JP2004228840A - 光符号化信号生成装置及び光符号分割多重装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定周期の光パルス信号を生成する光パルス信号生成器と、光パルス信号生成器からの光パルス信号の光位相符号化をなし、光符号化信号を生成する光符号器と、を有している。ここで、光パルス信号生成器からの光パルス信号のパルス時間幅は、光符号器の光位相符号化におけるチップ周期よりも大きい。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光符号分割多重通信に用いられる光符号化信号生成装置及び光符号分割多重装置等に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大している。光多重通信技術は、これまで光時分割多重(OTDM: Optical Time Domain Multiplexing)通信方式から波長多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)通信方式の開発を経て、その通信容量を増大させてきた。次の光多重通信方式として期待されているのが、光符号多重(OCDM: Optical Code Division Multiplexing)通信方式である(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。
【0003】
この光符号多重(OCDM)方式は同一の時間スロット、同一の波長上に、複数の通信チャンネルを設定できることが特長とされている。すなわち、光信号パルスは、光符号器によってチップパルスに分解されて時間軸上に拡散される。このとき、チップ周期(chip duration)は信号パルス周期をチップ数で除した値(=信号パルス周期/チップ数)となる。例えば、上記非特許文献2においては、1.25Gbps(Gbits per second)の光信号パルスを255チップでの符号化をなすために、パルス幅が2.5ps(ピコ秒)の超短光パルスが用いられていることが開示されている。
【0004】
一般に、光符号多重(OCDM)方式では、使用する拡散符号の符号長が長いほど(すなわち、1符号のチップ数が大きいほど)使用可能な符号数は増加するので、多数のユーザを接続することが可能となる。しかしながら、上述したように、チップ周期は信号パルス周期/チップ数であるため、伝送レートを一定(すなわち、信号パルス周期を一定)にして1符号のチップ数を大きくすると、チップ周期は短くなる。例えば、従来方式のようにチップ周期以下のパルス幅の光源を使用すると、2.5Gbpsの光信号に対して125チップの拡散符号を適用した場合、3.2ps以下のパルス幅が要求されることになる。このような超短パルス光源は、例えば非特許文献2に記載されているファイバレーザのように構成が複雑で大掛かりなものとなり、またシステムコストを増大させるという問題があった。
【0005】
【非特許文献1】
J.H.リー他(J.H.Lee et.al)、「高性能、64チップ、160ギガチップ/秒ファイバグレーテングに基づく、非線形光ループミラーを組み込んだOCDMA受信機(”High performance, 64−chip, 160Gchips/s fiber grating based OCDMA receiver incorporating a nonlinear optical loop mirror”)」、2001年光ファイバー通信会議(OFC:Optical Fiber Communication Conference)、ThH4(2001)
【0006】
【非特許文献2】
P.C.ティー他(P.C.Teh et.al)、「255チップ、320ギガチップ/秒、4位相コーディング及びデコーディンググレーテングを組み込んだ4チャネルWDM/OCDMAシステム(”A 4−channel WDM/OCDMA system incorporating 255−chip, 320Gchip/s quaternary phase coding and decoding gratings”」、2001年光ファイバー通信会議(OFC:Optical Fiber Communication Conference)、PD37(2001)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成が簡単で、低システムコストかつ高性能な光符号化信号生成装置及び光符号分割多重装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の光符号化信号生成装置は、光位相符号化を用いて光符号化パルス信号を生成する光符号化信号生成装置であって、所定周期の光パルス信号を生成する光パルス信号生成器と、光パルス信号生成器からの光パルス信号の光位相符号化をなし、光符号化信号を生成する光符号器と、を有している。
