JP2002522997A - 時間−波長多重アクセス光通信システム及び方法 - Google Patents
時間−波長多重アクセス光通信システム及び方法Info
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Abstract
Description
THz)である。しかしながら、この帯域幅は非常に大きいので、実用的な通信
システムの単一の振幅変調データチャネルによって有効に用いることができない
。複数の要因が、この帯域幅の実用を制約する。これらの要因は、従来の電子機
器で利用できる変調速度に課される制約及び変調器や検出器のような広帯域の光
学素子が高コストであることを含む。
ルに対して可能な速度を超える速度のデータ伝送を許容する複数のマルチプレク
サ処理方法がある。これらの方法は、時分割多重化(TDM)、波長分割多重化
(WDM)及び光学的な符号分割多重化アクセス(OCDMA)を含む。これら
のアプローチの各々は重大な制約を有する。TDMでは、一つ以上のデータスト
リームからのデータを、選択したタイムスロットに割り当てて、各データストリ
ームがファイバ帯域幅の一部を用いるようにする。TDMは、複数のユーザから
の複数のデータストリームを許容するが、単一のデータストリームが利用できる
データレートを増大させない。TDMシステムの一部の例は、同期光ネットワー
ク(SONET)規格又は同期デジタル階層(SDH)規格に従う市販の通信シ
ステムを含む。
数のスペクトル的に変位した狭帯域光搬送波(波長)を用いてデータを転送し、
各波長は時間的に符号化される。時間符号化は、典型的には比較的簡単な振幅変
調形態であり、したがって、各波長チャネルの帯域幅は、WDMでないシステム
の制約と同様な制約によって設定される。WDMシステムは通常、波長チャネル
にそれぞれ対応する複数のレーザ光源を必要とする。単一ファイバで多重化でき
る波長チャネルの数は、レーザ波長の変化を補償するのに要求されるスペクトル
チャネル分離及び光増幅器の利得帯域幅のような他の要因によって制約される。
利用できる最大帯域幅は、波長チャネルの個数及びチャネル後とのデータ速度に
よって制約される。多数のWDMシステムのスペクトルチャネル分離及びチャネ
ルごとのデータ速度では、ファイバ帯域幅の重要部分は利用されないままであり
、更に高いデータ速度が理論的に可能である。
及ぶ符号化データビットを使用する。OCDMAを実現する複数のアプローチが
提案されているが、OCDMAの実現は困難であり、それは高価なものとなり、
光ファイバの全帯域幅を利用するには向上した方法が要求される。
提供することである。 本発明の第1の態様によれば、予め設定された第1の時間−波長スペクトルを
有する光入力信号を受信するとともに予め設定された第2の時間−波長スペクト
ルを有する出力信号を発生させる時間−波長コーダ(エンコーダ及びデコーダ)
を提供する。予め設定された第1及び第2の時間−波長スペクトルは、複数のス
ペクトル成分を有する。コーダは、光入力信号のスペクトル成分に対応する光路
を提供し、光路の経路長は時間−波長コードによって決定される。
定された複数のファイバブラッグ格子を有する。空間的な変化は、スペクトル成
分に対して、予め設定された時間遅延及び位相差を与える。スペクトル成分に対
する位相差を関連のスペクトル成分の波長の約半分の範囲内に予め設定したコヒ
ーレントなコーダを提供する。ファイバの光学的な特性の空間的な変化は、光学
的な特性の大きさ、空間的な周期及び空間的な位相のうちの少なくとも一つを含
む。ブラッグ格子を屈折率変化によって規定することができ、屈折率変化を、フ
ァイバコア、ファイバクラッデング又はファイバクラッデングのコーティングで
行うことができる。
え、光路は、スペクトル成分に対して予め設定した遅延(及び位相シフト)を発
生させるように選択した経路長を有する。ビームディバイダは、各光路に沿って
スペクトル成分を指導し、ビーム結合器は、各光路に沿った伝播後スペクトル成
分を再結合する。一部の例において、経路長を、時間−波長コードによって予め
設定する。コヒーレントなコーダに対して、経路長及び位相シフトを、λ/2よ
り著しく小さくなるように予め設定し、この場合、λを、各光路によって受信さ
れるスペクトル成分の波長とする。他の例において、経路長を、光ファイバのよ
うな伝送媒体の分散を補償し又は第1コードで符号化された光入力を第2コード
に対応する出力に変換するように選択する。
も二つのフーリエ変換制限されたスペクトル成分を発生させるエンコーダを提供
する。これらスペクトル成分は、光入力の帯域幅以下の帯域幅及び光入力の持続
時間より長い持続時間を有する。
送信機の一例は、データストリームに応答して変調されるとともに複数のスペク
トル成分を具える光源を具える。時間−波長エンコーダは、変調された光信号を
受信するとともに、予め設定された時間−波長スペクトルを有する出力を発生さ
せる。
スペクトルを有する光信号を検出する光受信機を提供する。本例は、光信号を主
審するとともに光信号の時間−波長スペクトルを変形する時間−波長エンコーダ
を有する。光検出器は、光信号をエンコーダから受信するとともに光信号を電気
信号に変換する。
2データストリームに対応する一連の第1及び第2光パルスを有する。第1エン
コーダは、一連の第1の光パルスを受信するとともに、第1時間−波長コードに
よって決定した時間−波長スペクトルを有する第1符号化出力を発生させる。第
2エンコーダは、一連の第2の光パルスを受信するとともに、第2時間−波長コ
ードによって決定した時間−波長スペクトルを有する第2符号化出力を発生させ
る。結合器は、第1及び第2符号化出力を受信し及び結合する。ディバイダは、
結合された第1及び第2符号化出力を受信し、かつ、第1及び第2デコーダにそ
れぞれ供給される第1及び第2出力を発生させる。
法を提供し、第1及び第2光データストリームはそれぞれ、時間−波長スペクト
ルを有する。時間−波長コードは、第1及び第2データストリームを符号化し及
び復号化の際に選択され、第1及び第2光データストリームの時間依存性スペク
トルは、洗濯された時間−波長コードに従って変換される。データストリームは
、結合されるともに、伝送媒体に送信される。結合された光データストリームは
、受信されるとともに、選択された復号化コードを用いて復号化される第1部分
及び第2部分に分けられる。第1及び第2部分は、第1及び第2データストリー
ムからの寄与を有し、各部分は、クロストークを除去するために非線形的に検出
される。一例において、符号化コードと復号化コードのうちの少なくとも一方を
、伝送媒体中の分散を補償するように選択する。
するとともに第2時間−波長スペクトルを有する出力信号を発生させるコードコ
ンバータを提供する。
光学的なTWMA通信において、通信チャネルは、予め設定されたコードに従っ
て光入力信号を符号化して符号化出力を発生させることによって区別される。符
号化出力は、符号及び光入力信号の時間−波長スペクトル(TWS)によって決
定されるTWSを有し、TWSは、時間及び波長(又は周波数)の関数として光
信号の単位波長ごとのパワーとして規定される。光入力信号がパルスである場合
、符号化出力は、典型的には一連のパルスとなり、各パルスは、光入力信号のス
ペクトル成分に対応する。符号化出力を、調和したコードに従って復号化して、
復号化された出力を、光入力信号と同様のTWS、以下説明するような分散補償
若しくは符号変換のために選択したTWS又はそれ以外の予め設定したTWSを
有する出力に変換する。
を符号化し及び復号化する時間−波長(TW)コードのセットを有する。選択し
たデータストリームを符号化し及び復号化するコードを、「調和した」(matched
)と称し、予め設定された(「調和した」)出力を発生させる。一例として、調
和したコードによる符号化及ぶ復号化によって、符号化されていない入力とほぼ
同様な復号化出力を発生させる。互いに相違するデータストリームに従って符号
化し及び復号化させるコードは調和されず、一般に、符号化されていない入力に
比べて長い持続時間を有する出力を発生させる。復号化出力のうち調和されてい
ない部分を「クロストーク」と称する。選択したデータストリームの調和された
復号化は、他のデータストリームの調和されない復号化を伴い、調和した出力及
びクロストークを発生させる。時間−波長コードを、任意に選択したコード(又
は全てのコード)のコンピュータサーチによって便宜的に選択して、クロストー
クの少ないコードのような選択した境界内の特性を有するコードを識別する。一
部の場合において、コードを選択して、伝送媒体中の分散を補償し又は第1コー
ドによって発生した符号化し、又は第1コードによって発生した符号化出力を、
第2コードに対応する符号化出力に変換する。
である場合又は復号化後の全スペクトル成分に対する全体的な遅延がほぼ同一で
ある場合、エンコーダ及びデコーダを一般的に「調和された」と称する。さらに
、伝送媒体の遅延を含む相対的な遅延が調和された場合、エンコーダ及びデコー
ダは、調和されたと称される。第1コードによってそれぞれ規定されたスペクト
ル成分λ1,λ2...,λnの相対的な遅延ψ1,ψ2...,ψnをエンコ
ーダによって発生させる場合、調和したデコーダは、相対的な遅延−ψ1,−ψ 2 ...,−ψnを発生させる。コードを伝達関数Ψ=exp[−jφi(λi
)](ここでj=(−1)1/2)で表した場合、整合したコードの伝達関数は
、複素共役すなわちΨ=exp[jφi(λi)]となる。既に説明したように、
場合によっては、エンコーダ及びデコーダは、短いパルス又は他の選択された出
力を発生させるために分散又は他の伝播の影響を影響を補償するために調和され
る。例えば、ファイバのような伝達媒体が、X=exp[−jθi(λi)]で表
されるスペクトル成分λ1,λ2...,λnに相対的な遅延θ1,θ2...
