JP2003110503A - 送信装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信方法 - Google Patents
送信装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信方法Info
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- JP2003110503A JP2003110503A JP2001300182A JP2001300182A JP2003110503A JP 2003110503 A JP2003110503 A JP 2003110503A JP 2001300182 A JP2001300182 A JP 2001300182A JP 2001300182 A JP2001300182 A JP 2001300182A JP 2003110503 A JP2003110503 A JP 2003110503A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気信号による光変調を用い、波長多重方式
を容易に実現可能とする。 【解決手段】 モード同期半導体レーザ１が光パルス列
を発生する。送信データがＥＯ変調器２に対して入力端
子３から供給され、光パルス列の強度または位相が送信
データによって変調される。全光型の構成のエンコーダ
４は、電気光学変調器２からの変調された光パルス信号
をスペクトラム拡散する。エンコーダ４からの光信号が
光ファイバー１０を介して伝送される。受信装置は、デ
コーダ１２およびレシーバ１３によって構成され、レシ
ーバ１３から出力端子１４に対して電気信号の受信ディ
ジタルデータが出力される。デコーダ１２は、エンコー
ダ４と相補的な構成とされ、エンコーダ４でなされた拡
散を逆拡散する。レシーバ１３は、光パルス列の強度ま
たは位相に応じた復調信号を出力する。
を容易に実現可能とする。 【解決手段】 モード同期半導体レーザ１が光パルス列
を発生する。送信データがＥＯ変調器２に対して入力端
子３から供給され、光パルス列の強度または位相が送信
データによって変調される。全光型の構成のエンコーダ
４は、電気光学変調器２からの変調された光パルス信号
をスペクトラム拡散する。エンコーダ４からの光信号が
光ファイバー１０を介して伝送される。受信装置は、デ
コーダ１２およびレシーバ１３によって構成され、レシ
ーバ１３から出力端子１４に対して電気信号の受信ディ
ジタルデータが出力される。デコーダ１２は、エンコー
ダ４と相補的な構成とされ、エンコーダ４でなされた拡
散を逆拡散する。レシーバ１３は、光パルス列の強度ま
たは位相に応じた復調信号を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、極めて高速の光
デバイスを使用してスペクトラム拡散によってデータを
送受信するのに適用される送信装置および送信方法、受
信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信
方法に関する。
デバイスを使用してスペクトラム拡散によってデータを
送受信するのに適用される送信装置および送信方法、受
信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スペクトラム拡散は、ＣＤＭＡ(Code Di
vision Multiple Access)のようなセルラ電話、無線Ｌ
ＡＮ(Local Area Network)等で使用されている。スペク
トラム拡散では、送信側でベースバンド信号を変調し、
拡散回路に入力し、拡散符号を使用してスペクトラム拡
散する。受信側では、送信側と同一の拡散符号を使用し
て逆拡散し、復調することでベースバンド信号を得るよ
うになされる。電子デバイスを使用した場合よりも、高
速な光デバイスを使用してスペクトラム拡散を行うこと
が提案されている（例えば特開２００１−１３５３２号
公報参照）。
vision Multiple Access)のようなセルラ電話、無線Ｌ
ＡＮ(Local Area Network)等で使用されている。スペク
トラム拡散では、送信側でベースバンド信号を変調し、
拡散回路に入力し、拡散符号を使用してスペクトラム拡
散する。受信側では、送信側と同一の拡散符号を使用し
て逆拡散し、復調することでベースバンド信号を得るよ
うになされる。電子デバイスを使用した場合よりも、高
速な光デバイスを使用してスペクトラム拡散を行うこと
が提案されている（例えば特開２００１−１３５３２号
公報参照）。
【０００３】上記の文献では、光パルス列発生器と複数
の光干渉計と光遅延回路とからなる光乱数発生回路によ
って、カオス力学系で記述される光乱数を発生し、光乱
数と光信号入力とを光乗算回路で乗算することによっ
て、スペクトラム拡散を行うことが開示されている。
の光干渉計と光遅延回路とからなる光乱数発生回路によ
って、カオス力学系で記述される光乱数を発生し、光乱
数と光信号入力とを光乗算回路で乗算することによっ
て、スペクトラム拡散を行うことが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の文献では、光乗
算回路として、非線形ファイバミラーを使用している。
しかしながら、光乗算回路では、光信号同士を乗算する
構成のために、従来から知れている電気信号で変調され
た光信号を得る構成の電気光学光変調器等の高速光変調
器を使用することができない問題があった。また、光乗
算回路では、光パルス発生器で発生した光の波長と、光
信号入力の波長が一致していることが必要とされてい
る。したがって、大量の情報を多数の異なる波長の光信
号に分割して伝送する波長多重方式を実現することが困
難である、という問題がある。また、大量の情報を高い
セキュリティで送信するのが困難であった。
算回路として、非線形ファイバミラーを使用している。
しかしながら、光乗算回路では、光信号同士を乗算する
