CN1813429B - 使用光频率编码的光通信系统、其光发送装置以及接收装置、反射型光通信装置 - Google Patents
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Abstract
可以不需要光源的光频率的校正，不提高传输带，而使用多个码。将光源的光频宽设为FSR，将所有码的码长设为FSR，并且使其具有正交性。第n光编码信号的各光强度-频率特性设为Cn(f)＝(1+cos(2πsf/FSR+rπ/2))/2(s是1～最大码数/2的整数，r＝0或1)，对光编码信号间赋予正交性。或者，对构成光编码信号的码片排列依次分配连续的光频率码片，输出各码片“1”的光频率，使用例如重复二阶的Hadamard码字(0101)和(0011)并使其连接的连接码的光滤波特性的滤波器，将光源光通过它而得到光编码信号。编码光频率区域(31)和解码光频率区域(32)覆盖光源光频率的漂移范围。图13中的ΔF1、ΔF2是光源光频率的漂移。
Description
技术领域
本发明涉及可将本发明的多个数据序列由不同光码分离地复用的光码分复用(OCDM，Optical Code Division Multiplex)、四相位调制(QPSK，QUADRATURE Phase Shift Keying)或者将正交振幅调制(QAM，QuadratureAmplitude Modulation)技术应用于光通信的光通信系统和用于该系统的光通信装置以及光接收装置、反射型光通信装置。
背景技术
关于将经由光纤将多个本地局连接到中心局(central office)的PON(Passive Optical Network)上的一对多传输，现已提出以下方案：对各覆盖局本地局分配互相为正交关系的虚拟随机扩散码，覆盖局根据分配的扩散码将光信号调制，在中心局将这些光调制信号复用后进一步发送到远方局。以下说明根据该各扩散码将光频区域的光频编码的现有技术。
图1示意地表示一个信道结构和该光码分复用光通信系统中的光频编码(波长编码)。在发送端，来自光源10的波长为宽频带的光信号20入射到编码器11，该入射光信号中，仅编码器11的选择波长31的波长分量被作为通过波长光21分离并波长编码。该编码了的通过波长光21通过光纤13被传送到接收端的解码器12。通过波长光21中，仅来自对应的编码器11的码在解码器12中根据解码器的选择波长32作为解码光信号22通过并被解码。
另一方面，如图1(c)所示，来自不与解码器12的解码的码对应的扩散码的编码器的通过波长光例如根据选择波长分量31’成为波长分量21’，该通过波长光根据解码器12的选择波长分量32，不是码中的所有码片(chip)(光频或波长)都通过，如果有通过的话也仅为一部分，因此不能作为合适的光信号被解码，而成为噪声22’。这里，编码器11以及解码器12例如公开于非专利文献1。
这些现有的编码器以及解码器中，它们所使用的波长为特定的波长，进入编码器11的输入光信号20的波长以及编码器11的选择波长31几乎都不允许从规定的绝对波长的变动。因此，产生以下问题：从接收端对发送端通知发送光信号的波长以及编码器11的选择波长31，发送端必须根据该通知来校正光源10的出射光20、编码器11的选择波长31。
为了解决该问题，例如提出非专利文献2和专利文献1(1999年2月2日发行)中公开的方法。在该提出的方法中，将波长宽为数十nm的LED(发光二极管)等的宽频带光源的出射光，使用由选择波长的温度依赖性小的材料构成的Mach-Zehnder滤波器或者Fabry-Préot滤波器以正弦函数选择波长并波长编码，即对各数据序列的每一个在不同的周期分配波长。
在现有的光通信方法中，根据各数据的每一个中是空间(space)还是标记(mark)，通过中断光信号的强度调制来发送二进制数据序列。
而且，提出在光通信中进行在无线通信方法中进行的四相位调制技术。这是对于一波长的光信号，根据两个数据将其光相位控制为预先决定的四个相位的一个。
为了将多个数据序列复用并光传输，而有“光频分复用(光FDM，或者Optical FDM：Optical frequency division multiplex)或者光波分复用(WDM：wavelength division multiplex)”的光通信方法。在应用了该光波长分复用通信方法的WDM-PON中，为了能够正确复用分离，而须要分别调整由各覆盖局发送的光信号的波长。为了省略这样的波长调整，而提出在各覆盖局中根据数据将从中心局接收的光调制并送回到中心局的光通信系统(例如参照非专利文献3以及专利文献4)。
【专利文献1】日本专利公开平11-32029号公报
【非专利文献1】大柴小枝子等著2002年电子信息通信学会综合大会B-10-80“デ一タレ一ト拡張型時間拡散/波長ホツプ光符号分割多重の実験検討”
【非专利文献2】T.Pferffer等著，Electronics Letters vol.33 No.25 pp2141-2142，1997，“ High Speed optical network for asynchronous multiuser accessapplying periodic spectral coding of bro
【非专利文献3】今井健之等著“反射型SOAによゐWDN-PONシステム用端末のインタ一オプラビリテイ”2003年电子信息通信学会通信ソサエテイ大会B-10-50
【非专利文献4】成川圣等著“半導体光増幅器を用いた波長チヤネルデ一タリライタのフアイバ伝送特性”2003年电子信息通信学会通信ソサエテイ大会B-10-51
文献2和文献3所示的现有的技术是在相当于码的不同的周期将分离的波长分配给各数据序列的OCDM(Optical code division multiplex)，但与各数据序列(信道)对应的光码互相没有正交性，所以在包含少的周期的狭窄光频宽的分配中互相受到干涉，S/N(信号/噪声)变差。因此，例如分别给第一数据序列的光的频差设为λ1，作为基准的光频波长设为λ0时，不仅光频λ0～λ0+λ1的一周期，还以包含多个周期λ0～λ0+2λ1、λ0～λ0+3λ3、......的宽光频宽对第一数据序列分配，对第二数据序列不仅分配频率λ0～λ0+λ2的一个周期，还分配包含多个周期λ0～λ0+2λ2、λ0～λ0+3λ2、......的宽光频宽，对第三数据序列不仅分配频率λ0～λ0+λ3的一个周期，还分配包含多个周期λ0～λ0+2λ3、λ0～λ0+3λ3、......的宽光频宽，以下也同样分配。这样，就提高了S/N。
但是，在正弦函数的周期分离的波长数少的情况下，无法忽略信道光信号间干涉，难以复用多个数据序列对应的信道光信号而不使错误率恶化。从而，为了抑制信道光信号间干涉，需要将光源的出射光的频率设为宽带宽，以便对于将波长宽近似为无限大充分的数目的波长复用。为了使用宽带宽光源，而发生传输路径的波长分散的影响引起的波形恶化、传输频带限制的问题，存在无法高速传输的问题。而且，由于需要宽频带的光，所以由于波长分散的影响，在发送接收间的距离长的情况下，产生信噪比恶化的问题。进而，由于仅通过周期来分离信道，所以存在光源的出射光的频宽和可以由滤波器选择的光频数有限制，且最大的信道数无法增加的问题。
而且，将现有的无线通信方法中实用化的四相位调制技术应用于光通信，根据调制信号(数据)控制光频信号的光相位时，与μm级的光波长相比，以充分正确的级的数十分之一的数纳米级的精度控制光相位的实用化是目前的困难点。
而且，非专利文献3所示的光波长复用PON中，为了向中心局发送数据而使用的光信号作为无调制的连续光从中心局发送到覆盖局。从而，该无调制连续光从中心局向覆盖局的传输中没有用于信息传输，其成为差的信息传输效率。在非专利文献4中所示的装置中，由于不将无调制连续光从中心局发送，所以信息传输效率比非专利文献3所示的装置高，但由中心局中发送的下行光信号的消光比差，该消光比差的下行光信号由覆盖局可作为上行光信号用于信息传输。因此，下行光信号的消光比差，通信质量恶化。
发明内容
本发明有第一方面～第三方面，都使用第i码的函数Ci(f)以及其余函数(1-Ci(f))，这满足以下的条件。
函数Ci是Ci(f)＝Ci(f+PFRi)成立的周期函数，函数Ci(f)的函数值取从0到1的值，
光频宽FSR是在从规定的光频Fst到规定的光频Fla的范围内，各码的函数的重复周期的公倍数的码长FCL的自然倍数的光频宽，
函数Ci(f)的余函数是从1减去该函数Ci(f)的函数(1-Ci(f))
函数Ci(f)和函数(1-Ci(f))之间，
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df的关系成立，
∫df是关于从Fst到Fla位置的任意的区间FSR中的f的定积分，
函数Ci(f)和除了第i码以外的任意的第j码的函数Cj(f)以及该函数Cj(f)的余函数(1-Cj(f))之间，
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df的关系成立。
根据本发明的第一方面，应用于光码通信，在发送端，对于二进制数据序列的各数据的每一个，以与其值对应的第i码的函数Ci(f)以及其余函数(1-Ci(f))的至少一个作为光强度-频率特性的光编码信号，在至少函数之间正交的周期FSR生成并发送，
在接收端，从第一强度信号和第二强度信号的差所对应的第一差信号再生数据序列，第一信号来自接收光信号，与基于函数Ci(f)光强度-频率特性为Ci(f)的光信号的光强对应，
第二信号来自接收光信号，与基于余函数(1-Ci(f))光强度-频率特性为(1-Ci(f))的光信号的光强对应。
根据本发明的第二方面，虚拟地进行例如正交相位调制，
在函数Ci(f)的重复周期PFRi除以小于或等于光频宽FSR的任意的光频宽的余数设为Δf，相位2π(Δf/PFRi)设为对于函数Ci(f)的相位差，
与仅所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的第i码的函数Ci(f+Δf)相等的函数设为Ci’(f)＝Ci(f+Δf)，
在函数Ci’(f)和函数Cj(f)以及其余函数(1-Cj(f))之间，
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj′(f))df的关系成立，
在发送端，将二进制数据序列分离为多个分离数据序列，对该分离数据序列每一个产生光信号，所述光信号具有表示为对于互相不同的码的函数，对于每个数据的基于其值的函数以及其余函数的至少一个的光强频率特征，将这些信号合成从而作为光编码信号发送，
在接收端，基于对应于所述各分离数据序列的函数以及其余函数，分别求将这些各函数分别作为光强特性的光信号的光强差，并分别再生分离数据序列。
根据本发明的第三方面，应用于反射型光通信，至少在光频宽FSR的光频带输入光强度-频率特性为函数Cj(f)或者余函数(1-Cj(f))的接收光信号，该接收信号被输入光滤波频率特性为函数Ci(f)的编码器并输出光信号，光滤波频率特性为余函数(1-Ci(f))的反转编码器中也输入接收光信号并输出反转光信号，
对于输入二进制的每一个，根据输入二进制数据序列的各数据，将光信号和互补光信号选择合光并作为光编码信号发送。
根据本发明的第一方面的结构，函数Ci(f)被连续重复，如果在Fst～Fla内的频率范围内，则只要发送任意的位置的光频宽FSR的光编码信号就可以，从而光发送装置的光源和编码器、光接收装置的解码器等光频率即使漂移，也从接收端通知发送光频率，不必在发送端调整频率。而且，对于多个数据序列，通过使用光强特性Ci(f)互相正交的光编码信号，可以光码复用多个光编码信号，在该情况下，所有的光编码信号的光频宽FSR也可以是相同值，不必特别扩大光频宽。
根据本发明的第二方面的结构，由于对于每个分离数据序列的数据控制光强度-频率特性的函数，所以与调制光频信号的光相位的情况相比，调制的控制精度可以明显地粗糙，可以容易地实现。
根据本发明的第三方面，不必发送用于作为上行光信号发送回的无调制下行光信号，而且由于下行光信号和上行光信号的两光强度-频率特性函数互相正交，所以下行数据不论是标记的情况还是空间的情况，都可以输出相同的光强的标记或者空间的上行光信号，不会使下行光信号的消光比降级，不用担心通信质量下降。
附图说明
图1(a)是表示现有的光码复用方法的系统结构的图，图1(b)以及图1(c)分别是表示光源光波长、编码器的选择光波长、其透射光、解码器的选择光波长、其透射光的例子的图。
图2表示应用本发明的第一工作模式的复用通信系统结构例，图2(a)是表示其光发送装置的图，图2(b)是表示光接收装置的图。
图3表示应用本发明的第一工作模式的其它复用通信系统结构例，图3(a)是表示其光发送装置的图，图3(b)是表示光接收装置的图。
图4是表示应用了本发明的第一工作模式的通信系统结构例。
图5(a)是表示光源频率的漂移的图，图5(b)是表示编码光频区域的图，图5(c)是表示解码光频区域的例子的图。
图6(a)、图6(b)、图6(c)是分别表示实施例1中的扩散码的例子的图。
图7是表示实施例1-2的编码器的结构例的图。
图8是表示实施例1-2的解码器的结构例的图。
图9是表示实施例1-2的编码器/解码器的滤波器的结构例的图。
图10(a)是表示一阶Hadamard矩阵的图，图10(b)是表示二阶的Hadamard矩阵的图，图10(c)是表示Hadamard矩阵的推递公式的图。
图11(a)以及图11(b)是表示实施例1-3中使用的二阶Hadamard矩阵所对应的编码的码(连接码)的例子的图。
图12是表示实施例1-3的解码器的结构例的图。
图13(a)是表示在实施例1-3中不产生光源频率漂移的情况，图13(b)以及图13(c)是分别表示在实施例1-3中产生了光源频率漂移的情况的光源光频率、编码光频率区域、编码光信号、解码光频率区域、解码滤波光信号的例子的图。
图14是表示实施例1-3的编码器/解码器的滤波器的结构例的图。
图15是表示实施例1-3的解码器的其它结构例的图。
图16是表示实施例1-3的编码器/解码器的滤波器的其它结构例的图。
图17是表示实施例1-3的编码器/解码器的滤波器的其它结构例的图。
图18是表示实施例1-3的编码器/解码器中使用的可变延迟线的例子的图。
图19是表示实施例1-3的编码器/解码器中使用的可变延迟线的其它例子的图。
图20(a)表示实施例1-3中没有编码频率区域的漂移的情况，图20(b)以及(c)是表示实施例1-3中有漂移的情况的各光源光频率、编码光频率区域、编码光信号、解码光频率区域、解码信号的关系例的图。
图21是表示实施例1-3的编码器/解码器的滤波器的其它结构例的图。
图22是表示实施例1-3的编码器的其它结构例的图。
图23是表示实施例1-3的解码器的其它结构例的图。
图24是表示实施例1-3的编码器的其它结构例的图。
图25是表示实施例1-3的解码器的其它结构例的图。
图26是表示实施例1-3的解码器的其它结构例的图。
图27是表示实施例1-3的解码器的其它结构例的图。
图28是表示本发明的第一工作模式的编码器以及解码器的组合结构例的图。
图29是表示可以应用第一工作模式的通信系统的结构例的图。
图30是表示应用了本发明的第二工作模式中的实施例2-1的通信系统的结构例的图。
图31表示与两个数据对应的相位和三角函数的虚拟载波的关系例，图31(a)是相位0的情况的图，图31(b)是相位π/2的情况的图，图31(c)是相位π的情况的图，图31(d)是相位3π/2的情况的图。
图32-1是表示实施例2-1中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的0相位调制输出的情况的关系例的图。
图32-2是表示实施例2-1中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的π/2相调制输出的情况的例子的图。
图32-3是表示实施例2-1中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的π相调制输出的情况的例子的图
图32-4是表示实施例2-1中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的3π/2相调制输出的情况的例子的图
图33是表示图30中的相位调制部130的结构例的图。
图34是表示实施例2-2中的光发送装置的结构例的图。
图35(a)是表示实施例2-3中的光发送装置的结构例的图，图35(b)是表示图35(a)中的调制器132的变形例的图。
图36(a)是表示QPSK中的坐标上的信号点的图，图36(b)是表示数据组和坐标点和选择滤波相位的关系的图。
图37-1是表示应用了实施例2-4的通信系统中的光发送装置的结构例的图。
图37-2是表示实施例2-4的光接收装置的结构例的图。
图38(a)是表示QAM中的坐标上的信号点的图，图38(b)是表示数据组、选择相位以及强度、比较器241以及242的各输出的关系的图。
图39是表示实施例2-4中的光发送装置的其它结构例的图。
图40是表示应用了实施例2-5的通信系统的结构例的图。
图41表示实施例2-5中的滤波特性的例子，图41(a)、图41(b)、图41(c)、图41(d)分别是相位0、相位π/2、相位π、相位3π/2的各情况的图。
图42-1是表示实施例2-5中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的0相调制输出的情况的关系例的图。
图42-2是表示实施例2-5中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的π/2相调制输出的情况的例子的图。
图42-3是表示实施例2-5中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的π相调制输出的情况的例子的图。
图42-4是表示实施例2-5中的光源输出、调制输出、滤波特性、接收端的滤波输出、检测强度的3π/2相调制输出的情况的例子的图。
图43(a)是表示实施例2-5中的码片数L＝24、P＝4、n＝1、S＝6的情况的光频率特性函数的例子的图，图43(b)是对图43(a)的例子设为S＝3的情况的例子的图。
图44表示实施例2-5中的码片数L、相位漂移量P、约数S、Q和n的关系例，图44(a)是P＝0的图，图44(b)是P＝1的图，图44(c)是P＝2的图。
图45是表示实施例2-8的光发送装置的结构例的图。
图46是表示图45中的各S码片光源的光码片的例子的图。
图47是表示应用了实施例2-9的通信系统的结构例的图。
图48-1是表示应用了实施例2-11的通信系统中的光发送装置的结构例的图。
图48-2是表示实施例2-11的光接收装置的结构例的图。
图49是表示本发明的第三工作模式中的反射型光通信装置的实施例的功能结构图。
图50(a)以及图50(b)是表示将第三工作模式中的光频率特性作为码片函数的例子的图。
图51是表示作为图49中的编码器440M以及440S具有码片函数的结构例的图。
图52是表示第三工作模式的装置的其它实施例的功能结构图。
图53是表示并联设置了发送电路以及接收电路的第三工作模式的例子的功能结构图。
图54是表示第三工作模式中码片函数的例子的图。
图55是表示第三工作模式的与反射型光通信装置对置的光通信装置的例子的功能结构图。
图56是表示在第三工作模式中并联设置具有三角函数滤波特性的发送电路和接收电路的例子的功能结构图。
图57是表示图53中的合光器的其它例子的功能结构图。
图58是表示在第三工作模式中并联设置发送电路和接收电路的例子的功能结构图。
图59是表示在实施例3-5中的发送电路的后面级联接收电路的例子的功能结构图。
图60是表示在实施例3-4中的发送电路的后面级联接收电路的其它例子的功能结构图。
图61是表示在实施例3-5中的接收电路的后面级联发送电路的例子的功能结构图。
图62是表示在实施例3-5中的接收电路的后面级联发送电路的其它例子的功能结构图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式，在以下的说明中，对于对应的部分，在附图中赋予相同的参照号并省略重复说明。
第一工作模式(光码复用)
本发明的第一工作模式可进行光码复用，但也可以不光复用，即应用于一个数据序列的光通信中，为了使该项的标题容易与实施方式区分，而加上括号写为(光码复用)。
首先说明可以应用本发明的发送和接收端装置的例子。图2(a)表示应用第一工作模式的光发送端装置的例子。n＝1、2、......、N(N为大于或等于2的整数)，光源10n和编码器11n的组通过光纤14n连接到合波器15(multiplexer)。各编码器11n中输入数据序列Dn，数据序列Dn由编码器11n编码为光编码信号，通过光纤14n输入到合波器15，与其它的光编码信号合成，从合波器15输出复用光编码信号。图2(a)所示的例子中，合波器15与各编码器111、......11N分离，并且这些合光器和编码器之间的距离互相不同也可以。
如图3(a)所示，编码器111、......11N和合波器15被设置于同一位置，也可以对编码器111、......11N共同设置光源10。也可以是图2(a)所示的结构和图3(a)所示的结构的组合。
如图2(b)所示，光接收端装置中，输入分配器16的复用光编码信号被分配给N个光信号，通过各个光纤181、......、18N被输入解码器121、......、12N，各数据序列D1、......、DN被分离解码。分配器16和解码器121、......、12N分离，其距离也可以互相不同。如图3(b)所示，分配器和解码器121、......、12N也可以被设置在同一位置，也可以是图2(b)所示的结构和图3(b)所示的结构的组合。
[实施例1-1]
图4表示将本发明第一工作模式的原理应用于单信道通信系统的实施例1-1。该实施例1-1与现有的光通信系统同样，具有光源10、编码器11、解码器12、光传输路径(光纤)13，进而，该实施例1-1中包括分散补偿器17，由于光传输路径的频率分散而在依赖于频率的传播延迟时间中产生不同，所以进行平均补偿，以便构成光编码信号的各频率分量的发送接收间的延迟时间相同。该分散补偿器17的补偿对象的光频区域至少比用作光编码信号的光频区域宽。
光源10至少在编码器11的编码对象光频区域中(光频Fst到Fla)在本例中至少输出相当于码长FCL(后述的PFRi的公倍数)的光频宽FSR的光信号。也就是说，在本例中FCL＝FSR。
来自光源10的光信号20由编码器11编码为光频带中的光编码信号。在本实施例1-1中使用的编码器11与现有的通信系统中的编码器不同，在光频区域生成在光通信系统中使用的所有的编码的码(码字)的码长FCL相等的光编码信号。所述光频区域中的光编码信号具有如下的性质。第n光编码信号的强度是光频f的函数Cn(f)(此后也称作编码的码)，该函数值Cn(f)是从0到1的值，编码器11的编码对象光频区域Fst～Fla中的任意的码长FCL(在本例中为FSR)的区间的函数值Cn(f)的积分值是FSR除以2的值，编码器11n中的光透射比的光频率特性在该编码对象光频区域Fst～Fla中，一般在码长FCL的周期内重复相同的函数Cn(f)。而且，下式成立。
Cn(f)＝Cn(f+FCL)n＝1、......、N (1)
∫Cn(f)＝FCL/2 (2)
以下，光强的光频率特性函数为Cn(f)的光编码信号也标记为Cn(f)，换言之，Cn(f)表示光强度-频率特性函数、第n编码的码或者第n光编码信号。而且，用语“第n(光编码信号)”对应于其它实施方式中的用于“第n(光编码信号)”，进而，标记“(函数或者编码的码)Cn(f)”对应于其它实施方式中的“(光频率特性函数或者码)Cn(f)”。
本实施例1-1中将编码器11中生成的光编码信号解码的解码器12，对应于第n光编码信号Cn(f)，解码器12n在该解码对象光频区域中连续重复一周期等于码长FCL的函数(此后也称为解码的码)Dn(f)，Dn(f)用下式表示。
Dn(f)＝Cn(f)-Cn’(f) (3)
这里，Cn’(f)是第n编码的码Cn(f)的光强的反转值(reversed version)，其函数值Cn’(f)是函数值Cn(f)的反转值，下式的关系成立。
Cn(f)+Cn’(f)＝1 (4)
第n光编码信号的光频f的值Cn(f)和将第n光编码信号解码的解码器的解码的码Dn(f)的内积，在编码器的编码光频区域和解码器的解码光频区域中包含的光源的光频宽FSR(在本例中FCL＝FSR)连续的光频区域中关于光频f积分的值，是不为零的有限值FSR/4，下式的关系成立。
∫Cn(f)·Dn(f)df＝FSR/4 (5)
另外，算式(5)的积分由光源的光频宽FSR进行。FSR为周期FCL的正好自然数倍，但在本实施例中FSR＝FCL。
第n光编码信号Cn(f)和将第n光编码信号Cn(f)以外的第m光编码信号Cm(f)(m＝1、......、N并且除了m＝n)解码的解码器12n的解码的码Dm(f)的内积，在编码器的编码光频率区域和其解码器的解码光频率区域中包含的光源光频宽FSR连续的频率区域中积分的值为零，下式的关系成立。
∫Cn(f)·Dm(f)df＝0 m≠0，m＝1，......，N (6)
如图2以及图3所示，假设复用的数据序列的数为多个N，对这些第1、......第N数据序列分配第1、......、第N编码的码，第1、......、第N编码的码的码长FCL为互相相等的值。编码器11n的编码对象频率区域设为比光编码信号的码长FCL宽，通常编码器11n根据第n数据序列的数据，生成并输出将从光源输入的码长FCL的自然数倍的光频宽、在本例中将FSR的光信号在光频率区域编码的光编码信号Cn(f)。例如，数据为“1”(标记)时光编码信号Cn(f)被输出一码长，数据为“0”(空间)时不输出光编码信号Cn(f)。另外，标记、空间对应于两种调制单位信号的一个和另一个。
在从将N个数据序列复用作光编码信号的光信号将第n数据序列解码的解码器12n中，如从算式(3)、算式(5)所理解的，分别取输入的复用光编码信号和第n码信号Cn(f)以及反转光编码信号Cn’(f)的各内积的积分，并取这些积分值的差，并根据该差大于或等于规定值还是小于规定值，从而输出“1”或“0”作为解码数据。
