JP2008507196A - Private and secure optical communication systems using optical tap delay lines - Google Patents
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Abstract
情報含有光信号のセキュア伝送のための方法および装置。光信号は第1の複数のサブバンドに分割される。各サブバンドは、光信号に含まれる情報を暗号化するように修正される。修正後サブバンドは、組合せ光信号として組み合わされる。組合せ光信号は第2の複数のサブバンドに分割される。第2の複数のサブバンドのそれぞれは、光信号に含まれる、先に暗号化された情報を復号するように修正される。 Method and apparatus for secure transmission of information-containing optical signals. The optical signal is divided into a first plurality of subbands. Each subband is modified to encrypt information contained in the optical signal. The corrected subbands are combined as a combined optical signal. The combined optical signal is divided into a plurality of second subbands. Each of the second plurality of subbands is modified to decrypt the previously encrypted information contained in the optical signal.
Description
本発明は一般に、光通信システム、光遠隔通信システム、および光ネットワークと呼ばれることがあるものを含む光学系に関し、より詳細には、光伝送システムでの情報セキュリティのための方法およびシステムに関する。 The present invention relates generally to optical systems including what may be referred to as optical communication systems, optical telecommunications systems, and optical networks, and more particularly to methods and systems for information security in optical transmission systems.
光遠隔通信は、世界中に情報を移送する主要な方法である。波長分割多重化(WDM)技術は、波長当たり毎秒10および40ギガビットものビットレートで、単一ファイバ上に80および160個もの情報搬送波長をもたらした。このスループットおよび能力の向上は印象的であるが、光ファイバWDMおよび自由空間光遠隔通信システムの使用が引き続き拡大しているので、セキュリティがますます重要になっている。 Optical telecommunications is the primary method of transporting information around the world. Wavelength division multiplexing (WDM) technology has resulted in as many as 80 and 160 information carrying wavelengths on a single fiber at bit rates as high as 10 and 40 gigabits per second per wavelength. While this increase in throughput and capacity is impressive, security is becoming increasingly important as the use of fiber optic WDM and free space optical telecommunications systems continues to expand.
光伝送を保護する既存の大部分の方法は、信号が光学層に転送される前に電気的領域で信号を暗号化する。例えば、ヴァン・ブリーマン(van Breeman)等の米国特許第5473696号では、送信前に擬似ランダムストリームであるmodulo 2を追加し、同一の擬似ランダムストリームの追加によってデータを回復することでデータストリームが暗号化される。ルトリッジ(Rutledge)の米国特許第5864625号は、情報を電子的に暗号化し、暗号化プロセスのために使用されるセキュリティキーを光学的に送信する。こうしたタイプの保護システムは、現在のところ毎秒約2.5から10ギガビット以下である電子処理速度によって制限される。第2に、こうした電子的な保護方法は実装するのに費用がかかり、かつ待ち時間問題が生じる可能性がある。
Most existing methods of protecting optical transmission encrypt the signal in the electrical domain before it is transferred to the optical layer. For example, in U.S. Pat. No. 5,473,696 to Van Breeman et al., A
ブラケット(Brackett)等の米国特許第4866699号は、コヒーレントに関連するスペクトル成分の光周波数領域の符号化および復号化に基づくマルチユーザ通信のためのアナログの符号化および復号化方法を教示している。ブラケットは、スペクトル成分がコヒーレントに関連しない場合のセキュア通信応用例またはプライバシー通信応用例に対処することができていない。 US Pat. No. 4,866,699 to Brackett et al. Teaches an analog encoding and decoding method for multi-user communications based on optical frequency domain encoding and decoding of spectral components associated with coherent. . Brackets are not able to deal with secure communication applications or privacy communication applications where the spectral components are not coherently related.
上記に鑑みて、本発明による一目的は、特に高い伝送ビットレートで、コスト、容量、重さ、および/または出力の低い、伝送を保護するアナログ方法を提供することによって光通信セキュリティを改善することである。 In view of the above, one object in accordance with the present invention is to improve optical communication security by providing an analog method for protecting transmissions that is low in cost, capacity, weight and / or power, particularly at high transmission bit rates. That is.