,θnを課す場合、エンコーダのコードの伝達関数をΨX’に変形し、又はデコ
ーダのコードの伝達関数をΨ’X’に変形することができる。エンコーダ及びデ
コーダの両方のコードを、必要な補正の部分を含むように変形することもできる
。
た光パワーによって符号化される。再分配は、時間−波長(TW)コードによっ
て指定される。TW符号化の説明を簡単にするために、光パルス又は他の光信号
は「時間チップ」及び「波長チップ」(スペクトル成分)に分割され、これらは
、指定された時間間隔又は波長間隔内の光信号の一部として規定される。時間−
波長(TW)チップは、対応する時間チップ及び波長チップの時間間隔及び波長
間隔の積である時間及び波長の間隔である。光信号のTWSのグラフにおいて、
時間−波長チップは、対応する時間チップ及び波長チップによって区分された区
域によって表される。ある場合には、時間−波長チップの区域は、約λ2/cに
なるように選択される。ここで、λをチップ波長とし、cを真空における光速と
する。そのような区域の時間−波長チップは、「フーリエ変換制限光パルス」(F
ourier-transform-limited optical pulse)を表す。更に大きな区域の時間−波
長チップも有用であり、必要な場合には、それを、変換制限区域λ2/cを有す
る時間−波長チップの集合として表現することができる。
間−帯域幅積によって特徴付けられる。スペクトル幅及び持続時間は、例えば、
光信号のTWSのスペクトル波長及び時間的な半値全幅によって規定される。大
きな時間−帯域幅積を有する、すなわち、ΔλΔt≫λ2/cである光信号のT
WSは、時間−帯域幅積が小さい、すなわち、ΔλΔt≒λ2/cである光信号
のTWSより複雑になる。時間−帯域幅積ΔtΔλが約λ2/cである場合、光
信号は、「変換が制約された」と称され、時間(又は波長)の関数として光パワ
ーを選択することによって、光信号のパワーの波長(時間)に依存した評価を許
容する。
して正確に(interferometric accuracy)に再結合されるようにし、すなわち、符
号化及び復号化後のスペクトル成分の相対的な遅延(位相シフト)をλ/2より
も著しく小さくなるように予め設定する。この場合、λを、光信号の平均波長と
する。そのような干渉に関する精度を維持するエンコーダ、デコーダ及び通信シ
ステムは「干渉性」であると称され、そうでない場合には「非干渉性」であると
称される。便宜上、エンコーダ及びデコーダを両方とも「コーダ」と称する。
はエンコーダ13に指導されて、符号化出力15を発生させる。光ファイバ17
又は他の光伝送媒体は、符号化出力15をデコーダ19に伝送する。デコーダ1
9は、符号化出力15を、検出器23に指導される出力パルス21に変換する。
に示すように、光入力パルス11は、時間間隔Δt11の間に一定のスペクトル
パワー密度Pλ(t)及び一位手のスペクトル幅Δλ11を有する。光入力パル
ス11の全パワーPはPλλ11となる。入力パルス11を、図示のために選択
し、それを非フーリエ変換制限パルスとする。以下説明する例の一部において、
フーリエ変換制約パルスも用いる。
、例えば、互いに等しくないスペクトル幅又は全エネルギーのスペクトル成分に
分割する。図3を参照すると、エンコーダ13は、リフレクタ39,41,43
と、ダイクロイックリフレクタ31,33,35,37とを有する。ダイクロイ
ックリフレクタ31,35及びリフレクタ39,41は、スペクトル成分λ3の
光路45を規定する。ダイクロイックリフレクタ31,33,37及びリフレク
タ43は、スペクトル成分λ2の光路43を規定する。ダイクロイックリフレク
タ31,37,35は、光路51を規定する軸線49に沿ってスペクトル成分λ 1 を伝送する。
成分λ2,λ3をダイクロイックリフレクタ33に反射し、ダイクロイックリフ
レクタ33は、スペクトル成分λ2を反射するとともに、スペクトル成分λ3を
リフレクタ39に伝送する。リフレクタ39,41はスペクトル成分λ3をダイ
クロイックリフレクタ35に反射し、ダイクロイックリフレクタ35は、スペク
トル成分λ3が光路51に沿って伝播するようにスペクトル成分λ3を反射する
。ダイクロイックリフレクタ33による反射後、リフレクタ43及びダイクロイ
ックリフレクタ37によって反射されたスペクトル成分λ2は光路51に沿って
伝播する。表1は、ダイクロイックリフレクタ31,33,35,37の特性を
要約する。
って表した値を、エンコーダ13の動作に対して特定する必要がない。
延が生じ、入力光パルス11から符号化出力15が生じる。スペクトル成分λ1 ,λ2,λ3は、エンコーダ13に同時に入射するが、互いに相違する時間にエ
ンコーダ13から出射する。先ず、スペクトル成分λ1がエンコーダ13から出
射し、スペクトル成分λ2,λ3がそれに続く。スペクトル成分λ1,λ2,λ 3 の相対的な遅延は、光路51,47,45の長さによって設定される。
ペクトル成分λ1,λ2,λ3)を受信する。図4は、デコーダ19を示す。デ
コーダ19は、ダイクロイックリフレクタ61,63,65,67及びリフレク
タ69,71,73を有し、これらは、スペクトル成分λ1,λ2,λ3のそれ
ぞれに対する光路75,77,81を規定する。光路75,77,81の長さを
、軸線79に沿って伝播する出力パルス21にスペクトル成分λ1,λ2,λ3 を再結合するように選択する。スペクトル成分λ1,λ2,λ3に対するエンコ
ーダ13の光路長及びデコーダ19の経路長の和を、全光路長が三つのスペクト
ル成分λ1,λ2,λ3に対してほぼ等しくなるように選択する。全光路長を、
分散によって光ファイバ17に生じたスペクトル成分λ1,λ2,λ3間の相対
的な遅延を補償するように選択することもできる。
ンコーダ101は、ダイクロイックリフレクタ103,105,107,109
及びリフレクタ111,113を有する。ダイクロイックリフレクタ103,1
05,107,109は、スペクトル成分λ2に対する光路117を規定し、ダ
イクロイックリフレクタ103,105,107,109及びリフレクタ111
,113は、スペクトル成分λ3に対する光路115を規定する。スペクトル成
分λ1は、光路119に沿ってダイクロイックリフレクタ103,109を伝播
する。光路115,117,119は、スペクトル成分を遅延させて符号化出力
15を発生させる。エンコーダ101の形態を変形し、符号化出力を再結合する
ように光路を選択することによってデコーダを形成することができる。
レクタ151,153,155,157を有するエンコーダ141を示す。ダイ
クロイックリフレクタ143,145及びリフレクタ151,153は光路15
9を規定し、ダイクロイックリフレクタ147,149及びリフレクタ155,
157は光路161を規定し、光路163は、ダイクロイックリフレクタ143
,145,147,149を通じた伝送によって規定される。ダイクロイックリ
フレクタ143,145,147,149を、図4の符号化出力15又は他の符
号化出力を発生させるように構成することができる。
れらエンコーダのスペクトル成分λ1,λ2,λ3間の遅延は、共通の遅延を乗
