JP2002033718A - 光通信システムおよび光通信方法 - Google Patents
光通信システムおよび光通信方法Info
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ハードウェア管理のみで秘密通信を行なうこと
のできる光通信システムおよび光通信方法を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】量子相関性のある光ビームＡと光ビームＢ
を含む光ビーム対生成部と，光ビームＡを秘密情報によ
り変調する光変調部とを備え，光ビームＡと該光ビーム
Ｂとを出射する送信側装置と，光ビームＡと光ビームＢ
を受光し，光ビームＡと光ビームＢの量子相関性を利用
して光ビームＡに含まれる雑音を除去し，秘密情報を出
力する受信側装置とを備え，秘密通信する構成をもつ。
のできる光通信システムおよび光通信方法を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】量子相関性のある光ビームＡと光ビームＢ
を含む光ビーム対生成部と，光ビームＡを秘密情報によ
り変調する光変調部とを備え，光ビームＡと該光ビーム
Ｂとを出射する送信側装置と，光ビームＡと光ビームＢ
を受光し，光ビームＡと光ビームＢの量子相関性を利用
して光ビームＡに含まれる雑音を除去し，秘密情報を出
力する受信側装置とを備え，秘密通信する構成をもつ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，第三者に気づかれ
ないように秘密通信する光通信システムおよび光通信方
法に関するものである。特に，量子相関性の強い光を使
用して秘密通信するものである。
ないように秘密通信する光通信システムおよび光通信方
法に関するものである。特に，量子相関性の強い光を使
用して秘密通信するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来，秘密に通信する方法は，情報を暗
号化して行なうのが一般的であり，送信側と受信側で暗
号鍵を用意して解読する方法でなされている。あるい
は，情報スペクトルをスペクトル拡散することにより情
報を検出できないようにして送信する方法がある。
号化して行なうのが一般的であり，送信側と受信側で暗
号鍵を用意して解読する方法でなされている。あるい
は，情報スペクトルをスペクトル拡散することにより情
報を検出できないようにして送信する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】送信側と受信側で暗号
鍵を用意して解読する方法は，暗号鍵の管理等複雑で，
あった。本発明は，暗号情報，暗号鍵等の管理等の情報
管理が不要な，ハードウェア管理のみで秘密通信を行な
うことができ，スペクトル拡散法より秘密性が高く，原
理の異なる光通信システムおよび通信方法を提供するこ
とを目的とする。
鍵を用意して解読する方法は，暗号鍵の管理等複雑で，
あった。本発明は，暗号情報，暗号鍵等の管理等の情報
管理が不要な，ハードウェア管理のみで秘密通信を行な
うことができ，スペクトル拡散法より秘密性が高く，原
理の異なる光通信システムおよび通信方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本出願人は，光パラメト
ック発振器により安定で，高出力の量子相関性の高いコ
ヒーレント光の発振に成功した。そこで，この高出力の
安定性の高いコヒーレント光ビームを使用して，秘密通
信する光通信システムを開発した。
ック発振器により安定で，高出力の量子相関性の高いコ
ヒーレント光の発振に成功した。そこで，この高出力の
安定性の高いコヒーレント光ビームを使用して，秘密通
信する光通信システムを開発した。
【０００５】図８は本発明で使用する光パラメトリック
発振器を示す。図８において，８０はポンプ光生成部で
あって，ポンプ光の光源であり，ＹＡＧレーザとその第
２高調波発生装置により構成されるものである。８１は
ＫＴＰの結晶である。８２，８３は凹面ミラーであっ
て，凹面に部分反射膜８４，８５を形成したものであ
る。
発振器を示す。図８において，８０はポンプ光生成部で
あって，ポンプ光の光源であり，ＹＡＧレーザとその第
２高調波発生装置により構成されるものである。８１は
ＫＴＰの結晶である。８２，８３は凹面ミラーであっ
て，凹面に部分反射膜８４，８５を形成したものであ
る。
【０００６】図８の構成において，ポンプ光生成部８０
は，５３２ｎｍの第２高調波を発生し，凹面ミラー８２
を介してＫＴＰ８１に入射する。ＫＴＰの結晶８１にお
いて，凹面ミラー８２と８３の間で，反射を繰り返し，
パラメトリック過程によりシグナル光ωs とアイドラ光
ωi が発生する。ＴＹＰＥIIのＫＴＰの場合，ωs ，ω
i は偏光面が直交している。
は，５３２ｎｍの第２高調波を発生し，凹面ミラー８２
を介してＫＴＰ８１に入射する。ＫＴＰの結晶８１にお
いて，凹面ミラー８２と８３の間で，反射を繰り返し，
パラメトリック過程によりシグナル光ωs とアイドラ光
ωi が発生する。ＴＹＰＥIIのＫＴＰの場合，ωs ，ω
i は偏光面が直交している。
【０００７】光パラメトリック発振器で発生したシグナ
ル光とアイドラ光の間には強い量子相関性がある。その
ようなビーム間の光振幅差の揺らぎは量子雑音以下にな
り，片方のビームに埋もれた量子雑音以下の情報は，光
ビームの量子相関性を利用して外部に信号として取り出
すことができる。そのように光ビームの量子雑音の中に
埋め込まれた情報は，一方の光ビームのみでは他人は情
報を検出することができない。受信側では，秘密情報を
埋め込んだ光ビームと対の量子相関性の高い光ビームを
使用して，光ビームの雑音を除去し，情報を取り出すこ
とができる。光ビームの一部を取り出そうとすると，そ
の光の量子相関性が壊れるため，第三者により秘密情報
を取り出すことは不可能である。そのため，量子相関性
のある光ビームを使用することにより秘密に通信を行な
うことが可能である。
ル光とアイドラ光の間には強い量子相関性がある。その
ようなビーム間の光振幅差の揺らぎは量子雑音以下にな
り，片方のビームに埋もれた量子雑音以下の情報は，光
ビームの量子相関性を利用して外部に信号として取り出
すことができる。そのように光ビームの量子雑音の中に
埋め込まれた情報は，一方の光ビームのみでは他人は情
報を検出することができない。受信側では，秘密情報を
埋め込んだ光ビームと対の量子相関性の高い光ビームを
使用して，光ビームの雑音を除去し，情報を取り出すこ
とができる。光ビームの一部を取り出そうとすると，そ
の光の量子相関性が壊れるため，第三者により秘密情報
を取り出すことは不可能である。そのため，量子相関性
のある光ビームを使用することにより秘密に通信を行な
うことが可能である。
【０００８】図１は，本発明の基本構成を示す図であ
