CN101953103A - 光码分多址系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有通用性的光码分多址(OCDMA)系统。该光码分多址系统(5)包括中央处理部(2)和解码部(4)，所述中央处理部包括多端口光编码器(1)，所述解码部包括解码器(3)，该解码器用来对经所述多端口光编码器编码处理的光码进行解码，所述多端口光编码器根据每个码字的不同，将输入的光码转换成波长为按规定数值而差异化的光码，该解码器是具有对应于经编码处理光码中心波长的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)。
Description
技术领域
本发明涉及一种光码分多址系统等。
背景技术
光码分多址(OCDMA)技术除具有保密性好的特性之外，必要时还具有无延迟异步通信、快速接入、软容量等特性。因此，OCDMA作为下一代宽带接入网的候选者之一给与人们更多的期待。而且，通过组合OCDMA技术和波分复用(WDM)技术，可使接入网的容量得以提高，由此人们期待着能实现兆比特流量的光纤入户目标。
有人已提出了多种OCDMA编码器/解码器。为实现相干时域扩展(TS)OCDMA技术，有人提出了OCDMA用多端口阵列波导光栅(AWG)编码器/解码器。该多端口AWG编码器/解码器具有可用单个装置同时处理多址时域扩展光码(OCs)的特殊能力(下述非专利文献1和非专利文献2)。因此，当OCDMA网络的中央处理部使用上述多端口AWG编码器时，能够减少编码器/解码器的数量。所以，即使AWG编码器/解码器的单价较贵，整体来看还可以降低其成本。
在光通信领域中，通常采用将解码器与编码器对称设置的结构。因此，当编码器采用多端口AWG编码器时，通常会采用结构与编码器相同的多端口AWG解码器。但是，因多端口AWG编码器/解码器较贵，所以在各用户终端也使用多端口AWG解码器进行解码时，则使用AWG编码器的系统就无法广泛应用。即，虽然多端口AWG编码器/解码器的性能非常理想，但在当前缺乏通用性。
【非专利文献1】G.Cincotti，N.WADA，andK.-i.Kitayama“Characterzation of a full encoder/decoder in the AWG configuration for code-based photonic routers.Part Ⅰ：modelling and design，”IEEE J.Lightwave technol.，24，n.1，2006
【非专利文献2】N.WADA，G.Cincotti，S.Yoshimi，N.Kataoka，andK.-i.Kitayama“Characterzation of a full encoder/decoder in the AWG configuration for code-based photonic routers.Part Ⅱ：experimental results”IEEE J.Lightwave technol.，24，n.1，2006
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有通用性的光码分多址(OCDMA)系统。本发明的基本出发点是基于下述认识而提供一种具有通用性的OCDMA系统，其中，在中央处理部使用多端口AWG编码器产生光码，然后在各用户终端使用包含SSFBG(超结构布拉格光栅)的解码器对光码进行解码。
本发明的第1技术方案涉及一种光码分多址系统5，其包括产生光码的中央处理部2和对经编码处理的光码进行解码的解码部4。中央处理部2包括多端口光编码器1并通过它产生光码，解码部4包括解码器3，而且解码器3被设计成可对经编码处理的光码进行解码。
另外，第1技术方案中的多端口光编码器1根据每个码字的不同，将输入的光码转换成波长按规定数值而差异化的经编码处理的光码。具体地讲，可使用上述非专利文献1和非专利文献2所公开的光编码器。
还有，第1技术方案中的解码器3是具有对应于经编码处理的光码的中心波长的超结构布拉格光栅(SSFBG)。所谓的“具有对应于经编码处理的光码的中心波长”，意为有选择地反射或透射具有特定波长的光，该特定波长意为对应于经编码处理的光码的中心波长区域内的波长。
在第1技术方案中可根据每个码字的不同，将输入的光码转换成波长按规定数值差异化的经编码处理的光码。此时，通常会采用结构与编码器相同的解码器。另外，作为超结构布拉格光栅(SSFBG)编码器/解码器而言，人们公知TS-OCDMA编码器/解码器。由于SSFBG可大量生产，所以其成本较低。另外，由于SSFBG能与偏振无关而进行超长TS-OC处理，功率损失低，还具有无关码长的低插入损失特性。因此，本发明用SSFBG当作解码器，并且不采用将其与编码器对称设置的结构，从而可制成具有通用性的OCDMA系统。