算したものであるが、互いに等しくない遅延に適応させることもできる。さらに
、エンコーダ及びデコーダが二つ以上のスペクトル成分を用いることができ、ス
ペクトル成分を連続的なものにする必要がない。ダイクロイックリフレクタを、
多層ミラー、回折格子又は他の波長依存性のリフレクタ若しくは装置とすること
ができる。
181を示す。これら3個の結合器183,185,187は同様なものであり
、結合器183のみ説明する。結合器183は導波路189,191を具え、こ
れら導波路189,191は、(光ファイバ又は基板の導波路チャネルのように
)互いに近接して配置され、導波路191を伝播する光放射が導波路189に遷
移するようにする。この遷移は一般に、選択した結合長に対して所定の波長のみ
を導波路189に転送するような波長の関数となる。選択したスペクトル成分、
例えば、スペクトル成分λ1は、導波路191から導波路189まで結合され、
遅延線193を伝送する。結合器185は、スペクトル成分λ1を導波路197
に指導するとともに、スペクトル成分λ2を導波路195に指導する。スペクト
ル成分λ2は、遅延線199を伝送し、結合器187によってスペクトル成分λ 1 ,λ2と再結合する。
1のコアに形成される格子区分203,205,207を有するエンコーダ20
1を示す。入力パルス212は、入力方向に沿ってエンコーダ201の入力面に
指導され、格子区分203,205,207は、選択したスペクトル成分λ1,
λ2,λ3をそれぞれ、出力方向244に沿って入力面213に戻す。格子区分
203,205,207は、選択した波長成分をそれぞれ反射するように選択さ
れ、導波路区分215,217を、スペクトル成分λ1,λ2,λ3間で予め設
定された遅延を達成するように選択することができる。図8に示すように、スペ
クトル成分λ1,λ2,λ3は、格子区分203,205,207によってそれ
ぞれ反射され、スペクトル成分λ1,λ2,λ3が順に出射する符号化出力22
0を発生させる。
る場合、エンコーダ201は、符号化出力220を復号化する役割も果たす。ス
ペクトル成分λ1が最初に入射するが、それは、格子区分203から反射される
前に格子区分205,207を伝播する。したがって、スペクトル成分λ1には
、符号化中にスペクトル成分λ3に生じる相対的な遅延に等しい相対的な遅延が
生じる。スペクトル成分λ2には、符号化中にスペクトル成分λ3に生じる相対
的な遅延に等しい他の遅延が生じる。その結果、入力パルス212と同様な復号
化出力が生じる。
るファイバ格子コーダによって達成することができる。複数周期の格子(multipe
riod grating)を用いることによって、同時に発生する複数のスペクトル成分を
有する時間−波長コードを発生させることができる。格子区分の長さに沿った伝
播によって形成された波長成分間の光学的な遅延に加えて、格子区分を、回折素
子を有しない空間によって分離することができ、これによって、スペクトル成分
間に更なる遅延を加えることができる。
し又は予め補償)するために、格子区分を配置することができる。したがって、
ファイバ格子は、エンコーダ(デコーダ)と分散後補償器(前補償器)の両方と
して作用することができる。特定の周波数チップに関連した相対的な遅延を、コ
ーダの対応する格子区分の位置で補償シフトを導入することによって前又は後補
償することができる。分散補償に対して高い回折効率であるとしても、格子区分
を空間的に重ね合わせることができる。
子に広帯域反射格子区分を有し、これによって、入力ビットをコーダに再指導す
るとともに順(伝送)方向に時間−波長コードを発生させる。
エンコーダ/デコーダによって、予め設定されたセットの波長チップに対する特
有の時間遅延、位相シフト及び振幅が生じ、それはTWコードのセットによって
決定される。便宜上、エンコーダ/デコーダ時間遅延及び位相シフトを個別に特
定するが、干渉の精度(interferometric precision)を用いて時間遅延を特定す
るだけで十分である。同様に、位相シフトの特定は時間遅延の特定を伴う。一般
に、時間遅延は光信号の周期に比べて著しく長く、それに対して、位相シフトは
数周期に比べて短い。一実施の形態では、コーダは、均一に離間した表面又はバ
ルク回折素子(surface or bulk diffractive element)を具える第1の回折装置
を空間的に用いることによってスペクトル成分を分離する。一度スペクトル成分
が空間的に分離されると、個別のスペクトル成分の時間遅延、位相及び振幅を、
再結合前に変更することができる。スペクトルチャネルの振幅、位相又は時間遅
延を、プログラム可能なコーダを用いて変更することができる。再結合は、第2
の格子装置を用いて行われる。表面又はバルク格子の代案は、アレイド導波路格
子(arrayed waveguide grating: AWG)のような光集積回路装置を含む。
又は他の伝送媒体に亘る複数のデータチャネルの伝送をサポートする。各チャネ
ルに対する光データストリームは、選択したTWコードビットによって符号化さ
れる。各々が互いに相違するTW符号化を有する複数チャネルは、単一のファイ
バでマルチプレクサ処理(結合)される。データチャネルは、デコーダによって
デマルチプレクサ処理される。しきい値検出を、選択したチャネルのもののみを
選択するために各デコーダの出力部で行うことができる。
を受信する2チャネル光通信システム300を示す。入力パルスは、図2に示す
ようなパワースペクトルを有する。通信システム300は、入力パルス303A
,303Bをそれぞれ受信し及び符号化するエンコーダ305A,305Bを有
し、それによって、光ファイバのような伝送媒体309を通じて指導される符号
化出力307A,307Bを発生させる。伝送媒体309を通じた伝送後、デコ
ーダ311A,311Bは、符号化出力307A,307Bを受信するとともに
復号化出力313A,313Bをそれぞれ発生させ、符号化出力313A,31
3Bを各検出器319A,319Bに指導する。検出器319A,319Bは、
検出しきい値P1,P2をそれぞれ設定するしきい値回路320A,320Bを
有する。
,λ2,λ3],[λ1,λ3,λ2]の順でそれぞれ出射されるように入力パル
ス303A,303Bを符号化する。エンコーダ305A,305Bによって、
スペクトル成分λ1,λ2,λ3に対して[1,2,3],[1,3,2]の相対的
な遅延がそれぞれ生じる。便宜上、スペクトル成分λ1,λ2,λ3の相対的な
遅延を[J,K,L]と記載する。ここで、J,K及びLを任意の単位の相対的な
遅延とする。デコーダ311A,311Bは、符号化出力307A,307Bの
両方の一部を受信する。デコーダ311Aは、符号化出力307Aに対して調和
され、スペクトル成分λ1,λ2,λ3に対して[3,2,1]の相対遅延が生じ
る。エンコーダ305A及びデコーダ311Aに対する相対遅延を結合すると、
入力パルス303Aのスペクトル成分λ1,λ2,λ3には、全体として[4,
4,4]の相対遅延が生じ、すなわち、符号化/復号化プロセスの結果、三つの