本発明は、好ましい実施形態において、例えば光ファイバまたは自由空間ネットワークを介して伝送することのできる電子通信を効果的に保護するアナログ方法および装置を提供する。好ましい実施形態では、本発明は、米国特許第6608721号に開示されている光タップ型遅延線(OTDL)(この特許を本願に引用して援用する)と、アナログ信号の特性を変更する周知の方法の組合せを使用することができる。 The present invention, in a preferred embodiment, provides an analog method and apparatus that effectively protects electronic communications that can be transmitted over, for example, optical fibers or free space networks. In a preferred embodiment, the present invention provides an optical tap delay line (OTDL) disclosed in US Pat. No. 6,608,721 (which is incorporated herein by reference) and a well-known technique for modifying the characteristics of analog signals. A combination of methods can be used.
プライバシーシステムは、大部分の潜在的な敵にとって無許可の傍受を行うことが非常に難しくなるようにソース信号が十分に保護されるが、政府などの高度で資金があり断固たる敵による傍受を防止することに関してはそれほど難しくはないシステムとして説明することができる。セキュアシステムは、送信される情報信号が、大規模なコンピューティング資源を有する非常に高度な敵による無許可の侵入に対して十分に保護されるシステムである。本発明に従って提供されるセキュリティは、例えば、(1)サブバンドの数を変更し、(2)位相を変更し、時間遅延を導入し、または発信信号の周波数成分をシフトすることによってサブバンドのアナログ特性を変更し、(3)変更の周期性を制御することにより、プライバシーシステムから全くセキュアなシステムまで、多くのレベルのセキュリティを達成することができる。 The privacy system protects the source signal well enough to make unauthorized interception very difficult for most potential enemies, but prevents interception by highly funded and determined enemies such as government It can be described as a system that is not that difficult. A secure system is a system in which transmitted information signals are well protected against unauthorized intrusion by very sophisticated enemies with large computing resources. The security provided in accordance with the present invention provides, for example, (1) changing the number of subbands, (2) changing the phase, introducing a time delay, or shifting the frequency components of the outgoing signal. By changing the analog characteristics and (3) controlling the periodicity of the changes, many levels of security can be achieved, from privacy systems to completely secure systems.
信号伝送速度も信号傍受の確率に影響を及ぼす。例えば、毎秒10ギガビットの信号は毎秒2.5ギガビットの信号よりも本質的に傍受が難しい。本発明は、好ましい実施形態において、毎秒1ギガビットを超えるビットレートで光信号を保護することができる。 The signal transmission rate also affects the probability of signal interception. For example, a 10 gigabit per second signal is inherently more difficult to intercept than a 2.5 gigabit per second signal. The present invention, in a preferred embodiment, can protect optical signals at bit rates in excess of 1 gigabit per second.
本発明の好ましい実施形態を用いた伝送はアタックから保護される。どんなアタックも、高精度なデジタル化速度でアナログデータの広い帯域幅のコヒーレント検出を必要とし、コヒーレントに傍受された場合であっても、信号の特性が回復がほぼ不可能な範囲でスクランブリングされるからである。例えば、128個のサブバンドと10個の異なる位相ずれの組合せを有するOTDL装置は、コヒーレントに信号を回復するために10128回の試行に匹敵するブルートフォースアタックを必要とし、それは最速のスーパーコンピュータと組み合わせた現在のアナログ−デジタル変換技術では不可能な離れ業である。傍受の可能性をさらに低くするために、サブバンドひずみパターンを周期的に変更することができる。 Transmission using the preferred embodiment of the present invention is protected from attack. Any attack requires a wide bandwidth coherent detection of analog data at a high precision digitization rate, and even when coherently intercepted, the signal characteristics are scrambled to the extent that recovery is almost impossible. This is because that. For example, an OTDL device with a combination of 128 subbands and 10 different phase shifts requires a brute force attack comparable to 10 128 trials to recover the signal coherently, which is the fastest supercomputer This is a work that is impossible with current analog-to-digital conversion technology. To further reduce the possibility of interception, the subband distortion pattern can be changed periodically.