る。
る。
【０００９】図１（ａ）は本発明の基本装置構成を示
す。
す。
【００１０】図１（ａ）において，１は送信側装置であ
る。２は光ビーム対生成部であって，量子相関性の高い
光ビーム対を生成するものである。３は光変調部であっ
て，秘密に通信するための秘密情報により生成された電
気信号，磁気信号，圧力信号等の物理的信号（以後，秘
密信号と称する）により光ビーム対の一方の光ビームＡ
を光変調するものである。６は秘密情報入力部であっ
て，秘密情報を入力し秘密信号に変換するものである。
る。２は光ビーム対生成部であって，量子相関性の高い
光ビーム対を生成するものである。３は光変調部であっ
て，秘密に通信するための秘密情報により生成された電
気信号，磁気信号，圧力信号等の物理的信号（以後，秘
密信号と称する）により光ビーム対の一方の光ビームＡ
を光変調するものである。６は秘密情報入力部であっ
て，秘密情報を入力し秘密信号に変換するものである。
【００１１】１０は受信側装置である。１１は雑音除去
部であって，送信側装置１から送られる量子相関性の高
い，秘密信号で変調された光ビームＡと変調されていな
い光ビームＢを受光し，電気信号に変換して，光ビーム
Ａに含まれる雑音を除去し，秘密信号を取り出すもので
ある。１２は秘密情報出力部であって，秘密信号を出力
するものである。１３は光−電気変換部である。
部であって，送信側装置１から送られる量子相関性の高
い，秘密信号で変調された光ビームＡと変調されていな
い光ビームＢを受光し，電気信号に変換して，光ビーム
Ａに含まれる雑音を除去し，秘密信号を取り出すもので
ある。１２は秘密情報出力部であって，秘密信号を出力
するものである。１３は光−電気変換部である。
【００１２】図１（ａ）の構成の動作を説明する。
【００１３】光ビーム対生成部２は，量子相関性の高い
光ビーム対（光ビームＡ，光ビームＢ）を生成する。光
変調部３は，光ビーム対生成部２で生成された量子相関
性の高い光ビーム対の一方である光ビームＡを，秘密情
報入力部６で入力された秘密情報をもとに生成された秘
密信号により光変調する。送信側装置１は光ビームＡと
光ビームＢを受信側装置に送信する。
光ビーム対（光ビームＡ，光ビームＢ）を生成する。光
変調部３は，光ビーム対生成部２で生成された量子相関
性の高い光ビーム対の一方である光ビームＡを，秘密情
報入力部６で入力された秘密情報をもとに生成された秘
密信号により光変調する。送信側装置１は光ビームＡと
光ビームＢを受信側装置に送信する。
【００１４】受信側装置１０は，送信側装置から送られ
る光ビームＡと光ビームＢを受光する。雑音除去部１１
は，光ビームＡおよび光ビームＢを光−電気変換部１３
でそれぞれ電気信号Ａおよび電気信号Ｂに変換する。そ
して，電気信号Ａと電気信号Ｂに含まれる量子雑音の量
子相関性を利用して，例えば，電気信号Ａと電気信号Ｂ
の差をとる等で光ビームＡから変換した電気信号Ａに含
まれる量子雑音を除去する。秘密信号で変調されていた
光ビームＡは量子雑音を除去されることにより秘密信号
が残される。そこで，秘密情報出力部１２はその信号を
出力する。
る光ビームＡと光ビームＢを受光する。雑音除去部１１
は，光ビームＡおよび光ビームＢを光−電気変換部１３
でそれぞれ電気信号Ａおよび電気信号Ｂに変換する。そ
して，電気信号Ａと電気信号Ｂに含まれる量子雑音の量
子相関性を利用して，例えば，電気信号Ａと電気信号Ｂ
の差をとる等で光ビームＡから変換した電気信号Ａに含
まれる量子雑音を除去する。秘密信号で変調されていた
光ビームＡは量子雑音を除去されることにより秘密信号
が残される。そこで，秘密情報出力部１２はその信号を
出力する。
【００１５】図１（ｂ），図１（ｃ）は，本発明の秘密
通信の原理説明図である。
通信の原理説明図である。
【００１６】図１（ｂ）において，横軸は周波数であ
り，縦軸はノイズレベルを表す。Ｎはショットノイズレ
ベルであり，光ビーム対をもとに変換した電気信号のも
つノイズレベルである。Ｍは電気信号Ａと電気信号Ｂの
量子雑音を除去したあとのノイズレベルである。光ビー
ムＡは周波数Ｆの秘密信号Ｐで変調されている。
り，縦軸はノイズレベルを表す。Ｎはショットノイズレ
ベルであり，光ビーム対をもとに変換した電気信号のも
つノイズレベルである。Ｍは電気信号Ａと電気信号Ｂの
量子雑音を除去したあとのノイズレベルである。光ビー
ムＡは周波数Ｆの秘密信号Ｐで変調されている。
【００１７】図１（ｃ）は光ビームＡと光ビームＢの光
振幅差をとった後の信号のノイズレベルを表し，秘密信
号で変調された光ビームＡの信号スペクトルである。
振幅差をとった後の信号のノイズレベルを表し，秘密信
号で変調された光ビームＡの信号スペクトルである。
【００１８】図１（ｂ）と図１（ｃ）で示されるよう
に，量子相関性の高い光ビーム対をもとに光ビームＡと
光ビームＢについて光振幅差を取った場合には，光ビー
ムＡのショットノイズは除去され，信号Ｓが得られる。
に，量子相関性の高い光ビーム対をもとに光ビームＡと
光ビームＢについて光振幅差を取った場合には，光ビー
ムＡのショットノイズは除去され，信号Ｓが得られる。
【００１９】従って，送信側装置において，ショットノ
イズレベル以下の秘密信号Ｐで光ビームＡを変調すれ
ば，その秘密信号Ｐはショットノイズ以下の大きさの信
号なので，雑音に埋もれる。そのため，光ビームＡ（も
しくは電気信号Ａ）のみモニターしただけでは，その信
号の存在は検出することができない。この結果，秘密信
号Ｐの存在を，他人に知られずに送信側装置に送信でき
る。
イズレベル以下の秘密信号Ｐで光ビームＡを変調すれ
ば，その秘密信号Ｐはショットノイズ以下の大きさの信
号なので，雑音に埋もれる。そのため，光ビームＡ（も
しくは電気信号Ａ）のみモニターしただけでは，その信
号の存在は検出することができない。この結果，秘密信
号Ｐの存在を，他人に知られずに送信側装置に送信でき
る。
【００２０】一方，受信側装置では，秘密信号Ｐで変調
された光ビームＡと光ビームＢの量子相関性の高いこと
を利用して，光ビームＡの雑音を除去することにより，
図１（ｃ）に示すように，秘密信号Ｐを含む信号Ｓを取
り出すことができる。
された光ビームＡと光ビームＢの量子相関性の高いこと
を利用して，光ビームＡの雑音を除去することにより，
図１（ｃ）に示すように，秘密信号Ｐを含む信号Ｓを取
り出すことができる。
【００２１】本発明によれば，特に暗号を用意すること
なく秘密通信を行なうことができる。特別な通信管理を
必要とすることなく，ハードウェア管理のみにより秘密
通信を行なうことが可能になる。また，スペクトル拡散
通信より秘密性が高い原理の異なる秘密通信方法を実現
できる。
なく秘密通信を行なうことができる。特別な通信管理を
必要とすることなく，ハードウェア管理のみにより秘密
通信を行なうことが可能になる。また，スペクトル拡散
通信より秘密性が高い原理の異なる秘密通信方法を実現
できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図２は本発明の実施の形態１を示
す図である。本発明の送信側装置から受信側装置への光
伝送は空気等の大気空間，宇宙空間等の真空空間等の空
間伝送あるいは光ファイバ等の光通信用のケーブル（以
後光通信ケーブルと称する）等の有線のいずれによって
も行なうことができる。あるいは，空間伝送と光通信ケ
ーブルの組合せによって行なうことも可能である。
す図である。本発明の送信側装置から受信側装置への光
伝送は空気等の大気空間，宇宙空間等の真空空間等の空
間伝送あるいは光ファイバ等の光通信用のケーブル（以
後光通信ケーブルと称する）等の有線のいずれによって
も行なうことができる。あるいは，空間伝送と光通信ケ
ーブルの組合せによって行なうことも可能である。
【００２３】本発明の実施の形態１は，空気中の大気空
間を伝送する場合を例として示す。また，光ビーム対の
発生に光パラメトリック発振器を使用する場合を例とし
て説明する。
間を伝送する場合を例として示す。また，光ビーム対の
発生に光パラメトリック発振器を使用する場合を例とし
て説明する。
【００２４】図２において，１は送信側装置である。２
は光ビーム対生成部であって，例として光パラメトリッ
ク発振器を示す。２１はポンプ光生成部であって，ＹＡ
Ｇレーザ装置である。本実施の形態ではその第２高調波
（５３２ｎｍ）を利用する。２２はλ／２波長板であ
り，ポンプ光生成部２１から出力される光を減衰調整す
るものである。２３は光アソレータ（ＩＳＯ）である。
２４はλ／２波長板であり，光パラメトリック発振器へ
のポンプ光の偏光を結晶軸に対して調整するものであ
る。
は光ビーム対生成部であって，例として光パラメトリッ
ク発振器を示す。２１はポンプ光生成部であって，ＹＡ
Ｇレーザ装置である。本実施の形態ではその第２高調波
（５３２ｎｍ）を利用する。２２はλ／２波長板であ
り，ポンプ光生成部２１から出力される光を減衰調整す
るものである。２３は光アソレータ（ＩＳＯ）である。
２４はλ／２波長板であり，光パラメトリック発振器へ
のポンプ光の偏光を結晶軸に対して調整するものであ
る。
【００２５】光ビーム対生成部２（以後，光パラメトリ
ック発振器２として説明する）において，２６はＫＴＰ
であり，ＴＹＰＥIIのＫＴＰ結晶である。２７は凹面ミ
ラーである。光パラメトリック発振器２において，シグ
ナル光ωs とアイドラ光ωiの光ビーム対が発生する。
ＴＹＰＥIIのＫＴＰで構成した場合には，ωs ，ωiの
偏光は直交する。本実施例形態では，ωs ，ωi がほぼ
同じ波長の１０６４ｎｍ近傍になるように結晶軸を選ん
でいる。
ック発振器２として説明する）において，２６はＫＴＰ
であり，ＴＹＰＥIIのＫＴＰ結晶である。２７は凹面ミ
ラーである。光パラメトリック発振器２において，シグ
ナル光ωs とアイドラ光ωiの光ビーム対が発生する。
ＴＹＰＥIIのＫＴＰで構成した場合には，ωs ，ωiの
偏光は直交する。本実施例形態では，ωs ，ωi がほぼ
同じ波長の１０６４ｎｍ近傍になるように結晶軸を選ん
でいる。
【００２６】２８はλ／２波長板であり，光パラメトリ
ック発振器２の出力光の偏光面のＰＢＳ（２９）に対す
る角度を調整するものである。２９は偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）であって，互いに直交している光ビーム
対のうちの一方（アイドラ光）を光ビーム出力部３７に
出射し，他方（シグナル光）を光変調部３０の側に出射
するものである。
ック発振器２の出力光の偏光面のＰＢＳ（２９）に対す
る角度を調整するものである。２９は偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）であって，互いに直交している光ビーム
対のうちの一方（アイドラ光）を光ビーム出力部３７に
出射し，他方（シグナル光）を光変調部３０の側に出射
するものである。
【００２７】３０は光変調部であって，シグナル光を秘
密信号３１で変調するものである。光変調部３０は，例
えば，ＥＯＭ（電気光学効果を利用した変調器），ＡＯ
Ｍ（音響光学効果を利用した変調器），ＭＯＭ（磁気光
学効果を利用した変調器）等により構成され，秘密信号
３１によりシグナル光を振幅変調する。
密信号３１で変調するものである。光変調部３０は，例
えば，ＥＯＭ（電気光学効果を利用した変調器），ＡＯ
Ｍ（音響光学効果を利用した変調器），ＭＯＭ（磁気光
学効果を利用した変調器）等により構成され，秘密信号
３１によりシグナル光を振幅変調する。
【００２８】３６は光出力部であって，光変調されたシ
グナル光を大気空間に出射するものである。３７は光出
力部であって，アイドラ光を大気空間に出射するもので
ある。
グナル光を大気空間に出射するものである。３７は光出
力部であって，アイドラ光を大気空間に出射するもので
ある。
【００２９】１０は受信側装置である。５１は光入力部
であって，送信側装置１から大気中を送られてきた光ビ
ームを受光するものである。５２は光入力部であって，
送信側装置１から大気中を送られてきた光ビームを受光
するものである。３２はフォトダイオードであって，光
入力部５１で受光された光ビームを電気信号に変換する
ものである。３５はフォトダイオードであって，光入力
部５２で受光された光ビームを電気信号に変換するもの
である。３３は増幅器であって，フォトダイオード３２
で変換された電気信号を増幅する低雑音増幅器である。
３４は増幅器であって，フォトダイオード３５で変換さ
れた電気信号を増幅する低雑音増幅器である。
であって，送信側装置１から大気中を送られてきた光ビ
ームを受光するものである。５２は光入力部であって，
送信側装置１から大気中を送られてきた光ビームを受光
するものである。３２はフォトダイオードであって，光
入力部５１で受光された光ビームを電気信号に変換する
ものである。３５はフォトダイオードであって，光入力
部５２で受光された光ビームを電気信号に変換するもの
である。３３は増幅器であって，フォトダイオード３２
で変換された電気信号を増幅する低雑音増幅器である。
３４は増幅器であって，フォトダイオード３５で変換さ
れた電気信号を増幅する低雑音増幅器である。
【００３０】５３は差信号検出器であって，電気信号Ａ
と電気信号Ｂとの振幅の差をとるものである。差信号検
出器５３は，差動回路であり，例えば，差動増幅器，あ
るいは１８０度ハイブリッドジァンクション等を使用す
る。５４は増幅器であって，差信号検出器５３の出力を
増幅するものである。５５はスペクトルアナライザであ
って，差信号検出器５３の出力のスペクトルを観測する
ものである。
と電気信号Ｂとの振幅の差をとるものである。差信号検
出器５３は，差動回路であり，例えば，差動増幅器，あ
るいは１８０度ハイブリッドジァンクション等を使用す