スペクトル成分には相対遅延がなくなる。同様に、デコーダ311Bは、符号化
出力307Bに対して調和され、スペクトル成分λ1,λ2,λ3に対して[3
,1,2]の相対遅延が生じる。エンコーダ305B及びデコーダ311Bに対
する相対遅延を結合すると、入力パルス303Bのスペクトル成分λ1,λ2,
λ3には、全体として[4,4,4]の相対遅延が生じ、すなわち、符号化/復号
化プロセスの結果、三つのスペクトル成分には相対遅延がなくなる。
の一部もそれぞれ受信する。例えば、デコーダ311Aによって[3,2,1]の
相対遅延が生じる。[1,3,2]の相対遅延を有する符号化出力307Bに影響
を及ぼすと、スペクトル成分λ1,λ2,λ3は、[4,5,3]の相対遅延でデ
コーダ311Aから出射する。復号化出力313Aは、相対遅延のない符号化出
力307Aのスペクトル成分を含む復号化部315Aと、相対遅延が[4,5,
3]の符号化出力307Bのスペクトル成分を含むクロストーク部317Aとを
有する。同様に、復号化出力313Bは、相対遅延のない入力パルス303Bの
スペクトル成分に対応する復号化部315Bと、符号化出力307Aのスペクト
ル成分を含むクロストーク部317Bとを有する。クロストーク部317Bのス
ペクトル成分の相対遅延は[4,3,5]となる。検出器319A,319Bは、
検出しきい値P1,P2を設定し、クロストーク部317A,317Bがしきい
値P1,P2より下となってこれらが除去されるようにして、入力パルス303
A,303Bから入力データを回復する。既に説明したように、符号化出力30
7A,307Bは一時的に重なる。しかしながら、符号化出力307A,307
Bは時間的に重なり合う必要がなく、符号化出力307A,307Bの時間的に
重なり合わない部分は、クロストークが著しく減少する。
に記載されたようなしきい値検出を用いて、調和された復号化によって得られる
選択された信号と調和されない復号化に起因するクロストークとを区別すること
ができる。他のタイプの線形的、非線形的、光学的又は電気的なしきい値検出を
用いて、調和した復号化イベントと調和していない復号化イベントとを区別する
こともできる。
分割される。入力パルスが二つ以上のスペクトル成分に分割される通信システム
も可能である。図10A−10Gは、5個のスペクトル成分の場合の符号化及び
復号化を示す。図10Aは、入力パルスのTWSのグラフである。光パワーPλ (t)の大きさを輪郭線の密度によって表し、それは、光パワーが高くなるに従
って輪郭線の間隔が密になる領域を有する。図10Bは、時間関数としての入力
パルスパワーのグラフであり、図10Cは、波長の関数としての単位波長当たり
の入力エネルギーのグラフである。図10B−10Cは、入力パルスパワー及び
スペクトルを示すが、図10Aに示したような時間に対する入力パルス波長の依
存性を示さない。
,5,4,1,2]を与えることによって符号化される。符号化出力を図10D
−10Eに示す。図10Dにおいて、符号化出力のパワーを時間と波長の両方の
関数として示し、それは、光パワーが高くなるに従って輪郭線の間隔が密になる
領域を有する。図10Eは、時間関数としての符号化出力のパワーを示す。入力
パルスに相対遅延[3,5,4,1,2]を与えることによって、ほぼ一定の出力
パワーが生じる。
スペクトル成分間に相対遅延を与えることによって復号化される。調和したデコ
ーダは、入力パルスに相対遅延[3,1,2,5,4]を与えるとともに入力パル
スを再結合する。この符号化出力を用いた通信システムにおいて、符号化出力の
一部は、調和していないデコーダによって指導され及び復号化され、クロストー
クを発生させる。例えば、相対遅延[4,5,2,1,3]がデコーダによって与
えられた場合、クロストークは相対遅延[7,10,6,2,5]を有する。図1
0F−10Gは、このクロストークを時間及び波長の関数として示す。
エンコーダ401(又はデコーダ)の図である。エンコーダ401は、光ファイ
バ407又は他の導波路の軸線に沿ってコア421に配置されたN=8ファイバ
ブラッグ格子区分405iを有する。屈折率、反射率、吸収又は他の光学的な特
性の変動は、格子区分405iを規定し、これらの変動を、図11Aにおいて交
互のライトバンドとダークバンドとして表す。便宜上、格子区分405iの各々
の光学的な特性の変化は、一定の周期を有する。他の実施の形態において、格子
区分405iを規定する光学特性の変化は更に複雑であり、それは、参照するこ
とによってここに組み込むA. Othonos, “Fiber Bragg Gratings, “Rev. Sci.
Instrum., vol. 68, pp. 4309-4341 (Dec. 1997)に記載されているようなアポダ
イゼーション又は空間若しくは時間的なプロファイル形成に対する変化を含む。
例えば、格子区分405iの一つ以上を、分散補償のためにチャープし又はアポ
ダイズしてスペクトル成分の重なりを減少させることができる。さらに、格子区
分405iを、均一に離間し又は同一長にする必要もない。格子区分405iが
空間的に重なり合うこともできる。そのような重なり合いは、更に複雑なコード
を用いるエンコーダに含まれ、この場合、複数の周波数成分が単一の格子区分に
よって部分的に符号化される。ブレーズした格子や、正弦波状でない屈折率又は
他の変動を有する格子や、高次で動作する格子のような更に複雑な格子を用いる
ことができる。エンコーダ401は、均一の持続時間の時間チップを規定するが
、互いに等しくない持続時間の時間チップを用いることもできる。
座標xaiからx座標xbiまで延在し、大きさΔniの屈折率変化を有する。
エンコーダ401の全長Lは、L=xb8−xa1となる。格子区分405iの
各々の屈折率変化hi(x)は、 xai≦x≦xbiに対して、 hi(x)=Δnifi(2π(x−xi)/Λi) (1) となり、それ以外の場合には、 hi(x)=0 となる。この場合、fiを周期2πの周期的な関数とし、|fi|≦1/2とし、
xiを、格子区分405iの空間位相を指定するx座標とし、Λiを、格子区分
405iの空間周期とする。
g Gratings, “Rev. Sci. Instrum., vol. 68, pp. 4309-4341 (Dec. 1997)に記
載された方法を用いて実行することができる。格子区分405iの反射係数の変
化が正弦波形状であるという仮定及び格子区分405iが1次で動作するという
仮定に基づく簡単な分析がある。(1次の回折は以下の式2を満足する。)既に
説明したように、更に複雑な変化が可能であり、図示のために簡単な分析を示す
。
法則によって与えられる。 λi=2n0Λi (2) この場合、noを、光ファイバのコア421の平均屈折率とする。反射光には、
格子区分405iの空間シフトxiに依存する相対位相遅延ψiが与えられる。
この場合、 ψi=−2πxi/Λi (3) となる。格子区分405iの各々の反射率Ri(強度−反射係数又は屈折効率)
