，在码的设定中不需要局部加热，所以，能够长时间稳定地利用期望的码进行编码和解码。

并且，通过改变SSFBG整体的温度，能够容易地进行码的变更。

附图说明

图1是OCDM模块的示意图。

图2是从侧面观察OCDM模块所具有的模块封装的概略剖视图。

图3是用作编码器或解码器的SSFBG的示意图。

图4是设置在模块封装内的缓冲器的概略剖视图。

图5是用于说明编码的示意图。

图6是用于说明解码的示意图。

图7是示出SSFBG的温度和反射波长之间的关系的特性图。

图8是解码信号的波形图。

图9是示出编码器的波长变动量和解码器的反射功率之间的关系的特性图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式，关于各结构要素的形状、大小和配置关系，只不过是在可理解本发明的程度上概略地示出。并且，下面说明本发明的优选结构例，各结构要素的材质和数值条件等只不过是优选例。因此，本发明不限于以下的实施方式，可以进行不脱离本发明的结构范围且能获得本发明的效果的多种变更或变形。

(光码分复用模块的结构)

参照图1～4说明本发明的光码分复用(OCDM：Optical CodeDivision Multiplexing)模块。图1是OCDM模块的示意图。OCDM模块10用作相位编码方式的OCDM通信的接收装置或发送装置。图2是从侧面观察OCDM模块10所具有的模块封装的概略剖视图。图3是在相位编码方式的OCDM通信中用作编码器或解码器的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG：Super Structured Fiber Bragg Grating)的示意图。另外，在以下的说明中，作为例子，说明SSFBG用作编码器的结构。图4是设置在模块封装内的缓冲器的概略剖视图。

OCDM模块10具有模块封装30和温度控制器50。

模块封装30在壳体32的内部具有热模块36、装配板40、温度传感器42和SSFBG 72。

热模块36隔着第1缓冲器34固定在壳体32内部的底面32a上。并且，在热模块36的上表面36a上设有第2缓冲器38。装配板40隔着第2缓冲器38固定在热模块36上。即，装配板40隔着第2缓冲器38、热模块36和第1缓冲器34固定在壳体32上。

在装配板40上以不施加牵引张力和压缩力等应力的状态固定有光纤70。光纤70在沿着光传播方向分开的两个点(例如图2中A所示的部分)粘接固定在装配板40上。在该粘接固定的两个点之间，光纤70紧贴着装配板40。光纤70对装配板40的粘接固定可以使用紫外线硬化型丙烯系粘接剂(例如Summers Optics公司制造的VTC-2)或环氧系粘接剂等。

另外，在以下的说明中，将光纤70中光的传播方向(图2或图3中的水平方向)称为模块封装30的长度方向，或者简称为长度方向。

作为光纤70，使用在纤芯中添加锗等来提高紫外感光性的单模光纤。在将该光纤70粘接固定在装配板40上的两个点之间形成SSFBG 72。在后面详细叙述SSFBG 72。

壳体32例如可以由对表面实施了镀金的铝来形成。另外，壳体32的材料不限于铝，也可以使用铜等价廉且容易加工的材料。

壳体32为箱状的形态，在其侧面具有对热模块36提供电力的电力供给端子(省略图示)和温度传感器42的输出端子(省略图示)。并且，为了在壳体32的内部装配热模块36、装配板40、温度传感器42和SSFBG72等，壳体32可以由基体部、以及开闭自如或装卸自如地设置的盖部构成。该情况下，在盖部打开的状态或盖部取下的状态下，对基体部进行装配，装配后安装盖即可。

热模块36例如使用珀耳帖元件构成。从温度控制器50经由电力供给端子向热模块36提供电流。热模块36根据该电流产生热或者吸收热。通过该热模块36的产生热或吸收热，对装配板40进行加热或冷却。为了均匀地确保SSFBG 72的温度，被热模块36进行加热或冷却的区域的热模块36的长度方向的长度优选与SSFBG 72的长度相等，或大于SSFBG 72的长度。

在壳体32和热模块36之间设有第1缓冲器34。并且，在热模块36和装配板40之间设有第2缓冲器38。第1缓冲器34和第2缓冲器38可以同样构成，所以，这里以第1缓冲器34为代表进行说明。