【0009】
ここで、光パルス信号生成器からの光パルス信号のパルス時間幅は、光符号器の光位相符号化におけるチップ周期よりも大きい。
また、この発明の光符号化信号生成装置は、光符号化信号の相関特性を検出する相関特性検出器と、相関特性の検出値に基づいて光パルス信号の光波形を調整する調整器と、を有している。
【0010】
この発明の光符号分割多重装置は、光位相符号化を用いて光符号分割多重を行う光符号分割多重装置であって、各々が所定周期の光パルス信号を生成する複数の光パルス信号生成器と、各々が複数の光パルス信号生成器の1に対応するとともに、対応する光パルス信号生成器からの光パルス信号の光位相符号化をなす複数の光符号器と、複数の光符号器からの符号化光信号の合波をなす光カプラと、を有している。
【0011】
ここで、複数の光パルス信号生成器からの光パルス信号のうち少なくとも1のパルス時間幅は、対応する光符号器の光位相符号化におけるチップ周期よりも大きい。
また、上記複数の光パルス信号生成器は、互いに異なるパルス幅の光パルス信号を生成する。
【0012】
また、この発明の光符号分割多重装置は、光符号化信号の相関特性を検出する相関特性検出器と、相関特性の検出値に基づいて光パルス信号の光波形を調整する調整器と、を有している。
ここで、相関特性検出器は、光符号化信号の相互相関の自己相関に対する比を表す相関比を検出する。
【0013】
また、光符号器は二値光位相符号器であるとともに、各々が光パルス信号を反射する光符号チップ数と同数の均一ピッチグレーティングを有しており、均一ピッチグレーティングは当該二値光位相に対応するようにλ/4シフト部によって導波方向に結合されている。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実質的に同等な部分には同一の参照符号を付している。
[第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例である光符号分割多重通信装置5の構成を示すブロック図である。光符号分割多重(OCDM)通信装置5は、光符号化信号生成をなすOCDM送信機10、光ファイバ回線19及び光符号分割多重分離をなすOCDM受信機20から構成されている。
【0015】
OCDM送信機10は、光パルス信号を生成する光パルス信号生成器11、光パルス信号生成器11において生成された光パルス信号を増幅するエルビウムドープ光アンプなどの光増幅器12、光サーキュレータ14、光パルス信号の符号化、すなわち時間軸上での拡散をなす光符号器15、及び符号化光信号を増幅する光増幅器16から構成されている。
【0016】
OCDM受信機20は、光サーキュレータ24、光復号器25及び光検出器27から構成され、光ファイバ回線19を経て送信された符号化光信号を受信する。より詳細には、光復号器25は、光サーキュレータ14を介して供給された符号化光信号の復号化、すなわち時間軸上での逆拡散をなし、光検出器27は復号された光信号を電気信号に変換するとともに、適切な閾値レベルによって信号を識別する機能を有している。
【0017】
なお、光符号器15及び光復号器25は、中心周波数を調整できるように周波数調整ステージ上に設けられている。当該周波数調整ステージは、機械的、熱的方法などによって中心周波数を調整するものである。
以下に、上記した各構成要素及びそれらの動作について図面を参照しつつ詳細に説明する。光符号器15及び光復号器25には、光位相符号化及び復号化をなす種々の光学コンポーネントを用いることができる。例えば、リチウムナイオベイト(LiNbO3またはLN )等の誘電体を用いたもの、ファイバブラッググレーティング(FBG:Fiber Bragg Grating)を用いたもの等があるが、以下の実施例においては多点位相シフトFBG(Multiple−Phase−Shifted Fiber Bragg Grating)を用いた場合を例に説明する。
【0018】
図2に示すように、光パルス信号生成器11からの光パルス信号は光ファイバ13を介して光サーキュレータ14の第1ポートに導かれ、光サーキュレータ14の第2ポートを経て、光符号器15により反射される。なお、光符号器15は多点位相シフトFBG17の終端側に接続された−60dB程度の減衰量の光ターミネタ(光減衰器)18を有している。光符号器15からの反射光信号は光サーキュレータ14の第2ポート、第3ポートを経て出力される。
【0019】