は、 Ri=[tanh(πΔni(xbi−xai)/λi]2 (4) に近似される。非常に小さい反射率(Ri≪1)に対して、式(4)は、 Ri=(πΔni(xbi−xai)/λi)2 (5) まで簡単化される。格子区分405iから受け取った光信号の相対遅延Δτiは
、 Δτi=2xain0/c (6) となる。この場合、cを、真空における光速とする。格子区分から反射した信号
の持続時間は、対応する時間チップの持続時間を設定する。
持続時間τpの入力パルスを受信すると、符号化出力が発生する。入力パルスの
持続時間τpが、格子区分405i間の伝播時間n0(xbi−xai+1)/
2cより短い場合、符号化出力は、一連のNパルスを具える。この場合、i番目
のパルスは、Δτiの相対遅延と、反射率Riに比例する相対強度と、ψiの相
対位相遅延と、中心波長λiとを有する。エンコーダ401による反射後、入力
パルスは、約tp+τpの持続時間を有する符号化出力に変換される。この場合
、tp=n0L/c及びL=xb8−xa1とする。時間間隔tpを、ここでは
エンコーダ401の処理時間と称する。入力パルスは、一般的にエンコーダ40
1の中心波長λiの一つ以上のスペクトル成分に十分なエネルギーを有する。
デコーダに入射すると、デコーダ出力の持続時間を、約2tp+τpとすること
ができる。エンコーダ格子及びデコーダ格子が調和され、これらが近似的な長さ
d=xbi−xaiの区分を具える場合、符号化出力は、典型的には、Δtp=
n0d/cより短い持続時間の短い高パワーパルスを有する(入力パルスがコヒ
ーレントに符号化/復号化される場合、以下説明するように変換制約パルス又は
非変換制約パルスに対してτp<Δtpであるとしても、短い高パワーパルスは
約τpまで短くなる。)。
bi}はエンコーダ401を規定し、対応する調和したデコーダは、パラメータ
セット{N,Λi,ΔnN−i,−xN−i,xb(N−i),xa(N−i)}
によって規定される。パラメータΛi,Δni,xi,xai,xbiは、上記
のように規定される。エンコーダ及びデコーダに対するパラメータセットを吟味
することによって、調和したデコーダはエンコーダと同一になるが、符号化及び
復号化の再に、光信号は、光ファイバの互いに逆の端部に指導される。
格子区分455iは、光ファイバ465のコーティング461及びクラッディン
グ463の光学的な特性の変化によって規定される。他のエンコーダにおいて、
格子区分は、光ファイバ又は他の光導波路のコーティングとクラッデングのうち
の一方によって規定される。コーティング461を有する光ファイバ465のコ
ア467を伝播する光信号の相互作用を増大させるために、クラッデング463
を、エッチング、研磨又は他のプロセスによって部分的に又は全体的に除去する
ことができる。
たコードを用いるTWMA通信システムにおいて、約 fa=1/(2tp+τp) (9) より小さい総合データ転送率(fa)によって、時間−波長チャネル間に発生す
るクロストークが最小となる。総合データ帯域幅を高くすることによって、調和
していないデコーダの出力部における調和していない時間−波長コード間の重な
り(すなわちクロストーク)が増大する。ほぼfaに制限された最大の有用な帯
域幅は、クロストーク及びビット誤り速度の許容し得るレベルを選択することに
よって決定される。実用的なTWMA通信システムにおいて、同時的なチャネル
の最大の数は多数の要因に依存し、それは、光信号の雑音及び検出中に追加され
た雑音(光信号から電気信号への変換)、全帯域幅及びチャネルごとの帯域幅、
許容し得るビット誤り速度、光学的な損失、選択した時間−波長コード、及びコ
ヒーレント又はコヒーレントでないエンコーダ/デコーダを用いたか否かを含む
。
復号化を示す。図12Aは、入力パルスのTWスペクトルPλ(t)のグラフで
ある。Pλ(t)の大きさを輪郭線で示し、その領域は、パワーが高くなるに従
って間隔が狭くなるラインを有する。図12Bは、波長の関数としての単位波長
ごとの入力パルスエネルギーのグラフであり、図12Cは、時間の関数としての
入力パルスパワーのグラフである。図12B−12Cは、入力−パルススペクト
ル及びパワーを示すが、図12Aに示したような時間に対する入力−パルス波長
の依存性を示さない。
λ3,λ4,λ5に適応させることによって符号化される。符号化出力を図12
D−12Fに示す。図12Dにおいて、符号化出力の波長ごとのパワーを時間と
波長の両方の関数として示し、輪郭線が密になるに従って値が高くなる。図12
Fは、時間の関数としての符号化出力のパワーを示し、図12Eは、波長の関数
としての符号化出力の単位波長ごとのエネルギーを示す。入力パルスに相対遅延
[3,5,4,1,2]を課すことによって、ほぼ一定の出力パワーが生じる。図
12Dを参照すると、スペクトル成分の各々は、入力パルスの持続時間より長い
持続時間を有する。これは、フーリエ変換制約入力パルスをスペクトル成分に分
けた結果である。スペクトル成分のスペクトル帯域幅が入力パルスのスペクトル
帯域幅より短いので、持続時間を長くする必要がある。
個のスペクトル成分間に相対遅延を課すことによって復号化される。調和したデ
コーダは、図12G−12Hに示すように、相対遅延[3,1,2,5,4]を課
すとともに入力パルスを再結合する。互いに相違するチャネルに対して互いに相
違するコーダ及びデコーダを用いる通信システムにおいて、図12Dの符号化出
力の一部は、調和されていないデコーダによって復号化され、通信チャネルにク
ロストークを発生させる。例えば、相対遅延[4,5,2,1,3]がデコーダに
よって与えられた場合、クロストークは相対遅延[7,10,6,2,5]を有す
る。図12I−12Jは、時間関数としてこのクロストークを示す。
は、近似的な変換制約入力パルスに対する時間関数としてのパワーを示す。図1
3Bは、入力パルスを3個のスペクトル成分に分割するとともにこれらの成分を
コヒーレントに再結合することによって得られる符号化/復号化出力パルスに対
するパワーを示す。図13Cは、図13Bの出力を取得するために用いられる3
個のスペクトル成分を再結合することによって得られる符号化/復号化出力パル
スのパワーを示す。しかしながら、図13Cにおいて、スペクトル成分は、約λ
/4の位相誤差(phase error)を伴って再結合される。そのような小さい位相誤
差に対しても、図13Cの出力は、図13Aに示す入力に比べて著しく長くなる
。帯域幅制約された光パルスを用いるコヒーレントなTWMAシステムに対して
、スペクトル成分は、短い出力パルスを取得するために適切な位相関係で再結合
される。同様に、帯域幅制約されない光パルスを用いるコヒーレントなTWMA
システムに対して、コヒーレントな符号化及び復号化によって、入力パルスと同
一の性質の出力パルスを発生させる。コヒーレントでないTWMAシステムによ
って、概して変換制約されない出力パルスを発生させるので、変換制約されてい
ない入力パルスを、出力パルスの持続時間を著しく広げることなく用いることが
できる。
1の線形図であり、それは、ビーム512でλ=1.54μm(周波数194.