优选本发明第1技术方案中的多端口光编码器1包含阵列波导光栅(AWG)10，而且AWG10包括多个输入端口11、输入平板耦合器12、输出平板耦合器13、多个光波导14和多个输出端口15。其中，输入平板耦合器12是与多个输入端口11相连接的平板波导，输出平板耦合器13是从输入平板耦合器12输入光的平板波导，而且输入平板耦合器12和输出平板耦合器13经多个光波导14光学连接。另外，各个光波导14的长度依次相差规定的数值，由此可使经过它的光码产生对应于其波导长度差值的延时。多个输出端口15与输出平板耦合器13连接，用来输出经编码处理的光码。上述输出端口15与网络连接。
上述多端口光编码器也称为多端口AWG编码器，如上述非专利文献1和非专利文献2中提到的那样，多端口AWG编码器是适用性良好的编码器。
优选本发明第1技术方案中的多端口光编码器1包含阵列波导光栅(AWG)10，而且AWG10包括多个输入端口11、输入平板耦合器12、输出平板耦合器13、多个光波导14和多个输出端口15。其中，输入平板耦合器12是与多个输入端口11相连的平板波导，输出平板耦合器13是从输入平板耦合器12输入光的平板波导，而且输入平板耦合器12和输出平板耦合器13经多个光波导14光学连接。另外，各个光波导14的长度依次相差规定的数值，由此可使经过它的光码产生对应于其导波长度差值的延时。多个输出端口15与输出平板耦合器13连接，用来输出经编码处理的光码。上述输出端口15与网络连接。
进一步优选本发明满足如下关系。即，光波导14包含芯，该芯的折射率比位于其周围的包层的折射率大。将对光进行导波的光波导14的芯的有效折射率(effective refractive index)记作ns，多个输出端口15的与输出平板耦合器13相连接部分的间隔记作do(μm)，多个光波导14的与输入平板耦合器12多个相连接部分的间隔记作d(μm)，被输入光码的中心波长记作λ(nm)，多个输出端口15的数量记作N(个)。
将多个输入端口11与输入平板耦合器12相连接部分的间隔记作di(μm)时，di与do相等。另外，多个光波导14与上述输出平板耦合器13多个相连接部分的间隔也为d(μm)。当用符号R表示上述输入平板耦合器的焦距时，输出平板耦合器的焦距也为R。还有，λ、R、N、ns、d和do满足等式λR＝Nnsddo。
当满足上述条件时，可有效地获得光码。
优选本发明第1技术方案中的SSFBG具有多个码片。通过改变折射率呈周期性变化的各码片的码片之间的相位，就能进行对应于经编码处理的光码的时域扩展和相移。
一般情况下，由于解码器是具有与编码器对称设置结构的装置。因此，当编码器采用多端口AWG编码器时，通常会采用结构与编码器相同的多端口AWG解码器。但是，因多端口AWG编码器/解码器较贵，所以，各用户终端也用多端口AWG解码器进行解码，则使得使用多端口AWG编码器的系统无法普及。此时，优选使用价格低廉的SSFBG。通过控制码片的折射率，就能对用多端口AWG编码器编码处理的光码进行解码，因此，即使使用价格低廉的SSFBG，也能对利用多端口AWG编码器编码处理的光码进行解码。
优选本发明第1技术方案中的SSFBG具有多个码片。多个码片具有的相位使得其可选择地反射对应于经编码处理的光码的中心波长附近的光。因此，多个码片用来有选择地反射上述对应于经编码处理光码的中心波长附近的光。和上述情况一样，即使使用价格低廉的SSFBG，也能对通过多端口AWG编码器编码处理的光码进行解码。
本发明的第2技术方案涉及一种光码分多址系统，其包括具有编码器的编码部和具有多端口光解码器的中央处理部。其中，多端口光解码器用来对通过编码部进行了编码处理的光码进行解码。编码器是具有对应于多端口光解码器中心波长的超结构布拉格光栅(SSFBG)。多端口光解码器具有如下功能，即，其根据每个码字的不同，将输入光码转换成波长为按规定数值差异化的光码，其对通过编码器编码处理的光码进行解码。
即，在光码分多址(OCDMA)系统中，既有信息下行的情况，也有上行的情况。即，在本发明第1技术方案中，规定了信息下行时的结构。但在OCDMA系统中，下行时的编码器，在上行时会起到解码器的作用。另外，在OCDMA系统中，下行时的解码器，在上行时会起到编码器的作用。即，在OCDMA系统中，编码器原本就具有解码器的功能。因此，在本发明第2技术方案中，也可适当采用上述本发明第1技术方案中的结构。结果，用户可使用由小型而价格低廉的SSFBG构成的编码器/解码器，而在中央处理部使用以单个装置可处理多个用户的多端口解码器、编码器。
【发明效果】