この光符号器15の多点位相シフトFBG17は、光符号化のチップ数(p)と同数の均一ピッチグレーティング(以下、単に均一グレーティングともいう。)を有している。より詳細には、多点位相シフトFBG17は、実質的に同一のブラッグ周波数又はブラッグ波長を有するp個の均一ピッチグレーティングUG(i)(i=1,2,...,p)の各々が位相シフト部PS(i) (i=1,2,...,p−1)を介して直列に結合して形成された構成を有している。例えば、光ファイバのコアの屈折率を周期的に変化させることにより光ファイバ中に複数の均一ピッチブラッグ回折格子が形成された位相シフト・ファイバグレーティングとして構成されている。
【0020】
また、後に詳述するように、位相シフト部PS(i)の位相シフト量は、光符号化の各チップに対応して定められる。つまり、光符号値の変化位置に対応する位相シフト部(すなわち、「0」及び「1」間、あるいは「1」及び「0」間の位相シフト部)PS(i)が、λ/4位相シフト構造を形成し、反射光パルス間にπの位相差が与えられるように位相シフト量が定められている。
【0021】
なお、光符号器15は、ファイバグレーティングを有するように構成されている場合に限らない。例えば、光符号器15は、光導波路及び当該光導波路に光学的に結合された多点位相シフト構造を有するように構成されていればよい。例えば、光符号器15は、平面光導波路(平面チャネル)内に複数の均一ピッチブラッグ回折格子が形成されたプレーナ構造の多点位相シフト・グレーティングとして構成されていてもよい。また、均一ピッチグレーティングUG(i)は、必ずしも同一のブラッグ波長を有する必要はない。すなわち、均一ピッチグレーティングUG(i)は入力信号光に対して所定の反射率を有するように構成されていればよく、反射光を得ることができれば光符号化をなすことができる。
【0022】
さらに、均一ピッチグレーティングUGのうち少なくとも1つをアポダイズされたグレーティング(アポダイズグレーティング)としてもよい。すなわち、均一ピッチグレーティングUGの屈折率変調度が光導波路の導波方向の両端又は一方において低減された構造を有するグレーティングとしてもよい。アポダイズグレーティングを用いることによって、後述するグレーティングによる反射パルスの時間拡がりを改善することができる。また、位相反転の関係にある隣接光パルスの打ち消し合いを防止し、パワーロスを低減させることができる。なお、均一ピッチグレーティングUGの全てをアポダイズグレーティングとしてもよい。あるいは、光符号値の変化位置に対応する隣接均一ピッチグレーティングの1方又は両方をアポダイズグレーティングとしてもよい。すなわち、後述するように、反射光間の位相差がπとなる位置の隣接均一ピッチグレーティングをアポダイズグレーティングとしてもよい。または、適当な位置の均一ピッチグレーティングUGをアポダイズグレーティングとしてもよい。
【0023】
図3は、光符号器15への入力光信号パルス列Pin(A)及び光符号器15からの符号化光信号Pout(B)を模式的に示す図である。光符号器15には、所定のビットレート(BR)でパルス幅Wp(半値幅:FWHM)の光パルス信号が入力される。すなわち、このとき光信号パルス間の時間間隔であるデータ周期Tdata(sec)はTdata=1/BRで与えられる。また、光信号パルス幅Wp(sec)は、符号化光信号Poutにおけるチップパルス間の時間間隔であるチップ周期(chip duration)Tchip以上であるように定められている。すなわち、Tchip≦Wpである。尚、以下においては、パルス幅が半値幅の場合を例に説明するが、全幅であってもよい。
【0024】
以下に本実施例についてより具体的に説明する。なお、M系列15チップの2値位相符号化に用いられる符号器を適用した場合を例に説明する。
本実施例において、光パルス生成器11は、2.5Gpsのデータレート(400psのデータ周期)を有する光RZ(Return−to−Zero)信号を生成する。なお、光パルス生成器11には、波長可変レーザ及び電界吸収型(EA:Electro−absorption)光変調器が用いられている。光信号のパルス幅は、当該EA変調器のバイアスレベル、駆動レベルを変化させることによって変更できるようになっている。また、データレートも変更できるようになっている。
【0025】