第1缓冲器34具有缓冲材料层80，并在该缓冲材料层80的下表面80a和上表面80b上具有粘贴层82和84。这里，缓冲材料层80优选由在面方向上伸缩10％以上等的伸缩性优良、且热传导系数在1W/m·K以上的材料形成。并且，作为粘贴层82和84，使用丙烯系或尿烷系等、通过180度剥离试验所测定的粘贴力在5N/cm以上、且具有由1kg载荷所产生的形变小于0.1mm的剪切粘接强度(せん断保持力)的材料。

另外，第1缓冲器34和第2缓冲器38不限于上述结构和材质。例如，在作为缓冲材料层80使用的材料具有上述伸缩性、粘贴力和剪切保持力的情况下，第1缓冲器34和第2缓冲器38可以为缓冲材料的单层结构。

装配板40例如具有在上表面形成有用于固定光纤70的槽的、棱柱状的形状。装配板40可以由高热传导且低热膨胀系数的材质形成，例如可以使用碳化硅(SiC)陶瓷和作为硅(Si)的复合材料的SSC-802-CI(エム·キュ—ブド·テクノロジ—ズ·INC制造)。该SSC-802-CI的热传导率为190W/m·K，与铝大致相等，热膨胀系数为1.7×10^-6/K，与因瓦合金相同。

温度传感器42埋设设置在装配板40的装配光纤70的上表面上、或装配板40的上表面或侧面上。温度传感器42测定装配板40的温度，输出与所测定的温度对应的电信号。SSFBG 72紧密固定在形成于装配板40的上表面上的槽内，所以，装配板40的温度与SSFBG 72的温度大致相等。

来自温度传感器42的电信号经由设置在模块封装30的壳体32上的输出端子，发送到温度控制器50。作为温度传感器42，例如可以使用热敏电阻。并且，作为温度传感器42，也可以使用热电偶或铂热电阻体。

温度控制器50构成为具有：输入部52、接收部54、比较部56、发送部58以及存储部60。温度控制器50根据由温度传感器42测定的温度，控制热模块36，调节装配板40的温度。通过温度的调节，来设定基于相位调制的编码或解码时的码。

在存储部60中以可自由读出的方式存储有根据相位编码器的特性而预先测定的参照数据。该参照数据是将相位编码器所示的码和构成相位编码器的SSFBG的温度对应起来的数据。

当利用者向输入部52输入相位编码器的码时，输入部52从存储部60中读出参照数据，确定SSFBG的设定温度。将该设定温度发送到比较部56。

并且，接收部54从模块封装30接收表示装配板40的温度的电信号。接收部54将接收到的电信号转换为测定温度的信息，发送到比较部56。

比较部56对从输入部52接受的设定温度和从接收部54接受的测定温度进行比较。比较部56根据该比较结果决定热模块36是加热还是冷却及加热或冷却的量，以使测定温度与设定温度相等。比较部56将该决定结果作为控制信息发送到发送部58。

发送部58经由壳体32的电力供给端子，将与从比较部56接受的控制信息对应的电流提供给热模块36。

温度控制器50所具有的能够将控制对象的温度控制为期望值的温度控制单元、即，使设定温度和测定温度相等的温度控制单元，可以使用任意优选的以往公知的方式。并且，关于将码和设定温度对应起来并根据码的输入来确定设定温度的单元，只要是本领域技术人员，则能够容易地使用以往公知的技术来构成。另外，输入部52也可以构成为由利用者输入设定温度。

SSFBG 72具有在同一光纤70中交替形成多个单位光纤布拉格光栅(FBG：Fiber Bragg Grating)74和多个相位调制部76的多点相移结构。多个单位FBG 74以相同长度L1和相同的衍射光栅间隔形成。即，各单位FBG 74具有相同结构。并且，多个相位调制部76以相同长度L2形成。即，多个单位FBG 74等间隔配置。设邻接的1组单位FBG 74和相位调制部76为单位码片73时，各单位码片73的长度L相等。