る。５４は増幅器であって，差信号検出器５３の出力を
増幅するものである。５５はスペクトルアナライザであ
って，差信号検出器５３の出力のスペクトルを観測する
ものである。
【００３１】５６はローカル発振器であって，増幅器５
４の出力信号と混合するための信号である。５８はロー
パスフィルタであって，信号混合部で混合された信号の
うちの低周波成分を通過させるものである。５９はオシ
ロスコープであって，ローパスフィルタを通過した低周
波成分を観測するものである。
４の出力信号と混合するための信号である。５８はロー
パスフィルタであって，信号混合部で混合された信号の
うちの低周波成分を通過させるものである。５９はオシ
ロスコープであって，ローパスフィルタを通過した低周
波成分を観測するものである。
【００３２】図２の構成の動作を説明する。
【００３３】ポンプ光生成部２１はレーザ光を発生す
る。その第２高調波成分（５３２ｎｍ）をλ／２波長板
２２，ＩＳＯ（２３（光アイソレータ）），λ／２波長
板２４，レンズ系２５を介して，光パラメトリック発振
器２に入射する。λ／２波長板２２はポンプ光生成部２
１の発生する入射光を減衰調整してＩＳＯ２３に入射す
る。光パラメトリック発振器２において，ポンプ光ωP
を入射することにより，ＫＴＰ２６の一端に形成された
反射膜と凹面ミラー２７との間で反射を繰り返し，光パ
ラメトリック発振器によりシグナル光成分ωS とアイド
ラ光成分ωi が発生する。λ／２波長板２４はポンプ光
の偏光を調整する。
る。その第２高調波成分（５３２ｎｍ）をλ／２波長板
２２，ＩＳＯ（２３（光アイソレータ）），λ／２波長
板２４，レンズ系２５を介して，光パラメトリック発振
器２に入射する。λ／２波長板２２はポンプ光生成部２
１の発生する入射光を減衰調整してＩＳＯ２３に入射す
る。光パラメトリック発振器２において，ポンプ光ωP
を入射することにより，ＫＴＰ２６の一端に形成された
反射膜と凹面ミラー２７との間で反射を繰り返し，光パ
ラメトリック発振器によりシグナル光成分ωS とアイド
ラ光成分ωi が発生する。λ／２波長板２４はポンプ光
の偏光を調整する。
【００３４】光パラメトリック発振器２で用いる非線型
結晶は，はＴＹＰＥIIのＫＴＰ結晶でシグナル光とアイ
ドラ光は偏光面が互いに直交している。このような光に
対しては，波長板２８を用いて通過する光の偏光面の角
度を調整することにより偏光ビームスプリッタ２９によ
りシグナル光とアイドラ光を分離することができる。
結晶は，はＴＹＰＥIIのＫＴＰ結晶でシグナル光とアイ
ドラ光は偏光面が互いに直交している。このような光に
対しては，波長板２８を用いて通過する光の偏光面の角
度を調整することにより偏光ビームスプリッタ２９によ
りシグナル光とアイドラ光を分離することができる。
【００３５】ＰＢＳ（２９）に入射するシグナル光とア
イドラ光の偏光面の角度が，ＰＢＳ（２９）においてシ
グナル光とアイドラ光が互いに直角な方向に出射される
ような角度になるように，λ／２波長板２８により偏光
角度を調整する。その結果，ＰＢＳ２９に入射されたア
イドラ光はＰＢＳ２９で直角に曲げられ，光出力部３７
を介して，大気空間に出射される。
イドラ光の偏光面の角度が，ＰＢＳ（２９）においてシ
グナル光とアイドラ光が互いに直角な方向に出射される
ような角度になるように，λ／２波長板２８により偏光
角度を調整する。その結果，ＰＢＳ２９に入射されたア
イドラ光はＰＢＳ２９で直角に曲げられ，光出力部３７
を介して，大気空間に出射される。
【００３６】一方，シグナル光はＰＢＳ２９を直進し，
光変調部３０に入射される。光変調部３０は，例えば，
ＥＯＭ（電気信号変調器）であって，秘密信号３１を電
極に印加してシグナル光を変調する。秘密信号で変調さ
れたシグナル光は光出力部３６を介して，大気空間に出
射される。
光変調部３０に入射される。光変調部３０は，例えば，
ＥＯＭ（電気信号変調器）であって，秘密信号３１を電
極に印加してシグナル光を変調する。秘密信号で変調さ
れたシグナル光は光出力部３６を介して，大気空間に出
射される。
【００３７】光入力部５１で受光されたシグナル光はフ
ォトダイオード３２で電気信号Ａに変換され，増幅器３
３で増幅される。また，光入力部５２で受光されたアイ
ドラ光は，フォトダイオード３５で電気信号Ｂに変換さ
れ，増幅器３４で増幅される。電気信号Ａと電気信号Ｂ
は，差信号検出器５３で振幅差が取られ，雑音が除去さ
れ，電気信号Ａに含まれる秘密信号が取り出される。
ォトダイオード３２で電気信号Ａに変換され，増幅器３
３で増幅される。また，光入力部５２で受光されたアイ
ドラ光は，フォトダイオード３５で電気信号Ｂに変換さ
れ，増幅器３４で増幅される。電気信号Ａと電気信号Ｂ
は，差信号検出器５３で振幅差が取られ，雑音が除去さ
れ，電気信号Ａに含まれる秘密信号が取り出される。
【００３８】差信号検出器５３で取り出された，秘密信
号は増幅器５４で増幅され，ローカル発振器５６からの
ローカル信号と信号混合部５７で周波数混合される。そ
して秘密信号の周波数とローカル発振器の周波数との差
の信号成分がローパスフィルター５８により取り出さ
れ，秘密情報が得られる。
号は増幅器５４で増幅され，ローカル発振器５６からの
ローカル信号と信号混合部５７で周波数混合される。そ
して秘密信号の周波数とローカル発振器の周波数との差
の信号成分がローパスフィルター５８により取り出さ
れ，秘密情報が得られる。
【００３９】例えば，秘密信号を１０ＭＨｚとし，ロー
カル発振周波数を９．９５ＭＨｚとするとローパスフィ
ルタ５８を５０ＫＨｚの信号が通過し，秘密信号として
出力することができる。
カル発振周波数を９．９５ＭＨｚとするとローパスフィ
ルタ５８を５０ＫＨｚの信号が通過し，秘密信号として
出力することができる。
【００４０】なお，上記説明においては，光パラメトリ
ック発振器２をＴＹＰＥIIの非線型結晶（ＫＴＰ等）に
より構成し，ＰＢＳ２９によりシグナル光とアイドラ光
を分離する場合について説明したが，光パラメトリック
発振器２をＴＹＰＥ Iの非線型結晶（ＫＴＰ等）により
構成した場合には，シグナル光とアイドラ光の電界の偏
光面は同じ面になる。そのため，ＰＢＳ２９により，シ
グナル光とアイドラ光を分離することができない。この
ような場合には，シグナル光とアイドラ光の周波数の違
いを利用し，プリズム等を使用して分離する。あるいは
シグナル光は通過するがアイドラ光は反射するような反
射膜を形成したビームスプリッタあるいはフィルタによ
り分離する。
ック発振器２をＴＹＰＥIIの非線型結晶（ＫＴＰ等）に
より構成し，ＰＢＳ２９によりシグナル光とアイドラ光
を分離する場合について説明したが，光パラメトリック
発振器２をＴＹＰＥ Iの非線型結晶（ＫＴＰ等）により
構成した場合には，シグナル光とアイドラ光の電界の偏
光面は同じ面になる。そのため，ＰＢＳ２９により，シ
グナル光とアイドラ光を分離することができない。この