図4は、光符号器15の構成及び符号化動作を模式的に説明する図である。光符号器15は、均一グレーティングUG(i)(i=1,2,...,15)の各々の間に位相シフト部PS(i) (i=1,2,...,14)がそれぞれ配されている。位相シフト部PS(i)の位相シフト量は、M系列符号の各チップに対応して定められる。すなわち、15チップのM系列符号としてMa(000111101011001)を用いた場合には、UG(1),UG(2),UG(3),UG(4),・・・,UG(14),UG(15)はそれぞれ0,0,0,1,・・・,0,1に対応する。また、「0」及び「1」(あるいは、「1」及び「0」)のチップが隣接する位置(すなわち、当該光符号値の変化位置)に対応する位相シフト部PS(i)は、その位相シフト量がπ/2となるように形成されている。すなわち、入射光の導波路内波長に対して位相差がπ/2(=λ/4)であり、伝播する光に往復でπの位相シフトを与えるように形成されている。すなわち、λ/4位相シフト構造を構成している。一方、「0」及び「0」、又は「1」及び「1」が隣接する位置に対応する位相シフト部PS(i)の位相シフト量はπとなるように形成されている。すなわち、入射光の導波路内波長に対して位相差がπ(=λ/2)であり、伝播する光に往復で2πの位相シフト(すなわち、位相シフトが0)を与えるように形成されている。
【0026】
従って、位相シフト部PSを往復する光に対しては、位相シフト量がπ/2+mπ=(2m+1)π/2である(mは整数)ことは、位相シフト量がπ/2(往復での位相シフト量がπ)の場合と等価である。同様に、位相シフト量が0+nπ=nπのとき(nは整数)は、位相シフト量がπ(往復での位相シフト量が0)の場合と等価である。ここでは、位相シフト量が等価な場合をも含めて、これらの位相シフト量がそれぞれλ/4又は0に対応するとして説明する。また、以下においては、説明の簡便さのため、反射光間にπの位相差を与える位相シフト(λ/4位相シフト)部をPS1と総称し、0の位相差を与える位相シフト部をPS0と総称する。
【0027】
具体的には、上記したM系列符号としてMaを用いた場合、「0」及び「1」が隣接するUG(3)及びUG(4)に対応する位置の位相シフト部PS(3) がλ/4位相シフト部であるように形成されている。同様に、PS(7),PS(8),PS(9),PS(10),PS(12),PS(14) がλ/4位相シフト部(PS1)であり、その他の位相シフト部PSはPS0である。
【0028】
本実施例においては、グレーティング周期(又はグレーティングピッチ)Λ=535.5nm(ナノメートル)とし、符号の1チップを構成する均一グレーティングUG(i)の長さLUは約2.3mm(ミリメートル)とした。従って、全ての均一グレーティング長の合計は約35mmであり、これに全ての位相シフト部の長さを加えたものが多点位相シフトFBGの全長Lとなる。
【0029】
このような多点位相シフトFBGである符号器15に光パルスを入射させると、図5に示すように、入射光パルスPinが多点位相シフトFBG内を伝播し、それぞれの均一グレーティングから光パルスが反射され、光パルス列Poutが生成される。なお、光符号器15への光パルスの入射端をA端とし、他方の端をB端と称する。
【0030】
多点位相シフトFBGの反射によって光パルスPinには位相シフト部の位相シフト量に応じた位相差に加えて伝播遅延が生じる。この伝播遅延時間は、隣接均一グレーティング間の間隔(又は反射中心の間隔)に応じて定まる。つまり、隣接する均一グレーティングによって生じる往復の伝播遅延時間がチップ周期Tchipである。すなわち、光速をc、隣接する均一グレーティングの反射中心位置間隔をDとしたとき、隣接する均一グレーティングによって生じる往復の伝播遅延時間(チップ周期:Tchip)はTchip=2neff・D/cで表される。なお、チップ時間の逆数をチップレートという。
【0031】
本実施例においては、チップ周期Tchipが24psとなるように光符号器15を形成した。また、入射光パルスPinの波長(真空中)を約1550.2nmとし、均一グレーティングUGの各々のブラッグ波長が入射光波長と実質的に同一となるようにそのグレーティング周期(ピッチ)が定められている。すなわち、均一グレーティングUGのブラッグ波長λB=1550.2nm(真空中)としている。
【0032】
従って、この符号器15にパルス半値幅WpのRZ(Return−to−Zero)光パルス信号を入力した場合には、符号器15により生成される光パルス列Poutは、各パルス間の時間間隔が24psで、位相シフト部の位相シフト量に応じた位相差(すなわち、0又はπ)を有する光パルスからなる。つまり、上記したM系列符号Ma(000111101011001)に対応して、図5に示すように、チップパルスが位相差(0,0,0,π,π,π,π,0,π,0,π,π,0,0,π)を有し、チップ周期が24psの光チップパルス列が生成される。また、このときチップレートは41.7Gchip/sである。
【0033】