对将SSFBG 72用作码长为M(M为2以上的整数)、且生成的码数为N(N为2以上的整数)的相位编码器的情况进行说明。该情况下，单位FBG 74的个数与码长M相等。这里，设码长M为码数N的自然数(1以上的整数)倍。

向SSFBG 72输入光脉冲信号时，被各单位FBG 74反射，分支为M个光码片脉冲。这里，单位FBG 74等间隔配置，所以，M个光码片脉冲在时间轴上等间隔排列。并且，被邻接的单位FBG 74反射的光码片脉冲之间、即在时间轴上邻接的光码片脉冲之间的相位差

恒定。根据该相位差

确定码。

在利用N个所生成的码中的第a个(a为1以上N以下的整数)码进行编码的情况下，使邻接的单位FBG 74的间隔、即单位码片73的长度La为如下长度：邻接的光码片脉冲之间的相位差为

在生成与第a个码不同的第b个码的编码器的情况下，相位调制部76的长度Lb与La不同即可，除此之外的条件相等。

和

被设定为SSFBG的温度是共同的基准温度。

另一方面，对利用第a个码编码后的信号进行解码的相位解码器使用与第a个相位编码器结构相同的SSFBG即可，在接收侧和发送侧可以使用相同结构的OCDM模块。

(编码方法和解码方法)

参照图5和图6对使用参照图1～4说明的OCDM模块的编码方法和解码方法进行说明。图5是用于说明编码的示意图。并且，图6是用于说明解码的示意图。

关于发送侧的OCDM模块10a所具有的SSFBG(下面称为编码器)，从输入侧依次用A1、A2、...、AM表示单位FBG 74。并且，关于接收侧的OCDM模块10b所具有的SSFBG(下面称为解码器)，从输入侧依次用B1、B2、...、BM表示单位FBG 74。

参照图5说明向编码器输入光脉冲信号的情况。当光脉冲信号输入编码器后，光信号被编码器的各单位FBG 74以一定比例反射。其结果，输入到编码器的光信号被分支为M个光码片脉冲，从与输入光信号的一侧相同的一侧作为编码信号输出。此时，单位FBG 74的排列周期、即单位码片73的长度L恒定，所以，M个光码片脉冲在时间轴上等间隔配置。并且，在时间轴上邻接的光码片脉冲之间的相位差

也恒定。

例如，当设被A1反射的光码片脉冲的相位为0时，被A2反射的光码片脉冲的相位为

同样，被A3反射的光码片脉冲的相位为

被AM反射的光码片脉冲的相位为

接着，参照图6说明向解码器输入编码信号的情况。对1个光脉冲信号进行编码的编码信号由M个光码片脉冲构成。当该M个光码片脉冲输入到解码器后，各光码片脉冲分别被各单位FBG 74反射，进而分支为M个光码片脉冲。

在编码器侧，与被第1个单位FBG即A1反射的光码片脉冲相比，被第p个单位FBG即Ap反射的光码片脉冲受到与(p-1)×2×La对应的延迟。并且，在解码器侧，与被第1个单位FBG即B1反射的光码片脉冲相比，被第q个单位FBG即Bq反射的光码片脉冲受到与(q-1)×2×Lb对应的延迟。

与被编码器的A1反射且被解码器的B1反射的光脉冲相比，被编码器的Ap反射且被解码器的Bq反射的光脉冲受到与(p-1)×2×La+(q-1)×2×La＝(p+q-2)×2×La对应的延迟。因此，从解码器输出p+q相等的光码片脉冲时，其在时间轴上重合。

并且，与被A1反射的光码片脉冲相比，被编码器侧的Ap反射的光码片脉冲受到与对应的相位延迟。并且，与被B1反射的光码片脉冲相比，被解码器的Bq反射的光码片脉冲受到与

对应的相位延迟。

与被编码器的A1反射且被解码器的B1反射的光脉冲相比，被编码器的Ap反射且被解码器的Bq反射的光脉冲受到与

对应的相位延迟。因此，从解码器以在时间轴上重合的方式输出p+q相等的光码片脉冲时，相位对齐。

这样，被编码器的第p个单位FBG 74即Ap反射且被解码器的第q个单位FBG 74即Bq反射的光脉冲在p+q相等的情况下，在时间轴上重合，且相位对齐。其结果，关于解码器的输出，在时间轴上重合的光码片脉冲的信号强度变强，所以，解码信号出现图中标号I所示的自相关峰值。