図1および2に、先に参照した、多重チャネルWDMバンドを個々のチャネルに逆多重化するOTDL装置の例を示す。この装置の詳細な説明は、米国特許第6608721号(本願に引用して援用する)で与えられているが、本発明のいくつかの好ましい実施形態の理解が容易となるように、その動作をここで簡潔に略述する。図示する例では、6つの平行入力ビーム230a〜230fが、光タップ型遅延線(OTDL)231に進入する。ビーム源は、例えば6本の光ファイバ(図示せず)の平行出力でよく、各ファイバは一般に複数の波長を搬送する。プレート235上の完全反射コーティング232と、プレート237上の部分反射コーティング236により、装置に進入する各入力ビームが空洞233内で多重反射する。各ビームの一部であるビームレットが複数のタップ240a〜fで空洞から出力され、後続の各出力成分が先行部分に対して時間遅延する。
1 and 2 show an example of an OTDL device that demultiplexes a multi-channel WDM band referred to above into individual channels. A detailed description of this device is given in US Pat. No. 6,608,721 (incorporated herein by reference), but its operation is facilitated to facilitate understanding of some preferred embodiments of the present invention. Here is a brief overview. In the illustrated example, six parallel input beams 230 a to 230 f enter an optical tap delay line (OTDL) 231. The beam source may be, for example, a parallel output of six optical fibers (not shown), each fiber typically carrying multiple wavelengths. The fully reflective coating 232 on the
次いで、様々な出力ビームが、円筒レンズ242および球面レンズ245を有するアナモルフィック光学系に向けられる。アナモルフィック光学系242、245は、1)垂直次元yでの空洞231の出力のフーリエ変換、および2)水平次元xでのOTDL231の出力ビームの出力面246に対する結像、の各機能を実施する。出力は平面246上に結像し、各情報搬送波長が、平面上の特定のスポットに集束する。検出器を平面246に適切に配置することにより、次の処理のために各WDM情報チャネルを検出することができる。
The various output beams are then directed to an anamorphic optical system having a
図3に、本発明の好ましい実施形態による光通信システムの一例を示す。この実施形態は、送信機50および受信機52を含む。情報搬送光信号を搬送するファイバ56がOTDL58によって受信される。図1および2に関する説明で述べたのと同様に光が処理される。OTDLの光タップ位置54a〜54gからビームレットは出力され、レンズ系60が、平面反射型位相変調器アレイ62上でビームレットを干渉させる。OTDL58およびレンズ60を通る平面62までの通路が、情報搬送光信号をいくつかのサブバンドに分割している。少なくとも数百のサブバンドを出力するようにOTDLを設計することができる。
FIG. 3 shows an example of an optical communication system according to a preferred embodiment of the present invention. This embodiment includes a
限定はしないが、液晶アレイ、MEMSデバイス、III−VまたはII−VI半導体デバイスのアレイを含むいくつかの方式で反射型位相変調器アレイ62を実装することができる。位相ずれが変化する速度は、提供されるセキュリティのレベルに直接影響を及ぼす可能性がある。この例では、1つの変調器要素が各サブバンドに関連付けられる。各サブバンドは変調器要素を通過し、制御コンピュータ64で決定される方式で移相される。変調器アレイ62のミラー部分は、レンズ系60を通じてサブバンドをタップ位置57a〜57gに戻す。OTDL58は、光ファイバ搬送波76を介して宛先に再送信するために、タップを光信号に再結合する。
The reflective phase modulator array 62 can be implemented in several ways including, but not limited to, an array of liquid crystal arrays, MEMS devices, III-V or II-VI semiconductor devices. The rate at which the phase shift changes can directly affect the level of security provided. In this example, one modulator element is associated with each subband. Each subband passes through the modulator element and is phase shifted in a manner determined by the