構成のために、従来から知れている電気信号で変調され
た光信号を得る構成の電気光学光変調器等の高速光変調
器を使用することができない問題があった。また、光乗
算回路では、光パルス発生器で発生した光の波長と、光
信号入力の波長が一致していることが必要とされてい
る。したがって、大量の情報を多数の異なる波長の光信
号に分割して伝送する波長多重方式を実現することが困
難である、という問題がある。また、大量の情報を高い
セキュリティで送信するのが困難であった。
【０００５】したがって、この発明の目的は、電気信号
によって変調された光信号を得ることができる光変調器
を使用することが可能で、また、カオス信号による変調
・復調が可能で、さらに、波長多重方式を容易に実現で
きる大容量・高速・高セキュリティの通信システムにお
ける送信装置および送信方法、受信装置および受信方
法、並びに送受信装置および送受信方法を提供すること
にある。
によって変調された光信号を得ることができる光変調器
を使用することが可能で、また、カオス信号による変調
・復調が可能で、さらに、波長多重方式を容易に実現で
きる大容量・高速・高セキュリティの通信システムにお
ける送信装置および送信方法、受信装置および受信方
法、並びに送受信装置および送受信方法を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、光パルス光源によって生成
された光パルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号
によって光変調する光変調手段と、光変調手段からの光
パルス列が供給され、スペクトラム拡散された光信号を
出力する全光型のエンコーダとを備え、エンコーダは、
入力光を複数光に分波して、複数光の強度または位相を
所定のカオス力学系により生成される擬似乱数にしたが
って変化させて、等差数列的に遅延を与えたものを合波
する構成とされた送信装置である。請求項６の発明は、
送信方法の発明である。
ために、請求項１の発明は、光パルス光源によって生成
された光パルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号
によって光変調する光変調手段と、光変調手段からの光
パルス列が供給され、スペクトラム拡散された光信号を
出力する全光型のエンコーダとを備え、エンコーダは、
入力光を複数光に分波して、複数光の強度または位相を
所定のカオス力学系により生成される擬似乱数にしたが
って変化させて、等差数列的に遅延を与えたものを合波
する構成とされた送信装置である。請求項６の発明は、
送信方法の発明である。
【０００７】請求項１０の発明は、光パルス光源によっ
て生成されたパルス列の強度若しくは位相を電気的送信
信号によって光変調し、光変調された光パルス列を全光
型のエンコーダによってスペクトラム拡散し、エンコー
ダが入力光を複数光に分波して、複数光の強度または位
相を所定のカオス力学系により生成される擬似乱数にし
たがって変化させて、等差数列的に遅延を与えたものを
合波する構成とされている送信装置からの光信号を受信
する受信装置において、光信号を逆拡散するデコーダ
と、デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信信号を発生するレシーバとを備え、デコーダは、
入力パルス光を複数パルス光に分波させ、複数パルス光
に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように
等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパルス光の強
度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系により生
成される擬似乱数にしたがって変化させてから合波する
構成とされた受信装置である。請求項１２は、受信方法
の発明である。
て生成されたパルス列の強度若しくは位相を電気的送信
信号によって光変調し、光変調された光パルス列を全光
型のエンコーダによってスペクトラム拡散し、エンコー
ダが入力光を複数光に分波して、複数光の強度または位
相を所定のカオス力学系により生成される擬似乱数にし
たがって変化させて、等差数列的に遅延を与えたものを
合波する構成とされている送信装置からの光信号を受信
する受信装置において、光信号を逆拡散するデコーダ
と、デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信信号を発生するレシーバとを備え、デコーダは、
入力パルス光を複数パルス光に分波させ、複数パルス光
に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように
等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパルス光の強
度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系により生
成される擬似乱数にしたがって変化させてから合波する
構成とされた受信装置である。請求項１２は、受信方法
の発明である。
【０００８】請求項１４の発明は、送信装置からの光信
号を光伝達路を介して受信装置に送信する送受信装置に
おいて、送信装置は、光パルス光源によって生成された
光パルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によっ
て光変調する光変調手段と、光変調手段からの光パルス
列が供給され、スペクトラム拡散された光信号を出力す
る全光型のエンコーダとを備え、エンコーダは、入力光
を複数光に分波して、複数光の強度または位相を所定の
カオス力学系により生成される擬似乱数にしたがって変
化させて、等差数列的に遅延を与えたものを合波する構
成とされ、受信装置は、光信号を逆拡散するデコーダ
と、デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信データを発生するレシーバとを備え、デコーダ