次に、上記した符号化パルス信号の復号について説明する。図6は、光復号器25の構成及び復号動作を説明するための模式的な図である。光復号器25は、光符号器15のM系列符号Ma(000111101011001)の符号の順序を反転させたM系列符号(100110101111000) に対応する構成を有している。換言すれば、光復号器25は、光符号器15の均一グレーティングUG及び位相シフト部PSの配列の順序を反転させた構造を有する多点位相シフトFBGである。すなわち、単に光符号器15を反転させ、光符号器15のB端を入力端とし、A端を終端としたものと等価の構成を有している。また、光復号器25の終端側には−50dB程度の減衰量の光ターミネタ22が接続されている。尚、図6においては、理解の容易さのため、対応する光符号器15(図4)の各部分の参照符を括弧内に示している。
【0034】
光符号器15により符号化されたRZ光信号を光復号器25に入力すると、図6に示すように、各チップから位相シフトの影響を受けて反射された各光パルスはチップ時間差(すなわち、伝播遅延時間)を伴って重畳され、それぞれの相対位相差で干渉することにより自己相関光信号が得られる。かかる自己相関光信号を所定の閾値によって識別することにより符号化された光パルス信号の復号がなされる。
【0035】
図7は、図1に示すOCDM送信機10及び光符号化信号の相関特性を検出する相関特性検出器30の構成を示すブロック図である。相関特性検出器30は、第1の光復号器25、第2の光復号器31及び相関値算出器32を有している。第1の光復号器25は、図6に示すのと同様なM系列符号(100110101111000)に対応する構成を有している。すなわち、第1の光復号器25によって自己相関が得られる。また、第2の光復号器31は、相互相関が得られる符号パターンに対応する構成を有している。具体的には、M系列符号(000111101011001)の符号パターンを有している。
【0036】
光符号化信号は、第1の光復号器25によって大きな相関ピークを有する信号パルスが復元される一方、第2の光復号器31においては、相関ピークが小さな信号パルスが得られる。相関値算出器32は、これらの相関ピーク値の比を算出して出力する。
図8は、信号光パルスのパルス幅を変化させた場合の相互相関の大きさをプロットした図である。なお、ここでは、横軸の信号パルス時間幅はチップ周期(Tchip)で規格化し、縦軸の相互相関の大きさは自己相関(CA)の大きさで規格化して示している。すなわち、規格化パルス幅(Wp/Tchip)に対する相関比(CC/CA)を示している。この図から、信号パルス幅がチップ周期の10倍程度であっても相互相関の大きさは自己相関の大きさの約0.7以下であり、信号パルスの識別(閾値判定)が十分可能である。
【0037】
上記においては、説明の簡便さのため、OCDM通信装置の1つの送信チャネルについて述べたが、一般的に複数の送信チャネルを多重した多重装置及び多重分離装置に適用することが出来る。図9は、16個の送信チャネルを有するOCDM送信機10の構成を示すブロック図である。OCDM送信機10において、第1送信チャネルは、光パルス信号生成器11A、光サーキュレータ14A、光符号器15Aから構成されている。光パルス信号生成器11Aからの光パルス信号は、光サーキュレータ14Aを経て光符号器15Aに入力され、M系列符号Maに対応する光符号器E(Ma)11Aにより符号化される。同様に、第2−第16送信チャネルは、光パルス信号生成器11B−11P、光サーキュレータ14B−14P、光符号器(E(Mb)−E(Mp))15B−15Pから構成されている。光パルス信号生成器11B−11Pからの光パルス信号は光符号器15B−15Pによりそれぞれ符号化され、光カプラ26Aによって合波される。合波によって得られた光符号化多重信号は、光ファイバ等を介して送信される。なお、光符号器15A−15Pは互いに異なるM系列符号を有する光符号器として構成されている。また、光パルス信号生成器11A−11Pは、データレートを調整可能な可変データレート光源であってもよく、各チャネルのデータレートが異なっていてもよい。さらに、光パルス信号生成器11A−11Pによって生成される光信号のパルス幅は異なっていてもよい。
【0038】
以上述べたように、信号パルス幅がチップ周期よりも大きな場合であっても閾値判定による信号選択が可能である。従って、1符号を構成するチップ数を大きくしても光源のパルス幅を小さくする必要が無いため、構成が複雑で高価な短パルス光源を使用しなくても簡便な光源構成によってユーザ数を拡大することができる。
[第2の実施例]