本发明的基本出发点是提供一种具有通用性的OCDMA系统。其中，在中央处理部使用多端口AWG编码器产生光码，然后在各个用户终端使用包含SSFBG的解码器对光码进行解码。在中央处理部使用多端口AWG编码器时，能够减少单价较贵的编码器的数量。另外，由于多个用户可以共用多端口AWG编码器，所以能降低其成本。还有，在本发明中，将比多端口AWG编码器还便宜的SSFBG当作解码器来使用。由于解码器具有价格低廉的SSFBG，所以能控制其成本的增加，可使用户数量增加。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明。图1是说明本发明中的光码分多址系统的框图，如图1所示，本发明第1技术方案中的光码分多址(OCDMA)系统包括产生光码的中央处理部2和对经编码处理的光码进行解码的解码部4。中央处理部2包括多端口光编码器1并通过它产生光码，解码部4包括解码器3，而解码器3还具有被设计成可对经编码处理的光码进行解码的SSFBG。如图1所示，中央处理部2和解码部4经由光信息通信网6光学连接，优选该光信息通信网为星型耦合器形式。
另外，第1技术方案中的多端口光编码器1根据每个码字的不同，将输入光码转换成波长为按规定数值而差异化的经编码处理的光码。具体地讲，可使用上述非专利文献1和非专利文献2所公开的光编码器。
图2是表示本发明中的多端口光编码器的例子的示意图。如图2所示，优选本发明第1技术方案中的光编码器1包含阵列波导光栅(AWG)10，而且AWG10包括多个输入端口11、输入平板耦合器12、输出平板耦合器13、多个光波导14和多个输出端口15。其中，输入平板耦合器12是与多个输入端口11相连的平板波导，输出平板耦合器13是从输入平板耦合器12输入光的平板波导，而输入平板耦合器12和输出平板耦合器13经多个光波导14光学连接。另外，各个光波导14的长度依次相差规定的数值，由此可使经过它的光码产生对应于其导波长度差值的延时。多个输出端口15与输出平板耦合器13连接，用来输出经编码处理的光码。上述输出端口15与网络连接。
从输入端口11向输入平板耦合器12输出的光会向多个光波导14传播。光波导14的长度从内侧向外侧逐渐变长，并且依次相差规定的数值。光波导14由比基板部分的折射率大的芯构成。由于芯的折射率大于其周围部分(包层)的折射率，所以可防止在光波导14中传播的光跑到其外部。经过各个光波导14的光会到达输出平板耦合器13。此时，可通过光波导14产生对应于其长度差值的延时。从光波导14中传播过来的光会在输出平板耦合器13中呈波纹状传播，该光以其波纹波峰互相抵消的方式传播到输出平板耦合器13的出口部分，并且可在该出口部分形成光强度最强的光点。由于该光点位置会因输入端口的位置或被输入光的波长不同而不同。因此，使用具有某个波长的光作为输入信号，如果输入、输出端口不同时，其会输出不同码字的光码。由于该码字的不同，可对该光码进行编码处理。
上述多端口光编码器也称为多端口AWG编码器，如上述非专利文献1和非专利文献2中提到的那样，多端口AWG编码器是适用性良好的编码器。
优选多端口AWG编码器满足如下关系。即，多个光波导14都包含芯，该芯的折射率比位于其周围的包层的折射率大。将对光进行导波的光波导14的芯的有效折射率(effective refractive index)记作ns，多个输出端口15与输出平板耦合器13连接部分的间隔记作do(μm)，多个光波导14与输入平板耦合器12多个连接部分的间隔记作d(μm)，被输入光码的中心波长记作λ(nm)，多个输出端口15的数量记作N(个)。
将多个输入端口11与输入平板耦合器12连接部分的间隔记作di(μm)时，di与do相等。另外，多个光波导14与上述输出平板耦合器13的多个连接部分的间隔也为d(μm)。当用符号R表示上述输入平板耦合器的焦距时，输出平板耦合器的焦距也为R。还有，λ、R、N、ns、d和do满足等式λR＝Nnsd do。
当满足上述条件时，可有效地获得非专利文献1和非专利文献2中所述的光码。
图3是说明从外部观察多端口AWG编码器的例子的示意图。如非专利文献1和非专利文献2中所述的那样，不仅该多端口AWG编码器/解码器是人们所公知的，其动作也是人们所公知的。
图4是表示通过多端口AWG编码器进行编码处理的光码光谱例子的图。如图4所示，通过使用多端口AWG编码器，可根据每个码字的不同，将输入光码转换成波长为按规定数值而差异化的经编码处理的光码。
解码部4包括解码器3，而解码器3还具有被设计成可对经编码处理的光码进行解码的SSFBG。解码部4是通过网络连接中央处理部的用户，通常情况下，其数量为多个。
通过上述多端口AWG编码器/解码器进行编码处理时，可容易地用多端口编码器/解码器进行解码处理。即，从原理上讲，为了对上述经编码处理的光码进行解码处理，使用结构与多端口AWG编码器相同的多端口AWG解码器即可。也就是说，在某输入、输出端口被编码处理的光码再经过相同输入、输出端口时，会形成自相关波形而被输出，而经过不同的被编码处理时的输入、输出端口时，则形成互相相关波形而被输出。由于该自相关波形和互相相关波形的波形完全不同，所以很容易进行解码处理。
但是在本发明中不使用多端口AWG解码器，而使用被设计成可对经编码处理的光码进行解码的SSFBG，该SSFBG可以根据光相位码对光脉冲进行编码处理/解码处理。例如，该SSFBG是具有相位控制机构的光脉冲时域扩展器，该相位控制机构可使光脉冲作为在时间轴上依次排列的码片脉冲的序列而进行时域扩展，并输出所生成的上述码片脉冲的序列。