接着，说明编码时的码和解码时的码不同的情况。这里，以利用第b个码对以第a个码编码的信号进行解码的情况为例进行说明。这里，b大于等于1且小于等于N并且是与a不同的整数。

在编码器侧，与被第1个单位FBG即A1反射的光码片脉冲相比，被第p个单位FBG即Ap反射的光码片脉冲受到与(p-1)×2×La对应的延迟。并且，在解码器侧，与被第1个单位FBG即B1反射的光码片脉冲相比，被第q个单位FBG即Bq反射的光码片脉冲受到与(q-1)×2×Lb对应的延迟。

与被编码器的A1反射且被解码器的B1反射的光脉冲相比，被编码器的Ap反射且被解码器的Bq反射的光脉冲受到与(p-1)×2×La+(q-1)×2×Lb对应的延迟。这里，如果设Lb＝La+ΔL，则为(p-1)×2×La+(q-1)×2×Lb＝(p+q-2)×2×La+(q-1)×2×ΔL，所以，从解码器输出p+q相等的光码片脉冲时，时间轴上的位置错开(q-1)×2×ΔL项表示的量。

并且，与被A1反射的光码片脉冲相比，被编码器侧的Ap反射的光码片脉冲受到与对应的相位延迟。并且，与被B1反射的光码片脉冲相比，被解码器的Bq反射的光码片脉冲受到与对应的相位延迟。

与被编码器的A1反射且被解码器的B1反射的光脉冲相比，被编码器的Ap反射且被解码器的Bq反射的光脉冲受到与

对应的相位延迟。因此，当设b＝a+Δa时，如以下的(1)式所示，相位错开(q-1)×2Δa×π/N表示的量。

$=(p-1)\×(2a-1)\×\mathrm{\π}/N+(q-1)\×(2b-1)\×\mathrm{\π}/N$

$=(p-1)\×(2a-1)\×\mathrm{\π}/N+(q-1)\×(2a+2\mathrm{\Δa}-1)\×\mathrm{\π}/N$

$=(p+q-2)\×(2a-1)\×\mathrm{\π}/N+(q-1)\×2\mathrm{\Δa}\×\mathrm{\π}/N$

这样，被编码器的第p个单位FBG74即Ap反射且被解码器的第q个单位FBG 74即Bq反射的光脉冲即使在p+q相等的情况下，在时间轴上的位置也错开，并且相位没有对齐，所以，信号强度变弱。其结果，在解码信号中没有得到自相关峰值，无法再现光信号。

(码的变更方法)

在OCDM模块中，对热模块36的加热/冷却进行控制，以使由温度控制器50设定的设定温度和由温度传感器42测定的测定温度相等。通过使用该温度控制器50对热模块36进行控制，装配板40被保持在与设定温度相等的一定温度。

这里，装配板40的热传导率高，所以，装配板40的长度方向不产生温度分布。其结果，紧密固定在装配板40上的光纤70的SSFBG 72的部分其整体为一定温度。

并且，装配板40的热膨胀系数小，所以，考虑SSFBG 72的温度变化即可，可以忽略温度变化导致的装配板40自身的伸缩。

由于SSFBG 72的温度变化，构成SSFBG 72的单位FBG 74的有效折射率neff和光栅节距Λ变化。其结果，各单位FBG 74处的反射波长变化。并且，单位码片73的长度L和形成有SSFBG的光纤70的纤芯的折射率n也变化。

参照图7说明SSFBG的温度和反射波长之间的关系。图7是SSFBG的温度和反射波长之间的关系的特性图。在图7中，横轴示出温度控制器的设定温度Tset(单位：℃)，纵轴示出设定温度Tset为25℃时的反射波长为基准的反射波长的波长变动量Δλ(单位：pm)。设定温度Tset和波长变动量Δλ以一次函数进行近似时，得到以下的式(2)。