図10は、本発明の第2の実施例である光符号分割多重(OCDM)送信機10の1送信チャネルの構成を示すブロック図である。OCDM送信機10は、光パルス調整器35を有している点において上記した第1の実施例のOCDM送信機(又は光符号化信号生成装置)と異なっている。より具体的には、光パルス信号生成器11からの光パルス信号は光ファイバ13及び光サーキュレータ14を経て光符号器15に供給される。光パルス信号は光符号器15において符号化され、当該符号化信号は所定の分岐比を有する光カプラ26に供給される。光カプラ26において符号化信号パワーは分岐され、その一部が光パルス調整器35に供給される。残りの符号化信号パワーは送信光信号として出力され、光ファイバ等を介して送信される。なお、光パルス信号生成器11からの光パルス信号、符号化光信号又は送信光信号は光増幅器によって適宜増幅されてもよい。
【0039】
光パルス調整器35において、当該符号化信号(の一部)は相関特性検出器30に供給される。相関特性検出器30は、上記した第1の実施例の相関特性検出器と同様な構成を有している。相関特性検出器30により検出された相関値の比(CC/CA)を表す信号は光パルス調整信号生成器33に供給される。光パルス調整信号生成器33は、当該相関値の比に応じて光パルス信号のパルス波形を調整するための光パルス調整信号Sadjを生成する。光パルス信号生成器11は、光パルス調整信号Sadjに応じて光パルス波形を調整する。すなわち、光パルス信号生成器11は、パルス幅、パルス形状、パルス強度、立ち上がり時間、立ち下がり時間、ジッタ等の光パルス波形パラメータのうち少なくとも1つを調整することができるように構成されている。
【0040】
なお、相関特性検出器30は、自己相関及び相互相関特性を検出できるものであればよく、自己相関及び相互相関の相関関係の大きさに応じた信号を出力できるものであればよい。相関特性検出器30は、例えば、マッチドフィルタ等であってもよい。また、光パルス調整信号生成器33が生成する光パルス調整信号Sadjは、光パルス信号のパルス波形を調整するための調整量を表す信号であればよい。
【0041】
従って、光パルス調整器35は、検出された相関特性値が所定範囲内に収まるように光パルス波形を調整する光パルス調整信号Sadjを生成し、これによって、信号パルス幅がチップ周期よりも大きな場合であっても閾値判定による信号選択が容易となる。また、1符号を構成するチップ数を大きくしても(すなわちチップ周期が小さくとも)、あるいは光源のパルス幅が大きくても良好なOCDM通信が可能となる。従って、構成が複雑で高価な短パルス光源を使用する必要無しに、簡便な光源構成によってユーザ数を拡大することができる。
【0042】
なお、図9に示すように、複数の送信チャネルを有するOCDM送信機又は多重装置の場合には、各チャネルに上記したような光パルス調整器35を設けてもよいが、少なくとも1つのチャネルに光パルス調整器35を設けるようにしてもよい。後者の場合、光符号化信号のうち少なくとも1の相関特性を検出し、当該相関特性の検出値に基づいて各光パルス信号の光波形を調整するようにすることができる。
【0043】
以下に、光パルス信号生成器11の種々の構成、及び光パルス信号のパルス波形調整について、例を挙げてより具体的に説明する。
図11は、光パルス信号生成器11の構成の1例を示すブロック図である。光パルス信号生成器11は、直接変調型レーザダイオードを含むレーザ光源41及びレーザ光源41を駆動するレーザ駆動回路42からなる。レーザ駆動回路42は、レーザ光源41へのバイアス電流と、データ信号を受信してデータ信号に応じたレーザ駆動電流とを生成する。また、レーザ駆動回路42は、受信した光パルス調整信号Sadjに基づいて当該バイアス電流及び/又はレーザ駆動電流を変更して光パルス信号のパルス波形を調整する。これによってパルス幅、パルス形状、パルス強度、立ち上がり時間、立ち下がり時間、ジッタ等の光波形が調整されたRZ光パルス信号が生成される。
【0044】
図12は、光パルス信号生成器11の構成の他の例を示すブロック図である。光パルス信号生成器11において、レーザ光源41AはDCバイアス生成器44Aにより駆動され、連続光(CW:Continuous Wave)を生成する。当該連続光は、第1の光変調器(変調器#1)43Aに入力される。第1の光変調器43Aは、クロック生成器44Bにより生成された周期的な電気信号と直流電圧とで駆動され、連続光を一定周期で強度変調することによって光クロックパルスを生成する。当該光変調器としては、例えば、電界吸収型(EA)光変調器やLN変調器などを用いることができる。例えば、EA光変調器を用いる場合、第1の光変調器43Aの出力光パルスの時間幅は、第1の光変調器43Aへの印加バイアスレベル及びクロック信号強度で制御することができ、例えば、クロック周期の15%程度の光パルス列の生成が可能である。