这样，在该实施例1-1中，与对每个数据序列使用不同的波长周期的现有例不同，将所有光编码信号互相正交的光频宽设为码长FCL的自然倍数的光频宽FSR(FCL＝FSR)，编码器11n的穿透率的光频率特性在该编码对象光频区域Fst～Fla内Cn(f)连续被重复，解码器12n的穿透率的光频率特性也在该解码对象光频区域Fst～Fla内Dn(f)连续被重复，所以各光编码信号被保持算式(5)和算式(6)所示的性质，即使改变其积分的光频率上的位置，各光编码信号的解码器中的内积的积分值也不变化。从而，在该实施例1-1中，编码的光源的光频宽FSR一定，该光频率如果包含于编码器的编码光频区域和解码器的解码光频区域中，则由于光源的光频变化，对应的编码器的光编码信号由解码器作为相同的输入强度的光编码信号接收，与该解码器不对应的其它的光编码信号的干涉不增加。例如，如图5(a)所示，来自光源10的输出光信号的光频率为fL1～fL2＝FSR，该光频宽为全部码重复的光频宽FCL的自然倍数，(在本实施例中，是作为自然数选择了1的例子。)该光频宽fL1～fL2分别包含于图5(b)、(c)中分别表示的编码器11n的编码光频区域、解码器12n的解码光频区域中。从而，由于光源10的输出光的光频率漂移，例如即使如虚线所示那样偏离，如果其在编码光频区域以及解码光频区域内，则在相当于光源的光频宽的FSR(在本例中等于码长FCL)中积分输入光编码信号复用信号和解码的码Dn(f)的内积从而进行对于该光频漂移的光频信号的解码，并且由于有算式(1)以及(2)的关系，所以与漂移前得到相同解码结果，而且也没有干涉的增加。同样，编码光频区域以及解码光频区域即使由于漂移而偏离，也可以进行良好的解码。传输由该合波器15(参照图2、图3)生成的复用光编码信号的光纤的光传输频带与光源的光频宽FSR相比，只要是充分覆盖光源的光频率变动程度的大小就可以。所述编码光频区域以及所述解码光频区域也只要与所述光传输频带相同就可以。换言之，在该第一工作模式中，由于码之间互相正交，所以只要光源的光频宽FSR与所有码的码长FCL相同就可以，在该情况下，在光纤中传输所需的光频宽只要是在码长FCL上加上光源的光频率变动的光频宽就可以。
因此，文献2所示的现有技术中，扩散码之间互相为不正交的关系的光源频率所使用的周期码，为了抵消码间干涉，而需要用于从正弦函数光取出充分多个周期的宽频带的光源，但在实施例1-1中，不需要这样的宽带的光源，光源10出射光只要是与相同的码长FCL对应的光频宽(周期宽)就可以，传输频率(波长)频带宽可以被缩窄对应量，可以抑制光传输路径的波长分散的影响的波形恶化、传输带宽限制的问题。
进而，通过设置分散补偿器17，传输距离的不同引起的符号间的正交性的崩溃也可以减轻。
如上所示，在本实施例1-1中，是编码器的编码对象的光频区域比光编码信号的码长FCL大的光频宽，使用具有从算式(1)到算式(6)表示的特性的光编码信号，并且例如图2(b)或2(b)中虚线所示那样在解码器之前或之后包括分散补偿器17，从而不管编码器和解码器之间的距离，在光源的输出信号光频率在编码器中作为编码对象的光频范围内变化的情况下，如果光源的输出光信号的光频宽不变化，则对应的解码器的输出光编码信号在解码器中作为相同的输入强度的光编码信号接收，由于不与解码器对应的其它的光编码信号的干涉不增加，所以光源的输出信号光频允许从规定的绝对频率的变动，并可以不需要光源的输出信号光频率的校正。
[实施例1-2]
第一工作模式的实施例1-2将实施例1-1具体化，是作为编码函数C(f)使用三角函数的例子。在本实施例1-2中，使用尽可能小的a的值(正整数)，并且以相同的a值生成r’个码的情况下，a取从1到最大码数(最大覆盖编码器数)N除以2的值N/2的整数值，在将r设为2的余数的0或1的情况下，作为第n光编码信号Cn(f)使用下式表示。
Cn(f)＝(1+cos(2·π·a·f/FCL+r·π/2))/2 (7)
该光编码信号函数值Cn(f)是从0到1的值，编码器11n的编码对象中的任意的光源光频宽FSR(在本例中FSR＝FCL)的区间的积分值是FCL/2，编码器11n在作为编码对象的光频区域中，光透射特性在其码长FCL的周期内重复函数值Cn(f)，满足实施例1-1中的算式(1)和算式(2)。
图6中表示本实施例1-2的光编码信号Cn(f)的例子。图6的横轴是以码长FCL标准化了的光频率、纵轴是强度，图6(a)、图6(b)、图6(c)分别对应于值a＝1、2、3，虚线和实线分别表示r＝0和r＝1的光编码信号。该光编码信号Cn(f)除了Cn(f)＝0以外，还具有与各码片对应的单一频率光信号以其排列顺序模拟地变化的强度，与现有的图1所示的码片对应中有“1”或“0”的单一频率光信号的扩散码不同。
将第n光编码信号Cn(f)解码的解码器12n的解码的码Dn(f)用下式表示。
Dn(f)＝(1+cos(2·π·a·f/FCL+r·π/2))/2-1 (8)
将第n光编码信号Cn(f)和第n光编码信号解码的第n解码的码Dn(f)的内积，在编码器的编码光频率区域和解码器的解码光频率区域中包含的光源光频宽FSR连续的频率范围内积分的值成为不为零的有限值FSR/4，第n光编码信号Cn(f)，和将第n光编码信号以外的第m光编码信号解码的解码器的解码的码Dm(f)的内积，在编码器的编码频率区域和解码器的解码光频区域中包含的光源光频宽FSR连续的频率区域积分的值为零，满足实施例1-1中的算式(5)和(6)。
图7中表示本实施例1-2使用的编码器11n的结构例。作为编码器11n使用由将光输入分离入光程长不同的两组光路径41、42，和与它们光耦合并将输入的各光在两组光路径上合成波的一对耦合器43、44构成的Mach-Zehnder干涉计。输入耦合器43的一个输入端口的光从两个输出端口分别被输入到光路径41、42。耦合器44的一个输出端口上主要输出由光路径41和42的光程差决定的光频率和其整数倍的光频率分量的光，从另一个输出端口主要输出其它光频率分量。该光频率的选择特性不仅是开和关，由于是平稳的特性，所以例如在图5(a)中在选择光频率(标准化)为f1的情况下，成为选择光频率f1且强度为1的余弦波状的光输出。
从而，从耦合器44的一个输出端口，作为输出A输出算式(7)所示的第n光编码信号Cn(f)的光。从另一个输出端口作为输出B输出反转光编码信号Cn’(f)。
图8表示实施例1-2中使用的解码器12的结构例。复用光编码信号被输入由光程长度不同的两组光路径51、52，和将光在两组光路径中光耦合的耦合器53、54构成的Mach-Zehnder干涉计55，作为Mach-Zehnder干涉计55的输出端的一个输出A，输出算式(7)所示的第n编码的码Cn(f)的光频率信号，通过检测器56a作为电信号检测出该输出的光强。作为Mach-Zehnder干涉计55的另一个输出B，将算式(7)中表示的第n光编码信号Cn(f)反转了的光编码信号Cn’(f)被输出，检测器56b作为电信号检测该输出Cn’(f)的光强。输出A对应于输入复用光编码信号和编码的码Cn(f)的内积值，输出B对应于输入复用光编码信号，和从1减去编码的码Cn(f)的Cn(f)的反转码(1-Cn(f))的内积，检测器56a的输出对应于将输出A关于解码对象光频率区域Fst～Fla的范围中包含的光源的光频宽FSR的光频率f积分的值，检测器56a的输出对应于在解码对象光频率区域Fst～Fla中包含的光源的光频宽FSR中关于f积分的值。由强度差检测器57从检测器56a检测出的光强减去检测器56检测出的光强被输出，并得到解码器12n中的解码输出。例如，强度差检测器57的输出大于或等于阈值则输出数据“1”，如果小于阈值则输出数据“0”。
这样，实施例1-2也于实施例1-1同样，与使用了不同的光码之间的码长不同的周期码的文献2的现有例不同，由于光编码信号之间互相正交，所以不同的码信号之间的码长的内积的总和为零，与使用了没有正交的周期码的现有例相比，码间干涉少。
在本实施例1-2中，由编码的码编码的光源的光输出的光频宽一定，从光源的输出光的光频如果包含于编码器的编码光频率区域和解码器的解码光频率区域中，则不受到光源的光频变化的影响，这也与实施例1-1同样。而且，与使用没有正交的周期码的现有例不同，不需要在可以忽略码间干涉的尽可能多的周期内输出光的光源，换言之，从光源的输出光的光频宽不必特别宽，传输频带与光源的光频宽FSR相比，只要扩宽到覆盖光源的光频变动的程度就可以，由于没有必要那么宽，所以可以抑制传输路径的波长分散的影响引起的波形恶化、传输带宽限制的问题。
而且，在该实施例1-2中，函数的周期，即除了算式(7)中的a的变更，光编码信号的光频率轴上的开始位置的相位变化π/2，换言之通过将算式(7)中的r变化为0或1，与仅变更周期(a)并编码的情况相比，可以实现加倍的编码的码数。
[实施例1-2的变形例]
在前述的实施例1-2中，仅在数据序列中的数据“1”(标记)时输出光编码信号，但在数据“0”(空间)时也可以输出光编码信号。换言之，第n数据序列中的数据“1”(标记)时输出第n光编码信号Cn(f)，在数据“0”(空间)时输出第n光编码信号Cn(f)的反转光编码信号Cn’(f)。作为用于此的编码器11n，在图7中输出端耦合器44的后级如虚线所示设置切换器45，并将输出A和B输入它，由数据序列Dn的各数据控制切换器45，在数据为“1”(标记)时将输出A输出，在“0”(空间)时将输出B输出，设为从无返回到零(non-return-to-zero)的光调制信号。
在本实施例中，光编码信号在标记时，算式(9)和(10)成立。
∫Cn(f)Dn(f)＝FSR/4 (9)
∫Cn(f)Dm(f)＝0 (10)
在空间时，算式(11)和(12)成立。本例也是FCL＝FSR。
∫Cn′(f)Dn(f)＝-FSR/4 (11)
∫Cn′(f)Dm(f)＝0 (12)
在本实施例中，由光源的光频宽FSR进行积分，但有时其宽FSR与码长FCL相等。
从而，与仅发送标记的光信号，且强度差检测器57的输出在标记时为FCL/4，在空间时为0的所述例子相比，在标记和空间的码时，作为强度差检测器57的输出得到双倍(3dB)大的信号。从而，信噪比也提高3dB，所以可以将FSR减小相应的量，并可以减轻传输路径的波长分散的影响。另外，如图7中虚线所示，在输入端耦合器43的前级设置切换器45，根据数据的Dn的标记和空间将输入光切换输入到耦合器43的两个输入端口的一个和另一个，也可以仅从输出端耦合器44的一个输出端口输出输出光。而且，也可以将标记(“1”)和空间(“0”)的码切换。换言之，标记(“1”)以及空间(“0”)和光编码信号Cn(f)以及Cn’(f)的对应也可以任意。
作为编码器11n，也可以是如图9所示的结构。与LN调制器同样，在具有电光学效果的例如LiNbO3结晶所构成的平面光波电路基板46上构成两个波导47、48，在这些波导47、48的两端部的附近它们互相接近并构成耦合器43、44，通过使用电光学效果的电场的双折射率变化，为了在由这些耦合器43、44间的波导47、48构成的两组光路径41、42间产生延迟差，而设置用于在至少一个光路径41(或42)上施加电场的一对电极49。从一对电极49之间施加到光路径(波导)的电压被调整为由编码器11n选择输出满足对应于各光编码信号Cn(f)的算式(7)的光频(波长)信号。
如图9中括号所示，在平面光波电路基板上构成光路径51、52，耦合器53、54，可以将解码器12n作为Mach-Zehnder干涉计、即滤波器同样地构成。在该情况下，调整施加到电极49的电压以满足算式(8)。
通过设为该图9所示的结构，可以变更施加到电极49的电压从而变更编码的码Cn(f)或者解码的码Dn(f)，由于对每个编码的码不产生不同的编码器/解码器的组也可以，所以可以削减装置的制作成本。
而且如图9所示，在温度均匀地变化的相同平面光波电路基板46上构成两组编码器11n和11m(n≠m)，由这些编码器11n和11m，算式(7)中的a的值相同且生成r的值不同的第n光编码信号Cn(f)和第m光编码信号Cm(f)。该两个光编码信号Cn(f)、Cm(f)在相同光频率特性时为π/2的相位差，所以将它们编码的编码器11n和11m不同步地温度变动时，由于温度变化引起的折射率以及光程长度变化而滤波的光频率漂移，这些光编码信号Cn(f)和Cm(f)的互相关值恶化。但是，根据图9所示的结构，编码器11n和11m安装在温度均匀变化的相同的平面光波电路基板上，所以可以抑制温度变动造成的互相关阈值的恶化。
[实施例1-3]
第一工作模式的实施例1-3，作为构成光编码信号的各光频分量的码片的强度取1或0。可以应用该实施例1-3的通信系统的结构例与图4所示的同样。
由该实施例1-3中的编码器11n生成的光编码信号与实施例1-1以及1-2同样，第1～第N光编码信号的码长为同一长度FCL，并且互相具有正交性。这样的光编码信号还具有以下的性质。从连续重复码长FCL的编码的码Cn(f)而连接的连接码任意地挑选出码长FCL连续的码片的码片列中的“1”的码片数和“-1”的码片数均衡(相同数)，并且由从互相不同的编码的码分别生成的互相不同的连接码分别任意地挑选出码长FCL连续的码片的码片列间，在码片排列的相同位置，码片的值同时成为“1”的数和同时成为“-1”的数相等。这样，由码片构成的码的情况下，码长仅仅是没有单位的无名数。该码长、即构成码的码片(tip)的数目和码片的光频宽的积相当于光频宽FCL。在这方面，可以说也包含先前的实施例，码长是全部码重复的光频宽FCL。
这样的码例如可以使用Hadamard码制作，图10(a)表示一阶Hadamard矩阵H1，图10(b)表示二阶的Hadamard矩阵H2，图10(c)表示Hadamard矩阵的推递公式Hn。Hadamard码将Hadamard矩阵的第一行以外的行取出，将0置换为1，将1置换为-1。在二阶Hadamard矩阵的情况下，Hadamard码是矩阵的第二行的码2[0101]、第三行的码3[0011]、第四行的码4[0110]。分别连续重复这些码2～4并连接的各连接码分别为[...010101010101...]、[...001100110011...]、[...011001100110...]。这里，码3的连接码和码4的连接码成为一码片码漂移的关系，所以在该实施例1-3中成为相同的编码的码，所以仅使用其中一个。
由编码器11n将以该排列顺序连续的光频率依次分配给这样的连接码的各码片对应，与输入光中的“1”的码片对应的光频率分量被选择输出并被编码。与码C1＝(0101)的连接码对应的编码器的选择光频率成为如图11(a)所示那样，与码C2＝(0011)的连接码对应的编码器的选择光频率成为如图11(b)所示那样。
作为编码器11n，输入来自光源的码长FCL的自然数倍的连续的频宽FW(FSR)的输入光，从而与编码的码Cn(f)的连接码的各码片对应从而滤波选择光频信号(分量)，作为与第N数据序列对应的光编码信号Cn(f)输出该滤波选择了的光频信号，或者在第N数据序列的数据“1”时与所述码片对应的光频信号(分量)，“0”时断开，从而也可以作为第N数据序列的光编码信号Cn(f)。这样，编码了的各光编码信号包括从所述连接码任意地挑选出的码片列具有的性质，保证了互相不同的光编码信号间的正交性。
解码器12n也与编码器11n同样与连接码对应来滤波选择输入光的光频分量(信号)，至少将相当于解码光频率区域Fst～Fla的频宽设为解码的对象。图12表示解码器12n的结构例。复用光编码信号由分配器61分配给合波器62a和滤波器62b，通过合波器62a来滤波选择与对应的编码器11n相同的顺序的光频信号、即与相同码片对应的光频信号，通过滤波器62b来滤波选择与将对应的编码器11n的编码的码反转了的码对应的光频信号、即与编码器11n不选择的光频信号对应的光频信号。合波器62a选择了的光频信号的光强由检测器63a检测，滤波器62b选择了的光频信号的光强由检测器63b检测，由强度差检测器64从检测器63a的输出减去检测器63b的输出并输出。这样，从编码器11n输出的光内，至少与构成编码的码的连续的码片相当的光编码信号被解码。
根据实施例1-3，参照图13说明不被光源光频率的漂移影响的情况。图13(a)表示没有光源波长的偏移的状态。从光源输出码长FCL的连续的光源频宽FW的光信号20，光信号20其码片值为与“1”对应的光频信号由编码光频区域31的编码器11n滤波选择并生成输出光编码信号21。该光编码信号21由解码光频区域32的解码器12n作为解码光22滤波选择并被解码。
如图13(b)所示，光源频率漂移ΔF1时，在编码器11n中，在编码光频区域31中将光信号20编码输出的部分向同一方向偏离ΔF1，并输出光编码信号21，而在解码器12n中将输入光复用信号解码的部分向同一方向偏离ΔF1，并输出解码光22。
同样，如图13(c)所示，即使光源频率的漂移大到ΔF2，其漂移的光信号20如果在编码光频区域31内并且在解码光频区域32内，则分别在其区域内偏离了ΔF2的部分进行编码以及解码，在任何情况下，如前所述，保持光编码信号21与不同的光编码信号的正交关系。
另外，在光信号中，作为其强度不可能有负的分量，所以容易理解，将码片“-1”设为“0”时，将码Cn(f)和解码的码Cn(f)以及其反转码(1-Cn(f))的各内积，仅各个光源频宽FW关于光频率f的定积分的值中，下式的关系成立。
∫Cn(f)·Cn(f)df＞∫Cn(f)·(1-Cn(f))df (13)
[实施例1-3的编码器/解码器的滤波器例子]
以下说明，在该实施例1-3中使用的连续地将光信号编码/解码的编码器/解码器中使用的滤波器的例子。图14表示其一例。可以任意地设定耦合率的可变耦合器71经由延迟线72多级连接，各耦合器71的两个输出端口中的没有连接延迟线72的输出端口的光输出分别经由移相器73由合成用耦合器74总括，并作为滤波选择光输出信号输出。该滤波器的选择光频率，例如Journalof Lightwave technology，vol.12，No.4，1994，pp 664-669‘Photonic FDMMulichannel selector using coherent optical transversal filter’Sasayama等著中所公开的，选择任意的顺序的光频率，可以规定的周期(FCL)连续重复。换言之，可以以码长FCL为周期连续重复与编码的码的各“1”的码片对应的光频率的选择、即设为编码光滤波频率特性函数Cn(f)。
在本实施例1-3中，由于最多可以由相当于编码的码长FCL的光频宽传输光编码信号，所以与现有的正弦函数中编码的方法相比，可以缩小需要的光源的光频率的宽度，并可以减小传输路径的波长分散的影响。进而，与实施例1-1同样，通过设置分散补偿器17，可以减轻传输距离的不同造成的多个光编码信号间的正交性的崩溃。
如上所示，在本实施例1-3中，光源频率如果在由编码器的连接码构成的编码对象光频范围内，即使在光源频率偏离的情况下，如果至少是相当于编码的码的码长FCL的频宽的光输入，则不管编码器和解码器之间的距离，来自编码器的光编码信号由对应于该编码器的解码器作为与光源频率偏离前相同的输入强度接收，由于对来自不与该解码器对应的其它的编码器的光输入保持正交性，所以消除码间干涉。从而，可以实现不需要光源频率的校正的光通信系统。
[实施例1-3的变形解码器]
图15表示实施例1-3中的解码器12n的变形例。滤波器62将与对应的编码器11n相同顺序的光频信号、即对与相同的各“1”的码片对应的光频信号作为输出A进行选择滤波，或者作为输出B将与对应的编码器11n光频选择特性反转的、即编码器11n不选择滤波的码片所对应的光频信号选择滤波从而输出。来自滤波器62的这些输出A和B被输入检测器63a和63b，其光强被分别检测出，从检测器63a的输出由强度差检测器64减去检测器63b的输出从而输出。该强度差检测器64的输出也被分支输入控制部65，控制部65根据其输入将滤波器62的选择滤波光频率偏离，从而强度差检测器64的输出成为最大。
图16中表示图15中的滤波器62的具体例。可以作为编码器使用该滤波器62。该滤波器62由多级Mach-Zehnder干涉计构成，并周期性选择光频率，所述干涉计包括：由于延迟线75而光路长不同的两组光路径76a、76b；经由这些光路径76a、76b连接、并将这两组光路径的光合分光的耦合器77；以及插入光路径76a、76b的一个的移相器73。该滤波器62的选择滤波频率(光滤波频率特性函数)，例如Journal of Lightwave technology，vol.13，No.1，1995，pp 73-82‘synthesis of coherent two-port lattice form optical delay-line circuit’Jinguji等著所示，将任意的顺序的光频信号选择滤波，可以以规定的周期FCL连续重复。从该滤波器62的最后级的耦合器77的两个输出端口的一个将输出A输出，从另一个将输出B输出。作为编码器使用的情况下，从一个输出端口，例如仅将输出A作为光编码信号选择滤波。
图16所示的滤波器中各级的耦合器的两端口输出被供给下一阶，在最后的耦合器77中，输出A为输入的1/2，但在图14所示的滤波器中，输出以等于耦合器74的级数的因数降低，所以在作为编码器使用的情况下，图16所示的滤波器中耦合器引起的分光损失少。
另外，作为图15中的滤波器62，如前所述，可以使用图16所示的结构、图14所示的结构等，但为了不使选择光频率偏离(移位)，只要调整延迟线的延迟量、相位移位的移位量、可变耦合器的分支比的一个到多个就可以。在本例中由于正交所需要的光频宽为FCL，所以该可调整最大值只要是码长FCL就可以。
图17表示可以调整选择光频率的滤波器62。在本例中，包括使用与参照图9说明的同样的电场的双折射率变化，或者使用温度引起的热光学效果产生折射率变化的电极或加热器，从而使用可改变延迟量的延迟线75’，可以调整光路径76a和76b的光程差。通过由该光路径76a、76b、对两组光路径将光合成波的两个耦合器77、插入一个光路径的可变更延迟量的延迟线75’构成的多级的Mach-Zehnder干涉计构成滤波器。该滤波器的选择光频率，通过改变可变更延迟量的延迟线75’的延迟量，移位构成滤波器的各Mach-Zehnder干涉计选择的光频率，从而进行编码器11n和解码器12n的编码的码、解码的码的变更或编码的码、解码的码的选择光频率的移位。
编码器11n或者解码器12n中使用的滤波器的延迟量可变更、调整的延迟线、即作为可变延迟线，如图18所示，选择连接多个光路径和一个光路径的两个切换器或者耦合器77、78之间，并联连接延迟量不同的多个延迟线751～75p(75p延迟量为零)。通过选择了光输入的一个延迟线75p(p＝1、......、P)输出光信号。与耦合器相比，使用切换器时，具有耦合器的分光损失引起的光损失减少的优点。不用为了得到要求的延迟量而使用热光学效果或者电场的双折射率变化，由于切换延迟量不同的多个延迟线，所以可以实现更大的延迟量变化。
作为这样的可变的延迟线，进而如图19所示，多级连接包括延迟线81的光路径和不包括延迟线的光路径，和切换连接到它们一个的切换器82，也可以变更这些多个切换器82的切换状态，从而变更光输入的延迟量。
各延迟线81也可以延迟量互相不同。变更光输入通过的延迟线81的组合从而调整延迟量。在该结构中，通过比图18所示的结构少的延迟线得到同等的效果。
接着，根据实施例1-3，参照图20说明即使编码器11n的选择光频率漂移也可以良好地进行解码的情况。在图20中，对于与图13对应的部分赋予同一参照号码。图20(a)是编码器选择光频率(光滤波频率特性)的漂移为零的情况，与图13(a)所示的情况同样地工作。如图20(a)所示，编码选择光频率漂移ΔF1时，光输入如光编码信号21’那样被滤波编码。如图20(c)所示，编码选择光频率比较大地漂移ΔF2时，光输入如光编码信号21”那样被滤波编码。
光编码信号21’、21”的码长都是FCL，从而，如前所述，从连接码分离光源频率FSR(图中表现为Fw)的连续的码片的码片列与光编码信号21’、21”具有相同的性质。因此，如图20(b)、(c)中分别所示，得到由解码器12n选择了光编码信号21’、21”的解码的码信号22’、22”，可以良好地解码。另外，在解码选择光频率漂移的情况下，可以使用参照图15说明的解码器12n将解码选择光频率偏离，从而进行良好的解码。
如上所述，根据实施例1-3，即使光源频率、编码对象光频区域31、解码对象光频区域32的一个或者两个漂移，如果来自光源的光信号的光频带在这些区域31以及32(解码对象光频区域32包含该移位控制的区域)内，则可以没有解码器中的输入光强的恶化，与其它的光编码信号的正交性也被保持，并良好地解码。
[实施例1-3的变形编码器、解码器]
图21表示实施例1-3的编码器11n以及解码器12n的滤波器的其它例子。光输入被输入滤波器84，该滤波器84将构成编码的码的各码片的光频信号输出到不同的端口，并且将隔开相当于码长的光频率的光频信号输出到同一端口。例如，编码的码由四个码片构成，以该码片排列顺序光频率F1、F2、F3、F4被依次分配时，光频率F1+qFCL(q＝0、1、2...)的光信号被输出到端口1，F2+qFCL、F3+qFCL以及F4+qFCL的各信号被分别输出到端口2、3以及4。这样，作为重复连续的光频率并输出到不同的端口的滤波器，分光的光频率的光的数和各分光光的光频率的间隔的积以及输出到相同的端口的光频率的间隔(Free Space Range)可以使用与码长FCL相等的阵列波导光栅(AWG：Array Waveguide Grating)。另外，由AWG定义的Free Space Range缩写为FSR，但与本说明书中使用的光频宽的FSR不同，本说明书中的FSR被表示为C/FCL(C：光速)。
输出该滤波器84的编码的码的选择光频率、即与“1”的码片对应的光频信号的端口通过光路径85连接到耦合器或者合光器86a，并作为输出A输出该耦合器和合光器86a的输出。输出与编码的码的“-1”的码片对应的光频信号、即非选择光频信号的端口通过光路径87连接到耦合器或者合光器86b，作为输出B输出该耦合器或者合光器86b的输出。图21的例子中，表示关于图11(b)所示的编码的码C2＝(0011)的光路径连接。输出F1+qFCL、F2+qFCL的端口1和2在光路径87上连接到合光器86b，输出F3+qFCL、F4+qFCL的端口3、4连接到合光器86a。
容易理解，根据图21所示的结构的滤波器，可以作为编码器11n的滤波器，或者作为解码器12n中的滤波器使用。
另外，作为编码器11n，也可以省略耦合器或者合光器86a、86b的一个和与其相对的光路径85或87。而且，作为耦合器或者合光器86a、86b，不管光频率，与将光分光合光而产生分光损失的耦合器相比，阵列波导光栅AWG与所述例子相反，作为合光器使用而不是分光器，在可以减轻分光损失引起的光损失这一点上较好。该滤波器由于比图14所示的滤波器的构成部件少，所以有光损失少的优点。