本发明中的解码器3是具有对应于经编码处理光码的中心波长的超结构布拉格光栅(SSFBG)。所谓的“具有对应于经编码处理光码的中心波长”，意为有选择地反射或透射具有特定波长的光，该特定波长意为对应于经编码处理光码中心波长区域内的波长。
在本发明中，将SSFBG作为解码器的构成。但是，该SSFBG原本就具有编码器和解码器的功能。
在第1技术方案中可根据每个码字的不同，将输入的光码转换成波长为按规定数值而差异化的经编码处理的光码。此时，通常会采用结构与编码器相同的解码器。另外，作为超结构布拉格光栅(SSFBG)编码器/解码器而言，人们公知TS-OCDMA编码器/解码器。由于SSFBG可大量生产，所以其成本较低。另外，由于SSFBG能与偏振无关而进行超长TS-OC处理，还具有功率损失、无关码长的带内插入损失较低的特性。因此，本发明用SSFBG当作解码器，并采用不将其与编码器对称设置的结构，从而可制成具有通用性的OCDMA系统。
图5是表示包含SSFBG的解码器例子的示意图。如图5所示，该解码器3包括光纤21、22和用来输入光码的循环器23以及SSFBG24。该SSFBG24由沿着光纤波导方向排列的多个单体FBG构成。下面说明的SSFBG是光纤型SSFBG。光纤包括芯和包层，其中的芯是光纤的光波导。SSFBG24包括沿芯的导波方向串联排列的多个单体FBG。
构成SSFBG24的单体FBG(25a、25b、25c、25d...)分别与光码的各个码片对应。通常用于OCDMA的SSFBG使用从邻近的单体FBG反射过来的布拉格反射光的相位关系来设定码值。在本发明中，该码值不仅能设定为0或1，还可设定为负数或0～1之间的数。例如，若将相邻码片设定为相同码值时，只要使从与之对应的单体FBG反射过来的布拉格反射光的相位相同即可。另外，将相邻码片设定为不同码值时，则使从与之对应的单体FBG反射过来的布拉格反射光的相位不同即可。
优选本发明第1技术方案中的SSFBG具有多个码片。通过改变折射率呈周期性变化的各码片的码片之间的相位，就能进行对应于经编码处理的光码的时域扩展和相移。
优选本发明第1技术方案中的SSFBG具有多个码片。多个码片具有的相位使得其可有选择地反射对应于经编码处理光码中心波长附近的光。因此，多个码片用来有选择地反射上述对应于经编码处理光码的中心波长附近的光。和上述情况一样，即使使用价格低廉的SSFBG，也能对通过多端口AWG编码器编码处理的光码进行解码。由于经多端口光编码器生成的光码具有其波长会因码字不同而产生差异的性质，因此将SSFBG作为特定窄带宽过滤器而用于生成的光码时，能使其只读取某个光码，因此就能制成结构较为简单的解码器。
表1表示对若干个中心波长的光码进行16级相移的SSFBG设计实例。
【表1】
16级相移
图6是表示根据表1中设计实例制成的SSFBG的透光特性的图。即，通过调整单体FBG的相位，可以有选择地反射具有特定中心波长的光。例如，当编码器对光码进行编码处理而使其包含上述4个中心波长，当将SSFBG设计成上述情况时，可容易地抽取出经编码处理的光码。因此，即使不使用多端口AWG解码器也可有效地进行解码处理。
图7是表示本发明中的OCDMA系统应用实例的示意图。该实例为可实现WDM(波分复用)-OCDMA的例子。在该实例中，可通过n个端口WDM多路调制器(WDM-MUX)输出经复用处理的光码，该输出光码再输入m×m多端口OCDMA编码器中，该m×m多端口OCDMA编码器例如即为上述多端口AWG编码器。由该多端口OCDMA编码器对输入光码进行编码处理。经编码处理光码中心波长的频率因每个编码码字的不同而不同。该经编码处理的光码经网络到达分波器，作为分波器的WDM-DEMUX按照不同地址对光码进行分波处理，并且向对应于该地址的LAN等区域(LAN1...LANn)输出光码，因此，光码会被适当地分波并向区域内的各个用户的终端装置(ONU)传播。
ONU具有解码部的功能。解码部包括解码器，该解码器包含对应于多端口编码器的编码特性的SSFBG。例如，当光解码部按照码字OC1对光码进行编码处理时，具有对应于该码字OC1的SSFBG的ONU-1可对该光码进行解码处理。即，优选本发明的实施例中的通信系统中使用WDM和OCDMA。
本发明的第2技术方案涉及一种光码分多址系统，其包括具有编码器的编码部和具有多端口光解码器的中央处理部。其中，多端口光解码器用来对经编码部进行了编码处理的光码进行解码。编码器是具有对应于光解码器中心波长的超结构布拉格光栅(SSFBG)。光解码器具有如下功能，即，根据每个码字的不同，将输入光码转换成波长为按规定数值而差异化的光码，其对通过编码器编码处理的光码进行解码。
即，在光码分多址(OCDMA)系统中，既有信息下行的情况，也有上行的情况。即，在本发明第1技术方案中，规定了信息下行时的结构。但在OCDMA系统中，下行时的编码器，在上行时会起到解码器的作用。另外，在OCDMA系统中，下行时的解码器，在上行时会起到编码器的作用。即，在OCDMA系统中，编码器原本就具有解码器的功能。因此，在本发明第2技术方案中，也可适当采用上述本发明第1技术方案中的结构。结果，用户可使用由小型而价格低廉的SSFBG构成的编码器/解码器，而在中央处理部使用以单个装置可处理多个用户的多端口解码器、编码器。