ような場合には，シグナル光とアイドラ光の周波数の違
いを利用し，プリズム等を使用して分離する。あるいは
シグナル光は通過するがアイドラ光は反射するような反
射膜を形成したビームスプリッタあるいはフィルタによ
り分離する。
【００４１】非線型結晶として，上記実施の形態ではＫ
ＴＰを例として説明したが，本発明では，その他ＬｉＮ
ｂＯ3 ，ＫＤＰ，Ｂａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15，ＣＯ（Ｎ
Ｈ2 ）2，ＢＢＯ等が使用できる。また，ポンプ用光源
も，ＹＡＧレーザ装置を使用する場合について説明した
が，光ビーム対生成用非線型結晶に応じて，Ｎｄ3+：Ｃ
ａＷＯ4 ，Ｎｄ3+：ｇｌａｓｓ，ｒｕｂｙ，Ａｒ+ ，Ｔ
ｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ等のレーザ装置が使用できる。
ＴＰを例として説明したが，本発明では，その他ＬｉＮ
ｂＯ3 ，ＫＤＰ，Ｂａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15，ＣＯ（Ｎ
Ｈ2 ）2，ＢＢＯ等が使用できる。また，ポンプ用光源
も，ＹＡＧレーザ装置を使用する場合について説明した
が，光ビーム対生成用非線型結晶に応じて，Ｎｄ3+：Ｃ
ａＷＯ4 ，Ｎｄ3+：ｇｌａｓｓ，ｒｕｂｙ，Ａｒ+ ，Ｔ
ｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ等のレーザ装置が使用できる。
【００４２】上記実施の形態では，送信側装置から受信
側装置への光伝送を大気中を伝送する場合について，説
明したが，変調光および変調されていない側の光をそれ
ぞれ光通信ケーブルを使用して送信しても良い。あるい
は一方のみを光通信ケーブルで行ない，他方は大気中を
空間伝送するようにしてもよい。例えば，秘密情報で変
調したシグナル光は盗聴されにくいように光通信ケーブ
ルで送信し，他方のアイドラ光は大気中を空間伝送する
ようにしても良い。
側装置への光伝送を大気中を伝送する場合について，説
明したが，変調光および変調されていない側の光をそれ
ぞれ光通信ケーブルを使用して送信しても良い。あるい
は一方のみを光通信ケーブルで行ない，他方は大気中を
空間伝送するようにしてもよい。例えば，秘密情報で変
調したシグナル光は盗聴されにくいように光通信ケーブ
ルで送信し，他方のアイドラ光は大気中を空間伝送する
ようにしても良い。
【００４３】図３は，本発明の実施の形態の光変調方法
の説明図である。
の説明図である。
【００４４】図３は，変調器としてＥＯＭを使用する場
合の変調方法を示す。
合の変調方法を示す。
【００４５】図３において，７１は電気光学効果結晶
（ＬｉＮｂＯ3 等）であって，電極に印加された電圧に
より入射光の偏光面を回転させるものである。７２およ
び７３は電極である。７４は偏光子である。
（ＬｉＮｂＯ3 等）であって，電極に印加された電圧に
より入射光の偏光面を回転させるものである。７２およ
び７３は電極である。７４は偏光子である。
【００４６】ｙ方向に電気光学効果結晶に入射したシグ
ナル光（直線偏光）は，電極７２に印加される秘密信号
の電圧に応じて偏光面が回転して，楕円偏光して出射さ
れる。偏光子７４を通過する光は入射される楕円偏光の
形により透過率が変わるので，その出射光の光強度は印
加電圧に応じて変わり，光強度変調される。
ナル光（直線偏光）は，電極７２に印加される秘密信号
の電圧に応じて偏光面が回転して，楕円偏光して出射さ
れる。偏光子７４を通過する光は入射される楕円偏光の
形により透過率が変わるので，その出射光の光強度は印
加電圧に応じて変わり，光強度変調される。
【００４７】本発明で利用できる変調器は，上記のＥＯ
Ｍのほか，音響信号により光強度を変調するＡＯＭ，磁
気による光強度を変調するＭＯＭ等が光通信で使用でき
るものであればどのようなものを使用しても良い。
Ｍのほか，音響信号により光強度を変調するＡＯＭ，磁
気による光強度を変調するＭＯＭ等が光通信で使用でき
るものであればどのようなものを使用しても良い。
【００４８】上記の説明では，変調方式について，振幅
変調で説明したが，周波数変調，位相変調等光通信で用
いられるものが使用できる。スペクトル拡散通信方式を
使用すれば，キャリアが全く見えなくなり，信号が雑音
により良く埋もれ秘匿度が高くなる。
変調で説明したが，周波数変調，位相変調等光通信で用
いられるものが使用できる。スペクトル拡散通信方式を
使用すれば，キャリアが全く見えなくなり，信号が雑音
により良く埋もれ秘匿度が高くなる。
【００４９】図４は本発明における量子雑音レベルと信
号レベルの関係を示す図である。
号レベルの関係を示す図である。
【００５０】図４において，横軸は周波数であり，縦軸
はノイズレベルを示す。
はノイズレベルを示す。
【００５１】Ａはショットノイズレベルである。Ｂは秘
密信号の信号レベルを示す。秘密信号は１０ＭＨｚであ
る。
密信号の信号レベルを示す。秘密信号は１０ＭＨｚであ
る。
【００５２】図４において，Ａは光ビーム対のそれぞれ
のショットノイズレベルを示す。Ｂは量子相関性の良い
ビーム対で振幅差をとった時の振幅差のノイズレベルで
ある。本発明においては，秘密信号の信号レベルはその
大きさがショットノイズレベルＡより大きくならないよ
うに変調を加えるようにする。
のショットノイズレベルを示す。Ｂは量子相関性の良い
ビーム対で振幅差をとった時の振幅差のノイズレベルで
ある。本発明においては，秘密信号の信号レベルはその
大きさがショットノイズレベルＡより大きくならないよ
うに変調を加えるようにする。
【００５３】図５は本発明の実施の形態の信号波形の例
を示す。図５（ａ）は，秘密信号を量子雑音の中に埋め
込んだ信号の例を示す。秘密信号は１０ＭＨｚである。
を示す。図５（ａ）は，秘密信号を量子雑音の中に埋め
込んだ信号の例を示す。秘密信号は１０ＭＨｚである。
【００５４】図５（ｂ）は，秘密信号周波数１０ＭＨｚ
をローカル信号周波数９．９５ＭＨｚで周波数混合し，
ローパスフィルターで５０ＫＨｚ成分を取り出した秘密
信号を示す。
をローカル信号周波数９．９５ＭＨｚで周波数混合し，
ローパスフィルターで５０ＫＨｚ成分を取り出した秘密
信号を示す。
【００５５】図６は本発明の実施の形態２を示す。
【００５６】図６（ａ）は，送信側装置において，送信
信号に量子雑音レベルより高いレベルのマーカ信号を搬
送波としてのせ，受信側装置で，復調したマーカ信号の
Ｓ／Ｎ比を測定することにより盗聴の有無を判定するこ
とができるようにしたものである。
信号に量子雑音レベルより高いレベルのマーカ信号を搬
送波としてのせ，受信側装置で，復調したマーカ信号の
Ｓ／Ｎ比を測定することにより盗聴の有無を判定するこ
とができるようにしたものである。
【００５７】図６（ｂ）は量子雑音を除去する前の量子