作为编码器11n也可以是图22所示的结构。也可以使用与图21中的滤波器84同样的结构，各端口通过光路径891、......、89E并通过选择是否使光分别通过的开关911、......、91E(E是构成编码的码的码片数)连接到合光器92上。开关911、......、91E中的编码的码的码片为对应于“1”的则接通，是对应于“-1”的则断开。
图23表示使用滤波器84构成解码器的例子。设置将滤波器84的各端口上连接的光路径891、......、89E切换连接到合光器92a和合光器92b的哪一个的切换器931、......、93E，切换器931、......、93E中对应于编码的码的“1”的码片的切换器连接到合光器92a，对应于“-1”的码片的切换器连接到合光器92b。合光器92a、92b的各输出分别被供给到检测器63a、63b，后面的结构与图12、图15所示的结构相同。
根据图22、图23所示的结构，可以设定为由单一的编码器/解码器可以生成/解码任意的光编码/解码信号。
图24表示使用滤波器84的编码器的其它的例子。光输入通过光循环器(circulator)94被输入滤波器84，连接到滤波器84的各端口的光路径891、......、89E的端部连接可以选择设定是否反射光的选择反射器951、......、95E，通过反射器951、......、95E反射的光由滤波器84合光，并通过循环器94a与光输入分离而被输出。选择反射器951、......、95E中对应于编码的码的“1”的码片的设定为反射，对应于“-1”的码片的设定为非反射。
使用滤波器84的解码器的其它例子与图25、图23、图24对应的部分赋予相同的参照标号。在光路径891、......、89E的端部连接可以选择设定反射还是导通光的通过/反射切换器961、......、96E。通过通过/反射切换器961、......、96E的光由合光器92a合光并供给到检测器63a。由通过/反射切换器961、......、96E反射的光由滤波器84合光从而通过循环器94供给到检测器63b。通过/反射切换器961、......、96E中对应于编码的码的“1”的码片的设定为导通，对应于“-1”的码片的设为反射。在该结构中，可以对图23所示的解码器削减一个合光器。
如图21～图25中虚线所示，最好在光路径891、......、89E的每一个中插入损失器901、......、90E，从而赋予根据滤波器48的每个输出光路径的光强比的光损失，从而将可能基于阵列波导光栅AWG产生的每个光路径的数dB的光强差平均化。由此，可以削减每个光频率的光强的强弱引起的噪声。
图26表示使用滤波器84的解码器的其它例子。该例子是应用于将图11(a)、(b)所示的码字C1＝(0101)和C2＝(1100)的各光编码信号解码的情况下的例子。检测器631、......、634中的光编码信号中的“1”的码片所对应的光频信号的光强输出为正输出，对应于“-1”的光频信号的光强输出为负输出，从而供给到强度差检测器。在对于码字C1的强度差检测器64n的正输入端供给检测器631和632的输出，在负输入端供给检测器632和634的输出，通过强度差检测器64n，这些正输入端的输入为加法输入，负输入端的输入为减法输入，这些加减运算结果为解码信号输出。在对于码字C2的强度差检测器64n的正输入端供给检测器631和632，而在负输入端供给检测器633和634，它们由强度差检测器64m进行加法、减法运算，并作为解码信号输出。通过强度差检测器64取编码的码中的“1”的码片所对应的各检测器的输出的和，并取“-1”的码片所对应的各检测器的和，从前者的和减去后者的和并作为解码信号输出也可以。
根据该结构，对每个编码的码(码字)不将光分光解码也可以，所以光损失减少对应的量。如参照图15所说明的，在该情况下，优选控制滤波器84的滤波频率，以便解码信号输出成为最大。
图27表示使用滤波器84的解码器的其它例子。作为分散补偿器有时使用电延迟装置。滤波器84的各输出光路径的每个的检测器631、......、634由切换器97赋予正和负的码并被输出到每个码字，对于构成编码的码的各码片对应检测输出，通过延迟装置98个别地电延迟，传输路径上的每个光频率中，不同的延迟时间引起的各码片的到达时间的不同被平均化，接受了这些延迟时间的平均化的检测器输出分别由强度差检测器64n、64m相加。在本例中，由于在为电信号的状态下进行分散补偿，所以可以减少光信号中的分散补偿的必要性。而且，通过变更切换器97的切换的设定，可以将任意的编码的码解码。也可以省略延迟装置98。
[其它的变形例]
作为编码器11n的滤波器使用输出输出A和其反转码输出B的滤波器，例如图16中虚线所示，在滤波器的输出端连接切换器45，由数据序列Dn控制切换器45，在数据为标记(“1”)时切换进行输出A的输出，在空间(“-1”)时切换进行输出B的输出，并作为从无返回到零(non-return-to-zero)信号输出。在该情况下，也如参照图7所说明的那样，也可以在输入端设置切换器45而不是在滤波器输出端。而且，在图7中附加了虚线的结构的情况下，同样得到3dB的增益。
如图28所示，在相同的平面光波电路基板46安装一组编码器11n和解码器12m。这些编码器11n的第n编码的码和解码器12m的第m解码的码中，算式(7)中的a的值相同而r值不同。将这些编码器11n以及解码器12m的组设置于通信系统的一个位置上，成为该通信对象的通信系统的另一个位置上设置编码器11m以及解码器12n的组。配合位于一个位置的解码器例如12m接收光编码信号的光频率，参照图15说明的那样调整该组的平面光波电路基板的温度。编码器11n和解码器12m安装于温度均匀变化的同一个平面光波电路基板上，所以通过所述温度调整，编码器11n的滤波器选择滤波的光频率与解码器12m的滤波器选择滤波的光频率被同步控制。从而，通过调整所述温度，从调整了温度的一侧的编码器，例如从11n发送第n光编码信号的光频率与不调整温度一侧的第m解码的码的互相关值可以调整低。参照图9叙述，与在同一基板46上构成两个编码器11n和11m的情况同样，个别发生温度变化时，分别将互相关性恶化的光编码信号编码的编码器安装在温度均匀变化的同一平面光波电路基板上，所以可以抑制互相关值的恶化。所述平面光波电路基板的温度调整也可以检测编码器的透射光的强度并基于此进行控制。在该情况下，作为编码器，在使用以二进制数据的一个值输出光强度-频率特性为函数Cm(f)的光信号，以另一个值输出光强度-频率特性函数为(1-Cm(f))的光信号的两个编码器的情况下，根据两编码器的各透射光的强度的差进行所述温度调整就可以。进而，在使用图9所示的结构的情况下，由于对一个用户(利用者)分配两个编码的码，作为系统整体，可覆盖的用户数减半。但是，根据图28所示的结构，由于使用解码器和编码器的组合，所以使用没有反射光的干涉的编码的码，同时作为系统整体可使用的用户数不会减半。另外，在本实施例中，实施例1-2中表示了使用的编码的码，但在本实施例中，以实施例1-3的Hadamard码具有互相偏离的关系的光编码信号也可以抑制码片的移位，所以同样可以应用。
如图29所示，假设由多个覆盖局的装置、传达来自这些覆盖局装置的信号的多个光纤13A、13B、13C、将来自这些多个光纤13A、13B、13C的信号集线到单一光纤13中的集线电路99、从集线电路99经由单一光纤13接收集线后的光信号的中心局装置Cst所构成的光通信系统。在这样的结构中，将来自多个光纤的光信号集线到单一光纤13中的集线电路99中配置各覆盖局装置的编码器。换言之，在该情况下，成为图3(a)所示的结构。这样，不管覆盖局装置和中心局装置的距离的不同，由于可以同一波长分散来自整个覆盖局装置的光信号，所以可以对来自各覆盖局装置所对应的各编码器的光编码信号进行相同的分散补偿。从而，通过使依赖于从集线电路99连接中心局装置的光纤13的光频率的时间延迟平均化地进行补偿的单一的分散补偿器，可以进行来自所有编码器的光编码信号的分散补偿。而且由于集中配置了编码器，所以可以在一个位置简单地进行所有编码器的编码特性光频率的调整。
进而，至此的说明中，从光源10将光信号输入编码器11，从而根据对应于编码器11的其编码的码Cn(f)的光频率特性，赋予光频率特性Cn(f)，与此相对，根据标记、空间来中断并生成第n光编码信号，但如第二工作模式的实施例2-8所说明的那样，设置与构成编码的码的各码片对应的，例如输出单一光频率的光信号的码片光源，为了与构成编码的码Cn(f)的码片中的1对应的码片光源输出这些码片光源，与0对应的码片光源不输出，而根据编码的码Cn(f)在标记时输出码片光源，在空间时从任何的码片光源都不输出也可以。
而且，实施例1-3的编码的码的性质如下。从相同码长FCL的不同的编码的码选择了任意的两个编码的码的情况下，至少满足下面条件的一个：第一编码的码和第二编码的码同时码片排列上的对应的码片的值为“1”的码片的位置的数，和第一编码的码为“1”且第二编码的码为“-1”的码片位置的数是否相等，
第一编码的码和第二编码的码为“1”的码片位置的数和第一编码的码为“-1”且第二编码的码为“1”的码片位置的数是否相等，
从连续重复所述编码的码而连接的连接码任意地分离出所述码长FCL连续的码片的码片列中的“1”的码片数和“-1”的码片数相等，与分离出的码片列无关，
从分别连续重复互相不同的任意的两个编码的码而连接的互相不同的连接码的每一个任意地分离出所述码长FCL连续的码片的第一码片列和第二码片列之间，是满足第一码片列和第二码片列同时为“1”的码片位置的数和第一码片列为“1”而第二码片列为“-1”的码片位置的数是否相等，第一码片列和第二码片列同时为“-1”的码片位置的数和第一码片列为“-1”而第二码片列为“1”的码片位置的数是否相等的至少一个的编码的码，对构成编码的码的码片依次分配与其排列对应连续的光频率。
进而光源光频率FSR为各编码的码Cn(f)的码长FCL的自然数倍，各编码器11n的编码对象光频率区域31、和各解码器12n的解码光频率区域32都为光频率Fst～Fla，并且Fst-Fla＞FSR。而且，在Fst～Fla中的FSR内，Cn(f)＝Cn(f+FCL)成立，在Cn(f)的反转码(1-Cn(f))和Cn(f)之间，很明显所述算式(13)、即
∫Cn(f)·Cn(f)df＞∫Cn(f)·(1-Cn(f))df (14)
成立。∫df表示关于从Fst到Fla位置的任意的区间FSR中的f的定积分。
而且，Cn(f)与编码的码Cm(f)之间，很明显下式(15)的关系成立。
∫Cn(f)·Cm(f)df＝∫Cn(f)·(1-Cm(f))df (15)
另外，在实施例1-2中，从算式(7)明显可知，可以对Cn(f)使用r为0或1的编码的码，a＝n/2。
[第二工作模式](光相位·振幅调制)
本发明的第二工作模式是对光频率轴的载波进行相位调制和相位振幅调制，从而解决了现有的问题的实施方式。
[实施例2-1]
图30表示应用了第二工作模式的实施例2-1的光通信系统。光发送装置100中，将来自输入端子的传输信号——一般为二进制数据序列信号——通过信号相位量变换器110变换为对应于该V个(V为大于或等于1的整数)的每一个的数据的小于一周期的相位移位(相位移位值)序列、即调制相位序列(也称作调制单位序列)。来自光源120的光信号被提供给相位调制部130，其中在以预先决定的光频率(波长)为基准开始的光频率(波长)轴上将虚拟载波的相位由信号移位为相位量变换器110的各相位量。虚拟载波在以下简称为载波。
另外，从后述可知，虚拟载波的相位被调制了的光信号是‘具有光强度-频率特性(函数)的光信号’或‘由码编码了的光信号’或者‘由光滤波频率特性(函数)滤波了的光信号’。但是，第二工作模式中，对光频率轴上的虚拟载波进行与对无线通信技术等使用的时间轴上的载波进行的QPSK和QAM调制同样的调制，所以为了容易理解，而作为用于主要使用“虚拟载波”。
例如图31所示，将数据序列分割为V＝2的数据，对不同的数据组的每一个分配移相量、即对于基准相位0偏离的相位量(以下，移相量表示这个意思)。例如将数据组(0，0)、(0，1)、(1，0)、(1，1，)分别变换为小于一周期的相位量0、π/2、π、3π/2。
作为所述虚拟载波，将从基准频率fs的光频差设为相位f时，将400GHz设为一个周期Λ，假设将各光频信号的强度设为变量的三角函数加1并除以2的函数时，相位量0、π/2、π、3π/2如图31(a)～图31(d)所示，成为光频率每次移位100GHz的光频率特性。在图31(a)～图31(d)中，从左起第一栏表示虚拟载波在复平面上的矢量，从左起第二栏表示对于虚拟载波的瞬间相位的光强特性，各右端表示对于光频率的光强特性。
虚拟载波的周期Λ的n倍设为FSR、即FSR＝FCL＝nΛ(n＝1、2、......)时，光源120至少输出FSR的光频宽的光信号。在本例中也将光源光频宽FSR和码长FCL设为相等。本例后面代替FCL以FSR表示码长。相位调制部130的输出光信号为((1+cos(2πfn/FSR+Θ)))/2，移相量Θ＝0、π/2、π、3π/2的其中一个。
光接收装置200中，接收光由分配器210分配给与相位移相量0、π/2、π、3π/2分别对应的四个滤波器221、222、223、224，由检测器231、......、234检测滤波器221、......、224的各透射光的强度。检测与互相偏离半周期相位的移相量对应的滤波器的强度的检测器231和233、232和234的各输出分别由比较器241、242从互相中减去。由码信号变换器250从比较器241、242的输出变换为与虚拟载波的移相量对应的数据组，并作为解码数据序列输出。
图32-1～图32-4表示实施例2-1的光源120的波长特性和作为脉冲光源的情况下的强度时间特性、根据各移相量Θ的调制部130的光输出(光发送装置100的光输出)、接收装置200的各滤波器的滤波特性、各移相量中的各滤波器引起的透射强度特性、各检测器的检测强度的时间变化的例子。各图的最左列是光源120的输出光，输出光的光频宽为400GHz，输出光在整个波长内假设为平坦的强度。图32-1～图32-4的各从左起第二栏分别表示对应于移相量0、π/2、π、3π/2的相位调制部130的输出光的光频率特性。各图的从左起第三栏表示光接收装置200的滤波器221、223、222、224的滤波频率特性。图32-1～图32-4的各左起第四栏中分别表示在接受了图32-1～图32-4每个的调制部输出光的情况下的透射各滤波器221、223、222、224的透射光的频率特性。图32-1～图32-4的各最右列分别表示由检测器231、......、234检测的强度的时间变化。如这些图32-1～图32-4所示，将光源输出光的功率设为1时，具有与对于相位调制部130中的基准的移相量所对应的调制部输出光的光频率特性相同的滤波特性的滤波器的检测器强度为0.375(在图32-1中为第一行，图32-2中为第二行)，对应于滤波特性与其偏离π的滤波器的检测器强度为0.125(在图32-1中为第三行，在图32-2中为第四行)，在比较两者的比较器中得到0.25的输出。另一方面，对于相位调制部130中的基准的移相量的输出光的频率特性，滤波特性分别偏离π/2以及3π/2的滤波器的检测器强度分别为0.25(图3-1中为第二行和第四行，图3-2中为第三行和第一行)，因此，在比较这些检测器输出的比较器中得到0的输出。
检测器以及比较器不是在每个光频率检测透射光强并比较这些强度，在比较滤波器的透射光的各光脉冲部分的光强的情况下的比较器的输出强度表示如下。
下式表示相位调制部130的输出光。
(1/2π)∫((1+cos(2πf/FSR+Θ))/2)df (16)
这里，f表示来自基准光频率的光频差。这里，设为n＝1。
(1)具有与相位调制部130的输入移相量所对应的相位调制部输出光的光频率特性相同的滤波特性的滤波器所对应的比较器输出的情况：
(1/2π)∫((1+cos(2πf/FSR+Θ))/2)((1+cos(2πf/FSR+Θ))/2)df
-(1/2π)∫((1+cos(2πf/FSR+Θ))/2)((1+cos(2πf/FSR+Θ+π))/2)df
＝(1/8π)∫((1+cos2(2πf/FSR+Θ)+2cos(2πf/FSR+Θ))/2)＝0.25df (17)
左边第一项例如对应于检测器231的输出，第二项对应于检测器233的输出。
(2)具有与相位调制部130的输入移相量所对应的相位调制部输出光的光频率特性相位有π/2不同的滤波特性的滤波器所对应的比较器输出的情况：
(1/2π)∫((1+cos(2πf/FSR+Θ))/2)((1+cos(2πf/FSR+Θ+π/2))/2)df
-(1/2π)∫((1+cos(2πf/FSR+Θ))/2)((1+cos(2πf/FSR+Θ-π/2))/2)df
＝(1/8π)∫(-2sin(2πf/FSR+Θ)+sin2(2πf/FSR+Θ))df＝0 (19)
另外，在本实施例中，虚拟载波可以取得的移相量(移相值)的数M为偶数4，这些移相量(移相值)依次有π/2不同，所以在接收侧使用与M相同数量的滤波器，但在虚拟载波可以取得的移相量(值)互相没有偏离π的关系的情况下，使用与和虚拟载波可以取得的移相量(值)的输出光分别相同特性的滤波器偏离半周期(π)相位的特性的滤波器。从而，在光接收装置200中，需要2M个滤波器和M个比较器。在该情况下，M的值为任意，相位调制部130赋予载波的移相量(移相值)须要为三角函数的一周期的余数Δf分别不同的移相量(移项值)。
而且，在本实施例中，假设光源120的输出光的光频率特性平坦，但在不平坦，例如高斯形的情况下，在发送端相位调制部或者接收端滤波器或者比较器或者检测器中，只要将各光频率的强度重叠以使其平均化就可以。
而且，在本实施例中，表示了单一的光发送装置100和光接收装置200的组合，但其它的光发送装置和光接收装置也可以应用于共用相同的光传输路径300的情况，该情况下为以下的设定。
1)光发送装置中的基准光频率fs如果大于或等于FSR时：FSR取得的移相量(移相值)也任意。
2)光发送装置中的基准光频率fs如果小于FSR时：以相同的FSR，使用的光源120的光频率相同，且滤波器对于光发送装置的FSR外的光频率连续滤波，同样共用同一光传输路径的其它的光发送装置中使用的光频区域也作为滤波的对象连续滤波。载波的周期FSR/n的值对于每个光发送装置不同。周期FSR/n的值如果相同，则由相位调制部130调制的移相量(移相值)的数表示为包含0相位的M，对基准光频率fs加上了FSR/n/M的值在整个光发送装置中为唯一的值。其中，不同的光发送装置和接收装置的组使用相同的n的情况下，由于仅偏离1/4周期而正交，所以M为4，偏离半周期的使用同一光发送装置和接收装置的组。
1)的情况下，多个光发送装置使用的基准光频率fs偏离大于或等于FSR时，使用的光频率不同，所以与虚拟载波无关，载波间不干涉。
2)的情况下，多个发送装置使用的基准光频率fs相同的情况下，使用的光频率一致。但是，各光发送装置使用的虚拟载波的频率为FSR的自然数分之一，所以在FSR区间内将互相的内积积分时，成为零，互相正交，在载波间不产生干涉。
多个光发送装置使用的基准光频率fs小于或等于FSR的不同情况下，由于载波的函数为FSR内的周期函数，所以对于FSR外的光频率也使用以与虚拟载波相同的函数调制的滤波器，如果光源的光频率大致相同，相互的内积的积分为零，互相正交，载波间不产生干涉。
本实施例使用的相位调制部130如图30中所示，由滤波器131和将其滤波特性变化的调制器132构成。
例如，作为滤波器131，如图33所示那样构成。通过耦合器131a将输入光分光为具有规定的光程差的两组光程131b和131c，并使用由耦合器131d再次合光的Mach-Zehnder干涉计，作为调制器132设置在Mach-Zehnder干涉计的一个光路径131b上，可以使用对光程差进行调制的调制器。通过光路径131b和131c的光在耦合器131d中干涉，对应于光路径的光频率间隔的分量被输出。由于该输出光的光频率特性为周期性，所以如果输出的光的频率差例如设为100GHz，则得到如图31(a)的右端所示的滤波性。这样，如果如Mach-Zehnder干涉计那样使用周期地对光频率进行滤波的滤波器131，则即使在基准光频率fs小于或等于FSR且不同的情况下，也可以除去干涉。
作为光程长的变更例，如图9所示，构成在平面光电路基板上，对其电极49施加来自信号相位量变换器110的移相量信号，从而变化其光路径的延迟量。在该情况下，滤波器131和调制器132不是串联连接，而是一体的构成部件。换言之，调制器132组装在滤波器131内。
光发送装置100中的信号相位量变换器110例如图30所示，在本例中，来自输入端子101的数据序列通过串并联变换器110a被分配给两个序列，来自串并联变换器110a的两个序列的两个数据通过D/A变换器110b根据其输入数据的组合(0，0)、(0，1)、(1，0)、(1，1)分别被变换为数字值0、1、2、3，例如与这些值相应的大小的电压被施加到图9中的电极49。根据这些施加电压值，相位调制部130的输出光的虚拟载波的相位如图31(a)～图31(d)所示那样变化。
而且，光发送装置100中的滤波器131以来自光源130的光的频率至少将其光频宽FSR滤波，其滤波特性、即穿透率(光强)-光频率特性，在将来自基准频率fs的光频差作为相位的情况下，各相位的穿透率(光强)符合对将FSR除以自然数n的周期的三角函数加上1并除以2的函数。
光接收装置200中的码信号变换器250如图30中所示，比较器241、242的各输出0或者1被并列输入并串联变换器251中，作为一个序列的数据信号输出到输出端子201。输入光发送装置100的输入端子101的传输信号被解码并输出到输出端子201。
这样，本实施例2-1具有正负的极性，为了以不具有光频率轴上以要求的频率的重复分离的正负的极性的光频率轴上的强度调制模拟在载波间没有相关的载波，而使用虚拟载波的周期的自然数倍的光频宽的带宽的光，通过在接收端进行取消接收对象外的其它的虚拟载波的输入的差动检测，即使在使用相同光频率的光的情况下，也除去在有限的光频宽下不正交的三角函数引起的虚拟载波之间的相关，通过模拟没有相关的载波并对模拟的载波进行相位调制，从而可以实现光的波长级的控制精度缓和的控制精度的MPSK。另外，第二工作模式与第一工作模式在技术上基本基于同一思想，后面说明。
[实施例2-2]
在实施例2-1中，在相位调制部130中，由调制器132控制滤波器131滤波的光或者滤波的光的虚拟载波的相位。在本实施例2-2中，例如图34所示，包括对作为调制时的调制量的移相量(值)所对应的光频率进行滤波的多个滤波器133a、133b、133c、133d，来自光源120的光由分光器134分支输入这些滤波器133a～133d。这些滤波器133a～133d的透射光由调制器131根据调制相位量(值)选择输出。例如滤波器133a～133d具有图31(a)～图31(d)中分别表示的滤波特性、即载波的相位为0、π/2、π、3π/2的特性，这些滤波器133a～133d的各透射光被输入构成调制器132的光开关135a～135d中。信号相位量变换器110中，串并联变换器110a的输出的两个数据由编码器110c解码，分别根据数据组(0，0)、(0，1)、(1，0)、(1，1)在输出端子111a、111b、111c、111d产生输出，通过输出端子111a～111d的各输出开关135a～135d的对应的一个导通。开关135a～135d的输出光通过合光器136输出到传输路径300。
如图34中虚线所示，将调制器132的开关135a～135d部分插入分支器134和滤波器133a～133d之间，滤波器133a～133d的透射光由合光器136合光也可以。分支级和合光级作为调制器132，都可以是将来自光源的光仅输入选择的滤波器，并透射来自选择了的滤波器的光的调制器。
本实施例2-2与实施例2-1不同，即使不为了对光程长差进行调制而选择在切换时间被切换的材料，也有好的效果。另外，光接收装置200可以使用图30所示的结构。以虚拟载波可取得的移相量(值)的数M为4的情况为例，但M可以任意。
[实施例2-3]
在实施例2-3中，将移相量偏离π的虚拟载波的两个为一组使用，移相量互相偏离π/2的虚拟载波的不同的组与传输信号的两个数据组的不同的一个对应。图35(a)表示应用实施例2-3的光发送装置的例子。对于光源120、滤波器的条件与实施例2-1、2-2的情况相同。构成各组的两个滤波器的滤波特性的移相量相差π，即各个透射光频率偏离FSR/2/n。本实施例中使用的虚拟载波为第i载波，且2πf＝Θ时，各组的特性函数为Ci(Θ)或者Ci(Θ+π)以及Ci(Θ+π/2)或者Ci(Θ+3π/2)，将∫dΘ设为区间FSR的定积分时，下式成立。
∫Ci(Θ)(Ci(Θ+π/2)-Ci′(Θ+π/2))dΘ
＝∫Ci(Θ)(Ci(Θ+3π/2)-Ci′(Θ+π/2))dΘ (20)
∫Ci(Θ)(Ci((Θ)-Ci′(Θ))dΘ
＝∫Ci(Θ+π)(Ci(Θ+π)-Ci′(Θ+π))dΘ (21)
图36(a)表示复数坐标上的QPSK的信号点(坐标点)，图36(b)表示模拟QPSK的情况的信号数据组和坐标点和选择滤波相位的组的例子。这里，组数M/2＝2，一个组的相移为0和π，另一个组的相移为π/2和3π/2，在图36(a)中用单位圆表示各坐标点。在相移为0和π的组中的0和π分别相当于x轴上的1和-1，相移为π/2和3π/2的组中的π/2、3π/2相当于y轴上的1和-1。坐标点中x轴的值记载于括号内的左边，y轴的值记载于括号内的右边。
相位调制部130根据信号相位量变换器110的数据组的一个、在图36(b)的例子中重要位(数据)的0或者1输出0相移或者π相移的虚拟载波的光，并根据次要位(数据)的0或者1输出π/2相移或者3π/2相移的虚拟载波的光。换言之，可以认为是对该输出的虚拟载波光的每个调制单位表示数据序列中的两个数据的组合码的光编码信号。
在图35(a)所示的例子中，与图34同样，设置各虚拟载波对应滤波器133a～133d，0相滤波器133a和π相滤波器133c被组合，π/2相的滤波器133b和3π/2相的滤波器133d被组合。作为调制器132a和132b设置切换开关，根据相位量变换器110的相位量变换器110的串并联变换器110a的重要位控制调制器132a的开关，如果该重要位(数据)为“0”则调制器132a的开关连接到0相滤波器133a，如果是“1”则连接到π相滤波器133c。根据串并联变换器110a的次要位(数据)控制作为调制器132a的开关，如果该次要位是“0”则连接到π/2相滤波器133b，如果是“1”则连接到3π/2相滤波器133d。通过作为这些滤波器133a、133b的各切换开关切换输出的各滤波器的透射光通过合光器136被输出到光传输路径300。