送信機50からの信号がOTDL72によってファイバ76から受信される。OTDL72とレンズ70の組合せは、OTDL58とレンズ60の組合せと同一である。OTDL72およびレンズ70は、信号を、OTDL58およびレンズ60で生成されたのと同一のサブバンドに分離する。サブバンドは、反射型位相変調器アレイ68上に結像され、各アレイ要素は、アレイ62内の対応する変調器と同一のサブバンドを受信する。制御コンピュータ66は、制御コンピュータ64で指示されたのと逆の方式で各サブバンドを移相させる。次いで、各サブバンドがレンズ系70を通じてOTDL72に戻され、OTDL72は、サブバンドを単一の信号に再結合し、その信号が、次の処理またはルーティングのためにファイバ74に出力される。
A signal from
各サブバンドに位相ずれを与える効果は、ひずみを導入することである。ひずみの量が十分である場合、情報内容が解読不能となり、セキュリティが高まる。制御コンピュータ64は、コンピュータ入力の知識を有さない者にとって予測不能な方式でどのようにサブバンドの位相を修正するかを変調器アレイに命令する。位相ずれが変化する速度は、必要なセキュリティのレベルに依存する。固定位相ずれパターンは、信号を理解不能にするのに十分なだけ信号をひずませる。しかし、断固たる傍受者は、信号を解析し、最終的に、位相ずれパターンの効果を求め、それを逆転させることができる。引き続きセキュリティを保証するために、固定位相ずれパターンを時折変更して、潜在的な傍受者に再度分析を開始することを要求することができる。セキュリティを最高度にするためには、最高性能の計算システムを予期したとしても、パターンが変化する前に何らかの既知の解析が成功するのに十分なだけ長く位相ずれが静的にとどまらないことを保証するのに十分なだけこの変更を頻繁に行わなければならない。傍受者が設定を計算するのに必要な時間の開きの少なくとも2倍高速に図3の移相器アレイ設定62および68が変更される場合、セキュアシステムが得られる。
The effect of giving a phase shift to each subband is to introduce distortion. If the amount of distortion is sufficient, the information content becomes undecipherable and security is increased. The
好ましくは、位相変調器に対するコンピュータ入力を決定性アルゴリズムから導出することができ、コンピュータに与えられるキー設定から決定性アルゴリズムの開始点を導出することができる。これにより、アルゴリズムとキー設定の両方の知識を有する受信者が、同一の制御コンピュータ信号を複製することが可能となり、それによって、位相ひずみを逆転させ、情報信号を完全な状態に回復することが可能となる。 Preferably, the computer input to the phase modulator can be derived from a deterministic algorithm, and the starting point of the deterministic algorithm can be derived from key settings provided to the computer. This allows recipients with knowledge of both algorithms and key settings to duplicate the same control computer signal, thereby reversing the phase distortion and restoring the information signal to a complete state. It becomes possible.
本発明のこの実施形態の原理を例示するために、単一の信号またはチャネルのみを説明した。しかし、米国特許第6608721号に記載のOTDLのマルチポートインターリービング機能(本願に引用して援用する)を使用すると、本発明による実施形態は、多重チャネルWDM通信システムのすべてのチャネルを同時に暗号化することができる。本明細書では、「暗号化」という用語は、低セキュリティから最高レベルの認証セキュリティまでのすべてのレベルのセキュリティを含む。 In order to illustrate the principles of this embodiment of the invention, only a single signal or channel has been described. However, using the OTDL multi-port interleaving function described in US Pat. No. 6,608,721 (incorporated herein), embodiments according to the present invention encrypt all channels of a multi-channel WDM communication system simultaneously. can do. As used herein, the term “encryption” includes all levels of security, from low security to the highest level of authentication security.