805THz)の波長の一連のパルスを出力する。ビームスプリッタ513は、
ビーム512をビーム515,516,517,518に分離する。変調器51
5a,516a,517a,518aはそれぞれビーム515,516,517
を受信し、(図14に示さない)データ原から供給されるデータストリームに対
応する各ビームを変調する。変調されたビーム515b,516b,517b,
518bの一連のパルスは、レーザ510からの直接のパルスのTWSのために
又は各変調器515a,516a,517a,518aによって変更されるよう
に、各エンコーダ519,520,521,522に対して時間的又は空間的に
適合される。ビーム515b,516b,517b,518bのスペクトル帯域
幅は、好適にはエンコーダ519,520,521,522によってそれぞれ符
号化されたスペクトル成分を有する。
レータ515c,516c,517c,518c及び各ファイバ515d,51
6d,517d,518d又は他の伝送媒体を通じて、各エンコーダ519,5
20,521,522に指導される。エンコーダ519,520,521,52
2は、変調されたビーム515b,516b,517b,518bを符号化する
とともに、符号化された出力をファイバ515d,516d,517d,518
dに戻す。符号化された出力は、光サーキュレータ515c,516c,517
c,518cによってそれぞれファイバ515e,516e,517e,518
e又は他の伝送媒体に指導される。通信システム501において、光サーキュレ
ータ515c,516c,517c,518cは、光入力信号を各エンコーダに
指導するとともに、符号化された出力を各ファイバに指導するが、(ビームスプ
リッタのような)他の装置を用いて入力及び符号化出力を分離することもできる
。ビーム結合器523は、符号化出力を受信するとともに、符号化出力を光ファ
イバ511又は他の伝送媒体に指導する。ビームスプリッタ又はヒューズ結合器
(fused coupler)は、ビーム結合器523としての役割を果たすこともできる。
リッタ又はヒューズ結合器)は、結合した符号化出力をファイバ511から受信
し、ビーム515f,516f,517f,518fを形成する。光サーキュラ
515g,516g,517g,518gは、各ファイバ515h,516h,
517h,518hに沿って各ビーム515f,516f,517f,518f
をデコーダ519a,520a,521a,522aに指導する。デコーダ51
9a,520a,521a,522aは復号化出力をそれぞれ発生させ、その出
力は、各ファイバ515h,516h,517h,518hから各光サーキュラ
515g,516g,517g,518gに戻し、各ファイバ515i,516
i,517i,518iを通じて各検出器515j,516j,517j,51
8jに伝播し、これら検出器はそれぞれ、復号化出力(光信号)を電気信号に変
換する。検出器515j,516j,517j,518jは、時間チップを区別
するのに十分な帯域幅を有する。復号化出力は、調和した入力及び他のデータス
トリームからのクロストークの変調に対応する変調を有する。
トリームを許容し、符号化出力をそれぞれ発生させる。デコーダ519a,52
0a,521a,522aは、符号化データを許容し、調和した入力時間−波長
コードを許容したときには常に、特徴的な構造を有する出力信号をそれぞれ発生
させる。デコーダ519a,520a,521a及び522a(好適にはファイ
バ格子)は、波長に特有の時間遅延、位相シフト及び減衰を与える。TWMA通
信システム501を、エンコーダ519,520,521,522及びデコーダ
519a,520a,521a,522aの位相シフト又は相対位相シフトの制
御に依存して、コヒーレントシステム又はコヒーレントでないシステムにするこ
とができる。
2aを、好適には図11Aに示すような区画化した格子とする。格子区分は、正
弦波形状の屈折率変化、Δni=Δn=1.5×10−4の共通の格子屈折率変
化及び各区画に対する背面の屈折率n0=1.5を有する。これらの値は、格子
区分の動作帯域幅でRi=R=80%の近似式な反射率を有する。エンコーダ5
19a,520a,521a,522aは、8個の連続的な格子区分(すなわち
xai=xbi)を有し、各格子区分は、4mmの長さdを有し、全ての格子区
分の結合長Lを3.2cmとする。エンコーダ519a,520a,521a,
522aの時間間隔tpを、Δt=40psの時間チップを有する320psと
する。これらエンコーダのフィルタ処理された帯域幅をΔν≒200GHz=1
.59nmとし、個別の格子区分のフィルタ処理された帯域幅δν=25GHz
=0.20nmとする。0.20nmの中心間波長間隔を有する8個の互いに隣
接する波長チップ(スペクトル成分)が存在する。これらエンコーダを、λ=1
.54μmのレーザ波長に対して設計する。本実施の形態の時間−波長コードを
、いわゆる「全スペクトルコード」とし、すなわち、これらは光入力信号を等し
いスペクトル成分に分ける。
時間の時間的に変換制約された入力パルスを許容するとともに約320psの持
続時間を有する符号化出力を発生させるように設計する。符号化出力の持続時間
を更に長くすることが許容される場合、フーリエ変換制約されていない更に長い
パルスを用いることができる。エンコーダ519−522のスペクトル幅にほぼ
等しいスペクトル幅及びスペクトル幅間の波長の関数として一定の光パワーを有
する入力パルスをエンコーダ519−522によって符号化する場合、全スペク
トル符号化出力が発生し、すなわち、符号化出力は、ほぼ等しいエネルギーの波
長チップを有する。エンコーダ519−522を、更に複雑な入力パルス又は符
号化光信号とともに用いることができる。
は、発生する波長チップシーケンスを決定する。エンコーダ519−522及び
デコーダ519a−522aは、0.20nm幅の波長チップ及び40psの持
続時間の時間チップを有する。表2はエンコーダ519−522のパラメータの
リストである。格子区分から反射したスペクトル成分の位相シフトは、適切な波
長チップの光学的な領域を反映するがxi=0の格子区分から反映した基準に関
連して与える。
あるが、反転した格子区分の空間シーケンスを有する。ファイバブラッグ格子区
分を用いた縁故―他の分析において、この反転は、式(1)における屈折率変化
hi(x)をhi(−x)に変更したものに等しくなる。例えば、デコーダ51
9aはエンコーダ519と同一であるが、エンコーダ519の入力部をデコーダ
519aの出力部として用いる。分散補償又は符号変換に要求されるような更に
複雑な符号化に対して、コーダ及びデコーダは、それに関連して非常に簡単には
ならない。デコーダ519a−522aの表示パラメータを表3にリストする。
からの復号化出力は、元の入力パルスをほぼ復元する。フーリエ変換制限された
パルスは、約2−4psの持続時間を有する。そのようなパルス持続変化によっ
てクロストークが小さくなる。許容し得るクロストークが大きくなるに従って、
検出器の応答時間を長くすることができ、さらに長くなると、フーリエ変換制限
されない入力パルスを用いて、調和した復号化の際に更に長い出力パルスを発生
させる。また、比較的低速な検出器に対して特に、非線形的な検出を用いて、所
望の復号化信号とクロストークとの間のコントラストを増大させることもできる
。
レントでない通信システムとしても作動する。そのようなコヒーレントでない通
信システムは、エンコーダ519−522、デコーダ519a−522a及び検
出器515j,516j,517j,518jを除いて、上記コヒーレントな通
信システムと同様である。一例として、エンコーダ519−522及びデコーダ
519a−522aは、Δni=Δn=6.0×10−4の変化を有する正弦波
形状の屈折率変化と、n0=1.5とを有する。これらのパラメータを用いて、
各格子区分の反射は、対応する波長チップ(スペクトル成分)に対してほぼ10
0%となる。ファイバ格子は、8個の連続的な(xai=xb(N−1))格子
区分を有し、各格子は、長さd=12.5mmを有し、その結果、全体の格子長
Lは10.0cmとなる。これらエンコーダ/デコーダの処理時間tpは、12
5psの時間チップを有する1nsとなる。エンコーダ/デコーダの全体に亘る
帯域幅を9.1nmとし、核格子区分は0.63nmの帯域幅を有する。1.2
nmに等しい波長間隔を有する互いに隣接する8個の1.2−nm波長チップが
存在する。エンコーダ/デコーダを、194.805THzの中心周波数(波長
λ=1.54μm)を有する光データストリームに対して設計する。
好適には50−100psの範囲のパルス持続時間を有する光入力信号を許容す
るように設計する。調和したコヒーレントでないデコーダは、短い持続時間の入
力パルスに対して著しく短い出力パルスしか発生させない。エンコーダ519−