雑音レベルと信号レベルの関係を示す。図６（ｃ）は，
量子雑音を除去した後の信号レベルを示す。
雑音レベルと信号レベルの関係を示す。図６（ｃ）は，
量子雑音を除去した後の信号レベルを示す。
【００５８】図６（ａ）において，１は送信側装置であ
る。２は光ビーム対生成部である。３は光変調部であっ
て，秘密情報とマーカ信号を変調するものである。１０
は受信側装置である。１３は光−電気変換部Ａであり，
光変調されている光ビームＡを電気信号Ａに変換するも
のである。１４は光−電気変換部Ｂであり，光ビームＢ
を電気信号に変換するものである。５３は差信号検出器
である。８２’はＳ／Ｎ比判定部であって，復調したマ
ーカのＳ／Ｎ比を判定するものである。
る。２は光ビーム対生成部である。３は光変調部であっ
て，秘密情報とマーカ信号を変調するものである。１０
は受信側装置である。１３は光−電気変換部Ａであり，
光変調されている光ビームＡを電気信号Ａに変換するも
のである。１４は光−電気変換部Ｂであり，光ビームＢ
を電気信号に変換するものである。５３は差信号検出器
である。８２’はＳ／Ｎ比判定部であって，復調したマ
ーカのＳ／Ｎ比を判定するものである。
【００５９】図６（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して，
本発明の実施の形態２を説明する。
本発明の実施の形態２を説明する。
【００６０】送信側装置１における秘密情報の光変調部
３と受信側装置１０における復調までの動作は，前述の
場合と同じであるので説明を省略する。
３と受信側装置１０における復調までの動作は，前述の
場合と同じであるので説明を省略する。
【００６１】送信側装置１において，光変調部３でマー
カ信号を変調する。マーカ信号は量子雑音レベルより，
大きくとっておく。
カ信号を変調する。マーカ信号は量子雑音レベルより，
大きくとっておく。
【００６２】図６（ｂ），（ｃ）において，Ｋはマーカ
信号の周波数であり，７６はマーカの周波数スペクトル
を表す。Ｍは電気信号Ａと電気信号Ｂの振幅差をとった
あとのノイズレベルであり，盗聴がない場合を示す。
Ｍ’は盗聴があった場合の信号のノイズレベルを示す。
Ｎは量子雑音レベルである。盗聴されていない場合に
は，電気信号Ａと電気信号Ｂの量子相関性が良いので，
両者の振幅差をとったあとのノイズレベルＭは小さく，
Ｓ／Ｎ比は良い（図６（ｃ）の信号のノイズレベルＭ参
照）。盗聴があると，電気信号Ａと電気信号Ｂの量子相
関性が悪くなり，両者の振幅差をとっても，量子雑音が
除去されず，電気信号Ａと電気信号Ｂの振幅差をとった
あとのノイズレベルが高くなり，マーカのＳ／Ｎ比が悪
くなる（図６（ｃ）の信号のノイズレベルＭ’参照）。
信号の周波数であり，７６はマーカの周波数スペクトル
を表す。Ｍは電気信号Ａと電気信号Ｂの振幅差をとった
あとのノイズレベルであり，盗聴がない場合を示す。
Ｍ’は盗聴があった場合の信号のノイズレベルを示す。
Ｎは量子雑音レベルである。盗聴されていない場合に
は，電気信号Ａと電気信号Ｂの量子相関性が良いので，
両者の振幅差をとったあとのノイズレベルＭは小さく，
Ｓ／Ｎ比は良い（図６（ｃ）の信号のノイズレベルＭ参
照）。盗聴があると，電気信号Ａと電気信号Ｂの量子相
関性が悪くなり，両者の振幅差をとっても，量子雑音が
除去されず，電気信号Ａと電気信号Ｂの振幅差をとった
あとのノイズレベルが高くなり，マーカのＳ／Ｎ比が悪
くなる（図６（ｃ）の信号のノイズレベルＭ’参照）。
【００６３】従って，盗聴マーカとして信号にキャリア
をのせておけば，そのキャリアのＳ／Ｎ比が想定される
損失分より劣化しているかどうかをＳ／Ｎ比判定部８
２’で判定することにより，盗聴の有無を判定すること
ができる。
をのせておけば，そのキャリアのＳ／Ｎ比が想定される
損失分より劣化しているかどうかをＳ／Ｎ比判定部８
２’で判定することにより，盗聴の有無を判定すること
ができる。
【００６４】図７は，本発明の実施の形態３と実施の形
態４を示す。
態４を示す。
【００６５】図７（ａ）は本発明の実施の形態３であ
り，発光素子Ａと発光素子Ｂとにより量子相関性の高い
光を生成するものである。
り，発光素子Ａと発光素子Ｂとにより量子相関性の高い
光を生成するものである。
【００６６】光パラメトリック発振器以外でも量子相関
性の高い光は生成することができる。例えば，レーザダ
イオードあるいは発光ダイオードを複数個直列に接続し
ておき，安定度の極めて高い電流源を使用して駆動する
ことにより直列に接続した発光素子から量子相関性のあ
る光を発光することが可能である。
性の高い光は生成することができる。例えば，レーザダ
イオードあるいは発光ダイオードを複数個直列に接続し
ておき，安定度の極めて高い電流源を使用して駆動する
ことにより直列に接続した発光素子から量子相関性のあ
る光を発光することが可能である。
【００６７】図７（ａ）はこのように光ビーム対を発生
させる構成を示す。９５は発光素子Ａであって，レーザ
ダイオードもしくは発光ダイオードである。９６は発光
素子Ｂであって，レーザダイオードもしくは発光ダイオ
ードである。９７は電流源であった，ゆらぎの極めて小
さい，安定度の高い電流源である。
させる構成を示す。９５は発光素子Ａであって，レーザ
ダイオードもしくは発光ダイオードである。９６は発光
素子Ｂであって，レーザダイオードもしくは発光ダイオ
ードである。９７は電流源であった，ゆらぎの極めて小
さい，安定度の高い電流源である。
【００６８】図７（ｂ）は，本発明の実施の形態４であ
って，送信する光ビームを一本にして送信する場合の構
成を例示する。
って，送信する光ビームを一本にして送信する場合の構
成を例示する。
【００６９】光変調された光ビームと変調されていない
光ビームを送信側装置において合成し，秘密情報を含む
一本の光ビームにより空間伝送，あるいは一本の光通信
ケーブルにより，受信側装置に送信することができる。
受信側装置で光ビームを光分離し，量子相関性を利用し
て量子雑音を除去し，秘密情報を取り出すことができ
る。
光ビームを送信側装置において合成し，秘密情報を含む
一本の光ビームにより空間伝送，あるいは一本の光通信
ケーブルにより，受信側装置に送信することができる。
受信側装置で光ビームを光分離し，量子相関性を利用し
て量子雑音を除去し，秘密情報を取り出すことができ
る。
【００７０】図７（ｂ）では送信側装置１から受信側装
置１０への光伝送は大気中を空間伝送により行なってい
るが，偏光面保存光ファイバ等の伝送する光の偏光面が
くずれないような通信ケーブルを使用すれば，光通信ケ
ーブルにより伝送することもできる。
置１０への光伝送は大気中を空間伝送により行なってい
るが，偏光面保存光ファイバ等の伝送する光の偏光面が
くずれないような通信ケーブルを使用すれば，光通信ケ
ーブルにより伝送することもできる。
【００７１】図７（ｂ）において，１は送信側装置であ