换言之，来自端子101的输入数据序列由串并联变换器(称为序列变换部)110a对各数据的每一个分为第一分离数据序列(次要位序列)和第二分离数据序列(重要位序列)，对于第一分离数据序列的各数据的每一个，根据其数据值控制调制部132b，对于第二分类数据序列的各数据，根据其数据值控制调制器132a，并分别输出对应的虚拟载波(光强度-频率特性)的光编码信号，这些光编码信号被合成并作为光编码信号输出。
作为调制器132a、132b选择对哪个滤波器输入光都可以。换言之，如图35(b)所示，来自光源120的光由分支器134’分为两个，由作为调制器132a的开关将一个分支光切换为0相滤波器133a’和π相滤波器133c，通过作为调制器132b’的开关将另一个分支光切换输入到π/2相滤波器132b和3π/2相滤波器132d中，滤波器133a～133d的各透射光通过合光器136输出到光传输路径300也可以。在滤波器133a～133d的输入端和输出端作为切换开关的调制器，来自光源的光仅输入选择了的滤波器，并使来自选择了的滤波器的光透射也可以。
与本实施例对应的光接收装置可以是与图30所示的同样的结构。其中，由于比较器241和242输出+1或-1，所以图30中的光接收装置200中如虚线框所示，通过变换部241a、242a将比较器241、242的输出中的-1作为0提供给码变换器250。由此，可以容易地理解，从码变换器250得到与光发送装置100的输入传输信号序列相同的信号序列。
这样，可以实现光的波长级的控制精度缓和了的控制精度的QPSK。
[实施例2-4]
实施例2-4通过虚拟载波模拟16QAM，在本例中，根据16种数据组，将来自光源的光模拟为相位偏离半周期(π)的虚拟载波的两组作为一组的两组中，一个组、另一个组的虚拟载波互相为移相量差别四分之一周期(π/2)并正交的相移关系，将这四个虚拟载波的光强(振幅)为二进制值的其中一个的光信号合光传输。
图37-1以及图37-2表示实施例2-4的结构例。图37-1所示的光发送装置100中，使用0相、π/2相、π相、3π/2相的四个虚拟载波生成用滤波器133a～133d。对于光源120、滤波器133a～133d的条件与实施例2-3同样。
图38(a)表示16QAM的坐标(x轴为实数部分，y轴为虚数部分)上的信号点(坐标点)和数据组，图38(b)表示对于数据组的虚拟载波的相移和光强(振幅)的关系。例如，数据组为(0000)的情况下，向光传输路径300输出虚拟载波的相移为0且光强为3的光、相移π/2且强度为3的光，在数据组为(1010)的情况下，向光传输路径300输出载波的相移为0且强度为3的光、相移为3π/2且强度为1的光。来自端子101的传输信号序列由信号相位振幅量变换器140对四个数据组的每一个变换为表示图38(b)所示的相移和强度的相位振幅信息，来自光源120的光由相位振幅调制部150调制为根据所述相位振幅信息的虚拟载波相位以及光强的两个光信号从而输出到光传输路径300。
在信号相位振幅量变换器140中，输入传输信号序列例如由串并联变换部110c分为四个信号序列。相位振幅调制部150在本例中由相移为0、π/2、π、3π/2的各滤波器133a、133b、133c、133d、两个调制器151以及152、合光器136构成。对从来自串并联变换器110b的四个信号序列依次取出1位(数据)的各4位(数据)组，在调制部151中根据四个数据组的最重要位(图38(b)的最左侧)的数据来控制切换开关151a，开关151a连接到数据为0且0相滤波器133a，并连接到数据为1且π相滤波器133c，来自该开关151a的输出光由振幅变化部151b根据从数据组中的重要位第三数据被控制强度，被控制为数据为0且强度3、数据为1且强度1并输出到合光器136。在调制器152中根据从数据组的重要位第二个数据控制切换开关152a，切换开关152a连接到数据为0且π/2相滤波器133b，并连接到数据为1且3π/2相滤波器133d，来自开关152a的输出光在振幅变化部152b中根据数据组中的最次要位数据被控制强度，被控制为数据为3且强度3、数据为1且强度1并输出到合光器136。
换言之，来自端子101的输入数据序列由串并联变换部(称为序列变换部)110c对每个数据依次分离为第1～第4分离数据序列，
对于第3分离数据序列的各数据的每一个根据其数据值控制相位调制器152a，对于第4分离数据序列的各数据的每一个根据其数据值控制相位调制器151a，对于第1分离数据序列的各数据的每一个根据其数据值控制振幅变化部152b，对于第2分离数据序列的个数据的每一个根据其数据值控制振幅变化部151b。
如图39所示，也可以在光源120和滤波器133a～133d之间插入调制器151以及152。该情况下，来自光源120的光由分支器134分为两支，其中一支光在调制器151中首先由振幅变化部151b根据从重要位第三个数据其强度被控制为3或1，该被控制的光在切换开关151a中根据最重要位数据切换输出到0相滤波器133a或者π相滤波器133c。来自分支器134的另一支光在调制器152中首先由振幅变化部151b根据最次要位数据其强度被控制为3或1，该被控制的光在切换开关152a中根据从最重要位第二个数据切换输出到π/2相滤波器133b或者3π/2相滤波器133d。
对于滤波器的各两组，其输入光根据第三个数据、最次要位数据分别由振幅变化部151b、152b控制强度，各两组滤波器中的任何的选择根据最重要位数据、第二个数据由切换开关151a、152a分别进行并输出也可以。反之，来自光源的光通过两个切换开关151a、152a输入各组滤波器的其中一个中，各组滤波器的输出光分别由振幅变化部151b、152b控制强度并输出也可以。
如图37-2所示，光接收装置200使用与图30所示的滤波器221～224、检测器231～234、比较器241、242分别相同的部件，但代替码信号变换器250，使用变换为包含比较器241、242的各输出的极性(正负)的两个电平(强度)、即各四个电平所对应的四个数据组，并将其串连输出的码信号变换器(数据生成部件)260。换言之，作为比较器241、242的输出，输出图38(b)所示的3、1、-1、-3的其中一个，根据它们的组合，输出图38(b)中的数据组。
作为这样的码信号变换器260，例如图37-2的光接收装置200所示，比较器241、242的各输出被A/D变换器261、262分别变换为包含正弦(码)的三位的数字值，这三位(全部为六位)的数字值如果作为地址读取到变换存储器265中，则具有图38(b)所示的对应关系的四位数据组被输出，输出数据组由并串连变换器(数据生成部件)266变换为串连数据并输出到输出端子201。另外，变换存储器265中预先存储地址和读取的数据的关系，以便得到图38(b)所示的比较器输出和数据组的关系。
这样，该实施例2-4与实施例2-1同样具有正负的极性，为了通过在光频率轴上通过规定的频率的重复分离的具有正负极性的光频率轴上的强度调制来模拟载波间没有相关性的载波，通过使用虚拟载波的周期的自然数倍的光频宽并在接收端进行消除接收对象外的其它虚拟载波的输入的差动检测，即使在使用相同光频率的情况下，也除去在有限的光频宽下不正交的三角函数所引起的虚拟载波之间的相关，通过模拟没有相关的载波并以半周期调制互相正交的多个虚拟载波的强度，并同时传输，从而可以实现光波长级的控制精度缓和了的控制精度的QAM。
[实施例2-5]
所述实施例中，作为虚拟载波使用了在光频率轴上模拟地变化的载波，但实施例2-5作为虚拟载波使用在光频率轴上数字地中断的载波。如图40所示，光发送装置100包括信号相位量变换器110和相位调制器160，所述相位调制器160由将来自光源120的光在光频率(波长)轴上分割为多个码片而透射的滤波器137和调制器132构成。
光源120输出的光的光频宽设为FSR。
滤波器137接受光源120的光，以光源120输出的光的光频率至少将光频宽FSR滤波，来自光源的光频宽FSR的光在光频率轴上分割为四的倍数的L个码片并选择性地透射该码片。如下所示，将透射滤波器的光的码片的选择与相位的值匹配。这里，将L/4的约数设为S。图41表示滤波特性的例子。
相位0的滤波器137a：直到L为止重复将连续的2S码片接通(通过)并将下一个2S码片关断(遮断)并进行滤波。
相位π/2的滤波器137b：直到L为止重复将连续的S码片关断(遮断)并将下一个2S码片接通(通过)并将下一个S码片关断(遮断)并进行滤波。
相位π的滤波器137c：直到L为止重复将连续的2S码片关断(遮断)并将下一个2S码片接通(通过)并进行滤波。
相位3π/2的滤波器137d：直到L为止重复将连续的S码片接通(通过)并将下一个2S码片关断(遮断)并将下一个S码片接通(通过)并进行滤波。
例如，图41表示L＝4、S＝1的情况下的滤波器137a、137b、137c、137d的各光滤波频率特性图。在光频率轴上将4S码片相当的FSR/n设为周期，图41(a)、图41(b)、图41(c)、图41(d)中分别表示滤波器137a、137b、137c、137d的各滤波特性，即滤波器137a、137b、137c、137d分别对该周期的1/2的宽度的2S码片相当、即一周期设为2π，以π宽度将2S码片移位到0、π/2、π、3π/2的各相位位置的其各2S码片部分透射光的滤波特性。从而，透射这些滤波器137a、137b、137c、137d的光在光频率(波长)轴上被相位调制为以FSR/n为周期的虚拟载波为π宽度的方形波、即占空比为50％且相位分别为0、π/2、π、3π/2。这里，假设FCL＝FSR。
在本实施例2-5中，可将这样的相位的虚拟载波两个和两个数据组建立对应并QPSK调制。在本实施例2-5中，由于将滤波器137a、......、137d分别与0、......、3π/2对应起来，所以与图35(a)所示的光发送装置100同样，根据来自信号相位量变换器110的两个数据，通过图40中调制器132a、132b，分别选择0相滤波器137a的输出光或π相滤波器137c的输出光，或者π/2相滤波器137b的输出光或3π/2滤波器137d的输出光，通过合光器136输出到光传输路径300就可以。
如图35(b)所示，也可以将调制器132a、132b插入滤波器137a～137d的输入侧。也可以分别在滤波器137a～137d的输入端和输出端插入调制器。
本实施例2-5中的光接收装置200代替图30中所示的光接收装置200的滤波器221～224，使用与滤波器137a～137d分别相同滤波特性的滤波器0相滤波器225、π/2相滤波器226、π相滤波器227、3π/2相滤波器228，其它只要与图30的光接收装置相同的结构就可以。从而，对应的结构中，附加与图30中附加的参照标号相同的标号，而且图37-1中对滤波器添加括号表示。
图42-1～图42-2中分别表示设为本实施例2-5的光源120的光频率特性和脉冲光源的情况下的光的强度-时间特性、对应于各相位的调制部输出(发送装置的输出)、接收装置的各滤波器的滤波特性、对于虚拟载波的各相位的发送输出的接收装置的各滤波器的透射输出、由各检测器检测的强度的时间变化的例子。各图中的最左列为光源输出。这里，光源120的光频宽为400GHz，在光源的输出的全光频率中假设平坦的强度，以从基准光频率fs的光频率差表示。图42-1～图42-4在从左起第二列表示各个调制部的相移0、π/2、π、3π/2分别对应的调制部输出。从左起第三列的第一行～第四行表示光接收装置200中包括的滤波器225～228的滤波特性(函数)。各图42-1～图42-4的每个中，从左起第四列的第一行～第四行中分别表示那里所示的调制部输出被输入的情况下透射各滤波器225～228的光频率特性。最右列第一行～第四行中分别表示各检测器231～234检测的检测强度的时间变化。
如各图42-1～图42-4所示，所有码片透射时的检测器中的功率设为1时，具有与调制部输出的光频率特性相同的滤波特性的滤波器所对应的检测器强度为0.5，与调制部输出的光频率特性偏离π的滤波特性的滤波器的检测器强度为0，在比较这两者的比较器中得到0.5的输出。例如，在图42-1中输入第一行的调制部输出，对于滤波器231的输出光的检测强度如第一行所示，为0.5，对于滤波器233的输出的检测强度如第三行所示，为0。对于调制部输出的光频率特性，滤波特性分别偏离π以及3π/2的滤波器所对应的各检测器强度分别为0.25，所以在比较这两者的比较器中得到0的输出。例如，在图42-1中，对于滤波器232以及234的各输出光的检测强度如第二行以及第四行分别所示，为0.25。
这里，各码片的光频率轴上的透射特性最好为矩形，但考虑图中的码片的区别的容易性而用三角形表示。其中，由于所有码片透射时的检测器的功率标准化为1，所以即使光频率数轴上的透射特性为三角形或是高斯分布，实施例2-5如刚才说明那样作用而不会失去一般性。
图40中，仅表示了单一的光发送装置100和光接收装置200的组合，但在以相同频率共用与其它的光发送装置和光接收装置相同的光传输路径300时，选择不同的L的值。L为相移的数M所对应的4的倍数，并且构成光频带FSR的码片数为除以任意的整数n的值。S的值是L除以相移的数M、即4的值。移相量的号为P时，为P＝0、1、2、3，P＝0对应于相移0，P＝1对应于相移π/2，P＝2对应于相移π，P＝3对应于相移3π/2。即为2πP/M(M＝4)。对于每L码片，至少重复n次以下的工作：将相当于与其移相量的号P乘以S的PS上加1到L/2的值的L有关的余数的码片设为穿透率1，将此外的码片设为穿透率0。即，将A除以L的余数设为MOD(A，L)时，通过(Q-1)L+MOD(PS+1，L)～(Q-1)L+MOD(PS+L/2，L)使Q成为从1变化到所述n的码片号的码片的穿透率设为1，余数的码片的穿透率设为0。由于这里选择了的值和与之对应的n的值的积一定，所以通过接收端的差动检测，虚拟载波之间的内积在FSR的区间内积分时成为零，可以消除接收对象以外的其它的虚拟载波的输入。
作为所述L、M、n、S、P、Q的关系例，在图43(a)中附加淡墨色表示将n＝1，M＝4，S＝6，L＝24的情况的穿透率设为1的码片，图43(b)表示n＝2，M＝4，S＝3，L＝12的情况的穿透率1的码片。
另外，实施例2-5中使用的滤波器对于FSR以外的光频率也是与虚拟载波相同的函数并且是根据FSR的周期函数的滤波器，共用相同光传输路径的其它的光发送装置使用的光频带如果也是滤波的对象，则相互的内积的FSR的积分为零，互相正交且载波间不干涉。作为该实施例2-5中使用的滤波器，例如使用图16所示的滤波器。
这样，在实施例2-5中，具有正负的极性并在载波间没有相关的载波中，宽带宽的光在光频率轴上以具有要求的频率的重复分离出的不具有正负的极性的光频率轴上的强度调制来模拟，通过将模拟的载波进行相位调制，可以实现光的波长级的精度控制缓和了的精度控制的QPSK。
[实施例2-6]
如实施例2-5中所述，在光频率(波长)轴上将虚拟载波以宽度π的码片组相位调制到0、π/2、π、3π/2的其中一个相移，通过与图35所示的同样的方法可以模拟QPSK调制。本实施例中使用的虚拟载波设为第i载波，设为2πf＝Θ时，各组的滤波特性相关函数为Ci(Θ)或者Ci(Θ+π)以及Ci(Θ+π/2)或者Ci(Θ+3π/2)，将∑设为Θ＝hδΘ，设为加上从h＝0到FSR/δΘ-1的区间FSR的总和时，下式成立。
∑Ci(Θ)(Ci(Θ+π/2)-Ci’(Θ+π/2))＝∑Ci(Θ)(Ci(Θ+3π/2)-Ci’(Θ+3π/2))＝0 (22)
∑Ci(Θ)(Ci(Θ)-Ci’(Θ))＝∑Ci(Θ+π)(Ci(Θ+π)-Ci’(Θ+π)) (23)
算式(22)以及算式(23)分别为将算式(20)以及算式(21)的积分运算进行数字处理的情况的运算式。
使用实施例2-5所示的虚拟载波，与参照图37-1以及图37-2说明的实施例2-4的方法同样，容易理解可以模拟QAM调制。该QAM调制的情况如图37-1以及图37-2中加括号所示，在发送装置100中，代替滤波器133a～133d使用滤波器137a～137d，根据来自信号相位振幅量变换器111的数据组中的两位，由调制器151选择滤波器137a和137c的一个，将光强控制为1或者3的其中一个，并根据数据组中的其它的两位由调制器152选择滤波器137b和137d的一个，并将光强控制为1或3的其中一个。在光接收装置200中，代替滤波器221～224使用滤波器225～228，不需要其它的变更。对于调制器151、152的插入位置等可以说与实施例2-4同样。而且，根据与实施例2-5同样的理由可以同样地得到该实施例2-6的效果。
而且，使用实施例2-5中所示的虚拟载波，由宽度π的方形波相位调制为任意的移位M的任何的相移，并可以模拟MPSK调制。
即，在相移的数为M的情况下，作为一周期的码片数的L是M的倍数，并且是2的倍数，成为构成光频带FSR的所有码片除以n的值。设为L＝MS时，对每个L码片，至少重复n次以下的工作：将相当于与其移相量的号P(P＝0、......、M-1，将一周期设为2π时，移相量表示为2πP/M)乘以S的PS上加1到L/2的值的L有关的余数的码片设为1，将此外的码片设为穿透率0。即，将A除以L的余数设为Mod(A，L)时，通过(Q-1)L+Mod(PS+1，L)～(Q-1)L+Mod(PS+L/2，L)使Q成为从1变化到所述n的号的码片设为1，余数的码片设为0。
从而，将对应于n个不同的第i载波和第k载波(k为i以外的载波号)的虚拟载波的函数分别设为Ci(Θ)、Ck(Θ)，将∑设为Θ＝hδΘ，并设为加上了从h＝0到FSR/δΘ-1的区间FSR的总和，将P设为零以外的有限值时，下式成立。
∑Ci(Θ)(Ci(Θ)-Ci’(Θ))＝P，∑Ck(Θ)(Ci(Θ-Ci’(Θ))＝0 (24)
在本实施例中，以下表示构成光频带FSR的所有码片数nL＝24且M＝3的例子。L为M的倍数、2的倍数、24的约数，所以为24、12或6，n分别为1、2、4，S分别为8、4、2。图44表示(n，L，M，S)＝(1，24，3，8)和(2，12，3，4)的情况。图中，淡墨色表示1的码片。在(n，L，M，S)＝(1，24，3，8)的情况下，由于n＝1所以Q＝1，如图44(a)的左侧的图所示，对于相移0(P＝0)，(1-1)24+Mod(0·8+1，24)＝第1个码片a到(1-1)24+Mod(0·8+24/2，24)＝第12个码片b为1，对于相移2π·(1/3)(P＝1)，如图44(b)的左侧图所示，(1-1)24+Mod(1·8+1，24)＝第9个码片a到(1-1)24+Mod(1·8+24/2，24)＝第20个码片b为1，对于相移2π·(2/3)(P＝2)，如图44(c)的左侧的图所示，(1-1)24+Mod(2·8+1，24)＝第17的码片a到(1-1)24+Mod(2·8+24/2，24)＝第4个码片b为1。换言之，码片最大的号为第24，从码片第1个到第4个，和从码片第17个到第24个的码片为1。
在(n，L，M，S)＝(2，12，3，4)的情况下，由于n＝2，所以有Q＝1和Q＝2，如图44(a)～图44(c)的各右侧的图所示，对于相移P＝0且Q＝1，(1-1)12+Mod(0·4+1，12)＝第1个码片a到(1-1)12+Mod(0·4+12/2，12)＝第6个码片b，和对于Q＝2，(2-1)12+Mod(0·4+1，12)＝第13个码片c到(1-1)12+Mod(0·4+12/2，12)＝第18个码片d为1，对于Q＝2且相移2π·(1/3)(P＝1)并且Q＝1，(1-1)12+Mod(0·4+1，12)＝第5个码片a到(1-1)12+Mod(1·4+12/2，12)＝第10个码片b，和对于Q＝2，(2-1)12+Mod(0·4+1，12)＝第17个码片c到(2-1)12+Mod(1·4+12/2，12)＝第17个码片d为1，相移2π·(2/3)(P＝2)并且Q＝1，第1个码片到第2个码片和第九个码片到第12个码片，和对于Q＝2，第13个码片到第14个码片和第21个码片到第24个码片为1，即，对于Q＝1，(1-1)12+Mod(2·4+1，12)＝第9个码片a到(1-1)12+Mod(2·4+12/2，12)＝第2个码片b为1，对于Q＝2，(2-1)12+Mod(2·4+1，12)＝第21个码片c到(2-1)12+Mod(2·4+12/2，12)＝第14个码片d为1。这里，对于Q＝1，可以移位一个码片的范围为第1个到第12个，对于Q＝2，可以移位一个码片的范围为第13个到第24个。在本实施例中，由图可知，即使接收n不同的其它的信号，在接收装置端也消除虚拟载波间的干涉并可以分别独立接收。
本实施例的光发送装置的滤波器，例如，实施例2-5中，图40中的滤波器137代替0相、π相、π/2相、3π/2相的四个，包括0相、2π/3相、4π/3相的三个滤波器。本实施例的光接收装置，代替比较0相、π相、π/2相、3π/2的四个滤波器和对于它们分别有π移相量不同的四个滤波器上连接的检测器输出的两组比较器，包括0相、2π/3相、4π/3的三个滤波器、对于它们分别有π移相量不同的π相、5π/3相、π/3相的三个滤波器、比较互相π移相量不同的滤波器上连接的检测器输出的三组比较器。
这样，具有正负的极性并在载波间没有相关的载波中，宽带宽的光在光频率轴上以具有要求的频率的重复分离出的不具有正负的极性的光频率轴上的强度调制来模拟，通过将模拟的载波进行相位调制，可以实现光的波长级的精度控制缓和了的精度控制的MPSK。
[实施例2-7]
省略图37-1所示的光发送装置100中的π相滤波器133c(137c)和3π/2相滤波器133d(137d)，随之省略调制器151、152中的切换开关151a、152a，将0相滤波器133a(137a)、π/2相滤波器133b(137b)分别连接到调制器151、152中的振幅变化部151b、152b，信号相位振幅量变换器140设为信号振幅量变换器112，设为两个数据组、即图30中的信号相位量变换器110内的串并联变换部110a，将一个位(数据)和另一个位(数据)与调制器151、152建立对应，光强被控制为对于0位为3，对于1位为1。光接收装置200中，码变换器260中如果比较器241、242的输出强度为3则数据为0，如果强度为1则数据为1，并将它们串联输出。
这样，对于实施例2-4中所述的光频率(波长)轴上的三角函数的虚拟载波，对于实施例2-6所述的光频率(波长)轴上的方形虚拟载波，都可以进行将信号点设为图38(a)中的第一象限的四个信号点的QAM调制。
这样，通过将使用的两组滤波器设为133b(137b)和133c(137c)、133c(137c)和133d(137d)、133a(137a)和133d(137d)的其中一个，四个信号点的QAM调制可以设为具有图38(a)中的第二象限、第三象限、第四象限的其中一个中的四个信号点的QAM调制。另外，在这些情况下，比较器241、242的输出为负时，对于其绝对值为3时数据变换为0，对于绝对值为1时数据变换为1。
[实施例2-8]
第二工作模式的实施例2-8使用输出各相的光频率特性函数的光的多个光源。参照图45说明应用本实施例2-8的光发送装置100在L＝4S的情况。本实施例2-8可使用对于各周期中的0、π/2、π、3π/2的移相量的每一个输出2S码片的光频率的光的多个光源，进行实施例2-5或者实施例2-6中进行的QPSK或者QAM调制，其中一个周期在光频率轴上等于FSR/n，这里n＝1从而一周期为FSR。
图45所示的例子中，每次使用各S码片的光频率的光源，各光源控制光的发送强度，包括合计L/2S的两倍的L/S组(各组为光频宽2S的单一的宽带宽光源或者2S个光源构成的光源的组)的光源。
L/S组的光源内，发送各S码片的光频率的L/2S组的光源用于模拟相位0或者相位π的载波。即，如图46中表示0相、π/2相、π相、3π/2相的各S码片的输出光，通过输出光频率轴上的各周期的最初连续的光频率的各S码片、即0相S码片的光源120a，和输出下一个S码片、即π/2相S码片的光源120b的输出光，模拟0相载波，通过输出下一个S码片、即π相S码片的光源120c，和输出其下一个S码片、即3π/2相S码片的光源120d的输出光，模拟π相载波。而且，通过余数的L/2S组光源，用于模拟π/2相载波或者3π/2相载波。即，通过输出用于光频率轴上的各周期的最初的S码片的下一个S码片、即π/2相S码片的光源120e，和输出下一个S码片、即π相S码片的光源120f的输出光，模拟π/2相载波，通过输出下一个S码片、即3π/2相S码片的光源120g，和输出下一个S码片、即0相S码片的光源120h的输出光，模拟3π/2相载波。这些0相、π/2相、π相、3π/2相的各载波光分别对应于图43(a)中的P＝0、P＝1、P＝2、P＝3的各透射光。
由以上n＝1的例子进行了说明，但在n大于或等于2的情况下，以光频率的顺序，以对应于该n的S的值，对每S码片配置于0相位码片光源、π/2相位光源、π相位光源、3π/2相位光源就可以。可使用的n由使用的光频带FSR除以n的一周期相当的码片数L的关系决定。FSR＝24、n＝2、L＝24/2＝12、S＝12/4＝3的情况下，0相、π/2相、π相、3π/2相的各相的虚拟载波与图43(b)的P＝0、P＝1、P＝2、P＝3的各透射光同样。L是相移的数M的对应的4的倍数，S的值是L除以相移的数M即4的值(L＝4S)。对于每L码片，至少重复n次以下的工作：与关于移相量的号P(P＝0、1、2、3)乘以S的PS加上1到L/2的值的L余数相当的码片相当的光源设为1，相当于其以外的码片的光源设为0。即，A除以L的余(余数)设为MOD(A，L)时，也可以通过(Q-1)L+MOD(PS+1，L)～(Q-1)L+MOD(PS+L/2，L)将相当于使Q成为从1变化到所述n的号的码片的光源(在本例中为两组)设为1，将相当于余数的码片的光源设为0。
图45在模拟图38(a)所示的QAM调制的情况下，来自端子101的传输信号(数据)序列在信号相位振幅量变换器113中由串并联变换部110c分配给四序列。根据从该各四个数据组的重要位起第三个数据(位)(串并联变换器110c内的数据分配与关于图38(a)所示的各数据组的位顺序相同)，控制切换开关153a，如果该数据为0则将存储值3的寄存器(驱动信号发生部)153b连接到切换开关153d，如果该数据为1则将存储了值1的寄存器(驱动信号发生部)153c连接到切换开关153d，由数据组的最重要位数据(位)控制该开关153d，如果该数据为0，则将切换开关153a连接到0相光源120a和π/2相光源120b，从这两光源120a和120b输出强度3的光，即0相虚拟载波的光以强度3输出，如果最重要位数据(位)是1，则将切换开关153a连接到π相光源120c和3π/2相光源120d，从这两光源120c和120d输出强度1的光，即π相虚拟载波的光以强度1输出。