522及びデコーダ519a−522aを、好適にはfrep=500Mbit
/秒より小さい入力データレート(frep)とで使用し、その結果、時間的に
互いに隣接するビットは、符号化後に十分分離され、クロストークを減少させる
。許容し得るクロストークのレベルが高くなると、入力データレートは、500
Mbit/秒から10Gbit/秒までの範囲で高くなる。 コヒーレントでない実施の形態のエンコーダ519,520,521,522
の表示パラメータを表4にリストする。
逆であるデコーダ519a−522aによって復号化される。格子区分空間シフ
トxi、したがってψiは制御されない。コヒーレントでないデコーダ519a
−522aの表示パラメータを表5にリストする。
5psの持続時間の出力パルスを発生させる。デコーダ515j−518jの各
々の時間的な応答を、好適にはτp=125ps未満又はそれに匹敵する。比較
的長い応答時間を有する検出器を用いることができるが、それは、チャネルコン
トラストを減少させる傾向にある。非線形的な検出を用いて、信号とクロストー
クとの間のコントラストを増加させることができる。
さず、各時間チップは、単一のスペクトル成分を有する。しかしながら、更に一
般的には、時間チップは、複数のスペクトル成分を有する。そのようなコードの
一例を、時間チップに対するスペクトル成分を表す[(λ1:λ2),λ4,λ
2,(λ3:λ4),λ5]のような波長シーケンスによって表す。第2、第3
及び第5の時間チップは単一のスペクトル成分(それぞれλ4,λ2,λ5)の
みを有し、それに対して、第1及び第4の時間チップの各々は、二つの波長(λ 1 :λ2)及び(λ3:λ4)を有する。
符号化/復号化プロセスによって各スペクトル成分に生じた位相誤差に依存する
。複数の同一の大きさの時間チップ、任意の位相誤差及び変換制限された入力ビ
ットによって特徴付けられた制約された条件では、コヒーレントでない復号化に
よって、ピーク出力パワーは、コヒーレントな符号化の場合に比べてNだけ減少
する。この場合、Nを、時間−波長チップの個数とする。一部のアプリケーショ
ンに対して、近似的にフーリエ変換制限された入力パルスの場合にコヒーレント
な符号化によってコヒーレントでない符号化のときに比べて優れたコントラスト
となるとしても、コヒーレントなコーダは、一般的に、干渉に対する位相精度を
ある程度確保するために製造コストが著しく高くなるために不適切である。さら
に、コヒーレントでない符号化は、パフォーマンスを著しく劣化させることなく
フーリエ変換制限されない比較的長い入力パルスの使用を許容する。調和されな
い復号化に対する調和された復号化のピークパワーコントラストを、複数の時間
チップを有する時間−波長コードを用いて向上させることができる。
。そのような入力パルスを、図15Dに示すようなTWSのTWMA符号化結果
とすることができる。他の入力パルスを、互いに隣接しない二つ以上のスペクト
ル成分を有するように符号化し及び復号化することができ、そのようなスペクト
ル成分は、レーザダイオードの縦モード(longitudinal mode)に対応する。
規定した予め設定されたコードにそれぞれ符号化し又は復号化する。エンコーダ
及びデコーダはそれぞれ、種々のコードに符号化し及び復号化するよう動的に再
プログラムすることもできる。(図11に示すような)ファイバブラッグエンコ
ーダによって行われる符号化及び復号化は、格子区分のパラメータΔni,xi ,xai,xbi,Λiによって決定される。これらパラメータのうちの任意の
ものを動的に制御することによって、そのようなエンコーダ又はデコーダの動的
な際プログラミングが可能になる。例えば、xi及びΛiは、ファイバの屈折率
又はファイバ長を調整することによって調整可能である。屈折率を、例えば、電
界、圧力、電流、温度又は光照射によって制御することができる。ファイバ格子
を、ファイバ長の局所的な伸縮を有するシステム内に形成することができ、これ
によって、システムの幾何学的配置によって決定される経路中のxai,xbi ,xi及びΛiの組合せが変更される。
WMA方法及び装置をアナログ通信にも適用することができる。さらに、TWM
A方法及び装置を、従来のWDMシステム及びTDMシステムと組み合わせて使
用することができる。例えば、符号化及び復号化を、WDMシステムの波長チャ
ネルとともに用いることができる。
ができる。例えば、データストリームをネットワークノードに供給する場合、ネ
ットワークノードは、TWMAチャネル割当てを要求することができる。この場
合、ネットワーク制御ノードは、コードをデータストリームに割り当てる。出た
ーストリームがそのネットワークノードから取り出されると、コードは、無線周
波数CDMAネットワークと同様にして他のノードへの割当てに利用できるよう
になる。
可能である。
のパワーのグラフである。
図10Bは、図10Aの入力パルスの時間関数としてのパワーのグラフであり、
図10Cは、図10Aの入力パルスの波長の関数としてのエネルギーのグラフで
あり、図10Dは、図10Aの入力パルスを符号化することによって生じた符号
化出力の時間−波長スペクトルのグラフであり、図10Eは、図10Dの符号化
出力の時間関数としてのパワーのグラフであり、図10Fは、調和しないデコー
ダを用いた図10Dの符号化出力を復号化することによって生じた復号化出力の
時間−波長スペクトルのグラフであり、図10Gは、図10Fの復号化出力の時
間関数としてのパワーのグラフである。
図12Bは、図12Aの入力パルスの波長の関数としてのエネルギーのグラフで
あり、図12Cは、図12Aの入力パルスの時間関数としてのパワーのグラフで
あり、図12Dは、図12Aの入力パルスを符号化することによって生じた符号
化出力の時間−波長スペクトルのグラフであり、図12Eは、図12Dの符号化
出力の波長の関数としての単位波長ごとのエネルギーのグラフであり、図12F
は、図12Dの符号化出力の時間関数としてのパワーのグラフであり、図12G
は、コヒーレントに調和したデコーダによる図12Dの符号化出力を復号化する
ことによって生じた復号化出力の時間−波長スペクトルのグラフであり、図12
Hは、図12Gの復号化出力の時間関数としてのパワーのグラフであり、図12
Iは、コヒーレントな調和しないデコーダを用いて図12Dの符号化出力を復号
化することによって生じた復号化出力の時間−波長スペクトルのグラフであり、
図12Jは、図12Iの復号化出力の時間関数としてのパワーのグラフである。
れた復号化出力及び制御されていない位相シフトで得られた復号化出力の時間関
数としての光パワーのグラフである。
ダを有する通信システムの図である。
図15Bは、図15Aのチャープしたパルスの波長の関数としてのエネルギーの
グラフであり、図15Cは、図15Aのチャープしたパルスの時間関数としての
パワーのグラフであり、図15Dは、時間−波長コードを用いた符号化後の図1
5Aのチャープしたパルスの時間−波長スペクトルを示す。
Claims (34)
- 【請求項1】 予め設定された第1の時間−波長スペクトルを有する光入力信号
を受信するとともに、予め設定された第2の時間−波長スペクトルを有する出力
信号を発生させる時間−波長コーダであって、これら予め設定された第1及び第
2の時間−波長スペクトルの各々が、複数のスペクトル成分を有し、前記コーダ
が、光学的な特性の空間的な変化によって規定された複数のファイバブラッグ格
子を有し、前記空間的な変化によって、予め設定された時間遅延が前記スペクト
ル成分に生じるようにしたことを特徴とする時間−波長コーダ。 - 【請求項2】 前記空間的な変化によって、予め設定された差が前記スペクトル
成分に生じるようにしたことを特徴とする請求項1記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項3】 前記スペクトル成分の位相差を、関連のスペクトル成分の波長の
約半分内に予め設定したことを特徴とする請求項2記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項4】 前記時間遅延を、時間−波長コードに従って予め設定したことを
特徴とする請求項2記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項5】 前記ファイバの光学的な特性の空間的な変化が、前記光学的な特
性の大きさ、空間的な周期及び空間的な位相のうちの少なくとも一つの変動を有
することを特徴とする請求項2記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項6】 前記ブラッグ格子を規定するファイバの光学的な特性を屈折率と
したことを特徴とする請求項2記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項7】 前記光ファイバがコア及びクラッデングを具え、前記ブラッグ格
