JP2005509329A - 光通信装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(光速度)×1/(光源のパワー密度のスペクトル幅)
この有用な定義に基づいてコヒーレンス長を測定するために使用されるコヒーレンス関数を作図する方法を以下説明する。(自己相関関数と同一の)コヒーレンス関数と光パワースペクトル密度はフーリエ変換対であることが注意される。このことは一方の測定が他方を与えることを意味している。コヒーレンス関数と、コヒーレンス長は光スペクトル幅により割算される光速度として定義されることができる。
i)送信/受信装置で電気パワーへ変換するために送信/受信装置へ光パワーを供給する少なくとも1つの光源と、
ii)送信/受信装置で干渉計変調し、それに続いて情報を伝播する光通信信号としてネットワーク上で送信するために送信/受信装置へ光信号搬送波を送信するための少なくとも1つの光信号搬送波ソースとを具備している。
Ln はn番目の干渉計のパス長の差であり、
Lm はm番目の干渉計のパス長の差であり、
Lc は光源のコヒーレンス長である。
i)多重化された通信信号を伝播する光ネットワークと、
ii)通信信号を発生するために1以上の光搬送波の変調に使用される少なくとも第1および第2の光変調器とを具備し、
前記第1および第2の各光変調器は使用においてそこを通る光路の差を有する干渉計を具備し、第1の光変調器を通る光路の差と第2の光変調器と通る光路の差との間に不一致が存在し、前記不一致は1以上の光搬送波のコヒーレンス長よりも大きい。
i)通信信号を伝播する光ネットワークと、
ii)通信信号を生成するために1以上の光搬送波を変調するために使用される少なくとも1つの光変調器とを具備し、変調器は使用において、そこを通過する光路の光学的な長さの差を有する干渉計を具備し、
前記光変調器は光路の長さの前記差を変化することにより変調するように構成されている。
[ネットワーク]
図2を参照すると、光電話および通信システムは1以上の光源250 、255 と光ネットワーク260 を伴った1以上の光電話機および他の通信セット210 、220 、230 、240 を具備している。ネットワークは光ファイバおよび結合器等の受動光コンポーネントと、光パワースプリッタ、増幅器、スイッチ等の能動光コンポーネントから構成されることができる。光源および通信セットは種々のタイプの光接続270 、272 、274 、276 により光ネットワークへ接続される。例えば第1の接続タイプ270 は2方向通信用の1つの接続であり、第2の接続タイプ272 は2方向で送信機モジュールを接続する2つの接続通信であり、第3の接続タイプ274 は2方向で受信機モジュールを接続する2つの接続通信であり、276 は光源250 と255 をネットワークへ接続する。
図3を参照すると、光源および信号搬送波として遠隔光源を使用する送信機モジュール211 はその光接続270 または272 を通して光ネットワークからそのパワーを全て得る。送信機モジュール211 はマイケルソン干渉計300 を具備し、ここでは光パワースプリッタ330 は接続270 または272 を通ってネットワークから来る光搬送波を2つのアームまたはパス310 、335 へ分割する。各アーム310 、335 中の光信号は自由空間または光ファイバまたは集積された光装置等の誘導媒体で伝送されることができる。2つのアーム310 、335 の光路の不平衡は関連する光源のコヒーレンス長Lc よりも大きく、通信が設定される受信機の干渉計の2つのアームの光路不平衡を整合する。
−干渉計300 と、
−光源から受信される光パワーを光セル350 に与えられる第1の部分と、変調された信号としてネットワークに与えられる第2の部分とに分割するための光パワースプリッタ330 と、
−光パワーを電気パワーへ変換する1以上の光セル350 と、
−特定の波長の光源がパワーだけを与えるために使用されることができる随意選択的な光フィルタと、
−光セルにより発生される電気パワーを蓄積する再充電可能な電池355 と、
−ユーザにより発生された音響信号を、送信機干渉計の1つのアームの光搬送波の位相または周波数シフト変調へ変換する音声トランスデューサ345 と、
−電気信号中の情報を、送信機干渉計の1つのアームの光搬送波の位相および/または周波数の変調へ変換するデータトランスデューサ315 と、