根据数据组中的最次要位数据(位)控制切换开关154a，如果该数据为0则将存储值3的寄存器154b连接到切换开关154d，如果数据为1则将存储了值1的寄存器154c连接到切换开关154d，由数据组的最重要位起第二个数据(位)控制切换开关154，如果该数据为0，则将切换开关154a连接到π/2相光源120e和π相光源120f，从这两光源120e和120f输出强度3的光，即π/2相虚拟载波的光以强度3输出，如果数据是1，则将切换开关154a连接到3π/2相光源120g和0相光源120h，从这两光源120g和120h输出强度1的光，即3π/2相虚拟载波的光以强度1输出。
这样，容易理解可以输出与参照实施例2-6说明了的光发送装置100同样的光QAM调制信号。从而，作为光接收装置200，只要与图36中所示的结构同样就可以。该图45所示的光发送装置100中，只要将光源直接调制，例如控制激光光源的驱动电流的大小就可以，不需要实施例2-6所示的滤波器以及调制器构成的高价的相位振幅调制部150。
省略图45中的开关153a和154a，将寄存器153b、154b分别直接连接到切换开关153d、154d，通过图37-1中的信号振幅量变换器112的两个数据的组的各数据来控制切换开关153d、154d，从而可以与实施例2-3说明的同样地进行QPSK调制。而且，与实施例2-7说明的同样，省略切换开关153d、154d，将切换开关153a、154a分别连接到输出互相正交关系的虚拟载波的光的两组光源(共四个光源)上，通过控制切换开关153a、154a，可以进行实施例2-7中说明的QAM调制。另外，在省略了开关153a和154a的例子以及省略了开关153d和154d的例子中，代替串并联变换部110c，使用图30中的信号相位量变换器110内的串并联变换部110a。
π/2移相量不同的两个光源例如可以使用0相码片光源和π/2相码片光源的两组光源进行QAM调制。在该情况下，通过图45中说明的实施例的QAM调制，由于相位减少一半，所以与实施例2-7同样，可以通过使用图45的实施例的两倍的细的强度调制进行相同的信号传输。而且，以需要的光源数的一半得到好的效果。
可以使用多个光源进行与实施例2-6中说明的相移数为任意的M的MPSK调制同样的调制。参照图45说明本例中M＝4的情况。在该情况下，代替图45的信号相位振幅量变换器113，使用图30的信号相位量变换器110。在光频率上将FSR/n设为周期，使用输出各周期中的0、π/2、π、3π/2的移相量的每一个的各2S码片的光频率的光的多个光源。由于M＝4，所以对应于各相移的虚拟载波与图45中说明的实施例相同，根据信号相位量变换器110的输出，从对应于0移位量的0相码片光源和π/2相码片光源输出强度1的光，或者从对应于π/2移位量的π/2相码片光源和π相码片光源输出强度1的光，或者从对应于π移位量的π相码片光源和3π/2相码片光源输出强度1的光，或者从对应于3π/2移位量的0相码片光源和3π/2相码片光源输出强度1的光。
这样，不使用由滤波器和调制器构成的高价的相位调制部，可以进行MPSK调制。
关于图45所示的实施例，由于输出一个虚拟载波光，所以使用两个S码片光源。代替各两个光源，可以使用2S码片的一个光源。但是，在该情况下，从图45可知，使用四种比较宽频带2S的光源。但是，如果图45所示那样做，光源的种类的数为4，但该光频宽为S码片，可以比2S宽度廉价制作。可以使用四种S码片光源进行QPSK调制。图45的实施例中，为了模拟相位0或者相位π的载波，并为了模拟π/2或者相位3π/2的载波，而需要各4n个载波，对于该各相的载波使用各两个S码片，合计使用2×4n个光源。代替对每个载波输出相同的光频率的两个光源，通过以重合了各载波的1或者0的输出的强度来输出光，从而以一个光源代替。换言之，图45所示的情况下，对于各相的载波，将输出0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源(各光源是S码片光，但为了简化标记而省略“S”，并表示为码片光源)的强度1的光的光源表示为“1”，并将不输出光的光源以“0”表示时，各码片光源的输出如下。
0相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(1100)
π/2相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(0110)
π相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(0011)
3π/2相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(1001)
由于互相正交关系的两个载波光被输出，这些输出光中来自同相的码片光源的输出光互相被重合，所以重合的光源的输出光强为2。从而，如果将输出光被重合的光源的输出光的强度预先设为2倍，则四种S码片光源各使用一个，可以输出四个载波光。各码片光源的输出如下。
0相载波+π/2相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(1210)
0相载波+3π/2相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(2101)
π相载波+π/2相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(0121)
π相载波+3π/2相载波：
(0相码片光源、π/2相码片光源、π相码片光源、3π/2相码片光源)＝(1012)
这样，光源数的减少也同样可以应用于使用了所述光源的MPSK调制中。
这样，与图45的实施例相比，光源数可以削减一半，并且与图45的情况相比，通过光源数减少的所述QAM调制可以增大强度调制的级数，并对噪声的影响有强的效果。
[实施例2-9]
本实施例2-9包含所述各实施例，将虚拟载波更一般化，在本例中是应用于QAM调制的情况。参照图47说明应用了它的通信系统的例子。
光发送装置100中设置第i滤波器161、第i’滤波器161’的组，和第j滤波器162、第j’滤波器162’的组。这些滤波器161、161’、162、162’将光源120输出的光的频率(波长)中至少FSR的光频宽进行滤波。在将光频率作为从基准光频率fs(＝C/λs；C为光速)的光频率差、即以基准光频率标准化了的光频率(滤波函数也可以成为表示相位的参数)的情况下，所述一组中的一个第i滤波器161的滤波特性函数的相位f的值Ci(f)和与第i滤波器161成为组的第i’滤波器161’的滤波特性函数的相位f的值Ci’(f)互相为反转值，与所述算式(4)同样的关系成立。
Ci(f)+Ci’(f)＝1 (4)
其它的组的第j滤波器162、第j’滤波器162’的滤波特性也有同样的关系。滤波器161、161’、162、162’的各滤波特性函数构成所述的虚拟载波。
该实施例2-9的光接收装置200对于图37中的光接收装置200，使用的滤波器不同，其它同样。使用与接收对象的光发送装置的第i滤波器161具有相同滤波特性的第i滤波器271、与第i’滤波器161’具有相同滤波特性的第i’滤波器271’、与第j滤波器162、第j’滤波器162’分别具有相同滤波特性的第j滤波器272、第j’滤波器272’。
在该结构中，在比较器241中，比较与第i滤波器271的透射光对应的检测光强和与第i’滤波器271’的透射光对应的检测光强，假设比较器241的输出为标准化光频率f 的值Di(f)时，由第一工作模式所示的算式(3)表示。
Di(f)＝Ci(f)-Ci’(f) (3)
在检测器231中，第i滤波器271的透射光的各光频率分量作为整体的光强被检测。其它的检测器也同样。从而，发送端的第i滤波器161的滤波特性函数中的标准化频率f的值Ci(f)和接收端第i滤波器271的滤波特性函数中的标准化频率f的值Di(f)的内积，以第i滤波器271的滤波对象中包含的FSR连续的光频率区域中积分的值不为零的有限值P，下式(5)’的关系成立。
∫Ci(f)Di(f)df＝P (5)’
算式(5)’相当于将第一工作模式所示的算式(5)的一般化。第i滤波器的滤波特性函数中的标准化频率f的值Ci(f)和第i以外的第j滤波器的滤波特性函数所对应的比较器的标准化频率f的值Dj(f)的内积，在滤波器的滤波对象中包含的FSR连续的光频率区域中积分的值为零，第一工作模式表示的算式(6)的关系成立。
∫Ci(f)Dj(f)df＝0 (6)
从而，从检测第i滤波器271的透射光的强度的检测器231的输出减去检测第i’滤波器271’的透射光的强度的检测器231’的比较器的输出中，不包含透射第j滤波器162的光分量。这样，该实施例2-9与实施例2-4同样，可以通过差动检测而消除在接收端接收对象以外的其它虚拟载波的输入。
进而，第i滤波器161的滤波特性函数是将光频率设为变量的周期函数，以该周期中的标准化光频率f，穿透率(值)Ci(f)以PFRi(＝FCL/n＝FSR/n＝Λ)的周期重复，最好第一工作模式所示的算式(1)的关系成立。
Ci(f)＝Ci(f+FCL) (1)
这样，尽管每个光源的光频率的不同以及基准光频率fs的不同，也可以在接收端通过差动检测而消除接收对象以外的其它虚拟载波的输入。这样，被实施例2-9实现光的波长级的控制精度缓和了的控制精度的QAM。可以理解实施例2-1～2-4、2-7中使用的三角函数的虚拟载波，或者实施例2-5～2-8中使用的码片结构的虚拟载波中，所述算式(1)、(3)～(5)’成立。另外，码片结构的情况下，将∫dΘ替换为∑的算式成立。进而，滤波器的滤波对象的光频率中的任意的f到f+FSR的区间的积分值为FSR除以2的值，可以理解第一工作模式所示的算式(2)也成立。
∫Ci(f)df＝FSR/2 (2)
实施例2-1～2-8中的0相、π相虚拟载波分别对应于实施例2-9的第i、第i’虚拟载波，π/2相、3π/2相虚拟载波分别对应于实施例2-9的第j、第j’虚拟载波。换言之，本实施例2-9在本发明中表示虚拟载波的一般特性，其它实施例是实施例2-9的特例。
[实施例2-10]
下面说明使用码片结构的虚拟载波的情况的其它例子。省略图47中的滤波器161’、162’，代替信号相位振幅量变换器111如加括号所示那样使用信号振幅量变换器112。其它的结构同样，但滤波器161、162的滤波特性如下。
接受光源的光，光发送装置包括的第i滤波器161为滤波对象的FSR/n(n＝大于或等于1的整数)的光频区域中，在该光发送装置包括的第i滤波器161和第i以外的该光发送装置或者共有相同传输路径的其它光发送装置包括的第j滤波器162为滤波对象的FSR的光频区域中，同时导通(透射)的码片的数，与在光发送装置包括的第i滤波器161为滤波对象的FSR的光频区域中导通(透射)，在第i以外的该光发送装置或者共用相同传输路径的其它光发送装置具备的第j滤波器162为滤波对象的FSR的光频区域中关断(非通过)的码片的数相同。换言之，第i滤波器161和第j滤波器162中同时(相同码片位置)导通(透射)的码片数，和在相同码片位置在第i滤波器中导通，在第j滤波器中关断的码片数相同。
从而，相当于从基准波长(基准频率)的波长差(频率差)的相位Θ的码片的第i载波的值设为Ci(Θ)、Θ＝2πf时，Ci(Θ)＝Ci(Θ+FSR/n)，Ci’(Θ)＝1-Ci(Θ)时，∑Ck(Θ)(Ci(Θ)-Ci’(Θ))(∑设为Θ＝hδΘ，从h＝0到FSR/δΘ-1相加的区间FSR的总和)为有限值，表示第i载波以外的第k载波(k为i以外的虚拟载波的号)的函数的相位Θ中的强度设为Ck(Θ)时，∑Ck(Θ)(Ci(Θ)-Ci’(Θ))＝0(∑设为Θ＝hδΘ，从h＝0到FSR/δΘ-1相加的区间FSR的总和)的关系成立，表示第i载波的函数的相位Θ中的强度设为Cj(Θ)时，Cj(Θ)＝Cj(Θ+FSR/n)，设为Cj’(Θ)＝1-Cj(Θ)时，
∑Cj(Θ)(Cj(Θ)-Cj’(Θ))(∑设为Θ＝hδΘ，从h＝0到FSR/δΘ-1相加的区间FSR的总和)为有限值，表示第j载波以外的第m载波(m为j以外的虚拟载波的号)的函数的相位Θ中的强度设为Cm(Θ)时，∑Cm(Θ)(Cj(Θ)-Cj’(Θ))＝0(∑设为Θ＝hδΘ，从h＝0到FSR/δΘ-1相加的区间FSR的总和)的关系成立。
光接收装置200与实施例2-7说明的相同。这样，可以实现QAM。该实施例2-10所示的结构中，所述算式(1)～(4)中将∫dΘ变更为∑的算式成立。作为该实施例中使用的滤波器，例如，可以应用将相当于FSR/n的码片数除以Hadamard码的码长FCL的数的码片，与构成Hadamard码的一位的值一起设为穿透率1/穿透率0的滤波器。进而，在使用对应于将Hadamard码连续耦合的码，将大于或等于FSR的光频率进行滤波的滤波器的情况下，在任意的FSR的光频率的区域内在所述算式(1)～(5)中将∫dΘ变更为∑的算式成立。
如上所示，本实施例也与实施例2-7同样，可以在接收端通过差动检测来消除从接收对象以外的其它虚拟载波的输入，并可以实现光的波长级的控制精度缓和了的控制精度的QAM。另外，在控制现有的光信号的相位的光通信装置中，与微米级的波长相比，需要以充分准确的级的数十分之一的数十纳米级的精度控制单一波长(频率)的光信号的相位，现在在实验上可实现，但难以实现经济上的平衡，目前进行QPSK、QAM等相位调制的光通信系统没有实用化。
但是，根据该第二工作模式，对频率区域的光载波可以比较简单地进行MPSK和QAM。
可以理解本实施例2-10所示的结构中，在规定的FSR的区间，在所述算式(1)～(4)中将∫dΘ变更为∑的算式成立。从而，将虚拟载波在FSR的区域中作为强度1的码片和强度0的码片的方形波状周期函数，与所述第i滤波器161、271、第j滤波器162、272的滤波特性对应的第i载波、第j载波在相同光频率位置都为强度1(或者强度0)的码片数，和在相同光频率位置第j载波为强度1(或者强度0)且第j载波为强度0(或强度1)的码片数相等。进而，在使用实施例2-8所示的码片的每一个的光源的情况下，也可以应用该方形波状周期函数。
在所述各种实施例中，在进行QAM调制的情况下，根据第三、第四参数分别选择强度1或者强度3的其中一个，表示了1、0的四个数据的组合、即16各组合的其中一个，但也可以表示大于或等于17各组合的其中一个。换言之，在光发送装置中，根据要表示的1、0的数据的组合，由第三、第四参数选择控制，以便与第i(或者第i’)、第j(或者第j’)载波对应的光成为预先决定的多个值的其中一个的值的光强。在光接收装置中，从码信号变换器260输出包含图37-2中的所述A/D变换器261、262的各极性的预先决定的多个值的其中一个的数字值的各可取得的组合所对应的大于或等于四个的数据0或者数据1的可取得的组合中的对应的一个。
所述A/D变换器263、264的预先决定的值的其中一个的数字值有考虑该极性的情况，和不考虑的情况，在不考虑的情况下，例如实施例2-7中所述，是使用图38(a)中的一个象限，例如仅第一象限的信号点的情况，作为码信号变换器260的输出，变换为两个数据的可取得的组合的一个，从而，作为A/D变换器263、264的输出数字值而考虑极性的情况下，成为大于或等于四个的数据的可取得的组合，在考虑极性的情况下，成为两个以上的数据的组合。从而，一般可以说多个值的其中一个值表示大于或等于两个的数据的组合。
[实施例2-11]
图48-1以及图48-2中表示应用了本发明的实施方式2-11的通信系统。如图48-1所示，光发送装置100中作为1001、......、100k并联容纳K个(K为大于或等于2的整数)实施例2-3中说明了的图35中的光发送装置100，由串并联变换器170将来自输入端子101的传输信号(数据序列)变换为K个并联序列从而输入光发送装置1001、......、100k的各信号相位量变换器110。来自光发送装置1001、......、100k的各输出由合光器171合光并输出到光传输路径300。
光接收装置200中，如图48-2所示，作为K个2001、......、200k并联容纳K个实施例2-3中使用的光接收装置、即图30中的光接收装置200，来自光传输路径300的光信号由分支器270分支，分支了的各光信号被分别输入光接收装置2001、......、200k的分支器210中。光接收装置2001、......、200k的输出信号由并串联变换器273串联变换并返回原来的传输信号。
光发送装置1001、......、100k和光接收装置2001、......、200k如实施例2-3所示，不互相干涉地发送接收。
这里，光发送装置1001、......、100k、光接收装置2001、......、200k在将规定的周期作为基准周期的情况下，使用滤波器的滤波特性函数中包含的三角函数的周期为所述基准周期除以自然数后的周期的滤波器。即，所述基准周期和各光发送装置1001、......、100k包括的滤波器的周期对应于傅立叶变换生成的基本周期和倍数周期的组。例如，将除去FSR的数N的值设为1到K，并将这些FSR、FSR/2、......、FSR/K分别以光发送装置1001、......、100k，光发送装置1001、......、100k使用，其光信号由合光器171合光后的光信号与逆离散傅立叶变换后的信号等价。
该周期作为光接收装置200中使用的滤波器的滤波特性的周期分别设为FSR、FSR/2、...、FSR/K。通过这样的关系，进行与以下同等的作用：接收光信号被分支并由光接收装置2001、......、200k离散傅立叶变换从而返回原来的传输信号。
这样，该实施例2-11使用虚拟载波之间的正交关系，可以使用对应于离散逆傅立叶变换的多个虚拟载波实现虚拟OFDM(正交频分复用)。光发送装置100在从基本周期到基本周期的K/2倍的周期为止的周期中，在使用了包括其每个周期中相位偏离π/2的滤波特性的滤波器的光发送装置1001、......、100k的情况下，各光发送装置1001、......、100k中偏离π/2相位的滤波特性的一个为余弦函数时，另一个为正弦函数，光发送装置100的输出表示为∑(ancos((n/FSR)Θ)+bn sin((n/FSR)Θ))。这里，n为对于基本周期的滤波器的倍数的值，an和bn为以各个虚拟载波运载的传输信号。
另外，在不包括包含基本周期的任意的周期n所对应的光发送装置100n以及光接收装置200n的情况下，对应于相应的an或者bn的值为0，光发送装置100的输出的算式成立，不损失该实施例的一般性。
本实施例与通常的WDM(波分复用)不同，可以重叠使用的波长，所以与通常的WDM相比，不需要防护频带，所以有提高波长利用率的效果。
另外，图48-1中，也可以共用单一的光源来替代光发送装置1001、......、100k的光源120。而且，在本实施例2-11中，使用了多个应用了虚拟QPSK的光发送装置1001、......、100k，但也可以使用多个应用了所述虚拟MPSK或者虚拟QAM的光发送装置。进而，作为滤波特性函数，不仅三角函数，也可以是具有实施例2-9中说明的性质的函数。从而，也可以使用多个使用实施例2-5～2-8中说明的码片结构的虚拟载波的光发送装置100、光接收装置200。在该情况下，将L/4的规定的约数的S作为基准的S的情况下，使用包括滤波器的光发送装置1001、......、100k，所述滤波器具有使用了相当于该基准的S的约数的S的滤波特性。即，基准的S和各光发送装置1001、......、100k的滤波器的滤波特性的S对应于由傅立叶变换生成的基本周期和倍数周期的组。这样，本实施例11的光发送装置100也发送逆离散傅立叶变换后的信号，光接收装置200进行离散傅立叶变换从而返回到原来的发送信号。
所述各实施例中的光发送装置100中使用的滤波器都如参照图33所说明的，可以是根据调制器的输出来控制滤波器的滤波特性的结构，也可以选择具有固定地设定了的滤波特性的多个滤波器的结构。从而，由调制器控制滤波器表示控制滤波特性的情况，和控制滤波器的选择的情况。
信号相位量变换器110、信号相位振幅量变换器111以及信号振幅量变换器112根据信号数据变换为用于控制滤波特性、控制滤波器的选择、控制从光发送装置输出的光的强度的参数，可以将它们总称为信号调制变换器，从它们输出的相位量、振幅量等可以称为调制值，并且各分量可以称为参数。
如上所述，根据光频率轴上的周期函数，进行MPSK、QAM等的第二工作模式先前说明了一般的结构，但也可以如下说明。通过一个或多个光源，最小公倍数的自然数倍的光频宽FSR除以在光频率Fst到Fla之间的光频宽FSR的范围内，第i光频率特性函数Ci(f)自身重复的周期所对应的整数Ni的值设为光频宽PFRi时，有
Ci(f)＝Ci(f+PFRi)，
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df，
对于第i以外的第j光频率特性函数Cj(f)，有
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df
小于或等于FSR的任意的光频宽除以Ci(f)的周期PFRi的余数设为Δf，并将相位2π(Δf/PFRi)设为对于Ci(f)的相位差时，有
Ci’(f)＝Ci(f+Δf)，
即Ci’(f)对于Ci(f)相位有2π(Δf/PFRi)不同，有
∫Ci`(f)·Cj(f)df＝∫Ci`(f)·(1-Ci(f))df
将输入二进制数据对各数据的每个依次重复分为多个分离数据从而分离，对于这些分离了的各分离数据序列的每一个，并且对于各数据的每一个，根据其数据值，对于所述第i光频率特性函数的第i光信号以及所述第j光频率特性函数的第j光信号，将控制相位或/和振幅的第一光信号以及第二光信号进行合成，并作为光编码信号发送。
作为一个例子，光频率特性函数Ci(f)是包含不同的FSRi而且对于相同的FSR，Δf等于FSRi/4或者-FSRi/4的三角函数。
作为其它的例子，将FSR分割为FSR除以任意的整数S和Ni的积的两倍2SNi的值L连续的光频率，重复Ni次各长度L的光频率部分连续的S个光频率设为强度1，接着它的S个光频率设为强度0的函数，或者以规定量依次移动到强度1的连续的S个光频率的位置的函数设为Ci(f)。
该第二实施方式也可以应用于图2(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)所示的一对N光通信网PON。而且，在第一工作模式中，对于在参照图15和图28说明的单块平面光波电路基板上，第i编码器使用第j解码器的任何一个的透射光的平面光波电路基板的温度控制技术也可以应用于第二工作模式。进而，在第一工作模式中，也可以将使用参照图21、图22说明的阵列波导光栅AWG的光编码方法应用于第二工作模式的光发送装置。
[第三工作模式](反射型光通信)
本发明的第三工作模式是经由光纤传输系统容纳多个用户装置的一对多连接光网(Passive Optical Network：PON)，例如，应用了图2或者图3所示的光通信系统中的发明。
[实施例3-1]
下面，参照图49说明该第三工作模式的基本概念的功能结构。根据二进制数据调制(编码)了的下行信号光通过光纤410，进一步经由光输入输出端口412被输入光输入输出共用器420的端口420a，从光输入输出共用器420的端口420b输入切换器430。切换器430由来自端子431的上行数据序列控制，下行信号光被输入标记编码器440M或者空间编码器440S。标记编码器440M以及空间编码器440S的输出光通过合光器450被输入光输入输出共用器420的端口420c，从光输入输出共用器420的端口420a作为上行信号光经由光输入输出端口412输出到光纤410。作为光输入输出共用器420，如图49中虚线所示，使用光循环器，但也可以使用光方向性耦合器、光复用/分离器等。但是，为了避免通过与反射光的相干干扰(coherent crosstalk)的避免上行信号光的强度调制，而且为了减少光损失，优选光循环器作为光输入输出共用器420。合光器450可以使用光复用/分离器或者切换器430和如虚线所示那样被联动控制的切换器等，只要是将标记编码器440M的输出光、空间编码器440S的输出光输入光输入输出共用器420的端口420c就可以。如果来自端子431的数据为标记，则切换器430将输入的光输入标记编码器440M，如果是空间则输入空间编码器440S。作为合光器450，在使用由输入端子431的数据控制的切换器的情况下，切换器430也可以是分光器。
标记编码器440M以及空间编码器440S在下行信号光的光频率(波长)的整个区间内，输出以光频率(波长)为变量的互相不同的函数所表示的信号光，例如构成为光滤波器。输入的下行信号光和输入的上行信号光的光频率特性(光码)是具有以下所示的关系的函数。
对于下行信号光为标记时的光频率f的光强的函数设为IM(f)，为空间时的函数设为IS(f)，对于上行信号光为标记时的光频率f的光强的函数设为OM(f)，为空间时的函数设为OS(f)。关于函数IM(f)和函数OM(f)的积f的积分或者总和，与关于函数IM(f)和函数OS(f)的积f的积分或者总和相等，并且，关于函数IS(f)和函数OS(f)的积f的积分或者总和，与关于函数IS(f)和函数OS(f)的积f的积分或者总和相等。即，以下所示的算式(22)和算式(23)的其中一个与算式(24)和算式(25)的其中一个成立的关系。
∫IM(f)OM(f)df＝∫IM(f)OS(f)df (22)
∑IM(f)OM(f)＝∑IM(f)OS(f) (23)
∫IS(f)OM(f)df＝∫IS(f)OS(f)df (24)
∑IS(f)OM(f)＝∑IS(f)OS(f) (25)
这里，∫df表示下行信号的光频率的区间中的积，∑表示下行信号的光频率的区间中的总和。算式(22)，算式(24)由数字运算求出的情况下，进行分别与算式(23)、算式(25)同样的运算。
这些关系表示，标记函数的光强和空间函数的光强互相相等，并且可以将相当于构成标记或者空间的下行信号光的频率分量的光的一半的分量构成为标记或者空间的上行信号光。从而，该光通信装置不降低下行信号光的调制度，不管下行信号是标记还是空间，都可以输出以相同的光功率调制的上行信号。