例示される本発明の実施形態が最良の効果を生むために、サブバンド解像度、すなわち図3のOTDLの焦点面62での各サブバンド間の間隔が、入力信号の帯域幅よりも著しく細かく、好ましくは少なくとも10倍細かく、より好ましくは少なくとも50倍細かくなるべきである。この特定の実施形態では、例えば、入力信号が毎秒10ギガビットのビットレートを有する場合、OTDLの設計は、焦点面で200MHz以上の空間解像度を有する少なくとも50個のサブバンドであるべきである。 In order for the illustrated embodiment of the invention to produce the best effect, the subband resolution, i.e., the spacing between each subband at the focal plane 62 of the OTDL of FIG. 3, is significantly finer than the bandwidth of the input signal, preferably Should be at least 10 times finer, more preferably at least 50 times finer. In this particular embodiment, for example, if the input signal has a bit rate of 10 gigabits per second, the OTDL design should be at least 50 subbands with a spatial resolution of 200 MHz or higher in the focal plane.
各アレイ要素は、以下の式で定義される周波数領域内の信号の一部を認識することができる。
上式で、
i. tは超微細デバイスの開口(タップキー)
ii. Sは時間積分変数
iii. ωは周波数
iv. Kはサブバンド指数
Where
i. t is the opening of the ultrafine device (tap key)
ii. S is a time integration variable iii. ω is the frequency iv. K is the subband index
好ましい実施形態では、本発明は、特定のアレイ要素に当たる各スペクトル成分に位相ずれを与える。具体的には、各アレイ要素は、複素数
ただしφは、本発明の移相器によって変更されるべき要素である。別の実施形態では、φの代わりにA(振幅)を変更することが可能であるが、そのようにすることにより、出力の損失となり、潜在的には情報内容の損失となる。φを変更することは出力損失をもたらさず、どんな情報内容も失われない。 However, φ is an element to be changed by the phase shifter of the present invention. In another embodiment, A (amplitude) can be changed instead of φ, but doing so results in loss of output and potentially loss of information content. Changing φ does not result in output loss and no information content is lost.
図4は、図3の信号の伝送を示すシミュレーション例である。57は、ファイバ56上を搬送される元の信号を表す。送信機50で移相した後、送信し、ひずませた信号が77で示すように現れる。受信機52を通過した後、信号がファイバ74上に出力され、75で示すように現れ、これは元の入射信号57と等しい。
FIG. 4 is a simulation example showing the transmission of the signal of FIG. 57 represents the original signal carried on the
図3に示す実施形態は、OTDLの可逆性特性を利用する本発明の反射型アーキテクチャであり、それによってただ1つのOTDL装置が送信および受信のために使用される。本発明の代替実施形態は、図5に示す透過型アーキテクチャであり、2つのOTDL装置が送信機200を備え、2つのOTDL装置が受信機210を備える。このアーキテクチャのための移相器アレイ84および94は、透過型と反射型である。OTDL100は、ひずませた信号を、ファイバ90上に送信する信号として組み合わせる。この信号は、OTDL101によってファイバ90から受信され、OTDL101は、レンズ60と一緒に、この信号を、OTDL99およびレンズ61で生成されたのと同一のサブバンドに分離する。これらのサブバンドが透過型移相器94を通じて、元の無ひずみ信号として再結合するレンズ87およびOTDL102まで通過する。
The embodiment shown in FIG. 3 is a reflective architecture of the present invention that takes advantage of the reversible nature of OTDL, whereby only one OTDL device is used for transmission and reception. An alternative embodiment of the present invention is the transparent architecture shown in FIG. 5, where two OTDL devices comprise a
先に述べたように、ひずみ技法のその他の2つのタイプである、(1)ランダム時間遅延の導入、または(2)サブバンドの移相が存在する。導波路内のコイル、ホワイトセル、ループ、またはその他のタイプの自由空間遅延で信号遅延を生み出すことができる。誘導ブリリュアン散乱、4波混合、3波混合の使用、あるいは、ニオブ酸リチウムマッハーツェンダー、リン化インジウム電子吸収、電子吸収多重量子井戸、電子屈折装置などの何らかの光変調器装置の使用など、光信号の周波数をシフトするための方法が多数存在する。使用する実施形態に対して実現可能となるように、適用される周波数シフトの値は他の制約と合致しなければならないことに留意されたい。信号ひずみの3つの方法のそれぞれを単独で、または何らかの組合せで使用して、プライベートまたはセキュア光伝送システムを生成することができる。 As mentioned earlier, there are two other types of distortion techniques: (1) introduction of random time delays, or (2) subband phase shifts. The signal delay can be created with a coil, white cell, loop, or other type of free space delay in the waveguide. Optical signals, such as stimulated Brillouin scattering, four-wave mixing, three-wave mixing, or use of some light modulator device such as lithium niobate Mach-Zehnder, indium phosphide electron absorption, electron absorption multiple quantum well, electron refraction device There are many ways to shift the frequency of. It should be noted that the applied frequency shift value must be consistent with other constraints so that it can be realized for the embodiment used. Each of the three methods of signal distortion can be used alone or in any combination to create a private or secure optical transmission system.