【实施例1】
<16级相移SSFBG编码器/解码器的性能>
图8是表示实施例1中用来调整光码的实验装置的结构图。在该实施例中，使用合成器获取9.95328GHz的驱动信号。将该驱动信号输入振荡型同步激光二极管，并且由此获取1.8ps的脉冲光。该驱动信号(C192)作为时钟信号输入标准脉冲振荡器(PPG)和/或误码率测定仪(BERT)。从振荡型同步激光二极管输出的光被EDFA(增幅器)适当增幅再经7.8nm带通滤波器(BPF)之后，经偏光调整器(PC)输入相位调制器(PM)。此时会有偏压电压作用给该相位调制器。从PPG输出的驱动信号还会输入该相位调制器，从相位调制器输出的信号被适当增幅之后再经滤波器和偏光调整器入射到编码器上。
图9是表示本实施例中实际使用的多端口AWG编码器外观的用来代替附图的照片。该多端口AWG编码器为图2和图3中所示的多端口AWG编码器。具体地讲，其为在平板光波回路上设置有光波导的16-码片多端口AWG编码器。其脉冲间隔为5ps，码片速率为200Gchip/s。分别经过端口1～端口8的光码分别产生0、5、10、...、80ms的延时。
在观测装置中，根据每个波长用可调光衰减器(VOA)调整光强度，之后不仅要用马赫-曾德尔型干涉仪对其进行分波，还要使在一侧波导中传播的光产生93ps的延时。接着使用双触点检波器对其进行平衡检波，之后使其经过低通过率滤波器用BERT测定BER。
图10是表示实施例1中的实验装置的示意图。省略说明其中与图8相同的部分。在图10中用SSFBG作为编码器，所述SSFBG具有16个码片和16个相位级。如表1中所示，根据透射中心波长来调整各个码片的相位。图11是表示本实施例中所使用的SSFBG外观的用来代替附图的照片。
在本实施例中，准备有4个16码片SSFBG解码器(FBG1～4)。这些FBG都具有16个输入端口和16个输出端口。按照+/-λ/8的步骤控制码片光栅时，中心波长达到1551nm，码片长度约为0.52mm，而光栅的全长可达到8.32mm。这些光栅均为2个16级相移型光栅。FBG1和FBG2为OC-1码字，而FBG3和FBG4为OC-2码字。OC-1码字对应于光码从多端口编码器的第1个端口输入而从第3个端口输出的情况，而OC-2码字对应于光码从多端口编码器的第1个端口输入而从第7个端口输出的情况。
图12是表示输入脉冲波形的图表。图13中A～图13中C是表示按照码字OC-1由FBG进行编码处理的光码，和通过使用多端口AWG的编码器(多端口AWG编码器)进行编码处理的光码的图，图13中A是表示使用FBG1进行编码处理的光码的图，图13中B是表示使用FBG2进行编码处理的光码的图，图13中C是表示通过多端口AWG编码器进行编码处理的光码的图。图14中A～图14中C是表示按照码字OC-2由FBG进行编码处理的光码，和通过使用多端口AWG的编码器(多端口AWG编码器)进行编码处理的光码的图，图14中A是表示使用FBG3进行编码处理的光码的图，图14中B是表示使用FBG4进行编码处理的光码的图，图14中C是表示通过多端口AWG编码器进行编码处理的光码的图。
如图13中A所示，使用FBG1获取的光码的持续时间约为80ps，码片速率为200Gchip/s。使用SSFBG获取的光码的时间波形和使用多端口AWG获取的光码的时间波形图不同。其主要原因应该是使用了具有如下特征的光栅，即，该光栅的单体FBG的折射率分布基本一致(其较为均匀)，而FBG被设计成以相移编码为中心的形式。例如，当仔细地将有效折射率设计成沿着整个光栅都一致的形式时，可以进一步改善所生成信号的时间波形。
如图14中A～图14中C所示，按照码字OC-2由SSFBG各个码片生成的光码的波峰既不如码字OC-1的清楚，又不如多端口AWG的清楚。
图15中A～图15中D是表示组合码字OC-1的SSFBG和多端口AWG而用作编码器和解码器时的自相关波形的图，图15中A是表示用来进行对比的图，是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和多端口AWG时的图，图15中B是表示编码器和解码器分别是FBG1和FBG2时的图，图15中C是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG2时的图表，图15中D是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG1时的图。