作为所述函数的例子，可以使用图6所示的结构。图6(a)～(c)是三角函数的例子，并为相同振幅，将光频率区间f0～fL以光基准频率f0＝fs规格化，从而在光频率0～1中，在该区间中包含的重复周期为1、2、3的情况下，将分别偏离π/2的实线和虚线，或者图6(a)中所示与实线偏离π/4左右的点划线等中的一个设为标记的函数，与此相对，将偏离了π的函数设为空间的函数，对于不同方向或者不同的光通信装置，将具有图6中所示的关系的其它函数设为标记函数，将与之相位相差π的函数设为空间函数。或者，如图50所示，将频率区间f0～fL(标准化频率0～1)设为L分割了的L个码片(光频率)，对于每个码片将光强设为1或0，图50(a)所示的函数设为例如标记的函数时，空间的函数例如图50(b)所示，强度为1的码片数相同，并且下行信号光的标记或空间函数的强度1的码片的一半可以用于上行信号光图50(b)的前一半与图50(a)的前一半相同，后一半将图50(a)的后一半反转。作为各码片的例子，用三角形图示光强，但最好光频率特性对各码片为平面的矩形。
作为标记或者空间编码器440M或者440S的滤波器，作为使用三角函数的情况的编码器，例如可以使用图7所示的由光路长不同的两组光路径41、42，和与其两端分别耦合的耦合器43、44构成的Mach-Zehnder干涉计。作为标记或者空间编码器440M或者440S的滤波器，图51表示构成如图50所示的码片列的情况的编码器的结构例。输入光被输入光复用/分离器5，光复用/分离器5将各码片的频率光信号输出到不同的端口，并且将离开光频率ΔF的整数倍的光分量输出到相同的端口。例如编码器440M或者440S的输出光每四个码片重复相同的图形时，从光复用/分离器5的端口1、2、3、4分别输出光频率F1+qΔF、F2+qΔF、F3+qΔF、F4+qΔF(q＝0、1、2、......)的各分量。其中，与强度1的码片对应的端口的输出也可以由耦合器6耦合输出。作为这样的光复用/分离器5，可以与图21中的滤波器84同样使用AWG(Array Waveguide Grating：阵列波导光栅)。
如果来自端子431的数据为标记，则切换器430将输入的光输入到标记编码器440M，如果为空间则输入到空间编码器440S。作为合光器450使用由输入端子431控制的切换器的情况下，切换器430也可以作为分光器。上行信号和下行信号也可以由不同的光纤传输。例如图49中虚线所示，将从合光器450输出的上行信号光输入光纤411，并省略光输入共用器420也可以。或者，如图52所示，设置将标记编码器440M以及空间编码器440S的各输出光分别全反射的全反射器451M以及451S，标记编码器440M以及空间编码器440S的各输出光分别通过标记编码器440M以及空间编码器440S，进而通过切换器430输入光纤410。
图52所示的装置与图49所示的装置相比，可以省略光输入输入共用器420，而且可以削减合光器450从而进一步削减部件数，与图49所示的结构中使用切换器和切换器的组合的情况相比，有减少为了调制而操作的部件的效果，而且与图49中代替两组切换器使用切换器和合光器的组合的情况相比，有消除合光器引起的光损失的效果。
而且，在图49以及图52中没有表示下行光信号的接收电路，也可以在比切换器430前级，将下行信号光的一部分分支到下行信号光的接收电路从而将下行数据序列解码。对于与此同样的接收解码，后面例如参照图53叙述。另外，在第三实施例中，光源为生成下行光信号(光编码信号)的对方光发送装置，该下行信号光为来自光源的光信号。
如上所述，本实施例中，接收互相光强相等的以标记或者空间编码的光，将构成接收了的标记或者空间的下行信号光的光频率中包含的一半的光频率作为标记或者空间的上行信号光发送回。因此，与下行信号光不同，可以作为上行光信号发送用于调制的无调制的CW光，或者作为上行信号光供给调制的光，而不是下行信号的消光比恶化。
在文献3所示的装置中，中心局与发送该站自身的信息(数据)的下行信号光不同，在下行方向上发送无调制的连续光(CW：Continuous Wave)用于发送回，以便覆盖局发送回按照该站自身的信息(数据)调制了的上行信号光。因此，该用于发送回的下行信号光不用于从中心局的信息传输。而且，文献4所示的装置中，中心局特地将发送该站自身信息(数据)的下行信号光的消光比恶化从而发送，覆盖局按照该站自身的信息(数据)将该光信号调制从而作为上行信号光发送回，不使用无用的连续光。但是，来自中心局的下行信号光以及来自覆盖局的上行信号光的消光比都恶化，产生通信质量恶化的问题。
但是，根据第三工作模式，不必传输无调制光，而且可以调制上行光信号而不会使下行信号光的消光比恶化。另外，在该第三工作模式中，编码器是基于编码函数，对光信号进行调制，以便其光强度-频率特性成为下行光信号的光强度-频率特性乘以编码函数的光强度-频率特性的光强度-频率特性的编码部件，解码器是基于解码函数，从光信号中输出光强度-频率特性为解码函数的分量的解码部件。
[实施例3-2]
本实施例3-2是将各光频率特性函数设为互相正交，并且设为码片码的例子。参照图53说明实施例3-2。来自光纤410的下行信号光从光输入端口412通过光输入输出共用器420，进一步依次通过分光器421和422从而分支输入到下行标记解码器461M和下行空间解码器461S中，分别通过这些解码器461M以及461S的光由光检测器470M以及470S变换为电信号，这些电信号由比较器480比较，并例如被取差分，如果其大小大于或等于规定值，则作为下行数据序列输出到输出端子481。
由第一分光器421分支的另一个下行信号光被输入切换器430，与图49所示同样，根据来自输入端子431的上行数据序列被调制并作为上行信号光经由光输入输出共用器420，进一步从光输入输出端口412输出到光纤410。作为合光器450使用由端子431的数据控制的切换器的情况下，也可以使用分光器来代替切换器430。
在本实施例3-1中，关于从标记的上行信号光减去空间的上行信号光的信号光，和与标记或者空间的下行信号光的积的光频率的积分或者总和为零，即这些光频率特性函数互相虚拟正交。更详细地说，下行信号光是具有标记或者空间的其中一个光频率函数相同的光频率特性的自然数NI组的输入光，将第i标记的光强的函数设为IMi(f)并将空间的光强的函数设为ISi(f)时，NI组中包含的第i下行信号光和第i以外的第j下行信号光的关系满足以下所示的算式(26)或(27)。
∫IMi(f)(IMj(f)-ISj(f))df＝∫ISi(f)(IMj(f)-ISj(f))df
＝∫IMj(f)(IMi(f)-ISi(f))df＝∫ISj(f)(IMi(f)-ISi(f))df＝0 (26)
∑IMi(f)(IMj(f)-Isj(f))＝∑ISi(f)(IMj(f)-Isj(f))
＝∑IMj(f)(IMi(f)-ISi(f))＝∑ISj(f)(IMi(f)-ISi(f))＝0 (27)
并且，NI组中包含的第i下行信号光和第i上行信号的关系满足以下算式(28)或(29)。
∫IMi(f)(OMi(f)-OSi(f))df＝∫ISi(f)(OMI(f)-OSi(f))df
＝∫OMi(f)(IMi(f)-ISi(f))df＝∫OSi(f)(IMi(f)-ISi(f))df＝0 (28)
∑IMi(f)(OMi(f)-OSi(f))＝∑ISi(f)(OMi(f)-OSi(f))
＝∑OMi(f)(IMi(f)-ISi(f))＝∑OSi(f)(IMi(f)-ISi(f))＝0 (29)
∫是在下行信号的光频率区间的积分，∑是在下行信号的光频率区间的总和。另外，应由相同的光通信装置检测的下行信号光和要输出的上行信号光被设为不同的函数。另外，算式(26)、算式(28)由数字运算求解时分别进行与算式(27)、算式(29)同样的运算。
作为具有这样的特性的函数，例如，可以使用图10所示的Hadamard码。信号光的光频率特性函数，当为滤波函数时，对于标记，透射为0的光频率码片，并不透射为1的光频率码片，而对于空间，透射为1的光频率码片，并不透射为0的光频率码片。换言之，相同码的情况下，对于标记信号光和空间信号光，光强1和光强0反转。码2[0101]、码3[0011]、码4[0110]满足算式(22)～(29)。例如，为了生成码2[0101]的信号光而如图51所示，将输出光复用/分离器5的光波长(光频率)λ2和λ4的端口与耦合器6连接，而如虚线所示，将输出光波长(光频率)λ1和λ3的端口连接到耦合器6’，根据是标记还是空间，只要将耦合器6和6’的输出切换为作为合光器的切换器450并输出就可以。
由于是这样的码，所以要接收的码例如为第i个，除此以外的例如第j信号光输入的情况下，下行标记解码器461M以及下行空间解码器461S的各滤波特性函数为IMi(f)以及ISi(f)，输入光的光频率函数为IMj(f)或者ISj(f)，算式(26)或算式(27)成立，经由解码器461M以及461S检测出的光强为了使其差由比较器480抵消，而不将要接收的第i信号光以外的信号光输出到输出端子481。而且，该下行标记编码器441M以及下行空间编码器441S的各滤波特性函数为OMi(f)以及OSi(f)，该上行信号在光传输路径上产生反射，即使该反射被输入下行标记解码器461M以及下行空间解码器461S，算式(28)或者算式(29)成立，且光检测器470M以及470S的各检测光强由比较器480抵消，不出现在输出端子481。换言之，即使有反射光，也不会成为要求的码的信号光接收的障碍。
作为具有这样的特性的其它函数，将下行信号光的光频率区间f0～fL(标准化光频率0～1)例如图54(a)所示，分割为L＝4s，第i标记的函数Mi(f)重复两次将最初的S码片透射(光强1)并将下S码片不透射(光强0)的工作，第i个空间的函数Si(f)重复两次将最初的S码片透射(光强1)并将下S码片不透射(光强0)的工作。如图54(b)所示，将f0～fL分割为L＝6s，第i个标记的函数Mi(f)重复三次将最初的s码片透射并将下s码片不透射的工作，第i个空间的函数Si(f)重复三次将最初的s码片透射并将下s码片不透射的工作。一般，将从光频率区间的f0到fL进行了L分割的L码片的光频率所示的滤波特性函数(光强度-频率特性函数)，L除以2的数为s的倍数，将第i个标记时的滤波特性设为IMi(f)并将空间时的滤波特性函数设为ISi(f)时，第i个滤波特性函数IMi(f)是将透射s码片并不透射接着的s码片的工作至少重复L除以2s次数(n次)的函数，第i个滤波特性函数ISi(f)是将不透射s码片并透射接着的s码片的工作至少重复L除以s次数(n次)的函数。另外，例示的函数从f0开始，透射码片或不透射码片连续s码片，但也可以是如下的函数：如图54(c)中L＝6s、n＝3的情况所示，透射码片或者不透射码片连续小于s的任意的整数s0的码片之后，将透射或不透射s码片，并透射或不透射接着的s码片的工作重复L除以2s减1次，然后使(s-s0)码片透过或不透过。换言之，也可以是具有所述关系的函数，例如对图54(b)所示的函数如图54(c)那样偏离相位的函数。所述二阶的Hadamard矩阵的码2为L＝4、s＝1、n＝2，码3是L＝4、s＝2、n＝1，码4是将码3向左循环移位π/4的码。另外，这些关系与第二工作模式中的实施例2-6所示的特性函数同样，例如，IMj(f)对应于Ci(f)，ISi(f)对应于(1-Ci(f))，OMj(f)对应于Cj(f)，OSj(f)对应于(1-Cj(f))。
容易理解这些滤波特性，和具有这些函数的编码器441M以及441S、解码器461M以及461S都可以使用如图51所示的光复用/分离器5和耦合器6以及6’同样地构成。使用这样的结构的编码器的情况下，如图53中点划线所示，上行标记编码器441M以及上行空间编码器441S作为上行编码器441一体构成，切换器430省略，合光器450被设为切换器，而且下行标记解码器461M以及下行空间解码器461S也作为下行解码器461一体构成，省略分光器422。
图53所示的实施例3-2中，与图52所示的实施例同样，在上行标记编码器441M以及上行空间编码器441S的后级使用全反射器451M以及451S，从而可以削减光输入输出共用器420和合成器450并削减部件数。而且，也可以将切换器430设为分光器并将合光器450设为切换器。
图55表示与图53所示的光通信装置对置的光通信装置的结构例。来自光源495的光频率f0～fL的光信号从切换器435，根据来自输入端子436的下行数据序列的各数据的标记或空间，被输入下行标记编码器445M或者下行空间编码器445S。下行标记编码器445M以及下行空间编码器445S的滤波特性与对置光通信装置的下行标记解码器461M以及下行空间解码器461S的滤波特性函数IMi(f)以及ISi(f)相等。来自下行标记编码器445M以及下行空间编码器445S的下行信号光通过合光器455，进一步通过光输入输出共用器425被输入光纤410。
从光纤410输入的上行信号光通过光输入输出共用器425，从分光器426输入上行标记解码器465M以及上行空间解码器465S。这些解码器465M以及465S的滤波特性与对置光通信装置的上行标记编码器441M以及上行空间编码器441S的各滤波特性函数OMi(f)以及OSi(f)相等。上行标记解码器465M以及上行空间解码器465S的各输出信号光分别被输入光检测器475M以及475S，来自光检测器475M以及475S的各输出电信号由比较器485比较，并从输出端子486作为上行数据序列输出。
根据实施例3-2的光通信装置，即使由输出该下行信号光的光通信装置和输出上行信号光的光通信装置的多个组共用光纤410，通过由各组使用不同的码(滤波特性函数)、即有所述关系的光频率特性函数，来自成组的光通信装置以外的光通信装置的信号光也由于正交性而不成为噪声，而且由于是与成组的下行信号光和上行信号光都不同的码，所以产生可以将下行信号光的至少一半的光频率分量作为上行信号光调制的效果。该效果特别对ITU-T推荐G.983以及G.984序列中规定的那样的1对N连接网的被动光通信网(PON，Passive Optical Network)这样的结构有效。以往提出的形式的波分复用被动光通信网(WDM-PON)中，通常对其它的利用者室内装置的光终端装置(ONU)进行通信的下行信号光仅为噪声，仅是由滤波器等废弃的噪声。但是，在本实施例3-2中，可以有效地用作用于作为上行信号光调制的光。另外，以应用对于其它的光终端装置进行通信的下行光通信光为前提，在进行光强设计时，在连接光终端装置的数目少，并不能确保充分的光强的下行信号光的情况下，需要对置光通信装置输出未连接的光终端装置的下行光。
[实施例3-3]
本实施例3-3使用三角函数作为具有算式(22)或算式(23)、算式(24)或算式(25)、算式(26)或算式(27)、以及算式(28)或算式(29)的关系的函数。换言之，该实施例3-3中使用的函数，是光频率光区域的光强变化的周期互相为整数倍关系，或在相同周期的情况下差异π/2相位的关系的三角函数。换言之，例如标记的信号光的光频率特性函数Mi(f)是算式(30)，
Mi(f)＝(1+cos(2πsf/(fL-f0)+rπ/2))/2 (30)
空间的信号光的光频率特性函数Si(f)是1-Mi(f)、即算式(31)。
Si(f)＝1-(1+cos(2πsf/(fL-f0)+rπ/2)) (31)
s是从1到最大NI(要求码数)除以2的值NI/2的整数值，r为0或1，或者是fL-f0＝FSR。图6中的(a)、(b)、(c)分别对应于Mi(f)的s＝1、2、3，虚线是与r＝0对应的三角函数，实线是与r＝1对应的三角函数。
如前所述，这样的光频率特性函数的滤波器可以使用例如图7所示的Mach-Zehnder干涉计简单地构成。图56中表示该情况的光通信装置的例子。来自光纤410的下行信号光通过光输入输入共用器420进一步由分支器421分支输入下行解码器461和上行编码器441。下行解码器461以及上行编码器441分别由Mach-Zehnder干涉计构成。这些解码器461以及编码器441的Mach-Zehnder干涉计的光路径41和42的光程差长对应于函数IMi(f)以及OMi(f)分别被决定。标记的信号光从解码器461中的耦合器44的一个输出端口输出时，空间的信号光从其它的输出端口输出，它们分别被输入光检测器470M以及470S。从一个编码器441中的耦合器44的一个输出端口将标记的信号光输入切换器450，从另一个输出端口将空间的信号光输入切换器450。其它的结构工作与图53所示的情况相同。
在使用该三角函数的情况下，也保持各码间的正交性，其它码的干涉被除去，并且不受反射光的影响，在1对N连接网等中，起到与实施例3-2同样的效果，即也可以将来自对置光通信装置以外的其它的光通信装置的下行信号光有效地利用为用于作为上行信号光调制的光。
[实施例3-4]
本实施例3-4中，为了以下一个或多个原因而设置光放大器，即由于下行信号光的光强不足，或者为了以光检测器的动态范围内的光强接收，或者为了以充分的光强输出上行信号光。
如图53中虚线所示，光输入输入共用器420和分光器421之间插入光放大器423，下行信号光被放大。该光放大器423将来自双方向的输入光放大，例如可以使用SOA(Semiconductor Optical Amplifier，半导体光放大器)。在该情况下，如虚线所示，也可以将光放大器423插入光纤410，从而放大下行信号光和上行信号光。或者分别将光放大器423a和423b插入分光器421的两个分支输出端，选择光放大器423a的放大率，以便使将接收所使用的下行信号光成为光检测器470M以及470S的动态范围内的光强，并且选定将发送所使用的下行信号光放大的光放大器423b的放大率，以便上行信号光为充分的光强。光放大器423b也可以插入合光器450的输出端。在该情况下，由于仅将由编码器441M以及441S编码的光放大，所以可以有效地放大。同样，如果代替光放大器423a，在下行标记解码器461M和下行空间解码器461S的输出端插入光放大器423aM以及423aS，则可以有效地仅放大信号光，并且可以使用标记用光放大器423aM和空间用光放大器423aS作为分别独立的硬性限制器(hard limiter)。
作为合光器450，如图57所示，上行标记编码器441M以及上行空间编码器441S的各输出信号光分别通过光放大器452M以及452S由合光器453合光，如果来自输入端子431的数据为标记，则提高光放大器452M的放大率，并降低光放大器452S的放大率；如果数据为空间，则降低光放大器452M的放大率，并提高光放大器452S的放大率，也可以由端子431的数据控制光放大器452M以及452S的两放大率，以便选择输出对应于标记和空间的编码的光。这样，可以充分提高上行信号光的光强。在该结构的情况下，也可以使用分光器作为切换器430。在该情况下，起到可以完全不使用切换器作为光通信装置的效果。以上，叙述了在图53所示的光通信装置中使用光放大器的实施例，作为该光通信装置中使用的编码器以及解码器的滤波特性函数，不仅有光频率码片序列函数，也可以是实施例3-3所述的三角函数。进而，如图52所示，在编码器的后级使用全反射器，省略光输入输入共用器420，并且在包括将下行信号光解码的接收电路的光通信装置中在各处插入光放大器，可以起到同样的效果。图58中表示该例子，其中用虚线附加与图52、图53、图57相同参照号来表示可插入的光放大器省略重复说明。在该情况下，与光输入输出端口412直接连接的分光器421设为光合光/分离器，在根据数据来控制在对于标记编码器441M以及空间编码器441S，与全反射器451M以及451S相反侧插入的光放大器452M以及452S的各放大率，从而选择标记信号光以及空间信号光的情况下，切换器430由合光/分光器构成。在设为将标记编码器441M以及空间编码器441S一体化的编码器441的情况下，在编码器441的标记信号光输出端口以及空间信号光输出端口和全反射器451M以及451S之间插入光放大器452M以及452S，在根据上行数据序列控制这些光放大器452M以及452S的情况下，编码器441的输入端口被直接连接到合光/分光器421，并可以省略合光/分光器430。在该情况下，也可以代替光放大器452M以及452S，使用根据上行数据互相相反地被开关控制的开关，只要根据上行数据选择标记信号光或空间信号光的其中一个就可以。
[实施例3-5]
所述中，并联设置了对于下行信号光的接收解码电路和用于上行信号光的发送编码电路，但也可以级联设置。下面参照图59说明实施例3-5，其中接收解码电路级联连接于发送编码电路，该发送编码电路位于光输入输出端口412即光纤410侧。
光输入输出端口412上根据需要，经由光放大器442连接光复用/分离器430。从而，来自光纤410的下行信号光经由光复用/分离器430被输入编码器441M以及441S。如前所述，标记信号光和空间信号光的各光频率的光强互补，并且光频率范围f0～fL的平均光强互相相等，相当于构成下行信号光中的标记信号或空间信号光的光频率分量的一半的光频率设为作为上行信号光的标记信号光或空间信号光。
从而，下行信号光中的有效光频率分量的一半透射编码器441M以及441S，这些透射光由切换器450合成并输出至光复用/分离器424，并由光复用/分离器424分支为全反射器451和分光器422。输入分光器422的下行信号光被输入解码器461M以及461S。如果该下行信号光的光频率特性与这些解码器461M或461S的滤波特性匹配，则如前所述，至少光纤410中的下行信号光中的一半的光频率分量正确透射，从而，可以从比较器480得到解码了的数据。
另一方面，由全反射器451反射了的光通过光复用/分离器424被输入合光器450。切换器450根据来自端子431的上行数据序列被切换控制，所以在原先通过编码器441M或441S时被编码的信号光被全反射器451反射，并接受相同的编码后被输入合光/分光器430，由此，作为上行信号光输入光纤410。该上行信号光由编码器441M或441S两次编码，该编码为相同特性，但作为最终的上行信号光的编码可能被从原先的光纤410通过切换器450时被编码并由全反射器451反射的光影响，从而上行信号光的光频率特性紊乱。在这样的情况下，输入光纤410的上行信号光由光放大器442放大直到饱和就可以。其中，在该情况下，限于作为信号光的函数使用码片序列的情况。也可以将合光/分光器430作为切换器，并将切换器450作为分光/合光器。可以同样地实施其它前述的各种变形。另外，将切换器450设为图57所示的结构，并通过该光放大器452M以及452S将输入光纤410的上行信号光饱和放大，兼作光放大器442用。进而，如图59中虚线所示，也可以将光放大器442配置于全反射器451的前级。在该情况下，可以在SOA的一端施加全反射涂层，并将光放大器和全反射器构成为单一部件。
[实施例3-6]
本实施例3-6省略实施例3-5中的光复用/分离器424和全反射器451，例如图60所示。透射编码器441M以及441S的下行信号光被从切换器450输入一部分反射器454，下行信号光的一部分被一部分反射器454反射，一部分透射并被输入分光器422。在该情况下，可以容易地理解可以将下行信号光正确解码，并可以利用下行信号光的一部分生成上行信号光。在本例中，与图59所示的情况相比，有可以省略光复用/分离器424，从而消除光复用/分离器424中的损失的效果。如虚线所示，也可以将光放大器442插入一部分反射器454的切换器450端。在该情况下，例如在SOA的一端施加部分反射的涂层，从而可以将光放大器和一部分反射器构成为单一部件。将切换器450设为图57所示的结构，并将该光放大器451M以及451S兼用作光放大器442也可以。其它，也可以同样地进行所述各种变形。
[实施例3-7]
本实施例是将发送电路级联到接收电路的后面的情况。而且，作为接收电路中的光检测器470M以及470S，例如图61所示使用由光放大器构成的光检测器471M以及471S，所述光放大器可以取出与输入光强成比例的电信号。作为这样的光检测器471M以及471S，例如可以使用SOA，由光检测器471M以及471S输出的与来自标记解码器461M和空间解码器461S的各信号光的光强成比例的各电信号被输入比较器480。另一方面，由光检测器471M以及471S放大的信号光由合光/分光器472合光，并被输入切换器430。其它的结构动作与图53所示的情况相同。在该情况下，各标记信号光、空间信号光的光频率特性也如所述那样构成，所以透射下行解码器461的信号光包含下行信号光的光频率分量的一半，可以由上行编码器441生成上行标记信号光或上行空间信号光。根据该结构，对于图53所示的结构，不需要用于将下行信号光分离为接收端和发送端的分光器421，并且可以由光检测器471M、471S放大输入编码器441M以及441S的下行信号光。
如图56所示，在将Mach-Zehnder干涉计作为下行解码器461以及上行编码器441使用的情况下，图62表示作为光检测器使用光放大器471M以及471S的实施例。来自光输入输入共用器420的下行信号光被直接输入下行解码器461，来自下行解码器461的被解码的下行标记信号光以及下行空间信号光被分别输入由光放大器构成的光检测器471M以及471S中。与来自光检测器471M以及471S的光强成比例的电信号被输入比较器480，来自光检测器471M以及471S的被光放大了的标记信号光以及空间信号光被输入由与下行解码器461的Mach-Zehnder干涉计互换端口的Mach-Zehnder干涉计构成的校正合光器473。下行解码器461中的光路径41以及42的光程差根据校正合光器473中的光路径41以及42的光程差校正，下行标记信号光和下行空间信号光分别在通过相同长度的光路的状态下由耦合器44合光。该合光了的下行信号光被输入由Mach-Zehnder干涉计构成的上行编码器441。其它的结构以及工作与图56所示的相同。由于光检测器471M以及471S的各输出光由Mach-Zehnder干涉计合光，所以与使用图61中的合光器472的情况相比，可以减少损失。
下面，对所述第三工作模式进行一般性说明。第三工作模式以一种光通信系统为前提，其中发送来自光发送装置的下行信号光，由反射型光通信装置接收该下行信号光，使用接收的下行信号光的一部分重构数据序列，同时对接收的下行信号的一部分根据上行数据序列进行调制，从而作为上行信号发送到所述光发送装置。
接收光编码信号的光强度-频率特性设为函数Ci(f)或者Ck(f)，上行编码器441的光滤波频率特性函数设为Cj(f)或Cm(f)，这些函数满足从光频率Fst到Fla的范围中包含的任意的光源光频宽FSR的下式的内积积分，
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·Cm(f)df
∫Ck(f)·Ci(f)df＝∫Ck(f)·Cm(f)df
同样，在Cm(f)≠(1-Ci(f))的情况下，(1-Cj(f))以及(1-Cm(f))不用于同一系统内。
进而，内积积分∫Ci(f)·Cj(f)df和∫Ck(f)·Ci(f)df的至少一个不为零。换言之，Ci(f)＞0、Ck(f)＞0的其中一个成立。