は、入力パルス光を複数パルス光に分波させ、複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパルス光
の強度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系によ
り生成される擬似乱数にしたがって変化させてから合波
する構成とされた送受信装置である。請求項１５は、送
受信方法の発明である。
号を光伝達路を介して受信装置に送信する送受信装置に
おいて、送信装置は、光パルス光源によって生成された
光パルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によっ
て光変調する光変調手段と、光変調手段からの光パルス
列が供給され、スペクトラム拡散された光信号を出力す
る全光型のエンコーダとを備え、エンコーダは、入力光
を複数光に分波して、複数光の強度または位相を所定の
カオス力学系により生成される擬似乱数にしたがって変
化させて、等差数列的に遅延を与えたものを合波する構
成とされ、受信装置は、光信号を逆拡散するデコーダ
と、デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信データを発生するレシーバとを備え、デコーダ
は、入力パルス光を複数パルス光に分波させ、複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパルス光
の強度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系によ
り生成される擬似乱数にしたがって変化させてから合波
する構成とされた送受信装置である。請求項１５は、送
受信方法の発明である。
【０００９】この発明によれば、電気的信号で光変調を
行うことができ、従来の電気光学光変調器等の高速光変
調器を使用することができる。また、この発明では、変
調された光信号を拡散するので、波長多重を適用するこ
とができる利点がある。
行うことができ、従来の電気光学光変調器等の高速光変
調器を使用することができる。また、この発明では、変
調された光信号を拡散するので、波長多重を適用するこ
とができる利点がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、一実施形態の送
受信装置を概略的に示す。送信装置は、光パルス光源と
してのモード同期半導体レーザ１、電気光学変調器２お
よびスペクトラム拡散のためのエンコーダ４から構成さ
れている。モード同期半導体レーザ１は、図２に示すよ
うに、周期Ｔの光パルス列を発生させる。例えば１００
psecの周期Ｔ（周波数で１０ＧHz）の光パルス列をモー
ド同期半導体レーザ１が発生する。光パルス光源として
は、モード同期半導体レーザ以外にモード同期ファイバ
ーレーザ、連続波光源と電界吸収型光変調器を組み合わ
せた構成等を使用することができる。
いて図面を参照して説明する。図１は、一実施形態の送
受信装置を概略的に示す。送信装置は、光パルス光源と
してのモード同期半導体レーザ１、電気光学変調器２お
よびスペクトラム拡散のためのエンコーダ４から構成さ
れている。モード同期半導体レーザ１は、図２に示すよ
うに、周期Ｔの光パルス列を発生させる。例えば１００
psecの周期Ｔ（周波数で１０ＧHz）の光パルス列をモー
ド同期半導体レーザ１が発生する。光パルス光源として
は、モード同期半導体レーザ以外にモード同期ファイバ
ーレーザ、連続波光源と電界吸収型光変調器を組み合わ
せた構成等を使用することができる。
【００１１】電気的ディジタル送信データが電気光学変
調器２に対して入力端子３から供給され、光パルスの強
度または位相が送信データによって変調される。例えば
データの各ビットの値に応じて各光パルスの強度または
位相が変調される。電気光学変調器２は、電気光学効果
(Electro-Optic effect)を利用したものであり、以下で
は、ＥＯ変調器と適宜称する。ＥＯ変調器２は、屈折率
が電界に比例して変化することを利用して、モード同期
半導体レーザ１からの光パルス列をディジタル送信デー
タ（電圧）に応じて変調する。すなわち、ディジタル送
信データに応じて光パルスの強度が変調される。また
は、光パルス列の位相を変調することも可能である。強
度変調および位相変調の何れを使用しても良い。なお、
この発明では、ＥＯ変調器に限らず、電界吸収型光変調
器等の他の高速光変調器を使用しても良い。
調器２に対して入力端子３から供給され、光パルスの強
度または位相が送信データによって変調される。例えば
データの各ビットの値に応じて各光パルスの強度または
位相が変調される。電気光学変調器２は、電気光学効果
(Electro-Optic effect)を利用したものであり、以下で
は、ＥＯ変調器と適宜称する。ＥＯ変調器２は、屈折率
が電界に比例して変化することを利用して、モード同期
半導体レーザ１からの光パルス列をディジタル送信デー
タ（電圧）に応じて変調する。すなわち、ディジタル送
信データに応じて光パルスの強度が変調される。また
は、光パルス列の位相を変調することも可能である。強
度変調および位相変調の何れを使用しても良い。なお、
この発明では、ＥＯ変調器に限らず、電界吸収型光変調
器等の他の高速光変調器を使用しても良い。
【００１２】エンコーダ４は、後述するように、全光型
の構成であって、電気光学変調器２からの変調された光
パルス信号をスペクトラム拡散する。エンコーダ４から
出力端子５に光信号が出力される。この光信号が光伝達
路としての光ファイバー１０を介して伝送される。
の構成であって、電気光学変調器２からの変調された光
パルス信号をスペクトラム拡散する。エンコーダ４から
出力端子５に光信号が出力される。この光信号が光伝達
路としての光ファイバー１０を介して伝送される。
【００１３】受信装置は、デコーダ１２およびレシーバ
１３によって構成され、レシーバ１３から出力端子１４