る。２は光ビーム対生成部である。２９は光分離器（図
２のＰＢＳ２９に同じ）であって，光ビーム対生成部２
の発生する光ビームを光ビームＡと光ビームＢに分離す
るものである。３は光変調部であって，秘密情報で光ビ
ームＡを光変調するものである。２９’は光合成器であ
って，光変調された光ビームＡと光ビームＢを合成し
て，一本の光ビームにするものである（例えば，ＰＢＳ
を使用する）。
る。２は光ビーム対生成部である。２９は光分離器（図
２のＰＢＳ２９に同じ）であって，光ビーム対生成部２
の発生する光ビームを光ビームＡと光ビームＢに分離す
るものである。３は光変調部であって，秘密情報で光ビ
ームＡを光変調するものである。２９’は光合成器であ
って，光変調された光ビームＡと光ビームＢを合成し
て，一本の光ビームにするものである（例えば，ＰＢＳ
を使用する）。
【００７２】１０は受信側装置である。８５は光分離部
であり，受光した光ビーム９３から，偏光Ａ（９２）と
偏光Ｂ（９３）を分離するものである。１３は光−電気
変換部Ａであって，光ビームＡ（９２）を電気信号Ａに
光−電気変換するものである。１４は光−電気変換部Ｂ
であって，光ビーム光Ｂ（９３）を電気信号Ｂに光−電
気変換するものである。６１，６２はそれぞれ増幅器
Ａ，増幅器Ｂであって，それぞれ増幅するものである。
５３は差信号検出器である。
であり，受光した光ビーム９３から，偏光Ａ（９２）と
偏光Ｂ（９３）を分離するものである。１３は光−電気
変換部Ａであって，光ビームＡ（９２）を電気信号Ａに
光−電気変換するものである。１４は光−電気変換部Ｂ
であって，光ビーム光Ｂ（９３）を電気信号Ｂに光−電
気変換するものである。６１，６２はそれぞれ増幅器
Ａ，増幅器Ｂであって，それぞれ増幅するものである。
５３は差信号検出器である。
【００７３】図７（ｂ）の構成の動作を説明する。
【００７４】光ビーム対生成部２は 光ビームＡと光ビ
ームＢの光ビーム対を生成する。光分離器２９は一本の
光ビームを光ビームＡと光ビームＢに分離する。光変調
部３は，秘密情報で光ビームＡ（９２）を変調する。光
合成器２９’は，秘密情報で変調された光ビームＡと光
ビームＢを一本の光ビーム９１に合成する。一本の光ビ
ームは空間伝送もしくは光通信ケーブルにより受信側装
置１０に送信される。そして，受信側装置１０は光ビー
ムＡと光ビームＢを含む光ビーム９１を受光する。光分
離部８５は光ビーム９１を光ビームＡ（９２）と光ビー
ムＢ（９３）に分離する。光−電気変換部Ａ（１３）は
光ビームＡ（９２）を電気信号Ａに変換する。光−電気
変換部Ｂ（１４）は光ビームＢ（９３）を電気信号Ｂに
変換する。さらに，増幅器Ａ（６１）と増幅器Ｂ（６
２）でそれぞれ秘密情報で変調されている電気信号Ａと
変調されていない電気信号Ｂを増幅する。差信号検出器
５３は電気信号Ａと電気信号Ｂの振幅差をとり，量子雑
音を除去する。差信号検出器５３から量子雑音を除去さ
れた秘密情報を含む電気信号Ａが出力される。
ームＢの光ビーム対を生成する。光分離器２９は一本の
光ビームを光ビームＡと光ビームＢに分離する。光変調
部３は，秘密情報で光ビームＡ（９２）を変調する。光
合成器２９’は，秘密情報で変調された光ビームＡと光
ビームＢを一本の光ビーム９１に合成する。一本の光ビ
ームは空間伝送もしくは光通信ケーブルにより受信側装
置１０に送信される。そして，受信側装置１０は光ビー
ムＡと光ビームＢを含む光ビーム９１を受光する。光分
離部８５は光ビーム９１を光ビームＡ（９２）と光ビー
ムＢ（９３）に分離する。光−電気変換部Ａ（１３）は
光ビームＡ（９２）を電気信号Ａに変換する。光−電気
変換部Ｂ（１４）は光ビームＢ（９３）を電気信号Ｂに
変換する。さらに，増幅器Ａ（６１）と増幅器Ｂ（６
２）でそれぞれ秘密情報で変調されている電気信号Ａと
変調されていない電気信号Ｂを増幅する。差信号検出器
５３は電気信号Ａと電気信号Ｂの振幅差をとり，量子雑
音を除去する。差信号検出器５３から量子雑音を除去さ
れた秘密情報を含む電気信号Ａが出力される。
【００７５】なお，図７（ｂ）では，光ビーム対を光分
離器で分離して２本の光ビームにし，一方を光変調する
ようにしているが，光ビーム対を光分離しないで一本の
光ビームのまま，一方の偏光（偏光Ａ）を光変調器で変
調し，光変調された偏光Ａと偏光Ｂを含む一本の光ビー
ムを受信側装置に出射するようにしても良い。
離器で分離して２本の光ビームにし，一方を光変調する
ようにしているが，光ビーム対を光分離しないで一本の
光ビームのまま，一方の偏光（偏光Ａ）を光変調器で変
調し，光変調された偏光Ａと偏光Ｂを含む一本の光ビー
ムを受信側装置に出射するようにしても良い。
【００７６】また，図７（ｂ）では，光ビーム対生成部
は光ビームＡと光ビームＢを含む一本の光ビームを生成
し，光分離器で光分離するようにしているが，例えば，
図７（ａ）のような装置構成で光ビームＡと光ビームＢ
の光ビーム対を生成すれば，光分離器２９はなくても良
い。
は光ビームＡと光ビームＢを含む一本の光ビームを生成
し，光分離器で光分離するようにしているが，例えば，
図７（ａ）のような装置構成で光ビームＡと光ビームＢ
の光ビーム対を生成すれば，光分離器２９はなくても良
い。
【００７７】
【発明の効果】本発明によれば，量子相関性の良い光ビ
ーム対の量子相関性を利用して，秘密通信することがで
きる。本発明は，ハードウェアの管理のみで秘密通信を
行なうことができる。本発明は，他の秘密通信のよう
に，暗号を使用して通信するものでないので，暗号鍵の
管理等の煩雑な処理を必要としない。またスペクトル拡
散法より高い秘密性が得られる。
ーム対の量子相関性を利用して，秘密通信することがで
きる。本発明は，ハードウェアの管理のみで秘密通信を
行なうことができる。本発明は，他の秘密通信のよう
に，暗号を使用して通信するものでないので，暗号鍵の
管理等の煩雑な処理を必要としない。またスペクトル拡
散法より高い秘密性が得られる。
【図１】本発明の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す図である。
【図３】本発明の光変調方法の実施の形態を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の量子雑音レベルと信号レベルの関係を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明の信号波形の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２を示す図である。
【図７】本発明の本発明の実施の形態３と実施の形態４
を示す図である。
を示す図である。
【図８】光パラメトリック発振器の例を示す図である。