−音声およびデータトランスデューサ345 、315 を駆動するために音声およびデータ信号を処理し適切な電気信号を発生する信号プロセッサとを具備している。
図5を参照すると、各電話機/通信セット210 、220 、230 、240 は通常、受信機モジュールを組込んでいる。図5は光セル350 および再充電可能な電池355 を備えた受信機モジュール214 、224 、234 、244 の1実施形態を示している。
−光源のコヒーレンス長Lc よりも大きいパス差を有する干渉計と、
−干渉計の2つの出力を集める光検出器と、
−信号プロセッサと、
−位相および/または周波数変調器を駆動するために信号プロセッサの出力からの随意選択的なフィードバック回路。
前述したように、本発明の光電話機および通信セットを識別するためのアドレスの割当ては(光源の等価のコヒーレンス長よりも大きい)特定の時間遅延差と、受信機および送信機モジュールの光干渉計の差動周波数シフトの割当てに基づいている。光干渉計への特定の時間遅延および/または差動周波数シフトの割当ては通信システムの使用に基づいている。以下の通信方式、即ち1対1、1対多数または放送、多数対1、多数対多数は本発明によりカバーされる。
図7を参照すると、前述の送信システムは光源を直接変調することにより、または干渉計外または内の強度変調器730 を使用することにより、光信号の強度を変調することによって送信機Tx から受信機Rx へ情報を伝送するために使用されることができる。この方法はさらにパス差、したがって送信機干渉計の相対的な位相または周波数差を変調することにより情報を送信するために使用されることができる。送信機干渉計は前述したのと同じであり、ここでは光信号はネットワークから供給される。これはアドレス目的で特徴的なパス差を有するが、強度変調と、任意の位相または周波数変調を伝播する。
・受信干渉計のパス不平衡が送信干渉計のパス不平衡に正確に整合されるとき、強度変調が最良に検出され、
・対照的に、搬送波強度変化は受信干渉計で検出されるときゼロであるので、位相/周波数変調は搬送波の4分の1波長に等しい位相遅延を発生するパスの不一致を使用して最良に検出されるからである。
図8を参照すると、波長分割多重化(WDM)と共に本発明の実施形態を使用することも可能である。
音声およびデータ通信チャンネルにおける本発明の実施形態の使用に加えて、同一の通常タイプの送信機および受信機は環境パラメータの遠隔測定で使用されることができる。例えば、異なるそれぞれの光路の不平衡を有する幾つかの干渉計は環境パラメータを感知するためにネットワークに接続されることができる。各干渉計の特有のパス不平衡はそれを受信機に対して識別するように動作する。圧力、温度、振動、磁界、電界等のこれらのパラメータは、これが時間遅延差、位相および/または光感知干渉計の差動シフトに変化を生じさせるならば検出されることができ、効率的にデータ信号として送信されることができる。このような遠隔測定システムに使用される受信機は本発明で説明するように通信に使用される構造と同一構造を有するが、一般的にデータを集め適切に解釈する異なる信号処理技術を使用する。
Claims (21)
- 光形態で送信/受信装置間の通信信号の伝播用の光ネットワークにおいて、
i)送信/受信装置で電気パワーへ変換するための送信/受信装置へ光パワーを供給する少なくとも1つの光源と、
ii)送信/受信装置において干渉計変調し、その後情報を伝播する光通信信号としてネットワーク上で送信するために送信/受信装置へ光信号搬送波を送信するための少なくとも1つの光信号搬送波ソースとを具備している光ネットワーク。 - 光源と光信号搬送波ソースは装置の同一のソースであり、光信号搬送波は転送された光パワーを電気パワーへ変換する送信/受信装置において部分的に使用される請求項1記載の光ネットワーク。
- 前記干渉計変調は光搬送波が不平衡な干渉計を通過することにより生成された1以上の干渉フリンジを有する請求項1または2記載の光ネットワーク。
- 前記干渉計変調は周波数変調を含む請求項1乃至3のいずれか1項記載の光ネットワーク。
- 干渉計変調はアドレスと情報の内容の一方または両者に対して使用される請求項1乃至4のいずれか1項記載の光ネットワーク。