に対して電気信号の受信ディジタルデータが出力され
る。デコーダ１２は、全光型の構成であって、入力端子
１１から光信号が入力される。デコーダ１２は、送信側
のエンコーダ４と相補的な構成とされ、エンコーダ４で
なされた拡散を逆拡散する。レシーバ１３は、光パルス
列の強度または位相に応じた復調信号を出力する。
１３によって構成され、レシーバ１３から出力端子１４
に対して電気信号の受信ディジタルデータが出力され
る。デコーダ１２は、全光型の構成であって、入力端子
１１から光信号が入力される。デコーダ１２は、送信側
のエンコーダ４と相補的な構成とされ、エンコーダ４で
なされた拡散を逆拡散する。レシーバ１３は、光パルス
列の強度または位相に応じた復調信号を出力する。
【００１４】図３は、この発明を波長多重方式に適用し
た場合の構成例を示す。互いに異なる波長λ1〜λnの光
パルス列を発生するモード同期半導体レーザ１1〜１nが
備えられている。なお、１つのデバイスとして構成され
たモード同期半導体レーザが複数の波長のレーザを発生
するので、ｎ個の波長を出力するために、ｎ個のデバイ
スを必要とするものではない。各モード同期半導体レー
ザからのレーザ光がＥＯ変調器２1〜２nにそれぞれ入力
される。ＥＯ変調器２1〜２nに対しては、端子３1〜３n
からｎチャンネルの送信信号が入力され、各送信信号に
応じて強度または位相が変調された光信号が得られる。
ｎチャンネルの光信号が合波器６にて波長多重化され
る。合波器６の出力がエンコーダ４に入力され、エンコ
ーダ４から出力端子５に波長多重化光信号が得られる。
た場合の構成例を示す。互いに異なる波長λ1〜λnの光
パルス列を発生するモード同期半導体レーザ１1〜１nが
備えられている。なお、１つのデバイスとして構成され
たモード同期半導体レーザが複数の波長のレーザを発生
するので、ｎ個の波長を出力するために、ｎ個のデバイ
スを必要とするものではない。各モード同期半導体レー
ザからのレーザ光がＥＯ変調器２1〜２nにそれぞれ入力
される。ＥＯ変調器２1〜２nに対しては、端子３1〜３n
からｎチャンネルの送信信号が入力され、各送信信号に
応じて強度または位相が変調された光信号が得られる。
ｎチャンネルの光信号が合波器６にて波長多重化され
る。合波器６の出力がエンコーダ４に入力され、エンコ
ーダ４から出力端子５に波長多重化光信号が得られる。
【００１５】受信側では、デコーダ１２によって逆拡散
の処理がされ、波長多重化光信号が分波器１５に入力さ
れる。分波器１５は、波長を識別することによってｎチ
ャンネルの光信号を出力する。各チャンネルの光信号が
レシーバ１３1〜１３nにそれぞれ入力される。各レシー
バから出力端子１４1〜１４nに対して受信信号が取り出
される。上述したように、一実施形態では、光乗算を行
うものと異なり、波長多重化を容易に実現できる。
の処理がされ、波長多重化光信号が分波器１５に入力さ
れる。分波器１５は、波長を識別することによってｎチ
ャンネルの光信号を出力する。各チャンネルの光信号が
レシーバ１３1〜１３nにそれぞれ入力される。各レシー
バから出力端子１４1〜１４nに対して受信信号が取り出
される。上述したように、一実施形態では、光乗算を行
うものと異なり、波長多重化を容易に実現できる。
【００１６】次に、この一実施形態におけるエンコーダ
４について説明する。図４は、エンコーダ４の構成例を
示す。ＥＯ変調器２からの変調された光パルス列が入力
端子４０から複数の例えば４個の光干渉計４１、４２、
４３および４４に対して入力される。光干渉計の数は、
４個に限らず、２個以上の任意の個数とすることができ
る。
４について説明する。図４は、エンコーダ４の構成例を
示す。ＥＯ変調器２からの変調された光パルス列が入力
端子４０から複数の例えば４個の光干渉計４１、４２、
４３および４４に対して入力される。光干渉計の数は、
４個に限らず、２個以上の任意の個数とすることができ
る。
【００１７】変調された光パルス列を光干渉計４１〜４
４に導くために、図５に示す構成を使用できる。１×２
（１入力２出力を意味する。以下同様）光分岐器４７に
よって２つの光路に光パルス列が分けられ、さらに、１
×２光分岐器４８および４９によって２つの光路に分岐
されることによって、４つの光路に光パルス列が分けれ
る。各光パルス列が光干渉計４１〜４４にそれぞれ導か
れる。
４に導くために、図５に示す構成を使用できる。１×２
（１入力２出力を意味する。以下同様）光分岐器４７に
よって２つの光路に光パルス列が分けられ、さらに、１
×２光分岐器４８および４９によって２つの光路に分岐
されることによって、４つの光路に光パルス列が分けれ
る。各光パルス列が光干渉計４１〜４４にそれぞれ導か
れる。
【００１８】光干渉計４１〜４４のそれぞれは、図６Ａ
または図６Ｂに示すマッハツェンダー型光干渉計(Mach-
Zehnder Interferometer)を用いた構成を有している。
図６Ａに示す構成では、１×２光分岐器５１と２×１光
結合器５３との間に２つの光導波路が設けられ、２つの
光導波路間には、光路長差５２が設定されている。な
お、光分岐器５１および光結合器５３は、同じカプラか
ら構成することができる。同じカプラを異なる向きで使
用することによって、光分岐器５１および光結合器５３
を実現することができる。
または図６Ｂに示すマッハツェンダー型光干渉計(Mach-
Zehnder Interferometer)を用いた構成を有している。
図６Ａに示す構成では、１×２光分岐器５１と２×１光
結合器５３との間に２つの光導波路が設けられ、２つの
光導波路間には、光路長差５２が設定されている。な
お、光分岐器５１および光結合器５３は、同じカプラか
ら構成することができる。同じカプラを異なる向きで使
用することによって、光分岐器５１および光結合器５３
を実現することができる。
【００１９】図６Ｂは、マッハツェンダー型光干渉計の
構成例を示す。マッハツェンダー型光干渉計は、２×２
光分岐器５４および２×２光結合器５６を使用して構成
することができる。これらの光分岐器５４および光結合