Δλ＝12.0×Tset-300.2   (2)

当温度控制器50的设定温度Tset变动1℃时，反射波长λ变动12.0pm。因此，如果在编码器和解码器中进行以0.1℃为单位的温度控制，则能够在1pm的分辨率下使反射波长一致。

关于通过热模块36对装配板40进行加热的情况的例子，说明缓冲器34和38对热应力的缓和。

一般地，热模块36和装配板40或壳体32的热膨胀系数不同，所以，热模块36伴随温度变化的伸缩量和装配板40或壳体32伴随温度变化的伸缩量不同。因此，将热模块36牢固地固定在装配板40或壳体上时，在构成热模块36的珀耳帖元件自身以及对珀耳帖元件所具有的电极进行锡焊的部位等，产生由伸缩量的差异所导致的应力，有时热模块36被破坏。

在参照图2说明的结构中，热模块36隔着缓冲器34和38固定在壳体32和装配板40上。热模块36和壳体32或装配板40之间的伸缩量的差异被缓冲材料层80的面方向的伸缩而吸收，所以，能够抑制应力的产生。其结果，能够避免由于温度变化而产生的热应力对热模块的破坏。

这里，如果利用热传导系数大的材质很薄地形成缓冲器34和38，则能够忽略缓冲器的热阻。

在本发明中，通过在时间轴上邻接的光码片脉冲之间的相位差来决定码。通过改变SSFBG的温度，来改变邻接的光码片脉冲之间的相位差，其结果，能够变更编码器或解码器的码。

在单位码片73中，通过根据装配板40的温度而确定的该单位码片73的长度L和折射率n、以及根据装配板40的温度而确定的单位FBG74的反射中心波长，确定单位码片73的相位延迟量。通过该各单位码片73的相位延迟量，来决定邻接的光码片脉冲之间的相位差。

对将码数16中的第1个码即码[16-1]变更为码[16-2]的情况的例子进行说明。另外，[N-a]表示所生成的N个码中的第a个码。例如，[16-1]表示所生成的16个码中的第1个码。

在码[16-1]中，邻接的码片脉冲之间的相位差为0.19635[rad](＝(2×a-1)×π/N＝π/16＝1/32×2π)。

另一方面，在码[16-2]中，邻接的码片脉冲之间的相位差为0.58905[rad](＝3/32×2π)。在将码[16-1]变更为码[16-2]的情况下，对表示码[16-1]的编码器给定相当于0.39270[rad](＝0.58905[rad]-0.19635[rad])的相位变化即可。

这里，通过单位码片的长度L、光纤的纤芯的折射率n和反射波长λ0，将相位差设定为码数N的第a个码[N-a]。此时，相位差

满足

的关系。

这里，对装配板赋予温度变化δT，从第a个码[N-a]转换为第b个(b为大于等于1且小于等于N的整数，且为与a不同的整数)码[N-b]。通过该温度变化δT，单位码片73的码片长度L变化码片长度变化量δL。并且，通过该温度变化δT，折射率n也变化折射率变化量δn。

其结果，相位差

为

此时的相位差的变化量

由以下的式(3)给定。

$=2\×(L+\mathrm{\δL})\×(n+\mathrm{\δn})/\mathrm{\λ}0-2\×L\×n/\mathrm{\λ}0$

$=2\×(L\×\mathrm{\δn}+\mathrm{\δL}\×n+\mathrm{\δL}\×\mathrm{\δn})/\mathrm{\λ}0---\left(3\right)$

下面，对在如下情况下变更码的实测结果进行说明：作为SSFBG72，使用单位FBG74的长度L1为0.3mm、相位调制部76的长度L2为1.0mm、即单位码片73的码片长度L为1.3mm并在纤芯中添加了锗的单模光纤。这里，设码长M为32。

在以下的说明中，说明光纤的热膨胀系数为5.5×10^-7/℃、纤芯的折射率n为1.45、温度引起的折射率的变化率为8.6×10^-6/℃、温度引起的反射波长的变化率为10pm/℃、单位FBG 74处反射的反射波长为1549.32nm的情况。