子が、前記コアの屈折率の空間的な変化によって規定されることを特徴とする請
求項6記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項8】 前記光ファイバがコア及びクラッデングを具え、前記ブラッグ格
子が、前記クラッディングの屈折率の空間的な変化によって規定されることを特
徴とする請求項6記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項9】 前記光ファイバが、クラッディング及びそのクラッデングに対す
るコーティングを具え、記ブラッグ格子が、前記コーティングの屈折率の空間的
な変化によって規定されることを特徴とする請求項5記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項10】 前記光ファイバが、クラッディング及びそのクラッデングに対
するコーティングを具え、記ブラッグ格子が、前記コーティングの透過率の空間
的な変化によって規定されることを特徴とする請求項5記載の時間−波長コーダ
。 - 【請求項11】 複数のスペクトル成分を有する光信号を符号化する時間−波長
コーダであって、 前記スペクトル成分に対応し、前記スペクトル成分間の予め設定された遅延を
発生させるように選択した経路長をそれぞれ有する複数の光路と、 前記スペクトル成分を各光路に沿って指導するように配置したビームディバイ
ダと、 前記スペクトル成分が各光路に沿って伝播した後に前記スペクトル成分を受信
するように配置したビーム結合器とを具えることを特徴とする時間−波長コーダ
。 - 【請求項12】 前記経路長を、時間−波長コードによって予め設定したことを
特徴とする請求項11記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項13】 前記経路路を、λ/2未満となるように予め設定し、λを、各
光路によって受信した前記スペクトル成分の平均波長としたことを特徴とする請
求項11記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項14】 前記経路長を、第1の時間−波長コードによって決定した時間
−波長スペクトルを有する光信号を第2の時間−波長コードによって決定した時
間−波長スペクトルを有する出力信号に変換するように予め設定したことを特徴
とする請求項11記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項15】 前記経路路を、λ/2未満となるように予め設定し、λを、各
光路によって受信した前記スペクトル成分の平均波長としたことを特徴とする請
求項14記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項16】 前記経路長を、伝送媒体中の分散を補償するように選択したこ
とを特徴とする請求項11記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項17】 前記伝送媒体を光ファイバとしたことを特徴とする請求項16
記載の時間−波長コーダ。 - 【請求項18】 入力時間−波長コードによって決定した時間−波長スペクトル
を有する光入力信号を出力コードによって決定した時間−波長スペクトルを有す
る符号化出力に変換するコードコンバータであって、 前記入力コード及び出力コードの時間−波長スペクトルによって決定された経
路長をそれぞれ有する複数の光路と、 前記光入力信号のスペクトル成分を前記複数の光路に沿って指導するように配
置したビームディバイダと、 前記複数の光路から前記光入力信号を受信するとともに前記符号化出力を形成
するビーム結合器とを具えることを特徴とするコードコンバータ。 - 【請求項19】 所定の持続時間及び帯域幅を有するフーリエ変換制限された光
入力を受信するとともに、前記光入力の帯域幅以下の帯域幅及び前記光入力の持
続時間より長い持続時間をそれぞれ有する少なくとも二つのスペクトル成分を発
生させ、これらスペクトル成分に対する光路を有することを特徴とする時間−波
長コーダ。 - 【請求項20】 フーリエ変換制限されない光入力を受信し、その光入力が、パ
ルス中に短調に増加し又は減少する波長を有する複数のスペクトル成分を有し、
時間−波長コードによって決定された時間−波長スペクトルを有する出力を発生
させ、前記スペクトル成分にそれぞれ対応する光路を有することを特徴とする時
間−波長コーダ。 - 【請求項21】 データストリームに往々して変調される光信号を発生させ、複
数のスペクトル成分を具える光源と、 前記変調した光信号を受信して、予め設定された時間−波長スペクトルを有す
る出力信号を発生させるように配置した時間−波長エンコーダとを具えることを
特徴とする光通信システムの送信機。 - 【請求項22】 時間−波長コードによって決定した時間−波長スペクトルを有
する光信号を検出する光受信機であって、 前記光信号を受信するとともに前記光信号の時間−波長スペクトルを変形する
ように配置したコーダと、 前記コーダからの光信号を受信するとともに前記光信号を電気信号に変換する
ように配置した光検出器とを具えることを特徴とする光受信機。 - 【請求項23】 前記光検出器から前記電気信号を受信するとともにクリップし
た出力を発生させるしきい値回路を更に具えることを特徴とする請求項22記載
の光受信機。 - 【請求項24】 第1及び第2のデータストリームに対応する第1及び第2の一
連の光パルスと、 前記第1の一連の光パルスを受信するとともに第1の時間−波長コードによっ
て決定した時間−波長スペクトルを有する第1符号化出力を発生させる第1エン
コーダと、 前記第2の一連の光パルスを受信するとともに第2の時間−波長コードによっ
て決定した時間−波長スペクトルを有する第2符号化出力を発生させる第2エン
コーダと、 前記第1及び第2符号化出力を受信し及び結合するように配置した結合器とを
具えることを特徴とする光通信システム。 - 【請求項25】 結合した第1及び第2符号化出力を受信するとともに第1及び
第2出力を発生させるディバイダと、 前記第1及び第2出力をそれぞれ受信するように配置された第1及び第2でコ
ーダとを更に具えることを特徴とする請求項24記載の光通信システム。 - 【請求項26】 前記第1円コーダ及びデコーダをコヒーレントにしたことを特
徴とする請求項24記載の光通信システム。 - 【請求項27】 結合した符号化出力を受信するとともに前記符号化出力を前記
ディバイダに送信する光ファイバを更に具えることを特徴とする請求項26記載
の光通信システム。 - 【請求項28】 前記第1及び第2デコーダが、第1及び第2復号化出力をそれ
ぞれ発生させ、これら復号化出力が信号部及びクロストーク部を有し、前記第1
復号化出力を受信するとともに前記信号部に対応する出力を発生させる非線形検
出器を更に具えることを特徴とする請求項26記載の光通信システム。 - 【請求項29】 第1及び第2光データストリームをマルチプレクサ処理する方
法であって、これら第1及び第2データストリームがそれぞれ時間−波長スペク
トルを有し、 前記第1及び第2ストタームを符号化し及び復号化する時間−波長コードを選
択するステップと、 選択した時間−波長コードに従って前記第1及び第2光データストリームの時
間依存性スペクトルを変換するステップと、 前記光データストリームを結合するステップと、 結合した光データストリームを伝送媒体に送信するステップと、 前記結合したデータストリームを受信するとともに、前記結合したデータスト
リームを第1部分及び第2部分に分割するステップと、 復号化のために、符号化コードに対応する時間−波長コードを選択するステッ
プと、 選択した復号化コードを有する第1及び第2部分を復号化するステップとを具
えることを特徴とする方法。 - 【請求項30】 前記第1及び第2部分が、前記第1及び第2データストリーム
からの寄与を有することを特徴とする請求項29記載の方法。 - 【請求項31】 復号化した前記第1部分と第2部分のうちの少なくとも一方を
非線形検出器によって検出するステップを更に具えることを特徴とする請求項2
9記載の方法。 - 【請求項32】 復号化した前記第1部分と第2部分のうちの少なくとも一方を
しきい値検出器によって検出するステップを更に具えることを特徴とする請求項
29記載の方法。 - 【請求項33】 符号化コードと復号化コードのうちの少なくとも一方を、前記
伝送媒体中の分散を補償するように選択することを特徴とする請求項29記載の
方法。 - 【請求項34】 前記データストリームをコヒーレントに符号化し及び復号化す
ることを特徴とする方法。
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