本発明の別の好ましい実施形態は、入力ソースの周波数をシフトすることによって入力搬送波のコヒーレンスを破壊するものである。やはり、前述のインラインひずみ技法をこの方法と組み合わせて使用することができる。図6に、この方法による反射型アーキテクチャの一例を示す。図7に、この方法による透過型アーキテクチャの一例を示す。 Another preferred embodiment of the present invention is to destroy the input carrier coherence by shifting the frequency of the input source. Again, the in-line strain technique described above can be used in combination with this method. FIG. 6 shows an example of a reflective architecture according to this method. FIG. 7 shows an example of a transparent architecture according to this method.
図1の例に示すように、OTDLは2次元装置でよく、すなわち、OTDLは、230aから230fとして示される複数の光ファイバ入力からの光信号をサブチャネル化することができ、焦点面でサブバンドのマトリックスおよび入力ファイバを生成する。より高いレベルのセキュリティを得る別の方法は、サブバンドをひずませる前述の方法を使用し、さらにサブバンドを異なる出力に対して送り出すことである。 As shown in the example of FIG. 1, the OTDL may be a two-dimensional device, that is, the OTDL can subchannel optical signals from multiple optical fiber inputs, denoted as 230a through 230f, and can be subchanneled in the focal plane. Generate a matrix of bands and input fibers. Another way to obtain a higher level of security is to use the method described above that distorts the subbands and also sends the subbands to different outputs.
米国特許第6608721B1(本願に引用して援用する)に記載され、図8に示されるアーキテクチャでOTDLを使用して、さらなるセキュリティの向上を得ることができる。図8では、OTDL160が第1のOTDL150の向きから90度回転する。第1のOTDLは粗いサブバンド化を生成する。第2のOTDLはさらに、各サブバンドをより細かいサブバンドに細分する。このアーキテクチャは、入射信号の多数の非常に細かいサブバンドを生成する。先に議論したひずみ方法を位置170で各サブバンドに適用することができる。宛先への送信に関して先に開示した透過型または反射型アーキテクチャを使用して、非常に細かく、かつひずんだサブバンドを信号として再結合することができる。図8の設計を使用する受信機アーキテクチャは、非常に細かいサブバンドを分離し、ひずみを逆転させ、無ひずみサブバンドを信号として再結合する。
Further security improvements can be obtained using OTDL in the architecture described in US Pat. No. 6,608,721 B1, incorporated herein by reference and shown in FIG. In FIG. 8, the
Claims (16)
前記光信号を第1の複数のサブバンドに分割すること、
前記光信号に含まれる前記情報を暗号化するように前記第1の複数のサブバンドのそれぞれを修正すること、
前記修正後の第1の複数のサブバンドを組合せ光信号として組み合わせること、
前記組合せ光信号を第2の複数のサブバンドに分割すること、
前記光信号に含まれる、先に暗号化された前記情報を復号するように前記第2の複数のサブバンドのそれぞれを修正すること
を含むことを特徴とする方法。 A method for secure transmission of information-containing optical signals, comprising:
Dividing the optical signal into a first plurality of subbands;
Modifying each of the first plurality of subbands to encrypt the information contained in the optical signal;
Combining the modified first plurality of subbands as a combined optical signal;
Dividing the combined optical signal into a second plurality of subbands;
Modifying each of the second plurality of subbands to decrypt the previously encrypted information contained in the optical signal.