１：送信側装置 ２：光ビーム対生成部 ３：光変調部 １０：受信側装置 １１：雑音除去部 １２：秘密情報出力部 １３：光−電気変換部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/152 10/142 10/04 10/06 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB12 BA03 CA02 CA03 CA04 DA01 HA21 5F072 AB01 KK05 KK11 KK30 QQ03 YY15 5J104 AA01 HA09 NA00 5K002 AA01 AA02 AA03 AA04 CA02 CA07 CA16 FA03
Claims (8)
- 【請求項１】 量子相関性のある光ビームＡと光ビーム
Ｂよりなる光ビーム対を生成する光ビーム対生成部と，
該光ビームＡを秘密情報により変調する光変調部とを備
え，該光ビームＡと該光ビームＢとを出射する送信側装
置と，該光ビームＡと該光ビームＢを受光し，該光ビー
ムＡと該光ビームＢの量子相関性を利用して該光ビーム
Ａに含まれる雑音を除去し，秘密情報を出力する受信側
装置とを備え，秘密通信することを特徴とする光通信シ
ステム。 - 【請求項２】 送信側装置は，光ビーム対生成部に入射
するポンプ光を発生するポンプ光生成部を備え，光ビー
ム対生成部はポンプ光を入射して光パラメトリック過程
により光ビーム対を発生する光パラメトリック発振器で
あることを特徴とする請求項１に記載の光通信システ
ム。 - 【請求項３】 送信側装置は，該光ビーム対生成部の発
生する光ビーム対を光ビームＡと光ビームＢに分離する
光分離部とを備えることを特徴とする請求項１又は２に
記載の光通信システム。 - 【請求項４】 受信側装置は，光ビームＡを受光して電
気信号Ａに変換する光−電気変換素子Ａと，光ビームＢ
を受光して電気信号Ｂに変換する光−電気変換素子Ｂ
と，該電気信号Ａと該電気信号Ｂを入力して量子雑音を
除去する雑音除去部を備えることを特徴とする請求項
１，２又は３に記載の光通信システム。 - 【請求項５】 送信側装置において，盗聴の有無を判定
するためのマーカ信号を光変調し，受信側装置は受信信
号のＳ／Ｎ比判定部を備え，該マーカ信号のＳ／Ｎ比を
判定することにより盗聴の有無を判定することを特徴と
する請求項１，２，３又は４に記載の光通信システム。 - 【請求項６】 量子相関性のある光ビームＡと光ビーム
Ｂよりなる光ビーム対を生成する光ビーム対生成部と，
該光ビームＡを秘密情報により変調する光変調部と，変
調された該光ビームＡと該光ビームＢを一本の光ビーム
に合成する光合成器とを備え，該光ビームＡと該光ビー
ムＢを一本の光ビームとして出射する送信側装置と，該
光ビームＡと該光ビームＢを含む一本の光ビームを受光
し，該光ビームＡと該光ビームＢに分離する光分離器
と，該光ビームＡを電気信号に変換する光−電気変換部
Ａと該光ビームＢを電気信号に変換する光−電気変換部
Ｂと，該光−電気変換部Ａと該光−電気変換部Ｂの雑音
の量子相関性を利用して雑音を除去することにより秘密
情報を出力する受信側装置とを備え，秘密通信すること
を特徴とする光通信システム。 - 【請求項７】 送信側装置は，量子相関性のある光ビー
ムＡと光ビームＢよりなる光ビーム対を発生し，該光ビ
ームＡを秘密情報により変調し，該光ビームＡと該光ビ
ームＢを送信し，受信側装置は，該光ビームＡと該光ビ
ームＢを受光し，該光ビームＡと該光ビームＢの量子相
関性を利用して，該光ビームＡの雑音を除去することに
より，秘密情報を出力することを特徴とする光通信方
法。 - 【請求項８】 送信側装置は，量子相関性のある光ビー
ムＡと光ビームＢよりなる光ビーム対を発生し，該光ビ
ームＡを秘密情報により変調し，該光ビームＡと該光ビ
ームＢを一本の光ビームに構成して出射し，受信側装置
は，光ビームＡと光ビームＢを含む一本の光ビームを受
光し，該光ビームＡと該光ビームＢに光分離し，該光ビ
ームＡを電気信号Ａに変換し，該光ビームＢを電気信号
Ｂに変換し，該電気信号Ａと該電気信号Ｂについて量子
相関性を利用して雑音を除去することにより，秘密情報
を出力することを特徴とする光通信方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000216809A JP3564489B2 (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | 光通信システムおよび光通信方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2002033718A true JP2002033718A (ja) | 2002-01-31 |
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| JP (1) | JP3564489B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009516407A (ja) * | 2005-11-11 | 2009-04-16 | ブリティッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | セキュア通信のための方法およびシステム |
| JP2010181193A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 光検出装置及び光検出方法 |
| JP2011146886A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | National Institute Of Information & Communication Technology | 縺れ光源のタイムビン偏光フォーマット変換技術 |
| CN106656404A (zh) * | 2016-04-01 | 2017-05-10 | 郭燕 | 一种针对时分双工系统的安全保密通信方法及装置 |
| JP2018530011A (ja) * | 2015-10-05 | 2018-10-11 | キュービテック，インコーポレイテッド | バイフォトンの調整可能な光源 |
-
2000
- 2000-07-18 JP JP2000216809A patent/JP3564489B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US11586092B2 (en) | 2015-10-05 | 2023-02-21 | Qubitekk, Inc. | Tunable source bi-photons |
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|---|---|
| JP3564489B2 (ja) | 2004-09-08 |
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