【0045】
第2の光変調器(変調器#2)43Bは、データ信号生成器44Cにおいて生成されたデータ信号により駆動され、第1の光変調器43Aからの光クロックパルス列に強度変調信号を重畳する。この結果得られた光パルス信号は、光符号器(図示しない)によって位相変調されたチップパルス列に変換されることによって、強度変調された光パルス信号に拡散符号パターンを重畳した光符号化パルス信号が得られる。
【0046】
DCバイアス生成器44A、クロック生成器44B又はデータ信号生成器44Cは、光パルス調整信号Sadjに基づいてそれぞれレーザ光源41A、第1の光変調器43A及び第2の光変調器43Bを駆動し、出力される光パルス信号のパルス幅、光波形等を調整する。
従って、光パルス生成にファイバレーザ等の複雑な構成の超短パルス光源を使用する必要無しに、連続光レーザ光源と光変調器とを組み合わせることによって簡便な構成で光パルス信号生成を行うことができる。従って、小型かつ低コストで多数のユーザ(チャネル)を多重可能なOCDM通信装置を実現することができる。
【0047】
図13は、光パルス信号生成器11の構成の他の例を示すブロック図である。図12に示した光パルス信号生成器と異なる点は、上記した第1及び第2の光変調器に代えて、光クロックパルス生成を行う第1の光変調部と光クロックパルスをデータ信号で変調する第2の光変調部を集積した集積化変調器43Cを用いていることである。すなわち、第1の光変調部及び第2の光変調部はそれぞれ上記した第1及び第2の光変調器と同様な動作をなすように構成されている。この集積化変調器43Cとしては、例えば電極分離型の電界吸収型変調器などを用いることができる。DCバイアス生成器44A、クロック生成器44B及びデータ信号生成器44Cが光パルス調整信号Sadjに基づいて光パルス信号の光波形を調整する点は上記した実施例と同様である。かかる構成によって、装置を小型化、低コスト化することが可能となる。
【0048】
図14は、光パルス信号生成器11の構成の他の例を示すブロック図である。上記した光パルス信号生成器と異なる点は、レーザ光源及び光クロックパルス生成を行う光変調器に代えて、例えば電界吸収型光変調器集積レーザなどの変調器集積レーザ41Bを用いていることである。また、図15は、光パルス信号生成器11の構成の他の例を示すブロック図である。上記した光パルス信号生成器と異なる点は、レーザ光源、光クロックパルス生成を行う第1の光変調器、及び光クロックパルスを変調する第2の光変調部を集積した変調器集積レーザ41Cを用いていることである。かかる構成によって、さらに装置を小型化、低コスト化することが可能となる。
【0049】
なお、光パルス調整器35に関して、上記においては、相関特性検出器30及び光パルス調整信号生成器33の両者をOCDM送信機10内に設けた場合について説明したが、これらをOCDM送信機10及びOCDM受信機20に分けて、あるいは両者をOCDM受信機20内に設けてもよい。すなわち、例えば図16に示すように、相関特性検出器30をOCDM受信機20内に設け、光パルス調整信号生成器33をOCDM送信機10内に設けてもよい。この場合、OCDM受信機20内の相関特性検出器30により検出された相関特性値(例えば、CC/CA))はアップリンクを介してOCDM送信機10に送信されるようにすることができる。
【0050】
尚、上記した実施例において示した各数値は例示に過ぎない。適宜変更して適用することができる。また、上記した各種の実施例は、適宜組み合わせて用いてもよい。
以上説明したように、信号パルス幅がチップ周期よりも大きな場合であっても閾値判定による信号識別が可能である。従って、1符号を構成するチップ数を大きくしても光源のパルス幅を小さくする必要が無いため、構成が複雑で高価な短パルス光源を使用しなくても簡便な光源構成によってユーザ数を拡大することができる。
【0051】
また、相関特性を検出し、パルス形状等の光波形を調整することにより、さらにチップ周期に対するパルス幅を拡大することが可能であり、簡便な構成で、低コストなOCDM装置を実現できる。また、より多数のチャネルを多重可能で、高性能なOCDM装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である光符号分割多重通信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】光符号器の構成及び動作について説明する図である。
【図3】光符号器への入力光信号パルス列Pin(A)及び光符号器15からの符号化光信号Pout(B)を模式的に示す図である。
【図4】光符号器15の構成及び符号化動作を模式的に説明する図である。