前記光信号を第1の複数のサブバンドに分割することを可能にするように構成された少なくとも第1のOTDLと、
前記光信号に含まれる前記情報を暗号化するように前記第1の複数のサブバンドのそれぞれを修正することを可能にするように構成された少なくとも第1の位相変調器であって、前記第1のOTDLが、前記修正された第1の複数のサブバンドを組合せ光信号に組み合わせることを可能にするように構成された、少なくとも第1の位相変調器と、
前記組合せ光信号を第2の複数のサブバンドに分割することを可能にするように構成された少なくとも第2のOTDLと、
先に暗号化された前記情報を復号するように前記第2の複数のサブバンドのそれぞれを修正することを可能にするように構成された少なくとも第2の位相変調器であって、前記第2のOTDLが修正後の第2の複数のサブバンドを組合せ光信号として組み合わせることを可能にするように構成された少なくとも第2の位相変調器と
を備えることを特徴とするシステム。 A system for secure transmission of information-containing optical signals,
At least a first OTDL configured to allow the optical signal to be divided into a first plurality of subbands;
At least a first phase modulator configured to allow each of the first plurality of subbands to be modified to encrypt the information contained in the optical signal, At least a first phase modulator configured to allow a single OTDL to combine the modified first plurality of subbands into a combined optical signal;
At least a second OTDL configured to allow the combined optical signal to be divided into a second plurality of subbands;
At least a second phase modulator configured to allow each of the second plurality of subbands to be modified to decrypt the previously encrypted information, the second phase modulator comprising: Wherein the OTDL comprises at least a second phase modulator configured to allow the modified second plurality of subbands to be combined as a combined optical signal.
前記第1の複数のサブバンドのそれぞれを複数のより細かいサブバンドに分割することを可能にするように構成された少なくとも第3のOTDLを備え、少なくとも前記第1の位相変調器が、前記光信号に含まれる前記情報を暗号化するように前記複数のより細かいサブバンドのそれぞれを修正することを可能にするように構成されることを特徴とするシステム。 10. The system according to claim 9, wherein
At least a third OTDL configured to allow each of the first plurality of subbands to be divided into a plurality of finer subbands, wherein at least the first phase modulator comprises the light A system configured to allow each of the plurality of finer subbands to be modified to encrypt the information contained in a signal.
前記光信号を第1の複数のサブバンドに分割することを可能にするように構成された少なくとも第1の対のOTDLと、
前記組合せ光信号を第2の複数のサブバンドに分割することを可能にするように構成された少なくとも第2の対のOTDLとを備え、
前記第1および第2位相変調器の少なくとも一方が、透過型位相変調アレイを備えることを特徴とするシステム。 10. The system according to claim 9, wherein
At least a first pair of OTDLs configured to allow splitting the optical signal into a first plurality of subbands;
Comprising at least a second pair of OTDLs configured to allow the combined optical signal to be divided into a second plurality of subbands;
A system wherein at least one of the first and second phase modulators comprises a transmissive phase modulation array.