器５６の間に２つの光導波路が設けられ、２つの光導波
路間には、光路長差５５が設定されている。
構成例を示す。マッハツェンダー型光干渉計は、２×２
光分岐器５４および２×２光結合器５６を使用して構成
することができる。これらの光分岐器５４および光結合
器５６の間に２つの光導波路が設けられ、２つの光導波
路間には、光路長差５５が設定されている。
【００２０】図７は、４個の光干渉計４１〜４４を並列
に並べた構成をより具体的に示す。図７の構成では、図
６Ａに示す光干渉計を使用している。各光干渉計の光路
長差５２1，５２2 ，５２3 ，５２4 は、公比ｍ（ｍは
２以上の整数）の等比数列をなすように構成する。すな
わち、４個の光干渉計４１〜４４の光路長差５２1〜５
２4 がそれぞれＬ，ｍ×Ｌ，ｍ×ｍ×Ｌ，ｍ×ｍ×ｍ×
Ｌに設定されている。但し、Ｌは、定数である。
に並べた構成をより具体的に示す。図７の構成では、図
６Ａに示す光干渉計を使用している。各光干渉計の光路
長差５２1，５２2 ，５２3 ，５２4 は、公比ｍ（ｍは
２以上の整数）の等比数列をなすように構成する。すな
わち、４個の光干渉計４１〜４４の光路長差５２1〜５
２4 がそれぞれＬ，ｍ×Ｌ，ｍ×ｍ×Ｌ，ｍ×ｍ×ｍ×
Ｌに設定されている。但し、Ｌは、定数である。
【００２１】このように光路長差を設定すると、光干渉
計４１〜４４が出力する光の強度をＸ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],
Ｘ[4]としたときに、これらの間には、下記の式（１）
の関係（力学系）が成立する。
計４１〜４４が出力する光の強度をＸ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],
Ｘ[4]としたときに、これらの間には、下記の式（１）
の関係（力学系）が成立する。
【００２２】Ｘ[i+1]＝Ｆ（Ｘ[i]） (1)
但し、Ｆ（sin2θ）＝sin2ｍθである。
【００２３】図６Ｂに示すマッハツェンダー型光干渉計
を使用する場合では、２つの入力ポートの一方に対して
光信号を入力し、他方の入力ポートには、光信号を入力
しない（開放）。すると、各マッハツェンダー型光干渉
計の一方の出力ポートに出力される光信号の強度が式
（１）に示す関係を有する。一方、マッハツェンダー型
光干渉計のそれぞれの他方の出力ポートが出力する光信
号の強度をＹ[1],Ｙ[2],Ｙ[3],Ｙ[4]としたときに、こ
れらの間には、下記の式（２）の関係が成立する。
を使用する場合では、２つの入力ポートの一方に対して
光信号を入力し、他方の入力ポートには、光信号を入力
しない（開放）。すると、各マッハツェンダー型光干渉
計の一方の出力ポートに出力される光信号の強度が式
（１）に示す関係を有する。一方、マッハツェンダー型
光干渉計のそれぞれの他方の出力ポートが出力する光信
号の強度をＹ[1],Ｙ[2],Ｙ[3],Ｙ[4]としたときに、こ
れらの間には、下記の式（２）の関係が成立する。
【００２４】Ｙ[i+1]＝Ｇ（Ｙ[i]） (2)
但し、Ｇ（cos2θ）＝cos2ｍθである。
【００２５】ｍ＝２の場合、写像Ｆは、ロジスティック
写像（下記の式（３））であり、ｍ＝３の場合、写像Ｆ
は、キュービック写像（下記の式（４））であり、一般
的にこれらの写像は、チェビシェフ写像と呼ばれる。こ
のような写像Ｆまたは写像Ｇを用いた漸化式により出力
される信号は、カオス的振る舞いをすることが分かって
いる。
写像（下記の式（３））であり、ｍ＝３の場合、写像Ｆ
は、キュービック写像（下記の式（４））であり、一般
的にこれらの写像は、チェビシェフ写像と呼ばれる。こ
のような写像Ｆまたは写像Ｇを用いた漸化式により出力
される信号は、カオス的振る舞いをすることが分かって
いる。
【００２６】Ｆ(x) ＝４ｘ（１−ｘ） (3)
Ｆ(x) ＝ｘ（３−４ｘ）2 (4)
このような乱数を用いて、光スペクトラム拡散を実現す
るものである。なお、一実施形態では、Ｘ[1],Ｘ[2],Ｘ
[3],Ｘ[4]を用いるが、Ｙ[1],Ｙ[2],Ｙ[3],Ｙ[4]を用い
ても良い。
るものである。なお、一実施形態では、Ｘ[1],Ｘ[2],Ｘ
[3],Ｘ[4]を用いるが、Ｙ[1],Ｙ[2],Ｙ[3],Ｙ[4]を用い
ても良い。
【００２７】複数の光干渉計４１〜４４がパラレルに光
信号を出力する。これらをスペクトラム拡散出力とする
ために、シリアル信号に変換する。光遅延回路４５は、
複数の光干渉計４１〜４４が出力する光パルス列をそれ
ぞれ所定の時間遅延させて結合したシリアルな光パルス
列を出力する。すなわち、光遅延回路４５によってパラ
レル→シリアル変換がなされる。
信号を出力する。これらをスペクトラム拡散出力とする
ために、シリアル信号に変換する。光遅延回路４５は、
複数の光干渉計４１〜４４が出力する光パルス列をそれ
ぞれ所定の時間遅延させて結合したシリアルな光パルス
列を出力する。すなわち、光遅延回路４５によってパラ
レル→シリアル変換がなされる。
【００２８】図８は、光遅延回路４５の構成例である。
４個の光干渉計４１〜４４のそれぞれの出力が設定され
た光路長６１〜６４を介して２×１光結合器６５、６６
および６７によって結合され、１つのシリアル信号に変
換される。光路長６１〜６４のそれぞれの光路長ａ，
ｂ，ｃ，ｄは、互いに異なる長さとされる。典型的に
は、光路長ａ，ｂ，ｃ，ｄは、等差数列の関係にある。
光遅延回路４５から出力される信号、すなわち、エンコ
ーダ４の出力信号は、スペクトラム拡散された光信号で
ある。
４個の光干渉計４１〜４４のそれぞれの出力が設定され
た光路長６１〜６４を介して２×１光結合器６５、６６
および６７によって結合され、１つのシリアル信号に変
換される。光路長６１〜６４のそれぞれの光路長ａ，
ｂ，ｃ，ｄは、互いに異なる長さとされる。典型的に
は、光路長ａ，ｂ，ｃ，ｄは、等差数列の関係にある。
光遅延回路４５から出力される信号、すなわち、エンコ
ーダ４の出力信号は、スペクトラム拡散された光信号で
ある。