该情况下，δL给定为5.5×10^-7×L×δT，δn给定为8.6×10^-6×δT。将该δL和δn代入上述式(3)时，可以忽略δL×δn项的作用，所以，相位差的变化量

与温度变化δT成正比。此时，温度每变化1℃的相位变化量为0.0986[rad]。其结果，如果对码[16-1]的编码器赋予大约4℃的温度变化，则能够使码变化为[16-2]。

参照图8说明利用码[16-5]进行编码时、利用码[16-1]的编码器和码[16-5]的解码器对编码信号进行解码后的解码信号的实测结果。图8(A)～(D)是示出解码信号的实测结果的图，横轴表示时间(任意单位)，纵轴表示反射功率(任意单位)。

图8(A)示出利用码为[16-5]的编码器进行编码、利用码为[16-5]的解码器进行解码时的解码信号。该情况下，编码时的码和解码时的码都为[16-5]，二者一致，所以，观测到自相关峰值。即，能够对发送侧的光脉冲信号进行解码并再现。

与此相对，图8(B)示出利用码为[16-5]的编码器进行编码、利用码为[16-1]的解码器进行解码时的解码信号。该情况下，编码时的码为[16-5]，且解码时的码为[16-1]，二者互不相同，所以，无法观测到自相关峰值。即，不能再现发送侧的光脉冲信号。

在码[16-1]中，邻接的码片脉冲之间的相位差为0.19635[rad]，在码[16-5]中，邻接的码片脉冲之间的相位差为1.76715[rad](＝9/32×2π)。在将码[16-5]变更为码[16-1]的情况下，对表示码[16-5]的编码器给定相当于1.57080[rad](＝1.76715[rad]-0.19635[rad])的相位变化即可。

在该实施方式的编码器中，温度变化ΔT为1℃时的相位变化量为0.0986[rad]，所以，设编码器的温度变化大约为16℃(＝1.57080[rad]/0.0986[rad/℃])即可。温度每变化1℃，SSFBG的反射波长变化10pm，所以，通过编码器的温度变化，SSFBG的反射波长变化160pm。

为了从[16-5]变化为[16-1]，使编码器的温度大约降低16℃。此时，反射波长缩短160pm。

图8(C)示出利用使码变化为[16-1]的编码器进行编码、利用码为[16-5]的解码器进行解码时的解码信号。该情况下，编码时的码为[16-1]，且解码时的码为[16-5]，二者互不相同，所以，无法观测到自相关峰值。即，不能再现发送侧的光脉冲信号。

与此相对，图8(D)示出利用码为[16-1]的编码器进行编码、利用码为[16-1]的解码器进行解码时的解码信号。该情况下，编码时的码和解码时的码都为[16-1]，二者一致，所以，观测到自相关峰值。即，能够对发送侧的光脉冲信号进行解码并再现。

图9横轴示出编码器的波长(单位：pm)，纵轴示出反射功率(单位：dBm)。图中，记号■表示解码器的码为[16-5]时的反射功率，记号●表示解码器的码为[16-1]时的反射功率。

在初始状态下的编码器的码为[16-5]的情况下，解码器的码为[16-5]的反射功率(情况A)在编码器的波长变动量为0pm时为最大，其值大约为-20dBm。该情况下，能够在解码器中充分地再现发送侧的光脉冲信号。

当编码器的波长向短波长侧变化时，在-40pm、-80pm、-120pm、-160pm时，反射功率都比-30dBm小，比码一致时的反射功率小10dBm以上。该情况下，无法在解码器中再现发送侧的光脉冲信号。对编码器侧的波长赋予-40pm、-80pm、-120pm和-160pm的波长变动分别对应于将编码器的码变更为[16-4]、[16-3]、[16-2]和[16-1]。

并且，关于在初始状态下的编码器的码为[16-5]的情况下，解码器的码为[16-1]的反射功率(情况B)，在波长变动量为0pm、-40pm、-80pm、-120pm时，反射功率都比-30dBm小，比码一致时的反射功率小10dBm以上。该情况下，无法在解码器中再现发送侧的光脉冲信号。对编码器侧的波长赋予0pm、-40pm、-80pm、-120pm和-160pm的波长变动分别对应于将编码器的码变更为[16-5]、[16-4]、[16-3]和[16-2]。