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---|---|---|---|---|
US7965944B2 (en) | 2007-05-18 | 2011-06-21 | Corning Incorporated | System for passive scrambling and unscrambling of an optical signal |
US20110135301A1 (en) | 2009-12-08 | 2011-06-09 | Vello Systems, Inc. | Wavelocker for Improving Laser Wavelength Accuracy in WDM Networks |
US8705741B2 (en) * | 2010-02-22 | 2014-04-22 | Vello Systems, Inc. | Subchannel security at the optical layer |
CN110264860B (en) * | 2019-06-14 | 2021-05-11 | 长春理工大学 | Multispectral image camouflage method based on multi-membrane array |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0481139A (en) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Fujitsu Ltd | Voice privacy call device |
JPH0564194A (en) * | 1991-09-04 | 1993-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Video signal scramble method and equipment therefor |
JPH10271096A (en) * | 1997-03-26 | 1998-10-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | Encryption system |
JPH1198487A (en) * | 1997-09-24 | 1999-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | Image coder and image decoder |
WO2000001097A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Ams Optotech Vertrieb Gmbh | Method and device for optically transmitting data via optical waveguides |
US6025944A (en) * | 1997-03-27 | 2000-02-15 | Mendez R&D Associates | Wavelength division multiplexing/code division multiple access hybrid |
JP2000092044A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-31 | Toshiba Corp | Communication system |
JP2000278249A (en) * | 1999-03-04 | 2000-10-06 | Lucent Technol Inc | System and method for making secret multiple wavelength communication on optical fiber |
JP2002124942A (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-26 | Kenwood Corp | Variable quality data supply system, variable quality data reproducer, data protecting device, method for supplying variable quality data, method for reproducing variable quality data, method for protecting data and recording medium |
JP2002521956A (en) * | 1998-07-30 | 2002-07-16 | コードストリーム テクノロジーズ コーポレーション | Optical CDMA system |
JP2004502969A (en) * | 2000-06-02 | 2004-01-29 | エセックス コーポレーション | Optical data transmission apparatus and method using wavelength division multiplexing |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH238062A (en) * | 1943-06-23 | 1945-06-15 | Patelhold Patentverwertung | Method and device for obscuring spoken messages. |
US4185241A (en) * | 1973-06-06 | 1980-01-22 | Westinghouse Electric Corp. | Communications system using time position modulation and correlation slope demodulation |
JPS5975731A (en) * | 1982-10-25 | 1984-04-28 | Sony Corp | Secret talk communication system |
US5864625A (en) * | 1997-03-17 | 1999-01-26 | At&T Corp | Methods and apparatus for secure optical communications links |
US6236483B1 (en) * | 1998-07-30 | 2001-05-22 | Codestream Technologies Corporation | Optical CDMA system using sub-band coding |
US6332689B1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-12-25 | Fujitsu Limited | Optical apparatus which uses a virtually imaged phased array to produce chromatic dispersion |
-
2004
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0481139A (en) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Fujitsu Ltd | Voice privacy call device |
JPH0564194A (en) * | 1991-09-04 | 1993-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Video signal scramble method and equipment therefor |
JPH10271096A (en) * | 1997-03-26 | 1998-10-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | Encryption system |
US6025944A (en) * | 1997-03-27 | 2000-02-15 | Mendez R&D Associates | Wavelength division multiplexing/code division multiple access hybrid |
JPH1198487A (en) * | 1997-09-24 | 1999-04-09 | Mitsubishi Electric Corp | Image coder and image decoder |
WO2000001097A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Ams Optotech Vertrieb Gmbh | Method and device for optically transmitting data via optical waveguides |
JP2002521956A (en) * | 1998-07-30 | 2002-07-16 | コードストリーム テクノロジーズ コーポレーション | Optical CDMA system |
JP2000092044A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-31 | Toshiba Corp | Communication system |
JP2000278249A (en) * | 1999-03-04 | 2000-10-06 | Lucent Technol Inc | System and method for making secret multiple wavelength communication on optical fiber |
JP2004502969A (en) * | 2000-06-02 | 2004-01-29 | エセックス コーポレーション | Optical data transmission apparatus and method using wavelength division multiplexing |
JP2002124942A (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-26 | Kenwood Corp | Variable quality data supply system, variable quality data reproducer, data protecting device, method for supplying variable quality data, method for reproducing variable quality data, method for protecting data and recording medium |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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