【００２９】光遅延回路４５の各光路長の内で、最長の
ものａから最短のものｄを減算した結果を、光ファイバ
内き高速で除算した値は、１つの光パルス信号が入力さ
れた場合に、当該光パルスに対応する拡散符号の全てを
出力するのに要する時間に等しい。また、パラレル→シ
リアル変換の際に、Ｘ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],Ｘ[4]を出力す
る順序は、予め定めた任意の順序とすることができる。
ものａから最短のものｄを減算した結果を、光ファイバ
内き高速で除算した値は、１つの光パルス信号が入力さ
れた場合に、当該光パルスに対応する拡散符号の全てを
出力するのに要する時間に等しい。また、パラレル→シ
リアル変換の際に、Ｘ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],Ｘ[4]を出力す
る順序は、予め定めた任意の順序とすることができる。
【００３０】受信側に設けられたデコーダ１２は、上述
したエンコーダ４と逆の方向の処理を行う構成とされて
いる。すなわち、光遅延回路によって、エンコーダで与
えられた光路長を打ち消すような等差数列的な光路長を
与え、シリアル→パラレル変換を行い、複数（この例で
は４個）の光干渉計にパラレル化された光信号を入力
し、逆拡散を行う。そして、４個の光信号を１つの変調
された光パルス列にまとめて、レシーバ１３に導く。
したエンコーダ４と逆の方向の処理を行う構成とされて
いる。すなわち、光遅延回路によって、エンコーダで与
えられた光路長を打ち消すような等差数列的な光路長を
与え、シリアル→パラレル変換を行い、複数（この例で
は４個）の光干渉計にパラレル化された光信号を入力
し、逆拡散を行う。そして、４個の光信号を１つの変調
された光パルス列にまとめて、レシーバ１３に導く。
【００３１】レシーバ１３では、光パルス列の強度また
は位相の変化を検出する。例えば高速動作が可能なフォ
トダイオード等で構成される。レシーバ１３は、光の強
度または位相の変化に応じた電気的出力信号を発生す
る。
は位相の変化を検出する。例えば高速動作が可能なフォ
トダイオード等で構成される。レシーバ１３は、光の強
度または位相の変化に応じた電気的出力信号を発生す
る。
【００３２】この発明は、上述したこの発明の一実施形
態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱
しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば
エンコーダの構成要素の光遅延回路の光路長の種類は、
光パルス列の周期を考慮して適宜選定することができ
る。
態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱
しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば
エンコーダの構成要素の光遅延回路の光路長の種類は、
光パルス列の周期を考慮して適宜選定することができ
る。
【００３３】
【発明の効果】この発明によれば、光乗算回路と異な
り、電気信号で光変調を行うことができるので、既存の
通信システムと親和性の良い構成を実現できる。また、
この発明では、光変調出力をカオス的にエンコードする
構成としているので、波長多重方式を容易に使用でき、
大量の情報を高いセキュリティで伝送できる光通信シス
テムを実現できる。
り、電気信号で光変調を行うことができるので、既存の
通信システムと親和性の良い構成を実現できる。また、
この発明では、光変調出力をカオス的にエンコードする
構成としているので、波長多重方式を容易に使用でき、
大量の情報を高いセキュリティで伝送できる光通信シス
テムを実現できる。
【図１】この発明の一実施形態における送受信装置の概
略を示すブロック図である。
略を示すブロック図である。
【図２】モード同期半導体レーザの発生するパルスを示
す略線図である。
す略線図である。
【図３】この発明を波長多重方式に適用した場合の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】この発明の一実施形態におけるエンコーダの構
成例を示すブロック図である。
成例を示すブロック図である。
【図５】エンコーダの入力部の構成例を示すブロック図
である。
である。
【図６】光干渉計の一例および他の例を示すブロック図
である。
である。
【図７】エンコーダの一部の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図８】エンコーダの一部の構成を示すブロック図であ
る。
る。
１・・・モード同期半導体レーザ、２・・・電気光学光
変調器、４・・・エンコーダ、１２・・・デコーダ、１
３・・・レシーバ、４１〜４４・・・光干渉計、４５・
・・光遅延回路
変調器、４・・・エンコーダ、１２・・・デコーダ、１
３・・・レシーバ、４１〜４４・・・光干渉計、４５・
・・光遅延回路
─────────────────────────────────────────────────────
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 10/142 Ｈ０４Ｊ 13/00 Ａ
10/152
Ｈ０４Ｊ 13/00
14/00
14/02
(72)発明者 中條 渉
東京都小金井市貫井北町４−２−１ 独立
行政法人通信総合研究所内
Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 CA05
CA24 EA05
2K002 AA02 AB18 AB40 HA05
5K002 AA02 AA04 BA02 CA14 DA02
DA05
5K022 EE01 EE21
Claims (15)
- 【請求項１】 光パルス光源によって生成された光パル
ス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光変