进一步缩短编码器的波长变为-160pm时，反射功率为最大，其值比-20dBm大。该情况下，能够在解码器中充分地再现发送侧的光脉冲信号。该编码器的波长变动量的-160pm对应于在初始状态下将[16-5]的编码器的码变更为[16-1]。

如以上说明的那样，根据本发明的光码分复用模块和编码方法，作为编码器或解码器，使用交替具有多个相同结构的单位FBG和多个长度彼此相等的相位调制部的SSFBG，根据SSFBG的整体温度来设定码。因此，在码的设定中不需要局部加热，所以，能够长时间稳定地利用期望的码进行编码和解码。

并且，通过改变SSFBG的整体温度，能够容易地进行码的变更。

Claims (8)

1.一种光码分复用模块，其特征在于，该光码分复用模块具有：

超结构光纤布拉格光栅，其在同一光纤中，等间隔地具有多个相同结构的单位光纤布拉格光栅；

装配板，其固定有该超结构光纤布拉格光栅；

热模块，其对该装配板进行加热或冷却；

温度传感器，其测定所述装配板的温度；以及

温度控制器，其根据由该温度传感器测定的所述温度来控制所述热模块，调节所述装配板的温度，设定基于相位调制的编码或解码时的码。

2.根据权利要求1所述的光码分复用模块，其特征在于，

所述超结构光纤布拉格光栅具有与码长M对应的数量个的单位光纤布拉格光栅，

输入到所述超结构光纤布拉格光栅的光被分支为，分别被所述各单位光纤布拉格光栅反射的M个光脉冲，其中，M为1以上的整数，

被邻接的单位光纤布拉格光栅反射的光脉冲间的相位差恒定，根据该相位差确定码。

3.根据权利要求2所述的光码分复用模块，其特征在于，

当所述装配板的温度变化时，所述相位差变化。

4.根据权利要求2或3所述的光码分复用模块，其特征在于，

当所述码是码数N的第a个码时，其中，N为大于等于1的整数，a为大于等于1且小于等于N的整数，

所述相位差Δ

由Δ

＝(2a-1)×π/N给定。

5.一种光码分复用中的编码方法，其使用光码分复用模块对光信号进行编码，所述光码分复用模块具有：超结构光纤布拉格光栅，其在同一光纤中，等间隔地具有多个相同结构的单位光纤布拉格光栅；装配板，其固定有该超结构光纤布拉格光栅；以及热模块，其对该装配板进行加热或冷却，该光码分复用中的编码方法的特征在于，

该光码分复用中的编码方法具有以下步骤：

向所述超结构光纤布拉格光栅输入光信号的步骤；以及

所述光信号分别被所述各单位光纤布拉格光栅反射，分支为M个光脉冲，而生成编码信号的步骤，其中，该M个光脉冲满足被邻接的单位光纤布拉格光栅反射的光脉冲间的相位差恒定这一关系，

根据所述相位差确定码。

6.根据权利要求5所述的光码分复用中的编码方法，其特征在于，

通过改变所述装配板的温度，来改变所述相位差。

7.根据权利要求5所述的光码分复用中的编码方法，其特征在于，

当所述码是码数N的第a个码时，其中，N为大于等于1的整数，a为大于等于1且小于等于N的整数，

所述相位差

由

给定。

8.根据权利要求7所述的光码分复用中的编码方法，其特征在于，

当通过设置在各单位光纤布拉格光栅之间的相位调制部和与相位调制部邻接的所述单位光纤布拉格光栅构成单位码片，并通过单位码片的长度L、所述光纤的纤芯的折射率n和反射波长λ0将相位差

设定为码数N的第a个码时，

对装配板赋予温度变化ΔT，使所述单位码片改变码片长度变化量δL，并且使所述折射率改变折射率变化量δn，由此，使所述相位差改变

而从所述第a个码转换为第b个码，其中，b为大于等于1且小于等于N的整数并且是与a不同的整数。

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