【図5】符号器に光パルス信号を入射させたときの、光符号化パルス列を示す図である。
【図6】光復号器の構成及び復号動作を説明するための模式的な図である。
【図7】図1に示すOCDM送信機及び光符号化信号の相関特性を検出する相関特性検出器の構成を示すブロック図である。
【図8】信号光パルスのパルス幅を変化させた場合の相互相関の大きさをプロットした図である。
【図9】16の送信チャネルを有するOCDM送信機の構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の第2の実施例である光符号分割多重(OCDM)送信機の構成を示すブロック図である。
【図11】光パルス信号生成器の構成の1例を示すブロック図である。
【図12】光パルス信号生成器の構成の他の例を示すブロック図である。
【図13】光パルス信号生成器の構成の他の例を示すブロック図である。
【図14】光パルス信号生成器の構成の他の例を示すブロック図である。
【図15】光パルス信号生成器の構成の他の例を示すブロック図である。
【図16】相関特性検出器をOCDM受信機内に設けた場合の構成を示すブロック図である。
【主要部分の符号の説明】
10 OCDM送信機
11,11A−11P 光パルス信号生成器
13,19 光ファイバ
14,24,29 光サーキュレータ
15,15A−15P 光符号器
20 OCDM受信機
25 光復号器
27 光検出器
30 相関特性検出器
31 第2の光復号器
32 相関値算出器
33 光パルス調整信号生成器
35 光パルス調整器
41,41A−41C レーザ光源
43A−43D 変調器
44A DCバイアス生成器
44B クロック生成器
44C データ信号生成器
Claims (10)
- 光位相符号化を用いて光符号化パルス信号を生成する光符号化信号生成装置であって、
所定周期の光パルス信号を生成する光パルス信号生成器と、
前記光パルス信号生成器からの光パルス信号の光位相符号化をなし、光符号化信号を生成する光符号器と、を有し、
前記光パルス信号生成器からの光パルス信号のパルス時間幅は、前記光符号器の光位相符号化におけるチップ周期よりも大なることを特徴とする光符号化信号生成装置。 - 前記光符号化信号の相関特性を検出する相関特性検出器と、前記相関特性の検出値に基づいて前記光パルス信号の光波形を調整する調整器と、を有することを特徴とする請求項1に記載の光符号化信号生成装置。
- 前記相関特性検出器は、前記光符号化信号の相互相関の自己相関に対する比を表す相関比を検出することを特徴とする請求項2に記載の光符号化信号生成装置。
- 前記光符号器は二値光位相符号器であるとともに、各々が前記光パルス信号を反射する光符号チップ数と同数の均一ピッチグレーティングを有し、前記均一ピッチグレーティングは当該二値光位相に対応するようにλ/4シフト部によって導波方向に結合されていることを特徴とする請求項1に記載の光符号化信号生成装置。
- 光位相符号化を用いて光符号分割多重を行う光符号分割多重装置であって、
各々が所定周期の光パルス信号を生成する複数の光パルス信号生成器と、
各々が前記複数の光パルス信号生成器の1に対応するとともに、対応する光パルス信号生成器からの光パルス信号の光位相符号化をなす複数の光符号器と、
前記複数の光符号器からの符号化光信号の合波をなす光カプラと、を有し、
前記複数の光パルス信号生成器からの光パルス信号のうち少なくとも1のパルス時間幅は、対応する光符号器の光位相符号化におけるチップ周期よりも大なることを特徴とする光符号分割多重装置 - 前記複数の光パルス信号生成器は、互いに異なるパルス幅の光パルス信号を生成することを特徴とする請求項5に記載の光符号分割多重装置。
- 前記複数の光パルス信号生成器は、互いに異なるデータレートの光パルス信号を生成することを特徴とする請求項5に記載の光符号分割多重装置。
- 前記光符号化信号のうち少なくとも1の相関特性を検出する相関特性検出器と、前記相関特性の検出値に基づいて前記光パルス信号の光波形を調整する調整器と、を有することを特徴とする請求項5に記載の光符号分割多重装置。
- 前記相関特性検出器は、相関特性における相互相関の自己相関に対する比を表す相関比を検出することを特徴とする請求項8に記載の光符号分割多重装置。
- 前記光符号器は二値光位相符号器であるとともに、各々が光パルス信号を反射する光符号チップ数と同数の均一ピッチグレーティングを有し、前記均一ピッチグレーティングは当該二値光位相に対応するようにλ/4シフト部によって導波方向に結合されていることを特徴とする請求項5に記載の光符号分割多重装置。
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