图16中A～图16中D是表示组合码字OC-1的SSFBG和多端口AWG而用作编码器和解码器时的自相关波形的图表，图16中A是表示用来进行对比的图，是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和多端口AWG时的图，图16中B是表示编码器和解码器分别是FBG3和FBG4时的图，图16中C是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG3时的图，图16中D是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG4时的图。
如图15中A～图15中D和图16中A～图16中D所示，由于所获取的自相关波形极为相似，从而可得知即使随意组合多端口AWG和SSFBG而用作编码器和解码器时，其也可以适当地动作。
图17(图17中A和图17中B)是表示对比多端口AWG编码器和SSFBG编码器自相关和互相关的能量比的图，图17中A是表示对比码字OC-1的SSFBG和多端口AWG的图，图17中B是表示对比码字OC-2的SSFBG和多端口AWG的图。从图17中A和图17中B可以得知，编码器均使用多端口AWG编码器。编码器和解码器均为多端口AWG和编码器为多端口AWG而解码器为SSFBG时都具有相同的性能，但后者的性能要较前者低1～5dB。
FBG1～FBG4均为均匀光栅，由于考虑到其设计也不是十分完善，所以上述结果也可以说是较为理想的结果。另外，即使温度变化较大，SSFBG解码器的性能也比较稳定。在该实验中，多端口AWG编码器的温度变化范围在2～2.5℃之间，但其PCR的变化量也在1dB之内。通过组合使用多端口AWG型编码器和具有多相位级的相移SSFBG解码器，可以实现上述性能。即，通过组合使用多端口AWG编码器和FBG解码器可以构筑适用性大且成本较为合适的OCDMA网络。另外，通过调整(调整输入光栅两端的折射率)SSBFG，可进一步提高该网络的性能。
图18是表示编码器和解码器都使用SSFBG时实验装置的示意图。
【实施例2】
<多用户OCDMA实验>
图19是表示使用复合多端口AWG编码器和SSFBG解码器，验证10Gbps、8个用户时的DPSK-OCDMA的实验装置的框图。
图20(图20中A～图20中F)是表示实验装置中各不同地点的波长、光谱和眼图的图，图20中A是表示地点α时的图，图20中B是表示地点β时的图，图20中C是表示地点γ时的图，图20中D是表示地点π时的图，图20中E是表示地点θ时的图，图20中F是表示地点ξ时的图。
在该实验装置中，由振荡型同步激光二极管(MLLD)产生中心波长1550.8nm、重复频率9.95328GHz(OC192)、约1.8ps的光脉冲。使用由铌酸锂相位调制回路(LN-PM)形成的差动相移键控(DPSK)方法调节光码。该数据为223-1模拟随机比特序列(PRBS)。
上述光码会传送到16×16端口多端AWG编码器的第8个端口，从而可获取8个不同的光码(在图19中的地点β)。在假设的8×10Gps异步OCDMA网络中，以相等能量、随机延时、随机比特相位和随机偏振状态下对上述8个光码进行合波处理(在图19中的地点γ)。该测定是在假设的最差状态下进行的。即，假设该状态为比特同步和同一偏振波的状态。
在接收光码一侧，通过16码片、16级相移SSFBG解码器将接收到的多复分OCDMA信号解码为目标信号(在图19中的地点π)。使用光纤基材的干涉仪和平衡检波器检出DPSK信号(在图19中的地点θ)。用时钟数据恢复回路(CDR)来复原数据(在图19中的地点ξ)。另外，用误码率测定仪(BERT)测定BER。如图20中E和图20中F所示，可以明确地观察到图19中的地点θ和地点ξ时8用户OCDMA的眼开口。
图21是表示使用不同的SSFBG解码器测定用户为1(K＝1)和8(K＝8)时的BER性能的测定结果的图表。图中的○表示进行相位调制后的连线，涂黑正方形表示将G1429(编码1)用作编码器时用户1的情况，空白正方形表示将G1429(编码1)用作编码器时用户8的情况，涂黑菱形表示将G1430(编码2)用作编码器时用户1的情况，空白菱形表示将G1430(编码2)用作编码器时用户8的情况，涂黑三角形表示将G1431(编码2)用作编码器时用户1的情况，空白三角形表示将G1431(编码2)用作编码器时用户8的情况，符号×表示将G1433(编码2)用作编码器时用户1的情况和将G1433(编码2)用作编码器时用户8的情况。无论哪种情况，相对于4个解码器而言，都实现了无误码的目的。另外又观察到下述情况，即，与K＝1的情况相比，K＝8时的OCDMA在BER＝10-9状态下出现约4dB的能量损失。
【工业实用性】
优选本发明利用于光信息通信领域。
附图说明
图1是说明本发明中的光码分多址系统的框图。
图2是表示本发明中的多端口光编码器的例子的示意图。
图3是说明从外部观察多端口AWG编码器的例子的示意图。
图4是表示用多端口AWG编码器进行编码处理的光码光谱例子的图。
图5是表示包含SSFBG的解码器例子的示意图。
图6是表示根据表1中设计实例制成的SSFBG的透光特性的图。
图7是表示本发明中的OCDMA系统应用实例的示意图。