函数Ci(f)、Cj(f)如果为周期性，则如下。
从光频率Fst到Fla的范围中，各码的函数的重复周期PFRi的公倍数设为码长FCL以及其自然倍数设为光频宽FSR时，有
Ci(f)＝Ci(f+PFRi)，
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Cj(f))df，
对于第i以外的第j光频率特性函数Cj(f)，有
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df
对于这样的关系的光频率特性函数，接收的下行信号光对于二进制数据序列的各数据的每一个，如果是标记则其光频率特性函数被设为Ci(f)，如果是空间则其光频率特性函数被设为(1-Ci(f))。该下行信号光的一部分通过滤波特性函数为Ci(f)和(1-Ci(f))的解码器，分别检测该透射光的光强，根据这些光强的差接收的下行信号光被重构为标记或空间。
而且，对于下行信号光的一部分，通过编码器，对于上行数据序列的各数据，如果其为标记则光频率特性被调制为函数Cj(k)或者(1-Cj(f))，如果为空间则光频率特性被调制为函数(1-Cj(f))或Cj(f)，从而作为上行信号光被发送。
Claims (51)
1.一种使用光编码的光通信系统，其特征在于，包括：
光发送装置，包括光源，在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的光频率范围内射出具有光频宽FSR的光信号；和
编码器，将所述光信号提供给该编码器，该编码器由其光滤波特性至少在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围内是对应于第i个码的函数Ci(f)或其余函数(1-Ci(f))的滤波部件的至少一个所构成，至少在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围中所包含的光频宽FSR，由所述编码器产生并从所述编码器传输光编码信号，所述光编码信号的光强度-频率特性是对应于第i个二进制数据序列的每一个数据的值的所述第i个码的所述函数Ci(f)以及其余函数(1-Ci(f))的至少一个；
其中，所述函数Ci(f)是以光频率f为变量，表示为Ci(f)＝Ci(f+PFRi)的周期函数，
光频宽FSR是在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围内，形成各码的函数中的重复周期PFRi的公倍数的光频宽，
所述函数Ci(f)的余函数是从1减去所述函数Ci(f)的函数，
所述函数Ci(f)和所述余函数(1-Ci(f))之间满足下列关系：
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df，
其中，∫df是关于从光频率Fst到光频率Fla的所述光频率范围中包含的所述光频宽FSR所对应的任意的区间中的f的定积分，
所述函数Ci(f)和所述第i个码以外的任意的第j个码的函数Cj(f)以及所述函数Cj(f)的余函数(1-Cj(f))之间满足下列关系：
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df，
以及光接收装置，至少包含光滤波部件以及检测接收的光信号的光强度的强度检测部件，
从所述接收的光信号生成对应于第一强度信号和第二强度信号之间的差的第一差信号，并从所述第一差信号重构所述数据序列，所述第一强度信号基于所述函数Ci(f)，对应于光强度-频率特性为Ci(f)的光信号的光强度，所述第二强度信号基于所述余函数(1-Ci(f))，对应于光强度-频率特性为(1-Ci(f))的光信号的光强度。
2.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，
所述重复周期PFRi是所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni的光频宽，
用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的任意的光频宽除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的余数，用2π(Δf/PFRi)表示对于所述函数Ci(f)的相位差，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示对于第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅仅所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
在函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))之间满足下列关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df的关系成立，
所述编码器由滤波部件构成，该滤波部件的光滤波频率特性对应于至少从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围内可发送的所述余数Δf的各值的所述函数Ci’(f)，
所述光发送装置是将光信号作为所述光编码信号至少在光频宽FSR发送的装置，该光信号的光强度-频率特性是对应于二进制数据序列的每一个数据的值的所述余数Δf的每个值的函数Ci’(f)，
所述光接收装置是从所述第一差信号重构所述二进制数据序列的装置，所述第一差信号对应于所述第一强度信号和所述第二强度信号的差所对应的余数Δf的各值，所述第一强度信号由所述接收了的光信号产生并且基于与从光发送装置可发送的余数Δf的各值相对应的各函数Ci’(f)，对应于其光强度-频率特性为Ci’(f)的所述光信号的光强度，所述第二强度信号由所述接收了的光信号产生并且基于与余数Δf的各值对应的所述函数Ci’(f)的相对应的余函数(1-Ci’(f))，对应于其光强度-频率特性为(1-Ci’(f))的所述光信号的光强度。
3.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，
所述重复周期PFRi是所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni的光频宽，
用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的光频宽除以所述周期PFRi的余数，用2π(Δf/PFRi)表示对于函数Ci(f)的相位差，用π/2表示所述相位差，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示对于所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅有所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
所述函数Ci’(f)和函数Cj(f)以及其余函数(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
所述编码器由其光滤波频率特性是在至少从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围中对应于所述第i个码的函数Ci(f)和其余函数(1-Ci(f))的滤波部件的至少一个，以及其光滤波特性是所述函数Ci’(f)以及(1-Ci’(f))的至少一个，或者所述函数Cj(f)以及(1-Cj(f))的至少一个的滤波部件构成，
所述光发送装置，是将所述二进制数据序列由序列变换部件分离为第一分离数据序列和第二分离数据序列，生成并输出通过合成其光强度-频率特性为由所述第一分离数据序列设置的所述函数Ci(f)或(1-Ci(f))的任何一个的第一光信号；和其光强度-频率特性为对应于所述第二分离数据序列的各数据的值的所述函数Ci’(f)以及(1-Ci’(f))的至少一个或所述函数Cj(f)以及(1-Cj(f))的至少一个的第二光信号而得到的光信号，作为来自所述编码器的光编码信号的装置，
所述光接收装置是从所述接收的光信号中检测第二差信号，并从所述第二差信号和所述第一差信号重构所述第一分离数据序列和所述第二分离数据序列的装置，所述第二差信号对应于第三强度信号以及第四强度信号间的差，第三强度信号对应于基于所述函数Ci’(f)或Cj(f)、其光强度-频率特性为Ci’(f)或Cj(f)的所述光信号的光强度，所述第四强度信号对应于基于与所述函数Ci’(f)或Cj(f)对应的余函数(1-Ci’(f))或(1-Cj(f))、其光强度-频率特性为(1-Ci’(f))或(1-Cj(f))的所述光信号的光强度。
4.如权利要求3所述的光通信系统，其特征在于，
所述光发送装置具有由所述序列变换部件将输入的二进制数据序列除了分离为所述第一和第二分离数据序列之外，还分离为第三分离数据序列和第四分离数据序列的部件，
并包含振幅变化部件，通过该振幅变化部件控制其光强度-频率特性被设为对应于所述第一分离数据序列的每个数据的值的函数Ci(f)或(1-Ci(f))的所述第一光信号以及其光强度-频率特性被设为对应于所述第二分离数据序列的每个数据的值的函数Ci’(f)或(1-Ci’(f))或者函数Cj(f)或(1-Cj(f))的第二光信号，以便分别具有对应于所述第三分离数据序列的各数据的值以及所述第四分离数据序列的各数据的值的光强度，
所述光接收装置是将所述第一差信号以及所述第二差信号分别变换为数字值，并根据所述数字值分别重构所述第一、第二、第三、第四分离数据序列的装置。
5.如权利要求1的光通信系统，其特征在于，
所述光发送装置是接收光频宽至少为FSR且光强度-频率特性为Cj(f)或(1-Cj(f))的光编码信号；根据所述二进制数据序列的每个数据的值，将所述接收的光编码信号乘以所述光强度-频率特性为Ci(f)、(1-Ci(f))和0的至少一个，并输出所述相乘的接收的光编码信号的装置。
6.如权利要求1～5的任何一项所述的光通信系统，其特征在于，
所述周期PFRi为所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni的光频宽，所述函数Ci(f)和Cj(f)分别具有互相不同的周期PFRi和PFRj或具有互相相同的周期PFRi和PFRj，用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的光频宽除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的余数，所述函数Cj(f)是与函数Ci(f)的相位差2π(Δf/PFRi)等于π/2的Ci’(f)，所述函数Ci(f)是包含正弦或余弦函数的函数。
7.如权利要求1～5的任何一项所述的光通信系统，其特征在于，
由对与所述函数Ci(f)的重复周期对应的整数Si和与重复次数对应的整数Qi乘以整数2所获得的值V＝2Si·Qi将所述光频宽FSR分割为码片，所述函数Ci(f)，是使连续的Si个码片具有光强度1，使接着的Si个码片具有光强度0的工作重复Qi次，或将其光强度为1的所述连续Si个码片的光频率位置依次移动规定值的函数。
8.如权利要求1～5的任何一项所述的光通信系统，其特征在于，
所述光通信系统是双向通信系统，
所述系统的至少一端的光发送装置，是通过其光滤波频率特性函数为Ci(f)及其余函数(1-Ci(f))的至少一个的编码用滤波部件所构成的编码器对光信号赋予光强度-频率特性而生成光编码信号的装置，并且光接收装置，是通过两个其光滤波频率特性函数为Ci’(f)以及(1-Ci’(f))或者Cj(f)以及(1-Cj(f))的解码用滤波部件，从接收的光信号分离光强度-频率特性为Ci’(f)和(1-Ci’(f))或者Cj(f)和(1-Cj(f))的光编码信号的装置，这里，Ci’(f)是对Ci(f)偏离四分之一周期的函数，
所述编码用滤波部件以及两个解码用滤波部件被集成在单块平面光波电路基板上，
所述光通信系统包括：
强度检测部件，检测所述编码用滤波部件及所述解码用滤波部件的一个透射的光信号的光强度；以及
控制部件，控制所述单块平面光波电路基板的温度，以使被检测出的光强度最大。
9.如权利要求1～5的任何一项所述的光通信系统，其特征在于，
所述光接收装置，
是对构成光编码信号的码的光码片的每一个将所述接收的光信号通过滤波部件分开，
作为码片强度信号，由强度检测部件检测这些分开了的各光码片的光强度，和
由延迟装置将与从传输线到达的时间不同的光码片对应的所述接收的光信号的该检测到的码片强度信号延迟，以便所述光码片同时到达，通过强度差检测器从这些其函数Ci(f)等于1的所述延迟的码片强度信号的总和减去其函数(1-Ci(f))等于1的所述延迟的码片强度信号的总和，从而得到第一差信号的装置。
10.一种光发送装置，包括
光源，在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的光频率范围内射出具有光频宽FSR的光信号；和
编码器，将所述光信号提供给该编码器，该编码器由其光滤波特性至少在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围内是对应于第i个码的函数Ci(f)或其余函数(1-Ci(f))的滤波部件的至少一个构成，至少在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围中包含的所述光频宽FSR，由所述编码器产生并从所述编码器传输光编码信号，其光强度-频率特性是对应于第i个二进制数据序列的每一个数据的值的所述第i个码的所述函数Ci(f)以及(1-Ci(f))的至少一个，这里，所述函数Ci(f)是以光频率f为变量，表述为Ci(f)＝Ci(f+PFRi)的周期函数，
在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频宽范围内，光频宽FSR是形成各码的函数中的重复周期PFRi的公倍数的光频宽，
函数Ci(f)的余函数(1-Ci(f))是从1减去所述函数Ci(f)的函数，
所述函数Ci(f)和(1-Ci(f))满足下列关系：
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df，
∫df是从光频率Fst到光频率Fla的所述光频率范围中包含的所述光频宽FSR所对应的任意的区间FSR中的关于f的定积分，
所述函数Ci(f)和第i个码以外的任意的第j个码的函数Cj(f)以及所述函数Cj(f)的余函数(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df。
11.如权利要求10所述的光发送装置，其特征在于，包括：
N个编码器，分别生成并输出其光强度-频率特性为不同函数的光编码信号，所述N为大于或等于2的整数；以及
合成器，合成所述N个光编码信号并发送。
12.如权利要求10或11所述的光发送装置，其特征在于，
将从1到码数N除以整数2的值N/2的整数值设为a，将r设为2的除法的余数，所述函数Ci(f)为
(1+cos(2·π·a·f/FSR+r·π/2))/2。
13.如权利要求10或11所述的光发送装置，其特征在于，
所述光频宽FSR由任意的整数R分割为码片，
所述函数Ci(f)以及Cj(f)分别由“1”的码片和“-1”的码片构成。
14.如权利要求10或11所述的光发送装置，其特征在于，
各编码器包括：
第一调制部，生成其光强度-频率特性为分配给所述编码器的码函数的第一光编码信号；
第二调制部，生成其光强度-频率特性为所述第一调制部的函数的余函数的第二光编码信号；以及
切换器，使用输入的二进制数据的每个数据的两个值的一个输出所述第一以及第二光编码信号的至少一个，使用所述输入的二进制数据的每个数据的所述两个值的另一个输出所述第一以及第二光编码信号的至少另一个。
15.如权利要求10所述的光发送装置，其特征在于，
所述重复周期PFRi是所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni的光频宽，
用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的任意的光频宽除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的余数，用2π(Δf/PFRi)表示对于所述函数Ci(f)的相位差，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示与第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅有所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
所述编码器由滤波部件构成，该滤波部件的光滤波频率特性对应于至少从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的范围内可发送的所述余数Δf的各值的所述函数Ci’(f)，
所述光发送装置是对于所述二进制数据序列的各数据发送作为至少在所述光频宽FSR的所述光编码信号的光信号的装置，该光信号的光强度-频率特性是对应于每个数据的值的所述余数Δf的值的所述函数Ci’(f)，所述编码器包括：
码调制部，对于所述二进制数据序列的每个数据，产生光编码信号，该光编码信号的所述光强度-频率特性为根据每个数据的值，仅有相位2π(Δf/PFRi)不同的满足所述
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df
关系的函数的一个；以及
合成器，合成来自所述码调制部的光编码信号，并作为所述光编码信号输出。
16.如权利要求10所述的光发送装置，其特征在于，
所述周期PFRi是所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni所获得的光频宽，
用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的光频宽除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的余数，用2π(Δf/PFRi)表示对于所述函数Ci(f)的相位差，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示与所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅有所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
相位差设为π/2，
所述编码器由其光滤波频率特性是至少从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围中对应于所述第i个码的所述函数Ci(f)或(1-Ci(f))的滤波部件的至少之一，和其光滤波特性为所述函数Ci’(f)以及(1-Ci’(f))的至少一个，或者所述Cj(f)以及(1-Cj(f))的至少一个的附加滤波部件构成，
所述编码器包括：
序列变换部，将所述输入的二进制数据序列分离为第一分离数据序列和第二分离数据序列；
第一调制部，根据所述第一分离数据序列的各数据的值，生成其所述光强度-频率特性为函数Ci(f)或(1-Ci(f))的第一光信号；
第二调制部，对于第二分离数据序列的各数据的每一个，生成第二光信号的至少函数Ci’(f)或Cj(f)的一周期FSRi或FSRj的第二光信号，该第二光信号以根据其数据值的函数Ci’(f)以及其余函数(1-Ci’(f))的至少一个或函数Cj(f)以及其余函数(1-Cj(f))的至少一个为光强频率特性；以及
合成器，合成所述第一和第二光信号，并作为所述光编码信号输出。
17.如权利要求16所述的光发送装置，其特征在于，
所述序列变换部是将输入的二进制数据序列变换为第一、第二、第三以及第四分离数据序列的变换部，
所述光发送装置还包括第三以及第四调制部，将所述第一光信号以及第二光信号分别调制为对应于所述第三以及第四分离数据序列的各数据的值的光强度的信号值，
所述合成器是将第三调制部以及第四调制部的输出光合成的合成器。
18.如权利要求15～17的任何一项所述的光发送装置，其特征在于，
所述周期PFRi为所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni的光频宽，所述函数Ci(f)和Cj(f)具有互相不同的周期PFRi和PFRj或互相相同的周期PFRi和PFRj，其中，用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的光频宽除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi时的余数，所述函数Cj(f)是与函数Ci(f)的相位差2π(Δf/PFRi)等于π/2的Ci’(f)，所述函数Ci(f)是包含正弦函数或余弦函数的函数。
19.如权利要求15～17的任何一项所述的光发送装置，其特征在于，
由与对函数Ci(f)的重复周期对应的整数Si和与重复次数对应的整数Qi乘以整数2所获得的值V＝2Si·Qi将所述光频宽FSR分割为码片，所述函数Ci(f)，是使连续的Si个码片具有光强度1和使接着的Si个码片具有光强度0的工作重复Qi次，或使其光强度为1的所述连续Si个码片的光频率位置依次移动规定值的函数。
20.一种光接收装置，其特征在于，
包括：使至少在规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的光频率范围内具有基于函数的光强度-频率特性的光信号透射的滤波部件；
检测所述光信号的光强度的强度检测部件；以及
对强度信号进行加减运算的部件，
其接收光信号并重构对应于第一强度信号与第二强度信号的差的数据，第一强度信号与基于函数Ci(f)其光强度-频率特性为Ci(f)的光信号的光强度对应，
所述第二强度信号与基于所述函数Ci(f)的余函数(1-Ci(f))其光强度-频率特性为(1-Ci(f))的光信号的光强度对应，
这里，所述函数Ci(f)是用Ci(f)＝Ci(f+PFRi)表示的周期函数，所述函数Ci(f)的值在从0到1的范围，
光频宽FSR是在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围内，形成各码的函数中的重复周期PFRi的公倍数的光频宽，
函数Ci(f)的所述余函数是从1减去所述函数Ci(f)而获得的函数(1-Ci(f))，
所述函数Ci(f)和(1-Ci(f))满足下列关系：
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df，
其中，∫df是与从光频率Fst到光频率Fla的所述光频率范围中所包含的所述光频宽FSR对应的任意的区间中的关于f的定积分，
所述函数Ci(f)和第i个码以外的任意的第j个码的函数Cj(f)以及所述函数Cj(f)的余函数(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df。
21.如权利要求20所述的光接收装置，其中，
所述接收的光信号是被编码为满足正交关系的光强度-频率特性的多个光编码信号，
所述光接收装置还包括：
分配器，被提供所述接收的光信号，并将所述接收的光信号分配为多个光信号；
第一滤波器，被提供由所述分配器分配的所述接收光信号之一，且其光滤波频率特性为Ci(f)；
第一强度检测器，被提供所述第一滤波器的输出，并检测其光强度作为第一强度信号；
第二滤波器，被提供所述接收的光信号之一，且其光滤波频率特性为(1-Ci(f))；
第二强度检测器，被提供所述第二滤波器的输出，并检测其光强度作为第二强度信号；以及
强度差检测器，被提供所述第一以及第二强度信号，基于从一个强度信号减去另一个而得到的强度差重构二进制数据，
其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器为所述滤波部件，所述第一强度检测器和所述第二强度检测器为所述强度检测部件，所述强度差检测器为对所述强度信号进行加减运算的部件，
所述函数Ci(f)以及(1-Ci(f))在所述多个解码器之间不同。
22.如权利要求20或21所述的光接收装置，其特征在于，
用a表示从1到N/2的范围内的整数，通过将码数N除以整数2而得到，用r表示2的除法的余数，所述函数Ci(f)为
(1+cos(2·π·a·f/FSR+r·π/2))/2。
23.如权利要求20所述的光接收装置，其特征在于，
由任意的整数R将所述光频宽FSR分割为码片，
所述函数Ci(f)以及函数Cj(f)分别由“1”的码片和“-1”的码片构成，
所述光接收装置还包括：
滤波器，被提供所述接收的光信号，对每个码片将所述接收的输入信号分割并输出；
多个码片强度检测器，分别被提供对各码片的从所述滤波器的输出，并检测对应于每个码片的所述光信号的光强度的码片强度信号；以及
强度差检测器，被提供来自所述多个码片强度检测器的码片强度信号，基于所有输入码片强度信号的总和输出二进制数据，其中该码片强度信号具有将与所述函数Ci(f)的各“1”的码片对应的信号设为正，将与所述函数(1-Ci(f))的各“1”的码片对应的信号设为负，
所述滤波器为所述滤波部件，所述多个码片强度检测器为所述强度检测部件，所述强度差检测器为对所述强度信号进行加减运算的部件。
24.如权利要求20所述的光接收装置，其特征在于，
所述PFRi是所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的整数Ni的光频宽，
用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的任意光频宽除以所述重复周期PFRi的余数，用2π(Δf/PFRi)表示对于函数Ci(f)的相位差，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示与所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅有所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
所述光接收装置包括：