- 1以上の環境パラメータの感知と、情報を伝播する光通信信号の送信とにおいて使用するために、情報は各前記パラメータの表示であり、送信/受信装置は干渉変調としての前記1以上の環境パラメータを感知し、前記変調を有する前記信号を送信するように構成されている請求項1乃至4のいずれか1項記載の光ネットワーク。
- 前記干渉計変調を適用するための少なくとも1つの干渉計と、受信された光パワーを電気パワーへ変換するための少なくとも1つのパワー変換装置と、変換された光パワーの少なくとも一部を記憶するための少なくとも1つの電気記憶装置とが設けられている請求項1乃至6のいずれか1項記載のネットワークにわたって転送された光パワーを受信しネットワークにわたって信号を送信するための光送信/受信装置。
- 前記干渉計変調を適用するための少なくとも1つの干渉計と、送信/受信装置の1以上のコンポーネントを駆動するために受信された光パワーを電気パワーへ変換し、電気パワーを供給するための少なくとも1つのパワー変換装置が設けられている請求項1乃至6のいずれか1項記載のネットワーク上で転送された光パワーを受信するための光送信/受信装置。
- 前記干渉計変調を適用するために少なくとも1つの干渉計が設けられ、前記干渉計は光信号搬送波で周波数シフトを生成するために干渉計の少なくとも1つのアームの長さを変化するための手段を具備している請求項1乃至6のいずれか1項記載のネットワーク上で転送された光パワーを受信するための光送信/受信装置。
- 前記干渉計変調を適用するための少なくとも1つの干渉計が設けられており、振幅変調を行うため光信号の振幅を変化するための振幅変調器も具備している請求項1乃至6のいずれか1項記載のネットワーク上で転送された光パワーを受信するための光送信/受信装置。
- 干渉計の変調を受信するための少なくとも2つの干渉計、即ち入来する信号の変調の第1のタイプを検出するために使用するために配置されている第1の干渉計と、入来する信号の変調の第2のタイプを検出するために使用するために配置されている第2の干渉計とが設けられているネットワーク上で光信号を受信する光受信装置。
- 第1のタイプの変調は位相または周波数変調を含んでいる請求項11記載の光受信装置。
- 第2のタイプの変調は強度変調を含んでいる請求項11または12記載の光受信装置。
- 少なくとも2つの干渉計は差動的に不平衡であり、干渉計のパス長の差の間の不一致は入来する信号を伝送する光搬送波の中心波長の4分の1に等しいか、またはほぼ等しい請求項11乃至13のいずれか1項記載の光受信装置。
- 同時に両干渉計に関するパス長変化を生成するためのパス長制御コンポーネントをさらに具備している請求項11乃至14のいずれか1項記載の光受信装置。
- 少なくとも2つの干渉計がパス長制御コンポーネントとして少なくとも1つの反射装置を共有し、その構造は共有される反射装置の動作が両干渉計に関して前記パス長の変化を生じる構造である請求項15記載の光受信装置。
- 少なくとも2つの干渉計は両者とも1つの共有された対の反射装置により与えられ、その少なくとも一方は後方反射装置であり、装置はさらに少なくとも1つの入力ビームスプリッタを具備し、その構造は前記少なくとも2つの干渉計を構成するため出力として共に誘導されることができる反射装置に関して多数の光路を提供する構造である請求項11乃至16のいずれか1項記載の光受信装置。
- 入来する信号の位相または周波数変調を追跡する追跡手段と、両者の干渉計が前記位相または周波数変調にしたがうように調節されることができるようにパス長制御コンポーネントを制御するフィードバック装置とを具備している請求項15乃至17のいずれか1項記載の光受信装置。
- 送信装置は光信号搬送波に強度変調を適用する強度変調器を具備している手段を具備している請求項11乃至18のいずれか1項記載の装置と共に使用する光送信装置。
- 前記ネットワークは音響通信をサポートする請求項7乃至19のいずれか1項記載のこ光送信および/または受信装置。
- 光通信において波長分割多重化信号の受信で使用するための受信機がにおいて、前記受信機は入来する光搬送波から波長分割多重化された信号を伝播する1以上の波長範囲を濾波するためのフィルタを具備し、受信機はさらに前記濾波後に残された入来する光搬送波の一部において、特徴的なパス長の差を有する送信干渉計を使用して生成される干渉フリンジを検出するために使用される干渉計を具備している受信機。
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