調する光変調手段と、 上記光変調手段からの光パルス列が供給され、スペクト
ラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダと
を備え、 上記エンコーダは、入力光を複数光に分波して、上記複
数光の強度または位相を所定のカオス力学系により生成
される擬似乱数にしたがって変化させて、等差数列的に
遅延を与えたものを合波する構成とされた送信装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記光パルス光源がモード同期半導体レーザである送信
装置。 - 【請求項３】 請求項１において、 上記光変調手段は、電気光学変調手段である送信装置。
- 【請求項４】 請求項１において、 上記光パルス光源によって、互いに異なる複数の波長の
光パルス列を生成し、上記光パルス列をそれぞれ光変調
して多重化する送信装置。 - 【請求項５】 請求項１において、 上記エンコーダは、 上記光変調手段からの光パルス列がパラレルに供給され
る複数の光干渉計と、 上記光干渉計の出力をそれぞれ等差数列的に遅延を与え
たものを合波した光信号を出力する光遅延回路とからな
る送信装置。 - 【請求項６】 光パルス光源によって生成された光パル
ス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光変
調する光変調ステップと、 光変調された光パルス列をスペクトラム拡散する全光型
のエンコードステップとからなり、 上記エンコードステップは、入力光を複数光に分波し
て、上記複数光の強度または位相を所定のカオス力学系
により生成される擬似乱数にしたがって変化させて、等
差数列的に遅延を与えたものを合波する送信方法。 - 【請求項７】 請求項６において、 上記光パルス光源がモード同期半導体レーザである送信
方法。 - 【請求項８】 請求項６において、 上記光変調ステップが電気光学効果を利用する送信方
法。 - 【請求項９】 請求項６において、 上記光パルス光源によって、互いに異なる複数の波長の
光パルス列を生成し、上記光パルス列をそれぞれ光変調
して多重化する送信方法。 - 【請求項１０】 光パルス光源によって生成された光パ
ルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光
変調し、光変調された光パルス列を全光型のエンコーダ
によってスペクトラム拡散し、エンコーダが入力光を複
数光に分波して、上記複数光の強度または位相を所定の
カオス力学系により生成される擬似乱数にしたがって変
化させて、等差数列的に遅延を与えたものを合波する構
成とされている送信装置からの光信号を受信する受信装
置において、 上記光信号を逆拡散するデコーダと、 上記デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信信号を発生するレシーバとを備え、 上記デコーダは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパルス光
の強度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系によ
り生成される擬似乱数にしたがって変化させてから合波
する構成とされた受信装置。 - 【請求項１１】 請求項１０において、 上記レシーバは、しきい値判定によって上記光パルス列
の強度または位相に応じた受信データを発生する受信装
置。 - 【請求項１２】 光パルス光源によって生成された光パ
ルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光
変調し、光変調された光パルス列を全光型のエンコーダ
によってスペクトラム拡散し、エンコーダが入力光を複
数光に分波して、上記複数光の強度または位相を所定の
カオス力学系により生成される擬似乱数にしたがって変
化させて、等差数列的に遅延を与えたものを合波する構
成とされている送信装置からの光信号を受信する受信方
法において、 上記光信号を逆拡散するデコードステップと、 上記デコードステップで得られた光パルス列の強度また
は位相に応じた受信データを発生する受信ステップとか
らなり、 上記デコードステップは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパルス光
の強度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系によ
り生成される擬似乱数にしたがって変化させてから合波
する受信方法。 - 【請求項１３】 請求項１２において、 上記受信ステップは、しきい値判定によって上記光パル
ス列の強度または位相に応じた受信データを発生する受
信方法。 - 【請求項１４】 送信装置からの光信号を光伝達路を介
して受信装置に送信する送受信装置において、 送信装置は、 光パルス光源によって生成された光パルス列の強度若し
くは位相を電気的送信信号によって光変調する光変調手
段と、 上記光変調手段からの光パルス列が供給され、スペクト
ラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダと
を備え、 上記エンコーダは、入力光を複数光に分波して、上記複
数光の強度または位相を所定のカオス力学系により生成
される擬似乱数にしたがって変化させて、等差数列的に
遅延を与えたものを合波する構成とされ、 受信装置は、 上記光信号を逆拡散するデコーダと、 上記デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信データを発生するレシーバとを備え、 上記デコーダは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対して上記エンコーダで与えられた遅延を打ち消
すように等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパル
ス光の強度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系
により生成される擬似乱数にしたがって変化させてから
合波する構成とされた送受信装置。 - 【請求項１５】 送信装置からの光信号を光伝達路を介
して受信装置に送信する送受信方法において、 光パルス光源によって生成された光パルス列の強度若し
くは位相を電気的送信信号によって光変調する光変調ス
テップと、 光変調された光パルス列をスペクトラム拡散する全光型
のエンコードステップとからなり、 上記エンコードステップは、入力光を複数光に分波し
て、上記複数光の強度または位相を所定のカオス力学系
により生成される擬似乱数にしたがって変化させて、等
差数列的に遅延を与えたものを合波して光信号を出力
し、 上記光信号を逆拡散するデコードステップと、 上記デコードステップで得られた光パルス列の強度また
は位相に応じた受信データを発生する受信ステップとか
らなり、 上記デコードステップは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数のパルス光
の強度または位相を、それぞれ所定のカオス力学系によ
り生成される擬似乱数にしたがって変化させてから合波
する送受信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300182A JP3749151B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 送信装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300182A JP3749151B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 送信装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003110503A true JP2003110503A (ja) | 2003-04-11 |
| JP3749151B2 JP3749151B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=19120797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001300182A Expired - Fee Related JP3749151B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 送信装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3749151B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004088868A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | National Institute Of Information And Communications Technology | 送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、プログラム |
| WO2006018952A1 (ja) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 多モード光伝送装置 |
| CN110375842A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-25 | 华中科技大学 | 一种离散光纤分布式声波传感系统扩频方法 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001300182A patent/JP3749151B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004088868A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | National Institute Of Information And Communications Technology | 送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、プログラム |
| WO2006018952A1 (ja) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 多モード光伝送装置 |
| JPWO2006018952A1 (ja) * | 2004-08-20 | 2008-05-08 | 松下電器産業株式会社 | 多モード光伝送装置 |
| US7917038B2 (en) | 2004-08-20 | 2011-03-29 | Panasonic Corporation | Multimode optical transmission device |
| US8078059B2 (en) | 2004-08-20 | 2011-12-13 | Panasonic Corporation | Multimode optical transmission device |
| CN110375842A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-25 | 华中科技大学 | 一种离散光纤分布式声波传感系统扩频方法 |
| CN110375842B (zh) * | 2019-07-26 | 2020-06-02 | 华中科技大学 | 一种离散光纤分布式声波传感系统扩频方法 |
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|---|---|
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