图8是表示实施例1中用来调整光码的实验装置的结构图。
图9是表示本实施例中实际使用的多端口AWG编码器外观的用来代替附图的照片。
图10是表示实施例1中的实验装置的示意图。
图11是表示本实施例中所使用的SSFBG外观的用来代替附图的照片。
图12是表示输入脉冲波形的图。
图13中A～图13中C是表示按照码字OC-1使用FBG进行编码处理的光码，以及通过使用多端口AWG的编码器(多端口AWG编码器)进行编码处理的光码的图，图13中A是表示使用FBG1进行编码处理的光码的图，图13中B是表示使用FBG2进行编码处理的光码的图，图13中C是表示使用多端口AWG编码器进行编码处理的光码的图。
图14中A～图14中C是表示按照码字OC-2使用FBG进行编码处理的光码，以及通过使用多端口AWG的编码器(多端口AWG编码器)进行编码处理的光码的图，图14中A是表示使用FBG3进行编码处理的光码的图，图14中B是表示使用FBG4进行编码处理的光码的图，图14中C是表示使用多端口AWG编码器进行编码处理的光码的图。
图15(图15中A～图15中D)是表示组合码字OC-1的SSFBG和多端口AWG而当作编码器和解码器时的自相关波形的图，图15中A是表示用来进行对比的图，是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和多端口AWG时的图，图15中B是表示编码器和解码器分别是FBG1和FBG2时的图，图15中C是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG2时的图，图15中D是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG1时的图。
图16(图16中A～图16中D)是表示组合码字OC-1的SSFBG和多端口AWG而当作编码器和解码器时的自相关波形的图，图16中A是表示用来进行对比的图，是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和多端口AWG时的图，图16中B是表示编码器和解码器分别是FBG3和FBG4时的图，图16中C是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG3时的图，图16中D是表示编码器和解码器分别是多端口AWG和FBG4时的图。
图17(图17中A和图17中B)是表示对比多端口AWG编码器和SSFBG编码器自相关和互相相关的能量比的图，图17中A是表示对比码字OC-1的SSFBG和多端口AWG的图，图17中B是表示对比码字OC-2的SSFBG和多端口AWG的图。
图18是表示编码器和解码器都使用SSFBG时实验装置的示意图。
图19是表示使用复合多端口AWG编码器和SSFBG解码器，验证10Gbps、8个用户时的DPSK-OCDMA的实验装置的框图。
图20(图20中A和图20中F)是表示实验装置在不同地点时的波长、光谱和眼图的图，图20中A是表示地点α时的图，图20中B是表示地点β时的图，图20中C是表示地点γ时的图，图20中D是表示地点π时的图，图20中E是表示地点θ时的图，图20中F是表示地点ξ时的图。
图21是表示使用不同的SSFBG解码器测定用户为1(K＝1)和8(K＝8)时的BER性能的测定结果的图。
【附图标记说明】
1.多端口光编码器，2.中央处理部，3.解码器，4.解码部，5.光码分多址系统
Claims (10)
1.一种光码分多址系统，其包括中央处理部(2)和解码部(4)，所述中央处理部(4)包括多端口光编码器(1)，所述解码部(4)包括解码器(3)，所述解码器(3)用来对经所述多端口光编码器(1)进行过编码处理的光码进行解码，
所述多端口光编码器(1)根据每个码字的不同，将输入的光码转换成波长为按规定数值差异化的光码，
所述解码器(3)是具有对应于经所述编码处理光码中心波长的超结构光纤布拉格光栅SSFBG。
2.根据权利要求1所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述多端口光编码器(1)包含阵列波导光栅(10)，所述阵列波导光栅(10)包括：
多个输入端口(11)；
输入平板耦合器(12)，其与所述多个输入端口(11)连接；
输出平板耦合器(13)，其用来从所述输入平板耦合器(12)输入光；
多个光波导(14)；其将所述输入平板耦合器和所述输出平板耦合器连接，各个光波导的长度依次相差规定的数值；
多个输出端口(15)，其与所述输出平板耦合器连接。
3.根据权利要求1所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述多端口光编码器(1)包含阵列波导光栅(10)，所述阵列波导光栅(10)包括：
多个输入端口(11)；
输入平板耦合器(12)，其与所述多个输入端口连接；
输出平板耦合器(13)，其用来从输入平板耦合器输入光；