各第一滤波器，被提供所述接收的光信号，其光滤波频率特性为与可从发送对方的光发送装置发送的所述余数Δf的各值所对应的所述函数Ci’(f)；
各第二滤波器，被提供所述接收的光信号，其光滤波频率特性为与所述余数Δf的各值对应的所述函数Ci’(f)所相应的函数(1-Ci’(f))；
第一强度检测器，被提供来自所述第一滤波器的输出，并检测对应于所述第一滤波器的输出的光强度的第一强度信号；
第二强度检测器，被提供来自所述第二滤波器的输出，并检测对应于所述第二滤波器的输出的光强度的第二强度信号；以及
被提供所述第一和第二强度信号，并检测它们之间的差，重构并输出二进制数据序列的部件，
所述第一滤波器和所述第二滤波器为所述滤波部件，所述第一强度检测器和所述第二强度检测器为所述强度检测部件，所述重构并输出二进制数据序列的部件为对所述强度信号进行加减运算的部件。
25.如权利要求20所述的光接收装置，其特征在于，
所述PFRi是所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的整数Ni的光频宽，
用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的光频宽除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的余数，用2π(Δf/PFRi)表示对于所述函数Ci(f)的相位差，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示对所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅有所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，用π/2表示相位差，
所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
所述光接收装置还包括数据生成部件，
所述滤波部件具有第一至第四滤波器，所述强度检测部件具有第一至第四强度检测器，所述将强度信号相互相加或相减的部件具有第一减法器和第二减法器，
第一滤波器被提供所述接收的光信号，且其光滤波频率特性为所述函数Ci(f)；
第二滤波器被提供所述接收的光信号，且其光滤波频率特性为所述函数(1-Ci(f))；
第一强度检测器被提供来自所述第一滤波器的输出，并检测对应于从所述第一滤波器输出的光强度的第一强度信号；
第二强度检测器被提供来自所述第二滤波器的输出，并检测对应于从所述第二滤波器输出的光强度的第二强度信号；
第三滤波器被提供所述接收的光信号，且其光滤波频率特性为所述函数Ci’(f)或Ci(f)；
第四滤波器，被提供所述接收的光信号，且其光滤波频率特性为所述函数(1-Ci’(f))或(1-Ci(f))；
第三强度检测器被提供来自所述第三滤波器的输出，并检测对应于从所述第三滤波器输出的光强度的第三强度信号；
第四强度检测器被提供来自所述第四滤波器的输出，并检测对应于从所述第四滤波器输出的光强度的第四强度信号；
第一减法器，被提供所述第一和第二强度信号，将它们的差作为第一差信号输出；
第二减法器被提供所述第三和第四强度信号，将它们的差作为第二差信号输出；以及
数据生成部件被提供所述第一和第二差信号并输出二进制数据序列。
26.如权利要求25所述的光接收装置，其特征在于，
所述数据生成部件是将所述第一差信号设为第一二进制数据，将所述第二差信号设为第二二进制数据，依次排列所述第一和第二二进制数据从而形成所述二进制数据序列的部件。
27.如权利要求25所述的光接收装置，其特征在于，
所述数据生成部件包括：
第一A/D变换器，将所述第一差信号变换为第一数字值；
第二A/D变换器，将所述第二差信号变换为第二数字值；以及
二进制序列部件，被提供第一数字值和第二数字值，对于各数字值的组合，输出预先决定的大于或等于四个的数据0或数据1的组合中的对应的一个。
28.如权利要求24～27的任何一个所述的光接收装置，其特征在于，
所述函数Ci(f)和Cj(f)具有互相不同的周期PFRi和PFRj或具有彼此相同的周期PFRi和PFRj，其中，用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的光频宽除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的余数，所述函数Cj(f)是对于所述函数Ci(f)相位差2π(Δf/PFRi)等于π/2的函数Ci’(f)＝Ci(f±π/2)。
29.如权利要求24～27的任何一个所述的光接收装置，其特征在于，
由对与所述函数Ci(f)的对应的任意整数Si和Qi乘以整数2的值V＝2Si·Qi将所述光频宽FSR分割为码片，
所述函数Ci(f)以及函数Cj(f)分别由“1”的码片和“-1”的码片构成，
所述光接收装置还包括：
滤波器，被提供所述接收的光信号，将所述接收的输入信号对每个码片分割并输出；
多个码片强度检测器，分别被提供对各码片的滤波器输出，并检测对应于各码片的所述光信号的光强度的码片强度信号；以及
强度差检测器，被提供来自所述多个码片强度检测器的码片强度信号，基于所有输入码片强度信号的总和输出二进制数据，其中该码片强度信号具有将与所述函数Ci(f)的各“1”的码片对应的信号设为正的信号，将与所述函数(1-Ci(f))的各“1”的码片对应的信号设为负的信号，
所述滤波器为所述滤波部件，所述多个码片强度检测器为所述强度检测部件，所述强度差检测器为对所述强度信号进行加减运算的部件。
30.一种反射型光通信装置，被提供接收的光信号和二进制数据序列，将该接收的光信号调制为其光强度-频率特性为以光频率f为变量的函数的光信号，并发送调制的光信号，
其特征在于，包括：
编码器，被提供至少光频宽FSR被包含在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的光频率范围内的所述接收的光信号，并输出由其光滤波频率特性为在所述光频率范围内的第一函数Ci(f)的光滤波部件滤波的光信号；
互补编码器，被提供所述接收的光信号，并输出由其光滤波频率特性为在所述光频率范围内的余函数(1-Ci(f))的光滤波部件滤波的互补光信号；以及
选择合光部件，根据各数据的值，将所述编码器的输出光信号和所述互补编码器的互补光信号选择合光，从而作为光编码信号发送，
这里，所述函数Ci(f)是表示为Ci(f)＝Ci(f+PFRi)的周期函数，所述函数Ci(f)的值在从0到1的范围，
所述光频宽FSR是在从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的所述光频率范围内形成各码的函数中的重复周期PFRi的公倍数的光频宽，
所述函数Ci(f)的余函数是从1减去所述函数Ci(f)得到的函数(1-Ci(f))，
所述函数Ci(f)和(1-Ci(f))满足下列关系：
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df，
其中，∫df是关于从光频率Fst到光频率Fla的所述光频率范围内包含的所述光频宽FSR所对应的任意的区间的f的定积分，
所述函数Ci(f)和第i个码以外的任意的第j个码的函数Cj(f)以及所述函数Cj(f)的余函数(1-Cj(f))满足下列关系：
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df。
31.如权利要求30所述的反射型光通信装置，其特征在于，包括：
解码器，被提供所述接收的光信号，其光滤波频率特性为所述函数Cj(f)；
互补解码器，被提供所述接收的光信号，其光滤波频率特性为所述函数(1-Cj(f))；
第一光检测器，被提供来自所述解码器的输出光，并输出对应于来自所述解码器的输出光的光强度的强度信号；
互补光检测器，被提供来自所述互补解码器的输出光，并输出对应于来自所述互补解码器的输出光的光强度的互补强度信号；以及
比较器，被提供所述强度信号以及所述互补强度信号，根据所述强度信号与所述互补强度信号之间的电平差，当该差超过预定值时，输出二进制数据的一个。
32.如权利要求31所述的反射型光通信装置，其特征在于，
所述选择合光部件包括：
全反射器和互补全反射器，分别对所述接收的光信号进行全反射；以及
选择器以及互补选择器，分别位于所述编码器和所述全反射器之间以及所述互补编码器和所述互补全反射器之间，根据输入数据的值，选择所述光信号以及其互补光信号的其中一个。
33.如权利要求31所述的反射型光通信装置，其特征在于，包括：
作为所述第一光检测器以及所述互补光检测器使用的光放大器，将输入的光信号光放大，并输出放大的光信号和对应于所述输入光信号的光强度的强度信号；以及
合光器，将所述第一光检测器以及所述互补光检测器的各放大光信号合光，作为所述接收的光信号输入到所述编码器以及所述互补编码器中。
34.如权利要求31所述的反射型光通信装置，其特征在于，包括：
切换器，根据输入数据的值选择所述光信号和互补光信号；
合光/分光器，被提供所述切换器的输出，将所述输出分为两支，将其中一个输入到解码器以及互补解码器中；以及
全反射器，被提供所述合光/分光器的另一个分支的光，并将其全反射。
35.如权利要求31所述的反射型光通信装置，其特征在于，包括：
切换器，根据输入数据的值选择所述光信号或所述互补光信号；以及
部分反射器，被提供所述切换器的输出光，反射该输出光的一部分，将所述输出光的剩余的部分输出到所述解码器以及所述互补解码器。
36.如权利要求31～35的任何一个所述的反射型光通信装置，其特征在于，
所述周期PFRi为所述光频宽FSR除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Qi的光频宽，用Δf表示小于或等于所述光频宽FSR的光频宽除以函数Ci(f)的重复周期PFRi时的余数，所述函数Ci(f)和Cj(f)具有互相不同的周期PFRi和周期PFRj或具有彼此相同的周期PFRi和周期PFRj，所述函数Cj(f)是与所述函数Ci(f)的相位差2π(Δf/PFRi)等于π/2的Ci’(f)，所述函数Ci(f)是三角函数，
所述编码器和所述互补编码器被集成为输出编码器，所述解码器和所述互补解码器被集成为输入解码器。
37.如权利要求31～35的任何一个所述的反射型光通信装置，其特征在于，
由对与所述函数Ci(f)的重复周期对应的整数Si和与重复次数对应的整数Qi乘以整数2的值V＝2Si·Qi将所述光频宽FSR分割为码片，所述函数Ci(f)是使连续的Si个码片具有光强度1，使接着的Si个码片具有光强度0的工作重复Qi次，或将其光强度为1的连续Si个码片的光频率位置依次移动规定值的函数，
所述编码器和所述互补编码器被集成为输出编码器，所述解码器和所述互补解码器被集成为输入解码器。
38.一种使用光编码的光通信系统，其特征在于包括：
光发送装置，该光发送装置具备：
多个光源，用于发射其光频率对应于MU＝V码片的光信号，每个码片具有从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的光频率范围的光频宽FSR除以自然数M和等于或大于3的整数U的单位光频宽的码片宽；
驱动信号发生器，用于对所述多个光源发生驱动信号；
合光器，用于合成来自所述多个光源的输出光，并将合成光作为光编码信号输出；以及
码调制部件，插入所述多个光源和所述驱动信号发生器之间，或者所述多个光源和所述合光器之间，并被第i个二进制数据序列的各数据控制，以使所述光编码信号具有基于第i个码函数Ci(f)及其余函数(1-Ci(f))的至少一个的光强度-频率特性；
其中，
所述光频宽FSR是从所述规定光频率Fst到所述规定光频率Fla的光频率范围中形成各码的函数的重复周期PFRi的公倍数；
所述函数Ci(f)的余函数是从1减去所述函数Ci(f)而得到的函数；
所述函数Ci(f)和所述余函数(1-Ci(f))有以下关系：
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df
其中∫df是关于从光频率Fst到光频率Fla的所述光频率范围中包含的光频宽FSR所对应的任意区间的f的定积分，
所述函数Ci(f)和第i个码以外的任意的第j个码的函数Cj(f)以及该函数Cj(f)的余函数(1-Cj(f))之间具有以下关系：
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df，
以及光接收装置，该光接收装置包括：
至少光滤波部件以及检测由所述光接收装置接收的光信号的强度的强度检测器，
其从接收的光信号生成对应于第一强度信号和第二强度信号的差的第一差信号，并从所述第一差信号重构数据序列，所述第一强度信号对应于其光强度-频率特性为Ci(f)的光信号的光强度，所述第二强度信号对应于其光强度-频率特性为(1-Ci(f))的光信号的光强度。
39.如权利要求38所述的光通信系统，其特征在于，
所述函数Ci(f)的周期PFRi的码片数Pi是构成光频宽的码片的数，该光频宽通过将所述光频宽FSR的码片数V除以对应于函数Ci(f)的重复周期的整数Ni而得到；
用Δf表示等于或小于V的任意码片数除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的所述码片数Pi的余数，用2π(Δf/Pi)表示与所述函数Ci(f)的相位差，用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示对于所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅仅所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))之间具有以下关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
所述码调制部件的控制使所述光编码信号的光强度-频率特性具有对应于可发送的所述余数Δf的各值的函数Ci’(f)，
所述光发送装置是将至少在光频宽FSR，其光强度-频率特性为对应于每个二进制数据序列值的所述余数Δf的值的函数Ci’(f)的光信号作为所述光编码信号发送的装置，
所述光接收装置是从对应于所述余数Δf的各值的各第一差信号重构所述数据序列的装置，所述余数Δf对应于所述第一强度信号与所述第二强度信号的差，所述第一强度信号从所述接收的光信号产生，并对应于其光强度-频率特性为基于与所述光发送装置可发送的所述余数Δf的各值相应的各函数Ci’(f)的光信号的光强度，所述第二强度信号从接收的光信号产生，并对应于其光强度-频率特性为基于与所述余数Δf的值对应的所述函数Ci’(f)所相应的余函数(1-Ci’(f))的光信号的光强度。
40.如权利要求38所述的光通信系统，其特征在于，
所述函数Ci(f)的周期PFRi的码片数Pi是构成光频宽的码片的数，该光频宽通过将所述光频宽FSR的码片数V除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni而得到；
用Δf表示等于或小于V的码片数除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的所述码片数Pi的余数，用2π(Δf/Pi)表示与所述函数Ci(f)的相位差，将相位差设为π/2，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示对于所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率仅仅所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
在所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))之间具有以下关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
所述码调制部件根据函数将各码片选择性地控制为1电平或0电平，
所述码调制部件是产生第一光信号和第二光信号的部件，所述第一光信号的光强度-频率特性为对应于所述第i个码的所述函数Ci(f)及其余函数(1-Ci(f))的至少一个，所述第二光信号的光强度-频率特性为所述Ci’(f)和所述余函数(1-Ci’(f))的至少一个或所述Cj(f)和(1-Cj(f))的至少一个，
所述光发送装置是通过序列变换部件将二进制数据序列分离为第一分离数据序列和第二分离数据序列，并合成第一光信号和第二光信号，将合成的光信号作为所述光编码信号输出的装置，其中所述第一光信号的光强度-频率特性为由所述第一分离数据序列设置的所述函数Ci(f)或(1-Ci(f))，所述第二光信号的光强度-频率特性为对应于所述第二分离数据序列的各数据的每一个的值的所述函数Ci’(f)及(1-Ci’(f))的至少一个或所述函数Cj(f)及(1-Cj(f))的至少一个，
所述光接收装置是从接收的光信号中检测第二差信号，并分别从所述第一差信号和所述第二差信号重构所述第一分离数据序列和所述第二分离数据序列的装置，其中所述第二差信号对应于第三强度信号以及第四强度信号间的差，第三强度信号对应于基于所述函数Ci’(f)或Cj(f)、其光强度-频率特性为Ci’(f)或Cj(f)的光信号的光强度，所述第四强度信号对应于基于所述余函数(1-Ci’(f))或(1-Cj(f))、其光强度-频率特性为(1-Ci’(f))或(1-Cj(f))的光信号的光强度。
41.如权利要求40所述的光通信系统，其特征在于，
所述光发送装置，其序列变换部件是将输入的二进制数据序列除了所述第一和第二分离数据序列之外，还分离为第三分离数据序列和第四分离数据序列的部件，并且包括：
振幅变化部件，将其光强度-频率特性设为对应于所述第一分离数据序列的各数据的值的函数Ci(f)或(1-Ci(f))的第一光信号以及将其光强度-频率特性设为对应于所述第二分离数据序列的各数据的值的函数Ci’(f)或(1-Ci’(f))、或者函数Cj(f)或(1-Cj(f))的第二光信号，控制为分别具有对应于所述第三分离数据序列的各数据的值以及对应于所述第四分离数据序列的各数据的值的光强度，
所述光接收装置是将所述第一以及第二差信号分别变换为数字值，并根据所述数字值分别重构所述第一、第二、第三、第四分离数据序列的装置。
42.如权利要求38至41的任何一项所述的光通信系统，其特征在于，
除所述光频宽FSR的码片数V是对与所述函数Ci(f)的重复周期对应的整数Si和与重复次数对应的整数Qi乘以整数2所获得的值2Si·Qi，所述函数Ci(f)是重复Qi次使连续的Si个码片具有光强度1，以及使接着的Si个码片具有光强度0，或者使该光强度为1的连续Si个码片的光频率位置每次移动规定值的函数。
43.如权利要求38至41的任何一项所述的光通信系统，其特征在于，
所述光接收装置是，
对构成光编码信号的码的码片的每一个，通过光滤波部件将所述接收的光信号分开，
作为码片强度信号，由强度检测器检测分开了的各光码片的光强度，
由延迟装置将与从传输线到达的时间不同的光码片对应的所述接收的光信号的该检测的码片强度信号延迟，以便所述光码片同时到达，并通过强度差检测器，从其函数Ci(f)等于1的所述延迟的码片强度信号的总和减去其函数(1-Ci(f))等于1的所述延迟的码片强度信号的总和，从而得到所述第一差信号的装置。
44.一种光发送装置，包括：
多个光源，用于发射对应于MU＝V码片的光频率的光信号，该每个码片具有从规定的光频率Fst到规定的光频率Fla的光频率范围中包含的光频宽FSR除以自然数M和等于或大于3的整数U的单位光频宽的码片宽；
驱动信号发生器，用于对所述多个光源发生驱动信号；
合光器，用于合成来自所述多个光源的输出光并将其作为光编码信号输出；以及
码调制部件，插入所述多个光源和所述驱动信号发生器之间，或者所述多个光源和所述合光器之间，并被第i个二进制数据序列的各数据控制，以使所述光编码信号具有基于第i个码函数Ci(f)及其余函数(1-Ci(f))的至少一个的光强度-频率特性；
其中，
所述光频宽FSR是构成从所述规定光频率Fst到所述规定光频率Fla的光频率范围中的各码的函数的重复周期PFRi的公倍数的光频宽；
所述函数Ci(f)的余函数是通过从1减去所述函数Ci(f)而得到的函数；
所述函数Ci(f)和(1-Ci(f))有以下关系：
∫Ci(f)·Ci(f)df＞∫Ci(f)·(1-Ci(f))df
其中∫df是关于从光频率Fst到光频率Fla的所述光频率范围中所包含的光频宽FSR所对应的任意区间的f的定积分，
所述函数Ci(f)和第i个码以外的任意的第j个码的函数Cj(f)以及该函数Cj(f)的余函数(1-Cj(f))之间具有以下关系：
∫Ci(f)·Cj(f)df＝∫Ci(f)·(1-Cj(f))df。
45.如权利要求44所述的光发送装置，其特征在于，包括
N组光源和驱动信号发生器，用于发生并输出分别具有不同的函数的光强度-频率特性的光编码信号，所述N是大于等于2的整数；以及
合成器，合成N组光编码信号并发送。
46.如权利要求44或45所述的光发送装置，其特征在于，
所述函数Ci(f)和Cj(f)分别由码片“1”和码片“-1”构成。
47.如权利要求44或45所述的光发送装置，其特征在于，
各码调制部件分别包括：第一调制部，生成其光强度-频率特性为分配给所述码调制部件的码函数的第一光编码信号；第二调制部，生成其光强度-频率特性为所述第一调制部的所述函数的余函数的第二光编码信号；以及切换器，通过使用对于输入的二进制数据的每一个数据的两个数值中的一个，输出所述第一以及第二光编码信号的至少一个，并且通过使用对于所述输入的二进制数据的每一个数据的所述两个数值中的另一个，输出所述第一以及第二光编码信号的至少另一个。
48.如权利要求44所述的光发送装置，其特征在于，
所述函数Ci(f)的周期PFRi的码片数Pi是构成光频宽的码片的数，该光频宽通过将所述光频宽FSR的码片数V除以对应于所述函数Ci(f)的重复周期的整数Ni而得到；
用Δf表示等于或小于码片数V的任意的码片数除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的码片数Pi的余数，用2π(Δf/Pi)表示与所述函数Cj(f)的相位差，用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示对于所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率，仅仅所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
在所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))之间具有以下关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
所述码调制部件的控制使所述光编码信号的光强度-频率特性具有对应于可发送的所述余数Δf的各值的所述函数Ci’(f)，
所述光发送装置是对于所述二进制数据序列的各数据，至少在光频宽FSR，将其光强度-频率特性为对应于各数据的值的所述余数Δf的值的所述函数Ci’(f)的光编码信号作为所述光编码信号发送的装置，并且所述码调制部件包括：
码调制部，对于所述二进制数据序列的各数据，生成其光强度-频率特性为满足以上所述
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df
关系的函数之一的光编码信号，以上所述关系对于每个数据的值仅相位2π(Δf/Pi)不同；以及
合成器，合成来自所述码调制部的光编码信号，并作为输出的光编码信号输出该合成的信号。
49.如权利要求44所述的光发送装置，其特征在于，
所述函数Ci(f)的周期PFRi的码片数Pi是构成光频宽的码片的数，该光频宽通过将所述光频宽FSR的码片数V除以对应于函数Ci(f)的重复周期的整数Ni而得到；
用Δf表示等于或小于V的码片数除以所述函数Ci(f)的重复周期PFRi的码片数Pi的余数，用2π(Δf/Pi)表示与所述函数Ci(f)的相位差，
用Ci’(f)＝Ci(f+Δf)表示对于所述第i个码的所述函数Ci(f)的光频率，仅仅所述余数Δf不同的光频率(f+Δf)的函数，
在所述函数Ci’(f)、Cj(f)以及(1-Cj(f))之间具有以下关系：
∫Ci′(f)·Cj(f)df＝∫Ci′(f)·(1-Cj(f))df，
将相位差设为π/2，
所述码调制部件是产生第一光信号和第二光信号的部件，该第一光信号的光强度-频率特性为对应于所述第i个码的所述函数Ci(f)和(1-Ci(f))的至少一个，该第二光信号的光强度-频率特性为所述函数Ci’(f)和(1-Ci’(f))的至少一个或所述函数Cj(f)和(1-Cj(f))的至少一个，
所述光发送装置包括：
序列变换部，将所述输入的二进制数据序列分离为第一分离数据序列和第二分离数据序列；
第一调制部，根据所述第一分离数据序列的各数据的值，生成其光强度-频率特性为所述函数Ci(f)或(1-Ci(f))的第一光信号；
第二调制部，根据所述第二分离数据序列的各数据的值，生成其光强度-频率特性为所述函数Ci’(f)和(1-Ci’(f))的至少一个，或所述函数Cj(f)及其余函数(1-Ci(f))的至少一个的第二光信号；以及
合成器，合成所述第一光信号和所述第二光信号，并作为所述光编码信号输出。
50.如权利要求49所述的光发送装置，其特征在于，
所述序列变换部是将所述输入的二进制数据序列分离为第一、第二、第三以及第四分离数据序列的变换部，
所述光发送装置包括第三调制部以及第四调制部，将所述第一光信号以及第二光信号分别调制成与第三以及第四分离数据序列的各数据的每一个值分别相应的光强度的信号，
所述合成器是将分别具有对应于所述值的光强度的所述第一光信号和第二光信号合成的合成器。
51.如权利要求48～50的任何一项所述的光发送装置，其特征在于，
除所述光频宽FSR的码片数V是对与所述函数Ci(f)的重复周期对应的整数Si和与重复次数对应的整数Qi乘以整数2所获得的值2Si·Qi，函数Ci(f)是重复Qi次使连续的Si个码片为光强度1，以及使接着的Si个码片为光强度0，或者使该光强度为1的连续Si个码片的光频率位置每次移动规定值的函数。
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