多个光波导(14)，其将所述输入平板耦合器和所述输出平板耦合器连接，各个光波导的长度依次相差规定的数值；
多个输出端口(15)，其与所述输出平板耦合器连接，
所述多个光波导(14)都包含芯，所述芯的折射率比位于其周围的包层的折射率大，
当将对光进行导波的所述光波导的芯的有效折射率记作ns，
所述多个输出端口(15)与所述输出平板耦合器(13)连接部分的间隔，即多个输出口之间的间隔记作doμm，
所述多个光波导(14)与所述输入平板耦合器(12)多个连接部分的间隔，即所述多个光波导(14)的间隔记作dμm，
被输入的光码的中心波长记作λnm，
所述多个输出端口(15)的数量记作N，
将所述多个输入端口(11)与所述输入平板耦合器连接部分的间隔，即所述多个输入端口(11)之间的间隔记作diμm时，所述di与所述do相等，
所述多个光波导(14)与所述输出平板耦合器(13)多个连接部分的间隔，即所述多个光波导(14)之间的间隔也为所述dμm，
用符号R同时表示所述输入平板耦合器的焦距和所述输出平板耦合器的焦距，所述λ、所述R、所述N、所述ns、所述d和所述do满足等式λR＝Nnsd do。
4.根据权利要求1或2所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述S SFBG具有多个码片，通过改变折射率呈周期性变化的各码片的码片之间的相位，就能进行对应于经所述编码处理光码的时域扩展和相移。
5.根据权利要求1或2所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述SSFBG具有多个码片，
所述多个码片所具有的相位使其可有选择地反射对应于经编码处理的光码的中心波长附近的光，
由此，所述多个码片有选择地反射所述对应于经编码处理光码的中心波长附近的光。
6.一种光码分多址系统，其包括具有编码器的编码部和具有多端口光解码器的中央处理部，其中，多端口光解码器用来对通过所述编码部进行过编码处理的光码进行解码，
所述编码器是具有对应于多端口光解码器中心波长的超结构布拉格光栅SSFBG，
所述多端口光解码器具有如下功能，即，根据每个码字的不同，将输入光码转换成波长为按规定数值差异化的光码，其对通过所述编码器编码处理的光码进行解码。
7.根据权利要求6所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述光解码器包含阵列波导光栅，所述阵列波导光栅包括：
多个输入端口；
输入平板耦合器，其与所述多个输入端口连接；
输出平板耦合器，其用来从所述输入平板耦合器输入光；
多个光波导，其将所述输入平板耦合器和所述输出平板耦合器连接，各个光波导的长度依次相差规定的数值；
多个输出端口，其与所述输出平板耦合器连接。
8.根据权利要求6所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述光解码器包含阵列波导光栅，所述阵列波导光栅包括：
多个输入端口；
输入平板耦合器，其与所述多个输入端口连接；
输出平板耦合器，其用来从输入平板耦合器输入光；
多个光波导，其将所述输入平板耦合器和所述输出平板耦合器连接，各个光波导的长度依次相差规定的数值；
多个输出端口，其与所述输出平板耦合器连接，
所述多个光波导都包含芯，所述芯的折射率比位于其周围的包层的折射率大，
当将对光进行导波的所述光波导的芯的有效折射率记作ns，
所述多个输出端口(15)与所述输出平板耦合器(13)连接部分的间隔，即多个输出口之间的间隔记作doμm，
所述多个光波导(14)与所述输入平板耦合器(12)多个连接部分的间隔，即所述多个光波导(14)的间隔记作dμm，
被输入的光码的中心波长记作λnm，
所述多个输出端口(15)的数量记作N，
将所述多个输入端口(11)与所述输入平板耦合器连接部分的间隔，即所述多个输入端口(11)之间的间隔记作diμm时，所述di与所述do相等，
所述多个光波导(14)与所述输出平板耦合器(13)多个连接部分的间隔，即所述多个光波导(14)之间的间隔也为所述dμm，
用符号R同时表示所述输入平板耦合器的焦距和所述输出平板耦合器的焦距，所述λ、所述R、所述N、所述ns、所述d和所述do满足等式λR＝Nnsd do。
9.根据权利要求6或7所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述SSFBG具有多个码片，通过改变折射率呈周期性变化的各码片的码片之间的相位，就能进行对应于经所述编码处理光码的时域扩展和相移。
10.根据权利要求6或7所述的光码分多址系统，其特征在于，
所述SSFBG具有多个码片，
所述多个码片所具有的相位使其可有选择地反射对应于经编码处理的光码的中心波长附近的光，
由此，所述多个码片有选择地反射所述对应于经编码处理光码的中心波长附近的光。
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